Кукин Г.Н. и др. Текстильное материаловедение. Текстильные полотна и изделия

Подождите немного. Документ загружается.

ББК 37.23

К 89

УДК 677.014/017(075.8)

Рецензент кафедра текстильного материаловедения МТИЛПа

(д-р техн. наук Б. А: Бузов)

tS Кукин Г. Н. и др.

К 89 Текстильное материаловедение (текстильные по-

лотна и изделия): Учеб. для вузов/Г. Н. Кукин,

А. Н. Соловьев, А. И. Кобляков. — 2-е изд., пере-

раб. и доп.— М.: Легпромбытиздат, 1992.—272 е.:

ил. —ISBN 5-7088-0458-0.

Рассмотрены строение текстильных полотен и изделий,

отбор проб, геометрические, механические и физические свой-

ства, изменения строения и свойств в процессе переработки

н использования, а также методы определения показателей

строения и свойств. Даны сведения по ассортименту полотен

и оценке их качества по стандартам.

Для студентов текстильных вузов.

3002000000—045

044(01)—92

ББК 37.23

Учебное издание

КУКИН ГЕОРГИЯ НИКОЛАЕВИЧ,

СОЛОВЬЕВ АЛЕКСЕИ НИКОЛАЕВИЧ,

КОБЛЯКОВ АЛЕКСАНДР ИВАНОВИЧ

ТЕКСТИЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

(текстильные полотна и изделия)

Редактор И. А. Агаджанова

Художественный редактор Э. Э. Тер-Аракелян

Технический редактор М. Е. Черепкова

Корректоры Р. А. Вэорова и В. Д, Четверикова

ИБ № 513

Сдано в набор 22.10.91 г. Подписано в печать 14.04.92 г. Формат 60X88*/и. Бумага офсетная № 2. Ли-

тературная гарнитура. Офсетная печать. Объем 17,0 п.л. Усл. п.л. 16,66. Усл. кр.-отт. 16,66. Уч.-изд.

л. 17,29. Тираж 6140 экз. Заказ 1467 Издательство "Легкая промышленность и бытовое обслужива-

ние". 113035. Москва, 1-й Кадашевский пер., д. 12. Набрано в Государственной типографии № 4

г. Санкт-Петербург Министерства печати и информации Российской Федерации. 191126, Санкт-Петер-

бург, Социалистическая ул., 14. Отпечатано в Типографии № 9 НПО "Всесоюзная книжная палата"

Министерства печати и информации Российской Федерации. 10S033, Москва, Волочаевская ул., 40.

" 7088-0458-0

Г л а

в а

I. СТРОЕНИЕ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН

Строение полотен и изделий из них определяется тремя груп-

пами характеристик: элементами структуры (нити, волокна), их

взаимным расположением и связями между элементами. Послед-

ние две характеристики иногда определяются одинаковыми по-

казателями. От строения полотен и изделий в значительной мере

зависят их свойства и внешний вид, поэтому показатели струк-

туры нормируют и контролируют вместе с показателями ка-

чества.

1. ТКАНИ

Основными характеристиками строения тканей являются: вид и

линейная плотность нитей, их переплетение, число.нитей основы

или утка на 10 см ткани, заполнение, пористость, фазы строения,

опорная поверхность. Иногда используют дополнительные струк-

турные характеристики: наполнение, связность, ворсистость и др.

[1—5]. Характеристики строения определяют в основном попе-

речные размеры, форму, взаимное расположение и косвенно

связи нитей в ткани. В некоторых случаях за элементы строе-

ния принимают не отдельные нити, а небольшие участки ткани

(раппорт переплетения).

Линейная плотность и поперечные размеры нитей основы и

утка [6]. Эти характеристики элементов структуры ткани влияют

на взаимное расположение нитей в процессе переплетения, оп-

ределяют толщину и поверхностную плотность (массу 1 м

)

ткани, а также позволяют находить показатели заполнения и

наполнения ткани волокнистым материалом.

Виды переплетений. Переплетение нитей в ткани характери-

зует порядок взаимного перекрытия продольными нитями ос-

новы поперечных нитей утка и влияет не только на внешний

вид, но и на свойства тканей (табл. 1.1).

Виды переплетений можно объединить в пять групп.

