 |
Механические свойства текстильных материалов
|
|
|
|
Механические свойства - комплекс свойств, определяющих отношение материала к действию различно приложенных внешних сил. Под действием механический сил материал деформируется: изменяются его размеры и форма.
Показатели механических свойств текстильных материалов широко используются в производстве швейных изделий и играют важную роль при оценке их качества.
Для оценки механических свойств текстильных материалов используется большое количество различных характеристик. Согласно классификации профессора Г.Н.Кукина все характеристики механических свойств прежде всего подразделяются на типы в зависимости от характера деформации: растяжение, изгиб, сжатие и кручение.
Характеристики каждого типа, в свою очередь, делятся на классы в зависимости от полноты осуществления цикла механического воздействия нагрузка - разгрузка - отдых. Различают характеристики трех классов: полуцикловые, получаемые при однократном действии части цикла - нагрузки; одноцикловые, получаемые при однократном действии полного цикла: нагрузка - разгрузка - отдых; многоцикловые, получаемые после многократных воздействий полного цикла на материал.
Полуцикловые и многоцикловые характеристики могут быть получены при испытании материала с разрушением или без его разрушения. В связи с этим характеристики классифицируются по видам.
Растяжение
Текстильные материалы в одежде чаще всего испытывают деформацию растяжения.
Полукцикловые разрывные характеристики. Эти характеристики используются главным образом для оценки предельных механических возможностей текстильных материалов. По показателям механических свойств, получаемым при растяжении материала до разрыва, судят о степени сопротивления материала постоянно действующим внешним силам; показатели разрывной нагрузки и разрывного удлинения являются важными признаками доброкачественности материала.
|
|
|
При изготовлении и, особенно при эксплуатации одежды материал испытывает многократно повторяющееся растяжение, которое вызывает изменение структуры материала и приводит к ухудшению его свойств. j одежде этот процесс сопровождается изменением размеров и формы одежды, образованием на отдельных участках одежды вздутий (в области локтя, колена и др.).
Изучение поведения текстильного материала при воздействии на него многоциклового растяжения позволяет полнее оценивать эксплуатационные и технологические свойства материалов.
В начальный период многократного воздействия в соответствии с циклом нагрузка - разгрузка (порядка десятков и сотен циклов) материал деформируется, но структура его, как правило, стабилизируется. На этой стадии многократного растяжения вначале отмечается быстрый прирост остаточной циклической деформации. Затем в результате некоторой упорядоченности структуры материала прирост замедленной деформации, пополняющей остаточную часть, практически прекращается, а доля высокоэластической деформации, проявляющейся за время, совпадающее со временем отдыха в каждом цикле, возрастает. Этот факт объясняется тем, что в начальный период цикла более подвижные и слабые связи нарушаются, перегруппировываются элементы структуры материала, сближаются соседние нити и волокна, возникают новые связи. Одновременно происходит ориентация волокон относительно осей нитей и молекулярных цепей полимера. В результате материал упрочняется.
Дальнейшее увеличение числа циклов многократного растяжения, не сопровождающееся ростом нагрузки (деформации) в каждом цикле, не вызывает заметного изменения структуры материала и его свойств. Дело в том, что материал, претерпев структурные изменения в первый период, в дальнейшем приспосабливается к новым условиям. Внешние и внутренние связи, участвующие в сопротивлении действию нагрузки в каждом цикле, в условиях установившегося режима растяжения проявляются в виде упругой и эластической циклической деформаций с малым периодом релаксации. В этих условиях материал в состоянии выдерживать многие десятки тысяч циклов без резкого ухудшения свойств.
|
|
|
Изгиб
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 тканей, трикотажных и нетканых полотен могут быть 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 иенсчезающих 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, а требования к ним часто носят противоречивый характер.
Полуцикловые неразрывные характеристики. К ним относятся жесткость при изгибе, драпируемость и закручиваемость.
Жесткость при изгибе. Под жесткостью тела понимается его способность сопротивляться изменению формы при действии внешней силы. Применительно к текстильным материалам жесткость - это их сопротивляемость условно-упругой деформации (состоящей из упругой и высокоэластической частей с быстрым периодом релаксации), вызванной действием приложенных сил. Жесткостью при изгибе называют способность материала сопротивляться изменению формы при действии внешней изгибающей силы.
|
|
|
На жесткость текстильных материалов влияет 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, тем меньше гибкость волокон.
Драпируемость
Это способность текстильных материалов в подвешенном состоянии образовывать мягкие подвижные складки. Драпируемость зависит от гибкости материала и его массы. Чем жестче структура материала, чем большие усилия требуются для его изгиба, тем хуже драпируемость. При увеличении поверхностной плотности материала его драпируемость улучшается.
Как и все механические свойства, жесткость и драпируемость текстильных материалов зависят от их структуры и отделки, а также от свойств формирующих материал волокон и нитей.
При круглой форме сечения волокна оказывают большее сопротивление изгибающим усилиям, чем при плоском. Жесткость волокон растет с увеличением их толщины. Чем толще нити и формирующие их волокна, тем больше жесткость выработанного из них материала. С увеличением крутки повышается слитность нитей и вместе с этим их жесткость. Поэтому по направлению основы, имеющей более высокую крутку, чем уток, жесткость ткани на изгиб больше, чем в поперечном направлении. Жесткость нитей при увеличении крутки растет до известного предела. За пределами критической крутки, когда участки волокон, лежащие в периферийных слоях, перенапряжены круткой, сопротивление нитей изгибу падает. Поэтому ткани из нитей креповой крутки обладают хорошей гибкостью и драпируемостью.
