Давыдов А.Ф. Текстильное материаловедение

Подождите немного. Документ загружается.

101

Таблица 10.1

Основные полуцикловые характеристики волокони нитей при

растяжении

Виды нитей

Хлопок средневолокни-

стый

Хлопчатобумажная

пряжа(кардная)

Лен (элементарное

волокно)

Льняная пряжа (сухого

прядения)

шерсть тонкая

Шерстяная гребенная

пряжа

Вискозное, штапельное

волокно

Пряжа из вискозного

волокна

Ацетатная комплексная

нить

Капроновая комплекс-

ная нить

Линейная

плотность,

текс.

0,2

25,0-

0,3

72,0

0,35

42,0

0,2

25,0

11,0

5,0

Разрывная

нагрузка,

сН

4,8

300

1000

210

200

155

200

Удельная

относительная

разрьюная

нагрузка,

сН/текс

•-• 24

Удельное

относительное

удлинение при

разрыве, %

6,5

2,5

2,0

7,0

10,0

18,0

25,0

Таблица 10.2

Полу цикловые

разрывные характеристики тканей

при растяжении

Вид ткани и волокнистый

состав

Бязь хлопчатобумажная

Плотно льняное

Сукно шерстяное

Крепдешин из натурального

шелка

Платьевая вискозная шта-

пельная

Плащевая капроновая

Поверхно

стная

плот-

ность

г/м

140

200

750

160

Разрывная нагруз-

ка

по основе

Дан

39,0

58,0

42,0

43,0

51,8

67,1

по утку

Дан

30,0

58,0

33,0

34,6

31,0

24,8

Относительное раз-

рывное удлинения

по основе

8,0

5,8

22,0 ...

20,3

15,7

20,3

по утку

15,8

5,8

32,5

24,6

15,1

27,0

102

Таблица 10.3

Полу цикловые разрывные характеристики трикотажа и нетканных

полотен

Вид изделия и волок-

нистый состав

Трикотажное полот-

но.хлопчатобумажное,

ластик

Шерстяное-

интерлочное

Вискозное-трико-

сукно

Капроновое трико

Нетканные изделия

вязально прошивное

х/б

Клеенное прокладоч-

ное вискоза 70% +

капрон 30%

Поверх

'ностная

тшот

ность,

188

320

134

140

200 •...

Разрывная нагруз-

ка

по гори-

зонтали,

Дан

39,0

29,3

12,9

30,0

16,2

25,1

по

вертика

ли,

Дан

11,3

15,9

8,5

28,0

28,9

10,5

Относительная разрывное

удлинения

по вертикали,

по горизон-

тали , %

324

268

10.1.5.

Полуцикловые неразрывные

характеристики

Эти характеристики получают при растяжении

образцов без доведения их до разрушения. К основным

показателям относится жесткость при растяжении ха-

рактеризующая сопротивление изделий изменению их

формы и связей элементов. Жесткость текстильных ма-

териалов оценивается усилием Р развиваемом в мате-

риале при его растяжении на заданную величину 8.

Модуль начальной жесткости - соответствует напряже-

нию

О*,

Па, в образце материала при его растяжении на

8=1%

ДОЗ

Ei = -^ (10.18)

Op - разрывное напряжение, Па

Sp - относительное разрывное удлинение, %

К - показатель жесткости (формула 10.19)

К=(1-Г|)/Т| (10.19)

Г)-

коэффициент полноты диаграммы

В случае если при растяжении диаграмма имеет

вид прямой линии ( что встречается крайне редко для

текстильных материалов)

Г)

= 1/2, тогда К=1 и формула

(10.18) будет иметь вид:

Б=—

(10.20)

В трикотаже очень важной является характери-

стика растяжимости при нагрузках меньших разрывных

10.2.

Одноцикловые характеристики

изделия при растяжении

Определение одноцикловых характеристик про-

исходит при полном одноразовом осуществлении цикла

нагрузка-разгрузка-отдых" и всегда выполняется без

доведения образца до разрушения.

Эти характеристики хорошо отражают особен-

ности деформации текстильных материалов.

