Плотность тканей характеризуется абсолютным числом основных или уточных нитей, расположенных на единице длины ткани. Чаще всего плотность определяется на отрезке 100 мм отдельно по основе П0 и по утку Пу. Ткани могут быть равноплотными, т. е. иметь одинаковую или почти одинаковую плотность в обеих системах нитей и неравноплотными с различной плотностью по основе и по утку. Соотношение абсолютной плотности по основе и утку определяет форму ячейки ткани и является одним из основных параметров, определяющих сходство или различие свойств ткани в долевом и поперечном направлениях.
При одинаковой фактической плотности, т. е. одинаковом количестве нитей на единицу длины ткани, степень ее заполнения нитями может быть различной в зависимости от толщины последних. Поэтому для получения сравнимых характеристик вводится понятие линейного и поверхностного заполнения ткани нитями. Линейным заполнением или относительной плотностью называется отношение фактического количества нитей основы или утка к максимально возможному количеству нитей того же диаметра, которое может быть теоретически расположено без промежутков, сдвигов и смятий на аналогичной длине ткани (рис. 1-26).
Рис. 1-26. Схема расположения нитей при максимальном заполнении
Максимальная плотность ткани равна:
где L — длина участка ткани, на котором определяют плотность, в мм; d — диаметр нити в мм.
Расстояние между центрами нитей при такой плотности соответствует минимально возможному или минимальной геометрической плотности:
Если нити расположены на определенном расстоянии одна от другой, заполнение ткани характеризуется отношением диаметра нити d к расстоянию между двумя соседними нитями (рис. 1-27). На длине L при плотности П это расстояние равно L/П, а при условии, что L=100 мм, оно равно 100/П. Линейное заполнение по основе и утку равно:
где Е0 и Еу — линейное заполнение по основе и утку в %; do и dy —диаметр основных и уточных нитей в мм; П0 и Пу — плотность ткани по основе и утку на длине 100 мм.
По формуле, приведенной ранее:
Подставляя значение d в формулы линейного заполнения, получаем:
Линейное заполнение тканей по основе и утку меняется от 25 до 150% (табл. 1-4).
Таблица 1-4 Ориентировочное линейное заполнение тканей различного назначения
Назначение и волокнистый состав ткани
Бельевые:хлопок штапельные волокна
Платьевые: хлопок, шерсть, шелк, химические комплексные и штапельные волокна
хлопок, шерсть, химические штапельные волокна
хлопок, шерсть, химические штапельные волокна
Ни линейное, ни максимальное заполнение не зависит от переплетения, оно указывает лишь, какой процент площади ткани заполнен параллельно лежащими нитями одной системы. Если линейное заполнение больше максимальной плотности, т. е. больше 100%, то нити или сплющиваются, принимая эллиптическую форму, или располагаются со сдвигом на разной высоте. По линейному заполнению может быть подсчитан размер сквозных пор ткани (см. рис. 1-27).
Линейное наполнение показывает, какой процент длины ткани вдоль основы или утка занят поперечниками нитей обеих систем с учетом их переплетения. При переплетении между нитями одной системы проходят нити другой системы. Каждая связь, т. е. переход нити с лицевой стороны ткани на изнанку и с изнанки на лицевую сторону, влечет за собой раздвигание на какое-то расстояние нитей противоположной системы. Поэтому, чем больше связей имеет переплетение в пределах раппорта, тем меньше может быть максимальная плотность ткани.
