Давыдов А.Ф. Текстильное материаловедение

Подождите немного. Документ загружается.

4.2.

Оценка результатов измерений свойств текстильных

материалов

Оценка качества материалов по отдельным показателям

свойств осуществляется до щедующим этапам:

- выбор номенкйИурМ йЬккзателей качества на основе но-

менклатурных таблиц и классификаций этих показателей. Для

оценки значимости показателей качества используют экспертную

оценку;

- отбор проб для испытаний (гл. 4.1);

- измерение выбранных показателей в выборке;

- определение сводных выборочных характеристик;

- определение доверительных границ для оценки партии и

сравнение их с нормами.

По результатам измерений исследуемого материала в таб-

лицы записывают первичные результаты XI X 2 Xi X

где Xi

каждый единичный результат измерений.

п - общее число измерений.

В первую очередь определяют средний показатель, как

среднее арифметическое.

X = ^XiI

(4.1)

1=1

Текстильные материалы характеризуются очень большой

неравномерностью по своим свойствам, поэтому для них очень

важно, кроме средних показателей, оценивать их характеристики

неравноты - среднее квадратическое отклонение; дисперсию и ко-

эффициент вариации.

При малых выборах ( п<30) значения смещенного среднего

квадратического отклонения S занижены по сравнению с этим по-

казателем для всей партии материала о.

При большом числе измерений п > 30 значения S несме-

щенного среднего квадратического отклонения близки к этому

показателю партии материала о\

S^jf^ixi-xf/in-l) (4.2)

S= MkS . . (4,3)

Значения М

приведены в таблице 4.1

Таблица

4.1

п-1

Мк

1,128

1,085

1,064

1,028

1,013

1,008

Выборочная дисперсия S

определяется как квадрат сред-

него квадратического отклонения.

Коэффициент вариации (смещённый и несмещенный опре-

деляют по формулам:

С = ^-100% (4.4)

С = =100 % (4.5)

.л

При малых выборках п<

рассчитывают размах варьиро-

вания.

R = X max - X min (4.6)

где X max и X min - соответственно максимальный и ми-

нимальный результат в выборке.

Несмещенное значение среднего квадратического отклоне-

ния определяют по среднему размаху варьирования.

S = R(Zn (4.7)

Qn-

коэффициент зависящий от объема выборки и опреде-

ляемый по таблице 4.2.

Таблица

4.2

йп

0,8862

0,5908

0*4857

0,4299

0,3249

Определение доверительных границ партии материала за-

висит

от,,

закона распределения первичных результатов, проверки

которрг,о

;

моясет

быть осуществлена по специальным методикам,

Большинство свойств текстильных материалов подчиняются нор-

мальному закону распределения.

Все показатели качества материалов можно разделить на

позитивные, негативные и нейтральные.

Позитивные, это такие показатели качества, когда при их

улучшении, численные значения измерений увеличиваются, т.е. чем

больше тем лучше (прочность, выносливость и т.д.)

Негативные, характеризуются уменьшением численных

значений при улучшении качества, чем меньше, тем лучше

(

усад-

ка, неровната и т.д.)

Эти показатели имеют одностороннюю границу, либо

сверху, либо снизу.

Нейтральные показатели качества имеют

верхнюю

нижнюю границу, т.е. они должны находиться

определенных

пределах( линейная плотность волокон

нитей, поверхностная

плотность изделий и т.д.)

Эти показатели имеют двухстороннюю границу.

Для позитивных показателей определяют верхнюю одно-

стороннюю границу й

е1

генерального среднего

~а

для всей партии

материала,' для негативных» нижнюю одностороннюю границу

Clm

и соответственно для нейтральных двухстороннюю а

г и Шг.

a,a-X-t\Sl4n

(4.8)

tiS/Jn

(4.9)

a„> =

x-ts/-Jn

•

(4.Ю)

Clei =

X+tsl4n

(4.11)

где

квантили распределения Стьюдента при доверительной

вероятности 0,95 определяемые по таблице 4.3

зависимости

от

числа испытаний.

Нижняя односторонняя доверительная граница среднего

квадратического отклонения партии материала определяется

по

формуле

CJHI=ZHS (4.12)

а верхняя

CTBI

= ZBS (4.13)

зависимости от объема выборки находят по таблице 4.3 .

Доверительные границы коэффициента вариации опреде-

ляют при п > 30 по следующим формулам:

VHI=KH-C (4.14)

VBI=KBC

(4.15)

Кн и Кв из таблицы

4.3.

Таблица 4.3.

