Одноцикловые характеристики полотен при растяжении

Одноцикловыми называют характеристики, получаемые при осуществлении одного полного цикла «нагрузка – разгрузка – отдых». Эти характеристики выявляют влияние временного фактора, особенности деформации материала, способность сохранять форму и др.

При изготовлении швейных изделий и при их эксплуатации материалы постоянно подвергаются действию нагрузок, но, как правило, эти нагрузки значительно меньше разрывных. Небольшие нагрузки, чередуясь с разгрузкой и отдыхом, расшатывают структуру материала и приводят к его ослаблению и ухудшению внешнего вида изделия.

Изучение получаемых при испытаниях в цикле «нагрузка – разгрузка – отдых» характеристик механических свойств текстильных материалов представляет большой интерес, а результаты подобных исследований могут использоваться при конструировании деталей одежды, ее изготовлении, при разработке новых материалов с улучшенными свойствами. Все составные части деформации при приложении внешней силы начинают развиваться одновременно, но с различными скоростями.

Упругая деформация (lу) возникает потому, что под действием внешней силы происходят небольшие изменения средних расстояний между соседними звеньями и атомами макромолекул, при этом межмолекулярные и межатомные связи сохраняются. Незначительно изменяются и внешние связи, определяемые силами трения между волокнами и нитями. Упругая деформация возникает и исчезает (при снятии нагрузки) со скоростью звука.

Эластическая деформация (lэ) возникает вследствие того, что под действием внешней силы происходит изменение конфигурации макромолекул, составляющих волокна, они переходят в более распрямлённое состояние и ориентируются по направлению действия сил, т. е. вдоль оси волокна. Макромолекулы находятся в изогнутом положении, и их звенья взаимодействуют со звеньями одной и той же молекулы и со звеньями соседних макромолекул. Аналогичные изменения происходят и на уровне внешних связей. Это приводит к появлению внутренних напряжений, которые приводят к нарушению связей между структурными элементами и образованию новых связей. А поэтому перемещения отдельных звеньев совершаются лишь малыми смещениями, и эластическая деформация развивается в течение длительного времени и во многом зависит от внешних условий (температуры и относительной влажности воздуха). После снятия внешних сил медленно идёт обратный релаксационный процесс.

Пластическая деформация (lпл) возникает вследствие того, что под действием внешней силы происходят необратимые смещения макромолекул и их комплексов на довольно большие расстояния. К пластической же деформации относят и деформацию, появляющуюся вследствие смещения плохо закреплённых участков волокон и нитей в изделии.

Одноцикловые характеристики определяют на приборах, называемых релаксометрами, двумя методами: при постоянной нагрузке или постоянном удлинении, которые устанавливают в долях от разрывных характеристик. Одноцикловые характеристики определяют при нагрузке, обычно составляющей 10 или 25 % от разрывной. Первый отсчет производится обычно через 2-3 секунды после снятия нагрузки, а за это время кроме упругой исчезает некоторая доля эластической деформации с малым периодом релаксации. Часть эластической деформации, которая не успела исчезнуть за ограниченное время отдыха, переходит в пластическую, тем самым превышая ее истинную величину, поэтому довольно часто пластическую деформацию называют остаточной. По этой причине обычно определяют условные их значения, которые носят названия: быстрообратимой, медленнообратимой и остаточной деформации (lо = lбо + lмо + lост).

Наряду с абсолютными значениями составных частей деформации определяют их относительные характеристики.

Принципиальная схема релаксометра РТ-6. Величина удлинения отмечается указателем 5 на шкале, нанесенной на ободе блока. По окончании нагружения нагрузку с подвески 11 снимают, в результате чего проба получает возможность сокращаться за счет исчезновения быстро обратимых и медленно обратимых деформаций. Перо 8, закрепленное на бумаге 9, рисует график изменения деформации пробы во времени как под нагрузкой, так и после разгрузки.

На стойках-релаксометрах можно вести испытания как с постоянной нагрузкой на пробу, так и с постоянным удлинением.

Пробную полоску 2 закрепляют в неподвижном нижнем зажиме 1 и подвижном 3, который подвешен на ленте 4, перекинутой через блок 7, свободно сидящий на оси 6. Второй конец ленты соединен скобой 10 с подвеской 11 для грузов 13. Упор 12, опираясь на рычаг 15, препятствует действию грузов на пробу. Для нагружения пробы отводят крючок 14, при этом рычаг 15, опускаясь, освобождает упор 12 и проба деформируется под действием грузов., где Lо – начальная длина образца, мм) и доли составных частей деформации (Δбо = lбо / lо; Δмо = lмо / lо; Δост = lост / lо; Δбо + Δмо + Δост = 1). Пробные полоски 3 заправляют в верхний 2 и нижний 5 зажимы, соответственно укрепленные на неподвижной 1 и подвижной 4 планках. Вращая винт 7, штурвальным колесом 8 перемещают нижнюю планку с зажимами, сообщая пробным полоскам заданную деформацию.

По истечении заданного режима нагрузки (1–1,5 часа) полоски освобождают из нижнего зажима. Миллиметровой линейкой 6 измеряют длину пробных полосок сразу же после разгрузки и после двух часов отдыха.

Величины полного удлинения и доли обратимой и необратимой деформации зависят от волокнистого состава, строения и отделки тканей. Наибольшей упругостью обладают синтетические ткани, чистошерстяные плотные ткани из крученой пряжи, плотные ткани из шерсти с лавсаном. Ткани из шерсти и шёлка имеют большую долю медленнообратимой деформации, поэтому они мало сминаются и постепенно восстанавливают свою форму. Льняные, хлопчатобумажные, вискозные ткани имеют большую долю остаточной деформации в общей, поэтому они сильно сминаются и самостоятельно (без влажно-тепловой обработки) не восстанавливают первоначальную форму. На упругие свойства ткани влияют вид и процентное содержание волокон разного вида. Например, добавка к шерсти вискозного волокна ухудшает упругие свойства ткани, а добавка к шерсти лавсанового волокна, наоборот, увеличивает её упругость. При одинаковом волокнистом составе упругие свойства ткани будут зависеть: от толщины и крутки нитей, от плотности ткани, от вида переплетения.

Для трикотажных полотен стандартом предусмотрено определение растяжимости при нагрузке, равной 6Н, что соответствует средней эксплуатационной. Для испытания вырезают полоски размером 220×50 мм, складывают пополам и сшивают в виде кольца так, чтобы периметр был равен 200 мм.

Испытания проводят вдоль петельных рядов, так как именно в этом направлении 90 % полотен обладает наибольшей растяжимостью. В нормативно-технической документации на полотна предусмотрены три группы растяжимости: I – с растяжимостью до 40 %, II – 41–100 %, III – более 100 %. Такое распределение полотен по показателю растяжимости позволяет выявить пределы допусков для размеров изделий при конструировании.

Испытания проводят на приборе типа ПР-3. Одновременно с определением растяжимости определяется величина необратимой деформации εно. Образец под нагрузкой 600 гс (6 Н) выдерживают в течение 10 минут, а затем дают ему отдых в течение 30 минут. Для полотен рыхлых структур, предназначенных для верхних трикотажных изделий, целесообразно использовать метод пространственного растяжения, заключающегося в том, что испытуемый образец полотна подвергается пространственному растяжению под действием груза массой 1 кг, представляющего собой металлический шар диаметром 60 мм, в течение 1 часа. После снятия нагрузки и отдыха замеряют остаточную стрелу прогиба (прибор типа СЧД-1).