Визначення міцнісних характеристик волокон натурального походження

 

Мета роботи - вивчити методики визначення розривного навантаження і відносного розривного подовження бавовни, льону, вовни та шовку-сирцю.

 

Стислі теоретичні відомості

 

Міцнісні характеристики волокон і ниток вважають основними, тому що норми на ці показники ввійшли до стандартів і визначають їх сорт. Вони багато в чому визначають умови переробки текстильних волокон та ниток, дозволяють судити про те, як буде поводити себе матеріал у процесах переробки та експлуатації. Найбільш розповсюдженою абсолютною характеристикою міцності, яку одержують при розтягненні до розриву волокон і ниток під дією зростаючого навантаження, є розривне навантаження.

Метод визначення розривного навантаження полягає у визначенні найбільшого зусилля, яке витримує зразок до розриву.

Розривне навантаження визначають як розривом одиночних волокон і ниток, так і розривом пучка (штапелька) волокон і пасом (мотків) ниток різної довжини.

При розриві бавовняного штапелька розривне навантаження, що припадає на одне волокно, знаходять за формулою, даН:

, (13.1)

де Q_p - розривне навантаження штапелька волокон, даН;

n_i - кількість волокон в 1 мг;

m – маса штапелька, мг;

ρ_і - коефіцієнт неоднорідності розриву (для бавовни ρ_і = 0,675).

 

Розривне навантаження, що припадає на однy нитку в пасмі (мотку), визначають за формулою, даН:

, (13.2)

де Q_p - розривне навантаження пасма, даН;

n - кількісно дорівнює довжині пасма, м;

ρ₂ - коефіцієнт неодночасності розриву ниток у пасмі.

 

Середнє розривне навантаження вовняного пучка розраховують за формулою, даН:

, (13.3)

де Р_і - розривне навантаження пучка, даН;

n_і - кількість пучків.

 

Крім абсолютної характеристики міцності - розривного навантаження, визначають відносне розривне навантаження волокон з урахуванням їх будови.

Відносне розривне навантаження волокон характеризує розривне навантаження, що припадає на одиницю лінійної щільності та розраховується за формулою:

, (13.4)

де Р_і - розривне навантаження пучка;

L - затискна довжина пучка;

m - маса пучка.

 

Відносне розривне навантаження це абсолютне розривне подовження, виражене у відсотках від початкової (затискної) довжини волокна чи нитки, обчислюється за формулою:

, (13.5)

де L₁ - довжина волокон і ниток до моменту розриву, мм;

L - початкова (затискна) довжина волокон або ниток, мм;

l_р - абсолютне розривне подовження, мм.

 

Нерівність за розривним навантаженням визначають за формулою:

, (13.6)

де n_заг - загальна кількість випробувань;

n_н.сер.- кількість випробувань з розривним навантаженням нижче середнього;

ΣР_н.сер – сума показників розривного навантаження нижче середнього;

ΣР_заг - сума усіх показників розривного навантаження.

 

Коефіцієнт варіації за розривним навантаженням обчислюють за формулою, %:

, (13.7)

де σ - середнє квадратичне відхилення;

- середнє арифметичне результатів випробувань.

 

Розмах варіювання результатів випробувань з вибірок визначають за формулою:

, (13.8)

де М_max - найбільше числове значення;

M_min - найменше числове значення.

 

Середнє квадратичне відхилення розраховують за формулою:

, (13.9)

де - середній розмах з n вибірок.

2,534 – стала для текстильної промисловості.

 

Для одержання міцнісних характеристик використовують розривні машини (динамометри).

Залежно від способу навантаження і принципу вимірювання сили, що діє на пробу досліджуваного матеріалу, динамометри поділяють на декілька видів: гравітаційні, пружинні та електронні.

У гравітаційних динамометрах проба деформується під дією сили ваги того чи іншого вузла приладу.

На динамометрах пружинного типу навантаження на пробу створюється силами пружності пружини чи вала, який скручують.

Динамометри електронного типу забезпечені вимірювальними перетворювачами (датчиками), що дозволяють перетворювати механічне зусилля, діюче на пробу, яку деформують, в електричні величини.

Найчастіше застосовуються маятникові статичні динамометри, що характеризуються простотою будови та обслуговування, надійністю та довговічністю в роботі.

 

Порядок виконання роботи

 

1. Вивчити будову та роботу приладів: ДШ-3М, ДКВ-60 і РП-100.

2. Для визначення розривного навантаження бавовняного волокна на динамометрі ДШ-3М кожний пучок волокна перед заправленням розпрямлюють так, щоб усі волокна в пучку були паралельні. Потім рівний пучок волокна завдовжки 8 мм заправляють між затискачами приладу.

