лабораторных работ

М.Н.НУРИЕВ, С.М.АБДУЛЛАЕВА, А.А.АСКЕРОВА,
Н.Б.АЗИЗОВА
МЕТОДИЧЕСКАЯ УКАЗАНИЕ ДЛЯ
ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПО ПРЕДМЕТУ
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
3
М.Н.НУРИЕВ, С.М.АБДУЛЛАЕВА, А.А.АСКЕРОВА,
Н.Б.АЗИЗОВА
МЕТОДИЧЕСКАЯ УКАЗАНИЕ ДЛЯ
ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
ПО ПРЕДМЕТУ
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Утверждено приказом №
от_________ Министерством
Образования Азербайджанской
Республики
Баку-2014
4
Рецензенты: 1.Заведующий кафедрой «Стандартизация и
сертификация» доцент, к.т.н. З.Ю.Асланов
2.Доцент кафедры «Стандартизация и
сертификация» к.т.н.Э.М.Эфендиев
3. Доцент кафедры «Литейное и сварочное
производство» АзТУ д.т.н.Исмаилов Н.Ш.
Редактор: к.н.т., доц.Пашаев Б.С.
М.Н.Нуриев, С.М.Абдуллаева, А.А. Аскерова, Н.Б.
Азизова методическая указание для выполнения
лабораторных
работ
по
предмету
«Материаловедение».–Баку, 2014, 115 с.
5
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.
6
Электронагревательные приборы ставятся па
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;
7
- не размещать на оборудовании посторон-них
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 па 2-4
часа. В каждой лабораторной работе определена цель
работы, приведены основные понятия, методика
эксперимента, принцип работы оборудования, указаній
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:
8
- 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.
Математическая обработка
результатов эксперимента
Во всех случаях независимо от цели анализа и
метода отбора проб при обработке результатов
испытаний
материалов
вычисляют
среднеарифметическое значение х путем сложения отдельных
результатов испытаний хi, и деления их суммы
n
x
i 1
i
, на
общее число испытаний п.
x
1 n
 xi
n i 1
(1)
Простейшей
характеристикой
разброса
результатов
испытаний
является
коэффициент
неровноты H(%), определяемый по формуле
H 
2X  X CP ni
X n
(2)
где x -среднеарифметическое результатов всех
9
испытаний в выборке;
хср-среднеарифметическое результатов испытаний, меньших по числовому значению x ;
п-общее число испытаний;
n¡-число испытаний, меньших по числовому
значению x .
Однако коэффициент неровноты как сводная
статистическая характеристика весьма несовершенен:
при большом числе малых отклонений он не учитывает
большие отклонения. Поэтому на практике обработки
результатов испытаний материалов при нормальном
распределении и одноступенной случайной выборке
используют смещенное среднеквадратичное отклонение S:
n
S
 x  x 
i
i 1
n 1
,
(3)
где буквенные обозначения имеют те же
значения, что в формулах (1 и 2).
Показатель S в отличие от показателя H при
большом числе малых отклонений лучше учитывает
большие отклонения вследствие того, что их квадраты
оказываются значительно больше квадратов малых
отклонений по сравнению с их первыми степенями.
Кроме того, по показателю S можно в дальнейшем
учесть доверительные границы исследуемого признака
во всей партии материала.
Несмещенное среднеквадратическое отклонение
SH определяют по формуле
SH=MKS,
10
(4)
где Мк-коэффициент, зависящий от числа
испытаний.
Значения коэффициента Мк в зависимости от
числа испытаний-К даны в таблице 1.
Усредненное для нескольких выборок значение
SH соответствует ориентировочно величине S.
Недостатком показателя SH является то, что он
имеет
размерность.
Этих
недостатков
лишен
коэффициент вариации Св:
Таблица 1.Значения коэффициента Мк в зависимости от числа испытаний К
К
Мк
К
Мк
К
Мк
1
1,253
10
1,025
19
1,013
2
1,128
11
1,023
20
1,013
3
1,085
12
1,021
25
1,010
4
1,064
13
1,019
30
1,008
5
1,051
14
1,018
35
1,007
6
1,042
15
1,017
40
1,006
7
1,036
16
1,016
45
1,006
8
1,032
17
1,015
50
1,005
9
1,028
18
1,014
60
1,004
CB 
SH
100  C
x
(5)
Коэффициент вариации Св по числовому
значению всегда больше коэффициента неровноты Н,
так как при подсчете СB берется сумма квадратов
отклонений между средним значением и каждым
результатом испытания, а при подсчете Н-сумма
аналогичных отклонений первой степени, хотя и
удвоенных. Чем меньше числовое значение H или СB
тем равномернее материал по строению и свойствам и
11
выше его качество.
Для распространения рассмотренных статистических характеристик на всю партию материала
учитывают закон распределения, метод выборки и его
разновидность, число проведенных испытаний и
доверительные границы. При нормальном распределении результатов испытаний с вероятностью
В=0,955, т.е. в 955 случаях из 1000 (или в 95,5% всех
случаев), с учетом довериительных интервалов сводные
характеристики для генеральной совокупности вычисляют следующим образом.
При значительном числе испытаний с неизвестной вероятностью за генеральную среднюю характеристику а принимают выборочную среднюю
характеристику x .
Более достоверное значение генеральных
характеристик
с
определенной
доверительной
вероятностью получают при вычислении довериительных границ и интервалов.
Различают нижнюю (минимальную) и верхнюю
(максимальную) доверительные грани-цы, между
которыми расположен доверительный интервал, а в его

пределах с заданной вероятностью 0 находится та или
иная сводная генеральная характеристика.
Доверительные
границы
и
интервалы
генеральной средней характеристики а и генерального
среднеквадратичного
отклонения
а
определяют
следующим образом.
Для
вычисления
доверительных
границ
генеральной средней характеристики а устанавливают
выборочные значения x и S по формулам (1) и (3) и
задаются значением односторонней доверительной
вероятности  1 (обычно  1 = 0,95). По значениям  1 и
12
t
К=п-1 (таблица 2) находят значение  (коэффициент
распределения
Стьюдента)
для
односторонней


0
.
95
доверительной вероятности 1
Значение нижней
доверительной границы для генеральной средней
характеристики определяют по формуле:
H  x 
t S
n
Пользуясь аналогичным приемом (при условии
равенства односторонних вероятностей  1   2   ),
определяют значение верхней доверительной границы
 B для генеральной средней характеристики по
формуле
H  x 
t S
n
Нижняя и верхняя доверительные границы (аи и
аи) образуют доверительный интервал для генеральной
средней
характеристики
а
при
двусторонней
доверительной
формуле
вероятности
 0 , определяемой по
o   1   2  1
при условии, что  1 >0,5 и  2 >0,5 или
 0  2 1  1
13
(9)
Таблица 2.Определение значения коэффициента
t
распределения Стыюдента y
t
t
t
t
К
К
К
К
1
6,314
13
1,771
25
0,708
44 1,680
2
2,920
14
1,761
26
0,706
46 1,679
3
2,353
15
1,753
27
0,703
48 1,677
4
2,132
16
1,746
28
0,701
50 1,676
5
2,015
17
1,740
29
0,699
55 1,673
6
1,943
18
1,734
30
0,697
60 1,671
7
1,895
19
1,729
32
0,694
65 1,669
8
1,859
20
1,725
34
0,691
70 1,667
9
1,833
21
1,721
36
0,688
80 1,664
10
1,812
22
1,717
38
0,686
90 1,662
11
1,796
23
1,714
40
0,684 100 1,660
12
1,782
24
1,711
42
0,682 120 1,658
Доверительный интервал генеральной средней
характеристики а
PaH  a  aB    0
(10)
tS
В формулах (6) и (7) величину  приравn
нивают к значению mx .
Ее называют ошибкой выборки средне
арифметического. При этом в итоговых таблицах по
обработке
результатов
испытаний
вместо
доверительного интервала обычно приводят значения
x  mx .
Доверительные границы и интервал для
смещенного
среднеквадратичного
отклонения
S
определяют следующим образом.
14
1.При неизвестной генеральной средней и К=п1(К  100) задаются односторонней доверительной
вероятностью У обычно равной 0,95.
2.По формуле (3) вычисляют выборочную
характеристику S и по таблице 3 находят значения
коэффициентов ZH и ZB. Для определения довериительных границ среднеквадратичного отклонения S (при
 1  0.95 ).
Таблица 3.Значения коэффициентов ZH и ZB
К
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
zH
0,578
0,620
0,649
0,672
0,690
0,705
0,718
0,729
0,739
0,748
0,755
zB
4,42
2,92
2,37
2,09
1,92
1,80
1,71
1,65
1,59
1,55
1,52
К
13
14
15
16
17
18
19
20
22
24
26
zH
0,762
0,769
0,775
0,780
0,785
0,790
0,794
0,798
0,805
0,812
0,818
zB
1,49
1,46
1,44
1,42
1,40
1,38
1,37
1,36
1,34
1,32
1,30
К
28
30
35
40
45
50
60
70
80
90
100
zH
0,823
0,828
0,838
0,847
0,854
0,861
0,871
0,879
0,886
0,892
0,897
zB
1,29
1,27
1,25
1,23
1,21
1,20
1,18
1,16
1,15
1,14
1,13
1. Вычисляют нижнюю доверительную границу
S:
2. Определяют
границу S:
 H  zH S
верхнюю
 B  zH S
(11)
доверительную
(12)
Нижняя и верхняя доверительные границы  H и
 B образуют доверительный интервал для генерального
среднеквадратичного отклонения  . При двусторонней
доверительной вероятности  0 , определяемой по
15
формуле (8), этот интервал
P H     B 
(13)
Контрольные вопросы:
1.Каковы
статистические
характеристики,
применяемые при исследовании свойств материалов?
2.Как подсчитывается несмешанное среднеквадратичное отклонение?
3.Как подсчитывается ошибка выборки среднеарифматического?
4.Как определяют нижние и верхние доверительные границы и доверительный интервал?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Ознакомление со свойствами натуральных
и химических волокон
Цель работы:
1.1.Научиться
распознавать
целлюлозные,
белковые и синтетические группы волокон.
Пояснения к работе:
2.1. Краткие теоретические сведения.
Некоторые
высокомолекулярные
соединения
(ВМС) могут быть использованы для получения
химических волокон. Химические волокна делятся на
искусственные и синтетические. Искусственные
волокна изготавливают из природных высокомолекулярных соединений, в основном из целлюлозы.
Синтетические волокна изготовляют из синтетических
ВМС.
Химические волокна имеют ряд преимуществ
16
перед натуральными (меньше затраты труда, прочность,
эластичность, химическая стойкость и т.д.).
На основе целлюлозы изготовляются вискозные,
ацетатные и медноаммиачные волокна.
Ацетатное волокно. Исходным сырьём для
получения ацетатного волокна служит ацетат
целлюлозы, который получается ацетилированием
целлюлозы уксусным ангидридом в присутствии
уксусной кислоты в качестве растворителя и серной
кислоты в качестве катализатора.
На первой стадии ацетилирования целлюлозы
образуется триацетат целлюлозы, который далее
частичным омылением превращается в так называемый,
"вторичный ацетат", содержащий 50% связанной
уксусной кислоты. Полученный ацетат целлюлозы
растворим в органических растворителях.
Для приготовления прядильной массы ацетат
целлюлозы растворяют в смеси ацетона (85%) с
этиловым спиртом (15%).
Формование ацетатного волокна из раствора
производится сухим методом. Ацетатное волокно
состоит из эфира целлюлозы, а не из химически
неизменённой целлюлозы, как вискозное волокно, и
отличается от последнего большей эластичностью.
Синтетическое волокно-капрон. Капрон-полиамидное волокно, получаемое из поликапроамида,
образующегося при полимеризации капролактаме
(лактама є-амино-капроновой кислоты):
Полимеризацию капролактама (предварительно
расплавленного) проводят при 15-16 ат. и t°=260°С в
атмосфере азота. Полимер получается в виде белой
роговидной массы, измельчается, обрабатывается водой
при повышенной темпера-туре. Для формования
волокна капрон высушенный полимер расплавляется в
17
стальных аппаратах при t°= 260-270°С и после фильтрования под давлением сплав поступает в фильеры. После
выхода из фильеры волокна охлаждают в шахте и
наматывают на бобины. Затем пучок волокон направляют на вытяжку, крутку, промывку и сушку.
2.2.Прибор и реактивы: коллекции "Волокна",
образцы тканей, тигельные щипцы, концентрированная
HNO;, концентрированная H2S04, раствор NaOH,
ацетон, спиртовка, пробирки.
3.Задание:
3.1.Ознакомиться с краткими теоретическими
сведениями по теме "Ознакомление со свойствами
натуральных и химических волокон".
3.2 Рассмотреть коллекцию "Волокна".
3.3 Ознакомиться с характером горения образцов
волокон, используя таблицу 1.
3.4 Определить волокна опытным путем в
выданных образцах тканей, пользуясь таблицей 1
"Характерные свойства волокон".
4.Работа в лаборатории
4.1.Опыт №1. Определение волокон в тканях.
В пакетах выданы образцы волокон (или тканей) и
нужно определить каждое волокно опытным путём.
Анализ волокна следует начать с испытания путём
сжигания. Сжигание обычно проводят несколько раз,
используя тигельные щипцы. При этом проследите за
тем:
а) с какой скоростью происходит горение;
б) запах продуктов разложения (вспомните как
нужно нюхать!);
в) характер остатка после сгорания.
Этим способом вы определите принадлежность
волокна к определённой группе: целлюлозным,
белковым, синтетическим. Волокна, распознаваемые
18
путём сжигания, можно разбить на такие группы:
а) волокна, которые горят без копоти, плавясь
(капрон);
б) волокна, которые горят без выделения копоти,
не плавясь (ацетатное, вискозное);
в) волокна, которые горят с выделением копоти
(лавсан). Путём сжигания, обнаружения продуктов
разложения можно определить волокна, представленные
в таблице. В таблице имеется графа "Действие кислот и
щелочей" (она дана для справки). К работе с концентрированными кислотами и щелочами следует прибегать в
крайнем случае, по разрешению преподавателя.
1.Содержание отчета
5.1.Название работы.
5.2 Цель работы.
5.3 Приборы и реактивы.
5.4 Задание.
5.5 Результаты опытов.
5.5.1.Результат опыта № 1 представить в виде
таблицы 4.
Таблица 4.Определение вида ткани
Образцы
Характер
определяемых
Волокно
горения
тканей
№1
№2
№3
№4
5.5.2.Отразить каждый вид волокна формулой. Для
искусственных и синтетических волокон составить
уравнения реакций их получения.
5.6.Ответы на контрольные вопросы.
5.6.1.В чем сходство и отличие синтетических и
искусственных волокон?
19
5.6.2.Привести
примеры
химических волокон.
5.7.Выводы к работе.
5.7.1.Составить
схему,
классификацию волокон.
натуральных
и
иллюстрирующую
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2
Определение площади поперечного сечения и длины
разных видов волокон с помощью
микроскопа
Цель работы: Изучение методов распознавания
природы текстильных волокон и их содержание в
материалах.
Задание:1.Изучить устройство микроскопа и
методику распознавания волокон и текстильных
полотен.
2.Изучить продольный вид и поперечный срез
волокон и нитей исследуемых проб методом световой
микроскопии.
3.Зарисовать их и описать особенности строения
образцов.
4.Определить характер горения проб материала и
по характерным признакам горения определить природу
исследуемых волокон.
5.Провести характерные химические реакции для
определения волокнистого состава материала.
6.Определить
количественное
со-держание
волокон или нитей различных видов в исследуемом
образце.
Основные сведения. Для распознавания природы текстильных волокон обычно применяют следующие методы: испытание на горение; микрос20
копические исследования (просмотр под микроскопом
попереных срезов и продольных видов волокон);
микрохимические испытания (испытание па растворимость и цветные реакции волокон); характеристика
волокон по методу сухой перегонки. Прежде, чем
приступить к распознаванию волокон, с них удаляют
все посторонние вещества, например, отделочные
препараты, замасливатель, различные покрытия и
загрязнения. В большинстве случаев для отмывки
замасливателя волокна погружают в эфир или в 95%ный спирт. Если этого недостаточно, волокно
экстрагируют бензолом в приборе Сокслета. Крахмал
удаляют кипячением в дистиллированной воде или в 2
%-ном растворе нейтрального мыла.
Для распознавания волокон с помощью цветных
реакций с них предварительно должен быть удален
краситель, для чего волокна обесцвечивают водным
раствором гипосульфита концентрации 2-3 г/л. Если при
этом
краситель
не
обесцвечивается,
волокна
обрабатывают слабым раствором азотной кислоты,
после чего промывают горячей и холодной водой до
полного удаления остатков азотной кислоты и
разрушенных красителей.
При определении природы волокон в тканях из
них извлекают несколько продольных (основных) и
поперечных (уточных) нитей, которые затем исследуют
в отдельности. Если нить, извлеченная из текстильного
изделия, скручена из нескольких нитей, то ее
раскручивают и исследуют в отдельности каждую
составляющую нити.
Распознавание
природы
волокон
обычно
начинают с испытания на горение. Если волокна
поступили для исследования в виде рыхлой массы, из
них вручную приготавливают тонкие прядки. Если
21
исследованию подвергают ткань, из нее выделяют
отдельно основные и уточные нити, которые подготавливают к испытанию.
Чтобы избежать разницы в скорости горения
различных волокон, они должны быть плотно скручены
в жгутик для того, чтобы скорость горения была как
можно медленнее. В процессе сжигания образец должен
быть неподвижен. Его медленно вводят в край пламени
горелки. При приближении образца к пламени
необходимо отметить характерные признаки его
поведения (плавится, скручивается, сокращается,
обугливается или сгорает вблизи пламени). Когда
образец находится в пламени, следует обратить
внимание, происходит ли горение или плавление, и
продолжает ли волокно гореть, если его удалить из
пламени. При этом отмечают: запах выделяемых
продуктов горения, продолжают ли волокна тлеть после
того, как горение прекратилось, количество золы, ее
форму, цвет и плотность. Характерные признаки
горения волокон представлены в (таблица 5).
Таблица 5.Характеристика волокон по характеру
горения.
№
Волокно
Поведение в пламени
1 Хлопок,лен При сгорании издают запах жженой
,
бумаги,
пламя
по
волокну
вискозное,м распространяется быстро. После
едногорения остается легко рассыпающаммиачное ийся серый пепел
2 Шерсть,
Горя не быстро в пламени горелки,
натуральны издавая запах жженого рога или
й шелк
жженых перьев. При этом образуется
шарик черного цвета, легко растирающийся в порошок.
3 Капрон
Плавится, издавая запах сургуча,
22
анид,
нейлон
белый дым. При этом образуется
твердый шарик цвета от желтоватого
до темного в зависимости от цвета
волокна.
Из
расплава
можно
вытянуть длинные нити.
4 Лавсан
Горит с выделением черного дыма с
копотью. Твердый шарик черного
цвета. Из расплава можно вытянуть
длинные нити.
5 Ацетатные Горят быстро, с запахом уксусной
кислоты, при этом на конце
образуется нехрупкий спекшийся
шарик.
6 Триацетатн При
горении
усаживаются
и
ые
плаваятся, образуя черный шарик,
запах уксусной кислоты
7 Хлорин
Горит без плавления с запахом хлора,
выделяя дым с копотью, пламя
окрашивается в зеленый цвет, после
горения остаток-твердый шарик.
8 Нитрон
Горит без запаха. После горения
остатокчерный
шарик,
легко
раздавливаемый
пальцами.
При
поднесении к пламени усаживается,
горит ярким пламенем с плавлеием.
9 Полипропи Быстро усаживается в пламени и
леновое
плавится, остаток цвета слюды,
невозможно раздавить пальцами.
10 Асбест
Не горит, не плавится.
11 Стеклянное Не горит, не плавится, усаживается в
пламени.
После испытания на горение волокна подвергают
микроскопическим исследованиям.
Световая микроскопия-это метод исследования
23
материалов с целью рассмотрения их в увеличенном
виде с помощью микроскопов, в которых для освещения
объектов используется дневной свет или свет от
различных источников освещения. При работе с
микроскопами можно фотографиировать исследуемые
объекты с помощью микрофотонасадок, применять
демонстрационные окуляры, зарисовывать препараты с
помощью рисовально-проекционного аппарата, использовать фазовоконтрастные устройства, конденсоры
темного поля, и т. д.
Для микроскопирования продольного вида и
поперечного среза волокон исследуют микроскоп,
например МБИ-3 (рисунок 1).
Оптическая схема микроскопа состоит из
осветительной и наблюдательной систем. Осветитель-
Рис.1.Микроскоп МБИ-3
24
ная система включает в себя зеркало 7, конденсор 11 с
апертурной ирисовой диафрагмой 10 и линзой 9.
Наблюдательная система микроскопа состоит из
объективов 13, монокулярного или бинокулярного
тубуса 16 и сменных окуляров 17. Тубу содержатель 1
смонтирован па основании 8. В его верхней части
установлена головка с револьвером 14 и гнездом для
крепления наклонного тубуса, которая кренится винтом
15.
Тубус можно повернуть вокруг вертикальной оси
и установить в любом положении. На револьвере 14
имеется четыре отверстия с резьбой для ввинчивания
объективов. Центрированное положение объективов
обеспечивается фиксатором (защелкой), расположенной
внутри револьвера. Грубая фокусировка микроскопа
производится рукояткой 3, с помощью которой
осуществляется
перемещение
направляющей
с
тубусодер-жателем.1. Микрометрическая фокусировка
микроскопа производится диском 5 с двойной накаткой,
который приводит в действие механизм, находящийся в
коробке 2.Произведение цифровых обозначений
увеличения объектива и окуляра дает общее увеличение
микроскопа и для микроскопа МБП-3 может быть от 54
до 1350.
После ознакомления с устройством микроскопа
необходимо приготовить образцы для исследований.
Для приготовления продольного вида волокна
необходимо два стекла: предметное и покровное,
которые предварительно протирают чистой тряпочкой.
На предметное стекло пипеткой или стеклянной
палочкой наносят 1-2 капли дистиллированной воды
или глицерина. В жидкую среду помещают несколько
волокон. Иглой волокна разъединяют и распределяют
25
тонким слоем без скопления пучков. Предметное стекло
с волокнами держат в левой руке, берут за ребра
покровное стекло и опускают на смоченные волокна,
так, чтобы между стеклами не образовались пузыри
воздуха, которые препятствуют рассмотрению волокон.
Подготовленный препарат помещают на предметный
столик микроскопа и закрепляют его. При этом
направляют зеркало так, чтобы оно было обращено к
свету. Осторожно опускают объектив почти до
соприкосновения его с покровным стеклом, уточной
фокусировкой добиваются отчетливого изображения
изучаемого образца.
Приготовление поперечных срезов волокон. В
металлической пластине имеются отверстия. Пучок
волокон вставляется в отверстие пластины так, чтобы
все отверстие плотно было занято волокном. Смазывают
волокно у поверхности пластины клеем из оргстекла:
высушивают и аккуратно лезвием срезают у
поверхности пластины с обеих сторон. Распознавание
методом микроскопии можно провести только тех
волокон, которые имеют характерное строение
продольного вида и форму поперечного среза, которые
представлены на рисунке 2.
Поэтому окончательно устанавливают вид волокна при
химических испытаниях. Основные сведения о действии
некоторых химических реагентов на текстильные
волокна даны в таблице 1.2. Методика количественного
анализа основана на последовательном растворении
волокон каждого вида. Растворитель должен быть
подобран так, чтобы в определенных условиях он
растворял один вид компонента смеси ткани и не
подействовал на другие компоненты. Растворение
проводят при модуле ванны 1:50. Полученный раствор
фильтруют, оставшиеся (нерастворенные) волокна
26
тщательно промывают до полного удаления следов
растворителя (проверяют индикатором), сушат в
сушильном шкафу до постоянной массы, а затем
определяют их массу. Испытания льняных тканей и
пряжи проводят на двух пробах по 1 г, представляющих
собой измельченные кусочки материала размером 1-2
мм.
Для
удаления
жировосковых
примесей
подготовленные пробы экстрагируют бензолом в
аппарате Сокслета. Количественный анализ шерстяных
тканей по ГОСТ 4669-79 проводят по двум пробам
массой 5г. (третья проба контрольная), которую
обезжиривают путем экстрагирования этиловым
спиртом в аппарате Сокслета. Массовую долю волокна
Х%, определяют по отношению изменения массы
образца m ,г, до и после воздействия массовой доли
волокон различного вида.
Действие некоторых химических реагентов на
текстильные волокна соответствующего химического
реагента к массе исходной элементарной пробы m, г:
X=( m / m )-100%
(14)
Количественное
определение
волокнистого
состава тканей, у которых основа и уток выработаны из
нитей различных видов, выполняю'!' путем взвешивания
сначала пробы ткани, а затем отдельно нитей утка или
основы этой же пробы. Приняв за 100% массу ткани,
рассчитывают массовую долго нитей основы и утка.
В таблице 6 представлена последовательность
обработки текстильных материалов химическими
реагентами для определения.
Количественное содержание волокон и нитей
различного вида в двух, трех и четырех компонентных
смесях (соответственно Х2,Х3,Х4) рассчитывают в
27
Рис.2.Микроскопический продольный и поперечный
вид волокон
28
процентах с введением поправоч ного коэффициента К,
учитывающего изменение массы химических волокон
при обработке 5% раствором едкого натра:
X2 
X3 
X4 
m1  m2   100 0 0
m1
m1 m2  m3   k  m3  k 100 0 0
m1
(15)
(16)
m1  m2  m3   k  m3  m4   k  m4  k 100 0 0 (17)
m1
где m1-постоянная масса обезжиренной пробы, г;
m2,m3,m4-масса остатков проб после растворения шерстяных, капроновых и вискозных волокон;
к- коэффициент для искусственных волокон
составляет 1,05; для синтетических-1.
При характеристике волокон по методу сухой
перегонки природные и химические волокна помещают
каждое отдельно в термостойкие пробирки и нагревают
над пламенем горелки до выделения продуктов сухой
перегонки, после чего к верхней открытой части
пробирки подносят синюю, а затем красную
лакмусовою бумажку, предварительно целлюлозных
волокон, лавсана и хлорина окрашивают синюю
бумажку в красный цвет, что указывает на кислую
реакцию. Продукты сухой перегонки шерсти,
натурального шелка, нитрона и полиамидных волокон
окрашивают красную лакмусовую бумажку в синий
цвет, что указывает на щелочную реакцию.
29
Таблица 6.Действие некоторых химических реагентов на текстильные волокна
Химические
Вид волокна
Шер
Лен
реагенты
Хл
Натура Вис Аце Триа- Кап- Лав- Нитсть ль ный
о
коз тат- цетат роно сано роно
по
шелк ное
ное
ное
вое
вое
вое
к
МедноР
Р
Н
Р
Р
ЧР
Н
Н
Н
Н
аммиач.
Ацетон
Н Н
Н
Н
Н
Р
ЧРК
Н
Н
Н
ДиметилН
Н
Н
Н
Н
Р
РК
РК
РК
РК
формамид
МетиленхН
Н
Н
Н
Н
Н
Р
Н
Н
Н
лорид
Едкий натр
ЧРК
Н
Н
Р
Р
Н
ЧРК
Н
Н
Н
(5%-ый)
Едкое
кали
Н
Н
Р
Р
Н
Н
Н
Н
Н
Н
(40%-ное)
30
Хлорино
вое
Н
Р
Р
Р
Н
Н
Азотное
кислота
(65%-ное)
Азот.кисл.кон
ц.холодная
Сер.кис.
(95%-ная)
Соляная кис.
(37%-ный)
Соляная
кислота
(6
н.раствор)
Уксус.кис.лед
ян.
Муравь.кис.(
96-100%-ная)
Р
Р
РК
РК
РК
Р
Р
ЧРК
Н
Н
Н
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Н
Р
Р
Н
Р
Р
Р
Р
Р
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Р
Р
Р
Р
Р
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Р
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Р
РК
РК
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Р
Р
РК
Р
Н
Н
Н
Примечания: Р-растворимый; Н-нерастворимый; РК-растворимый при кипячении; ЧРчастично растворимый; ЧРК-частично растворимый при кипячении
31
Таблица 7.Распознавание тканей
волокон
Волокнистый
№
Приемная обработка
состав
70% раствор серной
Хлопколавсано кислоты при тем1 вый или льно- пературе 400С, в
лавсановый
течение 30 минут
2
3
4
5
5% раствор едкого
Шерстовискоз
натра при темпераный или шертуре 700С, в тече-ние
стохлопковый
30 минут.
85% раствор муравьиной кислоты
при комнатной
температуре в
Шерстовискоз течение 15 минут.
нокапроновый 5% раствор едкого
натра при температуре 70  20С в течение 30 минут
5% раствор едкого
натра при темпераШерстовискоз
туре 70  20С в
нолавсановой
течение 30 минут.
или
шерсто60% раствор сер-ной
вискознониткислоты при
роновый
температуре 40-420С
в течение 15 минут.
Шерстолавсано 5% раствор едкого
-(нитроно)
натра при темперавискознокапро туре 70  20С в
32
из
смеси
Результат
обработки
Растворение хлопковых
и
льняных
волокон
Растворение шерстяных волокон
Растворение шерстяных волокон
Растворение
капронового
волокна
Растворение шерстяных волокон
Растворение
вискозных
волокон
Растворение шерстяных во-
новый
течение 30 минут.
локон
85% раствор муРаствореравьиной кислоты
ние
каппри комнатной
роновых
температуре в теволокон
чение 25 минут.
70% раствор серной Растворекислоты при теме
ние
вис40-420С, в теч.30
козных
минут
волокон
Результаты микроскопических исследований
оформить в таблице 8.
Таблица 8.Микроскопия текстильных волокон
Характеристика
Наименова Рисунок продольного и
и особенности
ние волопоперечного среза
строения
кон
волокон
волокон
Результат распознавания волокон и нитей по
характеру горения представить в таблице 9.
Таблица 9.Распознование волокон по характеру
горения
ВоПоведение волокна
Запах Остаток
лок- вблизи в пла- после удапосле
но
горения
пламемени ления из
ни
пламени
Таблица 10.Распознавание волокон при действий
химических реактивов
Действие химических реактивов
Наименование
органические
волокна
кислоты
щелочи
растворители
33
Результат распознавания волокнистого состава
образцов текстильных полотен представить в таблице
11.
Таблица 11.Распознавание волокнистого состава
образцов текстильных полотен
ОсобенДейст- Заключениево
Наимености
вие
локнистом
Ткань нование
горения
реакти- составе
нитей
нитей
вов
образца
1-ый
Основа/
обраУток
зец
2-ой
Основа/
обраУток
зец
Выводы. В выводах отразить отличительные
особенности микроструктуры натуральных и химиических волокон; перечислить методы, позволяющие
определить волокнистый состав текстильных полотен и
образцов; охарактеризовать особенности горения
натуральных и химических волокон; охарактеризовать
особенности строения волокон, из которых состоят
образцы; охарактеризовать влияние химических реактивов на основные виды волокон.
Контрольные вопросы:
1.Что такое микроскопия, устройство микроскопа. Охарактеризуйте продольный и поперечный срез
волокон?
2.Классификация
волокон.
Какими
положительными и отрицательными свойствами они
обладают?
3.Строение волокнообразующих полимеров.
Фазовое состояние и надмолекулярная структура
34
волокнообразующих полимеров.
4.Назовите основные этапы производства
химических волокон?
5.Назовите особенности строения структуры
натуральных и химических волокон и как они
отражаются на их свойствах?
6.Какие существуют методы определения
волокнистого состава образцов текстильных материалов
из волокон разной природы?
7.Какие
характерные
признаки
горения
натуральных и химических волокон?
8.В каких растворителях растворяются волокна.
Метод распознавания волокон по растворимости?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Ознакомление с технологическими
процессами производства льняных и
хлопковых волокон
Цель работы: 1.Ознакомление с конструкцией
машиной пильного волокноотделителя применяемой
для обработки хлопка сырца. 2.Изучения технологических
процессов
пильного
волокноотделителя.
3.Определение производительности пильного волокноотделителя. 4. Изучение технологических процесссов
обработки льна сырца.
Ход работы: После сушильно-очистительного и
очищения от посторонних примесей в очистительных
цехах хлопок-сырец передаётся в основной корпус для
осуществления процесса волокноотделения.
Процесс волокноотделения является одним из
основных первоначальной обработки хлопка-сырца и в
этом процессе из семени хлопка-сырца выделяется
35
волокно.
Основным рабочим механизмом в пильном
волокноотделителе ДП-130 является пильный цилиндр
(рис.3).
Рис.3. Пильный волокноотделителя ДП-130
а)принципиальная схема, б)взаимное
расположение пил и колосников
В этом процессе волокно отделяется от семени в
результате взаимного влияния пильного цилиндра с
сетью колосника.
Во время технологического процесса пильного
волокноотделителя, то есть в процессе отделения семени хлопка-сырца от волокна основными элементами,
участвующими в этом процессе является: 1) семенная
расческа, 2) пильный вал, 3) агрегат, прижимающий и
защищающий пилы друг от друга, 4) зубчатая пила, 5)
сеть колосника.
Хлопок сырец передаваемый в волокноотделительной цех при помощи пневматической трубы пройдя
через сепаратор при помощи питателя попадает в
36
рабочую камеру джина. Хлопок сырец поступающий в
рабочую камеру джина движется через семенную
гребень то есть зону А вала 2 и при помощи агрегатов 3
удерживается прислоненными друг-другу зубьями
крутящихся пильных дисков 4 и по кривой АВ движется
в сторону колосников 5. Кулачки хлопка, удерживаемые
зубьями пилы при взаимодействии с другими
волокнистыми массами заставляет их двигаться вместе с
собой. В этот момент хлопковая масса находящейся в
камере начинает вращаться против
направления
вращения пильных дисков. В итоге образуется рабочий
валик, обеспечивающий непрерывное поступление
хлопка на пильные зубья джина. В рабочей зоне задней
части колосников волокно отделяется от семени при
помощи зубьев пил и забираемое с зубьев потоками
воздуха посредством пневмотрубы передается в сторону
устройства очистки волокна. В связи с тем, что
пространство рабочей зоны колосников составляет 3,2
мм., семя не может пройти отсюда и вращается на
хлопковом валике в плоть до отделения волокон с него.
После отделения всех волокон семени теряет связь с
хлопковым валиком и движется по колосникам вниз до
семенной гребень, а оттуда ссыпаясь на семенной шнек,
вводится из машины.
3. Как в других машинах высчитывание производительности пильного волокноотделителя характеризуется в основном с двумя показателями:
а) производительность машины;
б) качества вырабатываемого продукта.
При равных всех условиях производительность
пильного волокноотделителя повышается в случае
увеличения способности захвачиванием зубьев пилы и
уменьшением выпадением волокон зубьями пилы. На
основании этого профессор Г.И.Балдинский предложил
37
следующую формулу для определения теоретической
производительности пильного волокноотделителя
P  NP1
где , N - количество пил на вале;
P - производительность одной пилы
P1 
где,  1 
360 P1
 KS
 1 P2
1
- время требуемое для прохождения
n
расстояния равное шагу зубьев пилы;
n1 
1
- количество волокон собираемых на
S1
1мм.;
S1 - поперечное сечение одного волокна;
K- коэффициент использования 0,5 зуба пилы.
Если вышеперечисленное поставит в общую
формулу, то общая производительность машины
представляется в следующем виде:
P  N1,8  10 3
 n n1
t 2 sin 2  sin(    )
K
n2
cos(   1 ) cos(   1 )
4.Первичная
обработка
льняной
салмы
складывается из нескольких процессов. Прежде всегоразрушение, срединных пластинок, состоящих из
пектиновых веществ и связывающих пучки волокон с
окружающими их тканями, биологическими, физиическими или химическими способами.
При биологическом способе разрушение пектиновых веществ происходит в результате процесса
38
мочки. Процесс мочки осуществляется нижеследующими способами:
а) росовая;
б) холодноводная;
в) тепловая.
Из физических способов практикуется пропаривание предварительно замоченной льносоломы в
автоклавах при давлении 2,5 - 3 бар в течении 60-90
мин.
При химическом способе луб, отделенной от
древесины стебля соломы, подвергается затем химиической обработке.
Наиболее распространенными из перечисленных
способов являются росовая и тепловая мочка. После
разрушения срединных пластинок и покровных тканей
стебля осуществляются сушка на воздухе (при росовой
мочке) или отжим и сушка (при всех других видах
мочки). Полученный продукт называется трестой.
Следующий процесс первичной обработки-мятье
тресты с целью размельчения и частичного удаления
древесины стеблей на мяльных машинах, которые
имеют от 6 до 24 пар рифленых металлических вальцов,
установленных попарно один над другим. В мяльных
вальцах по ходу продукта число рифлей увеличивается,
что способствует постепенному все большому
измельчению
древесины.
Полученный
продукт
называется льном-сырцем.
Лен-сырец для очистки его от измельченной
древесины (костры) и остатков покровных тканей
треплют. Трепание осуществляется на двухбарабанных
трепальных машинах (рисунок 4). Схема двухбарабанной трепальной машины для льна.
Основными рабочими органами, которых
являются трепальные барабаны с билами 1 имеющими
39
Рис.4. Схема двухбарабанной трепальной
машины для льна
рабочую кролику 2, и устройства транспортирующие
лен-сырец в виде горстей вдаль машины. Эти устройства состоят из балочки 3, направляющего полозка 4 и
ремня транспортера 5. Горсти льна, зажатые между
полозкам 4 и ремнем транспорте 5, переме-щаются
вдоль машины и подвергаются с двух сторон ударному
воздействию бил 1 барабанов. При этом происходит
энергичное встряхивание, способствующее вылету
костры и остатков покровных тканей из массы волокна.
Трепальные машины состоят из двух секций.
Когда горсти достигают конца первой секции и
очищаются от костры, нижний конец их, под действием
сильной струи воздуха поднимается и зажимается
между направляющих полозкам 4 и ремнем транспорта
5 второй секции, а верхний конец, опускаясь, подвергается действию бил барабанов второй секцию.
Выход трепаного льна составляет 13-15% от веса
льняной соломы, а короткого волокна 8-10%.
Контрольные вопросы:
40
1.Как происходит процесс волокноотделения?
2.Каковы основные рабочие механизм и части
волокноотделителя?
3.В каких целях применяется волокноотделитель
(ДП-130)?
4.Как
высчитывается
производительность
волокноотделителя?
5.Какие методы используют при первичной
обработки льна?
6.Как происходит процесс первичной обработки
льняного волокна?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4
Определения сорта волокон и хлопко-сырца
Цель работы: Определение сорта хлопкового
волокна с помощью поляризационного механизма П-2,
микроскопа и другими методами.
Ход работы: В этой работе мы определим тип
хлопкового волокна и его линейную плотность
ускоренным методом с помощью поляризационного
света и прибора ЛПС-4 анализируя его способность
пропускать воздух. Этими методами в зависимости от
зрелости хлопкового волокна определяется его вид и
линейная плотность. Сорт хлопкового волокна
характеризирует его зрелость и разрывная нагрузка.
Зрелость хлопкового волокна характеризирует накопление целлюлозы, т.е. в процессе своего развития
изменение внутреннего диаметра волокно.
Приборы:Ускоренным методом для определения
сорта хлопкового волокна применяются нижеследующие приборы:
-микроскоп любой марки;
41
-прибор П-2 для
поляризации (рисунок 5);
-прибор ЛПС-4.
установки
микроскопа и
Рис.5. Прибор П-2
Проведение опытов:определение сорта хлопкового волокна при помощи поляризационного прибора
П-2 свету. Зрелость хлопкового волокна определяют по
свету его интерференции.
Поляризационный прибор П-2 закрепляется
двумя винтами к предметному столу микроскопа так,
чтобы объектив микроскопа располагался точно над
верхним поляроидом.
Из пробной ленточки приготовляют штапель
массы 25-30 мг. Этот штапель при помощи зажимов
закрепляется на бархатную доску и для закрепления
волокон зажимается 4 предметными стеклами.
Хлопкового волокна раскидывают равномерным
слоем параллельно друг-другу так, чтобы при присмотре их под микроскопом при увеличении в 80-120 раз
в поле зрения было около 38-50 хлопкового волокон.
На каждом стекле просматривают на 2 поля
42
зрения. Общее количество просмотренных хлопкового
волокна должно быть не менее 300-400.
1) верхний поляроид;
2) клеммы;
3) предметное стекло;
4) поверхность;
5) кристаллическая пластинка;
6) зажим;
7) винт;
8) нижний поляроид
Каждое предметное стекло закрепляют последовательно на столике поляризационного приспособления двумя клетками в положении параллельной
данной оси кристаллической пластинки “красного
первого порядка”, вставленной в прорез
станка поляризационного приспособления.
Просмотр хлопкового волокна производят при
скрещенных поляроидах. При скрещенных поляризованном свете кристаллическая пластинка приобретает
при этом различную интерференционную окраску в
зависимости от их зрелости.
Зрелость хлопкового волокна определяют на
широких участках его длины по самой низкой интерференционной окраске.
По окраске в поляризационном свете хлопкового
волокна делят 4 основные группы зрелости (таблица
12).
Определение
сорта
хлопкового
волокна
производится на аппарате ЛПС-4 по ГОСТ 96793-71.
Определяют сорта хлопкового волокна ускоренным путем самосгорания волокна. Определение сорта
такого хлопкового волокна производится согласно по
ГОСТ 32741-72.
Вычисление результатов: Вычисляется хлопко43
вого волокна 1,2,3 и 4-й групп зрелости в каждой зоне
видимости. Затем определяют процентный состав
хлопкового волокна в каждой группе зрелости (А),
принимая
общее
количество
рассматриваемого
хлопкового волокна за 100%.
Таблица 12.Группировка хлопкового волокна по
расцветкам
Группа релости
1
2
3
4
5
Форма хлопкового
Цвет хлопкового волокна
волокна и его
каналы
Форма волС желтоватыми, с золоСамый
окна цилинтисто желтыми, краснозрелый
дрические,
розовыми частями
каналы узкие
С зелено-желтыми, зелеЗрелый
ными и голубыми частями
Форма волокС синими и голубыми, с
Полузна лентообжелтыми и зелеными
релый
разная, канал
частями
широкий
С розовыми и голу-быми,
Незрелый
розовыми частями
Полность
С розовыми прозрачныю незреми красными частями
лый
Степень
зрелости
волокна
Вычисление коэффициента зрелости хлопкового
волокна: Определение сорта хлопкового волокна
производится по определению в его составе
процентного содержание волокон, 1 группы зрелости
согласно таблице 13.
Коэффициент зрелости хлопкового волокна
(К1,К2,К3,К4) определяется по сорту волокна согласно
таблице 3.
44
Таблица 13.Группа зрелости хлопкового волокна
Содержание хлопкового волокна 1 группы
зрелости, %
Сорт
хлопкового Средневолокнистый Тонковолокнисволокна
сорт хлопкового
тый сорт хлопковкуста
ого куста
1
69,1-77,4
65,1-73,4
2
55,5-69,0
49,5-65,0
3
43,5-55,4
40,5-49,4
4
35,5-43,4
35,5-40,4
5
28,5-35,4
28,5-35,4
6
28,4 и меньше
28,4 и меньше
Таблица 14. Коэффициент зрелости хлопкового
волокна
Коэффициент зрелости хлопкового
волокна по группе зрелости
Сорт
1
2
3
4
хлопкового
Средневолокнистый
волокна
сорт хлопкового
куста
Средневесовой предел коэффициента зрелости
хлопкового волокна (K) определяется по нижеследующей формуле:
K
A1 K1  A2 K 2  A3 K 3  A4 K 4
100
Здесь:A1,A2,A3,A4-процентный состав хлопкового волокна согласна четырем группам.
K1,K2,K3,K4-коэффициент зрелости хлоп45
кового волокна согласно четырем группам.
Контрольные вопросы:
1.На каком аппарате определяется сорт хлопкового
волокна?
2.Чем характеризуется сорт хлопкового волокна?
3.Какие устройства применяются для определения
сорта хлопкового волокна?
4.Каким способом определяется сорт волокна?
5.Как и на какие группы делится хлопкового волокна
по окраске?
6.Согласно требованиям каких стандартов проводится определение сорта хлопкового волокна?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
Ознакомление технологии получения
натуральных шелковых нитей
Цель работы: 1.Ознакомление с конструкцией и
с рабочими частями кокономотального машины
используемое в производстве шелковых нитей.
2.Шелковичный червь шелкопряд и его выращивание.
3.Изучение технологических процессов используемые
при размотке нити коконов.
Ход работы: Основными частями и механизмами участвующими в технологическом процессе
кокономотальной машины KM-90 непосредственно
используемой в производстве шёлка, являются нижеследующие (рисунок 6):
1- таз;
2- стеклянная трубочка;
3- зубчатый диск;
4- 5- направляющие прутки;
6- перевивка;
46
Рис.6. кокономотальная машина KM-90
7- ролик;
8- фарфоровый глазок;
9- мотовило;
10- рычаг;
11- груз;
12- вилочка;
13- валик;
14- пруток;
15- предтазник.
Основное промышленное значение имеет щёлк
одомашненного тутового шелкопряда, гусениц которого
выкармливают листьями тутового (или дубового)
дерева, называемого иногда шелковицей (рисунок 7).
Шелкопряд в своем развитии проходит четыре
стадии.
В первом стадии бабочки образующиеся из
47
Рис.7.Шелкопряд
а) кокон; b) шелкопряд; с) нить.
шелкопрядов откладывают грену.
Во втором стадии из грен начинают оживляться
мелкие гусеницы.
В третьем стадии выкармливают гусениц и
гусеницы начинают завивать кокон. Сами остаются во
внутри кокона и превращаются в куколку.
В четвертом стадии у куколки отрастают крыльяона превращается в бабочку. После выхода из коконов
бабочки откладывают грену и погибают.
Коконы полученные в шелководческих хозяйствах, не позже чем через 8-9 дней от начала завивки
собирают и передают на заготовительные пункты для
обработки. Микроскопическое видение шелкопряда,
кокона и нити была показана на рисунке 5.
Предварительная сортировка заключается в
отборе коконного брака, к которому относят пятнистые
коконы, мягкие, неправильной формы и другие.
Отобранные коконы замаривают, т.е. умерщвляют
куколку обработкой паром и последующей сушкой или
сразу сушкой горячим воздухом при температуре 801250 C в течении 3-3,5 часа. Коконная нить очень тонка,
разрывная нагрузка её не превышает 8-10. Поэтому при
48
размотке коконов соединяют несколько коконных нитей
вместе и обвязывают на мотовилу.
Перед размоткой коконы обеспыливают, очищают от сторонних примесей и разделяют на мелкие,
средние и крупные сорта.
Размотка коконов складывается из двух
операций:
а) запаривания
б) собственно размотки
Запаривание проводят для размягчения серицина.
Коконы обрабатывают горячей водой, температура
которой 95-980 С в течении 1,5-2 минут. Потом с
помощью специального аппарата типа ПК очищают
верхний слой кокона путем растряски находятся концы
коконных нитей. Коконы с найденными концами
передаются на размотку.
В автомате КМ-90 концы найденных коконных
нитей из мотального таза 1 с помощью специального
проволочного крючка протаскиваются через стеклянную трубочку 2 (трубочка вместе с зубчатым диском 3
образует так называемый ловитель). Далее нити
огибают направляющие прутки 4 и 5 и, образовав
перевивку 6 вокруг самой себя огибают ролик 7,
проходят через направляющий фарфоровый глазок 8 и
наматываются на быстро вращающееся мотовило 9. При
сходе или обрыве одной из коконных нитей, а
следовательно, и давление их на ролик 7,
увеличивается; в результате рычаг 10, преодолевая вес
груза 11, поворачивается и включает контакт
электрического контрольного аппарата. Последний с
помощью вилочки 12 подбрасывает один из запаренных
коконов, закрепленных на валике 13, к прутку 14.
Пруток же передаёт кокон к зубчатому диску 3.
Благодаря вращению найденный конец нити передается
49
мотовиле 9. Для нормальной размотки коконов
температура воды в тазах поддерживается на уровне
40-600 С.
Контрольные вопросы:
1.Какая машина применяется в процессе
отделение нити от кокона?
2.Каковы основные рабочие механизмы и части у
кокономотальной машины?
3.Как проходит стадии развития шелкопряда и
каковы они?
4.С какими способами проходит первичная
обработка шелкопряда и каковы они?
5.С какой последовательностью проходит
процесс размотки коконов в кокономотальной машине?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6
Ознакомление технологии получения
химических волокон и комплесных нитей
Цель работы: 1.Ознакомление с технологическими процессами в производстве химических волокон и
комплексных нитей. 2. Получение вискозных комплексных нитей и штапельного волокна.
Ход работы: 1.Производство химических волокон и нитей складывается из следующих основных
этапов:
-предварительная обработка природнополимерного сырья или синтез полимеров из низкомолекулярных веществ (мономеров);
-приготовление прядильного раствора исходного
полимера или расплава;
-формование нитей или штапельного волокна.
Для этого прядильный раствор продавливается
50
через специальных колпачков (фильер);
- отделка нитей или волокон с целью удаления с
их поверхности посторонних примесей и придания им
некоторых свойств;
-текстильная переработка, включающая вытягивание нитей, скручивание, наматывание на паковки.
2.Технологический процесс изготовления вискозных комплексных нитей и штапельного волокна начинается с подготовки целлюлозы. Древесная целлюлоза
(содержащая не менее 90% α - целлюлозы, поступает на
заводы искусственного волокна чаще всего в виде
листов картона. Подготовка ее сводится к сушке и
выдерживанию в нормальных атмосферных условиях
для выравнивания влажности и смешиванию с целью
получения больших партий целлюлозы, однородных по
вязкости, реакционной способности и другим
свойствам.
При формовании комплексных нитей прядильный раствор под давлением 3-5 бар равномерно
подается дозирующим насосом по трубопроводам через
фильтр 1 (рисунок 8) к фильтрам 2 прядильной машины,
которые находятся в осодительной ванне 3.
Струйки прядильного раствора вытекают из отверстий
фильер и взаимодействуют с серной кисло-той, что
проводит к разложению ксантогената с выделением
целлюлозы.
Применяют 3 способа формования нитей:
а) центрифугальный ;
б) бобинный;
в) непрерывный.
На центрифугальной машине полученная гидратцеллюлозная нить через направляющий ролик 4 и
диск 5 попадает в трубку 6 центрифуги. Благодаря
быстрому вращению кружки 7 центрифуги (рисунок 9)
51
Рис.8.Схема производства вискозной нити
серную кислоту
Рис.9. Центрифуга
52
нить 8 под действием центробежной силы осуществляются с помощью перемещения трубки 6 вверх и
вниз. Скорость центрифуги и скорость подачи получаемой нити подбирают так, что нить имеет крутку
отбрасывается на стенки кружки и при этом образуются
слои. Раскладка нити по высоте кружки от 80 до 120
кг/м. В заключение нити отжимают, высушивают при
температуре 70-800С в течение 60-72 ч, выдерживают в
нормальных атмосферных условиях. Высушивание
нитей на паковках токами высокой частоты позволяет
сократить продолжительность сушки более чем в 20 раз.
Нити бобинного способа формования, состоящие
из пучка нескрученных вместе элементарных нитей,
скручивают на крутильных машинах, подобных
кольцепрядильным машинам, только без вытяжного
прибора.
Перематывают готовую нить на бобинажно-перемоточных машинах в трехконусные или конические
бобины весом от 300 до 1500 г., удобные для переработки на текстильных фабриках.
Полученные партии целлюлозы обрабатываются
18 %-ным раствором едкого натра при температуре 4550°С в специальных установках для непрерывной мерсеризации. В этих установках осуществляется непрерывная подача сверху вниз в бак мерсеризатор с вращающейся мешалкой раствора едкого натра и целлюлозы. По мере обработки едким натром целлюлозная
масса подается насосом в отжимное устройство,
состоящее из двух вращающихся стальных барабанов, и
затем, по транспортеру, в измельчитель. При мерсеризации происходит набухание целлюлозы и вымывание
низкомолекулярных фракций; в результате образуется
щелочная целлюлоза. После измельчения щелочной
целлюлозы с целью увеличения ее активной повер53
хности осуществляется процесс подсозревания. При
этом благодаря взаимодействию щелочной целлюлозы с
кислородом воздуха, происходит окислительная
деструкция ее, ведущая к ускорению длинных цепных
макромолекул, что в дальнейшем позволяет получать
растворы вискозы требуемой вязкости.
Предсозревание осуществляют разными способами, в частности, на ленточных транспортерах.
При формировании штапельного волокна прядильный раствор через фильтр 1 (рисунок 10) подается
под давлением к фильтрам 2 с большим числом
отверстий (от 2000 до 5000 и более). Выходящие пучки
Рис.10.Схема производства вискозного
волокна
элементарных нитей соединяются в один общий жгут,
который пройдя направляющие ролики 3 и 4, подвергается вытягиванию между вытяжными валами 5 и 6.
Отделанное и замасленное волокно после отжима
разрыхляется разрыхлителем 11, сушится в сушилке 12
и пакуется в кипы. При оценке качество вискозных
комплексных нитей учитываются физико-механические
свойства: разрывная длина, удлинение при разрыве
коэффициент неравномерности по толщине, удлинению,
скрутке и др.
При оценке качества вискозного штапельного
волокна учитывают отклонение от заданной длины и
54
номера, разрывную нагрузку, удлинение при разрыве,
содержание в волокне дефектов и др.
К недостаткам вискозных нитей и штапельного
волокна следует отнести значительную (до 50 %)
потерю прочности в мокром состоянии.
Контрольные вопросы:
1.В каких технологических процессах производится первоначальное производство натуральных
полимеров?
2.Как осуществляется технология получения
вискозной комплексной нити?
3.Сколькими способами производится сворачивание полученной нити и какие они?
4.Что понимается под процессом мерсеризации?
5.Что такое фильер и с какой целью он применяется ?
6.Как получается штапельное волокно вискозы?
7.Какие свойства считаются основными при
оценке качества вискозного комплексного волокна и
штапельного волокна?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7
Ознакомление техналогии получения
химических волокон и комплексных нитей от
синтетических полимеров
Цель работы:1.Получение капроновых комплексных нитей и штапельного волокна. 2.Изучение
технологии производства лавсановых комплексных
нитей.
Ход работы: Поликапроамид, из которого
формируют капроновые нити и штапельное волокно,
получают из капролактама путём синтеза.
55
Капролактам-низкомолекулярное
кристаллическое вещество циклического строения, вырабатываемое из продуктов химической переработки нефти и
каменного угля. Плавления капролактама осуществляют
в расплавителях при температуре 85-900С. Одновременно материал усиленно перемешивается в течение 22,5 часов с добавлением небольшого количества воды и
стабилизатора (уксусной или другой кислоты).
Расплавленный капролактам насосами через фильтры
передают в цех полимеризации.
Полимеризация капролактама происходит в
присутствии активаторов (воды, щелочи и др.) при
температуре 250-2600С и давлении 50 бар в атмосфере
инертного газа в течении 6-10 часов. Реакция
полимеризации
представляет
собой
процесс
взаимодействии отдельных молекул капролактама.
Наиболее вероятно, что процесс протекает по типу
ступенчатой полимеризации.
Сначала реагирует между собой две молекулы с
образованием димер, затем реагирует с третей
молекулой, образует триммер и так далее до получения
полимера с заданной степенью полимеризации. В
частности, в процессе получения поликапроамида
прежде всего при взаимодействии с водой, являющейся
активатором в капролактаме разрывается связь CO-NH
и получается аминокапроновая кислота. Далее при её
реакции с молекулой капролактама образуется димер.
После полимеризации полимер получают в виде узких
лент или жилки, которые застывают в желобе с
холодной водой. Для равномерного плавления
капроновой смолы перед формированием, для
обеспечения
стабильности
самого
процесса
формирования, ленты или жилку разрезают на мелкие
кусочки. Готовая крошка поступает в бункер 1 машины
56
для формирования нитей и плавится на решётке 2 при
температуре
250-2600С.
Обогревается
решётка
электричеством (рисунок 11).
Рис.11.Схема производство капроновой нити
Расплавленная смола через насос и фильтр
поступает под давлением 80 бар к фильерам 3 с 8-12
отверстьями. Вытекающие струйки смолы охлаждаются
в обдувочной камере 4 и шахте 5, затвердевает,
замасливаются валиком 6 для предотвращения
электризации при дальнейшей переработке и пройдя
через направляющий диски 7, наматываются на
перфорированный патрон 8.
Для увеличения прочности нити вытягивают в
3,5-4 раза и скручивают. После докрути они поступают
в отделку. После формировании нити содержат
57
некоторые количества низкомолекулярных фракций и
поэтому обладают способностью укорачиваться при
нагревании.
Кроме того, будучи скрученными, они стремятся
раскрутиться. Далее нити обрабатывают горячей водой
при температуре 90-950С, подаваемой под давлением
так, что она проходит через слой намотки на бобинах.
Затем нити отжимают на центрифугах, высушивают и
перематывают в паковки, удобной для дальнейшей
переработке.
Штапельные волокна получают на специальных
агрегатах непрерывного действия, причём в прядильной
шахте вытекающие из 700-800 фильеров с большим
числом отверстий (до 200) элементарные нити
соединяются в один жгут. Жгут вытягивается в 3-3,5
раза, разрезается на штапеля заданной длины и
обрабатывают сильным паром.
Далее волокно по
трубопроводу поступает на машины в которых
промывается, обрабатывается. Водными эмульсиями
минеральных масел, отжимается и высушивается.
Совмещение операций полимеризации, формования,
вытягивания и резки жгутов приводит к большой
экономии.
Капроновые элементарные нити имеют в
сечение почти круглую форму; поверхность гладкая, с
очень мелкими трещинами. Капроновые комплексные
нити и штапельное волокно, как и другие полиамидные
нити и волокна, обладают высокой прочностью при
растяжении, устойчивы многократным изгибам и к
истиранию.
Исходным материалом для получения лавсанового штапельного волокна является терефталовая
кислота. Диметил терефталат (ДМТ) получают из
продуктов перегонки нефти или каменного угля, и
58
этиленгликоль являющийся продуктом переработки
этилена. При взаимодействии ДМТ, представляющего
собой белое, кристаллическое вещество, с этиленгликолем-легко подвижной прозрачной жид-костью,
температура кипения которой 197,50С.
При высокой температуре 270-2800С в автоклаве, где создается вакуум и усиленно перемешивается
смесь, образуется полиэтилен-терефталат. Так же как
это было при получении капрона, полимер в виде ленты
продавливается в холодную воду, затвердевает, рубится
в крошку, а затем тщательно высушивается при
температуре 160-1700С в течение 10-24 часов и передаётся для плавления в плавильную головку машины
для формования нитей. Плавление крошек происходит
при температуре 2600С в атмосфере азота. После
фильтрации расплав передаётся дозирующими насосами
при давлении до 60 бар к фильерам. Струйки расплава
выходя из фильера, проходят через шахту, обдуваемую
воздухом, затвердевают, замасливаются и наматываются в бобины. Дальнейшая переработка аналогична
переработке капроновых нитей. Разница в том, что
вытяжка осуществляется при температуре 80-1200С, а
фиксация - при температуре до 2000С.
Строение элементарной лавсановой нити как в
продольном, так и в поперечном направлении подобно
строению капроновых элементарных нитей. Лавсановые
комплексные нити изготовляют в значительно меньшем
количестве, чем штапельные волокна.
Свойства лавсана схожи со свойствами капрона.
Штапельное волокно обычно используют в смеси
– шерсти, хлопка, льна и других волокон. Лавсановые
нити применяются для изготовления канатноверёвочных изделий, рыболовных сетей и прочее.
Контрольные вопросы:
59
1.Как и с какого вещества получается капроновая
нить?
2.Как проходит процесс полимеризации?
3.Каков
принцип
работы
машины
по
производству капроновой нити?
4.Как получается штапельное волокно из капрона
и каков принцип работы машины для его получения?
5.Каков вид поперечного сечения капроновой
нити?
6.Из каких материалов получается лавсановое
штапельное волокно и как проходит технологический
процесс для этой цели?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
Определение длины волокон
Цель работы: Определение модальной и
штапельной массодлины
хлопкового волокна и
вычисление с этой целью его общей и суммарной длины
с помощью технических средств.
Ход работы: Длина хлопкового волокна по массе
определяется двумя способами:
а) по длине
б) по массе
Длина хлопкового волокна по массе характеризуется нижеследующими показателями:
а) средней
б) модальной
в) штапельной
Модальная массодлина-волокна средней длины
составляющие группу с наибольшей массой.
Штапельная массодлина-средняя массодлина
всех волокон, длина которых больше модальной.
60
Аппаратура: Для проведения испытания применяют нижеследующие технические средства:
Механические переукладчик штапеля-МШУ-1
Механический
переукладчик-сортировщик
штапеля- МПРШ-1;
Прибор системы Жукова;
Зажимы;
Доска бархатная;
Весы типа ВТ-20
Подготовка к испытанию: Перед испытанием
проба выдерживается в течение 1 часа в климатических
условиях по ГОСТ 10681-75. Испытания проводят в
этих же условиях.
Перед испытанием прибор МШУ-1 включают на
1-2 минуты для механического выравнивания края
ленточки. Затем прибор останавливают в крайнем левом
положении транспортера.
Проведение испытания: 1-ый метод: из
окончательного варианта приготовленной ленточки в
приборе МШУ-1 укладывают штапель массой 30±5 мг
(рисунок 12).
Длительность укладки штапеля нормализируется
автоматическим временным реле. Это время для
волокон тонковолокнистых сортов хлопка составляет 4
мин., а для волокон средневолокнистых сортов хлопка
4,5 мин.
После укладки штапеля заданной массы приборы
автоматически останавливаются.
Для рассортировки волокон по группам длин их
переводят на сортировщик МПРШ-1. Зажим крепится к
предусмотренному для этого места (рисунок 13).
Заведя рейку прибора за дробитель ее приводят в
такое состояние, чтобы отметки на рейке стоял напротив четных делений линейки прибора, а концы шта 61
Рис.12.Прибор МШУ-1
Рис.13.Прибор МПРШ-1
пеля выходили из под него на 0,5-1мм. Таким образом,
получаемое деление на линейке будет соответствовать
максимальной длине штапельного волокна.
Линия отметок на рейке ставится напротив 50-го
деления линейки прибора и поднятием рычага рейка
присоединяется к зубному валу.
62
В зависимости от длины волокна ручку ключа
ставят в такое положение, чтобы линейка прибора
стояла напротив 16-20-го деления.
После сортировки прибор автоматически
останавливается. Подняв верхнюю часть приемного
зажима, лента вынимают из прибора.
После этого каждая группа волокон собирается
отдельно, сохраняется в течении часа в соответствии с
атмосферными условиями согласно стандарту ГОСТ10681-75 и взвешивается в тех же условиях на весах
типа ВТ-20 с точностью до 0,1 г.
Результаты взвешивания записываются согласно
форме в таблице 15.
После сортировки штапеля волокна, оставшиеся
в зажиме, так же взвешиваются и выравниваются по
порядку по полученной форме массы между 16-20
делениями линейки прибора.
Таблица 15.Итоги взвешивания
Средняя
Масса
Порядковый
Деления
длина
группы
номер группы
линейки
группы
волокон Tj,
волокон
прибора
волокон,
M2
мм
2-ой метод: последний вариант подготовленной
ленты делится на части прибором, работающим по
системе Жукова, согласно таблице 16.
Таблица 16.Масса ленты
Длина хлопкового волокна, Масса отдельных частей
мм
ленты, мг
25/26 и меньше
28
26/27 - 31/32
30
32/33 – 44/45
32
45/46 и больше
35
63
В случае недостатка или избытка волокон в
некоторых частях ленты, определенной для тестов,
добавляются или извлекаются волокна соответственно.
Из вешанной части ленты штапель готовится
вручную, с помощью зажима №1 и бархатной доски
выравниваются края штапеля (рисунок 14).
Рис.14.Доска для кладки штапеля
Ширина выровненного штапеля должна быть 32
мм. Затем, при повторном выравнивании штапеля самые
длинные волокна собирают в его нижней части. При
укладке одного слоя штапеля на другой длина волокон
немного уменьшается. Во время подготовки штапеля
нельзя допускать потери волокон. Подготовленный
штапель с помощью зажима №1 ставят в прибор,
работающий по системе Жукова при его открытой
верхней части. В это время показатель червячного вала
должен быть на 9 делении (рисунок 15). Верхняя часть
прибора закрывается и проверяется вес груза по
шаблону (должен быть равен 7 кг). Повернув рукоятку
червячка на 1 оборот, ставят против указателя 10-е
деление червячного колеса зажимом №2 два раза
выталкивают волокна, не зажатые между волокном и
цилиндром. Для этого рукоятка червячка каждый раз
поворачивается на 2 оборота и приводится сбор
освобожденных волокон.
64
Сортируя, таким образом, волокна по группам
длин, укладывают на доску с интервалом 2 мм.
Рис.15.Прибор Жукова
Каждую группу волокон выдерживают в течение
часа в климатических условиях, предусмотренных
ГОСТ 10681-75 и взвешивают на весах типа ВТ-20 с
погрешностью 0,1 мм в тех же условиях. Результаты
взвешивания по формам вписывают в таблицу 17.
Истинная масса-это масса группы волокон
определенной длины, которая вычисляется в мг по
нижеследующей формуле:
M n  0.17 M nl l  0.46M nl  0.37 M nl l , (22)
где 0,17;0,37;0,46 - корректирующий коэффициент;
M n  l n –масса группы волокон средней
длины;
M n  l n  2 - масса группы волокон средней
длины;
M n1  l n  2 - масса группы волокон средней
длины
65
Подсчет производят для всех групп волокон,
начиная с 11,5 мм. Истинную массу для группы волокон
7,5 мм вычисляют по нижеследующей формуле:
M 7.5  0.37M 9.5
где, M 9.5 -масса группы волокон имеющих
среднюю длину 9,5мм.
Таблица 17.Результаты весов по форме волокон
Средня Масса Истинна
Порядковы
Число
я масса
я длина групп
й номер
делений на
группы волоко группы
группы
червячном
волокон
н М𝑗 ,
волоко
волокон
колесе, Z
М𝑗 , мг.
н
мг.
7,5
М7,5
1
10
9,5
𝑚9,5
М9,5
2
3
12
11,5
𝑚11,5
𝑚11,5
4
14
13,5
𝑚13,5
𝑚13,5
5
16
15,5
𝑚15,5
𝑚15,5
6
18
17,5
𝑚17,5
𝑚17,5
7
-
20
-
ln  2
19,5
-
𝑚19,5
-
𝑚19,5
-
ln  2
m n l
l n  0.5
ln  2  0.5
ln
m n l
m
ln  2
mnl
mnl
и.т.д.
и.т.д.
и.т.д.
и.т.д.
66
mn
Истинную массу для группы волокон 9,5 мм
вычисляют в миллиграммах по нижеследующей
формуле:
M 9.5  0.46M 19.5  0.37M 11.5 ; (24)
где M 9.5 - масса групп волокон, имеющих
среднюю длину 11,5 мм.
Разница между суммарной массой волокон и
суммарной истинной массой не должна превышать ±0,1
мг.
Вычисления результатов: Для вычисления
модального массадлины по результатам испытаний
находят максимальное значение массы 𝑚𝑛 хлопкового
волокна 𝑙𝑛 и две соответствующие им массы m n l с
длиной l n2 и l n 2 .
Модальную массодлину (𝑙𝑚 ) в миллиграммах
вычисляют по нижеследующей формуле:
l m  l n  1 
 mn  mn1 
mn  mn1   mn  mn1 
,
(25)
где l n -средняя длина групп волокон с
максимальной массой, мм.;
 -разница между длинами волокон смежных
групп, мм.;
𝑚𝑛 -истинная масса, мг.;
𝑚𝑛−1 -масса смежной группы волокон длиной
𝑙𝑛 − 2.
Для вычисления штапельной массодлины (𝑙𝑝 )
хлопкового волокна находят максимальную длину
хлопкового волокна l n  1 в миллиметр которая
находится в пределах значения модальной массодлины.
67
Массу волокон являющихся длиннее волокон
модальной массодлины, вычисляют по формуле:

l  1  Lm
(26)
 mn ;
2
где, l n  Lm - средняя длина волокон в пределах
которых находится модальная массодлина 𝑙𝑚 ;
mn  l n –масса группы волокон длиной 𝑙𝑛 ,
мм.
Затем находят сумму масс волокон, длина
которых больше модальной для чего к вычисляемому
значению прибавляют значение массы волокон всех
групп, средняя длина которых больше либо равна 𝑙𝑛

j k
m
j  1
j
   mn 1  mn 2  mn3  .......  mk ,
где j-порядковый номер выбранной группы;
k-порядковый номер последней группы с
волокнами наибольшей длины;
i-разница между порядковым номером группы
волокон, его длина больше 𝑙𝑛 и 𝑙𝑛 длина порядковый
номер групп волокон;
𝑚𝑗 -масса выбранной группы мм.;
B-разница смежных групп по длине, мм.
Штапельную массодлину (𝑙𝑝 ) вычисляют
нижеследующей формуле:
j k
L p  ln 
 ibmj
j  n 1
j k
   mz
j 1
68
Подсчет делают с погрешностью 0,1 мм.
Содержание в штапеле коротких волокон (k) в процентном отношении вычисляют по следующей формуле:
K
m1
j k
m
j 1
 100 ,
(29)
1
где, 𝑚𝑗 -масса коротких волокон, оставшихся
после сортировки в передающем валике, мг.;
j k
m
j 1
1
–суммарная масса волокон всех групп
штапеля.
Расчет должен быть проведен до точности 0,1%.
Контрольные вопросы:
1.Как определяют длину волокон и какими
способами?
2.Какие технические средства применяют при
определении длины волокон?
3.Какие стандарты используют при проведении
испытаний?
4.В какой последовательности идет проведение
испытаний?
5.Чем является модальная и штапельная
массодлина и как они вычисляются?
6.Что называется истинной массой?
7.Как вычисляют количество коротких волокон в
штапеле?
69
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №9
Определение полуцикловых характеристик при
разрыве одиночных нитей
Цель работы: Изучить устройство разрывной
машины и методы испытания одиночных нитей и
швейных ниток на разрыв.
Задание: 1.Изучить устройство разрывных
машин РМ-3-1, РМ-30, РМ-100 и методику испытания
ниток для определения полуцикловых характеристик
при растяжении до разрыва. 2.Провести испытания
нитей и швейных ниток и статистическую обработку
результатов исследования.
Основные сведения: Для оценки механи-ческих
свойств нитей и швейных ниток, определяющих их
поведение в процессе эксплуатации, определяют
показатели: усилие при разрыве (разрывное усилие) Рр,
напряжение при разрыве (разрывное напряжение)
p
p
,
абсолютное lр или относительное
разрывное
удлинение, модуль упругости ЕН, работа разрыва Rp.
Под усилием при разрыве Рр понимается
наибольшее усилие, выдерживаемое пробой до разрыва.
В единицах СИ усилие выражается в ньютонах (Н),
деканьютонах
(даН),
сантиньютонах
(сН)
и
миллиньютонах (мН). 1кгс=1даН=9,81 Н; 1гс-0,98 сН.
Абсолютное разрывное удлинение lp, мм-это
приращение длины пробы к моменту разрыва:
Lp=L1-L0
(30)
где L1-длина пробы в момент разрыва, мм;
L0-начальная длина пробы, мм.
70

Относительное разрывное удаление p , %-это
отношение приращения длины пробы в момент разрыва
к начальной длине. Выражается относительное
разрывное удлинение в процентах:
 p  100l p / L0
(31)

p
Напряжение при разрыве
, Па (даН/мм2),отношение усилия при разрыве Рр к площади
поперечного сечения пробы:
 p  Pp / S
,
(32)
где Рр-усилие при разрыве, сН;
S-площадь поперечного сечения нити, мм2.
Так как площадь поперечного сечения нити
определить сложно, то профессор А.Н.Соловьев
предложил определять разрывное напряжение по
формуле:
 p  Pp   / T
,
(33)
где Рр-усилие при разрыве нити, сН;
 -плотность волокнообразующего полимера,
мг/мм3 (таблица 18.);
Т-линейная плотность нити, текс.
Относительная прочность при разрыве, Р0,
сН/текс, определяется как отношение абсолютного
усилия при разрыве к линейной плотности нитей
Р0=Рр/Т,
71
(34)
где Рр-усилие при разрыве нити, сН;
Т-линейная плотность нити, текс.
Таблица 18. Показатель плотности волокнообразующих полимеров
Плотность
вещества
полимера
Волокнистый состав волокон и ниток
волокна,  ,
мг/мм3
Хлопок (хлопчатобумажная нить)
1,5
Лен (льняное волокно)
1,5
Шерсть (шерстяная пряжа)
1,3
Вискозное волокно
1,5
Ацетатное волокно
1,3
Капроновое волокно
1,1
Спандекс (полиуретановое) волокно
1,2
Натуральный шелк
1,3
Лавсановое (полиэфирные) волокно
1,3
Хлоритовое волокно
1,6
Нитроновое
(полиакрилонитрильное)
1,16
волокно
Винол (поливинилспиртовое) волок-но
1,3
Полипропиленовое волокно
0,91
Пользуясь диаграммой растяжения, можно
нпределить работу разрыва R. Абсолютная работа
разрыва Rр, Дж(1 Дж=1 Нм)-работа, совершаемая
внешними силами и направленная на преодоление сил
трения и сцепления между волокнами и разрушение
связей волонообразующего полимера.
Абсолютная работа разрыва определяется площадью, ограниченной кривой растяжения и осью
абсцисс (рисунок 3.1.) и рассчитывается по формуле:
72
lh
R p   Pdl  Pp  l p 
0
(35)
где  -коэффициент полноты диаграммы нагрузкаудлинение (рисунок 16.).
Рис.16.Диаграмма растяжения нитей в осях
координат нагрузка-удлинение
Практическую работу разрыва пробы определяют
путем измерения с помощью планиметра или весовым
методом площади под кривой ОА на диаграммной
бумаге.
Отношение фактической интегральной площади
под кривой растяжения к интегральной
площади прямоугольника с координатами ОРрАlp дает
возможность
установить
коэффициент
полноты

диаграммы , который всегда меньше 1.
  S OAlp / S OPpAlp
73
(36)
Коэффициент  можно определить также как
отношение массы бумаги mОАlp площадью SOАlp под
кривой диаграммы растяжения к массе бумаги mOРpAlp
площадью SOРpAlp:
  mOAlp / mOPpFlp
,
(37)
Следует
отметить,
что
диаграммное
записывающее устройство имеют только специальные
машины, предназначенные для научных исследований.
Удельная работа разрыва rm, Дж/г,-абсолютная
работа разрыва, отнесенная к массе испытуемой пробы,
находящейся между зажимами
rm=Rp/m,
(38)
3
Относительная работа разрыва rv, Дж/м -абсолютная работа разрыва, отнесенная к объему испытуемой
пробы, находящейся между зажимами
rv=Rp/V,
(39)
Важной
характеристикой,
определяющей
способность
нитей
сопротивляться
внешним
воздействиям, является модуль жесткости ЕН, даН/мм2
(Па). Модуль упругости характеризуется величиной
напряжения, возникающего в волокнообразующем
полимере при деформации нити 1-3% в результате
растяжения и определяется по формуле
EH   p /  p
,
(40)
К характеристикам неравноты относятся средние
квадратичное отклонение К и коэффициент вариации С.
 X  X 
n
K
2
i
i 1
n 1
74
,
(41)
X -среднее
где
арифметическое
значение
результатов испытаний;
Xi
-отдельный результат испытаний;
n-число испытаний.
C
K
 100 0 0
X
(42)
Начальная стадия деформации нитей или швейных
ниток на кривых растяжения выражается обычно
прямолинейным участком.
Для получения указанных выше характеристик
используют разрывные машины.
Полуцикловые характеристики текстильных нитей
определяют
следующими
способами:
разрывом
одиночных нитей, разрывом пасм и очень редко-пучков.
Для испытания одиночных нитей и швейных ниток
применяются маятниковые разрывные машины РМ-3-1
(рисунок 17), РМ-30-1, РП-100. Из зарубежных машин
используются разрывные машины «Устер» фирмы
«Цельвегер» и «Танзимат-2» (Швейцария), «Инстрон»
(США), ZТ-4,ZТ-10 и ZТ-40 (Германия).
На рисунке 17 приведена кинематическая схема
маятниковой разрывной машины РМ-3-1, которая
позволяет определять усилие при разрыве от 0 до 3000
сН. Машина имеет три рабочих диапазона измерения: 0500 сН с ценой деления 2 сН; 0-1000 сН с ценой деления
5сН; 0-3000сН с ценой 10сН.
Допустимая
погрешность
показаний
силоизмерителя,
определяемая
непосредственным
нагружением, в пределах рабочего диапазона каждого
пояса шкалы составляет  1% измеряемой силы.
Погрешность наименьшего деления шкалы удлинения 
1мм.
Расстояние между зажимами от 0 до 500 мм с
75
Рис.17.Принципиальная кинематическая схема
разрывной машины РМ-3-1
интервалом 50мм. Максимальный ход нижнего зажима
350мм. Скорость опускания нижнего зажима можно
варьировать от 80 до 800 мм/мин.
Машина РМ-3-1 имеет следующие основные узлы:
маятниковый силоизмеритель 13, верхний зажим 12,
нижний зажим 2, механизм привода, состоящий из
электродвигателя 1 и редуктора 19.
Маятник силоизмерителя 13 установлен на оси в
двух шарикоподшипниках. Положение маятника в
момент разрыва испытуемой нити фиксируется
собачками 8, сцепляющимися с рейкой 9, укрепленной
76
на маятнике. Усилие верхнего зажима 12 к
силоизмерителю передается с помощью цепи 10,
укрепленной на маятнике. Круговая шкала удлинения 5
установлена на втулке оси маятника. Движение от
нижнего зажима 2 к шкале удлинения 5 передается с
помощью рейки 11, сцепляющейся с цилиндрическим
зубчатым колесом 6, и тяги рейки 14, жестко
соединенной со шкалой удлинения 5. Показания по
шкале удлинения отсчитываются указателем 4,
укрепленным на штанге маятника 13. Верхний зажим 12
подвешен на цепи к маятнику. Нитенаправители,
установленные на машине, дают возможность удобно
заправлять нить в губки зажима. После заправки нити в
верхний зажим ее закрепляют в нижнем зажиме 2, на
котором установлено устройство для предварительного
натяжения
нити.
Привод,
состоящий
из
электродвигателя 1 и редуктора 19, размещен в нижней
части машины.
Для силоизмерения применен маятник, представляющий собой рычаг первого рода. Ось маятника
является опорной точкой рычага. К обоим плечам
маятника приложены силы. Со стороны верхнего
зажима приложена сила натяжения нити, со стороны
стрелки маятника-сила, создаваемая массой груза и
штангой маятника 13. С ростом натяжения испытуемой
нити увеличивается угол поворота маятника, изменение которого фиксируется по шкале нагру-зок 15. При
разрыве пробы собачка 8 фиксирует положение
маятника, регистрирующего значение разрывной
нагрузки с помощью указателя 3. Натяжение нити
осуществляется с помощью электродвигателя 1,
редуктора 19 и винта 17. Вращение винта 17, по
которому передвигается гайка 18, связано с нижним
зажимом 2 и штангой 16. Нижний зажим с помощью
77
тяги 17 связан с рейкой 11, которая через зубчатое
колесо 6 приводит в движение скалу удлинения 5.
В момент разрыва нити маятник стремится
опуститься и через рейку 9 толкает собачку 8 на
контакты 7, размыкая электрическую цепь; машина
останавливается, фиксируется удлинение. Включение и
выключение машины осуществляется
кнопками
«Вверх», «Вниз», «Стоп».
Методика выполнения работы: Перед испытанием
на машине устанавливают зажимное расстояние (ГОСТ
6611.2-73 предусматривает 500, 200, 250 мм) и скорость
опускания нижнего зажима. Для пряжи растяжение
длится 10  1с. Скорость опускания нижнего зажима
проверяют секундомером и линейкой, мм/мин,
определяют по формуле
 H  60S H / t ,
(43)
где SH-путь нижнего зажима, мм;
t-время растяжения пробы до разрыва;
SB-путь верхнего зажима, т.е. расстояние, на
которое опускается зажим до разрыва нити, мм.
Кроме того, необходимо проверить надежность
сцепления собачек 8 с рейкой 9 и работу механизма
подъема собачек.
Нити, выдержанные в нормальных климатических
условиях (ГОСТ 10681-75), надевают на веретено или
специальное устройство. Предварительно с каждой
паковки отматывают до 10м нитей, а между
испытаниями отмывают 1-3 м. Нельзя прикасаться к
рабочему участку нити во время заправки. Сматываемые нити продевают последовательно через нитенаправители и заправляют в зажимы разрывной
машины.
Усилие
предварительного
натяжения
78
выбирают по данным, приведенным в таблице 19 (ГОСТ
6611.2-73).
Таблица 19. Определение усилия предварительного натяжения нитей
Усилие
предвариНоминальная линейная плотность
№
тельного
нити, текс
натяжения,
сН
1 До включительно
1
2 Свыше 3 до 5 включительно
2
3 » 5 » 14 »
5
4 » 14 » 30 »
10
5 » 30 » 50 »
20
6 » 80 » 120 »
50
7 » 120 » 180 »
80
8 » 180 » 300 »
100
9 » 300 » 500 »
200
Допускается изменение прокладок толщиной 1
мм
в
зажимах
или
специальных
зажимов,
способствующих ликвидации пере-кусывания нитей.
Испытание считается проведенным правильно, если
разрыв нити происходит на расстоянии не менее 5 мм от
зажима. После разрыва нити результаты испытаний
заносят в таблицу 20.
Участок пробы между зажимами разрывной
машины вырезают и взвешивают на торсионных весах.
Результат взвешивания заносят в таблицу 3.3. Все
остальные показатели и статистическую обработку
результатов испытаний определяют по формулам,
приведенным выше.
Отчет должен содержать: схему и описание
79
Разрывное напряжение ,
Па
Относительная работа
разрыва rv.Lı/m3
m (масса пробы),г
Линейная плотность
нитки, текс
Коэффициент вариации
(по Рр), %
Относительное
разрывное усилие,
сН/текс
Абсолютная работа
разрыва, Rp, Дж
Lp, мм
Вид ниток и нитей
Номер испытания
Рр, сН
Таблица 20.Результаты испытания нитей
устройства машины; методику испытания; результаты
испытаний и выводы. В выводах провести анализ
качества исследуемых образцов.
Контрольные вопросы:
1.Какие показатели полуцикловых разрыв-ных
характеристик нитей при растяжении вам известны?
Какова их роль в оценке качества ниток и как они
влияют на выбор ниток при изготов-лении швейных
изделий?
2.Какими
показателями
характеризуются
прочностные свойства нитей и волокон. Что влияет на
эти показатели?
3.Дать определение работы разрыва. Как
рассчитывают абсолютную и относительную величину
работы разрыва?
