6 Механические свойства Изгиб

Характерной особенностью текстильных материалов для одежды является их сравнительно легкая изгибаемость. Под действием незначительной изгибающей нагрузки или даже под действием собственного веса ткани, трикотаж, нетканые материалы изгибаются, образуя складки, морщины. В отдельных видах одежды конструкция их предусматривает образование мягких ниспадающих складок, в других, наоборот, требуется определенная жесткость материала, устойчивость при образовании складок.

Рис. 11-ЗЗ. Классификация характеристик, получаемых при изгибе

При изготовлении одежды и особенно в швах или при подгибе срезов отдельных участков деталей (низ рукавов, брюк, юбок и т. п.) требуется, чтобы материал обладал способностью изгибаться, сминаться и сохранять это состояние в процессе носки. Таким образом, изучение способности текстильных материалов изгибаться представляет теоретический интерес и имеет большое практическое значение. Классификация характеристик, получаемых при изгибе, представлена на рис. 11-ЗЗ.

Изгиб Полуцикловые характеристики

Основными характеристиками, получаемыми при изгибе, являются жесткость и драпируемость.

Жесткость

Под жесткостью тела понимается его способность сопротивляться изменению формы при действии внешней силы. Применительно к текстильным материалам под жесткостью понимается их сопротивление условно упругой деформации, состоящей из упругой и эластической деформации с быстрым периодом релаксации, вызванным действием приложенных сил.

Жесткость при изгибе — способность материала сопротивляться изменению формы под действием внешней изгибающей силы. Для текстильных материалов, предназначенных для одежды, большое значение имеет гибкость, представляющая собой величину, обратную жесткости и характеризующая способность материала деформироваться под действием изгибающих усилий. В теории упругости жесткость на изгиб выражается произведением модуля продольной упругости Е на момент инерции сечения тела относительно нейтральной оси I:

Величина момента инерции характеризует способность тела сопротивляться изгибу в зависимости от размеров и формы поперечного сечения. Модуль упругости характеризует ту же способность тела изгибаться, но уже в зависимости от материала тела. Как известно, модуль упругости характеризует упругие свойства твердых тел при прямолинейной зависимости между напряжением и деформацией. В текстильных же материалах деформация не следует закону Гука и упругие деформации являются лишь составной частью полной деформации, возникающей при данном напряжении. Только при малых, кратковременно прикладываемых нагрузках доля условно упругой деформации составляет большую часть полной деформации; с увеличением же нагрузки доля упругой деформации уменьшается, поэтому при значительных прогибах формула дает лишь приближенные результаты.

Таким образом, при расчете жесткости на изгиб текстильных материалов по формуле, приведенной выше, допускается определенное приближение, а показатель жесткости носит условный характер и может использоваться как характеристика механических свойств текстильных материалов лишь при малых нагрузках или же в начале деформации, когда большую часть ее составляет упругая деформация.

7 Толщина ткани Т определяется диаметром d нитей и высотой h их волн:

Например, на рис. 11-1

Толщина ткани в этом случае определяется расстоянием А— А₁, соответствующим участкам перекрытий системы нитей, имеющих наибольшее численное значение суммы высот волн h_у и диаметров d_y. Высота волн нитей определяется не только диаметром нитей, но и переплетением, плотностью и фазой строения данной ткани. Длинные перекрытия сообщают тканям большую толщину, чем короткие, поэтому при прочих равных условиях ткани полотняного переплетения тоньше, чем сатинового. На глубину волн нитей влияет и их натяжение в процессе образования ткани и сопротивление, оказываемое нитями этому изгибу, зависящему от площади поперечного сечения нити и модуля ее упругости. Чем сильнее натянуты нити, чем они жестче, тем большее усилие необходимо для их изгиба. Поэтому глубина волн основных нитей обычно меньше, чем уточных.

В зависимости от степени взаимного изгиба основных уточных нитей изменяются фазы строения тканей, а вместе с этим и их толщина. В 1-й фазе строения толщина, ткани равна 2d_y+d₀, в 9-й 2d₀+d_y, в 5-й фазе строения, когда обе системы нитей изгибаются в равной степени, толщина ткани равна d₀ + d_Y . Таким образом, толщина однослойных тканей может изменяться от 2d до 3d. На толщину тканей известное влияние оказывает плотность. В тканях при большой плотности нити либо сплющиваются, приобретая форму эллипса, либо располагаются со сдвигом в два ряда, поэтому плотные ткани при прочих равных условиях имеют несколько большую толщину, чем ткани с малой плотностью.

Сильно меняется в зависимости от переплетения толщина трикотажных полотен: при двойных переплетениях (ластик, интерлок) или переплетениях с длинными протяжками (шарме, атлас) она больше. Как видно из продольных разрезов трикотажа разных переплетений (рис. 11-2), толщина полотна может меняться от 2d до 6d.

