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

Для оценки эффективности структуры тканей изучали измене­ ние прочности при раздирании относительно их массы (1 м2) по формуле (174). Зависимость отношения а от коэффициента С мо­ жет быть характеризована уравнениями (при С = 0,54-М):

Из отмеченного следует, что под влиянием коэффициента С отношение а изменяется в больших пределах, чем абсолютная прочность к раздиранию. Это связано с тем, что' ткани, вырабо­ танные переплетениями с более низкими коэффициентами С, имея

111

ранию по утку при высоких значениях С выше, а при низких зна­

казателя, определяемого по стандартному методу. Общее состоит в наличии максимума при определенных значениях С. Существен­ ное отличие рассматриваемых показателей состоит в соотноше­ нии Pw по основе и утку. При крыловидном методе испытаний Pw по утку оказывается выше, чем по основе. При стандартном методе

112

испытания для ряда тканей наблюдается обратная картина, что объясняется меньшим выскальзыванием нитей утка при крыловид­ ном методе испытаний. Вследствие этого крыловидный метод по­ зволяет определять прочность к раздиранию тканей с более широ­ ким диапазоном изменений коэффициента С, чем это можно сде­ лать, применяя стандартный метод.

Исследование полиэфирных тканей, имеющих широкий интер­ вал изменений коэффициента С, позволило установить более об­ щую и правильную картину изменений Pw под влиянием коэффи­ циента С.

Из рис. 42 следует, что при С ниже единицы прочность к раз­ диранию возрастает, достигая определенного максимума, после чего уменьшается. Для уточнения причин данной закономерности были проанализированы изменения коэффициентов Ь, ѵ и а под влиянием С.

Особое значение имело изучение зависимости числа одновре­ менно разрывающихся нитей при раздирании тканей стандартным и крыловидным методами. Число одновременно разрывающихся нитей при раздирании определяли с учетом их фактической раз­ рывной нагрузки в ткани.

Установлено, что при уменьшении коэффициента С число одно­ временно обрывающихся нитей возрастает, достигает максимума по основе (при С = 0,4) и по утку (при С= 0,56), затем уменьша­ ется. Это объясняется скольжением нитей, что отражает действи­ тельные явления, происходящие при использовании тканей в про­ цессе носки изделий.

Рассмотренное показывает, что имеется оптимальное значение коэффициента уплотненности переплетения, обеспечивающее мак­ симальную прочность к раздиранию.

Следует отметить, что изменение коэффициентов b и а при из­ менении коэффициента С аналогично изменению Pw и ѵ.

Наиболее универсальной характеристикой прочности к разди­ ранию тканей является число одновременно разрывающихся ни­ тей. Это число у полиэфирных и вискозных тканей весьма близко

числа одновременно разрывающихся нитей ѵ при раздирании по­ лиэфирных тканей можно характеризовать формулой

Для перехода к абсолютным значениям прочности к раздира­

где Рр—'разрывная нагрузка нитей в тканях.

Влияние плотности тканей

Основные характеристики при раздирании вискозных тканей различной плотности приведены в табл. 32 (испытания стандарт­ ным методом).

Т а б ,і п ц а 32

Основные характеристики при раздирании вискозных тканей

114

Из табл. 32 следует, что прочность к раздиранию изучаемых тканей в зависимости от плотности резко изменяется, однако до­ статочно четких закономерностей в данном случае не наблюда­ ется. В значительно большей степени выявляется влияние на рас­ сматриваемые характеристики вида переплетения. В связи с от­ меченным представлял интерес изучение влияния на прочность к раздиранию коэффициента наполнения тканей.

Влияние коэффициента наполнения тканей

Установлено, что зависимость прочности к раздиранию вискоз­ ных тканей от коэффициента их наполнения не является доста­

в два раза число одновременно разрывающихся нитей увеличи­ вается в два-четыре раза. Это происходит до Ят= 75—80%.

На рис. 43 видно наличие оптимального коэффициента напол­ нения полиэфирных тканей (по их прочности к раздиранию).

Гл а ва 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ОДНОЦИКЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТКАНЕЙ

К одноцикловым характеристикам Г. Н. Кукин [25] относит из­

на полную и обратимую. Автор подчеркивает относительный ха­ рактер как общей деформации, так и ее компонентов, зависящих от параметров испытаний. Отмеченные понятия были использо­ ваны в нашей работе и при исследовании упруго-эластических свойств тканей при деформации изгиба.

СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

Значение одноцнкловых характеристик для оценки механиче­ ских свойств тканей и в целом их качества подчеркивается в ряде работ.