Бавовняне волокно випробовують при відстані 3 мм між затискачами і швидкості опускання нижнього затискача 300 ± 15 мм/хв. Після обриву штапелька до звітної таблиці 12.1 записують показання шкали навантаження з похибкою до 0,5 поділки. Відкриваючи затискачі, виймають обидва кінці розірваного пучка та зважують їх на торсійних вагах, з похибкою до 0,05 мг. Так послідовно розривають і зважують усі 10 пучків. Розривне навантаження розраховують за формулою 12.1.

3. Розривне навантаження тіпаного льону визначають на розривній машині ДКВ-60 з відстанню між затискачами 100 мм. Для визначення розривного навантаження використовують прядки волокна завдовжки 27 см після випробування на гнучкість. За результат випробування приймають середнє арифметичне результатів тридцяти визначень з точністю до 0,1 даН.

Середнє арифметичне результатів випробувань волокна на розривній машині ДКВ-60 переводять в даН, множачи на коефіцієнт 0,98.

4. Нерівність та коефіцієнт варіації за розривним навантаженням розраховують за формулами 12.6-12.9. Результати округлюють до цілого числа.

5. Для випробування волокон вовни на розрив штапелем загальну пробу митої вовни старанно перемішують, потім розстелюють на столі. З декількох місць відбирають 3 точкові проби масою 20 г кожна. Пробу розплутують вручну, потім розчісують для паралелізації волокон прядки. Прочісування повторюють декілька разів. Потім вирізають з прядки пучок завдовжки 25 мм і масою 3-4 мг. Пучки витримують 24 години в нормальних умовах. Перед розриванням кожний пучок зважують на торсійних вагах з похибкою до 0,05 мг.

Випробування на розрив здійснюють на динамометрі ДШ-3М з швидкістю руху затискача 4 мм/с. Після розриву пучків волокна збирають пінцетом у бюкс та все разом зважують на аналітичних вагах з похибкою ± 10 мг. Потім розраховують середнє розривне навантаження та відносне розривне навантаження за формулами 12.3-12.4.

6. Для визначення міцнісних характеристик шовку-сирцю застосовують котушки з шовком-сирцем, намотані при визначенні перемотувальної здатності. Потім на мотовилі відмотують пасма 200, 100, 50, 25, 5 м завдовжки залежно від лінійної щільності нитки згідно з ДСТУ 6611.1-73. Готові пасма знімають з крони мотовила та надівають на гачки розривної машини РП-100.

Після розриву пасма знімають показання за шкалою та визначають його фактичне розривне навантаження (формула 12.2).

7. Розрахунок відносного розривного навантаження для шовку-сирцю за формулою 12.4 поєднується з визначенням лінійної щільності. Для цього після розриву пасма знімають з гачків машини та визначають їх масу на ваговому квадранті типу КВ з похибкою не більше 0,5% від маси пасма.

8. Відносне розривне подовження шовкової нитки визначають за формулою 12.5.

9. Результати вимірювань і обчислень заносять до таблиць 13.1-13.4.

Таблиця 13.1

Міцнісні показники бавовняного волокна

 

Номер пучка	Розривне навантаження штапелька, Qр, гс	Маса пучка, m, г	Кількість волокон, ni	Розрахункове розривне навантаження, Рр, даН	Відхилення від середнього значення РР, Δ
…

 

 

Таблиця 13.2

Міцнісні показники тіпаного льону

 

Кількість вимірювань	Характеристики
Розривне навантаження за приладом ДКВ-60, Рр, даН	Відхилення від середнього значення, Δ	Нерівність за розривним навантаженням, Нр	Середнє квадратичне відхилення, σ	Коефіцієнт варіації, С, %
…

 

Таблиця 13.3

Міцнісні показники вовняного волокна

 

Номер пучка	Розривне навантаження пучка, Рі, гс	Маса пучка, m, г	Кількість пучків, ni	Середнє розривне навантаження, Рр с Н	Відносне розривне навантаження, Ро, сН
…

 

 

Таблиця 13.4

Міцнісні характеристики шовку-сирцю

 

Номер пасма	Розривне навантаження пасма, Qр, гс	Маса ниток у пасмі, m, г	Довжина нитки в пасмі, L=n, м	Кількість ниток у пасмі, ni	Розрахункове розривне навантаження, Рр, даН	Відносне розривне навантаження, Рв, сН	Абсолютне розривне подовження, εр
…

 

 

Контрольні запитання

1. Які властивості волокон і ниток називаються механічними?

2. Яке значення мають механічні властивості волокон і ниток у технологічних процесах переробки сировини та напівфабрикатів?

3. Які машини використовують для визначення міцнісних показників? Охарактеризуйте їх переваги та недоліки.

4. Основні характеристики волокон і ниток, які одержують при розтягуванні до розриву.

5. Методики визначення розривного навантаження для волокон рослинного та тваринного походження.

