Заполнение, пористость и наполнение ткани

Эти характеристики, используемые для оценки заполненности тканей волокнистым материалом, влияют на различные свойства тканей. По соотношению показателей линейного наполнения и заполнения оценивают связность нитей в ткани.

Линейное заполнение ткани по основе Еоили по утку Еупоказывает, какой процент длины прямолинейного отрезка по основе или утку заполняют поперечные сечения нитей другой системы – утка или основы. При этом линейное заполнение не учитывает вид переплетения и не зависит от него.

Линейное заполнение ткани по основе Ео, % (по линии 0 – 01 рис. 4), , линейное заполнение ткани по утку Еу, % (по линии Y—Y1), Еу = 100dу/b = dуПу, где dои dy – диаметры нитей основы и утка, мм; а и b – расстояния между осями соседних нитей основы и утка, мм; По и Пу– число нитей на 100 мм по основе и утку.

Если значения диаметра нитей выразить через линейную плотность , то формулы принимают вид , ,где То и Ту - линейная плотность нитей основы и утка, текс; d0 и dУ – средняя плотность нитей основы и утка, мг/мм3.

Отсюда следует, что Ео=Еу=100%соответствуют a = do и b = dy, т. е. теоретически максимально возможной плотности ткани без учета второй системы и сплющивания нитей. Значения Е >100 % указывают на сплющивание нитей или смещение по высоте расположения центров их сечений с шагом а или b, меньшим значения диаметра нитей.

Рис. 4. Схема для расчета линейного, поверхностного заполнений и линейного наполнения ткани

Размеры сквозных пор в ткани а0 и bо, мм, (рис. 3) можно определить при Е £ 100% без учета сплющивания и смещения нитей по толщине по формулам: и

Поверхностное заполнение Еs, %, ткани определяется отношением площади проекций обеих систем нитей (AGJD + FHCJ) в минимальном элементе ткани (ABCD на рис. 4) к площади этого элемента. За минимальный элемент принимают участок ткани, ограниченный одноименными (левыми и нижними) образующими соседних нитей. Его размер не зависит от вида и раппорта переплетения.

или

Формула справедлива для значений Ео£ 100% и Еу£ 100 %. Если Ео>100 % или Еу>100 %, это соответствует Еs = 100%, т. е. полному заполнению поверхности ткани и отсутствию в ней сквозных пор.

Объемное заполнение EV, %, ткани определяется отношением объема нитей Vн в ткани к объему VT ткани:

Если считать, что средняя плотность нитей основы и утка одинакова и равна , (где М – масса ткани объемом VT), то , где dТ и dн – средняя плотность ткани и нитей, мг/мм3.

Заполнение ткани по массе Eм %, определяется отношением массы М нитей в ткани к ее максимальной массе Мmaх при условии полного заполнения всего объема ткани VT веществом волокна или нити: или , где g - плотность вещества волокон или нитей, мг/мм3.

Если обозначить объем вещества Vв в ткани без воздушных промежутков, то его масса M, т. е. равна массе нитей. Отсюда,

Следовательно, заполнение ткани по массе показывает долю (в процентах) объема вещества в контурном объеме ткани.

Относительная пористость ткани оценивается различными характеристиками. Поверхностная пористость As, %, показывает отношение площади сквозных пор к площади всей ткани: . Объемная пористость Av, %, показывает долю воздушных промежутков только между нитями: . Общая пористость Аобщ, %, характеризует процентную долю вткани всех промежутков между нитями и волокнами, а также внутри них: .

Линейное наполнение показывает, какой процент длины прямолинейного отрезка ткани (w – w1) или (z – z1) составляет сумма диаметров поперечных сечений нитей двух систем, показанных внизу на рис. 4 жирными линиями, без учета сплющивания или наклонного расположения.

Линейное наполнение по основе Но, %, определяют по следующим исходным параметрам. Если плотность по основе По нитей на 1 дм, а число нитей основы в раппорте Ro,то длина раппорта в миллиметрах . При числе уточных перекрытий в раппорте tудлина LRо заполняется Roнитями основы с диаметром d0 и 2 tунитями утка с диаметром dy. Следовательно:

или

Линейное наполнение по утку Ну, %, определяют аналогично по формуле , где t0 – число основных перекрытий в раппорте.