п-1

2,920

2,132

1,833

1,729

1,699

1,676

1,660

4,303

2,776

2,262 __,

2,093

2,045

2,009

1,984

0,578

0,649

0,729

0,794

0,825

0,861

0,897

4,42

2,37

1,65

1,37

1,28

1,20

1,13

Кн

0,83

0,86

0,90

1,27

1,20

1,13

5. Свойства волокон и нитей

5.1.

Геометрические свойства

Основными геометрическими свойствами волокон и нитей

являются толщина и длина. Длина и толщина волокон во многом

определяют технологические режимы их переработки и свойства

нитей, а толщина нитей оказывает влияние на свойства изделий.

5.1.1.

Толщина волокон и нитей

Толщину волокон и нитей можно оценивать как прямыми,

так и косвенными характеристиками.

Прямыми, непосредственными характеристиками толщины

являются площадь поперечного сечения S и диаметр D, однако их

промер, по многим причинам, является весьма затруднительным,

Поэтому в текстильной промышленности используют косвенную

характеристику толщины - линейную плотность Т. Линейная

плотность характеризуется массой в граммах одного километра

волокон или нитей.

тп

— г/км; мг/м; текс. (5.1)

Эта единица имеет условное название текс (начальная часть

слова текстильный) и принята как международная.

Текстильные волокна и нити обладают малой толщиной,

поэтому линейная плотность может выражаться в милитексах - мг/

км,

а для толстых видов изделий, таких как канаты, шнуры и т.д. в

килотексах

кг/км;

г/м

;

мг/мм.

В отдельных случаях применяется характеристика тонины

волокон и нитей -номер. Номер показывает длину в метрах одного

грамма волокон или нитей.

N = — м/г; мм/мг; км/кг. (5.2)

Зависимость между линейной плотностью и номером ха-

рактеризует формулой 5.3.

NT=1000 (5.3)

В некоторых странах иногда используют другую единицу

линейной плотности - денье, соответствующую массе в граммах

нити длиной 9 километров и эту характеристику называют титром

Ti.

— (5.4)

В ряде случаев, например при расчете структурных харак-

теристик изделий, используется прямая характеристика толщины

нитей

диаметр расчетный или диаметр условный.

Истинная величина диаметра пустотелых волокон и нитей

близко соответствует расчетному диаметру, который вычисляют по

формуле

др =

0,0351

yfTTs

мм (5.5)

где Т

линейная плотность в тексах

8 - объемная масса нити, т.е. масса единицы объема нити изме-

ренного по ее внешнему контуру мг/мм

Для непустотелых, цилиндрических волокон и нитей ближе

соответствует условный диаметр dy

dy =

0№57jT/y мм (5.6)

где

- плотность вещества из которого состоят волокна и нити в

мг/мм

Значения объемной массы 5 и плотности вещества у для

основных видов нитей приведены в таблице

5.1.

Таблица

5.1

Плотность вещества

у и

объемная масса

основных видов

текстильных нитей

Вид нити

Хлопчатобумажная

пряжа........

Льняная пряжа

Шерстяная пряжа

Шелковая пряжа

Вискозная пряжа

Шелк сырец

Вискозные ком-

плексные нити

Ацетатные ком-

плексные нити,

Капроновые ком-

плексные нити

Капроновый эластик

Плотность

вещества, у мг/мм

1,5

1,3

!,3

••,••

1,5

.•••^••1.3

1,5

1,3

..-.--• 1,14.

1,14

Объемная масса, 5

мг/мм

0,8 - 0,9

0,9 - 1,0

0,7 - 0,8

- ОД--

1,1

0,8 - 1,2

0,6 - 1,0

.i.':,0;6 - 0,9

0,4п - 0,7

, Различают номинальную Тн , фактическую

Тф

.кондици-

онную Тк.

Номинальной называют линейную плотность Тн одиноч-

ной нити, предназначенной к выработке. Для трощенных и круче-

ных нитей состоящих из нитей одинаковой толщины номинальная

линейная плотность обозначается числами соединенными знаками

умножения.

Первое число характеризует линейную плотность первич-

ной нити, второе - число сложений при первом скручивании, третье

- число сложений при втором скручивании и т.д.

Например 40 текс х 2 х 3. Если нити различной толщины,

то номинальная линейная плотность обозначается суммой линей-

ных плотностей первичных нитей.

Ti + Т2 + Тп , где п - число трощенных или скручен-

ных нитей.

Фактическую линейную плотность Тф определяют практи-

ческим путем при непосредственном взвешивании.

Кондиционная линейная плотность рассчитывается по

формуле с учетом нормированной фактической влажности нитей.

