книги из ГПНТБ / Кобляков А.И. Структура и механические свойства трикотажа

при длительном действии нагрузки (/ = 168 ч) по сравнению с крат­ ковременным нагружением (t — GOc) доля быстрообратимой дефор­ мации уменьшается более чем в 3 раза. Также значительно (на 25%) уменьшается доля быстрообратимой деформации трикотажа, когда нагрузка на пробный образец возрастает с 0,5 до 10 Н, что

Рис. II1-7. График изменений конечных уров­ ней быстрообратимой деформации трикотажа переплетения гладь в зависимости от вели­

Рис. ІІІ-8. График изменений величины быстро­ обратимой деформации трикотажа в зависимости от времени действия внешних усилий:

снятия нагрузки /} —0,3 с; 3 — то же, но при /і=5 с

составляет менее 7% от разрывной. Поэтому в величинах деформа­ ции трикотажа, исчезающей за 0,1—0,3 с после разгрузки, преобла­ дающей является эластическая часть деформации.

При решении некоторых практических задач вполне можно до­ пустить существование не двух (упругого и эластического), а од­ ного эластического механизма деформации, отличающегося малым временем релаксации.

Киносъемка показала, что разница в величинах быстрообрати­ мой деформации, измеренной после разгрузки через /і = 0,1—0,3 с и 11= 1—2 с, несущественна (до 6%). Как показала практика одноцикловых испытаний текстильных материалов на релаксометре РТ-6 [47], время /і= 1 —2 с значительно (в 2—10 раз) больше, чем необходимо для того, чтобы достигнутьравновесия механической системы узла разгрузки прибора от ее инерционных колебаний после снятия с образца внешних усилий. Это обстоятельство очень важно для проектирования и изготовления приборов — релаксометров, так как упрощается схема узла разгрузки для определения бы­ строобратимой части деформации. Ранговое расположение образцов трикотажных полотен по величине быстрообратимой деформации, замеренной через 5 с и через 0,1—0,3 с после разгрузки, при разном времени действия внешних усилий одинаково (см. рис. Ш -8, кри­ вые 2 я 3).

Время, равное 5с, вполне достаточно, чтобы осуществить за­ меры удлинения образца наложением линейки при испытаниях на релаксометре типа стойки.

4. МЕХАНИЗМ ОСТАТОЧНОЙ ДЕФОРМАЦИИ

Выше было установлено, что длительность обратной релаксации деформации трикотажа в однородной нормальной среде — боль­ шая. Но остался невыясненным механизм остаточной деформации.

Многими исследованиями доказано, что остаточные деформа­ ции трикотажа полностью исчезают при стирках. Однако лишь в некоторых из перечисленных работ излагалась предыстория оста­ точной деформации трикотажа. Например, в работе [10] указано, что растяжение образцов проводилось при малых нагрузках (до 2,5% от разрывной).

Возникает вопрос, обнаружится ли пластический механизм де­ формации трикотажа при растяжении, если увеличить величину внешних усилий или длительность их воздействия?

На рис. Ш-9 приведен график изменений полной деформации хлопчатобумажного трикотажного полотна переплетения гладь при растяжении образцов по ширине в течение 3 ч нагрузками, состав­ ляющими 0,025—0,5 от разрывной, и остаточной деформации, по­ лученной при разном времени отдыха образцов после разгрузки (/2= 5—8,6 - 105 с), а также после влажно-тепловой обработки. Ре­ жим отдыха образцов был неоднородным: 24 ч все они находились в подвешенном состоянии (при статической нагрузке Рт т —0,1 Н),

а затем — в свободном состоянии на столе. Влажно-тепловая обра­

а расправленные в воде раскладывались на сетке и высушивались при температуре 90—80° С. Высушенные образцы распрямлялись прессованием при температуре гладильной поверхности 100° С.

Рис. Ш-9. График изменений полной деформации трико­ тажа переплетения гладь (по ширине) в зависимости от

лия не превышают 10% от разрывной нагрузки, деформации образ­ цов, остающиеся при отдыхе в нормальных условиях, почти пол­ ностью исчезают при влажно-тепловой обработке. Доля остаточной деформации исследуемых образцов трикотажного полотна после влажно-тепловой обработки даже при высоких напряжениях (а — = 0,25—0,5 Стр) незначительна (до 7%) (см. рис. Ш-9, кривые 6,7).

