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

Рассмотренное подтверждает, что метод проектирования тка­ ней по массе 1 м 2 и коэффициенту наполнения может быть реко­ мендован для практического применения.

Анализ известных методов и разработка способа и прибора для изучения относительной деформируемости нитей

В теоретической части работы показано, что в настоящее время ни одним аналитическим методом не может быть решена задача по расчету взаимоизгибов и деформации поперечного сечения ни­ тей в тканях.

Экспериментальное изучение данного вопроса производил ряд исследователей. П. В. Волков в кандидатской диссертации предло­ жил прибор, на котором отрезок нити подвергается действию со­ средоточенной нагрузки. Автор приводит результаты изучения стрел прогиба на отмеченном приборе в зависимости' от натя­ жения, диаметров нитей и зажимной длины, показывает воз­ можность использования значительно большей зажимной длины, чем это обусловливается значением геометрической плотности ткани.

Дне. Гамильтон предложил метод измерения диаметра и объем­ ной плотности нитей в условиях сплющивания при их наматывании на шпиндель под определенным углом и натяжением. Трудность испытания по этому методу состоит в фиксировании границ ни­ тей, выборе натяжения и угла намотки, от которого зависит сжа­ тие нитей.

К. Г. Алексеев [40] предложил определять смятие нитей путем их наматывания на металлическую пластинку в четыре перекре­ щивающихся под прямым углом ряда и измерения толщины всего слоя. Такой метод практически не соответствует основным усло­ виям деформирования нитей в тканях.

Вопросы экспериментального изучения поперечных размеров нитей освещаются и в ряде других работ, подчеркивается важность решения проблемы оценки поперечника нитей в условиях растя­ жения, изгиба и сжатия — сплющивания.

Имеющиеся экспериментальные методы изучения. деформации нитей не удовлетворяют основному условию их деформирования в тканях, состоящему во взаимном давлении под натяжением при изгибе. Большое значение для успешного решения поставленной задачи имеет возможность применения относительных величин или значений фактических деформаций.

В. А. Гордеев [57] применил в расчетах вместо модуля упруго­ сти нити коэффициент жесткости растяжения, определяемый как частное от деления деформирующей силы на величину деформа­ ции, вызываемой этой силой.

Теоретические вопросы о жесткости текстильных материалов при растяжении и сжатии развиты в трудах А. Н. Соловьева [58]. Из этих работ вытекает решающее значение результатов действия приложенных сил — величин деформации.

60

При разработке способа изучения деформируемости нитей учи­ тывалось, что основа и уток в ткани, находясь под некоторым на­ тяжением, оказывают давление друг на друга, в результате чего возникает их взаимный изгиб, сплющивание и сжатие поперечного сечения. В связи с тем, что в ткани взаимодействуют конкретные нити основы и утка для характеристики ихвзаимной деформации возможно было использовать метод относительных величин. При взаимодействии основы и утка в ткани сумма величин их изгибов зависит от первоначальных значений по­ перечников и степени сплющивания, а соотношение величин изгибов — от со­ отношения жесткостей (продольной, на изгиб и сжатие), длин деформируе­ мых участков, натяжений и возмож­

ного натяжения (усилия), а соотноше­ ние величин сплющивания и сжатия за­ висит от углов взаимного охвата, соот­ ношения жесткостей и величин натяже­ ний. В нашей работе решался вопрос только о соотношении величин дефор­ маций основы и утка.

Принцип приближенного способа ис­ пытаний виден из рис. 20. Две испытуе­ мые нити А \\ Б располагаются перпен­ дикулярно друг к другу под определен­ ным (одинаковым или различным) натя­ жением. Зажимная длина нити Б может изменяться, а нить А может переме­ щаться параллельно самой себе. При пе­ ремещении нить А воздействует на нить Б, в результате чего возникает их взаим­

ный изгиб, сжатие и сплющивание. Об относительной деформируе­ мости нитей можно судить по величине относительного перемеще­ ния перекрытия нитей, величине их сплющивания и изменению площади поперечного сечения.

Обозначим общее перемещение нити А величиной /г, стрелу про­ гиба этой нити — /га, стрелу прогиба нити Б — hg, отношение стрел

прогиба нитей — величиной m' = —

^/га

Заменим в формулах (28) и (29) отношение высот волн в тка­ ни т отношением т', получаемым на приборе; напишем формулы для определения порядка фазы строения Ф проектируемой ткани из нитей основы и утка данных видов:

61

Для характеристики деформируемости нитей в поперечном направлении необходимо определить меньший и больший попереч­ ники нитей. Получаемые данные могут характеризовать попереч­ ные размеры и форму нити в середине поля контакта.

Исходя из изложенных принципов испытания, был сконструи­ рован прибор ПОДИНС (рис. 21).