1. Простые Сглавные) переплетения, к которым относятся

полотняное, саржевое и атласное (сатиновое). Полотняное пере-

плетение (рис. 1.1,а), наиболее простое для выработки, дает

одинаковые лицевую и изнаночную стороны и, как правило, бо-

лее высокую прочность ткани, особенно при пониженной крутке

пряжи. Изменение внешнего вида ткани достигается различным

Табл. 1.1. Изменение свойств хлопчатобумажных отделанных тканей

с одинаковыми нитями я заправочными данными, но разных

переплетений (по данным Н. П. Розановой)

Вид

переплетен•я

Ткань из пряжи: основа 25 текс и уток 29,4

текс

Полотняное 0,38

298 223

447 414 7,7

23,6 150

Саржа 1/3

0,47 294

219

438 327 5,7

19,3 300

Саржа 2/2

0,47

290 221

427

358

6,3

19,2

275

Вафельное 0,57

293 218 432 324

6,1 20,2 600

Креповое

0,48 293

216 457

372

7,1

20,9 630

Сатин 8/3

0,53

279 224

380 310 5,8 15,3 450

Ткань из пряжи: основа 15,4 текс

и уток 11,8

текс

Полотняное 0,28

322 261 350 211 6,4

23,6 1150

Саржа 1/3

0,34

324 259 314

166 5,6 16,8 1675

Саржа 2/2

0,34

311 265 303 197

6,1

17,1

1560

Вафельное

0,37

328 258 313 164 5,6

17,3

2300

Креповое 0,32

328 261

321 186

5,1

20,5

2030

Сатин 8/3

0,37

314 262 283

167

5 14,5

1970

сочетанием плотности и толщины основных и уточных нитей

(тафта), перекруткой нитей (шелковый крепдешин) и свойла-

чиванием (сукна). Саржевое переплетение (рис. 1.1,6, в) дает

на поверхности ткани характерные узкие полосы — диагонали

под углом около 45° к кромке ткани. Поскольку в сарже нити

переплетаются менее часто, чем в полотняном переплетении,

они могут располагаться более плотно. При одинаковой плот-

ности ткани саржевого переплетения обычно уступают по проч-

ности тканям полотняного переплетения (см. табл. 1.1). Сарже-

вые переплетения широко используют при выработке подкла-

дочных и сравнительно плотных платьевых тканей.

Атласное (сатиновое) переплетение (рис. 1.1,2) характеризу-

ется преобладанием на лицевой стороне одной системы нитей

(основы для атласа и утка для сатина), а на изнанке — другой

системы. Обычно лицевая сторона образуется из нитей лучшего

качества, имеет повышенную плотность и получается более глад-

кой, ровной, блестящей. Связи нитей при атласном (сатиновом)

переплетении меньше, чем при полотняном или саржевом, но

повышенная плотность может обеспечить хорошую прочность.

2. Производные от простых переплетений объединяют много-

численные видоизменения простых переплетений, в том числе

Число нитей

на 10 см

Толщина,

ни

Разрывная

нагрузка, Н

Разрывное

удлинение, К

Воздухо-

прони-

цаемость,

дм«/(¥«-с)

г 0 е

Рис. 1.1. Виды переплетений

рогожку (рис. 1.1,9), ломаную саржу, усиленный сатин (молес-

кин) и др.

3. Комбинированные переплетания получают обычно комби-

нацией простых переплетений и применяют для украшения по-

верхности ткани простейшими мелкими узорами или для полу-

чения шероховатой поверхности. К таким переплетениям отно-

сится креповое (рис. 1.1, е).

4. Крупноузорчатые (жаккардовые) переплетения применяют

для получения крупных узоров на мебельно-декоративных тка-

нях, скатертях и др.

5. Сложные переплетения используют для получения много-

слойных, ворсовых, ажурных, двухлицевых и других тканей.

Наиболее широко применяются простые и производные от

них переплетения. Производные и комбинированные переплете-

ния иногда объединяют в группу мелкоузорчатых переплетений.

Раппорт и рисунок переплетения. Раппортом переплетения

называется наименьшее число нитей, после которого повторя-

ется порядок расположения перекрытий, т. е. повторяющийся

минимальный законченный рисунок переплетения. Для его изо-

бражения используют клетчатую бумагу (рис. 1.2). Вертикаль-

ные полосы между смежными линиями обозм^сжэт нити основы,

* * * *

«с'

Рис. 1.2. Графиче-

ское изображение ри-

сунков простых пе-

реплетений

горизонтальные — нити утка. Места (клетки), где нити основы

перекрывают нити утка, закрашивают.

Раппорт переплетения численно характеризуют следующие

показатели:

— раппорт по основе (число нитей основы в раппорте);

— раппорт по утку (число уточных нитей в раппорте);

— число основных перекрытий в раппорте по основе;

— число уточных перекрытий в раппорте по утку;

— число нитей в одном основном перекрытии;

Ху

— число нитей в одном уточном перекрытии.

Для простых переплетений R

= Ry=R, t

= t

= 1, х

Ху=R—1 или Ху—\ и x

= R—1. Для полотняного переплетения

(рис. 1.2,a) R =

= ty—\, x

=xy=l; для саржевого перепле-

тения (рис. 1.2,6) # =

4, to—ty—

1, *о=1 и

*у

для сатинового

переплетения (рис. 1.2, в) R =

—

= 1, х

и*у =

Имеются

и другие характеристики переплетений [1—4].

Плотность ткани. Плотность по основе П

или утку П

опре-

деляется числом нитей основы или утка на 1 дм (100 мм) по

ширине или длине ткани. Плотность различных тканей изменя-

ется в больших пределах: от 50 до 1270 нитей на 1 дм, у боль-

шинства тканей от 100 до 500 нитей на 1 дм.

При одинаковой щгртно-

сти ткани из более тонких

нитей получаются более раз-

реженными, а из более тол-

стых нитей — более плот-

ными. Поэтому для оценки

заполненности ткани волок-

нистым материалом исполь-

зуют различные характери-

стики заполнения, пористости

и наполнения.

Заполнение, пористость и

наполнение ткани. Эти ха-

Рис. 1.3. Схема для расчета линей-

ного, поверхностного заполнений и

линейного наполнения ткани

рактеристики, используемые для оценки заполненности тканей

волокнистым материалом, влияют на различные свойства тка-

ней. По соотношению показателей линейного наполнения и

заполнения оценивают связность нитей в ткани.

Линейное заполнение ткани по основе Е

или по утку Еу по-

казывает, какой процент длины прямолинейного отрезка по ос-

нове или утку заполняют поперечные сечения нитей другой си-

стемы — утка или основы. При этом линейное заполнение не учи-

тывает вид переплетения и не зависит от него.

Линейное заполнение ткани по основе Е

, % (по линии

О —О,, рис. 1.3),

Ео = 100do/a - 100do/(100//7o) = djl

, (1.1)

линейное заполнение ткани по утку Е

, % (по линии Y—УО,

lOOdylb

= 100d

/(100//7

) = dytf

, (1.2)

где d

и d? —диаметры нитей основы и утка, мм; а и

— расстояния между

осями соседних нитей основы и утка, мм; П

и Я, — число нитей на 100 мм

по основе и утку.

Если значения диаметра нитей выразить через линейную

плотность d=0,0357y776, то формулы (1.1) и (1.2) принимают

вид

Ео = 0,0357Я

(1.3)

= 0,0357Я

У TV®7, (1.4)

где Г

и Т, — линейная плотность нитей основы и утка, текс; в

и б

—

средняя плотность нитей основы и утка, мг/мм

Из формул (1.1) и (1.2) следует, что Е

—Е

=100% соответ-

ствуют a = d

и b = d

, т. е. теоретически максимально возмож-

ной 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 ша-

гом а или Ь, меньшим значения диаметра нитей.

Размеры сквозных пор в ткани а

и Ь

, мм, (см. рис. 1.3)

можно определить при £<100 % без учета сплющивания и сме-

щения нитей по толщине по формулам

Оо=а -do= 100/Яо—do = 100/Я

—йоП

1П

- (100—£

)/Я

(1.5)

Ьо

= Ь—dy = 100/Я

—dy= 100/Я

—dj^y^

= (100—£

)/Я

(1.6)

Поверхностное заполнение Ев, %, ткани определяется отно-

шением площади проекций обеих систем нитей (AGJD+FHCJ)

в минимальном элементе ткани (ABCD на рис. 1.3) к площади

этого элемента. За минимальный элемент принимают участок

ткани, ограниченный одноименными (левыми и нижними) обра-

зующими соседних нитей. Его размер не зависит от вида и рап-

порта переплетения.

= 100 [1(Шо/Я

+ d

(100/Яо—<4)]/(100/Яо) (100/Я

)=4оЯ

Н-^

—0,0МоЯо<*уЯу. (1.7)

Учитывая формулы (1.1) и (1.2), равенство (1.7) можно на-

писать в виде

= £

+ £

_0,01£

£у. (1.8)

Формула (1.8) справедлива для значений £

^100% и

^ 100 %. Если Е

> 100 % или £

> 100 %, это соответствует Е

= 100%, т. е. полному заполнению поверхности ткани и отсут-

ствию в ней сквозных пор.

Объемное заполнение E

, %, ткани определяется отношением

объема нитей V

в ткани к объему К

ткани:

= lOOVjVr. (1.9)

Допустим, что в образце ткани объемом V

= LBb (где L —

длина образца, мм; В — ширина образца, мм; Ь — толщина об-

разца, мм) объем нитей равен V

. Их масса М

очевидно, равна

массе М образца ткани. Если считать, что средняя плотность

нитей основы и утка одинакова и равна

=6H=Af/V

то

= MI6„. (1.10)

Если средняя плотность ткани 6t=M/V

, то

= MI8r. (1.11)

Подставляя значения У

и V

в формулу (1.9), получаем

= (100М/б„)/(М/6

) = 1006

/6„, (1.12)

где 6т и 6в — средняя плотность ткани и нитей, мг/мм

Заполнение ткани по массе Е

, %, определяется отношением

массы М нитей в ткани к ее максимальной массе Afmax при ус-

ловии полного заполнения всего объема ткани V

веществом, во-

локна или нитй:

= 100M//Vf

max

= 100К„6„/(У

тТ

С учетом формул (1.9) и (1.12)

= E

6Jy = 1006

/Y. (1.13)

где v — плотность вещества волокон или нитей, мг/мм

Если обозначить объем вещества У

в ткани без воздушных

промежутков, то его масса М— VuY, т. е. равна массе нитей.

Подставляя это значение в формулу (1.13), получаем

= 100Vb/VT. (1.14)

Табл. 1.2. Показатели заполнения тканей

Средняя плотность.

Заполнение, %

Вид ткани

иг/мм

ткани

ннтн

Марля хлопчатобумажная

0,15 0,8

40 19 10

Ситец 0,43

0,8

47 51 74 54

Парусина льняная

0,69

0,7 106 80

100 98 46

Полотно льняное

0,51 0,7 60 56 83 73 34

Бостон шерстяной

0,48 0,6 88 85 98 80 37

Коверкот шерстяной

0,4

0,75 98

99 53

Креп-сатин вискозный 0,52

0,8

144

100 65

Следовательно, заполнение ткани по массе показывает долю

(в процентах) объема вещества в контурном объеме ткани.

Ориентировочные значения показателей заполнения для раз-

личных тканей приведены в табл. 1.2.

Относительная пористость ткани оценивается различными

характеристиками.

Поверхностная пористость /4s, %, показывает отношение пло-

щади сквозных пор к площади всей ткани:

= 100—£

. (1.15)

Объемная пористость Av, %, показывает долю воздушных

промежутков только между нитями:

= 100—E

= 100(1—

/8„).

(1.16)

Общая пористость Л

бщ, %, характеризует процентную долю

в ткани всех промежутков между нитями и волокнами, а также

внутри них:

вщ=100—£„=100(1— 6

/v). (1.17)

Так как при определении 6

и £

объем ткани У

измеряется

по ее внешнему контуру, то в общую пористость Лобщ включа-

ется также рельефная воздушная прослойка В вследствие от-

клонения фактической поверхности ткани от плоскости. Ориен-

тировочно fl = .4v-^As.

Линейное наполнение показывает, какой процент длины пря-

молинейного отрезка ткани (ш — Wi) или (z — Z{) составляет

сумма диаметров поперечных сечений нитей двух систем, пока-

занных внизу на рис. 1.3 жирными линиями, без учета сплющи-

вания или наклонного расположения [5].