Рис. 1-28. Схема расположения нитей ткани полотняного переплетения при максимальном наполнении
Определим максимально возможное наполнение ткани Нмах при полотняном переплетении (рис. 1-28). Известно, что OB 2 = OA 2 — AB 2 ,а так как:
и соответственно для уточной системы нити:
Так как максимальное наполнение обратно пропорционально минимальной геометрической плотности, то на длине 100 мм:
откуда максимальное наполнение при полотняном переплетении равно:
Переплетения с более длинными перекрытиями, в которых отдельные группы нитей получают возможность располагаться вплотную, сообщают ткани большую емкость, чем переплетения с короткими перекрытиями и частыми связями. Поэтому, например, атласным переплетением можно вырабатывать ткани со значительно большими плотностями, чем полотняным переплетением. Чтобы рассчитать фактическое наполнение ткани Н произвольного переплетения, необходимо помимо числа нитей в раппорте ткани знать количество приходящихся на эту же длину связей С. В этом случае длина раппорта, занятая поперечниками нитей, составляет:по основе:
При плотности П на 100 мм и количестве нитей п длина раппорта LR равна:
Определяя линейное наполнение по основе Н0 и по утку Ну как отношение длины раппорта, занятой поперечниками нитей, к общей длине раппорта в %, получаем:
Связь элементов в ткани может характеризоваться коэффициентом связанности по основе Ко и по утку Ку, представляющим собой отношение линейного наполнения к линейному заполнению ткани:
Поверхностным заполнением Еs называется отношение площади ткани, заполненной проекциями основных и уточных нитей, ко всей площади ткани. Так как, переплетаясь между собой, нити основы и утка накладываются одна на другую, площадь их проекции меньше площади, занимаемой каждой системой нити в отдельности. Пусть площадь ткани ABCD (см. рис. 1-27), а площадь проекций основной нити АВМК и уточной — AFJD. Отсюда линейное заполнение ткани по основе и по утку равно:
Читайте также: Какую электромеханическую швейную машинку выбрать для всех типов тканей
Заполнение всей рассматриваемой площади ткани следующее:
Зная поверхностное заполнение ткани, можно определить ее поверхностную пористость Rs по формуле:
Объемное заполнение Ev показывает, какой процент объема ткани VT составляет объем нитей основы и утка VH
Чтобы определить объем ткани и нитей, надо знать их массу, т. е. объемный вес β. Объемный вес определяют, как отношение веса g к объему V, измеренному по внешнему контуру:
Откуда объемный вес нитей βн и ткани βт равен:
где gн — вес нитей основы и утка в данном отрезке ткани в мг; gT — вес отрезка ткани в мг; Vн — объем нитей в мм; VT — объем ткани в мм 3 ; βн — объемный вес нитей в мг/мм 3 ; βт — объемный вес ткани в мг/мм 3 . Подставляя в формулу значение V, получаем:
Так как вес ткани состоит из веса основных и уточных нитей, то gн =gT отсюда:
т. е. объемное заполнение может быть выражено, как отношение объемного веса ткани к объемному весу нитей. Весовое заполнение Eg в % определяется, как отношение объемного веса материала β к удельному весу волокон :
Общая пористость материала Rg вычисляется в долях объема материала, незаполненного волокнами:
Таблица 1-5. Ориентировочные значения объемного веса и пористости тканей.
Искусство шить
Главная » Решения задач » Определить поверхностное заполнение ткани
Определить поверхностное заполнение ткани
Условия задачи.
Определить поверхностное заполнение ткани, выработанной из хлопчатобумажной пряжи с плотностью нитей по основе По = 259 нит/10см, по утку Пу = 438 нит/10см. Линейная плотность нитей основы 25 текс. утка — 29,4 текс.
Теоретическая справка
Поверхностное заполнение характеризуется отношением площади ткани, заполненной проекциями нитей основы и утка, ко всей площади ткани. Так как, переплетаясь между собой, нити основы и утка накладываются одна на другую, площадь их проекций меньше площади, занимаемой каждой из составляющих в отдельности.
Поверхностное заполнение характеризует плотность ткани в процентах от максимально возможной, с учетом толщины нитей, а также линейное наполнение ткани, учитывающее кроме того переплетение нитей.
Поверхностное заполнение ткани рассчитывается по формуле
Es = Ео+Еу -0,01Ео*Еу;
где: Ео – линейное заполнение по основе,
Еу – линейное заполнение по утку.
