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

Обозначим подкоренное выражение в формуле (ПО), завися­ щее только от порядка фазы строения ткани буквой ср, тогда ука- -заиная формула примет 'вид:

(ИЗ)

Подставим значение I из формулы (112) в формулу (99):

= Р0Ру [ZoZy dQdy (1 — С) + (d0zQ-f dyr\y) (dyzy + d0r]0) фС. (114)

40

тканей при уменьшении у состоит в происходящем при этом сни­ жении количества полей, составляющих наполнение ткани. Осо­ бенно резко уменьшается наполнение при у<0,6. Следует заметить, что вследствие отклонения у от единицы изменяется порядок фазы строения ткани, что, в^свою очередь, отражается на коэффициенте наполнения через коэффициент ф. Эти изменения связаны, как показано выше, с изменениями площади полей связи и просвета.

Рассмотрим влияние на Ят коэффициентов ф и С. Для удоб­ ства анализа обозначим:

коэффициента щ стремится к величине z 0zyт, т. е. к площади поля контакта. Влияние ф и С на коэффициент Я т взаимозависимо, при С-э-0 значение ф теряет смысл.

На рис. 8 показана зависимость коэффициента со от порядка фазы строения Ф и коэффициента уплотненности (напряжен­ ности) переплетения для условия, когда z и т) равны единице.

41

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТКАНЕЙ

Конечной целью исследования строения тканей является их проектирование с заданными свойствами.-Известны методы проек­ тирования тканей по прочности на разрыв, на раздирание и неко­ торым другим показателям свойств.

Проектирование по отдельным свойствам представляет интерес главным образом для тканей узкого назначения, у которых решаю­ щее значение имеет какое-либо одно свойство или узкая группа свойств. Для большинства тканей бытового назначения, при оценке качества которых должен учитываться комплекс свойств, выделе­ ние одного-двух свойств чаще всего не имеет достаточных осно­ ваний.

Значительно важнее выбрать главные структурные показатели,, которые были бы достаточно универсальны в характеристике как. назначения, так и всех имеющих значение для потребителя свойств тканей. Такими показателями можно считать массу волокнистого материала и степень ее уплотненности в ткани. В связи с отмечен­ ным в нашей работе было целесообразно выбрать в качестве ос­ новных показателей для проектирования тканей массу 1 м2 и ко­ эффициент наполнения ткани.

Анализ известных методов проектирования тканей по массе (весу) 1 м2

В настоящее время известно несколько методов проектирова­ ния тканей по массе (весу) 1 м2. Основной вопрос, требующий ре­ шения прй проектировании тканей указанным методом, состоит в одновременном учете степени уплотненности ткани. Отдельные исследователи по-разному подходили к решению этого вопроса.

О. С. Кутепов [18] разработал метод проектирования тканей по массе (весу) 1 м2 и степени уплотненности, представляющей собой долю плотности данной ткани от максимальной ее плотности, оп­

С.Брайерлея, на основе которого он разработан.

М.С. Бородовский [37] ввел^понятие номера ткани NT, пред­ ставляющего собой отношение площади ткани к ее массе, и пред­

43

Кс — коэффициент 'соответствия.

Коэффициент соответствия зависит от волокнистого состава, уплотненности ткани, коэффициента плотноемкости переплетения, соотношения плотностей и номеров основы и утка, слойности ткани. Автор приводит значения коэффициентов плотноемкости некоторых главных переплетений и уплотненности ряда тканей этих переплетений, однако не показывает физической сущности этих коэффициентов и метода их определения. Все это затрудняет применение данного метода, а для тканей комбинированных пере­ плетений делает его применение невозможным.

В. А. Воробьев [42], исходя из весового баланса ткани, устанав­ ливает связь среднего коэффициента наполнения ткани и ее массы из отношения:

(124)

Я С р Но

Выше было показано,-что определение 1і0 и Ну в рамках тео­ рии пересечения диаметров Т. Ашенхерста не может дать доста­ точно точных результатов оценки наполнения тканей по отдель­ ным системам и в целом. Вследствие этого отношение по формуле (124) не может служить достаточно точной основой для проекти­ рования тканей по весу (массе) 1 м2 и коэффициенту наполнения.

