книги из ГПНТБ / Склянников В.П. Оптимизация строения и механических свойств тканей из химических волокон

прочности утка в ткани достигается при полотняном переплете­ нии (при всех изученных плотностях). Указанные данные подтвер­ ждают результаты изучения тканей различных переплетений, что показано выше.

соты волны утка при постоянной частоте расположения волн по длине нити. Указанное подтверждается данными изучения попе­ речных разрезов и избыточной длины (см. главу 2); изученное по­ казывает, что увеличение деформации утка в определенных пре­ делах ведет к повышению коэффициента использования его проч­ ности в тканях. Отмеченное подтверждает различие в состоянии утка и основы в тканях и в величине деформации, соответствую­

ется по закону прямой, причем при увеличении плотности по утку на 75% абсолютная работа разрыва возрастает приблизительно' в три раза. При сохранении прямолинейного характера зависи­ мости относительной работы разрыва по утку от плотности поэтой системе нитей этот показатель изменяется в меньшей сте­ пени, чем его абсолютное значение, что связано с увеличением массы единицы площади ткани при увеличении плотности по утку.

Зависимость абсолютной и относительной работы разрыва гото­ вых вискозных тканей по утку от плотности по этой системе нитей

Обобщая данные испытаний тканей по основе и по утку, сле­ дует заметить, что при увеличении плотности по утку при постоян­ ной заправочной плотности по основе абсолютная работа разрыва возрастает как по утку, так и по основе; относительная работа разрыва по основе уменьшается, а по утку возрастает. Суммарная относительная работа разрыва тканей с увеличением плотности по утку повышается на Зн-15%,.

100

р

При увеличении отношения —— разрывная нагрузка тканей

Р о

по утку возрастает вследствие увеличения числа нитей этой сис­ темы на единицу длины ткани. При этом удлинение практически не изменяется, что является следствием компенсирующего влияния,

роста высот воли изгиба и уменьшения их числа на единицу длины.

р

Увеличение —- ведет к повышению как абсолютной, так и отно-

Р о

сительной работы разрыва тканей по утку, которая увеличивается 4 более резко вследствие повышения коэффициента использования прочности утка. Суммарная работа разрыва при изменении соот­ ношения плотностей изменяется незначительно, имея тенденцию,, соответствующую изменению этой характеристики по утку.

Влияние коэффициента наполнения тканей

Выше было показано, .что коэффициент наполнения тканей мо­ жет служить общей характеристикой степени их уплотненности.. Одни и те же значения коэффициента наполнения могут быть дос­ тигнуты различными путями и при различной затрате массы во­ локнистого материала. В связи с этим представляет практический интерес изучение полуцикловых разрывных характеристик в зави­ симости не только от отдельных факторов, влияющих на наполне­ ние тканей (см. главу 3), но и непосредственно от коэффициента наполнения.

В табл. 26 приведены значения коэффициентов наполнения вис­ козных тканей (данные о полуцикловых разрывных характеристи­

101

Из табл. 24 видно, что коэффициенты наполнения, готовых вис­ козных тканей изменяются в пределах 62— 128% в зависимости от переплетения, плотности и соотношения' плотностей. Приблизи­ тельно в этих же пределах изменяется коэффициент наполнения и полиэфирных тканей.

В связи с многофакторностью зависимости коэффициента на­ полнения тканей (от коэффициента уплотненности переплетения, плотности, соотношения плотностей, порядка фазы строения ткани) полуцикловые разрывные характеристики целесообразно изучать в относительном виде. Абсолютные их значения должны быть по­

полнения тканей из вискозного и полиэфирного волокон1. Под влиянием коэффициента наполнения ткани коэффициенты исполь­ зования прочности пряжи в ткани изменяются существенным об­ разом. При увеличении коэффициента наполнения ткани коэффи­ циенты использования прочности пряжи в ткани сначала воз­ растают до определенной величины, достигают максимума, после чего довольно резко уменьшаются. Коэффициент наполнения ткани., при котором прочность пряжи в ткани достигает максимума, наз­ ван критическим. Значения критических коэффициентов наполнения тканей различны по основе и утку и для тканей из вискозного и полиэфирного волокон.