В настоящие время принято использовать два ме-

тода растяжения образцов и освобождения их от нагру-

зок:

104

- быстрое растяжение образца до заданного пре-

дела с последующим длительным выдерживанием, затем

быстром освобождением от растяжения и длительным

отдыхом. Параметры растяжения могут определятся

либо постоянством усилия, либо постоянством дефор-

мирования, составляющими определенную долю от раз-

рывного.

Приборами для этого метода служат различные

типы релаксометров ( постоянство усилия) или экстен-

зометров ( постоянство деформирований)

- медленное растяжение до

достижения заданного

предела параметра и такое же освобождение от растя-

жения с последующим отдыхом или без него. Этот метод

осуществляется на разрывных машинах, снабженных

диаграмными устройствами для записи кривых растя-

жения. В России применяется довольно редко. Полная

деформация текстильных материалов слагается из обра-

тимой части (упругая и эластическая) и необратимой

(пластическая), о--

;

Упругая часть деформации обусловлена неболь-

шим увеличением валентных углов в полимерах, обра-

зующих волокна и незначитейъными изменениями свя-

зей между волокнами; Упругая деформация распростра-

няется со скоростью распространения звука в исследуе-

мом материале, поэтому зафиксировать ее в практиче-

ских исследованиях невозможно. В текстильном мате-

риаловедении все составные части деформации фикси-

руются в период отдыха и первый момент регистрации

изменения удлинения проводят через 2-5секунд. За этот

период времени исчезает не только упругая, но и неко-

торая доля эластической деформации, поэтому эту часть

деформации принято называть быстрообратймой.

105

Эластическая часть полной деформации возника-

ет

за

счет обратимых изменений конфигурации: макро-

молекул в полимерах, волокон

нитях

нитей

издели-

ях. Эластическая часть деформации

текстильных

ма-

териалах

связи

особенностями их строения проявля-

ется

течении очень длительного времени. При испыта-

ниях отдых ограничивают несколькими часами. Появ-

ляющуюся

за это

время часть деформации называют

медленнообратимой.

Пластическая часть полной деформации, возни-

кает под воздействием силы,

за

счет необратимых изме-

нений внешних

внутренних связей

(

смещений макро-

молекул, волокон, нитей). Так как испытания ограниче-

ны во времени, часть эластической деформации попада-

ет

пластическую, поэтому

ее

называют необратимой

или чаще - остаточной.

Следует отметить, что все три вида проявляются

как

период нагружения, так

и в

период отдыха одно-

временно, но с различными скоростями.

При испытаниях

на

релаксометре,

образцу,

имеющими начальную длину Lo, прикладывается стати-

ческая нагрузка, под действием которой образец начи-

нает удлиняется, при этом

него одновременно разви-

ваются все три компонента деформации.

концу вре-

мени нагружения

его

длина становится

Li,

после чего

груз снимается

и его

длина

за

короткий промежуток

времени (2-5 секуд) становится равной Ьг,

затем после

длительного отдыха Ьз.

Тогда можно условно рассчитать все составляю-

щие полной деформации:

- быстрообратимая деформация

Z6.0.=L[-\^2

(10.21)

106

- медденнообратимая деформация

^м.о.= L2-L3 мм (10.22)

- остаточная деформация

-tocT.=L-3*Lo мм (10.23)

- полная (общая) деформация

£общ.=1д-Ьо мм (10.24)

Поскольку начальная длина испытуемого образ-

ца может быть различной, одноцикловые характеристи-

ки принято выражать в относительных единицах, т.е. в

процентах от первоначальной длины образца, мм.

- полная (общая) деформация

8общ.= ^-100 % (10.25)

- быстрообратимая деформация

8бо =±^--100 % (10.26)

- медденнообратимая деформация

/ • •

бмо = —

100

% (10.27)

- остаточная деформация

/ -

•

;

ост

=—-100 % (10.28)

]_/0

- общая деформация

80бЩ = 8б0 + Б

0 + 80СГ % (10.29)

Иногда рассчитывают долю каждой деформации

в общей:

j^ (10.30)

К, общ

107

Амо

—

<ОМО

-Собщ

(10.31)

Аост

—

-Со

(10.32)

общ

а сумма долей деформаций

Або

Амо

+ Аост

— 1

(10.33)

Изменение деформации во времени в период

"нагрузка-разгрузка-отдых" можно представить в виде

графика

(рис.

10.6.)

Рис.

10.6.