Из рассмотренного видно, что степень точности метода проек­ тирования тканей по массе 1 м2 зависит от метода расчета сте­ пени уплотненности ткани. Имеющиеся методы не содержат до­ статочно полного и точного решения поставленной задачи и не могли быть использованы в нашей работе.

Не отвечали предъявленным требованиям и другие методы

.проектирования тканей, основанные на оценке степени их уплот­ ненности способами, рассмотренными выше. ѵ

7/т, с достаточной точностью характеризующего ее уплотненность, дала возможность применить этот показатель для проектирования

44

Принимая во внимание обозначение по формуле (116), формулу для расчета коэффициента наполнения тканей можно записать в следующем виде:

значений их диаметров (поперечников).

Напишем формулу (125), применив обозначения диаметров

Подставив значение dcp из формулы (133) в формулу (132) и преобразовав полученное выраженію, напишем уравнение, связы­ вающее в общем виде значение массы 1 м2 ткани и коэффициент ее наполнения:

45

Произведем анализ формулы (134) для условия получения тканей с различной массой 1 м2 при постоянном коэффициенте

е'(1 + т) Ѵ~У ’

Первый сомножитель подчеркивает, что при постоянном коэф­ фициенте наполнения ткани масса ее 1 м2 будет тем выше, чем больше диаметр пряжи и меньше коэффициент k, зависящий от волокнистого состава и структуры нити.

■Второй сомножитель отражает влияние на массу 1 м2 ткани соотношения плотностей у, диаметров т и коэффициентов k и г'.

шается, и для сохранения величины его постоянной требуется общее повышение плотности по основе и утку, а следовательно, и массы ткани.

При отклонении х от единицы масса 1 м2 ткани также увеличи­ вается, так как по мере отклонения от единицы (чтобы сумма диаметров была постоянной) суммарный объем основы и утка уве­ личивается. При изменении соотношения плотностей и диаметров нитей порядок фазы строения ткани отклоняется от среднего, что, независимо от изменения р, ведет к увеличению массы 1 м2 ткани, так как коэффициент ф(ш) при этом уменьшается.

Третий сомножитель показывает, что при прочих равных усло­ виях масса 1 м2 ткани зависит от коэффициента ш. Расшифровка этого коэффициента по формуле (116) показывает, что при по­ стоянном наполнении масса 1 м2 ткани тем больше, чем меньше коэффициент уплотненности переплетения и выше или ниже отно­ сительного пятого порядок фазы строения ткани.

Четвертый сомножитель зависит от уработки основы, усадки утка (избыточной длины) и приклея. При постоянном # т масса 1 м2 тем выше, чем больше избыточная длина нитей в ткани и процент приклея.

Из рассмотренного видно, что предлагаемая для проектиро­ вания однослойных тканей формула (134) логически правильно отражает зависимость между массой 1 м2, коэффициентом напол­ нения и основными факторами строения ткани и может быть реко­ мендована в качестве основного уравнения для решения постав­ ленной задачи.

46

Г л а в а 2

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРОЕНИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ВЫРАБОТКА ОПЫТНЫХ ОБРАЗЦОВ ТКАНЕЙ

В данной главе рассматриваются вопросы методики экспери­ ментального исследования строения тканей, выполняется проек­ тирование серии вариантов тканей разработанным методом, в про­ цессе выработки производится проверка некоторых расчетных по­ казателей строения тканей, приводятся результаты исследования строения выработанных образцов тканей.

ВЫБОР И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СТРОЕНИЯ ТКАНЕЙ

Для нашей работы представляли интерес методы, позволяющие экспериментально оценить форму, размеры, расположение нитей в тканях, проверить правильность расчетов коэффициента уплот­ ненности (напряженности) переплетения и коэффициента наполне­ ния тканей.

Изучение известных методов экспериментального определения формы, размеров и расположения нитей в тканях

Н. Г. Новиков считал, что наиболее достоверным способом ис­ следования строения тканей является изучение их поперечных раз­ резов (срезов). Е. К- Зворыкиной предложен способ пропитки образцов тканей для придания им необходимой жесткости, раз­ работан прибор, позволяющий получать поперечные разрезы тканей. Использование этого прибора осложняется некоторыми его недостатками: приблизительной установкой линии разреза, за­ жимом ткани только с одной стороны от линии разреза, разре­ занием ткани вручную. Некоторыми авторами предложен метод заливки образцов тканей в блоки синтетических смол (метилмет­ акрилата) с последующим резанием на микротоме стеклянными ножами. Недостатки метода — малая длина образцов (3 мм) и отсутствие контроля линии разреза.