Из рис. 36 следует, что критический коэффициент наполнения тканей из вискозного волокна по основе! составляет 75—80%„ для

102

при определении критического коэффициента наполнения тканей по значению коэффициента использования прочности утка в ткани его величина составляет: для тканей из вискозного волокна — 95 %, из полиэфирного — 115%.

Наблюдаемый результат показывает, что величина рациональ­ ного уплотнения тканей может быть характеризована значением критического коэффициента наполнения. Как показали исследо­ вания, путь достижения определенного значения коэффициента на­ полнения ткани играет существенную роль (см. главу 3).

При определении области оптимального уплотнения тканей не­ обходимо иметь в виду различия в положении максимумов раз­ рывной нагрузки по основе и по утку и влияние на положения максимумов волокнистого состава тканей. Учитывая, что коэф­ фициент использования прочности основы в тканях оказывается меньше, чем коэффициент использования прочности утка, опти­ мальной областью коэффициента наполнения по критерию разрыв­ ной нагрузки следует считать для вискозных тканей 70—85%, для тканей из полиэфирного волокна — 95— 105%. Выход за указанные' пределы ведет к потерям в использовании прочности пряжи в ткани.

Наблюдаемые изменения коэффициентов использования проч­ ности пряжи в тканях являются следствием увеличения связи: между волокна-ми и их напряжения при увеличении коэффициента наполнения тканей.

При низких значениях коэффициента наполнения тканей ко­ эффициенты использования прочности пряжи в ткани всегда ниже единицы, что является следствием неравномерности пряжи попрочности и удлинениям в поперечном сечении ткани. Изучение механизма разрушения ткани при растяжении показало, что при низких значениях коэффициента наполнения основной причиной

103

разрыва образца ткани является скольжение волокон и их групп относительно друг друга. При увеличении коэффициента наполне­ ния тканей скольжение волокон уменьшается, что ведет к повыше­ нию разрывной нагрузки пряжи в ткани, только до определенного предела. При максимальных значениях коэффициента наполнения тканей скольжение минимально, однако и прочность пряжи в структуре ткани минимальная. Отмеченное связано с уменьше­ нием прочности волокон и пряжи в целом вследствие возрастания состояния напряжения (см. главу 3).

Зависимость разрывного удлинения тканей из вискозного во­ локна от коэффициента их наполнения может быть характеризо­

чием двух максимумов: первый из них соответствует величине критического коэффициента наполнения и максимуму коэффи­ циента использования прочности основы в ткани, второй максимум имеет место при максимальном значении коэффициента наполне­ ния и связан с максимумом удлинения в момент разрыва.

Влияние коэффициента наполнения.ткани на относительную ра­ боту разрыва по основе показано на рис. 39, по утку — на рис. 40.

104

Зависимость относительной работы разрыва вискозных тканей по основе может быть описана уравнением (Ят= 624-128%,):

Относительные отклонения расчетных (по формуле 170) дан­ ных от экспериментальных составляют: средние — 5,2%,, предель­

ные— 10,9%.

Зависимость относительной работы разрыва вискозных тканей по утку, полиэфирных тканей по основе и утку характеризуется

носительной работы разрыва зависит от волокнистого состава тка­

105'-

относительной работы разрыва позволяют прийти к следующим выводам: оптимальный коэффициент наполнения соответствует по­ ложению первого максимума относительной работы разрыва, вто­ рой максимум (если он успевает развиться), лежащий в области высоких значений коэффициента наполнения тканей, нельзя счи­ тать оптимальным. Затруднения возникают при обобщенном вы­ боре оптимального коэффициента наполнения ткани вследствие того, что положения максимумов по основе и утку не совпадают, что является следствием анизотропии ткани. При необходимости сближения или совпадения максимумов по основе и утку следует принимать меры по уменьшению анизотропии ткани.