Рис. 11 -1. Разрез ткани полотняного переплетения при d₀<d_y и h₀<h_у

С ростом плотности увеличивается степень изгиба нитей в петлях трикотажных полотен и вместе с этим их стремление распрямиться, что приводит к увеличению толщины материала. Толщина нетканых материалов определяется прежде всего толщиной волокнистой ватки, зависящей от массы волокон и их расположения.

На толщину нетканых материалов оказывает влияние также толщина прошивных нитей и количество зажатых в петлях волокон. Прошивная нитка, скрепляющая ватку при одинарных переплетениях (цепочка, трико), стягивает волокна слабее, поэтому толщина нетканого материала больше; при двойных переплетениях (трико-трико, трико-сукно, трико-цепочка) и той же толщине ватки толщина нетканого материала меньше. Чем чаще прошивка, тем сильнее уплотняется нитями волокнистая масса, поэтому с увеличением плотности прошивки толщина нетканого материала уменьшается. Толщина тканей, трикотажа и нетканых материалов изменяется как в процессах текстильного и швейного производства, так и при эксплуатации в готовых изделиях. В снятых со станков тканях нити, освобождаясь от напряженного состояния, изгибаются, петли трикотажа принимают пространственное положение, в результате чего толщина материала увеличивается. При отделке в результате одних операций, например каландрирования, толщина материала уменьшается, при начесе, валке — наоборот увеличивается.

В швейном производстве при влажно-тепловой обработке под давлением утюга или пресса ткань на отдельных участках сплющивается, высота волн нитей делается меньше, сами нити сжимаются и принимают эллиптическую форму, в результате чего площадь их контакта растет — толщина ткани уменьшается. Чем больше нормальное давление, направленное перпендикулярно площади ткани, тем тоньше становится ткань и прочнее связи между нитями основы и утка.

Поэтому утонение ткани очень часто принимается как критерий оценки устойчивости формы, полученной в результате влажно-тепловой обработки. С увеличением давления, длительности воздействия и повышением температуры гладильной поверхности утонение материала возрастает. Под воздействием температуры и влаги колебания цепных молекул ускоряются, волокна переходят в высокоэластическое состояние, благодаря чему ткань легче поддается сжатию. Поэтому прессование С пропариванием обеспечивает большее утонение материала.

Рис. II-2. Продольный разрез трикотажа разных переплетений:

а — гладь (толщиной 2d); б — трико (толщиной 3d); в — ластик (толщиной Ad); е фанг (толщиной 6d);

При прекращении давления волокна и нити, освобождаясь от напряженного состояния, стремятся восстановить естественное для них положение, поэтому толщина тканей, а также отпрессованного трикотажа и прошивных нетканых материалов, с течением времени снова увеличивается. При отпаривании под действием влаги и тепла релаксационный процесс протекает быстрее и материал почти полностью восстанавливает свою первоначальную толщину. Увеличение толщины материала происходит также при смачивании и стирке.

Толщина материала влияет на разработку конструкции одежды: на величину припусков, на ширину и конструкцию швов. От толщины материала и его способности деформироваться зависит высота настила, т. е. количество настилаемых при раскрое полотен, от толщины материала зависит расход швейных ниток на шов. В зависимости от толщины материала производится регулировка высоты лапки и подъема рейки. Чем больше толщина сшиваемых полотен, тем больше должен быть подъем рейки над уровнем игольной пластины, так как чем толще сшиваемый материал, тем большее усилие необходимо для его продвижения. Для определения толщины ткани используют прибор, называемый толщиномером (микрометром). Конструкций толщиномеров довольно много, но принцип действия в основном сводится к следующему: образец закладывают между двумя пластинами, одна из которых подвижная, связана со стрелкой, указывающей на циферблате толщину испытываемого материала в долях миллиметра. Материал, попадая между пластинами толщиномера, легко сжимается.

Чем он рыхлее, тем легче деформируется и тем больше отличаются показания прибора от толщины материала в свободном состоянии. Поэтому в толщиномерах новых конструкций сила давления пластины на ткань регулируется и может быть доведена почти до нуля. Для определения толщины материала при любом заданном давлении предлагается аналитический метод. В том случае, если толщиномер не позволяет замерить толщину материала при заданном давлении, можно провести испытание при любом давлении и по этим данным рассчитать показатель толщины:

где у — толщина материала в мм;

В_Р — толщина материала в мм при давлении Р;

Р — заданное давление в Г/см²; х — фактическое давление в Г/см²;

Л — коэффициент, характеризующий начальное сопротивление сжатию

(жесткость при сжатии); В — коэффициент, характеризующий конечную несжимаемость изделия.

Коэффициент А при Р=1 Г/см² изменяется от 1 до 13 Г/см²/мм, а коэффициент В от 0,7 до 8,5 1/мм.

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