Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
Саратовский государственный технический университет
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ,
СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
И ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ
МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОДЕЖДЫ
Методические указания
к лабораторным работам по курсу
«Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности»
для студентов специальностей 260902
Одобрено
редакционно-издательским советом
Саратовского государственного
технического университета
Саратов 2007
ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ
В ЛАБОРАТОРИЯХ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
В лабораториях материаловедения находится оборудование, работающее под напряжением 220 и 380 В и имеющее движущиеся и вращающиеся части, а также используются нагревательные приборы, кислоты, щелочи и другие химические вещества. Таким образом, возникает опасность поражения электрическим током, механическое получение травмы и попадание кислот и щелочей на открытые участки тела. Поэтому при выполнении лабораторных работ студенты должны соблюдать правила техники безопасности.
Проводя испытания текстильных материалов химическими методами, необходимо наливать реактивы очень осторожно, не наклоняясь над сосудом. Помните, что для получения разбавленного раствора кислоты осторожно кислоту льют в воду, непрерывно размешивая раствор. Недопустимо лить в кислоту воду. Если на кожу попала кислота, пораженное место надо немедленно промыть водой, а затем слабым раствором соды. Если на кожу попала концентрированная щелочь, то пораженное место также промывают водой до тех пор, пока кожа не перестанет быть скользкой, и обрабатывают 5%-м раствором борной кислоты.
Включать электрические приборы следует только в сеть, соответствующую их напряжению, убедившись в наличии их заземления, после изучения принципа их работы и в присутствии преподавателя или лаборанта. Нельзя оставлять прибор во время работы без присмотра. Не разрешается прикасаться одеждой или браться руками за детали приборов, находящихся в движении. По окончании работы прибор следует отключить от электросети.
Электронагревательные приборы ставятся на теплоизоляционные подложки. Не допускается излишний нагрев прибора. При возникновении пожара следует вызвать пожарную команду, принять меры к тушению пожара, отключить электросеть, организовать спасение людей и материальных ценностей. Поэтому каждый работающий в лаборатории должен знать, где находятся средства противопожарной безопасности и как их использовать в случае необходимости.
Студенты допускаются к выполнению лабораторных работ только после прохождения инструктажа по безопасности труда и пожарной безопасности согласно инструкциям, утвержденным для лаборатории материаловедения. Результаты инструктажа оформляются документально. Каждый студент расписывается в журнале регистрации инструктажа.
Перед началом работы студенты обязаны:
- придать одежде рабочий вид, застегнуть все пуговицы, заправить рукава, заколоть волосы;
- получить разрешение на проведение лабораторной работы у преподавателя или лаборанта;
- убедиться, что прибор заземлен;
- убедиться, что вращающиеся части прибора закрыты кожухом;
- убедиться, что напряжение сети соответствует напряжению прибора.
Во время работы студенты обязаны:
- соблюдать правила эксплуатации установок и приборов;
- учитывать указания преподавателя или лаборанта;
- не изменять режимов работы оборудования;
- следить за тем, чтобы не касаться движущихся частей прибора;
- не размещать на оборудовании посторонних предметов;
- в случае каких-либо отклонений от нормальной работы (треск, горелый запах, сильное искрение, температурный нагрев и др.) необходимо немедленно выключить прибор и сообщить об этом преподавателю или лаборанту;
- при работе с химическими реактивами необходимо соблюдать повышенную осторожность и при необходимости пользоваться резиновыми перчатками.
После работы необходимо:
- выключить оборудование и отсоединить от электросети;
- убрать свое рабочее место;
- предупредить преподавателя об окончании работы и сдать приборы преподавателю или лаборанту.
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Каждая лабораторная работа рассчитана на 2-4 часа. В каждой лабораторной работе определена цель работы, приведены основные понятия, методика эксперимента, принцип работы оборудования, указаны задания к выполнению работы.
Работы выполняются индивидуально или группой по 3-4 человека. По окончании занятия студент обязан сдать лаборанту приборы и инструменты и привести рабочее место в порядок, затем оформить отчет по каждой работе отдельно.
Отчет оформляется в тетради и должен содержать:
- название темы, цель работы и порядок ее выполнения;
- рисунки или схемы приборов и принцип их работы;
- расчеты по формулам и таблицам, указанным в задании;
- выводы по полученным результатам.
После оформления отчета и теоретической защиты студент получает зачет по данной лабораторной работе.
ОТБОР И РАЗМЕТКА ПРОБ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ
Лабораторное определение показателей строения и свойств материалов для одежды проводят на точечных пробах, представляющих собой отрезки материала на всю его ширину. Длина точечной пробы определяется размерами и количеством элементарных проб для испытаний и шириной материала.
Число отбираемых точечных проб ткани зависит от размера партии. Если общая длина ткани в партии не превышает 5000 м, отбирают три куска; при длине более 5000 м дополнительно отбирают по одному куску от каждых последующих 5000 м. Каждую точечную пробу отрезают от отобранного из партии куска из любого места, кроме концов.
Отбор точечных проб трикотажных полотен выполняют согласно ГОСТ 8844—75. Отбор точечных проб нетканых полотен проводят по ГОСТ 13587—77 в виде случайной выборки.
Для лабораторного определения показателей структуры и свойств материала из точечной пробы вырезают элементарные пробы. Форму, размеры и количество элементарных проб определяют по соответствующим стандартам для видов испытаний или по предлагаемым методикам.
При размещении элементарных проб на точечной пробе необходимо придерживаться следующих правил:
- элементарные пробы располагают, отступая от кромки или продольного сгиба полотна на 50 мм; элементарные пробы в форме прямоугольников или полосок, как правило, должны располагаться строго в указанном направлении (по нитям основы или утка, вдоль петельных столбиков или рядов, вдоль или поперек полотна, под определенным углом к продольному направлению);
- в элементарных пробах одного вида, предназначенных для определения механических (растяжение, изгиб, трение) и физических (капиллярность, электризуемость и т. п.) свойств, не должны располагаться в направлении испытания одни и те же нити, столбики, ряды; другими словами, пробы в направлении испытания не должны быть продолжением одна другой;
- в элементарных пробах одного вида, используемых для оценки усадки, истирания, физических свойств (поглощаемости, проницаемости, теплофизических, оптических), не должны проходить одни и те же нити, столбики или ряды;
- в полотнах с большим раппортом переплетения элементарные пробы размещают отдельно на каждом участке раппорта, характеризующемся своей плотностью, видом переплетения, видом нити и толщиной.
Лабораторная работа 1
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ, СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ ТКАНЕЙ
Цель работы. Изучение методов определения геометрических свойств, структурных характеристик и поверхностной плотности тканей.
Задания: 1. Изучить методы определения линейных размеров, структурных характеристик и поверхностной плотности тканей.
2. Определить линейные размеры, показатели структурных характеристик и поверхностной и линейной плотности предложенных образцов тканей.
3. Дать анализ показателей свойств исследуемых материалов.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
К геометрическим свойствам относят толщину, ширину и длину ткани. Толщина тканей, b, мм – это расстояние между участками тканей, наиболее выступающими с лицевой и изнаночной стороны. Толщина тканей изменяется в пределах от 0,1 до 7 мм и определяет назначение материалов, высоту настила при раскрое, расход швейных ниток, класс машины и методы обработки.
Длина ткани, ℓ, мм – это расстояние между концами куска ткани. Длина ткани в куске зависит от вида ткани и ее поверхностной плотности. Длина куска пальтовой ткани, драпа и ватина равна 25—30 м, платьевой шерстяной ткани 40—60 м, шелковой 60—80 м, хлопчатобумажной 70—100 м, трикотажного полотна 25—40 м. Чем больше длина куска, тем легче рассчитать его для настила с минимальным количеством концевых нерациональных остатков.
Ширина, В, мм – это расстояние между двумя кромками ткани. Ширина тканей изменяется от 60 до 250 см. При раскрое деталей швейных изделий различных видов не все ширины обеспечивают получение минимальных межлекальных отходов, т. е. не все ширины являются рациональными. Разработаны рекомендации по выработке тканей номинальной ширины, и отклонения средней фактической ширины от запроектированной и утвержденной стандартом не должны превышать следующих значений, см: при ширине ткани до 70±1; до 100±1,5; до 150±2; 170±2,5; более 170±3; для всех тканей, кроме тканей из синтетических и креповых нитей и тканей с содержанием в утке фасонной пряжи, допускаемое отклонение 2,5 см.
К характеристикам структуры ткани относятся: плотность по основе и утку, заполнение (линейное, поверхностное, объемное) и наполнение ткани, заполнение по массе, общая пористость, коэффициент связности и характер опорной поверхности.
Плотностью ткани по основе По и по утку Пу называется абсолютное число нитей, приходящихся на 100 мм ткани в направлении основы или утка.