ОДНООСНОЕ РАЗДИРАНИЕ ТКАНЕЙ

Прочность к раздиранию является одной из важных характе­ ристик тканей, которые при эксплуатации подвергаются местным повреждениям. Это особенно относится к' тканям для детской одежды, специальной одежды некоторых видов (например, для одежды работников складов, грузчиков), для туристского снаря­ жения. Прочность к раздиранию может служить, кроме того, ме­ рой жесткости и подвижности структуры ткани вообще и тканей, подвергнутых различным видам аппретирования, в частности [63].

Состояние вопроса

О значении прочности тканей к надрыву (раздиранию) и необ­ ходимости внедрения соответствующих испытаний говорится в ряде работ.

А. И. Бородин и Н. С. Еремина при изучении хлопчатобумажных тканей показали, что ткани гарннтурового переплетения, обладая повышенной прочностью, меньше сопротивляются надрыву, чем ткани других переплетений. Ткани комбинированного переплете­ ния имеют повышенное сопротивление надрыву. Путем подбора соотношений между гарнитуровым и другими видами переплете­ ний, а также размером клетки можно получить ткани с проч­ ностью, примерно равной прочности ткани гарниіурового пере­ плетения, но с более высоким показателем по сопротивлению над­ рыву. Общая закономерность состоит в том, что прочность и удлинение тканей убывают по мере повышения их сопротивления надрыву.

С. Крук и К. Фокс [66] показали три пути увеличения прочно­ сти к раздиранию: снижение плотности в противоположном на­ правлении (относительно нитей, разрываемых при раздирании), применение пряжи с большей разрывной нагрузкой, уменьшение трения посредством применения более скользких нитей или более длинных перекрытий. Авторы отмечают наличие предела увеличе­ ния длины перекрытий, связанного с возникновением скольжения нитей.

106

Н. Тейксера, М. Платт и В. Гамбургер [67], анализируя распре­ деление сил в «треугольнике раздирания», показывают, что при переходе от полотняного переплетения к сарже 3/1 и сарже 2/2 прочность тканей к раздиранию увеличивается. При увеличении плотности различие в прочности тканей указанных переплетений

краздиранию уменьшается.

Э.Ставракас и М. Платт, подводя итоги указанным исследова­ ниям, подчеркивают, что незначительные изменения в подвижно­ сти структуры ткани могут привести к большим изменениям проч­ ности к раздиранию. Наибольшая прочность к раздиранию полу­ чается при сочетании переплетений с длинными перекрытиями и пониженных величин плотности, значительные, преимущества при этом имеют ткани с переплетением типа рогожка.

Ф. М. Розанов [18] отмечает, что наибольшее сопротивление при раздирании имеет система нитей в ткани с наибольшей плот­ ностью на единицу длины. В этом отношении большую прочность, при раздирании будут иметь ткани сатинового (атласного) пере­ плетения и меньшую •— полотняного переплетения. Следует под­ черкнуть, что в данном случае имеет место двухфакторная зави­ симость (от переплетения и*плотности), но этого Ф. М. Розанов, не отмечает.

Н. С. Еремина [19] устанавливает зависимость прочности к раз­ диранию от коэффициента связности ткани. Недостаток этой зави­ симости состоит в том, что при расчете связности не учитывается характер расположения перекрытий и набор их длин, а это оказы­ вает влияние на рассматриваемый показатель. Последнее важнопри анализе тканей комбинированных переплетений.

Г.Тейлор [34] отмечает большое значение прочности при разди­ рании для оценки качества тканей с противосминаемой и другими отделками.. Он показывает, что прочность к раздиранию уменьша­ ется с увеличением плотности ткани. Исследование тканей некото­ рых главных переплетений показывает, что прочность к раздира­

нию зависит не только от длины перекрытия.

Вопросы о прочности тканей к раздиранию наиболее глубокорассмотрены в кандидатской диссертации А. А. Мартыновой. В этой работе изучены механизм раздирания тканей, влияние на. прочность к раздиранию свойств нитей, влияние плотности и вида переплетения. В предложенном А. А. Мартыновой методе расчета прочности тканей к раздиранию влияние переплетения учитыва­ ется средней длиной перекрытия, что является недостаточным для. выявления характера влияния переплетения на рассматриваемоесвойство тканей.