Линейное наполнение по основе Н

, %. определяют по сле-

дующим исходным параметрам. Если плотность по основе П

нитей на 1 дм, а число нитей основы в раппорте R

, то длина

раппорта в миллиметрах L«

= 100jR

//7

. При числе уточных пе-

рекрытий в раппорте t

длина I» заполняется R

нитями

основы с диаметром d

и 2t

нитями утка с диаметром d

. Сле-

довательно,

Но = 100 (doRo + d

• 2t

)IL

= (doRo +

)

. (1.18)

С учетом формулы (1.1) формула (1.18) преобразуется сле-

дующим образом:

Но

Ео

+ 2йу/7

Яо/(/?оЯу) = Е

+ Еу 2^

/(/?

Яу). (1.19)

Линейное наполнение по утку Ну, %, определяют аналогично

по формуле

Яу = £у + £о-2*оЯу/(#

Яо), (1.20)

где to — число основных перекрытий в раппорте.

Коэффициент связности учитывает связи, обусловленные

переходом нитей одной системы с лица на изнанку и 'наоборот

и определяется отношением линейного наполнения к линейному

заполнению.

Коэффициент связности по основе

Лс.

= HolEo =

-f 2t

/(Rodo). (1.21)

Коэффициент связности по утку

Кс.

= HylEy =

+ 2t

/(Rydy). (1.22)

Например, при одинаковых диаметрах основы и утка d

= d

для разных переплетений имеем:

полотняное переплетение (см. рис. 1.2, а)

при Ro—Ry—2, to—ty—\

Кс.

= Кс.

у — 1 Н~

2/2 = 2;

саржевое переплетение (см. рис. 1.2,6)

При Ro — Ry — 4, to

—

ty—l

Кс.о^Кс.

+ 2/4 = 1,5;

сатиновое переплетение (см. рис. 1.2, в)

при /?о=#у=5, t

=ty=

Кс.о = Кс.у=

+ 2/5= 1,4.

Следовательно, наибольшую связность нитей имеет полотня-

ное, а наименьшую — сатиновое переплетение.

Влияние заполнения и наполнения ткани волокнистым мате-

риалом на ее свойства. В зависимости от заполнения и напол-

нения ткани изменяются многие ее свойства. При малом запол-

нении 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 уменьша-

ются. При очень высоком заполнении и наполнении ткань стано-

вится жесткой и тяжелой, процесс ее ткачества затрудняется [2].

В некоторых случаях высокое заполнение по одной системе ни-

тей используют для получения гладкой блестящей поверхности

ткани.

Фазы строения. При взаимном переплетении нити основы и

утка изгибаются, а в местах контакта они несколько сплющи-

ваются. Пренебрегая этим сплющиванием нитей, проф. Н. Г. Но-

виков предложил в зависимости от изогнутости нитей основы и

утка условно различать девять фаз строения тканей (с первой

по девятую) и одну нулевую (дополнительную) фазу (рис. 1.4).

Первая фаза строения характеризуется прямолинейным рас-

положением основных нитей и наибольшей изогнутостью уточ-

ных, в девятой фазе уточные нити распрямлены, а основные

имеют наибольшую изогнутость.

Численно фазы строения характеризуются отношением т

—

= ft

/fty, т. е. отношением высоты волны основы к высоте волны

утка. В первой фазе Н

—0 и h

—

+ d

), а в девятой фазе

Ло=/=

(do

+ dy) и

Промежуточные фазы строения (от вто-

рой до восьмой) получаются при изменении изогнутости нитей

в первой фазе последовательным уменьшением h

на //8 и соот-

ветственным увеличением h

на 1/8 (табл. 1.3). Фазу строения Ф

можно определить по формуле

Ф = (9т+1)1(т+1). (1.23)

Из промежуточных фаз особо выделяется нулевая, для кото-

рой h

=<f

и h

. Если d

, нулевая фаза строения совпа-

дает с пятой. При нулевой фазе ткань имеет минимальную тол-

щину и, следовательно, наибольшую среднюю плотность б

, а по-

верхность ткани получается более гладкой с обеих сторон.