Каждая ткань в соответствии с требованиями стандарта должна иметь строго установленное число основных и уточных нитей на длине (ширине) 100 мм. При несоблюдении регламентированной плотности изменяются масса, прочность, износостойкость ткани, что приводит к понижению ее сорта и браку. Поэтому очень важно, чтобы каждая ткань имела установленную для нее стандартную плотность. Например, регламентированные для шерстяных и полушерстяных тканей отклонения по плотности (ГОСТ 5012—66) не должны превышать: по основе — минус 2 %, по утку — минус 3 %.
Толщина нитей ткани характеризуется линейной плотностью То, у, текс, и расчетным диаметром, мм (см. лабораторную работу 3 методических указаний «Физико-химические, механические и эксплуатационные свойства волокон и ниток»):
То, у =mо, у /L, (1.1)
где mо, у – масса, мг, нити (пряжи) основы или утка ткани длиной L = 1 м.
Линейное заполнение ткани по основе Ео и по утку Еу, %, показывает, какая часть длины ткани вдоль основы или утка занята поперечниками параллельно лежащих нитей, без учёта их переплетения с нитями перпендикулярной системы.
Линейное заполнение определяется как отношение фактического числа нитей основы По или утка Пу, расположенных на длине L, к максимально возможному числу нитей Пmax того же диаметра d, которые теоретически могут быть расположены без промежутков, сдвигов и смятий на аналогичной длине, по формулам:
Eо=A
По / 31,6 ; Еу=А Пу /31,6 (1.2)
где А- коэффициент зависящий от природы волокна имеет значения:
Хлопчатобумажная пряжа.........……………. 1,19-1,26
Льняная пряжа .............…………………….... 1,00-1,19
Шерстяная (гребенная) пряжа.....…………... 1,26-1,30
Шерстяная (аппаратная) пряжа...…………….... 1,30-1,35
Вискозная пряжа............……………………. 1,24-1,26
Химические комплексные нити.....……….... 1,18-1,20
Шелк-сырец .............…………………………..... 1,05-1,07
В зависимости от назначения ткани линейное заполнение ее может изменяться от 25 до 150%. Если линейное заполнение ткани больше максимальной плотности, т. е больше 100%, нити или сплющиваются, принимая эллиптическую форму, или располагаются со сдвигом на разной высоте.
Поверхностное заполнение, Епов, %, показывает, какая часть ткани заполнена нитями обеих систем с учетом их переплетения и наложения одной на другую, и характеризуется отношением площади ткани, заполненной проекциями нитей основы и утка, ко всей площади ткани.
Так как, переплетаясь между собой, нити основы и утка накладываются одна на другую, то площадь их проекций меньше площади, занимаемой каждой из составляющих в отдельности. Поверхностное заполнение рассчитывают по формуле
Епов= Ео + Еу – 0,01 Ео Еу. (1.3)
Зная поверхностное заполнение ткани, можно определить ее поверхностную пористость Rпов, %, показывающую отношение площади сквозных пор к площади всей ткани:
Rпов=100-Eпов. (1.4)
Объемное заполнение Ev, % показывает, какую часть объема ткани составляет объем нитей основы и утка. Объемное заполнение может быть выражено как отношение объемной массы ткани к объемной массе нитей:
Ev =100δт/δн , (1.5)
где dн и dт - объемная масса нитей и ткани, мг/мм3.
δт = (Мs ·10-3 )/b, (1.6)
где b – толщина ткани, мм;
Мs - поверхностная плотность ткани.
Объемную массу нити dн определяют по табл. 1.1.
Таблица 1.1
Показатели плотности и объемной массы нитей и пряжи
в зависимости от природы волокон
№ п/п | Волокнистый состав нити, пряжи | Плотность вещества, γ, мг/мм3 | Объемная масса, dн, мг/мм3 | № п/п | Волокнистый состав нити, пряжи | Плотность вещества, γ, мг/мм3 | Объемная масса, dн, мг/мм3 |
1 | Хлопковая | 1,6 | 0,9-1,3 | 8 | Шелковая | 1,3 | 0,7-0,8 |
2 | Льняная | 1,5 | 1,3-1,4 | 9 | Лавсановая | 1,3 | 0,8-1 |
3 | Шерстяная | 1,3 | 1-1,3 | 10 | Хлориновая | 1,6 | 1,3-1,6 |
4 | Вискозная | 1,5 | 0,8-1,2 | 11 | Винитрон | 1,6 | 1,4-1,5 |
5 | Ацетатная | 1,3 | 0,6-1 | 12 | Нитрон | 1,16 | 0,6-0,8 |
6 | Капроновая | 1,1 | 0,6-0,9 | 13 | Винол | 1,3 | 0,6-1,0 |
7 | Спандекс | 1,2 | 0,5-0,7 | 14 | Полипропилен | 0,91 | 0,5-0,6 |
Заполнение по массе ткани Еm, %, определяется отношением массы нитей к массе, которую мог бы иметь материал при условии полного отсутствия пор как между нитями, так и внутри нитей между волокнами и макромолекулами и рассчитывается по формуле
Em=100dт/g, (1.7)
где g - плотность вещества волокон, мг/мм3, выбирают по табл. 1.1.
Общая пористость ткани, Ро, %, характеризует долю всех промежутков между нитями, внутри нитей и волокон:
Ро =100(1-dт/g)= 100- Em. (1.8)
Общая пористость тканей колеблется от 50 до 95%.
Линейная плотность ткани ML, г/м, — масса 1 м длины ткани при ее фактической ширине — может быть определена путем пересчета массы точечной пробы m, г, длиной L, мм, по формуле
ML=m·l03/L. (1.9)
Поверхностная плотность ткани Мs, г/м2 - это масса единицы площади ткани, то есть одного квадратного метра ткани.
Поверхностную плотность ткани определяют путем пересчета массы точечной пробы длиной L, мм, и шириной В, мм, на площадь 1 м2 по формуле
Мs = m·l06 / (L·В). (1.10)
Поверхностную плотность также рассчитывают по структурным показателям ткани:
Msp = 0,01 (П0Т0 + ПуТу) η, (1.11)
где η — коэффициент, учитывающий изменение массы ткани в процессе ее выработки и отделки.
По данным проф. , коэффициент η зависит от вида ткани и равен для:
хлопчатобумажных 1,04
шерстяных гребенных 1,25
тонкосуконных 1,3
грубосуконных 1,25
льняных 0,9
химических 0,8
Отклонение Δm значений поверхностной плотности, полученных экспериментальным Мs и расчетным Мsр методами, не должно превышать 2%.
Δm= (Мs - Мsр)·100/ Мsр. (1.12)
Вследствие гигроскопичности текстильных волокон и нитей поверхностная плотность ткани фактическая и расчетная могут отличаться, поэтому поверхностную плотность ткани определяют при нормированной влажности.
Опорной поверхностью тканей называют поверхность ее контакта с любой плоской поверхностью.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Линейные размеры ткани определяют по точечной пробе, вырезанной по всей ширине ткани, которую располагают на столе в одной плоскости в расправленном состоянии, без натяжения.
Длину L и ширину В пробы измеряют с помощью нескладной измерительной линейки с погрешностью до 1 мм, располагая линейку при измерении длины параллельно кромке, а при измерении ширины перпендикулярно ей. Измерения проводят в трех местах: посередине точечной пробы и на расстоянии 50 мм от краев с каждой стороны. Ширину ткани определяют без учета бахромы. Среднее значение длины и ширины пробы устанавливают как среднее арифметическое трех измерений.
Толщину ткани измеряют на приборах, называемых толщиномерами. Простейшими являются толщиномеры индикаторного типа ТР-10 (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Общий вид толщиномеров индикаторного типа: а - тип А; б – тип Б
Точечную пробу помещают между нижним неподвижным столиком 5 и верхним подвижным столиком 4. Подъем верхнего столика производят нажатием рычага 1. Перемещение верхнего столика передается на индикаторы 3 и 2, имеющие шкалы: малую 3 с погрешностью измерения до 1 мм и большую 2 с погрешностью до 0,01 мм. При измерении толщины с помощью ручного толщиномера точечная проба должна размещаться в расправленном виде на горизонтальной плоскости стола. Величина нагружения верхнего столика устанавливается автоматически и не превышает 30 сН.
Величину толщины ткани рассчитывают как среднее арифметическое 10 измерений в разных местах точечной пробы.
Массу элементарной пробы в виде квадрата со сторонами 50 мм определяют на аналитических весах с погрешностью до 0,001 г после выдерживания ее в климатической камере при нормальных атмосферных условиях (относительной влажности воздуха 65 ± 2% и температуре 20 ± 2 °С) в течение 24 ч в соответствии с ГОСТ 10681—75.