Линейное заполнение рассчитывается по формуле
где: А – экспериментально найденный коэффициент, значения которого для нитей разных волокон приводятся в справочных данных;
Т – линейная плотность, текс
П — плотность ткани, нитей /10см
Линейное заполнение Е для системы основных и уточных нитей определяется отдельно по формулам
Источник информации: стр 162-163 Лабораторный практикум по курсу «Материаловедение швейного производства» Бузов Б.А, и др. , Легкая индустрия, 1972г
Решение задачи
Коэффициент А находим в справочных данных, для х/б пряжи А = 1,19-1,26, для решения задачи возьмем А =1,2
Подставляем данные в формулы
Ео = (А*По ?То )/31,6 = (1,2 * 259* ?25) / 31,6 = (1,2 * 259 * 5) / 31,6 = 49,18
Еу = (А*Пу ?Ту )/31,6 = (1,2 * 438* ?29,4) / 31,6 = (1,2 * 438 * 5,42) / 31,6 = 90,15
Es = Ео+Еу -0,01Ео*Еу = 49,18 + 90,15 — 0,01*49,18*90,15 = 94,99%
Ответ: поверхностное заполнение ткани 94,99%
Заполнение, пористость и наполнение ткани
Эти характеристики, используемые для оценки заполненности тканей волокнистым материалом, влияют на различные свойства тканей. По соотношению показателей линейного наполнения и заполнения оценивают связность нитей в ткани.
Линейное заполнение ткани по основе Еоили по утку Еупоказывает, какой процент длины прямолинейного отрезка по основе или утку заполняют поперечные сечения нитей другой системы – утка или основы. При этом линейное заполнение не учитывает вид переплетения и не зависит от него.
Линейное заполнение ткани по основе Ео, % (по линии 0 – 01 рис. 20), , линейное заполнение ткани по утку Еу, % (по линии Y—Y1), Еу = 100dу/b = dуПу, где dои dy – диаметры нитей основы и утка, мм; а и b – расстояния между осями соседних нитей основы и утка, мм; По и Пу– число нитей на 100 мм по основе и утку.
Если значения диаметра нитей выразить через линейную плотность , то формулы принимают вид , ,где То и Ту — линейная плотность нитей основы и утка, текс; d0 и dУ – средняя плотность нитей основы и утка, мг/мм 3 .
Отсюда следует, что Ео=Еу=100%соответствуют a = do и b = dy, т. е. теоретически максимально возможной плотности ткани без учета второй системы и сплющивания нитей. Значения Е >100 % указывают на сплющивание нитей или смещение по высоте расположения центров их сечений с шагом а или b , меньшим значения диаметра нитей.
Читайте также: Какую функцию выполняет воздухоносная ткань
Рис. 20. Схема для расчета линейного, поверхностного заполнений
и линейного наполнения ткани
Размеры сквозных пор в ткани а0 и b о , мм, (рис. 20) можно определить при Е £ 100% без учета сплющивания и смещения нитей по толщине по формулам: и
Поверхностное заполнение Е s , %, ткани определяется отношением площади проекций обеих систем нитей (AGJD + FHCJ)в минимальном элементе ткани (ABCDна рис. 20) к площади этого элемента. За минимальный элемент принимают участок ткани, ограниченный одноименными (левыми и нижними) образующими соседних нитей. Его размер не зависит от вида и раппорта переплетения.
Формула справедлива для значений Ео£ 100% и Еу£ 100 %. Если Ео>100 % или Еу>100 %, это соответствует Еs = 100%, т. е. полному заполнению поверхности ткани и отсутствию в ней сквозных пор.
Объемное заполнение EV , %, ткани определяется отношением объема нитей Vн в ткани к объему VT ткани:
Если считать, что средняя плотность нитей основы и утка одинакова и равна , (где М – масса ткани объемом VT), то , где dТ и dН – средняя плотность ткани и нитей, мг/мм 3 .
Заполнение ткани по массе E м %, определяется отношением массы М нитей в ткани к ее максимальной массе Мmaх при условии полного заполнения всего объема ткани VT веществом волокна или нити: или , где g — плотность вещества волокон или нитей, мг/мм 3 .
Если обозначить объем вещества Vв в ткани без воздушных промежутков, то его масса , т. е. равна массе нитей. Отсюда,
Следовательно, заполнение ткани по массе показывает долю (в процентах) объема вещества в контурном объеме ткани.
Относительная пористость ткани оценивается различными характеристиками. Поверхностная пористость As , %, показывает отношение площади сквозных пор к площади всей ткани: . Объемная пористость Av , %, показывает долю воздушных промежутков только между нитями: . Общая пористость Аобщ, %, характеризует процентную долю вткани всех промежутков между нитями и волокнами, а также внутри них: .
Так как при определении dт и Eмобъем ткани VTизмеряется по ее внешнему контуру, то в общую пористость Аобщ включается также рельефная воздушная прослойка В вследствие отклонения фактической поверхности ткани от плоскости. Ориентировочно .
Линейное наполнение показывает, какой процент длины прямолинейного отрезка ткани (w – w1) или (z – z1) составляет сумма диаметров поперечных сечений нитей двух систем, показанных внизу на рис. 20 жирными линиями, без учета сплющивания или наклонного расположения [9].
Линейное наполнение по основе Но, %, определяют по следующим исходным параметрам. Если плотность по основе По нитей на 1 дм, а число нитей основы в раппорте Ro,то длина раппорта в миллиметрах . При числе уточных перекрытий в раппорте tудлина LRо заполняется Roнитями основы с диаметром d0 и 2 tунитями утка с диаметром dy. Следовательно:
Линейное наполнение по утку Ну, %, определяют аналогично по формуле
где t 0 – число основных перекрытий в раппорте.
Коэффициент связности учитывает связи, обусловленные переходом нитей одной системы с лица на изнанку и наоборот, и определяется отношением линейного наполнения к линейному заполнению.
Коэффициент связности по основе и коэффициент связности по утку . Наибольшую связность нитей имеет полотняное, а наименьшую – сатиновое переплетение.
В зависимости от заполнения и наполнения ткани изменяются многие ее свойства. При малом заполнении ткань обычно бывает легкой, гибкой, имеет повышенную проницаемость и теплопроводность. При увеличении плотности, заполнении и наполнении ткани возрастает связь элементов ее структуры, увеличивается поверхностная плотность, прочность и износостойкость, а проницаемость и теплопроводность уменьшаются. При очень высоком заполнении и наполнении ткань становится жесткой и тяжелой. В некоторых случаях высокое заполнение по одной системе нитей используют для получения гладкой блестящей поверхности ткани.
Механические свойства
Механические свойства определяют отношение текстильных полотен к различно приложенным внешним усилиям, вызывающим деформацию растяжения, сжатия, изгиба, а также тангенциальное сопротивление полотен и такие связанные с ним явления, как раздвижка нитей в тканях, осыпаемость, прорубаемость, спуск петель в трикотаже и др. [11]
Прочность при растяжении — важный показатель механических свойств текстильных полотен, определяющий их целостность. Сопротивление структуры полотен (систем нитей, волокон нитей и волокон) зависит от многих факторов. К ним относятся и условия деформирования (среды, скорости растяжения) и состояние структуры полотен. Известен ряд теорий прочности.
Согласно теории хрупкой прочности, впервые сформулированной А. Гриффитом, разрыв материала происходит в результате перенапряжения у вершин микротрещин (дефектов), существенно ослабляющих сопротивление элементов структуры. При достижении критического напряжения трещины растут со скоростью, близкой к скорости распространения упругих волн и затем происходит разрушение материала. А. Ф. Иоффе и его сотрудниками было экспериментально подтверждено существование микротрещин и показано, что максимальное напряжение в вершине поверхностей трещины оказывается во много раз больше напряжения, определенного отношением деформирующей нагрузки к сечению ослабленной пробы. Зависимость напряжения s от наличия дефектов или степени однородности вещества по Вейбуллу имеет вид , где А – постоянная, зависящая от природы материала и типа напряженного состояния; n – постоянная, учитывающая характер распределения дефектов или степень однородности вещества; V – рабочий объем единичной пробы.
Читайте также: Декоративно прикладное искусство выжигание по ткани
При n®µ в случае идеального однородного бездефектного тела прочность не зависит от объема пробы.
Согласно статистической теории хрупкой прочности А.П.Александрова и С. Н. Журкова разрыв происходит не одвременно по всей поверхности разрушения, а постепенно: начинается с самого опасного перенапряженного участка, затем распространяется в новых дефектных местах, пока в результате роста трещин не достигает критической (теоретической) величины. Однако в отличие от А. Гриффита А. П. Александров и С. Н. Журков рассматривают разрушение твердого тела как процесс, развивающийся во времени.
С. Н. Журковым и др. обоснована кинетическая (флуктуационная) теория разрушения твердых тел, согласно которой разрушение материалов происходит в результате не только механического напряжения, но и теплового движения атомов. Связи между атомами макромолекул, колеблющихся вследствие теплового движения около равновесных положений, могут разрываться тепловыми флуктуациями.
Вероятность такого разрыва зависит от начального потенциального барьера u 0 , температуры Т, напряжения s, снижающих начальный потенциальный барьер на величину gs, где g -постоянная, зависящая от структуры материала и учитывающая неоднородность распределения напряжения по микроучастку пробы и молекулярным цепям.
Тогда долговечность t материала, находящегося под, нагрузкой (напряжением s),описывается уравнением
где k—постоянная Больцмана (универсальная газовая постоянная).
Параметр t0 не зависит от природы и структуры материала, его величина составляет 10 -12 ¸10 -13 . Энергетический барьер u0, который необходимо преодолеть при разрушении материала, соответствует энергии химических связей молекул и не зависит от межмолекулярных связей. Напряжение при разрушении зависит не только от величины потенциального барьера и0, структурного коэффициента g, но и длительности процесса растяжения t.
Разрывное напряжение пробы будет тем больше, чем больше потенциальный барьер и0 и меньше величины g и t. При постоянных величинах gи и0 на разрывное напряжение влияет лишь длительность процесса растяжения.
Однако рассмотренные теории прочности и основанные на них методы изучения прочности и долговечности текстильных полотен не получили широкого применения, хотя отдельные факторы, такие, как температура, длительность деформирования, зафиксированы встандартах. Поэтому на практике получили использование другие характеристики механических свойств текстильных полотен при растяжении их до разрыва.
При растяжении текстильных полотен до разрыва могут быть определены следующие показатели механических свойств:
— разрывная нагрузка Рр, Н — наибольшее усилие, выдерживаемое единичной пробой до разрыва;
— давление на пробу sп, Па, при продавливании мембраной;
— удельная разрывная нагрузка Р0, кН´м/кг, которая применяется для сравнения разрывной нагрузки текстильных полотен разной массы и рассчитывается по формуле
где Рр – абсолютная разрывная нагрузка, Н; rS – поверхностная плотность полотна, г/м 2 ; ар – рабочая ширина полоски пробы, мм.
— разрывное напряжение sр, Па, — относительная нагрузка, выражающая отношение разрывной нагрузки Рр к площади S поперечного сечения единичной пробы, на практике разрывное напряжение определяют по формуле:
При наличии элементов структуры с разной плотностью вещества нитей необходимо рассчитать средневзвешенную плотность gc кг/м 3 , нитей:
где aI —— доли нитей по массе в пробе, сопротивляющихся растяжению.
Для тканей и трикотажа разрывную нагрузку по длине (основе) и ширине (по утку) можно рассчитать с учетом массы материала разрываемой системы нитей.
где С– доля массы нитей той системы, по направлению которой происходит растяжение.
Удлинение при разрыве lр, мм, представляющее собой приращение длины единичной пробы, определяют по формуле:
где Lk конечная (к моменту разрыва) длина единичной пробы, мм; Lo – длина между зажимами, мм.
Относительное удлинение при разрыве eр – это удлинение при разрыве, выраженное в процентах от первоначальной длины:
К комплексным показателям механических свойств текстильных полотен при растяжении до разрыва относится работа разрыва (абсолютная, удельная и объемная). Абсолютная работа разрыва Rр, Дж, – работа, совершаемая внешними силами при растяжении единичной пробы до разрушения. Ее рассчитывают по формуле:
где lр – коэффициент полноты диаграммы
где Sф – фактическая интегральная площадь под кривой растяжения (рис., a Sobc); S – интегральная площадь прямоугольника с координатами Рр и lp(Sobca) (см. рис 21).
При разрыве текстильных полотен во многих случаях разрушение пробы происходит не мгновенно, а с убыванием. Тогда полная работа
где R2 – работа по разрушению неразорвавшихся элементарных звеньев структуры.
 Рис. 21. Диаграмма растяжения элементарной пробы полотна: а – неполная; б – полная |
Удельная работа разрыва rр, Дж/г, – работа разрушения структуры, от отнесенная к единице массы: (67) где МР – масса рабочей части полоски пробы, г. Объемную работу разрыва rv, Дж/см 3 , определяют по формуле: (68) |
где VP – объем рабочей части единичной пробы, см 3 .
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом