Определение структурных характеристик, толщины и

Поверхностной плотности текстильных материалов

Цель работы: Изучение методов определения линейных размеров, структурных характеристик, поверхностной плотности ткани.

Приборы и материалы: образцы тканей и трикотажа, текстильная лупа, толщиномер, линейка, электронные весы, препарировальная игла.

Задания: 1. Освоить методы определения линейных размеров, структурных характеристик и поверхностной плотности текстильных полотен.

2. Изучить устройство и принцип работы толщиномера

3. Определить линейные размеры, показатели структурных характеристик и поверхностной плотности текстильных материалов.

К характеристикам структуры текстильных материалов относятся: для тканей = плотность по основе и утку, заполнение (линейное, поверхностное, объемное) и наполнение ткани, заполнение по массе, общая пористость, коэффициент связности и характер опорной поверхности. Структура трикотажных полотен характеризуется плотностью вязания, высотой петельного ряда, петельным шагом, длиной нити в петле, углом перекоса петельных столбиков и рядов, показателями заполнения, модулем петли, толщиной нити, опорной поверхностью трикотажа. Показатели этих характеристик, такие как плотность полотна, линейная плотность нитей, являются стандартными показателями качества полотна.

Плотность расположения нитей в ткани оценивают числом нитей основы П_о и утка П_у на 100мм. Значение этого показателя для каждого вида ткани нормируется техническими ус­ловиями (ТУ) или техническим описанием (ТО). При несоблюдении регламентированной плотности изменяется масса, прочность, износостойкость, что приводит к браку и понижению сортности ткани. Однако он не учитывает толщину нитей и, следовательно, не может характеризовать степень заполнения ткани нитями. Для этого используют ряд характеристик запол­нения и наполнения.

Линейное заполнение показывает, какую часть линейного участка ткани занимают поперечники параллельно лежащих нитей основы или утка. Показатели линейного заполнения по основе Е_о и утку Е_у, %, рассчитывают по формуле 5.1

Е₀ = d₀П₀; Е_У = d_УП_У; (5.1)

где d₀ и d_y – расчетные диаметры нитей соответственно основы и утка, мм.

Линейное наполнение по основе Н_о и утку Н_у, %, показывает, какую часть линейного участка ткани занимают поперечники нитей обеих систем с учетом их переплетения, но без учета сплющивания и наклонного расположения. Этот показатель определяют по формулам

Н_о = (d_ono + d_yc_y)П₀/n₀; и H_y = (d_yn_y + с_оn_о)П_у/n_у, (5.2)

где n₀ и n_у – число нитей раппорта соответственно основы и утка;

с₀ и c_{у –} число полей связи нитей соответственно основы и утка.

Поверхностное заполнение E_s, %, показывает какую часть площади ткани занимают нити обеих систем с учетом того, что в местах перекрытий нити накладываются одна на другую и, следовательно, их проекция меньше суммы площадей, занимаемых каждой системой в отдельности. Поверхностное заполнение рассчитывают как

E_S=E₀ + E_y-0,01E_oE_y. (5.3)

Объемное заполнение Е_v %, показывает, какую часть объема ткани составляет суммарный объем нитей основы и утка

E_v = 100d_т/d_н; (5.4)

где d_Т и d_Н – средняя плотность ткани и нитей, мг/мм³.

Заполнение по массе Е_m, %, ткани показывает, какую часть масса нитей основы и утка занимает от максимальной массы, которую ткань имела бы при полном отсутствии пор (в ткани, в нитях, в волокнах) и определяется как [1]

Е_т = 100d_т/g, (5.5)

где g – плотность вещества волокна.

Поверхностная пористость R_s, %, показывает, какую часть от площади ткани занимает площадь сквозных пор

R_s = 100 – E_s. (5.6)

Общая пористость R_общ, %, показывает, какую часть объема ткани составляет суммарный объем всех видов пор внутри волокон, нитей и между нитями

R_общ = 100 – Е_т. (5.7)

Линейные размеры ткани характеризуются длиной, шириной и толщиной.

Коэффициенты связанности по основе Ко и утку Ку характеризуют связь элементов ткани между собой и определяются отношением линейного наполнения к линейному заполнению

К_о = Н_о/Е_о; К_у = Н_у/Е_у. (5.8)

Опорной поверхностью материала– площадь, его контакта с плоскостью, образуемой вступающими на поверхности нитями и волокнами. Любое текстильное полотно изнашивается прежде всего по опорной поверхности, в первую очередь подверженной механическим и физическим воздействиям.

