Механические свойства

В процессе эксплуатации одежды, а также при переработке ткани подвергаются разнообразным механическим воздействиям. Под этими воздействиями ткани растягиваются, изгибаются, испытывают трение.

Способности растягиваться, изгибаться, изменяться под действием трения являются основными механическими свойствами тканей. Каждое из этих свойств описывается рядом характеристик:

- растяжение — прочностью на разрыв, разрывным удлинением, выносливостью и др.;

- изгиб — жесткостью, драпируемостью, сминаемостью и др.;

- изменение под действием трения — раздвижкой нитей, осыпаемостью и др.

Прочность на разрыв при растяжении ткани определяют по нагрузке, при которой образец ткани разрывается. Эта нагрузка называется разрывной нагрузкой, она является стандартным показателем качества ткани. Различают разрывную нагрузку по основе и разрывную нагрузку по утку. Разрывную нагрузку ткани определяют на разрывной машине. Испытуемый образец ткани шириной 50 мм закрепляют в двух зажимах разрывной машины. Расстояние между зажимами при испытании шерстяной ткани 100 мм, а при испытании всех прочих тканей — 200 мм. Закрепленный образец растягивают до разрыва. Зафиксированная в момент разрыва нагрузка является разрывной нагрузкой. Испытанию подвергают три прямоугольные полоски ткани, выкроенные по основе, и четыре, выкроенные по утку. Образцы выкраивают таким образом, чтобы один не был продолжением другого. Крайние долевые нити в полосках должны быть целыми. Необходимо, чтобы длина полосок была на 100—150 мм больше зажимной длины. Прочностью ткани на разрыв по основе считается среднее арифметическое из трех испытаний образцов, выкроенных по основе, округленное до третьей значащей цифры. Прочностью ткани на разрыв по утку считается среднее арифметическое из четырех испытаний образцов, выкроенных по утку.

С целью экономии тканей разработан метод испытания малых полосок, при котором разрывают полоски шириной 25 мм при зажимной длине 50 мм.

Выражается разрывная нагрузка в ньютонах (Н) или деканьютонах (даН):

10 Н = 1 даН.

При оценке качества ткани в лабораториях определяют разрывную нагрузку и сравнивают ее величину с нормативами стандарта.

Прочность тканей зависит от волокнистого состава, структуры и линейной плотности образующих ее нитей (пряжи), строения и отделки. При прочих равных условиях наибольшую прочность имеют ткани из синтетических нитей. Увеличение линейной плотности нитей (пряжи), повышение фактической плотности ткани, применение переплетений с короткими перекрытиями и многослойных переплетений, проведение валки, декатировки, мерсеризации, аппретирования, нанесение пленочных покрытий приводят к повышению прочности тканей. Отваривание, беление, крашение, ворсование несколько снижают прочность тканей.

Одновременно с прочностью на разрывной машине определяют удлинение ткани, которое называют удлинением при разрыве, или абсолютным разрывным удлинением. Оно показывает приращение длины испытуемого образца ткани в момент разрыва, т. е.

Lр =Lk-Lo

Где Lр — абсолютное разрывное удлинение, мм; Lk - длина образца к моменту разрыва, мм; Lo — начальная (зажимная) длина образца, мм.

Относительное разрывное удлинение — это отношение абсолютного разрывного удлинения образца к его начальной зажимной длине, выраженное в %, т. е.

Ep= Lр /Lo 100

Разрывное удлинение (абсолютное и относительное), так же как и разрывная нагрузка, является стандартным показателем качества.

Полным удлинением принято считать удлинение, возникающее под действием нагрузки, близкой к разрывной. В составе полного удлинения различают доли упругого, эластического и пластического удлинения. Полное удлинение и соотношение долей упругого, эластического и пластического удлинения зависят от волокнистого состава и структуры нитей (пряжи), ткацкого переплетения, фаз строения ткани и отделки ткани.

Наибольшей долей упругого удлинения обладают ткани из нитей спандекс, из текстурированных высокорастяжимых нитей, плотные чистошерстяные ткани из крученой пряжи, плотные ткани из шерсти с лавсаном. Ткани из волокон, обладающих большой долей упруго го удлинения, меньше сминаются; хорошо держат форму изделий в процессе носки; замины, возникающие в изделиях, быстро исчезают без влажно-тепловой обработки. Значительной долей эластического удлинения обладают ткани из волокон животного происхождения (шерсти, шелка), поэтому они постепенно восстанавливают первоначальную форму после снятия деформирующей нагрузки. Замины, возникающие на изделиях в процессе носки, исчезают с течением времени, так как одежда обладает способностью отвисаться. доля пластического удлинения преобладает в составе полного удлинения в тканях из растительных волокон (хлопка, льна), которые сильно сминаются и для восстановления формы требуют влажно-тепловой об работки. Наибольшей долей пластического удлинения обладает лен.

В тканях из смеси волокон соотношение упругого, эластического и пластического удлинений зависит от соотношения в смеси волокон различного происхождения. Добавка к шерсти штапельных вискозных волокон снижает упругость ткани, добавка штапельного лавсана увеличивает ее. С целью увеличения упругости в состав льняных тканей вводят до 67% лавсана в виде нитей или штапельных волокон. Введение в структуру ткани эластика или нитей спандекс обеспечивает ее высокую упругость и эластичность, что позволяет использовать такую ткань для спортивных и корсетных изделий.

При одинаковом волокнистом составе доля упругой деформации ткани зависит от ее свойств: линейной плотности и крутки пряжи, степени изогнутости основы и утка, абсолютной плотности ткани. Увеличение толщины и крутки пряжи, повышение плотности основы и утка способствуют возрастанию доли упругой деформации в полном удлинении тканей.

Величина и длительность действия растягивающей нагрузки влияют на соотношение исчезающих (обратимой части) и остающихся (необратимой части) удлинений в составе полного удлинения тканей.

Доля остающихся удлинений растет пропорционально величине и длительности растягивающего усилия.

Многократные нагрузки, возникающие при длительной носке, приводят к накоплению необратимой деформации и потере формы изделия.

Для уменьшения растяжимости деталей, придания им формы и ее сохранения в швейные изделия ставятся прокладочные материалы (волосяные ткани, тканые и нетканые клеевые прокладки), которые соединяются с материалами верха ниточным или клеевым методом.

Растяжимость тканей в разных направлениях и повышенную растяжимость эластичных полотен необходимо учитывать при изготовлении швейных изделий. Для предохранения швов от разрушения при эксплуатации изделий необходимо, чтобы растяжимость строчки и растяжимость материала были соизмеримы. Это достигается следующими путями: использованием кромки вдоль шва для уменьшения растяжимости строчки; применением стежков легко деформируемых переплетений (цепных, обметочных вместо челночных); употреблением швейных ниток повышенной растяжимости (лавсановых, капроновых вместо хлопчатобумажных).

Большое влияние на растяжимость швов оказывают технологические параметры пошива: частота строчки и натяжение ниток на швейной машине. Увеличение натяжения ниток на швейной машине уменьшает растяжимость шва.

При увеличении частоты стежков в строчке возрастает растяжимость швов. Изменяя длину стежка и натяжение ниток на швейной машине, можно добиться необходимой растяжимости и прочности швов.

Изделия из тканей в процессе носки подвергаются действию небольших по величине, но многократно повторяющихся деформаций растяжения. Это приводит к постепенному расшатыванию структуры ткани, ухудшению ее свойств и в конечном счете к раз рушению. Способность ткани выдерживать, не разрушаясь, действие многократных деформаций растяжения характеризует ее выносливость — число циклов многократных деформаций, которое выдерживает образец ткани до разрушения. По выносливости можно судить о том, как поведет себя ткань в процессе производства и во время эксплуатации одежды.

Выносливость, или долговечность, ткани обусловлена связью между элементами структуры ткани, а также ее волокнистым составом.

Повышение плотности и линейного заполнения приводит к возрастанию прочности связей структуры ткани и увеличивает стойкость к многократным растяжениям. Большей выносливостью обладают ткани, содержащие упругие волокна: синтетические, шерсть, натуральный шелк. Меньшей выносливостью обладают ткани, вырабатываемые из волокон с малой упругостью: хлопка, вискозы.

У одной и той же ткани самая низкая выносливость наблюдается в том случае, если многократные нагрузки прикладывают под углом 45° к направлению нитей основы и утка. Это свойство тканей необходимо учитывать при проектировании и конструировании одежды.

Характерной особенностью тканей является их легкая изгибаемость. Ткани изгибаются, образуя морщины и складки, под действием небольшой нагрузки или даже собственного веса. Основными характеристиками изгиба являются жесткость, драпируемость и сминаемость.

Жесткость — способность ткани сопротивляться изменению формы. Ткани, легко меняющие форму, считаются гибкими. Гибкость представляет собой характеристику, противоположную жесткости.

Жесткость и гибкость ткани зависят от волокнистого состава, структуры волокон, структуры и степени крутки пряжи (нитей), вида переплетения, плотности и отделки ткани. Жесткость ткани возрастает с увеличением крутки нитей, ее толщины и плотности. Льняные ткани обладают большей жесткостью, чем хлопчатобумажные и шерстяные. Ткани из тонких нитей слабой крутки имеют небольшую жесткость. Переплетения с длинными перекрытиями придают ткани меньшую жесткость, чем с короткими. Увеличение плотности ткани приводит к увеличению ее жесткости. Аппретирование и каландрирование тоже увеличивают жесткость.

Прокладочные ткани должны иметь повышенную жесткость. Для них жесткость является стандартным показателем качества. Ткани верха для детской и спортивной одежды, наоборот, должны иметь малую жесткость.

Жесткость тканей при их переработке в швейном производстве и в эксплуатации готовых изделий является негативным свойством. Одежда из жестких тканей создает дискомфорт, затрудняет движения.

Вместе с тем при изготовлении швейных изделий для придания им требуемой формы необходима определенная жесткость (для сохранения приданных форм - большая, для создания легко драпирующегося изделия - малая). Жесткость текстильных материалов влияет не только на формоустойчивость изделий, но и на технологический процесс их изготовления. Повышенная жесткость материалов затрудняет их раскрой из-за интенсивного нагрева режущих элементов раскройных машин. При стачивании материалов повышенной жесткости наблюдается значительное повышение температуры иглы швейной машины, что приводит к уменьшению прочности и обрывам швейных ниток; увеличивается число повреждений стачиваемых материалов.

Способность материала образовывать пространственную форму деталей одежды путем изменения геометрических размеров материала на отдельных участках и устойчиво сохранять ее называется формовочной способностью материала. Формовочная способность материала характеризуется двумя стадиями: формообразованием и закреплением формы. Формообразование служит для создания в одежде складок, объемной формы полочек, рукавов, для формования воротника и других деталей. Устойчивое закрепление формы и ее сохранение - непременное условие хорошего внешнего вида изделия в процессе эксплуатации.

Формообразование текстильных материалов возможно благодаря тому, что в них значительный объем занимает воздух (плотность большинства видов тканей не превышает 0,5 мг/мм³, пористость около 50-80%) и имеются подвижные и устойчивые связи в структуре материала. Поэтому текстильные материалы легко поддаются различным видам деформаций (изгибу, растяжению, сжатию), определяющим его способность к формообразованию.

Формообразование тканей в одежде - следствие принудительного изменения угла между нитями основы и утка. Способность тканей к формообразованию оценивают удлинением при растяжении под действием нагрузки 1 -2 даН, приложенной к пробе, выкроенной под углом 45°.

Более склонны к формообразованию шерстяные ткани, менее -полушерстяные, содержащие синтетические нити и пряжу; практически отсутствует формовочная способность в нетканых прокладочных полотнах клееного способа производства.

При формообразовании, происходящем в результате деформаций (изгиба, растяжения, сжатия, утонения, изменения угла между нитями), нарушается равновесное состояние структуры материала. Закрепить деформацию текстильного материала можно при влажно-тепловой обработке деталей и изделия. Для устойчивого закрепления формы деталей одежды используют термоклеевые прокладочные материалы (полиэтиленовую сетку), ткани и нетканые полотна с клеевым покрытием, термоклеевые химические композиции, наносимые на ткани верха.

Для получения устойчивой формы хлопчатобумажные и вискозные ткани подвергаются предварительной обработке под названием форниз - формование несминаемых изделий. Несминаемость тканей с обработкой форниз повышается на 30-50%, возрастает устойчивость складок. Швейные изделия из тканей, обработанных способом форниз, подвергают влажно-тепловой обработке с увлажнением при температуре не выше 140°С и времени прессования 30-40 с.

Устойчивое закрепление формы изделий можно обеспечить благодаря использованию в структуре материала термопластичных волокон. При влажно-тепловой обработке волокна расправляются, фиксируя созданную форму.

Драпируемостью называется способность ткани образовывать мягкие округлые складки. Драпируемость связана с массой и жесткостью ткани. Применение мононитей, металлических нитей, сильно крученых пряжи и нитей, увеличение плотности ткани, аппретирование, отделка лаке, нанесение пленочных покрытий увеличивают жесткость ткани и, следовательно, снижают ее драпируемость. Плохо драпируются парча, тафта, плотные ткани из крученой пряжи, жесткие ткани из шерсти с лавсаном, плащевые и курточные ткани с водоотталкивающими пропитками, ткани из комплексных капроновых нитей, искусственная кожа и замша. Хорошо драпируются массивные ткани ворсовых переплетений, мягкие гибкие массивные портьерные ткани, малоплотные ткани из гибких тонких нитей и слабо крученой пряжи, гибкие ткани с начесом, шерстяные ткани креповых переплетений и мягкие пальтовые шерстяные ткани. Форма изделия зависит не только от его конструкции, но и от драпируемости, жесткости, гибкости материалов, использованных для верха и прокладки.

Драпируемость определяется различными методами. Наиболее простой метод — испытание образца размером 200х400 мм для определения драпируемости в направлении основы и утка. На меньшей стороне образца отмечают четыре точки, через которые образец прокалывают иглой, формируя три одинаковые складки. Ткань на игле сжимают пробками, образец подвешивают на игле и измеряют расстояние А между нижними углами образца ткани (рис. 36). Драпируемость Д, %, вычисляют по формуле

Д= (200—А) 100/200.

Для определения драпируемости вне зависимости от направления нитей основы и утка используют дисковый метод (рис. 37). Образец испытуемой ткани в форме круга накидывают на поднятый на ножке диск меньшего диаметра. Края материала, свешиваясь с диска, принимают в зависимости от жесткости ткани ту или иную форму. Диск освещают сверху. На бумаге, размещенной под диском, получают проекцию ткани и измеряют ее площадь. Коэффициент драпируемости К %, подсчитывают по формуле

Kд=(So-Sп). 100/So

где So — площадь образца, мм Sп — площадь проекции образца, мм

Драпируемость считается хорошей, если получены следующие коэффициенты драпируемости: для всех хлопчатобумажных, шерстяных костюмных и пальтовых тканей — более 65%, для шерстяных более 80%,платьевых — более 80%, для шелковых платьевых — более 85%.

Рис.1. Определение драпируемости Рис.2. Определение драпируемости

методом иглы дисковым методом

Сминаемость — способность тканей под действием изгиба и сжатия образовывать морщины и складки, которые устраняются только при влажно-тепловой обработке.

Причиной сминаемости является возникновение пластических деформаций волокон под действием изгиба и сжатия. Сминаемость портит внешний вид изделий и уменьшает их прочность из-за частых влажно-тепловых обработок. Сминаемость зависит от соотношения упругой, эластической и пластической деформаций. Волокнистый состав, строение и отделка тканей также определяют ее сминаемость. Наибольшей сминаемостью обладают ткани из растительных волокон с большой долей пластической деформации: хлопчатобумажные, вискозные, полинозные и особенно чистольняные.

Ткани из волокон животного происхождения и некоторых синтетических волокон (полиамидные, полиэфирные, полиуретановые), обладающих большей долей упругой и эластической деформации, сминаются слабо и восстанавливают первоначальную форму без влажно-тепловой обработки.

Увеличение крутки пряжи, повышение плотности тканей препятствуют смещению и деформации волокон при кручении и сжатии, поэтому уменьшают сминаемость тканей.

Блеск, окраска и рисунок ткани могут подчеркивать или зрительно уменьшать сминаемость. Наиболее заметны морщины и складки на блестящих гладких светлых тканях.

Мокрые ткани сильнее сминаются, чем сухие, так как удлинение в мокром состоянии увеличивается. При отжиме и выкручивании тканей, содержащих ацетатные волокна, возникают трудноустранимые замины, поэтому изделия из них после стирки и замачивания не рекомендуется отжимать. Сильносминаемые в мокром состоянии изделия рекомендуется расправлять и сушить на плечиках. С целью уменьшения сминаемости рационально подбираются компоненты при изготовлении тканей из смеси волокон; при производстве шелковых тканей широко используются упругие ацетатные, триацетатные и текстурированные нити; хлопчатобумажные, льняные и вискозные ткани подвергаются несминаемой отделке. В швейном производстве для получения несминаемых изделий, хорошо сохраняющих форму, выполняется отделка форниз.

Сминаемость определяют ручной пробой на смятие или с помощью специальных приборов. Существуют приборы для определения ориентированного и неориентированного смятия.

При определении сминаемости ручной пробой в зависимости от характера образующихся складок и их исчезновения от разглаживания рукой ткани дается следующая оценка: сильносминаемая, сминаемая, слабосминаемая, несминаемая.

Замины, образующиеся при смятии, следует отличать от заломов, т. е. неустранимых складок, возникающих как порок в процессе валки суконных тканей или при крашении и влажно-тепловой обработке тканей, содержащих термопластичные волокна.

При изготовлении одежды, а также во время ее эксплуатации ткань испытывает воздействие трения. Это происходит в том случае, если ткань соприкасается с поверхностью окружающих предметов или другими слоями ткани и одновременно перемещается вдоль них.

Сила, препятствующая относительному перемещению двух со прикасающихся тканей, называется силой тангенциального сопротивления. Сила тангенциального сопротивления удерживает волокна в пряже, нити в тканях в том положении, которое они приняли в процессе прядения и ткачества.

Если сила тангенциального сопротивления недостаточна и не может противостоять механическим усилиям, которые ткань испытывает в процессе производства или эксплуатации, происходит раз движка нитей и осыпание срезов в результате скольжения нитей одной системы, например основы, по нитям другой.

Характеристикой силы тангенциального сопротивления является коэффициент тангенциального сопротивления.

Осыпаемость — явление смещения и выпадения нитей из открытых срезов ткани. Осыпаемость зависит от тех же факторов, что и раздвижка. Осыпаемость выше в тканях с длинными перекрытиями в переплетении. Крутка нитей оказывает влияние на осыпаемость, хотя не влияет на раздвижку. Нити с большей круткой осыпаются легче.

Большие раздвижка и осыпаемость тканей ухудшает процессы швейного производства, затрудняют переработку материала, увеличивают расход ткани на изделие.

Осыпаемость ткани характеризуется смещением нитей около срезанного края ткани до спадания нитей одной системы с нитей другой (основы с утка или утка с основы).

Осыпаемость ткани является следствием недостаточного закрепления нитей в структуре ткани; она обусловливается главным образом небольшими силами трения и взаимного сцепления, возникающими между нитями основы и утка. Осыпаемость ткани обусловлена видом волокна и переплетением ткани, структурой пряжи, плотностью ткани, фазой ее строения, линейной плотностью основы и утка, направлением среза ткани и другими факторами.

Наибольшей осыпаемостью обладают ткани из химических нитей, наименьшей - шерстяные и хлопчатобумажные ткани. Причиной этого являются различия в коэффициентах трения, сцепляемости волокон и природе нитей.

Осыпаемость тканей в значительной степени зависит от их волокнистого состава. В порядке возрастания степени осыпаемости ткани располагаются в такой последовательности: шерстяные суконные; хлопчатобумажные; шерстяные камвольные; из смешанной пряжи; полушерстяные камвольные с химическими нитями; из натурального шелка; из вискозной пряжи; из ацетатных, триацетатных, лавсановых, капроновых нитей.

Большое влияние на осыпаемость оказывает вид переплетения ткани (осыпаемость тканей сатинового переплетения в 3 раза больше, чем полотняного). Наибольшей осыпаемостью характеризуются ткани атласных переплетений с большими перекрытиями нитей, наименьшей - полотняные. Уменьшение плотности тканей по одной из систем нитей вызывает увеличение осыпаемости нитей противоположной системы.

Осыпаемость срезов тканей, расположенных под различными углами к нитям основы или утка, неодинакова. Наибольшую осыпаемость имеют срезы тканей вдоль нитей основы, утка или под углом не более 15 ° к нитям как основы, так и утка. При расположении среза под углом 45 ° к той или иной системе нитей осыпаемость минимальная.

Повышенная осыпаемость срезов деталей увеличивает расход материалов и затраты труда на изготовление изделий, ухудшает их качество. Осыпаемость ткани существенно влияет на износостойкость одежды, так как значительное осыпание приводит к быстрому разрушению швов в процессе эксплуатации одежды. Для предупреждения разрушения швов в результате осыпания ткани обметывают срезы, проклеивают края деталей, увеличивают ширину швов и применяют швы специальных конструкций.

Устойчивость к осыпанию срезов швов, обработанных вподгибку, на 25-30% больше, а с закрытым срезом в три раза больше, чем обметанных срезов. Наиболее устойчивы к осыпанию срезы в двойном запошивочном и окантовочном швах.

Надежность закрепления срезов возрастает с увеличением, как ширины обметочной строчки, так и числа стежков на 1 см. С увеличением ширины строчки при обметывании от 3 до 6 мм устойчивость срезов к осыпанию возрастает в 3-5 раз. При увеличении числа стежков от трех до шести в 1 см строчки устойчивость срезов к осыпанию возрастает в 2,5-7 раз.

Прорубаемость при стачивании текстильного материала характеризуется частичным или полным разрушением отдельных нитей материала иглой в процессе пошива.

Разрушение нитей, проявляющееся после стирки изделий, принято называть скрытым прорубанием. Прорубание текстильного материала приводит к ухудшению внешнего вида изделия, снижению прочности шва, а в конечном счете - к непригодности изделия для эксплуатации.

Степень прорубания материала зависит от ряда факторов: структуры, плотности, жесткости, вида отделки исходной пряжи и самого материала, а также типа и размера иглы, натяжения швейной нитки и др.

Повреждения в процессе стачивания возникают при изготовлении изделий из любых плотных материалов: тканей, искусственной кожи, трикотажа. Прорубание особенно опасно для трикотажа, так как оно вызывает распускание петель.

Значительное влияние на прорубание оказывает отделка, используемая при изготовлении материала. Определенные виды отделки материала приводят к уменьшению его коэффициента трения об иглу, снижают прорубание при стачивании.

На прорубание материала, обусловленное процессом пошива, существенно влияет толщина (номер) машинной иглы. С изменением номера машинной иглы от 90 до 100 прорубание трикотажных полотен может увеличиваться в 1,5-3 раза.

Швейная нитка оказывает меньшее влияние на частоту повреждений, чем игла. Но все же, чем мягче швейная нитка, тем меньше прорубание обрабатываемого материала. Например, меньше прорубаются швы, выполненные с использованием в качестве швейных ниток пряжи (хлопчатобумажной и штапельной полиэфирной), больше - с применением армированных, комплексных синтетических или прозрачных капроновых швейных ниток (мононитей). При частых обрывах швейной нитки число повреждений иглой стачиваемых материалов значительно возрастает, так как на прорубание влияет температура иглы, которая резко повышается в результате обрыва нитки.

Для предотвращения прорубания материалов необходимо тщательно подбирать игольную пластину. Диаметр отверстия игольной пластины должен превышать диаметр иглы не более чем в 1,7-1,8 раза.