Лекция № 2-7
Тема № 6. Характеристики текстильных материалов при деформации изгиба (4 часа)
Вопросы, рассматриваемые на лекции:
Полуцикловые неразрывные характеристики при изгибе. Жесткость при изгибе.
Драпируемость текстильных материалов.
Закручиваемость трикотажных полотен.
Несминаемость и сминаемость текстильных материалов.
Полуцикловые неразрывные характеристики при изгибе. Жесткость при изгибе.
Текстильные материалы легко изгибаются при незначительных нагрузках и даже под действием собственной тяжести. В зависимости от вида одежды, особенностей ее моделей и конструкций требования к изгибаемости материалов различны. Так, материалы для одежды строгих форм, с прямыми линиями (например, для мужских пальто и костюмов) должны характеризоваться достаточной жесткостью и несминаемостью. Материалы для женских платьев с мягкими складками, сборками и т.п. должны легко изгибаться и хорошо драпироваться.
При изготовлении одежды (особенно при выполнении швов, подгибании нижних срезов рукавов, брюк, юбок и т.п.) требуется, чтобы материал обладал способностью изгибаться. Однако образование на материале одежды в процессе ее эксплуатации неисчезающих складок, морщин и т. д. приводит к изменению размеров и формы одежды, к ухудшению ее качества.
Таким образом, в производстве швейных изделий свойства материалов при изгибе играют важную роль.
К ним относятся жесткость при изгибе, драпируемость и закручиваемость.
Жесткость при изгибе.
Жесткостью при изгибе называют способность материала сопротивляться изменению формы при действии внешней изгибающей силы.
На жесткость текстильных материалов влияют их волокнистый состав, структура, свойства волокон и нитей, а также структура и отделка самого материала.
Чем больше распрямлены и ориентированы цепные молекулы волокнообразующего полимера, тем больше внутреннее трение, ограничивающее перемещение цепей молекул, меньше гибкость волокон. При круглой форме сечения волокна оказывают большее сопротивление изгибающим усилиям, чем при плоской.
С повышением крутки возрастает слитность нитей (пряжи) и вместе с этим их жесткость. Поэтому в направлении нитей основы, имеющих более высокую крутку, чем нити утка, жесткость ткани при изгибе больше, чем в диагональном направлении и в направлении утка. Жесткость нитей при увеличении крутки растет до известного предела. За пределом критической крутки, когда участки волокон, лежащие в периферийных слоях, перенапряжены, сопротивление нитей изгибу падает. Поэтому ткани из нитей креповой крутки обладают хорошей гибкостью и драпируемостью.
Одним из основных факторов, влияющих на жесткость ткани, является переплетение в ней нитей. С увеличением длины перекрытий и уменьшением числа связей между системами нитей жесткость ткани уменьшается. Например, жесткость тканей саржевого переплетения меньше, чем полотняного.
Увеличение плотности материала, т.е. числа нитей на 10 см, приводит к повышению жесткости всей системы. При увеличении толщины материала его жесткость возрастает.
Значительно влияют на жесткость тканей отделочные операции, особенно аппретирование, так обработка шерстяных камвольных тканей карбамолом увеличивает их жесткость в 1,5 раза.
Жесткость тканей также зависит от атмосферных условий. Под действием температуры и влажности жесткость тканей изменяется, причем в менее плотных тканях эти изменения связаны со свойствами волокон, в более плотных - со структурой самой ткани.
В теории упругости жесткость при изгибе В выражается произведением модуля продольной упругости Е на момент инерции сечения тела относительно нейтральной оси I:
В=ЕI
Момент инерции характеризует способность тела сопротивляться изгибу в зависимости от размеров и формы поперечного сечения.
Модулем продольной упругости определяется способность тела изгибаться, но уже в зависимости от материала тела.
Модуль продольной упругости Е= σ/ε, характеризуя упругие свойства твердых тел, находится в прямолинейной зависимости от напряжения σ и деформации ε. Однако текстильные материалы, деформируясь, не подчиняются закону Гука, а упругие деформации их являются лишь частью полной деформации, соответствующей данному напряжению. Формула, приведенная выше, может быть справедлива лишь для очень малых, кратковременных нагружений текстильных материалов, при которых доля условно-упругой деформации составляет большую часть. Поэтому большинство методов оценки жесткости при изгибе текстильных материалов основано на экспериментальном определении некоторых параметров материала при изгибе, а рассчитываемые значения жесткости имеют условный характер.
Приборы, используемые для определения жесткости материалов при изгибе, могут быть двух типов: приборы, на которых материал изгибается под действием собственной силы тяжести пробы — консольный метод (прибор ПТ-2 и др.); приборы, на которых материал изгибается под действием приложенной нагрузки — метод кольца (прибор ПЖУ-12М).
Методом консоли ГОСТ 10550-93 испытывают легко изгибающиеся материалы, имеющие абсолютный прогиб более 10 мм (ƒ > 10 мм). Проба 4 (рис. 18) располагается на опоре 3 и прижимается грузом 5, создающим контакт пробы с плоскостью опорной площадки. При испытании боковые стороны опорной площадки 3 опускаются, а вместе с ними прогибается проба. В зависимости от жесткости пробы прогиб может быть больше или меньше. С помощью винта линейку 1 поднимают до касания с концами пробы и по шкале 2 определяют абсолютную величину прогиба пробы 4.
Рис. 18. Схема прибора ПТ-2 для определения жесткости материала методом консоли: 1 — линейка; 2 — шкала; 3 — опора; 4 — проба; 5 — груз
При испытании консольным методом вырезают по 5 элементарных проб в продольном и поперечном направлениях размером 160 х 30 мм каждая.
Условное значение жесткости ЕI, мкН•см2, для проб продольного и поперечного направления вычисляют по формуле
ЕI = 42046 • т/А,
где т — масса 5 проб (полосок), вырезанных в соответствующем направлении, г; А — функция относительного прогиба, определяемая по таблице (ГОСТ 10550 — 93).
Относительный прогиб пробы рассчитывают по формуле
ƒо= ƒ/ℓ
где ƒ — окончательный прогиб пробы; ℓ — длина свешивающейся части пробы, см, равная 7 см.
Для характеристики жесткости материала определяют также коэффициент жесткости КЕI, представляющий собой отношение продольной жесткости материала к его поперечной жесткости:
Kei = ЕIпрод / ЕIпопер.
Ниже приведены ориентировочные значения условной жесткости текстильных материалов различного назначения (по данным ЦНИИШПа):
Материал Условная жесткость, мкН- см2
Ткань для мужских пальто........................................30 000—150 000