При определении плотности темные ткани рекомендуется располагать на светлом фоне, а светлые на темном. Число нитей подсчитывают, пользуясь оптическими увеличительными средствами, чаще всего текстильными лупами и иглой.
Прибор ИПТ-1 ЦНИИШерсти несколько облегчает подсчет числа нитей. Он представляет собой микроскоп, окуляр которого имеет шкалу с делениями (штрихами). Изменяя в зависимости от плотности ткани увеличение микроскопа, добиваются совпадения изображения нитей со штрихами шкалы, которые должны быть направлены вдоль измеряемой системы нитей, после чего подсчитывают число нитей на 100 мм.
Определение плотности По. у проводят на элементарных пробах размером 50х50 мм, которые вырезают из точечной пробы в количестве: по основе — 2 пробы, по утку — 3 пробы. Выдергиванием нитей противоположной системы образуют бахрому. Число нитей основы и утка подсчитывают по бахроме на длине 50 мм короткой стороны элементарной пробы и пересчитывают на длину 100 мм. Число нитей рассчитывают как среднее арифметическое двух измерений основы и трех измерений утка.
При определении линейной плотности нитей основы и утка от каждой элементарной пробы вынимают нити основы или утка. В натянутом состоянии нити измеряют, образуя 3 пучка нитей общей длиной 1 м каждый. Каждый пучок нитей взвешивают на торсионных весах с погрешностью до 0,1 мг.
Массу нитей определяют как среднее арифметическое трех измерений нитей основы m0 и трех измерений нитей утка mу. Далее рассчитывают линейную плотность нитей по формуле (1.1).
Используя результаты измерений, рассчитывают показатели структурных характеристик ткани по формулам (1, линейную и поверхностную плотности по формулам (1.10) – (1.11).
Опорную поверхность определяют с помощью специальных приборов ПМ-4 ЦНИИШерсти (рис. 1.2), действующих по принципу внутреннего отражения и поглощения света. Эти приборы позволяют определить величину опорной поверхности, форму и ориентацию волокон и нитей, степень равномерности заполнения поверхности материала нитями и волокнами. Основной частью прибора ПМ-4, предназначенного для измерения опорной поверхности, является ручная контактная лупа.
Рис. 1.2. Прибор ПМ-4: а - общий вид; б - оптическая схема контактной лупы
Она состоит из нагружающего механизма 6, светоделительного куба 3 и окуляра 7 Рамсдена. Нагружающий механизм прижимает испытуемый материал к грани светоделительного куба с заданной силой, которую обеспечивает тарированная пружина в пределах 0-2 Н. Торцевая грань 5 ползуна нагружающего механизма имеет площадь 1 см2. Свето-делительный куб 3 состоит из двух одинаковых призм, склеенных по гипотенузным граням, одна из которых имеет зеркальное покрытие. Луч от источника света попадает в куб и, отразившись от зеркального покрытия, падает на поверхность исследуемого материала 4. Отразившись от поверхности материала, световой поток проходит через светоделительный слой, выходит из куба и попадает в окуляр 7. Окуляр увеличивает изображение в 10 раз. Если при исследовании опорной поверхности материала требуется увеличение больше чем в 10 раз, вместо окуляра к контактной лупе присоединяют микроскоп, состоящий из стандартного объектива 3,7х и стандартного окуляра 1, смонтированных в одном составном тубусе 2. В микроскопе могут использоваться окуляры с различным увеличением. Для фотографирования опорной поверхности к прибору присоединяется фотоаппарат с помощью специального переходника.
Методика испытания заключается в следующем: из материала вырезают элементарную пробу размером 15х20 мм с короткой стороной, расположенной в долевом направлении. На элементарную пробу с помощью пипетки наносят несколько капель чистого бензина и после 20—30 с подсушивания помещают пробу между гранью куба 3 и гранью 5 нагружающего механизма лицевой стороной к грани куба, вращая насеченное кольцо нагружающего механизма 6, устанавливают указатель на нужное деление шкалы усилия. Прибор располагают таким образом, чтобы открытая грань куба 3 находилась против источника света, и рассматривают в окуляр опорную поверхность материала. Наведение на резкость осуществляется перемещением окуляра вдоль его оси. Подсчет числа пересечений попавших на изображение волокон при непосредственном наблюдении возможен при условии, если делительная сетка нанесена непосредственно на торцевую грань светоделительного куба или вставлена в окуляр. Если подсчет числа пересечений проводится по фотографии, то на нее предварительно твердым карандашом наносят делительную сетку с расстояниями между линиями 5 мм.
Опорную поверхность измеряют по пяти элементарным пробам. Равномерность опорной поверхности оценивают по коэффициенту вариации.
Опорную поверхность S0 в процентах от общей площади подсчитывают по формуле
So = 100 nп /n, (1.12)
где nп — число пересечений горизонтальных и вертикальных линий делительной сетки, попавших на изображение волокон; n — общее число пересечений точек делительной сетки.
Степень ориентации волокон на опорной поверхности оценивают коэффициентом ориентации Кор:
Кор = nор / nобщ, (1.13)
где nор – число волокон, ориентированных в выбранном направлении;
nобщ – общее число волокон на изображении опорной поверхности.
Экспериментальные и расчетные показатели линейных размеров, структурных характеристик и поверхностной плотности представляют в форме табл. 1.1.
Таблица 1.1
Геометрические свойства и показатели структурных характеристик тканей
Показатель свойства | Обозна-чение | Единица измерения | Числовые значения показателей свойств | ||
1 | 2 | 3 | |||
Толщина ткани | b | мм | |||
Ширина ткани | В | м | |||
Длина элементарной пробы | L | мм | |||
Плотность | По | нити/10 см | |||
Пу | нити/10 см | ||||
Линейная плотность нитей | То | Текс | |||
Ту | текс | ||||
Масса пробы 50х50 мм | m | г | |||
Поверхностная плотность ткани, фактическая | Мs | г/м2 | |||
Поверхностная плотность ткани, расчетная | Мsр | г/м2 | |||
Отклонение фактической Мs от расчетной Мsр | Δm | % | |||
Линейная плотность ткани | МL | г/м | |||
Объемная масса ткани | dт | мг/мм3 | |||
Линейное заполнение | Ео | % | |||
Еу | % | ||||
Поверхностное заполнение | Еs | % | |||
Объемное заполнение | Еv | % | |||
Заполнение по массе | Еm | % | |||
Общая пористость | Ро | % | |||
Образец |
В выводах сравнить структурные характеристики исследуемых материалов и дать анализ влияния структуры на свойства и назначение тканей.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дать определение и математическое выражение основных характеристик структуры ткани.
2. В чем различие характеристик заполнения и наполнения ткани, их влияние на физико-механические и эксплуатационные свойства тканей?
3. Дать определение геометрических свойств тканей и их влияние на выбор материалов и процесс производства швейных изделий.
4. Дать определение опорной поверхности ткани и ее влияния на физико-механические и эстетические свойства и износостойкость.
Лабораторная работа 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ, СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН
Цель работы. Изучение методов определения линейных размеров, структурных характеристик, поверхностной плотности трикотажных полотен.
Задания: 1. Изучить методы определения и расчета линейных размеров и структурных характеристик трикотажных полотен.
2. Определить линейные размеры, показатели структурных характе-ристик и поверхностной плотности трикотажных полотен.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Трикотажное полотно представляет собой материал, состоящий из петель, соединенных в долевом и поперечном направлениях.
Основными характеристиками структуры трикотажных полотен являются плотность вязания, высота петельного ряда и шага, длина нити в петле, толщина нити, показатели заполнения и пористости, модуль петли и угол перекоса петельных столбиков и рядов.
Плотность вязания полотен определяется числом петельных столбиков (плотность по горизонтали ПГ) и числом петельных рядов (плотность по вертикали ПВ), приходящихся на условную единицу длины, равную 100 мм.
Петельный шаг, А, мм — расстояние между двумя соседними петельными столбиками — определяют по формуле
А = 100/Пг. (2.1)
Высоту петельного ряда, В, мм — расстояние между соседними петельными рядами — рассчитывают по формуле
В = 100/Пв,. (2.2)
Толщина нити трикотажа характеризуется линейной плотностью Т, текс, и расчетным диаметром нити dH (см. лабораторную работу 3 методических указаний «Физико-химические, механические и эксплуатационные свойства волокон и ниток»):
То, у =mо, у /L, (2.3)
где mо, у – масса, мг, нити (пряжи) основы или утка ткани длиной L = 1 м.
Длина нити в петле, ℓп, мм, складывается из длины остова и протяжки; определяется опытным или расчетным путем исходя из геометрической модели структуры трикотажа.
