Термины и определения, необходимые для выполнения работы по анализу структуры и свойств полотен

 

Под строением полотна понимается взаимное расположение нитей, например, основы и утка в ткани, и связь этих нитей, как элементов макроструктуры, между собой. Строение полотен, например ткацких и трикотажных, характеризует вид переплетения в них нитей.

Таким образом, например, переплетение нитей в ткани характеризует порядок взаимного перекрытия продольных нитей основы поперечными нитями утка и влияет на внешний вид и свойства ткани.

К факторам, определяющим особенности свойств макроструктуры полотен того или иного строения, относятся:

- толщина элементов структуры, например, линейная плотность нитей основы и утка в тканях, и соотношение их толщин;

- особенности строения элементов структуры полотна, например, степень скрученности нити, тип нити;

- технологическая плотность полотна, например, по основе, по утку, по горизонтали и вертикали;

- вид взаимного расположения элементов структуры полотна, например, вид переплетения нитей основы и утка в ткани;

- напряжение элементов структуры полотна, например, степень натяжения нитей основы и утка в процессе ткачества и соотношение напряжений.

Для пояснений последующих терминов и определений, остановимся на примере ткацких полотен.

Характеристики структуры ткани: раппорт; сдвиг; поля (контакта, связи, просвета, свободные); фаза строения ткани; опорная поверхность ткани, внешнее проявление которой принято называть фактурой и характеризовать, при визуальном описании поверхностных свойств полотна и ощущений при соприкосновении, грифом или туше; технологическая плотность ткани по основе и утку; заполнение ткани; наполнение ткани; пористость общая и поверхностная.

Раппортом переплетения называется повторяющаяся часть (минимальный рисунок) переплетения. Раппорт обеспечивает ткани максимальную прочность (рис.1).

Сдвигом переплетения называется то количество перекрытий одной нити другой, на которое сдвигается одно перекрытие относительно другого одинакового с ним. Сдвиг может быть положительным, например +1 или отрицательным -1 у саржи простой (рис. 1)

Схемы ткацких переплетений

 

 

 

 

Рис.1.

 

Полем связи называют каждый участок в ткани, на котором какая либо нить одной системы переходит с лицевой стороны на изнаночную и наоборот, огибая нить противоположной системы (рис.2).

Характеристики строения ткани

 

 

 

поля связей (1,2); поле контакта (3,4); свободное поле (5,6); поле просвета (7).

Рис.2.

Полем контакта называют каждый участок в ткани, на котором нити основы и утка, соприкасаясь, перекрещиваются (рис.2).

Полем просвета называют каждый участок в ткани, на котором между нитями при их перекрытии образуются сквозные поры (рис.2).

Свободным полем называют каждый участок в ткани, на котором нити одной системы не соприкасаются между собой, образуя продольную пору – капилляр (рис.2).

Фазой строения ткани называется взаимное расположение нитей основы и утка, характеризующееся степенью изогнутости одной системы нитей относительной другой или высотой волны при взаимном огибании нитей двух систем (рис.3).

 

Схемы расположения нитей в тканях разных фаз строения:

а – первой; б – пятой; в - девятой

Рис.3.

 

С увеличением высоты волн нитей основы уменьшается высота волн уточных нитей. Фаза строения характеризует напряженность структуры ткацкого полотна и поэтому определяет при прочих равных условиях: последующую эффективность релаксации при влажно-тепловом воздействии, которая выражается в степени усаживаемости ткани по основе и утку; материалоемкость полотна; толщину полотна; наполненность его волокнистым материалом, которая в свою очередь позволяет сделать заключения о потенциальной пористости полотна и таких физических его характеристиках как проницаемость, теплоизолирующая способность, а также определяет растяжимость и прочность полотна.

Различают девять фаз строения ткани. При делении на девять фаз строения высота волн нитей в данной фазе отличается от высоты волн в соседней на 1/8 суммы наименьших поперечников основы и утка в середине поля контакта, т.е. (b₀+b_y)/8, где b₀ – толщина нити основы; b_y – толщина нитей утка в середине поля контакта.

Технологической плотностью ткани называют то количество нитей каждой системы, которое приходится на 100 мм ее длины по основе или утку (плотность по основе, плотность по утку). Плотность может определяться и на условной длине в 150 мм.

Все ткани по технологической плотности различают на редкие, средние и плотные.

Редкими по плотности тканями называют те, в которых промежутки между нитями в переплетении больше диаметра последних.

Средними по плотности тканями называют те, в которых промежутки между нитями равны, т.е. соизмеримы с их диаметром.

Плотными тканями называют те, в которых промежутки между нитями меньше диаметра последних.

Соотношением плотностей по основе и утку определяется форма ячейки ткани, которая является одним из основных параметров определяющих сходство и различие механических свойств ткани в долевом и поперечном направлениях. Максимальная деформация тканей из нитей одинакового строения и толщины происходит в направлении диагонали ячейки: в равновесных тканях – под углом 45⁰; при плотности по основе в ткани большей плотности по утку – под углом чуть больше или равным 45⁰; при плотности по основе в ткани меньшей плотности по утку – под углом меньше 45⁰.

Линейное заполнение ткани по основе и утку показывает, какую часть длины ткани занимают поперечники параллельно лежащих нитей основы или утка (без учета их переплетения с нитями перпендикулярной системы) (рис.4). Заполненность ткани волокнистым материалов зависит не только от числа нитей на условную длину в 100 мм, но и от толщины нитей.

 

Схема заполненности ткани

 

 

Рис.4.

 

По величине линейного заполнения могут быть определены размеры полей просвета (сквозных пор) ткани (рис.5):

 

, (1)

 

где а – поперечный размер поры; b – продольный размер поры; П₀,_у – технологическая плотность ткани по основы и утку; d_0,у – условный диаметр нитей основы и утка в ткани; Е_0,у – линейной заполнение ткани по основе и утку.

При этом условный диаметр элементов структуры полотна рассчитывают по формуле:

, (2)

где 0,0357- эмпирический коэффициент; Т_эл – линейная плотность элемента (нити или другого); γ_вол – объемная плотность волокнообразующего полимера.

 

Схема для расчета величины сквозных пор ткани

Рис. 5.

Поверхностное заполнение ткани показывает, какую часть площади ткани занимает площадь проекций нитей основы и утка. Так как, переплетаясь между собой, нити основы и утка накладываются одна на другую, площадь их проекций меньше площади, занимаемой каждой в отдельности (рис.6).

 

Схема ячейки ткани

Рис.6.

 

Допустим, площадь одной ячейки ткани – ABCD, площадь проекции нити основы – ABMK и нити утка - AFID. Тогда поверхностное заполнение составит:

 

(3)

 

Поверхностная пористость текстильного полотна показывает отношение площади сквозных пор к площади ткани и фактически является пористостью макроструктуры. Поэтому определяет потенциальную проницаемость материалов для одежды и вентилируемость пододежного пространства пакета материалов швейного изделия.

Общая пористость текстильного полотна характеризует долю всех пор, образующихся между нитями, внутри нитей и волокон и обусловливает теплофизические характеристики полотна.

Линейным наполнением называют ту часть длины ткани вдоль нитей основы или утка, которую занимают поперечники нитей обеих систем с учетом их переплетения (рис.6). Расчет показателей наполнения проводится на основе раппорта. Длину раппорта по направлению нитей основы или утка рассчитывают, исходя из числа нитей основы и утка в раппорте и числа нитей на длине 100 мм.

Поверхностным наполнением или коэффициентом наполнения называют отношение условно минимальной площади, которую могла бы занимать ткань с данными параметрами строения при условии ее максимально возможной уплотненности, к фактической площади, занимаемой данной тканью. В расчетах фактическая площадь принята постоянной и равна 10⁴мм² (при условии определения числа нитей ткани на длине 100 мм). Поверхностной наполнение, учитывающее число полей связи в раппорте, точнее, чем поверхностное заполнение, характеризует уплотненность ткани.

Показатели заполнения и наполнения ткани оказывают существенное влияние на многие физико-механические свойства тканей. При малом заполнении и наполнении ткани отличаются легкостью, мягкостью, высокой проницаемостью и теплопроводностью. При увеличении уплотненности тканей возрастает связь элементов структуры, что повышает прочность, жесткость и износостойкость и уменьшает проницаемость и теплопроводность.

Коэффициентом связанности по основе и утку называют характеристику связи элементов ткани между собой и определяют отношением линейного наполнения к линейному заполнению. Этот коэффициент указывает на повышенную стабильность в положении элементов относительно друг друга, определяя их степень несвободы в структуре полотна.

Опорной поверхностью ткани называют площадь фактического контакта ткани с поверхностями других тел. Она зависит от вида переплетения, типа текстильных нитей в полотне, фазы строение ткани, поверхностной плотности ткани, характера отделки (рис.7).

 

Опорная поверхность ткани и ее схема

 

Рис.7.

 

Давление ткани на опорную поверхность определяется по формуле:

, (4)

 

где m_T – масса ткани; g – ускорение свободного падения; β – угол наклона ткани с контактирующей площадью; S_К – площадь контакта.

Взаимосвязь свойств переплетений

с видом переплетений тканей

(на примере главных переплетений)

Таблица 1.

 

Наименование свойств переплетений	Виды переплетений
полотняное	саржевое	атласное - сатиновое
механические свойства: - прочность -удлинение	максимальная максимальное	средняя среднее	минимальная минимальное
гигиенические свойства: - проницаемость различного рода	максимальная	средняя	минимальная
фрикционные свойства: - устойчивость к истиранию	минимальная	средняя	максимальная
технологические свойства, определяющие потребительские свойства, например, эстетику полотна и изделий из него: - раздвигаемость - осыпаемость - несминаемость	минимальная минимальная максимальная	средняя средняя средняя	максимальная максимальная минимальная

 

Проницаемостью полотен называют их способность пропускать через свою структуру воздух, жидкости, пыль и др. Она зависит от числа и размера сквозных пор в полотне.

Раздвигаемостью ткани называют сдвиг одной системы нитей относительно другой (степень подвижности нитей в структуре ткани) при приложении к ней механических нагрузок.

Осыпаемостью ткани называют выпадение одной из систем нитей при раскрое ткани или приложении механических нагрузок.

Стойкостью к истиранию ткани называют способность к сопротивлению истирающих механических нагрузок. Она зависит от числа изолированных полей контакта и их протяженности.

Схемы для пояснения содержимого таблицы 1 представлены на рисунках 7 – 10.

 

Схема для пояснения взаимосвязи механических и технологических свойств ткани с видом ее переплетения

Рис. 8.

 

Схема для пояснения взаимосвязи гигиенических свойств ткани с видом ее переплетения

Рис.9.

 

Схема для пояснения взаимосвязи фрикционных свойств ткани с видом ее переплетения

Рис.10.

 

Чтобы не ошибиться при дальнейших расчетах, проводимых при анализе и прогнозах свойств тканей, необходимо на первых этапах анализа ее структуры правильно определить вид переплетения. Это делается с помощью специального метода, о котором будет рассказано ниже. Однако проверить правильность определения вида переплетения, особенно в случае с главными переплетениями поможет знание правил построения технической записи переплетений.

 

Правила построения технических записей главных переплетений

1. в графической записи переплетения нити основы обозначаются темными клетками, нити утка – светлыми;

2. начинают построение рисунка технической записи переплетения с левого нижнего угла, с тех перекрытий, которых меньше в раппорте;

3. для всех главных переплетений раппорт по основе равен раппорту по утку (R₀=R_у);

4. в пределах одного раппорта полотняного переплетения каждая нить имеет два поля связи, переходя один раз с изнанки на лицо и один раз наоборот; число полей связи равно удвоенному числу нитей раппорта (2R).

5. раппорт саржи обозначается дробью, числитель которой показывает число основных перекрытий в раппорте, а знаменатель – число уточных перекрытий R_c=m_о/m_у; сумма числителя и знаменателя показывает общее число перекрытий по горизонтали и по вертикали, т.е. раппорт (m_г=m_в=m_о+m_у); для удобства построения технической записи переплетения принято удваивать значение раппорта (2R);

6. в обозначении саржи (простой) всегда присутствует единица, например: 1/2, 1/3, 1/4 – саржа уточная – на поверхности ткацкого полотна в этом случае преобладают уточные нити, из которых выполнены диагонали; 2/1, 3/1, 4/1 – саржа основная – на поверхности ткацкого полотна - преобладают основные нити, из которых выполнены диагонали; различают саржу положительную и отрицательную (рис.11);

 

Схемы технических записей переплетений

положительной и отрицательной саржи

 

Рис.11.

 

7. раппорт саржи по основе и утку R₀=R_у=R=m₀+m_у≥3, сдвиг S±1;

8. построение рисунка переплетения осуществляют и сдвиг считают по вертикали (рис.12);

 

Схема направления построения и отсчета сдвига простой саржи

 

Рис.12.

9. ткани (технические записи рисунка) саржевого переплетения имеют диагональные полосы; угол наклона диагонали равен 45⁰, но практически от меняется в зависимости от соотношения толщины нитей основы и утка и плотности их расположения; направления диагонали в сложных саржах связано с величиной сдвига;

10. раппорт переплетения сатин-атлас R₀=R_у=R_с-а≥5; сдвиг 1<S<(R-1); переплетение обозначается дробью, числитель которой показывает раппорт переплетения, знаменатель – сдвиг; числитель и знаменатель дроби не должен быть кратными друг другу;

11. для сатинового переплетения характерен горизонтальный сдвиг, для атласного – вертикальный, а построение по схеме (рис.13);

 

Схема направления построения и отсчета сдвига атласного и сатинового переплетений

 

 

Рис.13.

 

12. сатин – уточное переплетение, поэтому начинать строить запись переплетения нужно с обозначения основных нитей (сдвиг при этом считают по утку); для проверки правильности построения записи переплетения – используют правило: m₀=1; m_у=R-m₀;

13. атлас – основное переплетение, поэтому начинать строить запись переплетения нужно с обозначения уточных нитей (сдвиг при этом считают по основе);для проверки правильности построения записи переплетения – используют правило: m_у=1; m₀=R-m_у.