Плотность вязания трикотажа оценивают числом петельных столбиков (по горизонтали П_г) и числом петельных рядов (по вертикали П_в), приходящихся на условную единицу длины, равную 50мм.

Длина петельного шага А, мм, (расстояние между двумя соседними петельными столбиками) и высоту петельного ряда В, мм, (расстояние между соседними петельными рядами) рассчитывают по формулам

А = 100/П_г; В= 100/П_в. (5.9)

Длина нити в петле l_п, мм, складывается из длины остова и протяжки; определяется опытным или расчетным путем исходя из геометрической модели структуры трикотажа.

Линейное заполнение Е, %, показывает, какую часть прямолинейного горизонтального Е_г или вертикального Е_в участка трикотажа занимают диаметры нитей. Для переплетения гладь

Е_г = 2d_нП_г; E_в = d_нП_в. (5.10)

Поверхностное заполнение E_s, %, показывает, какая часть площади, занимаемая петлей, приходится на площадь проекции нитей в петле. Для переплетения гладь

E_s=100(d_нl_п-4d²_н)/(AB). (5.11)

Объемное заполнение E_v,%, показывает, какую часть объема трикотажа занимает объем нити:

E_v = 100d_т/d_н, (5.12)

где d_Т и d_Н – объемная масса соответственно трикотажа и нитей, г/см³.

Заполнение массы Е_т, %, представляет собой отношение массы полотна к его максимальной массе при условии полного заполнения объема полотна веществом волокна:

Е_т =100d_т/g, (5.13)

где g – плотность вещества волокна, г/см³.

Модуль петли т_п также характеризует степень заполнения полотна, определяется как отношение длины нити в петле к диаметру нити:

m_n = l_n/d_H. (5.14)

Общая пористость R_общ, %, показывает, какую часть объема трикотажа составляет суммарный объем всех видов пор:

R_общ = 100 – Е_m.

Длина материалов L, м, – расстояние между началом и концом куска, измеренное параллельно нитям основы.

Ширина материалов В, см, – расстояние между двумя краями куска вместе с кромками или без них, измеренное в направлении, перпендикулярном нитям основы.

Толщина материалов D,мм, – расстояние между лицевой и изнаночной поверхностями ткани, измеренное при определенном давлении.

Толщину материалов измеряют с помощью приборов – толщиномеров. (см. лаб.раб. №2).

Линейная плотность материалов M_L, г/м, – масса 1 м ткани по длине при ее фактической ширине (погонного метра) может быть определена путем пересчета массы т, г, точечной пробы длиной L, мм, по формуле

M_L =10³ m/L. (5.9)

Поверхностная плотность материалов (масса 1 м²) является стандартной характеристикой, показатели которой по каждому виду ткани регламентируются технической документацией; отклонение от нормы допускается в строго установленных пределах. Поверхностную плотность ткани M_s, г/м², определяют путем пересчета массы точечной пробы длиной L, мм, и шириной В, мм, на площадь 1 м²

M_s = m×10⁶/LB. (5.10)

 

Отклонение значений поверхностной плотности, полученных экспериментальным и расчетным методами, не должно превышать 2%

DM_S = 100(M_S - M_sp)/M_sp (5.12)

Вследствие гигроскопичности текстильных волокон и нитей поверхностная плотность ткани может существенно изменяться в зависимости от ее влажности. Поэтому поверхностную плотность ткани определяют при нормированной влажности.

Методика выполнения работы

Методика отбора проб. Лабораторное определение показателей строения и свойств тканей проводят на точечных пробах, представляющих собой отрезки материала во всю его ширину. Форму, размеры и количество элементарных проб определяют по соответствующим стандартам для видов испытаний или по предлагаемым методикам.

Линейные размеры ткани определяют по точечной пробе, кото­рую располагают на столе в одной плоскости в расправленном со­стоянии, без натяжения. Длину L и ширину В пробы измеряют с помощью измерительной линейки с погрешностью до 1 мм, распо­лагая линейку при измерении длины параллельно кромке, а при измерении ширины перпендикулярно ей. Измерения проводят в трех местах: посередине точечной пробы и на расстоянии 50 мм от краев с каждой стороны. Ширину ткани с пневмомеханических станков определяют без учета бахромы. Средние значения длины и ширины пробы устанавливают как среднее арифметическое трех измерений.

Толщину определяют толщиномером по [ГОСТ 12023 – 93 (ИСО 5084 – 77)] путем измерения вертикального расстояния между поддерживающей площадкой, на которой находится проба ткани, и параллельной ей измерительной площадкой, через которую передается давление на пробу.