В зависимости от заполнения и наполнения ткани изменяются многие ее свойства. При малом заполнении ткань обычно бывает легкой, гибкой, имеет повышенную проницаемость и теплопроводность. При увеличении плотности, заполнении и наполнении ткани возрастает связь элементов ее структуры, увеличивается поверхностная плотность, прочность и износостойкость, а проницаемость и теплопроводность уменьшаются. При очень высоком заполнении и наполнении ткань становится жесткой и тяжелой. В некоторых случаях высокое заполнение по одной системе нитей используют для получения гладкой блестящей поверхности ткани.

Механические свойства

Механические свойства определяют отношение текстильных полотен к различно приложенным внешним усилиям, вызывающим деформацию растяжения, сжатия, изгиба, а также тангенциальное сопротивление полотен и такие связанные с ним явления, как раздвижка нитей в тканях, осыпаемость, прорубаемость, спуск петель в трикотаже и др.

Прочность при растяжении - важный показатель механических свойств текстильных полотен, определяющий их целостность. Сопротивление структуры полотен (систем нитей, волокон нитей и волокон) зависит от многих факторов. К ним относятся и условия деформирования (среды, скорости растяжения) и состояние структуры полотен. Известен ряд теорий прочности.

При растяжении текстильных полотен до разрыва могут быть определены следующие показатели механических свойств:

- разрывная нагрузка Рр, Н - наибольшее усилие, выдерживаемое единичной пробой до разрыва;

- давление на пробу sп, Па, при продавливании мембраной;

- удельная разрывная нагрузка Р0, кН´м/кг, которая применяется для сравнения разрывной нагрузки текстильных полотен разной массы и рассчитывается по формуле

где Рр – абсолютная разрывная нагрузка, Н; rS – поверхностная плотность полотна, г/м2; ар – рабочая ширина полоски пробы, мм.

- разрывное напряжение sр, Па, - относительная нагрузка, выражающая отношение разрывной нагрузки Рр к площади S поперечного сечения единичной пробы, на практике разрывное напряжение определяют по формуле:

При наличии элементов структуры с разной плотностью вещества нитей необходимо рассчитать средневзвешенную плотность gc кг/м3, нитей:

где aI -- доли нитей по массе в пробе, сопротивляющихся растяжению.

Для тканей b трикотажа разрывную нагрузку по длине (основе) и ширине (по утку) можно рассчитать с учетом массы материала разрываемой системы нитей.

или

где С– доля массы нитей той системы, по направлению которой происходит растяжение.

Удлинение при разрыве lр, мм, представляющее собой приращение длины единичной пробы, определяют по формуле:

где LK конечная (к моменту разрыва) длина единичной пробы, мм; Lo – длина между зажимами, мм.

Относительное удлинение при разрыве eР – это удлинение при разрыве, выраженное в процентах от первоначальной длины:

К комплексным показателям механических свойств текстильных полотен при растяжении до разрыва относится работа разрыва (абсолютная, удельная и объемная). Абсолютная работа разрыва Rр, Дж, – работа, совершаемая внешними силами при растяжении единичной пробы до разрушения. Ее рассчитывают по формуле:

где lр – коэффициент полноты диаграммы , где Sф – фактическая интегральная площадь под кривой растяжения (рис., a Sobc); S – интегральная площадь прямоугольника с координатами Рр и lp(Sobca) (см. рис 4).

Рис. 5. Диаграмма растяжения элементарной пробы полотна: а – неполная; б – полная При разрыве текстильных полотен во многих случаях разрушение пробы происходит не мгновенно, а с убыванием. Тогда полная работа где R2 – работа по разрушению неразорвавшихся элементарных звеньев структуры. Удельная работа разрыва rр, Дж/г,

– работа разрушения структуры, от отнесенная к единице массы:

где МР – масса рабочей части полоски пробы, г.

Объемную работу разрыва rv, Дж/см3, определяют по формуле:

где VP – объем рабочей части единичной пробы, см3.