Толщина (тонина) волокон и нитей

Толщину (тонину) волокон и нитей выражают прямыми характеристиками - поперечным размером сечения d (мм, мкм) и площадью поперечного сечения F (мм², мкм²), а также косвенными – линейной плотностью.

Наиболее часто для характеристики толщины используется линейная плотность Т, текс, которая характеризует массу одного метра нити в мг и определяется по формуле:

,

где т – масса волокна или отрезка нити, мг (г); L – их длина, м (км).

Чем выше показатель линейной плотности волокон или нитей, тем они толще.

Толщина (тонина) – важное свойство волокон и нитей. Чем тоньше волокно (до определенного предела), тем более тонкую, равномерную и прочную пряжу можно спрясть. Из более тонких нитей вырабатывают более тонкие, легкие ткани и трикотажные полотна с меньшим расходом сырья. Однако, необходимо иметь в виду, что чрезмерная тонина приводит к большой склонности волокон запутываться, образовывать узелки и комочки, что вызывает повышенную обрывность в прядении, а также ухудшает внешний вид и качество пряжи и изделий.

Толщину волокон и нитей, имеющих форму поперечного сечения близкую к круглой и полностью заполненных веществом плотностью g, мг/мм³, можно характеризовать условным диаметром сечения d_УС, мм:

d_УС ,

где d_УС представляет собой воображаемый поперечник волокон, пряжи или комплексных нитей, когда внутри самих волокон и между отдельными волокнами в пряже (или элементарными нитями в комплексных) поры и пустоты отсутствуют.

Однако в волокнах имеются микропустоты: канал (в хлопке), сердцевина (в остевом и мертвом волокне шерсти), пустоты за счет неплотного прилегания друг к другу волокон в пряже или элементарных нитей в химических комплексных нитях. Поэтому диаметр сечения, измеренный по внешнему контуру, больше условного d_УС и называется расчетным d_р. При определении d_р, мм, вместо плотности g, мг/мм³, используют среднюю плотность d, мг/мм³волокон или нитей (то есть плотность с учетом пор и пустот):

, мм.

Средняя плотность d меньше g. Чем рыхлее пряжа или комплексная нить, тем меньше d по сравнению с g. Следовательно диаметр расчетный больше, чем условный. Для различных видов волокон и нитей d и g рассчитаны (прил. 3).

Одновременно со средней линейной плотностью нитей определяют их неровноту, характеризуемую отклонениями толщины на отдельных участках в ту или другую сторону от средней. Это очень важная характеристика качества нитей. Она приводит к полосатости тканей, трикотажных полотен, к разнооттеночности после крашения, к повышенной неровноте по всем другим свойствам (например, по разрывной нагрузке) и, как результат этого – к повышенной обрывности нитей при переработке. Последняя ведет к снижению производительности машин и образованию дефектов в полотнах (нарушению переплетения в тканях, роспуску трикотажных полотен и др.), то есть является одной из причин снижения сортности полотен и изделий из них.

Применяют следующие методы оценки неровноты нитей: по линейной плотности, весовой (по массе отрезков заданной длины), визуальный и с применением различных приборов (механических, фотоэлектрических, емкостных и др.) [5, 6].

Дефекты волокон и нитей

Дефекты волокон и химических нитей существенно влияют на их свойства (геометрические, механические, сорбционные и др.), в значительной мере определяя поведение текстильных материалов при эксплуатации.

Образование дефектов химических волокон и нитей возможно на всех стадиях формования. Причины их возникновения различны: неоднородность и загрязнения в прядильном растворе, примеси из осадительной ванны, неточность изготовления отверстий фильер и др.[11].

Дефекты химических нитей можно условно разделить на 3 группы: дефекты на уровне молекулярной структуры (дефекты строения макромолекул); дефекты надмолекулярной структуры (дефекты аморфных и кристаллических областей, фибриллярной структуры); микродефекты (дефекты, сравнимые с поперечным размером элементарной нити, равным 0,1-5,0 мкм). В пособии рассматриваются микродефекты нитей.

Наибольшей дефектностью обладают волокна, получаемые из раствора, особенно мокрого способа формования (вискозные, ПАН и др.). Основными типами обнаруженных в них дефектов являются: неравномерность диаметра, механические примеси, гелеобразные частицы, пустоты, склейки и некоторые другие. Отличительной особенностью ПАН-нитей, сформированных из раствора, является их радиальная пористость.

Наименьшее число дефектов наблюдается в нитях, формируемых из расплавов полимера, вследствие большей чистоты сырья и стабильности технологического процесса. Для таких волокон и нитей обнаружены наплывы, неравномерность диаметра, загрязнения и др.

Для всех видов волокон и нитей характерно наличие пор (пустот) различных размеров. Пористость нитей, сформованных из расплава, обычно невелика, а поры имеют малые размеры. Наибольшую пористость, как правило, имеют нити мокрого способа формования.

Дефекты волокон и нитей в значительной степени снижают их потребительские характеристики и качество. Наиболее опасными дефектами являются гелеобразные частицы и вздутия с нарушением структуры волокна, инородные твердые включения, трещины, неравномерность диаметра. К заметному снижению механических свойств может привести наличие пустот внутри полотна.

Так, для вискозных нитей наибольшее уменьшение разрывной нагрузки отмечено у нитей, имеющих вкрапления гель-частиц и механических примесей. Дефект этого вида уменьшает разрывную нагрузку на 15-45 %, перекрученность и вкрапления воздуха и газа – в среднем на 17 и 10-20 % соответственно. Самые многочисленные типы дефектов (нарушение морфологической структуры, примеси из осадительной ванны) приводят к уменьшению разрывной нагрузки на 10-14 %.

Для иллюстрации влияния пустот и твердых включений в ПАН-нитях их формование было осуществлено в условиях, почти полностью исключающих попадание пыли и образование пузырьков, что позволило исключить возникновение внутренних пустот, включений и поверхностных загрязнений размером более 1 мкм. В результате значительно уменьшилось число поверхностных дефектов в исходных нитях, а разрушающее напряжение углеродных нитей, изготовленных на их основе, увеличилось на 80 %.

При эксплуатации швейных изделий, наличие дефектов волокон и нитей, в частности трещины, способствуют проникновению влаги и кислорода воздуха вглубь волокон, что ускоряет процессы окисления и гидролиза, и приводит к снижению механических свойств текстильных материалов. Образование трещин в местах, наиболее доступных для солнечного света, микроорганизмов и мельчайших частиц пыли, также ускоряет процесс деструкции волокон и материалов из них.

Основные виды микродефектов химических волокон и нитей представлены ниже [11, 12].

 

Внешние дефекты:
неравномерность диаметра (утолщение, утонение, пульсация);
инородные твердые включения;
гелеобразные частицы и вздутия (утолщенные участки с нарушенной структурой волокна);
наплыв (наличие на поверхности волокна вязкосных образований);
перекрут волокна;
фибриллизация (отщепление фибрилл от поверхности волокна);
трещины (продольные или поперечные)
излом (изгиб);
микросклейки (склеивание двух и более волокон на отдельных участках).
Внутренние дефекты:
пустоты (поры) внутри волокна;
внутренние твердые включения.

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: