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

Указанные измерения дают возможность определить высоту волн изгибов основы и утка в ткани:

Профиль поперечного сечения ткани не дает возможности оп­ ределить ширину нитей в середине поля связи, эти измерения должны производиться в соответствии с рис. 12.

В порядке разработки методики производилось изучение тка­ ней, выработанных' на Егорьевском меланжевом комбинате из

На рис. 13 показана зависимость среднего коэффициента из­ менения площади поперечного сечения пряжи в ткани | от коэф­ фициента наполнения ткани # т, изменяющегося за счет изменения плотности в тканях полотняного переплетения. Определение коэф­ фициента наполнения произведено по расчетным значениям диа­ метра нитей основы и утка.

На рис. 13 видно, что с увеличением коэффициента наполнения уплотнение пряжи увеличивается вследствие уменьшения пло­ щади ее поперечного сечения. Этот процесс носит затухающий характер по мере приближения к максимально возмюжному уп­ лотнению.

Представляет интерес тот факт, что уменьшение площади по­ перечного сечения пряжи наблюдается уже при довольно низких значениях коэффициента наполнения тканей. Площадь попереч­ ного сечения пряжи в тканях определяли на поперечных разрезах с помощью планиметра (в середине полей контакта) или подсчи­ тывали по формуле эллипса по данным а и b для мест полей связи.

50

Из рис. 14 видно, что с увеличением коэффициента наполнения тканей эксцентриситет формы поперечного сечения основы и утка вследствие роста продольных напряжений и сил бокового давле­ ния нитей друг на друга уменьшается. Эти измейения происходят за счет уменьшения большего поперечника пряжи, в то время как меньший поперечник практически не изменяется.

После отделки ткани площадь поперечного сечения пряжи уве­ личивается, что обусловлено обратимой деформацией пряжи в про-

дольном и поперечном направлениях. Эксцентриситет формы по­ перечного сечения пряжи в отделанных тканях уменьшается больше, чем в суровых. При этом напряжение в пряже сохраня­ ется. Установлено, что ширина пряжи, извлеченной из готовых

форму и размеры поперечного сечения нитей в тканях, эта зави­ симость анализировалась дифференцированно в соответствии с ви­ дами образуемых полей. Изучались, данные для поперечного сече­ ния основы и утка в середине поля контакта и поля связи. Уста­ новлено, что площадь поперечного сечения пряжи в середине поля контакта меньше, чем в середине поля связи. После отделки эта площадь увеличивается более резко у утка и в тканях с большим наполнением.

Установлено, что в тканях наибольшее сплющивание наблю­ дается в середине полей контакта основы, создающей опорную по­ верхность (6—7-й порядок фазы строения). Наименьшее сплющи­ вание отмечается в середине поля связи, образуемого основой. Сплющивание утка более равномерно, так как эта система нитей

уизучаемых тканей не образует опорной поверхности.

Н.Г. Новиков [16], кроме методов изучения поперечных разре­ зов тканей для определения высот волн изгибов нитей, применял способ расчета этих показателей по данным об уработке основы и

усадке утка:

В настоящее время данный способ находит довольно широкое применение в ряде работ [66, 74]. Теоретически была показана ненадежность этого метода, представляло интерес эксперименталь­ ное сравнение результатов, получаемых отмеченными методами.

На рис. 15 показано расположение основы и утка в тканях полотняного переплетения различных порядков фазы строения.

Рис. 15. Расположение нитей основы и утка в тканях полотняного переплетения различных порядков фазы строения:

а — разрез вдоль основы; б — разрез вдоль утка

Расчеты показали, что определение отношения высот волн по ура­ ботке и усадке может дать удовлетворительные результаты только при близких плотностях по основе и утку, в остальных случаях вследствие различной степени криволинейное™ нитей различных систем данный метод ведет к значительным ошибкам и приме­ няться не может. Полученные результаты подтверждают преиму­ щества метода определения расположения нитей в тканях путем изучения их поперечных разрезов.

Изучением поперечных разрезов тканей, имеющих переплете­ ние рогожка 2/2 (см. рис. 2, 1) установлено, что для получения

52

деляющей сдвоенные нити. Сдвоенные нити не располагаются ря­ дом и обособленно, а в значительной мере сливаются в одну нить, что обусловливает соответствующий характер кривизны перекры­ вающей нити и большую толщину ткани по сравнению, с тканью полотняного переплетения.

При разрезании ткани саржевого переплетения (см. рис. 2, 2) необходимо смещение линии разреза, а также правильное опреде­ ление направления разрезаемой нити, что при наличии боковых изгибов представляет определенные трудности. Поперечное строе­ ние тканей саржевого переплетения значительно отличается от тканей, имеющих переплетения типа рогожка. Это особенно за­ метно при разрезе вдоль основы. Пары уточных нитей, находя­ щихся под одним перекрытием (свободное поле), не соприкаса­ ются между собой, так как в соседних рядах раздёлены нитями основы. Указанная особенность строения приводит к изменению характера изгибов нитей, уменьшению площади поперечного сече­ ния нитей (особенно в местах полей связи) и толщины ткани по сравнению с тканью переплетения рогожка,- Все отмеченное по­ казывает, что строение тканей саржевых переплетений принципи­ ально отличается от схем, принятых некоторыми авторами за основу при расчетах. Выполненные расчеты показывают, что ха­ рактер взаимоизгибов основы и утка в тканях всех рассмотренных переплетений может быть выражен порядком фазы строения (по

Н.Г. Новикову).

Внастоящее время для выработки тканей различного назна­ чения широко применяют комбинированные мелкоузорчатые пе­ реплетения. Работ, посвященных исследованию строения тканей этих переплетений, мало, в то же время имеется большое количе­ ство литературных источников, в которых показаны большие воз­ можности мелкоузорчатых переплетений . в совершенствовании внешнего вида тканей как из натуральных, так и из химических волокон.

Исследование строения тканей комбинированных переплетений значительно сложнее, чем тканей главных переплетений. При вы­ полнении поперечных разрезов нитей комбинированных перепле­ тений прежде' всего учитывали наличие боковых изгибов, что тре­ бовало четкого выделения направления нити, по которой необхо­ димо произвести разрез.

Установлено, что указанное направление возможно произвести извлечением параллельных нитей. Длина разреза должна быть сокращена до 6—8 мм (при полотняном переплетении 15—25 мм) и соответственно увеличено число разрезов. В процессе работы было показано, что при учете особенностей выполнения разрезов, отмеченных выше, возможно получить препараты, пригодные для исследования строения тканей даже наиболее сложных комбини­ рованных переплетений.

Вследствие большого разнообразия комбинированных перепле­ тений целесообразно рассмотреть их строение по типовым эле­ ментам.

53

Переплетения с чередованием перекрытий 2/1 и наличием только полотняных и рогожковых участков отличаются резкой неравномерностью высоты волн и степени изогнутости нитей в за­ висимости от видов образуемыхими полей. При одинаковых дли­ нах перекрытий в строении этих тканей переплетения с чередова­ нием перекрытий 2/1 ѵ но 'с наличием не только полотняных и ро­ гожковых, но и саржевых элементов, создают различную степень сближения перекрываемых нитей. Это различие ведет к образова­ нию боковых изгибов нитей, большей неравномерности в строении, уменьшению плотноемкости, повышению уплотненности (напря­

две и три нити отличается большой сложно­ стью; одновременно перекрываемые нити мо­ гут располагаться в одной плоскости, в раз­ личных плоскостях и с различными степе­ нями сближения. Все это оказывает влияние на возникновение боковых изгибов и другие, Отмеченные выше характеристики переплете­ ний. '

Вследствие большой неравномерности в данном случае речь может идти только о сред­ них взвешенных значениях любой характери­ стики .переплетения, которые должны быть дополнены данными, показывающими степень их неравномерности.

Оценка степени взаимоизгибов нитей в рассматриваемых пере­ плетениях усложняется, но эта оценка может включать порядок фазы строения ткани, величины выступания одной системы нитей над другой (средние величины и неравномерность), коэффициент концентрации деформации нитей.

В порядке разработки методики нами изучались зависимости порядка" фазы строения тканей различных переплетений от соот­ ношения плотностей и относительной плотности.

На рис. 16 показана зависимость порядка фазы строения тка-

ней полотняного переплетения от соотношения плотностей

Ро

при изменений относительной плотности по более уплотненной си­ стеме (основе) в пределах 51—79%,.

Из рис. 16 видно, что пятый порядок фазы строения формиру­ ется при у = 0,9, наиболее интенсивно значение Ф увеличивается при изменении у в пределах 0,9—0,85, это изменение носит за­ тухающий характер. Соответственно порядку-фазы строения из­ меняется толщина ткани.

На рис. 17 показана зависимость Ф от относительной плот­ ности по основе, являющейся более уплотненной системой нитей в рассматриваемых тканях из вискозного волокна при отношении плотностей у = 0,62-г-0,71. В изученных пределах указанная зави­

64

симость может быть аппроксимирована уравнением прямой. Относи­ тельную плотность рассчитывали по формуле Н. А. Архангельского.

Установление зависимости порядка фазы строения тканей од­ новременно от двух рассмотренных факторов позволило найти следующую формулу для основоуплотненных тканей:

Расчеты показывают, что практически предельным является восьмой порядок фазы строения. Это подтверждает наши теорети­

реплетениях с элементами саржевых переплетений. Оценка боко­ вых изгибов может быть дана на основе неравномерности распо­ ложения нитей на поперечных разрезах тканей.

Изучение возможных методов экспериментальной оценки наполнения тканей

Непосредственное измерение коэффициента наполнения тканей произвести не представляется возможным, поэтому для экспери­ ментальной оценки наполнения должны быть использованы кос­ венные методы. Одной из таких характеристик (как показано выше) может являться коэффициент изменения размеров площади поперечного сечения нитей в тканях.

Важнейшим методом оценки наполнения тканей может служить напряженность заправки. Ф. М. Розанов, П. В. Власов и др. {56], В. А. Гордеев и П. В. Волков [57] отмечают, что величина сопро­ тивления прибою определяется структурой вырабатываемой ткани (поверхностным и объемным заполнением ее), свойствами пряжи и условиями заправки ткацкого станка.

Зависимость параметров прибоя от отдельных факторов изу­ чалась многими исследователями.

Н. В. Васильченко показал эти зависимости от соотношения заполнений тканей полотняного переплетения.

55

В. А. Воробьев [42] установил связь между параметрами прибоя и средним коэффициентом наполнения тканей.

Н. С. Еремина связывает напряженность заправки с коэффи­ циентом связности ткани, соотношением плотностей, номерами пряжи, показывая, что напряжение основы в зависимости от струк­

стве зависит только от величины среднего наполнения ткани.

К. Г. Нюбикова и В. А. Гордеев показали изменения силы при­

задачи, т. е. характеристики

# т по данным прибоя утка. Из сказанного' выше следует, что ре­ шение такой задачи возможно в пределах специально поставлен­ ного опыта. Установление связи между натяжением основы, силой прибоя, величиной прибойной полоски в динамике и статическом положении, а также работой прибоя позволяет использовать не все, а только некоторые из отмеченных параметров. О точности расчета коэффициента наполнения можно судить по величине при­

#т, рассчитанного по* значению поперечника пряжи в свободном состоянии (0,330 мм) для различных условий: 1 — без учета по­ рядка фазы строения и. изменения формы и размеров поперечного

висимость Яр от Нт, определенного с учетом порядка фазы строе­ ния ткани по. расчетному диаметру пряжи

г2,6dH

У а

Из рис. 18 видно, что расчет Ят без учета порядка фазы строения и деформации пряжи в ткани не может дать правильных результатов; расчет Ят с учетом порядка фазы и сжатия пряжи

нако для практического использования такой метод расчета Ят не является наилучшим: в данном случае величина Я т не показывает

ствует Ят = 100%, что согласуется с понятием об условно-макси­ мальном наполнении ткани. Коэффициент наполнения ткани в данном случае непосредственно характеризует ее уплотненность как в области Я т^100% , так и в области Ят^ 100%.

Определение Я т по расчетному диаметру с учетом порядка фазы строения ткани (кривая 4) также дает хорошие результаты; критическая величина Яр лежит в этом случае в области Ят = = 87ч-95 %.

Оценку наполнения ткани по параметрам прибоя можно про­ водить в ограниченных рамках (при близких величинах для пе­ рекрытий по основе и утку). При выработке одинаковых по на­ полнению тканей переплетениями основной шуточный репс значе­ ния Яр соответственно были 1 и 10. мм. В данном’ случае судить о наполнении ткани по величине Яр не представляется возмож­ ным; прибойная полоска здесь зависит от наполнения вдоль ос­ новы, в связи с чем представляет интерес совершенствование ме­ тодов расчета наполнения по каждой системе, нитей [68].

Определенное влияние на Яр оказывает коэффициент концен­ трации деформации нитей в ткани. Примером может служить ткань с переплетением саржа 2/2 и 3/1. При одинаковой плот­ ности ткани с переплетением саржа 2/2 имеют более высокий ко­ эффициент наполнения, а коэффициент деформации выше у тка­ ней с переплетением саржа 3/1, что ведет к увеличению прибой­ ной полоски при выработке таких тканей.

Представляют интерес физические методы, которые могут быть использованы для характеристики наполнения тканей.

П. В. Власов [22] показал, что, суммарное поглощение тканью бета-излучений радиоактивных изотопов Ті204, Р34, С14 и других зависит от средней поверхностной плотности ткани, т. е. от числа нитей, их диаметров, числа наклонных участков (полей связи) и их расположения в раппорте. Так, поглощение бета-излучений тканями полотняного переплетения составило 72,6%, саржей 2/2— 71,7%, рогожкой 2J2—66,7 — 68%, что хорошо согласуется с тен­ денцией изменений теоретических значений коэффициентов уплот­ ненности. (напряженности) переплетений, а следовательно, и на­ полнения тканей.

Экспериментальная оценка наполнения тканей может быть со­ ставлена по данным об изменении структуры нитей и волокон

57

вследствие заработки их в ткань. Для характеристики структур­ ных изменений волокон могут быть использованы различные методы: метод модуля мокрой нити, рекомендуемый для гидро­ фильных волокон Н. В. Деминой, акустический метод, предлагае­ мый А. А. Роговиной и др., метод изучения двулучепреломления и степени набухания волокон, разработанный В. Вегенером и др.

Совместно с лабораторией автоматики ВНИИПХВ нами были

ристикой, зависящей от коэффициента наполнения тканей, должно являться изменение механических свойств тканей, нитей и волокон их составляющих.

Экспериментальная проверка разработанного метода проектирования тканей

Для экспериментальной проверки разработанного метода про­ ектирования тканей формула (134) была приведена в следующем виде:

.200do(l+TT»)V^Ö =

(139)

к20г (1 + т)ят]Дѵсо

При достоверности уравнения (139) значение Д должно быть равно единице. По степени'отклонения Д] от 1,0 возможно судить о практической точности расчетов при проектировании тканей предложенным методом. В табл. 3 приведены экспериментальные

58

данные, необходимые для определения показателей, входящих в формулу (139), и расчетные величины Ят и 4х для суровых тка­ ней 15 видов Егорьевского меланжевого комбината.

Следует подчеркнуть, что для расчета величины ЛР в табл. 3 используются экспериментальные данные, которые были опреде­

Правильность определения коэффициента наполнения тканей

в знаменателе-— по утку.

Из табл. 3 следует, что величина ф для исследованных тканей близка к единице, отклонения не превышают ±0,028 и носят слу­ чайный характер.

Отмеченное подтверждает наличие зависимости, характеризуе­ мой уравнением (139).

При проектировании тканей предложенным методом возникает вопрос об определении коэффициента б по заданному значению' коэффициента наполнения ткани. В главе 1 была показана недо­ статочность разработки данного вопроса. Обработка эксперимен­ тального материала позволила предложить следующую формулу

Многократная проверка формулы (139) с использованием зна­ чений, рассчитанных по формуле (140), показывает, что для са­ мых разнообразных тканей величина отклонений ф от единицы не превышает значений, указанных в табл. 3.

59