Довольно полный анализ влияния плотности тканей на их проч­ ность к раздиранию выполнен Л. Коци [68]. Им установлен зату­ хающий характер уменьшения прочности к раздиранию при увели­ чении плотности тканей, показано увеличение данного показателя' при переходе от полотняного переплетения к саржевому и ро­ гожка. Более общих закономерностей влияния переплетения на прочность тканей к раздиранию Л. Коци не установлено.

ЮГ

Рассмотренное показывает, что к настоящему времени многие ■закономерности влияния строения тканей на их прочность к раз­ диранию достаточно ясны, однако требуют дальнейших уточнений вопросы о влиянии расположения перекрытий в раппорте и на­ бора их длин и влияние изменения прочности нитей в тканях в за­ висимости от их строения. В связи с отмеченным представляло ин­ терес исследование зависимости прочности тканей к раздиранию от коэффициента уплотненности (напряженности) переплетения, при расчете которого учитывается характер расположения перекрытий

инабор их длин.

Вкандидатской диссертации Е. Ф. Федоровой изучены различ­ ные методы определения прочности тканей к раздиранию, пока­

заны недостатки стандартного метода (ГОСТ 3813—47) и уста­ новлено, что наиболее универсальным, пригодным для испытания различных тканей является крыловидный метод. Автор отмечает, что данные, полученные крыловидным методом, хорошо коррели­ руют с результатами, полученными по стандартному методу (ко­ эффициент .корреляции 0,93).

Определение прочности к раздиранию тканей из вискозного во­ локна мы проводили стандартным методом. При этом обращали внимание на процесс раздирания, с тем чтобы избежать таких отрицательных явлении, как разрыв продольных нитей и вытаски­ вание из структуры тканей поперечных (разрываемых) нитей. Ука­ занные явления частично имели место при испытаниях тканей с низкими коэффициентами уплотненности переплетений. Произ­ вести испытания прочности к раздиранию тканей из полиэфирных волокон оказалось затруднительно вследствие большей прочности пряжи и наличия тканей с коэффициентом уплотненности пере­ плетений ниже 0,5 (до 0,24). В связи с этим определение прочно­ сти к раздиранию полиэфирных тканей проводили двумя метода­ ми— стандартным и крыловидным.

Производили определение максимального значения прочности при раздирании Pw, отношения прочности при раздирании к раз­ рывной нагрузке ткани b по формуле (172),. числа одновременно разрывающихся нитей ѵ по формуле (173), относительного показа- -теля а по формуле (174):

(172)

(173)

(174)

где Pw — прочность к раздиранию; Рр — разрывная нагрузка тканей;

Pp — разрывная нагрузка нити в ткани; g T— масса 1 м2 ткани.

108

Влияние переплетения

В табл. 2 9 .приведены значения максимальной величины проч­ ности к раздиранию тканей из вискозного волокна по основе и по утку, а также расчетные показатели по формулам (172), (173), '(174).

Из табл. 29 видно, что при уменьшении коэффициента уплот­ ненности переплетения прочность к раздиранию тканей увеличи­ вается как по основе, так и по утку.

Из табл. 29 следует, что в пределах исследованного зависи­ мость Pw от коэффициента С характеризована уравнениями пря­ мых (при С= 0,54-+1):

где г — коэффициент корреляции.

При высоких значениях коэффициента С прочность к раздира­ нию по утку ниже, а при низких значениях выше, чем по основе. С изменением коэффициента С прочность к раздиранию тканей по утку изменяется более резко, чем по основе. Степень корреляцион­ ной связи прочности к раздиранию и коэффициента С выше, чем величина этой связи при определении зависимости от длины пере­ крытия, однако эта связь остается недостаточно тесной. Для вы­ яснения влияния на прочность к раздиранию других особенностей переплетений, не учитываемых коэффициентом С, производился анализ зависимости Pw от С раздельно для тканей главных и ком­ бинированных переплетений.

109