Измерение толщины проводят равномерно по всей поверхности точечной пробы или по диагонали на расстоянии от края не менее 10 % ширины полотна. Места измерения выбирают таким образом, чтобы в общую выборку были включены все особенности структу­ры поверхности (рубчики, выпуклости, тиснения и т.п.). В тканях с крупноузорчатым переплетением измерения толщины проводят по всем участкам раппорта. Толщину ткани рассчитывают как среднее арифметическое 10 измерений в разных местах точечной пробы.

Массу точечной пробы измеряют на электронных лабораторных весах с погрешностью до 0,05г, соблюдя установленные правила, указанные в ГОСТ 10681-75. Для непрерывности выполняемой студентами работы, образцы материалов должны быть заранее выдержаны в нормальных условиях.

Определение числа нитей основы и утка Для определения числа нитей по основе По и утку Пу вырезают элементарные пробы размером 110х60 мм в количестве двух – по основе и 3 – по утку. Подготовка проб к анализу заключается в выравнивании их размеров до 100х50 мм удалением нитей с четырех сторон пробы. Далее подсчитывают количество нитей основы и утка по бахроме на длине 50 мм короткой стороны элементарной пробы и пересчитывают на длину 100 мм. Число нитей рассчитывают как среднее арифметическое двух измерений осно­вы и трех измерений утка (ГОСТ 3812-72). Плотность тканей, состоящих из нескольких разных систем основных и уточных нитей, определяют отдельно для каждой системы. При определении плотности темные ткани рекомендуется располагать на светлом фоне, а светлые – на темном. Число нитей подсчитывают, пользуясь текстильными лупами [2].

Для определения линейного заполнения необходимо знать линейную плотность. Вырезают две элементарные пробы 50х100 мм с длинной стороной вдоль основы и три пробы того же размера с длинной стороной вдоль утка. От каждой элементарной пробы с двух длинных сторон вынимают по 25 нитей и складывают в пучок из 50 нитей с суммарной длиной 5 м (без учета уработки и усадки нитей). Каждый пучок нитей взвешивают на торсионных весах с погрешностью до 1 мг. Массу нитей определяют как среднее ариф­метическое двух измерений нитей основы (т₀) и трех измерений нитей утка (т_у). Далее рассчитывают линейную плотность нитей и их расчетный диаметр по формулам (2.1), (2.7).

Используя результаты измерений, рассчитывают показатели структурных характеристик ткани, линейную и поверхностную плотности по формулам.

Определяют плотность вязания полотна по вертикали П _ви горизонтали П_г путем непосредственного подсчета числа петельных рядов и столбиков на отрезке 50 мм в пяти местах на точечной пробе; при этом каждый последующий замер должен охватывать новые столбики и ряды (ГОСТ 8846-77). Плотность вязания сложных рисунчатых переплетений определяют подсчетом числа петель в одном раппорте, умножают на число полных раппортов в 100 мм и прибавляют число петель в неполном раппорте. Если раппорт в рисунчатом переплетении превышает 100 мм, измеряют длину, занимаемую несколькими раппорта­ми, после чего число петель вычисляют по формулам:

П_г = 100N_гn_г/L_г; П_в = 100N_вn_в/L_в (8.9)

где N _г и N _в – число раппортов соответственно по ширине и длине полотна, расположенных на отрезках длиной L _ги L _в, выраженных в миллиметрах; n _г и п _в – число соответственно петельных столбиков и рядов в раппорте.

При определении числа петель на 100 мм придерживаются сле­дующих правил:

- в полотнах двойных переплетений с одинаковым числом пе­тель на 100 мм лицевой и изнаночной сторон подсчитывают пет­ли по одной стороне и результат записывают как умножение по­лученного числа на два (например, 46 х 2);

- в полотнах с различным числом петель на 100 мм лицевой и изнаночной сторон результат подсчета петель записывают в виде суммы, ставя на первое место число петель лицевой стороны (на­пример, 46 + 96);

- в полотнах комбинированных переплетений число петель подсчитывают и записывают для каждого участка переплетения от­дельно;

- пропущенные петельные столбики в расчет не принимают;

- в двойных полотнах (например, переплетения ластик и его производных) число петель по горизонтали подсчитывают по ли­цевым петлям;

- в полотнах прессовых переплетений в общее число петель по вертикали включают наброски, выявляя их путем растяжения или распускания пробы полотна;

- число петель по вертикали полного и неполного жаккарда подсчитывают по лицевой стороне; для определения числа петель на 100 мм по изнаночной стороне полученное число петель умножа­ют на число цветов в петельном ряду для полного жаккарда и на половину числа цветов для неполного жаккарда [1].