Г. Н. Кукин и А. Н. Соловьев [10, 24] отмечают, что определе­ ние одноцикловых характеристик позволяет выявить особенно­ сти деформирования текстильных материалов в процессе исполь­ зования, что имеет большое практическое значение для оценки их способности принимать и сохранять форму и степень гладкости поверхности.

Н. Я- Третьякова [69] показала большое значение одноцнкло­ вых характеристик при оценке качества тканей, установила кор­ реляционную связь между компонентами деформаций при растя­ жении ряда шерстяных и шелковых тканей, данными о несминае­ мое™ (по углу восстановления) и величиной остаточной цикличе­ ской деформации. Зависимость между обратимой частью дефор­ мации при растяжении и углом восстановления после смятия выявлена и другими авторами.

Отмеченное показывает решающее значение одноцикловых ха­ рактеристик в системе свойств, определяющих потребительную ценность тканей. Одноцикловые характеристики связаны с прояв­ лением вязко-упругих свойств волокон в процессе использования изделий главным образом при деформации растяжения и изгиба.

Как отмечает Т. Алфрей J7], при экспериментальном изучении вязко-упругих свойств вещества используют кривые ползучести, дающие зависимость деформации от времени при постоянном на­ пряжении, кривые релаксации, изображающие напряжение как функцию времени при постоянной деформации. Полимеры обла­ дают рядом запаздывающих механизмов упругой реакции на на­ пряжения, так же как мгновенной упругостью и текучестью, в ре­ зультате оказывается проще интерпретировать такие механиче­ ские испытания, при которых или напряжение, или деформация поддерживаются постоянными.

Фундаментальные исследования в области законов развития высокоэластической деформации принадлежат советским ученым: А. П. Александрову и Ю. С. Лазуркину, В. А. Каргину, П. А. Ре­ биндеру, Н. В. Михайлову и др.

Исследование закономерностей деформации текстильных во­ локон содержится в работах Ф. X. Садыковой. Особенно подроб­ ные данные о поведении практически всех известных волокон при растяжении и отдыхе приведены в работах В. Р. Мортона и

Д.В. С. Херла [70], Г. Сусича и С. Беккера.

В.Френцель и др. отмечают, что работа, совершаемая при

деформации, затрачивается на изменение формы, разрушение строения, повышение температуры.

Немалое развитие в исследованиях одноцикловых характери­ стик получило изучение релаксационных свойств на базе моделей, включающих различные комбинации упругих и вязких элементов.

116

Подобные модели рассматриваются в работах Г. Н. Кукина [24], Д. Галсея, Г. Вайта, Г. Эйринга, Т. Алфрея. Чаще всего приме­ няют модели Кельвина—Фойгта, Эйринга. Спектр времен релак­ сации учитывается использованием усложненных моделей, состоя­ щих из ряда элементов.

Вопросы изучения законов деформации реальных текстильных материалов наиболее полно разработаны в трудах Г. Н. Кукина и А. Н. Соловьева [10]. Авторы отмечают, что модели во многих случаях недостаточно хорошо передают свойства реальных мате­ риалов, обосновывают расчетно-эмпирический путь исследования. Показывают, что наиболее приближенным к требованиям прак­ тики является изучение релаксации деформации, а не напряже­ ния. Это объясняется необходимостью знания действительных раз­ меров текстильных материалов и изделий и изменений этих раз­ меров в условиях сравнительно невысоких значений напряжений, сообщаемых материалам при их переработке или использовании (10— 15% от разрывного). Учитывая, что затухающие во времени

г д е /1, В2— коэффициенты, зависящие от скорости исчезновения упругой и эластической деформаций.

Кроме исходных свойств волокон, на величину общей дефор­ мации и соотношение ее компонентов влияет степень неравновесности их состояния, т. е. наличие остаточных напряжений и дефор­ маций. Авторы подчеркивают значение скольжения волокон в раз­ витии пластической деформации нитей. Отмеченное имеет особое значение для правильного рассмотрения вопросов, касающихся изучения влияния строения ткацей на их полуцикловые и одно­ цикловые характеристики.

Л. А. Голикова, Г. Н. Кукин и А. А. Аскадский [71] на примере исследования разнообразных нитей показали, что величина компо­ нентов деформации зависит от полученной величины общей (пол­ ной) деформации и мало зависит от того, развилась ли эта дефор­ мация во времени или сразу была задана в начале испытания. Используя уравнения Кельвина—Фойгта, авторы путем введения дробных показателей степени, предложенных Ф. Кольраушем и примененных Г. Л. Слонимским и другими, получили для расчета деформации нитей при растяжении следующую формулу:

117

ео— часть деформации, релаксирующаяся за время ^->оо; т, п — константы материала.

где Ѳ— время запаздывания релаксации, т. е. время, за которое

деформация составит 1-----— от ео;

т— время релаксации, за которое деформация снижается в е раз.

Рассмотренный метод расчета хорошо отражает физическую сущность процесса, интерпретация же' результатов несколько ус­ ложнена.

К. Е. Перепелкин и др. установили возможность удовлетво­ рительного описания деформационного процесса с помощью фор­ мулы

Авторы отмечают, что указанная формула имеет ряд преиму­

по толщине на результаты определения составных частей дефор­ мации эти испытания целесообразно проводить при постоянной заданной относительной деформации.

Г. Н. Кукин указывает, что методы постоянства усилий при оп­ ределении одноцикловых характеристик позволяют описать изме­ нения деформации с течением времени в первой фазе цикла, что практически важно.

М. П. Архангельская считает, что критерием оценки упругих свойств текстильных материалов должно быть время, необходи-. мое для восстановления первоначальных или заданных размеров нитей. Большое значение имеет выбор величины нагрузки. При ма­ лых нагрузках слабоориентированный вискозный шелк восстанав­ ливается быстрее и лучше, чем упрочненный, а при больших на­ грузках наблюдается обратная картина. Она считает, что данные по определению упругости не могут быть использованы для харак­ теристики сминаемости или других подобных свойств. Указанный вывод М. П. Архангельской требует проверки.

B. Гамбургер и др. [72] приводят данные по изучению механизма эластичности текстильных материалов и подчеркивают производст­ венное значение этих свойств, связывая механизм трения с во­ просами эластического поведения материалов. Он отмечает, что все виды деформации влияют на способность материала абсорби­ ровать энергию, т. е. производить работу; подчеркивает важность

118

измерения работы после «механического кондиционирования» об­ разцов, т. е. снятия пластической части деформации путем прило­ жения нескольких циклов «нагрузка — разгрузка» (нагрузка обычно составляет 90% от разрывной). Авторы отмечают большую практическую ценность изучения поведения волокон при малых напряжениях. Некоторые виды волокон, показывающие плохое качество при высоком напряжении при механическом кондицио­ нировании, при малых напряжениях могут оказаться значительно лучшими.

По вопросу о механическом кондиционировании Г. Н. Кукин [24] указывает, что этот метод дает возможность привести образцы в равновесное состояние, однако не всегда имеется возможность предотвратить возникновение вынужденной эластичности, что мо­ жет исказить свойства образцов.

М. Платт отмечает сложность зависимости напряжения от на­ грузки в нитях различной крутки, указывает получаемые данные о напряжениях с разрывной нагрузкой и эластичностью. Приводи­ мые автором результаты указывают на наличие определенных максимумов не только прочности, но и эластичности при измене,- нни крутки нитей.

Исследованием одноцикловых характеристик тканей занима­ лись многие ученые.

М. И. Павлова [30] отмечает, что соотношение компонентов де­ формации растяжения тканей зависит от величины нагрузки, об­ щей деформации, времени действия нагрузки и отдыха. Отмечает связь между упругостью, выносливостью и прочностью связи между элементами, составляющими ткань.

Ф. М. Розанов [18] приводит данные (с использованием резуль­ татов работ Н. П. Розановой), показывающие, что с увеличением длин перекрытий и уменьшением числа пересечен в переплетении упругие удлинения тканей уменьшаются.

Некоторые авторы (Ф. Руппеникер и Дж. Брови) изучали влияние плотности и переплетения на свойства эластичных хлоп­ чатобумажных тканей. Они показали, что при переплетениях с бо­ лее длинными перекрытиями получаются ткани с более высокой эластичностью. Это подчеркивает, что высокие напряжения, имею­ щие место при выработке тканей с короткими перекрытиями резко снижают эффективность использования эластичности пряжи.

Большая работа по теории вопроса и разработке метода опре­ деления одноцикловых характеристик тканей проделана Г. Н. Ку­ киным и А. И. Кобляковым [73]. В результате изучения различных методов определения одноцикловых характеристик авторами уста­ новлено, что указанные испытания целесообразно проводить'при постоянном напряжении нитей, вдоль которых производятся испы­ тания. При сравнении тканей одного волокнистого состава воз­ можно проведение испытаний при постоянной нагрузке. Испыта­ ния при постоянном удлинении также дают объективные резуль­ таты, однако в этом случае об изменении деформации приходится

.судить косвенно — по измененйю усилия. Более сопоставимы

119