Исследование растяжения образцов тканей на примере волоконообразующих полимеров

В. В. Хамматова

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТЯЖЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ТКАНЕЙ НА ПРИМЕРЕ ВОЛОКОНООБРАЗУЮЩИХ ПОЛИМЕРОВ

Ключевые слова: полная деформация, текстильный материал, волокнообразующий полимер.

В работе рассматриваются процессы, связанные с анализом видов деформаций текстильных материалов из волоконообразующих полимеров.

Keywords: total strain, textile, fiber-forming polymer.

This paper deals with the processes associated with the analysis of the deformation of textile materials vo-lokonoobrazuyuschih polymers.

Введение

В данной статье рассматриваются процессы, связанные с деформацией текстильных материалов из волоконообразующих полимеров. Как известно, полная деформация текстильных материалов состоит из обратимой части (упругая и эластическая) и необратимой (пластическая), которые в сумме составляют полное удлинение [1].

Упругая часть деформации обусловлена небольшим увеличением валентных углов в полимерах, образующих волокна и незначительными изменениями связей между волокнами. Упругая деформация распространяется со скоростью распространения звука в исследуемом материале, поэтому зафиксировать ее в практических исследованиях невозможно. В текстильном материаловедении все составные части деформации фиксируются в период отдыха и первый момент регистрации изменения удлинения проводят через 2 - 5секунд. За этот период времени исчезает не только упругая, но и некоторая доля эластической деформации, поэтому эту часть деформации принято называть быстрообратимой.

Другим видом деформации является эластическая часть полной деформации, которая возникает за счет обратимых изменений конфигурации: макромолекул в полимерах, волокон в нитях и нитей в изделиях. Эластическая часть деформации в текстильных материалах в связи с особенностями их строения проявляется в течение очень длительного времени. При испытаниях отдых ограничивают несколькими часами. Появляющуюся за это время часть деформации называют медленнообратимой.

Пластическая часть полной деформации, возникает под воздействием силы, за счет необратимых изменений внешних и внутренних связей (смещений макромолекул, волокон, нитей). Так как испытания ограничены во времени, часть эластической деформации попадает в пластическую, поэтому ее называют необратимой или чаще - остаточной.

Следует отметить, что все три вида деформации проявляются как в период нагружения, так и в период отдыха одновременно, но с различными скоростями.

Так как отдельные детали одежды кроятся под различными углами к направлению основы или утка, представляет интерес определение полуцикло-

вых характеристик на полосках имеющих наклонное расположение нитей основы и утка. Для определения растяжения текстильных материалов провели эксперименты на простое растяжение образцов: вдоль основы под углом 900, вдоль утка под углом 00, под углом 450 к основе и под углом 30° к основе (рис.1-3).

X

1 5 6 4 г .

—| Н j г г.; V

Рис. 1 - Образец в состоянии, растянутом вдоль утка

Экспериментальная часть

Испытания, для получения полуцикловых разрывных характеристик тканей проводились по «стрип - методу» - образец зажимался по всей ширине и имел строго определенную В - ширину и Ь -длину. Для обычных испытаний тканей с содержанием различного волокнообразующего полимера В =25 см, Ь= 50см. Этот метод является стандартным в России и ряде зарубежных стран [2].

Как показали визуальные исследования, текстильные полотна, особенно ткани, имеющие различные виды растяжения под различными углами, испытывают деформации (рис.2-3).

При испытаниях, к образцам, имеющим начальную длину Ь, прикладывается статическая нагрузка, под действием которой образец начинает удлиняться, при этом у него одновременно развиваются все три компонента деформации упругая, эластическая и пластическая. К концу времени нагружения его длина увеличивается, после чего груз снимается и его длина за короткий промежуток времени (2 - 5 секунд) становится медленнообратимой, а затем после длительного отдыха проявляется остаточная (необратимая) деформация.

Рис. 2 - Образец в состоянии растяжения

X

о.; 1 1.; г г.; 5

Рис. 3 - Образец в растянутом состоянии

По данным экспериментальных испытаний образцов тканей были проведены расчеты, затем определены разрывные характеристики текстильных материалов. Выбирались результаты, в которых деформации находились в диапазоне 10% + 5%. Разрывные характеристики, полученные в результате обработки экспериментов, можно использовать при математическом моделировании процесса деформирования именно в этом диапазоне. В нижеследующих формулах использованы принятые обозначения: йц - удлинение вдоль основы; й22 - удлинение вдоль утка; Р33

- удлинение на сдвиг; й12 - удлинение на поперечную деформацию при продольном растяжении; Бц -податливость (модуль растяжения тканей) вдоль основы; Б22 - податливость вдоль утка; Б33 - податливость на сдвиг; Б12 - податливость на поперечную деформацию при продольном растяжении. Высокий модуль растяжения означает, что ткань хорошо сопротивляется растяжению под нагрузкой.

определили технические константы по далее приведенным формулам.

Коэффициенты Пуассона:

^12 = й12/ Л й11, У?1 = й12/й22.

Модули Юнга:

Е1= йц [1 -

Е2= й22 [1 - й12)2/ Л 022йц)].

Модуль сдвига:

012 = й33/

Можно использовать также следующие формулы:

V12 = -Б12/Б11

^1 = -Б12/ Б22, Е1 =

При использовании пакетов прикладных программ толщину ткани условно принимаем, что к =

1 мм.

Заключение

Величина полного удлинения волоконообра-зующих полимеров зависит от волокнистого состава, строения и отделки ткани. Соотношение величин упругого, эластичного и пластичного удлинений определяет качество ткани. При одинаковом волокнистом составе удлинение ткани зависит также от плотности ткацкого переплетения. Чем больше толщина и крутка пряжи и плотность переплетения нитей, тем большей упругостью обладает ткань.

Данный анализ необходимо проводить, поскольку форма готового изделия зависит от доли упругого удлинения. Если ткань обладает большей долей упругого удлинения, она мало сминается, а возникающие в процессе эксплуатации замины быстро исчезают. Упругие ткани трудно поддаются влажно-тепловой обработке, но хорошо сохраняют форму изделия. Если преобладает эластичное удлинение, то замины, возникающие при носке одежды, исчезают постепенно

— одежда отвисает.

Литература

1 Бузов Б.А Материаловедение швейного производства / Б.А Бузов, Т.А.Модестова, Н.Д.Алымен-кова. - М: Лег-промбытиздат, 1986. - 424 с.

2 Бузов Б.А. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности (швейное производство): Учебник для студ. высш. учеб. заведений /Б.А. Бузов Н.Д. Алыменкова. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. - 449с.

© В. В. Хамматова - проф., зав. каф. каф. дизайна КНИТУ, venerabb@mail.ru.