2. Розтягування. Класифікація характеристик розтягування

матеріалів.

Ведуче місце серед механічних факторів зносу текстильних виробів належить деформації розтягу. Наприклад: домашній і повсякденний одяг.

Класифікацію характеристик розтягу текстильних матеріалів покажемо у вигляді схеми 1. 1.с.120

3. Напівциклові розривні характеристики при

одновісному розтягу.

Деколи в процесі виробництва і експлуатації одягу текстильні матеріали підлягають дії розтягуючих сил в поздовжньому та поперечному напрямку, які призводять до розриву матеріалу.

Напівциклові розривні характеристики використовують головним чином для оцінки граничних механічних можливостей текстильних матеріалів.

По показникам механічних властивостей, які отримують при розтягуванні матеріалу до розриву визначають ступень опору матеріалу постійно діючим зовнішнім силам; показники розривного навантаження та розривного видовження являються важливими показниками доброякісності матеріалу. Розглянемо основні напівциклові розривні характеристики, які отримують при простому одновісному розтягу.

Розтяг матеріалу в одному напрямку ( по основі чи по утоку ), коли сили розтягу діють в площині матеріалу по якій-небудь прямій, називається одновісним.

Показники, які визначаються при одновісному розтягу до розриву характеризують міцність матеріалу; вказуються в ГОСТах; використовуються для оцінці їх якості.

Показники напівциклових характеристик встановлюють при розтягуванні матеріалу на розривних машинах, які в залежності від конструкції можуть бути :

1. З постійною швидкістю опускання нижнього затискача

(РТ-250М); 2.с.118

2. З постійною швидкістю деформації (Інстрон). 2.с.120

На цих машинах визначення характеристик міцності проводять різними методами:

1. Стандартний "стрип-метод";

2. Метод малих смужок;

3. Греб – метод;

4. Метод профільних проб;

5. Метод кільцевих проб.

В залежності від мети випробування, виду і властивостей матеріалу використовують цей або інший метод, основна різниця яких в розмірі і формі зразків.

За стандартним " стрип-методом" для дослідження на розривної машині використовують зразки тканини, трикотажного або нетканого полотна прямокутної форми, які мають ширину менше ніш ширина затискачів.

Ширина зразків опитної смушки встановлена для всіх видів матеріалів

50 мм. Довжину смушки L, мм, визначають за формулою:

L = + 2а + с,

де - затискна довжина смушки, мм;

а - ширина губок затискачів машини, мм;

с - довжина частини смушки, яка необхідна для підвішування

вантажу попереднього натягування, мм.

Затискна довжина для смушки із шерстяних тканин, трикотажних і нетканих полотен встановлена 100 мм, для інших видів тканин - 200 мм.

Довжина частини смушки для закріплення вантажу попереднього натягування в залежності від конструкції машини обирається рівною 100 - 150 мм.

Метод малих смужок використовують для випробування на розрив зразків дослідних смужок шириною 25 мм при затискній довжині 50 або 200 мм. Цей метод більш економічний ніш попередній. Його використовують при випробуванні тканин і трикотажних полотен. Для порівняння величин розривного навантаження і видовження , які отримані при випробуванні методом малих смужок, с показниками розривного навантаження і видовження, які встановлені стандартним методом для широких смужок, вводять поправочні коефіцієнти, на які помножують отримані результати.

Поправочний

коефіцієнт

Розривне навантаження:

для всіх тканин, крім шерстяних - 1,8

для шерстяних - 1,9

для трикотажних полотен - 1,95

Розривне видовження:

для тканин - 0,75

для трикотажних полотен - 0,9

При випробуванні тканин по стандартному методу продовж ниток основи і утоку опитні смужки вирізають шириною 60 або 30 мм. Нитки по довжині смужки віддаляють з обох сторін доки її ширина не становіть 50 або 25 мм. У тканин які містять менше 30 ниток на ширину смужки, кожна смужка повинна мати однакову кількість поздовжніх ниток.

Для випробувань за греб – методом обирається зразок шириною більше ширини затискачів розривної машини. Показники міцності, які отримують на розривній машині мають завищені значення у порівнянні з стандартним методом, мають більшу нерівномірність. Однак, для підготовки зразків необхідно значно менше часу, а умови випробувань матеріалу більш близькі умовам його деформування при носінні одягу.

Метод профільних проб використовується при випробуванні сильно деформуючих матеріалів, коли зразок прямокутної форми дуже викривляється . 2.с.124

Метод кільцевих проб використовують для випробування високо розтяжних матеріалів ( трикотажних полотен, тканин в різних направленнях), коли необхідно отримати рівномірно розподілену деформацію опитного зразка. 2.с.125

Греб – метод, Метод профільних проб, Метод кільцевих проб використовують в основному при наукових дослідженнях.

При випробуванні матеріалів на одновісний розтяг до розриву отримують слідуючи характеристики:

1. Абсолютні характеристики:

- Розривне навантаження - це найбільше засилля, яке витримує

матеріал в момент розриву (Р_р); Розривне

навантаження виявляється сантиньютонах (сН),

ньютонах (Н), дека ньютонах (даН), грам-силах

(гс), кілограм-силах ( кгс).

Співвідношення одиниць виміру:

1гс 1 сН;

100 гс 0,1 кгс 1 Н;

1 кгс 1000сН 10 Н 1 даН.

- Розривне видовження - це приріст довжини зразка матеріалу, що

розтягують до моменту його розриву ( _р; мм):

7.с.50

Ці показники визначають на розривних машинах. Величина розривного навантаження являється основним критерієм при оцінці механічних властивостей матеріалів і стандартним показником їх якості. Для оцінки міцності текстильних матеріалів використовують також відносні характеристики.

2. Відносні характеристики:

- Відносне розривне навантаження (Р₀), розраховується за формулою:

Р₀ = Р_р / б х М_s , Н м/г

де Р_р - розривне навантаження, Н;

б - ширина зразка, м;

М_s - поверхнева щільність матеріалу, г/м².

Показники відносного розривного навантаження враховують поверхневу густину матеріалів дозволяють порівнювати їх міцні властивості.

- Відносне розривне видовження ( _р), визначають як відношення

абсолютної величини видовження до початкової довжини і

записують або в частинах від одиниці, або у відсотках,

користуючись наступними формулами:

_р = _р / ₀ ; _р = _р / ₀ 100; %,

де _р - розривне видовження , мм;

₀ - початкова ( затискна) довжина зразка, мм.

- Питоме розривне навантаження (Р_пит.) - це розривне навантаження,

яке приходиться на елемент структури матеріалу ( на одну нитку

основи чи утоку).

Р_пит. = Р_р / Щ; даН,

де Щ - кількість (щільність) ниток у зразку, поздовж яких

відбувається розривання.

- Абсолютна робота розірвання (R_р) - характеризує кількість анергії,

яка витрачається на подолання зв’язків між елементами структури

матеріалу ( атомами і макромолекулами, волокнами і нитками) та

руйнування його цілісності:

R_р = Р_{р р} ; даН см,

де Р_р, _р - розривне навантаження (даН) і розривне видовження (см)

відповідно за основою і за утоком;

- коефіцієнт повноти діаграми "навантаження-видовження",

приймається для:

- тканин від 0,25 до 0,75;)

- трикотажу від 0,15 до 0,4;

- нетканих полотен (клейових) від 0,5 до 0,8.

- Відносна робота розірвання (r_м ), визначається відношенням

абсолютної роботи розірвання до одиниці маси матеріалу

за формулою:

r_м = R_р / М₁ ; даН см / г

де R_р - абсолютна робота розірвання, даН см ;

М₁ - маса 1 м² матеріалу, г.

Ці характеристики визначають розрахунковим методом і використовують для порівняння міцності різних матеріалів.

При оцінці механічних властивостей матеріалів при розтягу важливо знати не тільки розривне навантаження і розривне видовження в момент розірвання, але і деформацію матеріалів на перших етапах навантаження, тобто знати характер залежності " навантаження - видовження".

Графічне уявлення між навантаженням і видовженням дають діаграми розтягу, які записуються за допомогою самопишучого пристрою на розривній машині. Діаграми розтягу можуть мати вигляд 1.с.125

Дослідним шляхом встановлено, що матеріали з однаковим розривним видовженням, але з різною деформацією на початкових стадіях розтягу, про різному ведуть себе при настиланні, розкрої, волого - теплової обробки (ВТО), пошиві та експлуатації виробу. Відповідно для таких тканин повинні бути різні припуски на свободу облягання і руху. У виробах з матеріалів, які мало розтягуються припуски повинні бути більшими.

Міцність матеріалів на розрив залежіть від структури матеріалу ( від міцності вихідних волокон, лінійної густини, крутки пряжі і ниток, густини матеріалів, переплетення і оздоблення).

Наприклад:

- різні волокна володіють різною міцністю, що впливає на міцність матеріалів;

- матеріали з більш товстішої пряжі і ниток, підвищеної крутки відрізняються високою міцністю;

- чим більша щільність тканин і частіше переплетення ниток основи і утоку, тим більша міцність матеріалу;

- одні оздоблювальні процеси збільшують міцність ( мерсеризація, апретування), інші зменшують ( відбілювання, фарбування).

У більшості тканин міцність на розрив за основою більше ніж за утоком, а видовження навпаки по основі менше, а по утоку більше.

При одновісному розтягуванні удовж ниток основи або утоку міцність тканин залежить перш за все від міцності і кількості ниток опитного зразка на які безпосередньо діє навантаження. В тканинах із-за переплетення нитки зв’язані тертям в одну систему. Тому, середнє розривне навантаження на одну нитку смушки тканини, яка розміщується

уздовж діючої сили, може бути більше розривного навантаження для такої ж нитки у вільному стані. З збільшенням довжини перекриття ниток зменшується кількість зв’язків. Тому полотняне переплетення, яке має часті зв’язки між нитками забезпечує найбільшу міцність тканини. Зі збільшенням густини тканини збільшуються кути обхвату ниток і, відповідно, поверхня тертя, збільшуються зв’язаність елементів тканини, сила взаємного тиску ниток основи і утоку, а також степінь зчеплення волокон у пряжі, тобто збільшується міцність тканини. Кручена пряжа, волокна якої достатньо сильно зв’язані круткою, скріплюється переплетенням в тканині менше, ніж слабо кручена одиночна пряжа.

Неоднорідність ниток по розривному навантаженню знижує міцність тканини. Тканини являються анізотропними тілами, тому їх міцність в різних направленнях неоднакова. При дії сили розтягування під кутом до ниток основи і утоку міцність тканини менше, ніж при дії сили у поздовжньому або поперековому направленні.

Видовження трикотажного полотна залежить в основному від переплетення. Найбільш розтяжним являється поперечновязаний трикотаж ,

менше розтягується - основовязаний. В усіх випадках розтяг трикотажу у поперечному напрямку більше ніж у довжину. Видовження трикотажу значно більше, чім у тканинах. В началі розтягування трикотажу відбувається упорядкування петельної структури, потім форма петель змінюється, одні ділянки розпрямлюються , другі згинаються. При прикладенні сил розтягу удовж петельних стовпчиків ( по вертикалі) збільшуються розміри петельних паличок і зменшуються розміри голкових дуг і протяжок , тобто зменшується петельний шаг і збільшується висота петельного ряду. При прикладенні сил розтягу удовж петельних рядів, на оборот, збільшуються розміри дуг, протяжок і, відповідно, петельний шаг та зменшуються розміри петельних паличок, які визначають висоту петельного ряду.

Міцність нетканих матеріалів залежіть від способу їх виготовлення і виду орієнтації волокон у волокнистому холсті.

Великою міцністю володіють прошивні неткані матеріали, особливо прошиті капроновими нитками (ватин). Їх міцність залежіть від маси волокнистого холста і густини прошивки ( із збільшенням маси і густини міцність збільшується).

Міцність клейових нетканих матеріалів залежіть від кількості звязуючого (клею) і невелика (флізелин).

Міцність нетканих полотен з орієнтованими волокнами в холсті у поздовжньому напрямку у 2 – 3 рази перевищують їх міцність у поперечному.

Неткані полотна з неорієнтованими волокнами в холсті мають майже однакові показники міцності у любому напрямку і залежать від кількості звязуючого (клею) і маси волокон. 1.с.166

Таким чином, проектуючи одяг із різних текстильних матеріалів необхідно знати і враховувати їх міцність і видовження, відповідно обирати режими обробки, конструкцію моделей.

На виробництві перед виготовленням виробів, текстильні матеріали повинні перевірятися у лабораторіях. Характеристики міцності і видовження вказуються у стандартах.