Эти факты свидетельствуют о том, что механизм остаточной де­ формации трикотажа в основном эластический. Лишь при дейст­

виях, когда о^0,05 ар и ^ 3 ч, оправдано допущение о наличии только эластического механизма остаточной деформации.

■Для выяснения механизма остаточной деформации трикотажа автором совместно с Л. 3. Садовской были проведены специаль­ ные исследования изменений размеров и формы элементарных звеньев структуры при разных технологических переходах вязания, отделки и силовых воздействиях.

Из приведенных в табл. ІІІ-З данных об изменениях длины нити в петле хлопчатобумажного и вискозного полотна переплете­ ния гладь следует, что в процессе вязания вследствие воздействия значительных по величине растягивающих усилий в нитях петель возникают остаточные удлинения, которые полностью исчезают после стирки, а иногда крашения и отделки полотна. В некоторых случаях остаточные деформации, хотя и незначительные по вели­ чине, возникают в нитях петель в процессе заключительной от­ делки, когда имеется чрезмерная вытяжка полотна.

Аналогичные явления наблюдаются и при действии на образец полотна растягивающих усилий. Даже при очень больших напря­ жениях о= (0,5—0,75) <7Р доля остаточной деформации нити в об­ разце вискозного полотна переплетения гладь составляет около 7% (в пределах допускаемой погрешности выборки и измерений), а в образце хлопчатобумажного полотна переплетения гладь и того менее (до 4%)- Остаточные деформации в нитях после стирки образ­ цов не обнаруживаются. Таким образом, остаточные деформации нитей при растяжении трикотажа, как и в случае технологических процессов вязания и отделки трикотажа, имеют эластический ме­ ханизм замедленного характера.

Обследование структуры трикотажа с помощью световой микро­ скопии подтвердило высказанное ранее предположение, что причи­ нами появления остаточной пластической деформации трикотажа являются изменения конформаций элементарных звеньев вследст­ вие неполного восстановления телескопического захода и кри­ визны дуг.

На кинетику релаксации деформации трикотажа при растяже­ нии большое влияние оказывают механические свойства элемен­ тов структуры нитей. Особенно наглядно это видно на примере релаксации деформации трикотажных полотен из пряжи с разным содержанием волокон хлопка и лавсана. Полотна, взятые для исследований, были выработаны в трикотажной лаборатории МТИ из пряжи Т = 10 текс (№ 100) переплетением гладь с одинаковой длиной нити в петле (Lnc^3,3 мм). График изменения деформации образцов этих трикотажных полотен приведен на рис. III-10,

оказать существенное влияние на кинетику релаксации деформа­ ции трикотажа, были выбраны доли быстрообратимой и остаточ­ ной деформации, условная жесткость при изгибе и коэффициент тангенциального сопротивления.

Составные части деформации пряжи при растяжении найдены по методике, разработанной в МТИ Г. Н. Кукиным и А. Н. Соловь­ евым [49]. Условная жесткость пряжи на изгиб определялась в ЛИТЛП имени Кирова на приборе ЧЖ-2 по методике, предло­ женной В. М. Лазаренко [50]. Коэффициент тангенциального со­ противления установлен с помощью специальной насадки к раз­ рывной машине, предложенной В. В. Талепоровской [51], с соблю­ дением условий испытаний, рекомендованных Н. В. Хвальковским [52].

Вместо волокон в зажимы приспособления В. В. Талепо­ ровской заправлялись нити, давление на рычаге принималось рав­ ным 5,25 Н, а число проб — 24 на вариант.

При анализе графиков изменения во времени деформаций об­ разцов трикотажных полотен разного волокнистого состава (рис. II1-10) было установлено, что скорость релаксационных про­ цессов деформации существенно отличается только в начальный период релаксации (до 10 мин). Вследствие этого уровни деформа­ ции образцов трикотажных полотен оказываются разными. В пер­ вом полуцикле (нагрузка) уровень деформации образцов хлопча­ тобумажного полотна — максимальный, а лавсанового — мини­ мальный (соответственно кривые 1 и 5). Разница уровней деформа­

* Пряжа выработана на комбинате «Трехгорная мануфактура» по заправ­ кам, предложенным П. М. Конюковым и Б. Е. Эфросом [48].

величина напряженности элементов структуры всех образцов была одинаковой, то такой характер течения релаксационных процессов можно объяснить разной величиной коэффициента трения. Разница величин коэффициента трения нитей в вариантах 1—3 полотен не­ значительна, поэтому не оказалось и разницы в уровне деформа­ ции трикотажных полотен из нитей в этих вариантах.

Значительно более существенна разница уровней деформации трикотажных полотен исследуемых вариантов при отдыхе после разгрузки: она достигает для крайних вариантов почти 40%• При

/

Рис. Ш-10. График кинетики релаксации деформации трикотажа переплетения гладь из нитей, содержащих соответственно волок­ на хлопка и лавсана, % :

/ — 100 и 0; 2 — 83 и 17; 3 — 50 и 50; 4 — 33 и 67; 5 — 0 и 100

этом нижний уровень относится к образцам трикотажного полотна из лавсановой пряжи, а верхний — из хлопчатобумажной. Это сви­ детельствует о том, что коэффициент трения не оказывает решаю­ щего влияния на обратный релаксационный процесс деформации трикотажа, так как расположение кривых релаксации деформации обратно величине коэффициента трения нитей.

Показатели условной жесткости нитей (см. табл. ІІІ-4) близки по величине, а в вариантах 1 и 3 онисовпадают, поэтому и этот фактор не оказывает решающего влияния на скорость обратных релаксационных процессов деформации исследуемых трикотажных полотен.

Сопоставляя уровень остаточной деформации трикотажных по­ лотен с характером релаксации деформации нитей, находим их полное качественное совпадение. Чем меньше доля замедленных процессов в общем спектре релаксационных процессов деформации нити, тем больше скорость релаксации деформации трикотажа.

Таким образом, характер релаксации деформации нитей явля­ ется решающим фактором, определяющим кинетику деформации.

Форма элементарных звеньев и их переплетения

Форма элементарных звеньев структуры трикотажа и их пере­ плетения оказывают существенное влияние лишь на быстропротекающие процессы, происходящие в начальной стадии растяжения (рис. Ш-11). Характеристика исследуемых вариантов и условия растяжения приведены в табл. Ш-1.

Чем податливее форма элементарных звеньев, чем больше ве­ личина телескопического захода и легче перетягивается нить из менее напряженных участков элементарного звена в более напря­ женные, тем выше скорость процессов релаксации деформации три-

Рис. Ш-11. График кинетики релаксации деформации полотен:

котажа на этой стадии. В зоне замедленных релаксационных про­ цессов деформации значительной разницы в темпе релаксации де­ формации трикотажных полотен разных переплетений выявить не удалось. Лишь в образце вискозного полотна переплетения двула­ стик в первом полуцикле (левая половина кривой 3) произошел скачок деформации.

При таком характере взаимосвязи кинетики релаксации дефор­ мации с параметрами структуры трикотажа дальнейший анализ был проведен только по конечным уровням деформации.

В табл. Ш-5 указаны конечные уровни деформации хлопчато­ бумажных трикотажных полотен с разной степенью ориентации элементарных звеньев структуры в направлении растягивающих усилий (по ширине).

Анализ результатов исследования показывает, что. наиболее низкий уровень деформации при прямом релаксационном процессе имеют образцы 1 и 2 (см. табл. Ш-5), у которых элементарные звенья (вида Б) более ориентированы в силовом поле. Элементар­ ные звенья полотен образцов 8 и 7, наоборот, имеют малую сте­ пень ориентации по ширине, поэтому и конечный уровень дефор­ мации этих полотен самый высокий.

Например, образцы 4 и 5 имеют одинаковый уровень деформации в первом полуцикле (нагрузка), но во втором полуцикле (отдых) уровень деформации образца 5 почти в 2 раза ниже уровня де­ формации образца 4. Также высока скорость течения обратных релаксационных процессов деформации у образца трикотажного

тений и другой формы элементарных звеньев. Так, скорость тече­ ния обратных релаксационных процессов при растяжении полотен переплетения двуластик (образец 7) немного меньше, чем полотен переплетения ластик (образец 8). Конечный уровень деформации образца 7 в полуцикле нагрузка в 1,5 раза меньше по сравнению с уровнем деформации образца 8, а в полуцикле отдых эти уровни деформации одинаковы.

Обратные релаксационные процессы в образцах полотен, у которых элементарные звенья имеют односторонние протяжки (образцы 3, 4, 6), протекают значительно медленней, чем в образ­ цах трикотажных полотен, у которых протяжки элементарных звеньев разносторонние (образцы 5, 8). Особенно значительна доля замедленных процессов в общем спектре релаксационных процессов деформации в трикотажных полотнах, у которых