Прибор состоит из двух пар зажимов: горизонтальных 1 для

Испытания прибора показали, что выбранный способ исследо­ вания дает возможность получить интересные данные о деформи­ руемости нитей; конструкция прибора позволяет осуществить пред­ лагаемый способ испытаний. Учитывая, что в нашей работе исполь­

деформируемых участков нитей, нами проведена работа по изуче- . нию зависимости т' от указанного фактора.

62

заправки на 1,5—2,5%. В связи с этим при проведении испытаний на приборе длину нити утка брали на 2% больше зажимной длины и в таком положении фиксировали (зажимали). Длину основы не фиксировали, она имела определенное натяжение, в результате которого мог происходить прирост ее длины.

На рис. 22 показана зависимость соотношения стрел прогиба

нитей — = т-у от соотношения длим деформируемых участков ha ‘а

при различных натяжениях нитей, принимаемых за основу (в сН): 1 — 9,8; 2 — 19,6; 3 — 29,4; 4 — 39,2; 5 — 49; кривая 6 — экспери­ ментальная зависимость соотношения высот волн от соотношения плотностей в тканях.

Из рис. 22 видно, что испытания на приборе хорошо согласу­ ются с экспериментальными данными, при этом показана зави­ симость т' не только от соотношения длин деформируемых участ­ ков нитей, но и от натяжения основы. Рассмотренное показывает возможность использования указанного способа испытаний в каче­ стве модели для изучения закономерностей формирования взаимоизгибов нитей с учетом их натяжения.

Исследование деформации поперечного сечения нитей показало, что с увеличением натяжения площадь их поперечного сечения уменьшается приблизительно по закону гиперболы. Одновременно изменяется форма поперечного сечения нитей, причем при увели­

чении натяжения отношение — сначала уменьшается (происхо­

дит уменьшение b и увеличение а), а после достижения определен­

на^ приборе данные о деформации поперечного сечения нитей под влиянием натяжения близки к экспериментальным результатам изучения изменений этого показателя в зависимости от коэффи­

Для исследований влияния строения на механические свойства тканей были спроектированы и выработаны опытные образцы тка­ ней костюмно-плательного назначения из двух видов химических

63

волокон: вискозного и полиэфирного. В литературе имеются про­ тиворечивые данные по вопросу о влиянии строения тканей раз­ личного волокнистого состава на их свойства. Некоторые авторы утверждают [27], что от волокнистого состава зависит главным образом уровень, а не изменение соотношения показателей свойств тканей при изменении их строения. В то же время на примере влияния крутки хорошо известно, что критическое ее значение оказывается различным в зависимости от волокнистого состава пряжи.

Для проектирования и выработки тканей была использована пряжа, представляющая собой одну партию (из одной партии, во­ локна в пределах его вида). Основная характеристика пряжи, использованной в работе, приведена в табл. 4.

Т а б л и ц а 4

Основная характеристика пряжи для опытных тканей

П ряжа

Характеристики

вискозная полиэфирная

Вискозную пряжу вырабатывали на Ивановском меланжевом комбинате из волокна, окрашенного в массе в черный цвет, Ка­ лининского комбината искусственного волокна, номер метриче­ ский 3250, длина резки 38 мм, разрывная длина 19-,5 км.

Полиэфирную пряжу вырабатывали во ВНИИПХВ из волокна типа терилен Могилевского комбината синтетического волокна, номер метрический 3000, длина резки 90 мм; разрывная длина 45,5 км.

Проектирование опытных образцов тканей

В задачу проектирования входило создание вариантов тканей

достаточными для выявления существующих зависимостей и не должны превышать практически известные границы пригод­ ности тканей. Проектирование было выполнено разработанным методом.

64

По условию поперечники нитей основы и утка были одинаковы, в связи с чем была использована следующая система уравнений:

ставлена задача получения костюмно-плательных тканей трех групп: легких с массой 1 м2 220—250 г, средних — 250—300 г, тяжелых — 300—350 г. Масса 1 м2 тканей изменялась в 1,5 раза. Общее изменение Нт было принято в пределах 70— 140%, т. е. в два раза для условия расчета этого показателя по данным о рас­

65

Т а б л и ц а 6

Характеристика переплетений

* Длина перекрытия характеризуется числом перекрываемых нитей. Средневзвешенная длина перекрытии определяется с учетом длин перекрытия н количества перекрытий каж ­ дой длины.

Выработка опытных тканей

Выработку опытных тканей из вискозного волокна производили на Ивановском ордена В. И. Ленина меланжевом комбинате имени К. И. Фролова. Ткани из полиэфирного волокна выработаны во Всесоюзном научно-исследовательском и экспериментальном ин­ ституте по переработке химических волокон.

