Глава 3. Экспериментальные исследования

3.1. Исследование свойств тканей

Экспериментальные исследования проводились в ткацкой лаборатории Московского государственного текстильного университета имени А.Н.Косыгина.

В работе исследованы свойства 15 хлопчатобумажных тканей различного переплетения. Их характеристика дана в таблице 3.1.

Т а б л и ц а 3.1

№ п/п	Переплетение	Линейная плотность нитей, текс		Плотность ткани, нит/дм
		основы	утка	по основе	по утку
1	Сатин 5/2	25х2	25х2	220	14
2	Сатин 5/2	25х2	29х2	220	14
3	Сатин 5/2	25х2	18,5х2	220	14
4	Сатин 5/2	25х2	18,5х2	220	16
5	Сатин 5/2	25х2	18,5х2	220	18
6	Саржа 2/3	25х2	29х2	220	14
7	Саржа 2/3	25х2	25х2	220	14
8	Саржа 2/3	25х2	18,5х2	220	14
9	Саржа 2/3	25х2	18,5х2	220	16
10	Саржа 2/3	25х2	18,5х2	220	18
11	Саржа 1/4	25х2	18,5х2	220	18
12	Саржа 1/4	25х2	29х2	220	14
13	Саржа 1/4	25х2	18,5х2	220	14
14	Саржа 1/4	25х2	18,5х2	220	16
15	Саржа 1/4	25х2	25х2	220	14

В работе определены для каждой из 15 тканей полуцикловые характеристики полосок ткани вдоль нитей основы и утка, поверхностная плотность ткани, стойкость ткани к истиранию.

Изучение строения и свойств тканей проводилось по стандартным методикам, описанным для каждого конкретного случая:

- поверхностная плотность ткани по ГОСТ 3811-72;

- разрывная нагрузка и удлинение ткани по ГОСТ 3813-72;

- исследование стойкости ткани к истиранию по ГОСТ 18976-73.

Значения исследуемых свойств даны в таблице 3.2.

Т а б л и ц а 3.2

№ п/п	Разрывная нагрузка полоски ткани, Н		Разрывное удлинение полоски ткани, %		Поверхностная плотность ткани, г/м2	Стойкость ткани к истиранию, циклов
	По основе	По утку	По основе	По утку
1	644,2	405,4	18,35	15,65	203,5	2805
2	644,2	484,6	19,15	15,15	214,0	3182
3	655,6	291,4	18,35	14,20	185,0	1734
4	636,4	322,6	18,20	15,25	185,0	2504
5	638,2	390,2	18,20	17,95	198,0	3252
6	630,4	446,8	21,05	12,50	217,5	3109
7	665,2	434,4	20,25	15,25	202,5	2750
8	644,4	297,4	17,85	12,95	181,5	2360
9	652,6	321,4	17,05	14,70	193,5	2458
10	635,8	403,8	19,90	16,15	206,5	2865
11	657,0	399,4	18,30	15,60	199,5	2096
12	649,6	457,2	19,15	13,80	223,5	2635
13	637,8	281,2	17,00	13,40	179,0	1527
14	635,8	326,6	15,80	12,95	191,5	1555
15	642,6	445,8	20,50	16,20	208,5	2614

В таблице 3.3 представлены свойства нитей, из которых изготавливались ткани.

В работе проведены исследования по определению следующих свойств нитей:

- полуцикловые характеристики: разрывная нагрузка и разрывное удлинение;

- многоцикловые характеристики – выносливость к многократному растяжению;

- долговечность при истирании.

Показатели физико-механических свойств нитей определялись по существующим стандартным методикам:

- определение разрывной нагрузки и разрывного удлинения при разрыве нитей по ГОСТ 6611.2-73 на разрывной машине STATIGRAPH L;

- определение циклов истирания нитей в петле на приборе ИПП;

- определение циклов на многократное растяжение нитей на пульсаторе ПН-5.

Нити испытывались в климатических условиях по ГОСТ 10681-75

Т а б л и ц а 3.3

Линей- ная плот- ность нитей, Т,текс	Разрыв- ная наг-рузка, сН	Относи- тельное разрыв-ное удлинение,%	Относительная разрывная нагрузка, сН/текс	Абсолютная работа разрыва, Нмм	Выносливость при многократном растяже нии, циклов	Стойкость нитей при стирании, циклов
18,5х2	467,032	5,61	12,622	66,26	7559	233
25х2	644,950	5,48	12,899	90,77	10615	261
29х2	770,274	5,57	13,281	110,60	12144	276

Масса ткани выражается характеристикой, которую называют поверхностной плотностью. Этот показатель зависит от плотности ткани, толщины основных и уточных нитей, а также характера отделки. Так, поверхностная плотность суровой ткани увеличивается после печатания и уменьшается после промывки, беления и др.

Эта характеристика ткани определяет ее назначение. Ткани с высокой поверхностной плотностью идут, например, на пошив пальто, с более низкой – на костюмы, с невысокой – на бельё.

Поверхностная плотность ткани характеризует ее материалоёмкость, снижение которой необходимо осуществлять без ухудшения качеств материалов.

Показатели поверхностной плотности материалов нормированы в соответствии с технической документацией. Отклонения фактической поверхностной плотности от нормированной свидетельствуют о нарушениях технологического процесса производства и приводят к снижению прочности, износостойкости материала, повышению его осыпаемости и раздвигаемое.

При определении поверхностной плотности ткани определяют ее длину и ширину в соответствии с требованиями стандарта. Затем образцы взвешивают на весах ВАЭ 134-М.

Поверхностную плотность ткани в граммах на 1 м² вычисляют по формуле

где m – масса образца ткани; L – длина образца ткани (L=100 мм);

В – ширина образца ткани (B=100мм).

Прочность текстильного материала характеризуется разрывной нагрузкой и разрывной длиной. Разрывная нагрузка – наибольшее усилие, испытываемое пробным образцом к моменту разрыва. Разрывная длина – приращение длины растягиваемого пробного образца текстильного материла к моменту его разрыва. При изготовлении одежды и при ее носке материалы постоянно подвергаются действию нагрузок, но, как правило, эти нагрузки значительно меньше разрывных.

Текстильные волокна неоднородны: их состав и толщина меняются как в пределах одного образца, так и по длине каждого волокна. Следовательно, полученные при разрыве характеристики волокон также непостоянны. Значения диапазона изменения величин какой-либо характеристики волокна не менее важно, чем значение средней величины. Например, если волокна, входящие в состав какого-либо текстильного материала, имеют неровноту по одному из свойств, то нагрузка на волокна будет распределяться неравномерно. Другими словами, наибольшую ценность представляет тот материал, который более однороден, например, по прочности, даже если средняя величина прочности при этом ниже.

Неровнота оказывает также значительное косвенное влияние на результаты измерения механических свойств. При определенных условиях испытания неровнота может изменить порядок классификации образцов.

При проведении испытания из каждого выработанного образца вырезаются элементарные пробы в виде полосок размером 200Х50 мм. Размеры образца непосредственно влияют на результаты испытаний. Например, при прочих равных условиях разрывная нагрузка будет расти прямо пропорционально увеличению площади поперечного сечения, а абсолютное удлинение - прямо пропорционально увеличению длины.

Образцы испытываются на разрывной машине РТ -250М -2.

За разрывную нагрузку точечной пробы принимают среднее арифметическое значение результатов всех измерений по основе или по утку.

Разрушение различных материалов происходит в результате разнообразных механических и физико-химических воздействий, среди которых основным является истирание. Устойчивость к истиранию в процессе эксплуатации (носки) является одним из важных показателей, обусловливающих прочностные характеристики и качество текстильных изделий. Истирание сопровождается уменьшением массы материала вследствие его внешнего трения о другие поверхности.

Трение является силой, которая соединяет волокна в пряже и переплетающиеся нити в ткани: при низкой величине трения прочность пряжи и стабильность размеров ткани снижаются. Чтобы обрывность была меньше и материал не испытывал постоянного перенапряжения, необходимо иметь минимальное сопротивление трению. Установлено, что отношение силы трения F к нормальному давлению N для волокон уменьшается с увеличение нагрузки.

Различные ткани в зависимости от сырьевого состава и своего типа имеют различный порог истирания. При многократном воздействии нежестких истирающих поверхностей происходит поверхностное и объемное деформирование волокон и нитей.

Испытания проводились на приборе ДИТ-М. Стойкость ткани к истиранию по плоскости характеризуется числом циклов вращения головки прибора, выдерживаемых тканью до ее разрушения. Одно круговое движение соответствует одному циклу. Чем выше этот показатель, тем лучше, тем дольше ткань прослужит. Для проведения испытания от каждого отобранного образца вырезается по шаблону десять проб в виде кружков. В качестве абразива используется серошинельное сукно. Пробы тканей заправляются лицевой стороной наружу.

Анализ полученных экспериментальных данных позволяет сделать следующие выводы:

- с увеличением плотности ткани по утку при одной и той же линейной плотности нитей основы и утка поверхностная плотность ткани увеличивается;

- более заметное влияние на увеличение поверхностной плотности ткани оказывает линейная плотность нитей;

- данные переплетения имеют длинные уточные перекрытия, при которых ткани имеют не большие поверхностные плотности, так, например, известно, что ткани полотняного переплетения имеют наибольшую поверхностную плотность;

- на разрывные характеристики тканей существенное влияние оказала структура испытуемых образцов, неровнота материала, расположение составляющих его волокон;

- после обработки данных, полученных в ходе эксперимента видно, что стойкость ткани к истиранию напрямую зависит от изменения плотности ткани по утку и линейной плотности нитей.

Физико-механические свойства нитей оказывают существенное влияние на свойства вырабатываемой ткани и на протекание технологического процесса ткачества. Механическими свойствами текстильных волокон называются свойства, определяющие отношение волокон к приложенным к ним силам, под действием которых они деформируются. Из широкого ассортимента текстильных волокон при их переработке необходимо выбрать именно те, свойства которых больше всего соответствуют условиям использования.