Структура нитей
Строение (структура) нитей в значительной мере определяет их свойства и возможность использования в качестве наполнителя в различных КМ. Обычно структура определяется размерами, формой элементов, из которых состоят текстильные нити, взаимным расположением элементов и их свойствами. Необходимо иметь в виду, что элементы в структуре нитей имеют много уровней (от мельчайших элементарных частиц до волокон и нитей).
Характеристики структуры включают характеристики элементов, их взаимного расположения и связей между элементами. Из характеристик элемента наиболее важными являются показатели размеров, формы, его состояния и свойств.
Характеристики взаимного расположения элементов в нити весьма разнообразны, полной систематизации их еще нет. Широкое распространение получили такие характеристики, как направление крутки, число волокон (нитей), распределение волокон в отдельных сечениях, полнота сечения, заполненность сечения, ворсистость. Для оценки полноты сечения как числовой характеристики формы поперечного сечения нитей, сечение которых существенно отклоняется от круга, предложена иная характеристика - заполненность сечения Кэ, %, определяемая методом минимального эллипса:
(1)
где Sф - фактическая площадь поперечного сечения, S0 - расчетная площадь сечения по контуру.
На зарисованном контуре поперечного
сечения нити проводится максимальная
хорда, принимаемая за большую ось эллипса
(рис. 2). Посередине ее восстанавливают
перпендикуляр, на котором откладывают
малую ось b, размер которой выбирается
таким, чтобы весь контур был описан
эллипсом. Тогда фактическая площадь
сечения S может быть определена расчетным
путем, если волокна в нити одинакового
сечения, или измерением и суммированием
площади всех отдельных волокон в сечении.
Расчетная площадь сечения нити по
контуру равна
.
Характеристики связи элементов структуры еще не разработаны. В настоящее время определяется лишь косвенный показатель связи элементов друг с другом - показатель интенсивности скрученности. Примеры расположения волокон пряжи при различных степенях крутки показаны на рис. 3.
Рис. 2. Схема поперечного сечения пряжи |
Рис. 3. Схема расположения нитей в хлопчатобумажной пряже по длине |
На рис. 4. показано возможное взаимное расположение элементов для крученых нитей. Такую же структуру имеют комплексные крученые нити. При трубчатой структуре нити располагаются как витки многоходового винта. Для стержневой структуры характерно наличие осевых одной или нескольких нитей, располагающихся в распрямленном виде вдоль оси, тогда как другие нити обвивают их. При штопорной структуре одна или несколько нитей на всей длине или очень длинных участках являются осевыми, а остальные их обвивают. Штопорную струк-
Рис. 4. Структура крученых нитей: а- трубчатая; б – стержневая; в - штопорная |
туру имеют нити, при кручении которых отдельные составляющие более натянуты. Аналогичный эффект может иметь место, если скручиваются сильно утоненные нити. При этом получаются нити с дефектами. |
Особое место по строению занимают крученые армированные нити, в которых каркасные сердцевинные нити обвиваются текстильными или металлическими нитями. В качестве каркасных используют достаточно прочные нити из натуральных волокон и химические нити. В качестве обвивочных нитей используют тонкую проволоку, в том числе из цветных металлов, узкие полоски фольги и др.
Из таких нитей изготавливают самые разные изделия технического назначения, декоративные и др. Разнообразна структура текстурированных и фасонных нитей. К текстурированным нитям относят чаще всего синтетические нити, подвергшиеся специальным воздействиям (кручению, прессованию, гофрированию, раздуванию и др.), в результате которых их структура, как и свойства, претерпевает существенные изменения (рис. 5.). К текстурированным также относят нити, получаемые путем применения фильер с отверстиями не круглого, а фигурного сечения, бикомпонентные нити из полимеров, обладающих различной усадкой, и комбинированные - из соединенных и скрученных текстурированных нитей с объемными нитями или смычкой из разных штапельных волокон.
Рис. 5. Текстурированные нити разных структур и способов получения:
а – эластик; б – мирок; в – гофрон; г – получение роспуском термообработанного трикотажного полотна; д – извитые, получение при пропускании через зубья нагретых шестерен; е – с извитостью переменного направления; ж – одиночная петлистая; з – комбинированная петлистая; и – фасонная петлистая
Особую группу по структуре представляют фасонные нити, которые в зависимости от способа получения разделяют на фасонную пряжу с заработанными в нее комочками волокон, в том числе другого вида и цвета, а также с периодически повторяющимися заметными утонениями и утолщениями.
Фасонные нити различной структуры показаны на рис. 6. Фасонные нити имеют основную нить 1 (рис. 6.а), называемую стержневой или сердцевинной, нагонную (эффектную) нить 2, которая обвивается вокруг основной нити 1, закрепляющую нить 3, закручиваемую вокруг основной, но в обратном направлении для закрепления эффектов, полученных при первом кручении. В фасонной узелковой нити нагонная нить, навиваемая на стержневую нить при переменном натяжении, образует узелки. В зависимости от величины натяжения нагонной нити узелки могут быть плотными и относительно рыхлыми. Периодическое ослабление натяжения нагонной нити приводит к образованию петель и сукрутин.
Рис. 6 – Фасонные нити:
а – спиральная (извилистая); б – узелковая; в – петлистая; г – с сукрутинами; д – застилистая (переслежистая); е – комбинированная (узелки и спирали); ж - комбинированная (эпотаж); з – с ровничным эффектом; и – с внешней обмоткой; к – синель
У застилистой (переслежистой) нити составляющие компоненты имеют разные цвета или толщину. Нить с чередованием спиралей и рыхлых петель известна под названием эпонж. Фасонная нить с ровничным эффектом включает плотную или рыхлую ровницу, часть ее может быть цветной. Нить с внешней обмоткой состоит из толстой стержневой нити, плотно обвиваемой другой нитью. В качестве стержневой может быть использована резиновая нить. Синель состоит из двух скрученных нитей с ворсом [3].