Тк = Тф (100 + WH) / (100 + V/ф) % (5.7)

нормированная влажность нити в %

Wф - фактическая влажность нити в %

Толщину волокон определяют по вырезке из пучка или по

воздухопроницаемости слоя волокон, для нитей характерными

являются:

- метод коротких отрезков, при взвешивании нитей длиной

1 метр,

- метод пасм, когда взвешиваются нити намотанные на мо-

товиле с различной большой длиной. Например для хлопчатобу-

мажной пряжи длина пасм равна 100 метров .

Большое влияние на свойства волокон и нитей оказывает

их неравномерность по толщине. На неравномерность нитей на

коротких длинах влияет работа выпускной машины, а на длинных

оценивается общий уровень всего процесса производства. Харак-

теристики неравноты рассчитываются по формулам 4.2 - 4.7. С

увеличением длины, на которой определяют неравноту, коэффици-

ент вариации по линейной плотности смежных участков одной и

той же нити уменьшается (рис.5.1).

1$0

CXI

Рис.5.1.

Изменение коэффициента вариации по толщине в зависимости от

длины отрезка

Очень важным является не только уровень, но и характер

изменения неровноты, который изучается с помощью корреляци-

онной функции по которой можно установить длину преобладаю-

щих колебаний толщины нитей. По длине волны X можно опреде-

лить дефектный рабочий орган, который создает данную периоди-

ческую неровноту.

Наибольшее распространение для изучения неравноты по-

лучили электроемкостные приборы, принцип действия которых

основан на изменении емкости конденсатора в зависимости от ли-

нейной плотности нитей или полупродуктов находящихся между

пластинами.

5.1.2. Длина волокон

Длина волокон определяется расстоянием между его кон-

цами в распрямленном состоянии. При изучении длины волокон

определяют различные сводные характеристики, в том числе, и

неравномерность по длине. Для определения сводных характери-

стик подсчитываю суммарное количество ni волокон с длиной Li

или определяют Их массу mi взвешиванием каждой группы длин.

Тогда: " '"'''.".'..

'".

средняя арифметическая длина La рассчитывается по фор-

муле 5.8.

=-Н— мм (5.8)

La =

Li-m+L2-n2 +

---+L,-n,

---

+ Lk-rik

m+ni+---

+ --+nt

где Lk - группа с максимальной длиной волокон

число волокон с максимальной длиной

Lm - средняя масса длины

Li-mi

+ Li-mi + -- +

L,-m,

+ --+Lk-mk

Y^Lin,

Lm =

u-mi + b2-mi + ~- +

Ju,-m,

+—+bk-mk^—

м (5.9)

+ гтл

ютн—т, ^

2_т,

где:

Lk - группа с максимальной длиной волокон

- масса группы волокон с максимальной длиной

Доля по массе более длинных волокон всегда больше их чи-

словой доли, поэтому Lm > La

Для хлопковых волокон подсчитывают также:

- модальную массодлину Lm. которая соответствует длине

волокон, составляющих группу с наибольшей массой. Она всегда

больше модальной длины, которая определяется как средняя длина

наиболее часто встречающихся волокон, т.е. самой многочислен-

ной группы.

- штапельную массодлину Lm, подсчитываемую как сред-

нюю маесоддину из длин, больших модальной массодлины.

Для хлопковых волокон

Lm*l,\2Lu

(5.10)

процентное

содержание

коротких волокон R

R =

lQ0m\/Y,

™>

(5.11)

где mi - масса группы коротких волокон, рассортированных по

длине ,мг

- общая масса волокон всех групп штапеля.

Базу В5, которая является условной характеристикой рав-

номерности и показывает процентное содержание

"по,

массе пяти,

смежных с максимальной групп длин к общей массе-всйЬ рассор-

тированного штапеля.

tffiO

Характеристики неравномерности, такие как, среднее квад-

ратическое отклонение S и коэффициент вариации С подсчиты-

вают по формулам

4.1.

- 4.15.

Диаграмма распределения волокон по длине и штапельная

диаграмма хорошо характеризуют неравномерность по длине.

Диаграмму распределения волокон по длине строят откла-

дывая значения Li на оси абсцисс, а соответствующие значения щ

или

гш

на оси ординат, рис.5.2 .

Рис.5.2 Диаграмма

распределения волокон по

длине.

Кривая распределения обычно близка к кривой нормально-

го распределения, Гаусса рис.5.2.а, но может иметь смещение, т.е.

асимметрию. На рис. 5.2.6 кривая 1 имеет правую асимметрию, в

этом случае модальная массодлина меньше средней.

Кривая 2 с ярко выраженной левой асимметрией и модаль-

ная массодлины, для таких волокон, больше средней массодлины.

Штапельная диаграмма рис.5.3 является интегральной кри-

вой по_отшгяеншр к кривой.распределения.

~»П1,Г.

Рис.5.3.

Штапельная диаграмма волокон