6. Що характеризує нерівність за розривним навантаженням?

7. Визначення коефіцієнта варіації за розривним навантаженням.

 

Задачі за темою

1. Визначити відносне розривне навантаження пряжі з лінійною щільністю 125 текс, якщо розривне навантаження окремої нитки 3,3 Н.

2. Визначити відносне розривне навантаження окремого лавсанового волокна, якщо його лінійна щільність 330 мтекс, а розривне навантаження 120 мН.

3. Визначити розривне подовження капронового волокна, якщо відстань між затискачами розривної машини становить 10 мм, а на момент розриву довжина волокна збільшилася до 16 мм.

4. Визначити розривну довжину (добротність) пряжі, якщо розривне навантаження 320 сН, а лінійна щільність - 20 текс (№ 50).

 

ДОДАТОК

 

Таблиця 1.1

Маса полотна на тіпальній машині Т-16

Номер варіанта

Вага полотна, m, кг

 

 

Таблиця 1.2

Характеристики льоночесальної машини

Номер варіанта	Маса жмені тіпаного льону, р, г	Число підйому каретки, nк, хв^-1	Вихід чесаного льону, Вч.л., %	Коефіцієнт корисного часу, Кк.ч.
		8,0		0,85
		8,3		0,87
		8,6		0,91
		9,0		0,92
		9,2		0,90
		10,0		0,88
		10,2		0,92
		9,2		0,90
		10,0		0,87
		9,0		0,92
		9,2		0,88
		8,3		0,90
		8,6		0,85
		10,0		0,91
		9,2		0,85

 

 

Таблиця 1.3

Характеристики кардочесального агрегату Ч-460-Л для льону

Номер варіанта	Частота обертання випускних циліндрів, nв.ц., об/хв	Маса стрічки в тазу, mс, кг	Коефіцієнт корисного часу, Кк.ч.
		9,0	0,92
		9,5	0,90
		10,0	0,91
		10,0	0,93
		9,5	0,91
		9,0	0,92
		8,5	0,90
		8,0	0,93
		8,0	0,91
		8,5	0,92
Продовження табл. 1.3
		9,0	0,90
		9,5	0,94
		10,0	0,91
		8,0	0,93
		8,5	0,93

 

 

Таблиця 1.4

Характеристики лінійної щільності стрічки

Показники лінійної щільності	Номер варіанта
Лінійна щільність стрічки на живленні, Т1, ктекс	4,20	3,50	3,00	4,00	3,50	3,00	3,34	4,00	3,70	3,60	3,30	3,80	3,40	3,50	4,00
Кількість складань, d
Витяжка, Е	7,9	6,4	6,1	8,2	7,9	8,3	7,5	6,8	6,2	7,5	7,8	8,2	6,2	6,3	6,5

 

 

Таблиця 1.5

Характеристики нерівності стрічки

Показники нерівності	Номер варіанта
Кількість складань, d
Нерівність окремого продукту, Со	2,0	2,5	3,0	3,5	2,0	2,5	3,0	3,5	2,2	2,7	3,0	3,7	2,2	2,7	3,2

 

Таблиця 1.6

Характеристики рівничної машини

Номер варіанта	Частота обертання випускних циліндрів, nв, об/хв	Лінійна щільність, Т, текс	Коефіцієнт крутки в системі, αТ	Коефіцієнт корисного часу, Кк.ч.
			7,0	0,91
			6,0	0,91
			6,5	0,92
			7,0	0,93
			7,2	0,90
			11,0	0,91
			10,5	0,93
Продовження табл. 1.6
			10,0	0,90
			10,0	0,92
			13,0	0,93
			15,0	0,91
			18,0	0,90
			19,0	0,93
			10,5	0,90
			7,0	0,91

 

Таблиця 1.7

Характеристики кільцевої прядильної машини П-66-5М

Характеристики	Номер варіанта
nвер , об/хв
αТ	10,0	15,6	20,0	23,8	25,0	34,5	34,5	40,0	47,6	54,0	10,0	15,6	20,0	23,8	40,0
Тпр, текс	11,2	11,0	11,5	12,0	12,0	12,2	12,6	12,4	12,6	12,8	11,5	11,5	12,4	11,5	12,8
N
Кк.ч.	0,98	0,97	0,97	0,98	0,96	0,97	0,98	0,97	0,96	0,98	0,98	0,96	0,97	0,97	0,96

 

Таблиця 1.8

Характеристики кільцевої прядильної машини ПМ-88-Л5

Номер варіанта	Тпр, текс	αТ	nвер, об/хв	Кк.ч .
				0,90
				0,91
				0,92
				0,93
				0,94
				0,90
				0,91
				0,93
				0,90
				0,92
				0,94
				0,91
				0,90
				0,92
				0,93