древесина целлюлоза текстильный материал
Коэффициенты драпируемости тканей
| Ткань | Оценка драпируемости при значениях Кд | ||
| Хорошая, более | удовлетворительная | Плохая, менее | |
| Шелковая Хлопчатобумажная Шерстяная: платьевая костюмная пальтовая | 85 65 80 65 65 | 75-85 45-65 68-80 50-65 42-65 | 75 45 68 50 42 |
Так как жесткость ткани на изгиб характеризуется моментом инерции сечений тела, то с увеличением толщины ткани ее жесткость растет, а драпируемость ухудшается. Следует отметить, что требования, предъявляемые к жесткости и драпируемости материалов, изменяются в зависимости от их назначения и фасона изделия. Из жестких и плохо драпирующихся материалов можно изготовлять одежду только строгих форм, с прямыми линиями.
|
|
|
Материалы для женских платьев, которые требуют мягких линий, складок, сборок, должны иметь наибольшую мягкость и лучшую драпируемость. Так как в изделиях складки обычно направлены вдоль материала, особенно важна хорошая драпируемость тканей по утку и трикотажа по петельным рядам. Некоторые фасоны женской одежды (пышные юбки, стоячие банты и т. д.) требуют жестких материалов. В процессах швейного производства при настиле жесткий материал меньше тянется, не дает заминов и перекосов, благодаря чему обеспечивается большая точность выкраиваемых деталей.
Закручиваемость. Этой способностью обладают в основном трикотаж. Нити в процессе вязания получают деформации изгиба и растяжения, приобретают изогнутую форму. Трение между нитями, волокнами способствуют сохранению нитью изогнутой формы. При этом в нити развиваются не только пластические деформации, способствующие сохранению нитью данной формы, но и упругие, сообщающие нити внутренние напряжения, пока она находится в связи с соседними нитями, и исчезающие при разрыве полотна, его калиндрируют.
Одноцикловые неразрывные характеристики. К ним относятся несминаемость и сминаемость текстильных материалов.
Несминаемость - это свойство материала сопротивляться изгибу, смятию и восстанавливать первоначальное состояние после снятия усилия, вызвавшего его изгиб, смятие. Способность материала сопротивляться изгибу зависит от его жесткости, а способность разглаживаться, восстанавливая первоначальное состояние, - от упругости.
Сминаемостью называется свойство текстильных материалов под действием деформацией изгиба и сжатия образовывать неисчезающие складки и морщины. Сминаемость является следствием проявления в текстильном материале пластических и эластических деформаций с медленным периодом релаксации.
Сминаемость - характеристика, обратная несминаемости. Материалы для одежды должны обладать оптимальной несминаемостью.
Несминаемость материала в значительной степени зависит от его волокнистого состава и структуры. Повышенную несминаемость имеют материалы, выработанные из волокон, обладающих высокой упругостью, способных быстро восстанавливать размеры и форму после деформации.
С увеличением крутки нитей повышается их упругость и уменьшается сминаемость тканей.
|
|
|
Тангенциальное сопротивление (трение)
От трения зависят многие условия выполнения и параметры многих технологических операций изготовления швейных изделий, а также выбор конструкций швов, методов обработки открытых срезов материалов. В зависимости от трения определяется назначение материала. Например, в качестве подкладки используют материалы с малым тангенциальным сопротивлением.
Таким образом, трение текстильных материалов играет важную роль в технологии швейного производства и оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики этих материалов.
Сила, противодействующая относительному перемещению одного тела по поверхности другого в плоскости их соприкосновения, называется силой трения скольжения. Основной количественной характеристикой трения является коэффициент трения скольжения
m=F/N,
где F -сила трения, N-сила нормального давления.
Силы тангенциального сопротивления удерживают нити в тканях, препятствуют их смещению. Если силы тангенциального сопротивления нитей недостаточны, чтобы противостоять механическим усилиям, испытываемым тканью, нити сдвигаются и осыпаются.
Степень закрепления нетей в ткани оценивается показателями ее раздвигаемости и осыпаемости.
Раздвигаемость ткани - смещение нитей одной системы относительно нитей другой системы под действием внешних сил.
Осыпаемость - выпадение нитей из открытых срезов ткани.
Нити в ткани удерживаются силами трения и сцепления. Чем больше коэффициент трения, тем легче нить выскальзывает из среза и легче смешивается в ткани. Чем больше площадь поверхности контакта нитей основы с нитями утка, тем больше поверхность, на которой развивается трение.
Нити осыпаются в различных направлениях ткани неодинаково. Нити основы осыпаются легче, чем нити утка, что объясняется их большей круткой, придающей нитям жесткость и гладкую поверхность. Наиболее интенсивно осыпаются нити при разрезании ткани под углом около 15⁰ к нитям основы, наименее интенсивно - под углом 45⁰. Поэтому для уменьшения осыпаемости зубцы по краю тканей высекают под углом 45⁰. Для легкоосыпающихся тканей ширину шва увеличивают в 1,5-2 раза, усложняют его конструкцию.
Таким образом, осыпаемость тканей вызывает необходимость введения дополнительных операций в швейном производстве, увеличивает нормы расхода тканей из-за дополнительных припусков на швы.
Список литературы
1. Товароведение и экспертиза мебельных товаров: учебное пособие /Е.А.Демакова/ - М.: КНОРУС, 2004;
2. Товароведение и экспертиза древесно-мебельных товаров / Л.А. Шепелев / 2004;
. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности (швейное производство) /Б.А. Бузов, Н.Д. Алыменкова; под ред Б.А. Бузова, 2008
|
|
|