Ткани из вискозного волокна вырабатывали па ткацком станке 9Н при следующих постоянных параметрах его заправки: ширина заправки по берду 1577 мм; высота скало ниже уровня грудницы 65 мм; величина заступа 35 мм; заправочное натяжение основы па одну пить 34 сН; угол прибоя 83°.

Ткани из полиэфирного волокна вырабатывали во ВНИИПХВ па ткацком станке АТ-2-120-ШЛ5: ширина заправки по берду 1015 мм; высота скало ниже уровня грудницы 35 мм, величина заступа 30 мм; заправочное натяжение, основы на одну нить 29 сН; угол прибоя 85°.

Заправочные параметры ткацких станков были установлены па основе работ П. В. Власова и Ф. М. Розанова [56] с учетом практического опыта ткацкого производства и дессинаторской ла­ боратории Ивановского меланжевого комбината и ОП ВНРШПХВ. При установлении заправочного натяжения основы использовали также результаты испытания пряжи на приборе ПОДИИС с уче­

67

том увеличения натяжения в момент прибоя (динамическая со­ ставляющая) .

В процессе работы ткацкого станка при выработке тканей раз­ личного строения изучали изменения натяжения основы, натяже­ ния ткани, величины прибойной полоски, силы прибоя. Указан­ ные изменения зависели только от строения тканей, так как па­ раметры заправки ткацких станков поддерживались одинаковыми. Для изучения параметра прибоя применяли осциллографический метод в соответствии с рекомендациями и результатами работ В. И. Васильченко, П. А. Колесникова и других авторов. В ра­ боте использовали типовые устройства- — датчики конструкции ВНИИПХВ с соответствующей тарировкой. Для записи приме­ няли осциллограф МПО-2. Осциллограммы расшифровывали с по­ мощью диапроектора ЛЭТИ.

Кроме регистрации параметров работы ткацкого станка осцнллографированпем, производили линейные измерения прибойной полоски в статическом состоянии и изменений ширины тканей па участках бердо— шпарутки — грудница — товарный валик.

Выработанные ткани одного волокнистого состава подвергали одинаковой отделке: вискозные по режиму, принятому на Иванов­ ском меланжевом комбинате, полиэфирные — па комбинате «Крас­ ная Роза». Параметры отделки контролировали по всем перехо­ дам. Ткани из вискозного волокна проходили стрижку с лица и изнанки, пропитку противосминаемыми и противоусадочпыми пре­ паратами, сушку и термообработку. В процессе отделки ткани имели минимальные натяжения.

Пропитку тканей производили при температуре 24°С и скоро­

Сушку проводили при температуре 85—88° С в петелы-ю-завес- ной сушилке, сагрегированной с плюсовкой. Термообработку осу­ ществляли при температуре 138°С в течение 7 мин при скорости движения ткани 11 м/мин. Влажность ткани составляла 2—3%.

Полиэфирные ткани подвергали отварке при 50°С в течение

Оценка некоторых показателей строения тканей по параметрам прибоя утка

Варианты вискозных тканей, включенных в план испытаний, приведены в табл. 7 (см. также табл. 5).

68

Т а б л и ц а 7

Зависимость прибойной полоски Яр от Ят вискозных тканей для указанных в табл.7 сорока вариантов доказывает, что с увеличе­ нием Нт нити испытывают при заработке в ткань все большее на­ пряжение, резко возрастающее при # т>90% -

Характер изменений прибойной полоски под воздействием плот­ ности по утку, соотношения плотностей при различных коэффи­ циентах уплотненности переплетения соответствует характеру влияния этих факторов на коэффициент наполнения тканей. При увеличении плотности по утку и при постоянной плотности по основе, а также приближении у к единице при постоянной сумме плотностей напряжение основы в момент прибоя возрастает.

В табл. 8 приведены данные о коэффициентах уплотненности переплетений и наполнении тканей из полиэфирных волокон, рас­ считанные по заправочной плотности и расчетному диаметру. В этой же таблице приведены данные о величине прибойной по­ лоски, силе сопротивления прибою {силе прибоя) .и работе при прибое (коэффициент полноты диаграммы прибоя равен 0,62— 0,63).

Изучение зависимости прибойной полоски и силы прибоя от коэффициента наполнения тканей показывает, что прибойная по­ лоска увеличивается по закону параболы, аналогично изменяется и сила прибоя. Резкое возрастание напряженности прибоя при вы­ работке полиэфирных тканей происходит при коэффициенте на­ полнения 80—90%, а при выработке тканей из вискозного волок­ на— при # т = 90-н-100%. Отмеченное различие связано с большим удлинением полиэфирной пряжи и с другими особенностями ее, связанными с волокнистым составом.

69