Определяют длину нити в петле, для чего из точечной пробы вырезают элементарную пробу длиной не менее 100 мм, равную по ширине 100 петельным столбикам для однолицевых полотен и 50 петельным столбикам для двухлицевых полотен. Для полотен рисунчатых переплетений пробу берут такой длины, чтобы в ней укладывалось целое число раппортов. Длину нити в петле полотен из текстурированных нитей определяют на элементарных пробах, имеющих ширину больше 100 петельных столбиков. Для этого от­считывают 100 петельных столбиков, ставят метки на крайних петлях и делают надрез, отступив от меток на 5-10 мм.

В подготовленной полоске с однородной петельной структурой распускают ряд за рядом (не менее пяти рядов) и измеряют длину вынутых нитей в распрямленном состоянии. Нить распрямляют сле­дующим образом: прижав указательным пальцем левой руки один конец нити к началу линейки, указательным пальцем правой руки распрямляют нить вдоль линейки.

Определяют угол перекоса при помощи угломера, который представляет собой рамку, снабженную шкалой градусов и вращающейся стрелкой. При измерении угла перекоса петельных столбиков поперек расправленного образца укладывают линейку, устанавливая ее по угольнику строго перпендикулярно продольному сгибу или кромке. К линейке плотно прикладывают угломер и устанавливают его стрелку по направлению петельного столбика. Измерение угла перекоса проводят в 4-х местах образца с точностью до 0,5°.

Определяют поверхностную плотность трикотажного полотна (ГОСТ 8845-77), для чего на технических весах взвешивают элементарные пробы размером 200 х 200 мм или точечную пробу, затем пересчитывают массу на площадь 1 м². далее определяют фактическую и расчетную поверхностную плотность образцов трикотажных полотен.

Фактическую поверхностную плотность трикотажного полотна рассчитывают по формуле

М_ф = 25/n*SM_i (6.10)

где n – число элементарных проб трикотажных полотен,

SMi – суммарная поверхностная плотность всех проб, г.

Экспериментальные и расчетные показате­ли линейных размеров, структурных характеристик и поверхно­стной плотности заносят в таблицу 5..1 и 5.2

 

Таблица 5.1 – Структурные характеристики, толщина и поверхностная плотность тканей

Образец материала	Плотность на 100мм	Линейная плотность нити, текс T=1000 m/L	Линейное заполнение, %
Основа, П0	Уток, Пу	Основа, П0	Уток, Пу	Основа, Е0=d0П0	Уток, ЕУ=dУПУ

Продолжение таблицы 5.2

Поверхностное заполнение, % ES=EO + Ey-0,01EoEy,	Толщина ткани, D, мм	Поверхностная плотность ткани, г/м^2	Отклонение значений поверхностной плотности, % DMS = 100(MS – Msp)/Msp	Диаметр нитей, мм
Фактическая Ms = m×10^6/LB	Расчетная Msр=0,01(П0Т0+ПуТу)h	Основа, d0	Уток, dy

Таблица 5.2 –Структурные характеристики, толщина и поверхностная плотность трикотажных полотен

 

Образец трикотажа	Плотность на 50 мм	Линейная плотность нити, текс	Линейное заполнение, %	Поверхностное заполнение, % Es=100(dнlп-4d^2н)/(AB),	Диаметр нитей, мм
По вертикали	По горизонтали	По вертикали, Ег = 2dнПг	По горизонтали, Eв = dнПв.

Продолжение таблицы 5.2

Высота петельного ряда, мм В= 100/Пв	Длина петельного шага, мм А = 100/Пг	Длина нити в петле, lп, мм	Толщина трикотажного полотна, D, мм	Поверхностная плотность полотна, г/м^2
Расчетная, Msр = 10^-4lпПгПвТ	Фактическая, Мф = 25/n*SMi

Контрольные вопросы

1. Какие характеристики используют для оценки толщины нитей основы и утка? Опишите методику их определения.

2. Что такое плотность ткани и трикотажа и каких можно определить?

3. В чем различие характеристик заполнения и наполнения ткани?

4. Характеристики массы тканей и методики их определения.

5. Характеристики заполнения тканей и методики их определения.

6. Дать определение понятиям «линейное заполнение», «поверхностное заполнение»?

7. Что такое поверхностная плотность и как ее определить?

8. Что такое толщина ткани и как ее определить?

Лабораторная работа №6