1

Изгиб Одноцикловые характеристики

К одноцикловым характеристикам, получаемым при изгибе текстильных материалов, относятся сминаемость (несминаемость).

Сминаемость

Под сминаемостью текстильных материалов понимается их способность образовывать при перегибах и давлении неисчезающие складки, морщины. Сминаемость является следствием проявления пластической и эластической деформации с большим периодом релаксации. Способность материала восстанавливать первоначальную форму (разглаживаться) после перегиба и сжатия (давления) называется несминаемостью. Несминаемость проявляется благодаря упругой и эластической деформации с малым периодом релаксации.

Таким образом, сминаемость и, обратная характеристика, несминаемость зависят от соотношения компонентов полной деформации (упругой, эластической, пластической), проявляющихся при перегибе и сжатии материала на участке перегиба. Материалы, обладающие значительной долей упругой деформации, характеризуются высокой несминаемостью. Если в полной деформации преобладает пластическая, то такой материал легко сминается. В связи с этим значительный интерес представляют работы по изучению зависимости сминаемости (несминаемости) тканей от величины условноупругой деформации. Для многих тканей доля условно упругой деформации, определяемая после пятиминутного отдыха, достаточно хорошо оценивает их несминаемость (табл. 11-9).

Таблица 11-9

Несминаемость и условноупругая деформация, определенные после пятиминутного отдыха тканей

Вид ткани	Артикул ткани	Несминаемость в %		Условноупругая деформация
		основа	уток	основа	уток
Бостон	1214	79,4	79,5	0,82	0,81
Шевиот	2201	78,4	73,8	0,76	0,75
Ткань с лавсаном	2805	74,6	67,1	0,71	0,55
Пальтовая	4619	66,2	65,1	0,65	0,56
Пальтовая	45125	63,6	53,2	0,55	0,41
Костюмная	2349	82,0	78,0	0,67	0,68
Бортовая	117	28,8	24,4	0,43	0,37

По табл. I1-9, видно, что значения несминаемости тканей очень близки к значениям условноупругой деформации. Коэффициент корреляции между обратимой деформацией ткани и ее несминаемостью после 5 мин отдыха составляет +0,84. Несомненно, что изучение зависимости несминаемости и других характеристик, получаемых при изгибе текстильных материалов от условно упругой деформации, является перспективным.

Соотношение составных частей деформации при изгибе текстильных материалов зависит от вида волокон, формирующих материал, и структуры материала. Очевидно, чем больше упругость волокон, образующих материал, тем лучше такой материал сохраняет форму и меньше сминается. Как известно, наибольшей упругостью обладают волокна шерсти, многие синтетические волокна. Поэтому материалы, выработанные из этих волокон, характеризуются высокой несминаемостью. Существенное влияние на деформацию изгиба оказывает форма и размеры волокон и строение пряжи.

Волокна с круглым поперечным сечением оказывают большее сопротивление смятию, чем волокна с овальной формой сечения. Толстые волокна сопротивляются изгибу лучше, чем тонкие.

Если нить представить как более или менее круглый стержень, то при изгибе в наружной его части волокна испытывают усилия растяжения, во внутренней — усилия сжатия, возрастающие от средних слоев нити к периферийным, а по центральной оси образуется нейтральная зона. В нитях низкой крутки это приводит к взаимному смещению волокон.

Под действием изгибающего усилия слабо скрученные между собой волокна стремятся переместиться одно относительно другого. Чтобы вернуться в исходное положение, сдвинутые волокна должны преодолеть силы трения о соседние волокна. Если упругие свойства волокон могут преодолеть сопротивление сил трения, деформация сдвига ликвидируется. При повышенной крутке силы трения между волокнами больше разности натяжений в слоях, в результате чего волокна не смещаются, а нить сохраняет круглую форму и после изгиба.

В этом случае деформация изгиба нити в основном зависит от соотношения исчезающей и неисчезающей деформации самих волокон. Поэтому увеличение крутки нитей повышает их упругость и уменьшает сминаемость тканей. Сминаемость ткани и трикотажа зависит не только от расположения волокон в нитях, но и от расположения нитей в ткани и трикотаже, их взаимной связанности и от распределения связей. Наименьшую сминаемость тканям сообщают переплетения типа креповых, имеющих неравномерно разбросанные перекрытия. Наибольшую сминаемость имеют ткани полотняного переплетения, для изгиба которых требуется наименьшее усилие (рис. 11-42, а). Сминаемость тканей с более длинными перекрытиями, например при атласном переплетении, меньше, так как усилия, возникающие в наружных слоях нити при сгибании такой ткани, противодействуют ее изгибу (рис. 11-42,б).

Сминаемость тканей зависит от их плотности. Ткани с большой плотностью, взаимный сдвиг нитей в которых ограничен, имеют большую упругость, лучше сохраняют форму в одежде и меньше мнутся. Ткани рыхлой структуры, смещение элементов которой происходит без особых усилий, обладают значительной сминаемостью.

Рис. 11-42. Схема расположения нитей при изгибе ткани:

а — полотняного переплетения; б — сатинового переплетения

Толстые ткани оказывают большее сопротивление изгибу, их сминаемость меньше, чем тонких. По сравнению с тканями трикотаж обладает благодаря петельной структуре меньшей сминаемостью. Объясняется это тем, что волокна в трикотаже находятся в менее напряженном состоянии, а пряжа имеет большую свободу относительного смещения. Кроме того, нити в трикотаже, образуя петли, имеют сложное пространственное расположение и при смятии участков пряжи, подвергающихся одинаковой деформации, меньше, чем в ткани. Оставшиеся ненапряженными или напряженные, но различным образом и в разной степени, участки пряжи трикотажа помогают быстрее восстановить первоначальные размеры.

Рис. 11-43. Схема расположения образцов при испытаниях сминаемости: а, б — линия изгиба в горизонтальной плоскости; в — линия изгиба в вертикальной плоскости.

При полном или частичном использовании материалов сайта гиперссылка на www.otkani.ru обязательна

2

По принятой в настоящее время системе единиц величина разрывной нагрузки определяется в кГ. По Международной системе единиц ее выражают в единицах силы — ньютонах (н), имеющих размерность кГм/сек (1 кГ = 9,81 н). Показатели разрывных нагрузок для каждого вида материала стандартизованы. Несоответствие цифровым показателям, указанным в ГОСТе, является сигналом недоброкачественности материала. Поэтому показатели прочности остаются основным критерием оценки механических свойств материалов, несмотря на то что испытываемые ими усилия как в процессах швейного производства, так и при эксплуатации одежды составляют лишь небольшую часть разрывных усилий. Даже в прилегающей одежде при резких движениях человека на наиболее напряженных участках (спинка по линии проймы, участок локтя в рукаве и др.) материал испытывает нагрузки, не превышающие 5—10% от разрывных. Чаще они составляют лишь 0,5—1,5 кГ. Разрывное напряжение σ_рпредставляет собой отношение прочности Р_р к площади S поперечного сечения образца

Разрывным напряжением пользуются для характеристики прочности твердых материалов. Для текстильных материалов, особенно таких, как ткани, трикотажные и нетканые полотна, этот способ выражения относительной прочности, требующий определения площади поперечного сечения испытываемого образца, затруднителен. Между волокнами и нитями находятся воздушные прослойки, поперечные сечения волокон неправильны, многие имеют в середине канал. В результате этого определение действительной площади поперечного сечения материала практически невозможно. Поэтому для текстильных материалов площадь поперечного сечения определяется расчетным путем. Так как объем материала v равен произведению площади поперечного сечения S на длину L, а вес g объему, умноженному на объемный вес β, то

откуда

Чаще же в текстильном материаловедении для характеристики относительной прочности нитей и тканей пользуются разрывной длиной. Разрывной длиной L_p называется та условная длина, при которой вес (масса) g образца приближенно равен его прочности (разрывной нагрузке) Р. Прочность Р образца всегда во много раз превосходит его вес g, соответственно во столько же раз разрывная длина L_p больше фактической длины L образца:

Принимая приближенно числовые значения кГ и кг равными, получаем разрывную длину в км. Между разрывной длиной и разрывным напряжением существует зависимость. Подставляя в формулу разрывного напряжения значение 5, имеем:

откуда

т. е. разрывная длина равна отношению разрывного напряжения к объемному весу материала.

Зная вес 1 м² ткани g₁, определяют вес образца, который при ширине 50 мм и длине L равен:

Подставляя в формулу разрывной длины полученные значения, имеем:

Так как при определении прочности ткани в разрыве участвует какая-то одна система нитей — основа или уток, а прочность относится к весу всего квадратного метра ткани, разрывная длина при различной доле веса основных и уточных нитей не в полной мере отражает действительное отношение прочности ткани к единице ее веса.

Для устранения этого недостатка предложено в формулу разрывной длины ввести коэффициент, учитывающий долю веса системы нитей, подвергающейся разрыву:

где А — доля, которую составляет от веса 1 м² ткани вес системы нитей, подвергающейся разрыву.

Разрывным удлинением называется деформация, возникающая под действием растягивающей нагрузки к моменту разрыва материала. Разрывное удлинение определяется в абсолютных единицах (мм) как разность конечной L_K и первоначальной L₀ длины образца:

 

Рис. 11-4. Диаграмма растяжения материалов для одежды (нечетными цифрами обозначены кривые по основе или длине, четными — по утку или ширине):

1—2 — ткань хлопчатобумажная; 3—4 — полотно льняное; 5—6 — ткань шерстяная гребенная костюмная; 7—8 — трикотаж хлопчатобумажный (гладь); 9—10 — нетканый материал прошивной хлопчатобумажный или в процентах от первоначальной длины (относительное удлинение):

Величина одной конечной деформации в момент разрыва не дает представления о ходе деформации материала, происходящей под действием возрастающей нагрузки. Графическое выражение зависимости удлинения материала от действующей на него нагрузки в течение всего испытания дают диаграммы растяжения. По оси ординат откладывают нагрузку Р или напряжение а, по оси абсцисс — удлинение в абсолютных величинах l или в процентах ε. В большинстве случаев в начале нагружения происходит быстрое удлинение материала, которое по мере увеличения нагрузки замедляется (рис. 11-4). Приближенно кривые растяжения материалов для одежды могут характеризоваться уравнением параболы.

где Р — нагрузка в кГ; ε — относительное удлинение в %; l — абсолютное удлинение в мм; а, β, п — коэффициенты, зависящие от волокнистого состава и структуры материала.

В процессах швейного производства, а также при эксплуатации готовых изделий материалы для одежды подвергаются нагрузкам, которые значительно меньше разрывных.

Рис. 11-5. Диаграмма работы разрыва

Поэтому особый интерес представляет величина деформации материала на первых этапах его нагружения. Материалы с одинаковым разрывным удлинением, но различно деформирующиеся на начальных стадиях растяжения, совершенно по-разному ведут себя при настилании, раскрое, пошиве, влажно-тепловой обработке, а также в изделиях при их эксплуатации. Разными должны быть для них и припуски на свободное облегание фигуры и свободу движений. Чтобы не стеснять движений человека и не вызывать преждевременной усталости материала, припуски в изделиях из малорастягивающихся материалов должны быть больше. Интервалы безразличия при построении ростовочно-полнотного ассортимента одежды должны устанавливаться с учетом способности материала растягиваться. Так как одежда из легко растягивающихся материалов, например трикотажных полотен, подходит людям со значительно большим диапазоном размерных признаков, то и выпускается она в меньшем ассортименте размеров, чем одежда из тканей.

3