Линейное заполнение Ев, г, %, показывает, какую часть прямолинейного горизонтального (Ег) или вертикального (Ев) участка трикотажа занимают диаметры нитей.
Для переплетения гладь
Ег = 2dнПг; Ев = dнПв. (2.4)
где dн – диаметр нити или пряжи, мм, рассчитывают по формуле
dн = (А)/ 31,6 (2.5)
где А - коэффициент зависящий от природы волокна имеет значения:
Хлопчатобумажная пряжа.........……………. 1,19-1,26
Льняная пряжа .............…………………….... 1,00-1,19
Шерстяная (гребенная) пряжа.....…………... 1,26-1,30
Шерстяная (аппаратная) пряжа...…………….... 1,30-1,35
Вискозная пряжа............……………………. 1,24-1,26
Химические комплексные нити.....……….... 1,18-1,20
Шелк-сырец .............…………………………..... 1,05-1,07
Поверхностное заполнение Еs, %, показывает, какая часть площади, занимаемая петлей, приходится на площадь проекции нитей в петле.
Для переплетения гладь
Es = 100 (dнℓп - 4 dн 2) / (AB). (2.6)
Объемное заполнение Ev, %, показывает, какую часть объема трикотажа занимает объем нити:
Ev =100·δтр/δн, (2.7)
где δтр, δн — объемная масса трикотажа и нити (см. табл. 1.1), г/см3.
Заполнение массы Ет, %, характеризует отношение массы полотна к максимальной массе при условии полного заполнения объема полотна веществом волокна.
Еm= 100 δтр /γ, (2.8)
где γ — плотность вещества волокна, г/см3, (см. табл. 1.1).
Модуль петли тп, также характеризует степень заполнения полотна, определяется как отношение длины нити в петле ℓп к диаметру нити dн:
mп = ℓп /dH. (2.9)
Общая пористость R, %, показывает, какую часть объема трикотажа составляет суммарный объем всех видов пор.
R=100-Еm. (2.10)
Линейные размеры трикотажного полотна характеризуются шириной и толщиной.
Ширина полотна определяется как расстояние между сгибами для кулирного трикотажа или между кромками для основовязаного трикотажа.
Толщина трикотажа — расстояние между лицевой и изнаночной поверхностями полотна, измеренное при определенном давлении.
В трикотажных полотнах возможно отклонение петельных столбиков и рядов от вертикального и горизонтального направлений. Углом перекоса петельных столбиков считают угол наклона петельного столбика к продольному сгибу полотна или кромке, а углом перекоса петельного ряда - угол наклона петельного ряда к линии, перпен-дикулярной продольному сгибу полотна или кромке.
Поверхностная плотность Мs, г/м2, - это масса 1 м2 полотна, является характеристикой качества трикотажных полотен, показатели которой нормируются стандартом и технической документацией. Поверхностную плотность трикотажа определяют взвешиванием элементарной пробы и пересчетом ее массы на площадь 1 м2. Значение поверхностной плотности можно рассчитать исходя из показателей структуры трикотажного полотна.
Для полотен одинарных переплетений:
Msр = 0,0004·ℓп ПГПВТ. (2.11)
Для гладких двойных кулирных и основовязаных переплетений:
Msр = 0,0008·ℓп ПГПВТ, (2.12)
Для одинарных полотен жаккардовых переплетений:
Msр = 0,0008·ℓп (ПГ1 + ПГ2) ПВЖТ, (2.13)
где ПВЖ— плотность по вертикали для жаккардовых петель.
Для начесных полотен:
Msр = 0,0004·ПГПВ (ℓпг Тг + ℓпн Тн) 0,94, (2.14)
где ℓпг – длина нити в петле грунта, мм; ℓпн – длина начесной нити в петле, мм; Тн - линейная плотность начесной нити, текс; Тг - линейная плотность нити грунта, текс; 0,94 – коэффициент, учитывающий изменение поверхностной плотности при крашении и ворсовании.
Отклонение поверхностной плотности, ΔМ, %, полученной экспериментальным Ms и расчетным Msp методами, не должно превышать 5%.Отклонение рассчитывают по формуле
ΔМ= 100(Ms - Msр) / Msр. (2.15)
Объемную плотность полотен Mv, г/см3, определяют по формуле:
Mv = 10· m / (ℓ·b·d)=10-3 Ms/d, (2.16)
где m –масса образца, г; ℓ - длина образца, см; b – ширина образца, см; d – толщина образца, мм.
Для текстильных материалов Mv составляет 0,2-0,6 г/см3.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Линейные размеры полотна определяют по точечной пробе. Для этого полотно раскладывают на столе в расправленном виде, без морщин, не вытягивая. Измерительную линейку накладывают сверху на полотно параллельно или перпендикулярно его продольному сгибу или кромкам. Длину или ширину измеряют в трех местах точечной пробы с погрешностью до 1 мм. Толщину полотна измеряют толщиномером на точечной пробе в 10 местах с погрешностью до 0,01 мм при давлении не более 10 Па. Методика работы с толщиномером и описание прибора на стр. 10, рис. 1.1.
Угол перекоса петельных рядов и столбиков измеряют на точечной пробе с помощью угломера, который представляет собой рамку со шкалой, тарированной в градусах, и вращающейся стрелкой. Измерения проводят с погрешностью до 1°.
Плотность вязания полотна по вертикали ПВ и горизонтали ПГ определяют непосредственным подсчетом числа петельных рядов и столбиков на отрезке 100 мм в пяти местах точечной пробы; при этом каждый последующий замер должен охватывать новые столбики и ряды. Плотность сложных рисунчатых переплетений определяют подсчетом числа петель в одном раппорте, умножают на число полных раппортов в 100 мм и прибавляют число петель в неполном раппорте. Если раппорт в рисунчатом переплетении превышает 100 мм, измеряют длину, занимаемую несколькими раппортами, после чего плотность вычисляют по формулам:
ПГ=Nг nг 100/Lг; Пв=Nв nв 100/Lв, (2.17)
где Nг, NB — число раппортов соответственно по ширине и длине полотна, расположенных на отрезках длиной Lг, LB, мм; nГ, nВ — число петельных столбиков и рядов в раппорте.
При определении плотности придерживаются следующих правил:
- в полотнах двойных переплетений с одинаковой плотностью лицевой и изнаночной сторон подсчитывают петли по одной стороне и результат записывают как умножение полученного числа на 2;
- в полотнах с различной плотностью лицевой и изнаночной сторон результат подсчета петель записывают в виде суммы, ставя на первое место плотность лицевой стороны (например, 46 + 96);
- в полотнах комбинированных переплетений плотность подсчитывают и записывают для каждого участка переплетения отдельно;
- пропущенные петельные столбики в расчет не принимают;
- в двойных полотнах плотность по горизонтали подсчитывают по лицевым петлям;
- в полотнах прессовых переплетений в общее число петель по вертикали включают наброски, выявляя их путем растяжения или роспуска пробы полотна;
- плотность по вертикали полного и неполного жаккарда подсчитывают по лицевой стороне. Для определения плотности по изнаночной стороне полученное число петель умножают на число цветов в петельном ряду (для полного жаккарда) и на половину числа цветов (для неполного жаккарда).
Для определения длины нити в петле из точечной пробы вырезают элементарную пробу длиной не менее 100 мм, равную по ширине 100 петельным столбикам для однолицевых полотен и 50 петельным столбикам для двухлицевых полотен. Для полотен рисунчатых переплетений пробу берут такой длины, чтобы в ней укладывалось целое число раппортов.
Длину нити в петле полотен из текстурированных нитей определяют на элементарных пробах, имеющих ширину больше 100 петельных столбиков. Для этого отсчитывают 100 петельных столбиков, ставят метки на крайних петлях и делают надрез, отступив от меток на 5-10 мм. В подготовленной полоске с однородной петельной структурой распускают ряд за рядом не менее пяти рядов и измеряют длину вынутых нитей в распрямленном состоянии. Распрямление нити проводят следующим образом: прижав указательным пальцем левой руки один конец нити к началу линейки, указательным пальцем правой руки распрямляют нить вдоль линейки. Длину текстурированных нитей определяют на стойке; один конец нити закрепляют в зажиме стойки точно по отметке, к другому концу подвешивают груз предварительного натяжения. В этом положении измеряют длину нити между метками. Предварительное натяжение устанавливается для нитей типа эластик из расчета 1 сН/текс, для текстурированных нитей типа мэлан, мэрон, кримплен и др. 2 сН/текс.
Среднюю длину нити в петле получают, разделив общую длину нити на 500 петель.
Для двойных полотен с пропущенными петельными столбиками длину нити в петле подсчитывают по формуле
ℓп = ∑Lх / (n [(2 + 50) + (х1— х2)]), (2.18)
где ∑Lх - суммарная длина вынутых нитей; п - число замеров; х1 — число пропущенных петельных столбиков с той стороны полотна, с которой отсчитывают 50 столбиков; х2 - число пропущенных петельных столбиков с обратной стороны полотна.
Для двойных прессовых полотен длину нити в петле определяют по формуле
ℓп = ∑Lх / (n ·2 · 5
Для полотен рисунчатых переплетений при определении средней длины нити в петле число замеров принимают равным раппорту по вертикали, а для жаккардового трикотажа — числу рядов в раппорте, умноженному на число цветов. Длину нити в петле рассчитывают:
для трикотажа полного жаккардового переплетения:
ℓп = ∑Lх / [n/z ·50 (1+ z)]), (2.20)
для трикотажа неполного жаккардового переплетения:
ℓп = ∑Lх / [n/z ·50 (1+ z/2)]), (2.21)
где z — число цветов в петельном ряду.
Линейную плотность нити Т, текс, можно определить, взвесив на торсионных весах пучок нитей, вынутых для измерения длины нити в петле. Зная суммарную длину нитей, по формуле (1.1) вычисляют линейную плотность.
Поверхностную плотность трикотажного полотна определяют опытным путем, взвешивая на аналитических весах элементарные пробы размером 50x50 мм и пересчитывая массу на площадь 1 м2.
Используя результаты измерений, рассчитывают показатели структурных характеристик и поверхностной плотности трикотажа по формулам (2.1)–(2.21). Экспериментальные и расчетные показатели линейных размеров, структурных характеристик и поверхностной плотности трикотажных полотен представляют в форме табл. 2.1.
Таблица 2.1
Геометрические свойства и показатели структурных характеристик трикотажных полотен
Показатель свойства | Обозна-чение | Единица измерения | Числовые значения показателей свойств образцов трикотажа | ||
1 | 2 | 3 | |||
Толщина трикотажа | b | мм | |||
Ширина трикотажа | В | м | |||
Длина элементарной пробы | L | мм | |||
Плотность трикотажа | Пг | петли/10 см | |||
Пв | петли/10 см | ||||
Высота петельного ряда | В | мм | |||
Высота петельного шага | А | мм | |||
Линейная плотность нитей | Т | текс | |||
Масса пробы 50х50 мм | m | г | |||
Поверхностная плотность трикотажа, фактическая | Мs | г/м2 | |||
Поверхностная плотность трикотажа, расчетная | Мsр | г/м2 | |||
Отклонение фактической Мs от расчетной Мsр | Δm | % | |||
Линейная плотность трикотажа | МL | г/м | |||
Объемная масса трикотажа | dт | мг/мм3 | |||
Линейное заполнение | Ео | % | |||
Еу | % | ||||
Поверхностное заполнение | Еs | % | |||
Объемное заполнение | Еv | % | |||
Заполнение по массе | Еm | % | |||
Объемная плотность трикотажа | Mv | г/см3 | |||
Линейный модуль петли | m | ||||
Общая пористость | R | % | |||
Образец |
В выводах дать заключение об использовании трикотажного полотна, особенностях режимов обработки и влиянии структуры полотна на его свойства.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Какие структурные показатели трикотажного полотна влияют на его поверхностную плотность?
2. Как определить плотность в полотнах одинарных, двойных, жаккардовых и начесных переплетений?
3. Дать определение и математическое выражение характеристик структуры трикотажных полотен.
4. Как определить длину нити в петлях сложных и простых переплетений?
5. Геометрические свойства трикотажных полотен, методы определения.
Лабораторная работа 3
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ, СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ
НЕТКАНЫХ ПОЛОТЕН
Цель работы. Изучение методов определения линейных размеров, структурных характеристик и поверхностной плотности нетканых полотен.
Задания: 1. Изучить методы определения и расчета линейных размеров и структурных характеристик нетканых полотен.
2. Изучить классификацию нетканых полотен и методы анализа их строения.
3. Определить линейные размеры, показатели структурных характеристик и поверхностной плотности нетканых полотен.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Нетканые полотна представляют собой один или несколько слоев текстильных материалов (холст, система нитей, каркас и т. п.), элементы структуры которых скреплены различными способами (вязально-прошивным, иглопробивным, клеевым сварным, свойлачиванием и их сочетанием).
Структура нетканого полотна определяется строением слоев текстильных материалов и структурой их соединения.
Структура волокнистого холста определяется характером расположения волокон, их ориентацией в структуре холста, линейной плотностью волокон и нитей, степенью их распрямленности и ориентации в холсте, числом слоев прочесов.
По характеру расположения волокон различают:
- холсты с относительно параллельным, ориентированным преимущественно в одном направлении расположением волокон. Их формируют путем наложения друг на друга волокнистых слоев, получаемых с чесальной машины;
- холсты с перекрещивающимся расположением волокон. Их получают путем накладывания волокнистых слоев под углом друг на друга;
- холсты с хаотичным, неориентированным расположением волокон, получаемые аэродинамическим способом формования;
- холсты с комбинированным расположением волокон, образо-ванные путем чередования волокнистых холстов, полученных перечисленными выше способами;
- холсты с неориентированным расположением длинных элемен-тарных волокон, так называемые филаментные холсты, которые получают фильерным способом формирования.
Степень ориентации волокон в холсте характеризуют углом наклона волокна к продольному направлению холста. Ориентация волокон в холсте оценивается углом наклона β волокна к продольному направлению холста. Так как расположение волокон в холсте неодинаковое, то принято определять показатели указанных характеристик у большого числа волокон и строить кривые их распределения, по которому можно установить преимущественное значение коэффициента изогнутости и угла ориентации.
Если в качестве основы нетканого полотна служат системы параллельных нитей, ткань или трикотаж, то характеристиками структуры этого полотна являются число нитей по длине и ширине, а также общепринятые характеристики структуры ткани или трикотажа.
Степень распрямленности волокон С в холсте оценивают отношением истинной длины волокна LB к расстоянию а между точками скрепления или концами волокна:
C = LВ / a. (3.1)
Если в качестве основы нетканого полотна применяют системы нитей основы и утка, ткань или трикотаж, то для характеристики ее структуры используют показатели: линейную плотность нитей, число нитей или петель по длине и ширине, вид переплетения, длину нити в петле.
Для вязально-прошивных полотен (ГОСТ 15902.2-79) в качестве структурных характеристик используют: линейную плотность прошивной нити Т, текс; плотность прошива по длине и ширине полотна — число петельных рядов (Пд) и число петельных столбиков (Пш), приходящихся на 50 мм; длину нити в петле ℓп, мм, - длину нити, идущую на образование одной петли; длину прошивных нитей на 1 м2 полотна Ln, мм:
Ln = 0,4ПДПШℓп. (3.2)
Вид переплетения прошива также является характеристикой структуры нетканого вязально-прошивного полотна. Для скрепления основы используются основовязаные трикотажные переплетения различных видов: цепочка, трико, сукно, шарме, филейные, а также разнообразные их комбинации.
Структура иглопробивного нетканого полотна характеризуется частотой проколов, приходящихся на 1 см2.
У клееных нетканых полотен кроме расположения волокон, с помощью оптической микроскопии оценивают расположение связующего вещества в холсте, равномерность распределения и структуру склеек. Различают несколько типов склеек: контактные, склейки-муфты, ламельные, агрегатные.
Линейные размеры нетканых полотен характеризуются длиной L, шириной В и толщиной b, мм.
К структурным характеристикам нетканых полотен также относят линейную плотность ML, г/м, — массу 1 м полотна, mнп, при его фактической ширине:
ML=mнп/L. (3.3)
Поверхностную плотность Мs, г/м2, - массу полотна площадью 1 м2:
Ms=mнп/LB . (3.4)
В вязально-прошивных полотнах определяют дополнительно поверхностную плотность прошивной нити в полотне Мн, г/м2, которую подсчитывают исходя из показателей структурных характеристик прошива по формулам:
для одинарного переплетения (трико, цепочка, сукно и т. д.)
Мн = 4·10-4ПдПшℓп Т; (3.5)
для двойного переплетения (трико-цепочка, трико-сукно и т. п.)
Мн = 4·10-4ПдПш(ℓ1 + ℓ2)Т, (3.6)
где ℓ1, ℓ2— длина нити в петле соответственно первого и второго переплетения.
Содержание прошивной нити в полотне, Сп, %,
Сп= Мн·100 / Мв. (3.7)
Содержание волокнистого холста или каркасного полотна, Сх(к) , %,
Сх(к) = 100 - Сп. (3.8)
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Линейные размеры нетканого полотна определяют по точечной пробе. Длину и ширину пробы измеряют линейкой в трех местах в каждом направлении: посередине пробы и на расстоянии 50 мм от краев. Измерения проводят с погрешностью до 1 мм. Значение длины L и ширины В полотна определяют как среднее арифметическое трех замеров.
Толщину полотна измеряют с помощью толщиномера в 10 местах точечной пробы с погрешностью до 0,01 мм (по методике на стр. 10).
Массу точечной пробы mнп нетканого полотна определяют так: вырезать 3 пробы размером 50х50 мм и взвесить каждую на аналитических весах с погрешностью до 0,001 г. По среднему значению трех взвешиваний рассчитать линейную и поверхностную плотность нетканого полотна (формулы (3.3)–(3.4)).
Затем выдернуть прошивную нить, взвесить ее на аналитических весах и определить поверхностную плотность прошивной нити.
Плотность прошива вязально-прошивного полотна можно определить по точечной пробе, подсчитывая число петельных столбиков и рядов на отрезке 50 мм. Подсчет проводят с помощью препарировальной иглы и текстильной лупы. Плотность прошива по длине ПД и ширине Пш устанавливают как среднее арифметическое 5 измерений в разных местах точечной пробы.
При определении длины нити в петле используют элементарную пробу размером 100x100 мм. Отступив от края пробы на 20 мм, отмечают 5 петельных столбиков и в каждом из них подсчитывают число петель на отрезке 100 мм. Далее последовательно распускают петельные столбики и извлекают нити из полотна. Извлеченные нити измеряют в расправленном виде на линейке с погрешностью до 1 мм. По данным измерений рассчитывают длину нити в петле, разделив суммарную длину извлеченных нитей на число петель в столбиках. Эти же нити взвешивают на торсионных весах и по формуле (1.1) определяют линейную плотность нитей прошива. У комбинированных переплетений длину нити в петле прошива определяют отдельно для каждого вида переплетений, образующих комбинацию.
По формулам (3.2)-(3.8) рассчитывают показатели структурных характеристик вязально-прошивных полотен.
Ориентацию волокон в наружных слоях холста можно определить с помощью линейки и угломера (транспортира). Линейку накладывают на точечную пробу перпендикулярно продольному сгибу или краям полотна. К линейке прикладывают нижний край угломера, а стрелку направляют по линии, соединяющей концы измеряемого волокна. Более точные измерения можно провести, используя измерительный микроскоп типа МИ-1.
Рассматривая структуру нетканого клееного полотна под микроскопом, делают зарисовку наиболее типичных видов склеек, встречающихся в его структуре.
На иглопробивных полотнах с помощью текстильной лупы подсчитывают плотность N число проколов на участке 1 см2. Среднее арифметическое из числа проколов определяют по пяти замерам на различных участках точечной пробы.
Экспериментальные и расчетные показатели линейных размеров, структурных характеристик и поверхностной плотности нетканых полотен представляют в форме табл. 3.1.
В выводах по работе указать способ производства нетканого полотна и дать характеристику структуры нетканого полотна и ее влияние на свойства и назначение нетканых полотен.
Таблица 3.1
Геометрические свойства и показатели структурных характеристик
нетканых полотен
Показатель свойства | Обозна-чение | Единица измерения | Числовые значения показа-телей свойств образцов нетканых полотен | ||
1 | 2 | 3 | |||
Толщина полотна | b | мм | |||
Ширина полотна | В | м | |||
Длина элементарной пробы | L | мм | |||
Плотность нетканого прошивного полотна | Пд | петли/5 см | |||
Пш | петли/5 см | ||||
Длина нити в петле | ℓп | мм | |||
Длина прошивной нити | Lп | мм/1 м | |||
Плотность - число проколов клеевого полотна | N | прокол/1см2 | |||
Масса точечной пробы | mнп | г | |||
Масса прошивной нити | mн | г | |||
Поверхностная плотность полотна | Мs | г/м2 | |||
Линейная плотность полотна | МL | г/м | |||
Угол ориентации волокон | β | град | |||
Поверхностная плотность прошивной нити | Мн | г/м2 | |||
Содержание волокнистого холста или каркасного полотна | Сх(к) | % | |||
Образец |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дать определение, что такое нетканое полотно, какие бывают нетканые полотна, способы получения нетканых полотен?
2. Основные характеристики нетканых прошивных полотен и их влияние на свойства и назначение полотен.
3. Основные характеристики клееных нетканых полотен и их влияние на свойства и назначение полотен.
4. Основные характеристики иглопробивных нетканых полотен и их влияние на свойства и назначение полотен.
Лабораторная работа 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНЕЙНЫХ РАЗМЕРОВ, СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАТУРАЛЬНОГО И ИСКУССТВЕНОГО
МЕХА И КОЖИ
Цель работы. Изучение методов определения линейных размеров и структурных характеристик натурального и искусственного меха и кожи.
Задания: 1. Изучить методы определения и расчета линейных размеров и структурных характеристик натурального и искусственного меха и кожи.
2. Изучить основные линейные и структурные характеристики пушно-меховых полуфабрикатов, ворса искусственного меха и кожи.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Пушно-меховая шкура состоит из волосяного покрова и кожевой ткани. Характеристики структуры меховых полуфабрикатов для одежды определяются как для волосяного покрова, так и для кожевой ткани. Участки шкуры, соответствующие определенным частям тела животного и отличающиеся определенной совокупностью свойств, называются топографическими участками. Для многих видов пушно-меховых шкур характерно крайне неравномерное развитие волосяного покрова по высоте, густоте, мягкости волос и плотности кожевой ткани, поэтому шкуры делят на 9 топографических участков (рис. 4.1) и для изготовления изделий шкуры используют не целиком, а отдельными участками. Например, шкурки белки обычно раскраивают на участки: хребты, черева, загривки, огузки и т. п., из которых сшивают пластины (хребтовые, черевовые, огузочные, загривочные и др.). Из этих пластин изготовляют изделия определенного назначения. Волосяной покров состоит из кроющих и пуховых волос. Среди кроющих выделяют направляющие и остевые волосы.
Рис. 4.1. Участки шкуры: 1 - хвост; 2 - огузок; 3 - хребет; 4 - загривок; 5 - мордка; 6 – душ-ка; 7- бок; 8- черево; 9 - лапы | Рис. 4.2. Строение шкуры: а - сосочковый и б-сет-чатый слои: 1-волосяная луковица и сумка; 2, 3- эпи-дермис; 4- волос; 5- сальная железа; 6 - мышца волосяной сумки; 7- дерма; 8 – мускульная прослойка; 9 –подкожно-жировой слой |
Густота волосяного покрова характеризуется количеством волос всех видов, находящихся на единице площади 1см2. Густота волосяного покрова определяет теплозащитные свойства меха. По густоте шкуры делятся на 4 группы: особогустоволосые – 20 тысяч волос на 1см2 (песец, выдра и др.); густоволосые – 12-20 тысяч на 1см2 (норка, кролик и др.); средней густоты – 6-12 тысяч на 1см2 (белка, лисица и др.); редковолосые – не более 6 тысяч на 1см2 (сурок, суслик и др.). Густота зависит от вида животного, района обитания зверя или условий содержания животного, времени года отстрела, пола и возраста зверя или животного. На участках шкуры густота волосяного покрова также неодинакова: на одних участках (хребтине) она больше, на других (череве) меньше.
Высота (то есть длина) волосяного покрова определяется естественной высотой волос всех видов, составляющих мех. Высота волосяного покрова на шкурах зверей различных видов неодинакова и колеблется от 10 до 120 мм. По высоте волосяного покрова шкуры делятся на три группы: низковолосые – с длиной ости и пуха на огузке менее 25 мм; средние – от 25 до 40 мм; длинноволосые – более 40 мм. Полуфабрикаты некоторых видов поступают в скорняжное производство щипаными, т. е. имеющими только пуховые волосы (выдра, морской котик), стрижеными и эпилированными (кролик).
Масса меховых шкурок определяет массу готового изделия и зависит от толщины и плотности кожевой ткани, содержания в ней минеральных солей и жирующих веществ, длины и густоты волосяного покрова. Условно шкурки делят на 4 массовые категории: особотяжелые – масса 1 дм2 более 15 г (волк, собака, рысь и др.); тяжелые – масса 1 дм2 10-15 г (песец, морской котик, овчина и др.); средние – масса 1 дм2 7-10 г (норка, ондатра, белка и др.); легкие – масса 1 дм2 не более 7 г (суслик, крот и др.);
Мягкость, или шелковистость, меха зависит от строения, густоты волосяного покрова, количественного соотношения кроющих и пуховых волос. Чем больше кроющих волос приходится на единицу площади, тем грубее волосяной покров. Мягкость волосяного покрова на участках шкур различных зверей, как правило, неодинакова. У наземных животных различия в степени мягкости волосяного покрова проявляются более резко, чем у водных и полуводных. На практике мягкость, или шелковистость, меха определяют органолептически, проводя рукой по волосяному покрову. Предусмотрены следующие оценки меха: особошелковистый, шелковистый, мягкий, полумягкий, грубоватый, грубый.
Свойлачиваемость—способность волосяного покрова уплотняться вследствие сближения, переплетения и сцепления волокон. Свойлачиваемость зависит от количественного соотношения пуховых и кроющих волос, густоты волосяного покрова, упругости волос, их извитости и расположения на них чешуек. Шкуры, волосяной покров которых легко свойлачивается, обладают малой износостойкостью; теплозащитные свойства их во время носки резко ухудшаются, изменяется внешний вид.
Сминаемость — уменьшение толщины волосяного покрова при действии сжимающей нагрузки. Сминаемость зависит от упругости волос, густоты и высоты волосяного покрова. Чем выше упругость волос и гуще волосяной покров, тем меньше сминаемость меха. Сминаемость волосяного покрова ухудшает теплозащитные свойства меха и его внешний вид.
Цвет волосяного покрова натуральных пушно-меховых шкурок бывает белый, черный, коричневый, рыжий, голубой, серый, бурый. Некоторые виды шкурок выпускают крашеными. Крашение проводится для улучшения внешнего вида меха или имитации менее ценного меха под более ценный (овчина под выдру). Окраска волосяного покрова может быть однотонная (крот, выдра), пятнистая (барс, леопард) и зонарная, при которой волосы по высоте имеют несколько цветов: у основания один, у концов другой цвет.
Блеск волосяного покрова зависит от строения кутикулярного слоя отдельных волос (характера расположения чешуек), а также от строения волосяного покрова: остевые и направляющие волосы увеличивают блеск, пуховые волосы делают волосяной покров матовым. Принято различать блеск сильный, средний, слабый и матовый. Выделяют шкуры, имеющие блеск шелковистый (мягкий, напоминающий блеск натурального шелка), металлический (напоминающий блеск стали) и стекловидный (сильный, резкий, создающий на поверхности волосяного покрова яркие блики).
Кожа представляет собой сложную волокнистую систему, образуемую взаимным переплетением в разных плоскостях волокон (коллагеновых, эластиновых и ретикулиновых), разнообразных по форме, размерам и расположению. Поперечный срез кожи имеет два основных слоя: сосочковый и сетчатый (рис. 4.2). Поверхность сосочкового слоя покрыта тонкой сетчатой пленкой, образующей лицевую поверхность кожи, которая обладает своеобразной неровностью, создаваемой выступами сосочков и углублениями от волосяных сумок. Характер расположения и размер неровностей образуют своеобразный рисунок, носящий название мерея. Коже каждого вида животного соответствует своя определенная мерея. Сетчатый слой составляет основную часть толщины кожи и определяет ее прочность. Соотношение толщины сосочкового и сетчатого слоев неодинаково в кожах животных различного вида и изменяется в зависимости от их возраста.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для определения высоты волос на участке измерения со стороны кожевой ткани лезвием бритвы отрезают часть меха, которую осторожно отделяют. Затем со стороны среза с помощью штангенциркуля измеряют высоту волос или волокон ворса. Измерять высоту волосяного покрова или длину ворса (ГОСТ 26666.1-85) можно, не разрезая мех, с помощью тонкой масштабной линейки. Погружая линейку в мех до соприкосновения с кожевой тканью или грунтом, отмечают по шкале линейки длину не распрямленных волос, мм, (остевых, направляющих и пуховых) или волокон ворса. За длину ворса или волос того или другого типа принимается среднее арифметическое значение результатов десяти измерений, выполненных на разных участках.
Густота волосяного покрова пушно-меховых полуфабрикатов характеризуется числом волос всех типов, расположенных на 1 см2 кожевой ткани, а густота ворса искусственного меха - количеством волокон на 1 см2 грунта. Для определения густоты волосяного покрова специальным пробой-ником со стороны кожевой ткани вырезают образец площадью 0,25 см2 (если мех не густой, используют образец площадью 1 см2). Волосы на образце связывают ниткой и осторожно срезают у основания (кожевой ткани). Далее пинцетом вынимают из пучка и подсчитывают число направляющих, а затем остевых волос. Оставшиеся пуховые волосы помещают на стекло, смазанное глицерином, и, пользуясь препарировальной иглой, подсчитывают число пуховых волос. Общее число волос на 1 см2 служит характеристикой густоты волосяного покрова. Густоту волосяного покрова пушно-меховых полуфабрикатов и ворса искусственного меха без нарушения целостности меха можно определять с помощью прибора РГ-4.
Для определения линейных размеров (длины, ширины, диаметра) образцов (элементарных проб) кожи применяют металлические линейки (ГОСТ 938.13—70) и штангенциркули (для проб жесткой кожи). Размер шкурок характеризуется площадью в.
Длину и ширину образцов для испытания измеряют с погрешностью не более 0,1 мм. Для пробы толщиной 2,5 мм и более ширину следует определять с двух сторон: сначала со стороны лицевой поверхности, затем со стороны бахтармы. При толщине образцов меньше 2,5 мм ширину измеряют по лицевой поверхности.
Для измерения толщины кожи применяют толщиномеры типа ТР (ГОСТ 11358—89), отвечающие следующим требованиям (ГОСТ 938.15-70): измерительное усилие (390 ±5) сН; вылет толщиномера, мм, не менее; цена деления шкалы 0,01 мм, но допускается и 0,1 мм.
Для определения объема проб кожи применяют следующие методы (ГОСТ 938.20—71): обмер; вытеснение жидкости с применением волюмометра; вытеснение жидкости с помощью сообщающихся сосудов. Обмером устанавливают объем мягкой рыхлой кожи типа замши и спилка.
Перед определением объема пробы доводят до воздушно-сухого состояния по ГОСТ 938.14—70. При обмере на пробу наносят три точки на расстоянии 2 см от центра, образующие равносторонний треугольник. Сначала измеряют толщину образца в намеченных трех точках, затем диаметр пробы в двух взаимно-перпендикулярных направлениях как с лицевой, так и с бахтармяной стороны. Объем пробы (см3) вычисляют по формуле
V=πd2h/4, (4.1)
где d - средний диаметр пробы (среднеарифметическое из четырех замеров), см; h — средняя толщина пробы, см (среднеарифметическое результатов измерений в трех точках).
Результаты испытаний волосяного покрова и кожевой ткани представить в форме табл. 4.1.
Таблица 4.1
Характеристики меха и кожи | Единицы. измерения | Показатели свойств образцов | |||
1 | 2 | 3 | 4 | ||
Вид меха Высота волосяного покрова Густота волосяного покрова Масса волосяного покрова Масса кожевой ткани Масса шкурки Толщина кожи образец | мм мм г/м2 г/м2 г/м2 мм |
В выводах дать анализ образцов и определить, к какой категории по густоте, массе, шелковистости и блеску относится образец исследуемого меха.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Строение и свойства кожевой ткани и волосяного покрова.
2. Дать определение, что такое топографические участки, мерея, дерма?
3. Основные характеристики меха и кожи и их влияние на свойства и назначение полотен? Методы определения.
Лабораторная работа 5
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛАЖНОСТИ МАТЕРИАЛОВ
Цель работы. Освоение методов измерения влажности материалов для швейных изделий.
Задания: 1. Изучить устройство сушильного аппарата и сушильного шкафа и методику проведения в них испытаний.
2. Определить влажность проб материала с помощью сушильного аппарата и сушильного шкафа. Сравнить полученные результаты.
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ
Влажность характеризует содержание влаги в материале и зависит от его сорбционной способности. Различают фактическую, нормальную и нормированную влажность материала.
Фактическая влажность Wф, %, показывает, какую часть массы материала составляет масса влаги, содержащаяся в нем при фактической влажности воздуха. Определяют по формуле
Wф=100(mф - mс) / mс, (5.1)
где mф - масса образца при фактической влажности воздуха, г; тс - масса пробы после высушивания до постоянной массы, г.
Нормальную влажность Wр, %, также называют равновесной влажностью, которую материал приобретает при выдерживании в течение определенного времени при стандартных климатических условиях: относительной влажности воздуха 65±2%, температуре окружающей среды 20±2 оС и постоянной скорости движения воздуха 0,2 м/с.
Нормированная (кондиционная) влажность Wк, %, - это условная влажность, норма которой устанавливается в нормативно-технической документации на конкретный вид материала. Показатели нормированной и нормальной влажности близки. Нормированную влажность для смешанной пряжи, неоднородных нитей, текстильных полотен, имеющих неоднородный волокнистый состав, рассчитывают по формуле
Wк= (р1 W1+ р2 W2) / 100, (5.2)
где W1, W2 - нормированная влажность каждого компонента волокнистого состава, %; р1, р2 - номинальное содержание по массе каждого вида волокна, %.