В. Мортон в работе [55] описывает рентгенографический .метод изучения строения тканей. Проверка этого метода показала его сложность, возможность применения только в условиях специ­ ально поставленного опыта и отсутствие достаточно четких конту­ ров нитей.

П. В. Власов [22] дал новое направление в исследовании рас­ положения нитей в тканях — он применил метод радиоактивных индикаторов. Данный метод, так же как и рентгенографический, требует предварительной заработки в ткань нитей, пропитанных специальными препаратами (в данном случае растворами радио­ активных изотопов). Радиографический метод более доступен для применения, чем рентгенографический, так как не требует слож­ ной аппаратуры.

47

Краткое рассмотрение известных методов изучения строения тканей показывает, что ни один из них не может считаться в до­ статочной степени универсальным, каждый метод позволяет изу­ чать лишь определенную сторону в строении ткани.

Наиболее наглядным, доступным и достоверным для исследова­ ния формы, размеров и расположения нитей в тканях следует счи­ тать метод изучения поперечных разрезов, тканей. Данный метод был выбран в качестве основного при проведении исследований строения тканей в нашей работе.

Разработка прибора для приготовления поперечных разрезов тканей

Учитывая, что основным недостатком метода изучения строе­ ния тканей по их поперечным разрезам является возможность деформирования образцов в процессе пропитки и при разрезании,

нитей на единицу длины, размеров тканей и нитей в них было показано отсутствие искажений в образцах при указанной про­ клейке. При пропитке этим составом создается мягкая проклейка, которая дает возможность подготовить образцы в течение несколь­ ких минут, но для разрезания таких тканей требуется прибор, обеспечивающий разрезание мягких образцов. Необходимость но­ вого прибора вытекала также из того, что имеющиеся приборы не могли обеспечить достаточной точности разрезов и провести исследования строения тканей в запланированных масштабах.

На рис. 10 показана схема сконструированного прибора. Он состоит из трех основных узлов: устройства для зажима образца ткани, устройства для установки и контроля линии разреза, ус­ тройства для разрезания ткани.

48

Устройство для зажима образца состоит из основания 1, при­ жимных плашек 2 с винтами 3 и 4. Между частями основания и прижимными плашками имеется щель шириной 0,08 мм. Для установки и контроля линии разреза служит оптическое устрой­ ство типа микроскопа 5 с осветителем 6, свет которого направля­ ется вдоль щели между плашками 2, что дает возможность про­ сматривать линию разреза на ткани и регулировать положение этой линии.

Устройство для разрезания образца состоит из ножа 7, приво­ димого в возвратно-поступательное движение в горизонтальной плоскости при помощи вибрационного микроэлектродвигателя 8, смонтированного на кронштейне 9, подвижном в вертикальной плоскости.

Разрезаемый образец ткани вводится между основанием 1 и плашками 2 и после установки необходимой линии разреза под­ вергается разрезанию ножом 7, вводимым в щель между плаш­ ками 2.

Разработка методики изучения формы, размеров и расположения нитей в тканях по их поперечным разрезам

Наилучшие препараты поперечного сечения тканей получаются при разрезании нити точно по середине. При разрезе в зоне, где отклонение разреза от средней линии составляет не более Ѵіг боль­ шего поперечника нити в ткани, ошибки практически равны нулю; при разрезе, проходящем в зоне с отклонением разреза не выше Vs большего поперечника, ошибки в измерениях поперечных раз­ меров нитей не превышают 3-^5%. Приготовленные на сконструи­ рованном приборе поперечные разрезы тканей подвергали фотогра­ фированию или зарисовке с помощью рисовального прибора. Для измерений использовали диапроекции (на ЛЭТИ) полученных снимков при общем увеличении изображений 150х .

В процессе разработки методики были исследованы вопросы об установлении мест измерений и определении количества необ­ ходимых измерений. Установленные места измерений показаны на рис. 11, где

а0. к, сіу. к — ширина (больший поперечник) основы и утка в сере­

дине поля контакта;

В— суммарная толщина основы и. утка в середине поля контакта;