Кривая изменения

деформации

растяжения нити при

одноцикловом

нагружении:

-€ общ - полная (общая) деформация, -О бо - быстрообратимая деформация,

-С мо -медленнообратимая деформация, Z ост- остаточная деформация, К, мо- мед-

лешюобратимая деформация, Тт| - время действия нагрузки, То- время отдыха образца

после разгрузки.

При испытаниях с сохранением постоянства де-

формации в период цикла нагружения графическая за-

висимость имеет вид показанный на

рис.

10.7.

108

•8

«8

~fca_

Jk.

Тмин

Puc.

10.7.

Изменение

удлинения образца при испытании

постоянной

деформацией при погружении

Значение полной и составных частей деформации не-

которых видов нитей и изделий приведены в таблице 10.4.

Таблица

10.4.

Значения полной

деформации

растяжения некоторых видов

нитей,

изделий и ее составных частей

Вид нити

Хлопчатобумажная

пряжа (кардная) Т=25

текс

Льняная пряжа (сухого

прядения) Т=72 текс

Шерстяная пряжа

(гребенная) Т=42 текс

Вискозная комплексная

нить Т=9 текс

Капроновая комплекс-

ная нить Т=5 текс

Эластик капроновый

Т=25 текс

Бязь хлопчатобумажная

основа

уток

Трикотаж,трико,сукно

вискозный подите

пригарине

Полная

деформация

в%

3,7

1,8

3,7

6,4

6,3

210,6

23,0

34,5

Компоненты полной деформации ,в %

быстрообрати

мая

0,8

0,4

0,7

4,8

166,4

1,7

2,7

9,0

13,1

медленно-

обратимая

0,9

0,2

0,8

1,2

1,3

10,5

0,8

2,3

6,0

7,6 , .,'

необратимая

2,0

1,2

1,8

4,5

0,2

33,7

4,5

14,0

8,0

13,8

109

10.3.

Многоцикловые характеристики

изделий при растяжении

Этот вид деформации наиболее часто встречается

в процессах переработки и эксплуатации, например ни-

ти на ткацком станке, ткани и трикотаж в носке и т.д.

При многократном растяжении в волокнах и изделиях

происходят очень сложные изменения структуры, при-

чем на разных стадиях растяжения, характер изменений

различный. В текстильных изделиях, так же и в волок-

нах наблюдаются усталостные явления, связанные с из-

менение структуры, развитием релаксационных и уста-

лостных процессов. При многократном растяжении

можно условно выделить три фазы.

В первой фазе проходящей обычно в течении не-

скольких десятков циклов наблюдается быстрый рост

остаточной циклической деформации за счет увеличения

пластической и части эластической деформации,не успе-

вающей исчезать за время одного цикла. Элементы

структуры ориентируются вдоль продольной оси, растет

прочность и снижается полное разрывное удлинение.

На второй стадии, нарастание остаточной цикли-

ческой деформации резко замедляется, структура стаби-

лизируется и после достаточно большого числа циклов

появляются признаки усталости. В дефектных местах

накапливаются перенапряжения, которые приводят к

постепенному ослаблению и расшатыванию межмолеку-

лярных связей в волокнах и межволоконных- в нитях, их

разрушению и смещению друг относительно друга. По-

степенные местные изменения структуры при много-

кратном растяжении без существенной потери массы

110

называются "утомлением". "Усталость" это результат

утомления.

В третьей фазе процесс расшатывания структуры

ускоряется, в дефектных местах происходит сильная

концентрация напряжений, трещины прорастают, во-

локна и нити разрушаются. Разрушение нитей, приводит

к нарушению целостности изделий. С увеличением числа

циклов, при многократном растяжении, остаточная

циклическая деформация нарастает(

рис.

10.8)

(

циклы

Рис.

10.8.

Зависимость остаточной циклической деформации

от

числа циклов многократного растяжения

Кривая 10.8 а - типична для волокон и нитей и

характеризуется резким нарастанием остаточной цик-

лической деформации в III фазе перед разрушением.

Для изделия 10.8.6 происходит постепенное на-

растание остаточной циклической деформации во II и

III фазах.

При многоцикловом растяжении изучают сле-

дующие характеристики:

- выносливость П р- число циклов, которое вы-

держивает образец до разрушения при заданной дефор-

мации в каждом цикле;