Масса текстильных материалов изменяется в зависимости от влажности, поэтому расчет между потребителем и поставщиком производится по массе материалов при нормированной влажности, т. е. кондиционной массе mк, г или кг:
mк= mф(100+Wн) /(100+Wф) (5.3)
где mф— фактическая масса материала, г или кг; Wн - нормированная влажность материала, %; Wф - фактическая влажность материала, %.
МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Стандартными методами определения влажности материалов являются тепловые методы с помощью сушильного аппарата и сушильных шкафов.
Сушильный аппарат АСТ-73 (рис. 5.1) имеет цилиндрический корпус 4, покрытый теплоизоляционным слоем. Внутри корпуса находится сушильная камера 5, в которой размещено шесть корзин 6, изготовленных из металлической сетки и предназначенных для загрузок испытуемых проб. Корзины подвешиваются к крышке корпуса и имеют возможность перемещаться по радиальным пазам крышки к центру сушильного аппарата. В крышке аппарата имеется люк для загрузки корзин в сушильную камеру и диафрагма, которой перекрывают пазы во время сушки материала. Каждая корзина является сменной чашкой технических весов 15, смонтированных на верхней части корпуса. Равновесие весов с пустой сетчатой корзиной достигается заменой металлических грузиков в полом цилиндре 2 на подвеске 1.
Рис. 5.1. Сушильный аппарат АСТ-73 | Рис. 5.2. Сушильный шкаф ШС-3 |
Пробы материала, помещенные в корзины, высушиваются потоком горячего воздуха. Нагрев и циркуляцию воздуха обеспечивают нагревательный элемент 9, патрубок с рассекателем 12, вентилятор 11 и электродвигатель 10. Диффузор 7 регулирует скорость циркуляции воздуха в центральной части камеры, а заслонка 8 - подачу воздуха из помещения. Требуемая температура сушки устанавливается вращением магнитной муфты в головке ртутного электроконтактного термометра 3 и поддерживается на заданном уровне термометром 13. Контроль температуры в сушильной камере осуществляется термометром 14.
Для определения фактической влажности нитей, тканей, трикотажных и нетканых полотен от каждой из единиц продукции, отобранных по ГОСТ 6611.0—73, ГОСТ 20566—75, ГОСТ 8844—75, ГОСТ 13587—77, отбирают две пробы размером 100х100 мм (5-20 г). Отобранные пробы взвешивают немедленно или помещают во влагонепроницаемую тару и взвешивают непосредственно перед испытанием с погрешностью не более 0,0001 г на аналитических весах того же класса точности, что и в сушильном аппарате.
Перед началом испытаний сушильную камеру 5 нагревают до требуемой температуры: 68 ± 2 °С для хлориновых нитей и изделий из них, 107 ± 2 °С для остальных видов нитей и изделий из них. После этого включают вентилятор и проверяют ориентировку весов сушильного аппарата. Затем корзины с пробами помещают в прогретый сушильный аппарат, закрывают люк и диафрагму, открывают заслонку 8 и включают вентилятор 11. Первое взвешивание проводят через 30 мин. Последующие взвешивания осуществляют через каждые 20 мин до получения постоянной массы, т. е. до тех пор, пока разность между результатами двух последовательных измерений будет не более 0,001 г. При взвешивании проб заслонку 8 аппарата закрывают и выключают вентилятор 11.
Расчет фактической влажности ведут по формулам (5.1)-(5.3). Вычисления округляют до первого десятичного знака.
Влажность нитей и текстильных полотен определяют в сушильных шкафах, снабженных терморегуляторами и нагреваемых с помощью электроспиралей или инфракрасных ламп. Сушильный шкаф ШС-3 (рис. 5.2) обеспечивает сушку материалов при заданной температуре (на 10 °С выше комнатной и до + 200 °С). Он состоит из цилиндрического корпуса 9, подставки 8, рабочей камеры 2, в которой установлены три съемные полки 3, и круглой дверцы 4, закрываемой поворотным запором. В нижней части рабочей камеры имеется отверстие для притока воздуха по вентиляционной трубке. В верхней части корпуса предусмотрены отверстие для установки термометра и колпачок 1, поворотом которого можно регулировать конвекцию воздуха в рабочей камере. Нагревательные элементы, изготовленные из проволоки высокого омического сопротивления, расположены на наружной поверхности и задней стенке рабочей камеры. Пространство между корпусом прибора и рабочей камерой заполнено теплоизоляцией. Внутри подставки 8 помещается электрическая часть регулятора температуры, состоящая из электромагнитного реле, кенотрона типа 6Ц5С, трансформатора накала и конденсатора. На передней стенке подставки расположены сигнальная лампа 7, контролирующая работу реле, выключатель прибора 6 и ручка терморегулятора со шкалой 5.
Для определения влажности материалов в сушильном шкафу каждую отобранную пробу помещают в тарированную бюксу, накрывают крышкой и взвешивают на аналитических весах. Погрешность взвешивания регламентируется по-разному: 0,002 г - для нитей; 0,001 г - для тканей и нетканых полотен; 0,005 г - для трикотажных полотен.
Для высушивания проб бюксы размещают на одной полке шкафа, снимают с них крышки и кладут рядом. Температуру высушивания устанавливают такую же, как при сушке в сушильном аппарате. Во время высушивания отверстия в верхней части сушильного шкафа должны быть открыты для выхода влажного воздуха.
Первое взвешивание бюкс с пробами нитей производят через 2 ч, а с пробами текстильных полотен через 3 ч после начала высушивания. Продолжительность высушивания между последующими взвешиваниями 30 мин. Перед взвешиванием каждый бюкс закрывают крышкой, вынимают из шкафа и помещают для охлаждения в эксикатор с хлористым кальцием или серной кислотой не менее чем на 10 мин. Перед взвешиванием крышку бюкса надо быстро поднять и опустить, чтобы давление воздуха внутри бюкса стало одинаковым с давлением окружающего воздуха.
После того как пробы материала будут иметь постоянную массу, высушивание прекращают. Фактическую влажность материала определяют по формулам (5.1)-(5.3).
Определение влажности кожи и меха. Пробу меха остригают и кожевую ткань испытывают так же, как и кожу. Для проведения испытаний пробу кожи измельчают до кусочков шириной 0,5-0,6 мм и длиной до 5 мм любой резательной машиной или инструментом. Масса элементарной пробы для определения влажности - 2 г, число элементарных проб - 2. Подготовленные элементарные пробы помещают в бюксы и высушивают в сушильном шкафу при температуре 102±2 °С до посто-янной массы. Погрешность взвешивания должна быть не более 0,005 г. Содержание влаги в кожевой ткани не должно превышать 14%.
Результаты исследований и расчетов влажности образцов материалов представить в форме табл. 5.1.
Таблица 5.1
Свойства | Показатель свойства образцов | ||
1 | 2 | 3 | |
Волокнистый состав материала, % Температура высушивания t, °С Масса пробы перед высушиванием mф, г Масса пробы после высушиваяния mс, г Фактическая влажность материала Wф, Кондиционная масса материала mк, г Нормальная влажность Wр, %, Нормированная (кондиционная) влажность Wк, %, |
Сделать выводы о влажности исследуемых образцов и ее соответствие нормативным требованиям.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Дать определение фактической, кондиционной и нормальной влажности материалов, их математическое выражение.
2. Методы и методики определения влажности материалов.
3. Влияние влажности на физико-механические свойства материалов для одежды.
3. Какие атмосферные условия считаются нормальными, фактическими и нормативными.
ЛИТЕРАТУРА
1. Лабораторный практикум по материаловедению швейного производства : учеб. пособие для вузов/ ; ;
и др. –М. : Академия, 20с.
2. Жихарев по материаловедению в производстве изделий легкой промышленности : учеб. пособие для студентов вузов / ; ; ; под ред. . - М. : Академия, 20с.
3. Бузов в производстве изделий легкой промышленности : учебник для студентов вузов / ; ; под ред. . - М. : Академия, 20с.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ СВОЙСТВ,
СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК И ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТИ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОДЕЖДЫ
Методические указания к лабораторным работам по курсу
«Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности»
Составила:
Рецензент
Редактор
Подписано в печать 15.02.07 Формат 60х84 1/16
Бум. тип. Усл. печ. л. 2,09 (2,25) Уч.-изд. л. 2,0
Тираж 150 экз. Заказ Бесплатно
Саратовский государственный технический университет
410054 7
Отпечатано в РИЦ СГТУ. 410054 7