4.Какое устройство маятниковой разрывной
машины РМ-3-1 и методика проведения испы-таний
нитей и швейных ниток?
5.Математическая
обработка
результатов
экспериментов.
80
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №10
Определение номера и линейной плотности
нитей и волокон
Цель: Освоить методику определения линейной
плотности, номера, расчета условного диаметра нитей и
коэффициента вариации по линейной плотности.
Задание:1.Ознакомится
с
устройством
и
принципом работы мотовила и торсионных весов.
2.Определить линейную плотность, номер, условный
диаметр нитей и ниток, а также определить
коэффициент вариации по линейной плотности.
Основные сведения: Толщину нитей принято
оценивать косвенными характеристиками: линейной
плотностью, торговым номером, диаметром.
Линейная плотность нитей Т, текс (г/км), прямо
пропорциональна их площади поперечного сечения и
определяется как отношение массы нитей, т, г, к их
длине, l, км:
T 
m
;
l
(44)
Метрический номер N представляет собой
величину
обратно
пропорциональную
площади
поперечного сечения волокон и нитей, и определялся
как отношение длины волокон l и нитей к их массе т:
N
l
m
(45)
Между линейной плотностью Т и номером N
существует зависимость:
81
(46)
T  N  1000 ;
Линейную плотность крученых и трощеных
нитей называют результирующей линейной плотностью.
Линейную плотность и результирующую линейную
плотность различают номинальную, фактическую и
кондиционную.
Номинальная
линейная
плотность
ТH-это
линейная плотность единичной нити, запроектированной к выработке.
Результирующая
номинальная
линейная
плотность RH-это линейная плотность крученой и
трощеной нити предназначенной к выработке, которая
определяется с учетом крутки крученых нитей.
Фактическую линейную плотность Тф
и
фактическую результирующую линейную плотность Rф
определяют опытным путем в тексах. Их рассчитывают
после кондиционирования и взвешивания элементарных
проб материала.
Таблица 21.Единицы измерения линейной
плотности и их размерность
Линейная
Наимено Обознач
Соотношение с
плотвание
ение
единицами СИ
ность,
текс
милимили1мтекс=103текс=1мг/км
1
текс
текс
=10-3мг/м
1-100
текс
текс
1 текс=1г/км=1мг/м
100децидеци1дтекс=101текс=1кг/к=
1000
текс
текс
0,1мг/м
килокило1ктекс=103текс=1мг/км
1000
текс
текс
=103мг/м
Текстурированные
нити
82
характеризуются
линейной плотностью извитой нити Тиз, которую
вычисляют по формуле:
Òèç  Òô
n  100
;
100
(47)
где
Тф-фактическая
линейная
плотность
распрямленной нити, текс;
п-растяжимость
нити
от
распрямления
извитости под воздействием нагрузки.
Кондиционная линейная плотность Тк и результирующая линейная плотность RK-это фактическая
линейная плотность соответственно одиночной и
крученой нити, приведенная к нормированной
влажности
Òê  Òô
100  Wk
100  Wô
RK 
или
100  Wk
 Rô
100  Wô
(48)
где WH-нормированная и Wф фактическая
влажность нитей, %.
Относительные отклонения T конди-ционной
линейной плотности нитей Тк от номинальной ТH или
результирующей кондиционной линейной плотности
нитей RK от RH определяется по формуле
T 
Tk  TH
R  RH
 100 или T  k
 100 (49)
TH
RH
Показатели линейной плотности являются
косвенными характеристиками толщины нитей. Чем
больше показатель линейной плотности, тем толще
нить. Однако сравнивать по этому показателюможно
83
только толщины нитей одинакового волокнистого
состава и строения. Для характеристики толщины
швейных ниток применяют условное обозначение
(торговый номер). Чем выше числовое значение номера,
тем тоньше швейные нитки.
Важный показатель при выборе ниток-диаметр
ниток. Его определяют расчетным и экспериментальным путем. Расчет диаметра швейных ниток d,
мм, ведут по формуле:
A  Tô
Tô
d  0.0357
или d 
или
À
31.6
A
,
(50)
d
N
где А-коэффициент, зависящий от вида волокна,
выбирается по таблице 22.
Таблица
фициента А
22.Ориентировочное
значение
коэф-
Значение
Волокнистый состав ниток и пряжи
коэффициент
аА
Хлопчатобумажная пряжа
1,19-1,26
Льняная пряжа
1,00-1,19
Шерстяная пряжа (гребенная)
1,26-1,30
Шерстяная пряжа (аппаратная)
1,30-1,35
Искусственная волокна и нити
1,24-1,26
Синтетические волокна и нити
1,18-1,20
Шелк натуральный
1,05-1,07
Экспериментально диаметр ниток измеряют с
помощью проекционных устройств или микроскопов с
окулярным винтовым микромет-ром. Для определения
диаметра нити под микроскопом, ее наматывают на
предметное стекло в один слой. Для измерения на
84
микрометре 6-10 нитей заправляют между зубьями
гребенок в один слои и устанавливают между дисками
микрометра. Стрелка микрометра показывает значение
диаметра ниток. Диаметр имеет важное значение для
швейных ниток, так как в процессе стежкообразования
номер нити должен соответствовать номеру иглы
(ширина ушка иглы должна составлять 1,45-1,65
диаметра нити).
Одновременно с определением линейной плотности нитей определяют их неровному, характеризуемую отклонениями толщины па определенных
участках в ту или другую сторону от средней.
Применяют следующие методы оценки неровноты нитей по линейной плотности: весовой (по массе
отрезков заданной длины), визуальный (на глаз) и с
применением приборов (механических, фотоэлектрических, емкостных и других).
Чистота
характеризуется
отсутствием
в
волокнах и нитях сорных примесей, пороков и дефектов
и является важной характеристикой их качества.
Ворсистость волокон и нитей определяется
наличием ворсинок, образованных на поверхности
нитей. Швейные нитки должны иметь чистую гладкую
поверхность, поэтому при изготовлении ее опаливают,
пропуская с большой скоростью над газовой горелкой.
Степень ворсистости характеризуют числом
ворсинок и петелек, приходящихся на 1 см длины нити
или пряжи.
Извитость характеризует непрямолинейность
продольной оси волокон и нитей. Наиболее часто
применяемой характеристикой является степень
извитости И, определяемая измерением начальной
длины волокон или отрезков нитей в извитом состоянии
l0 и после распрямления извитков l1. Степень
85
извитости равна приращению длины, равному (l1-l0),
мм, к первоначальной длине волокна l0, выраженному в
%:
И=
l1  l0
 100 0 0
l0
(51)
Методика выполнения работы: Для испытания
с помощью мотовила МПА-1 отматывают 1м нитей и
разрезают. Получают 10 отрезков нитей длиной 1м.
Каждый отрезок нитей взвешивают на аналитических
или торсионных весах. Результаты испытаний заносят в
таблице 23.
Фактическую линейную плотность Тф определяют
по формуле:
T 
 m  1000
l n
,
(52)
Таблица 23.Результаты взвешивания нитей
Результаты измерений
Показатели
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1.Масса
отрезка
m1  m2
2.Отклонение
mi  m
3.
86
Сумма
Среднее
арифматическое
mi  m2
где
 m -сумма масс 10 отрезков, г;
l-длина отрезка нити, м;
n-число отрезков нитей.
Номер метрический N рассчитать по формуле 21.
Для крученых нитей определить результирующую
линейную плотность Rф с учетом их крутки по формуле:
R 
TH  n  100
100  y
(53)
где TH-номинальная линейная плотность
одиночной нити, текс;
n-число сложений нити при скручивании;
у-укрутка нитей, %.
Для оценки неравномерности отрезков нитей по
массе принято определять коэффициент вариации (С) в
%:
C
S  100
m ,
(54)
где S-среднее квадратическое отклонение;
m -среднее арифматический результат испытаний.
S
 m
i
 m
2
n 1
,
(55)
где mi-масса каждого отрезка нитей, мг;
n-количество отрезков нитей.
Чем меньше значение коэффициента вари-ации,
тем однороднее нить по структуре и свой-ствам и выше
ее
качество.В
соответствии
со
стан-дартами
коэффициент вариации по физико-меха-ническим
свойствам и линейной плотности для ниток первого
сорта не должен превышать 5%.
87
Результаты расчетов представить в таблице 24.
Таблица 24.Результаты определения линей-ной
плотности нитей и ниток
Едини- Числовые
Обозна
№
Характеристика
ца изме- значения
чение
рения
образца
Фактическая
1 линейная
плотТф
текс
ность
Коэффициент
2
С
%
вариации
Расчетный
3
d
Мм
диаметр
Номинальная
4 линейная
плотTH
текс
ность
Результирующая
5 линейная
Rф
текс
плотность
Машина РМ-3-1 имеет следующие основные узлы:
маятниковый силоизмеритель 13, верхний зажим 12,
нижний зажим 2, механизм привода, состоящий из
электродвигателя 1 и редуктора 19.
В выводах дать заключение о качестве
испытуемых нитей.
Контрольные вопросы:
1.Чем характеризуется толщина волокон и нитей.
Какие вы знаете методы определения толщины?
2.Дать
определение
линейной
плотности,
номинальной, расчетной, фактической, кондиционной
линейной плотности. Единицы измерения линейной
плотности.
3.Что такое извитость, ворсистость, неровнота и
чистота нитей и их оценка?
88
4.Как учитывается линейная плотность нитей и
швейных ниток при изготовлении одежды?
5.Что характеризует
и как определяется
коэффициент вариации?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 11
Определение чистоты пряжи и нитей с
помощью технических средств
Цель работы:1.Определение чистоты пряжи с
помощью электронной мотовилы. 2.Изучение схемы
прибора ППП и его рабочий принцип.
Ход работы: 1.Чистота определяется отсутствием в волокнах и нитях дефектов и сорных примесей.
Поэтому её следует учитывать при оценке их качества.
Содержание пороков и примесей в волокне осложняют
технологический процесс переработки его в прядении,
уменьшает выход пряжи и следовательно, удорожает её,
а при недостаточной очистке приводит к наличию сор и
пороков в пряже.
Пороки и сорные примеси в пряже и комплексных нитях, переходят в изделия, образуют на них
дефекты которые являются причиной нарушения
нормального хода технологических процессов ткачества
и вязания. Встречающиеся в волокнах сырьевые пороки
и сорные примеси различны для волокон разных видов.
Так, в хлопке это уплотненные и спутанные пучки
(жгутики); скопление незрелых волокон; частицы
кожицы семян; узелки; частицы листьев; стеблей; пыль
и песок. В чесанном льняном волокне к указанным
порокам и примесям относятся комки спутанных
волокон, кусочки древесины стебля, а в пряжи
встречаются резкие утончения и утолщения
на
89
протяжение нитей, загрязнения и пятна и т.п. Пороки и
примеси нитей можно разделить на сырьевые и
технологические.
К сырьевым порокам и примесям относятся те
которые переходят в нити из сырья; в хлопковой пряжезасорённость заработанные в пряжу кожица с волокном
узелки и др.; в льняной пряже–шишковатость и др.; в
шерстяной пряже и др. К технологическим порокам и
примесям относятся утолщения на большой длине,
разные утолщения и утончения на коротких длинах,
дефекты крутки, масляные пятна и т.д.
Чистоту пряжи можно определить на экранном
мотовиле (рисунок 18) с доской 1 контрастного по
сравнению с пряжей цвета. На доску наматывается
пряжа с равномерной частотой, равномерность это
достигается благодаря передвижению гайки 2 по винту
3, получающему вращательные движения через
шестерни 4 от ручки 5. Чистота хлопчатобумажной
пряжи и содержания мушек и растительных примесей в
шерстяной пряже характеризуется числом дефектов,
приходящихся на 1 грамм пряжи.
Рис.18.Экранная мотовила
90
Для удобства подсчётов соринок, узелков, жгутов
и других дефектов на доску, снятую с экранного
мотовила, накладывают трафарет с вырезами через
который просматривается нить длиной 1 м. Подсчёт
пороков и дефектов ведут на участках нитей, видных
через эти вырезы.
Нормы содержания пороков и сорных примесей
приведены для волокон пряжи и комплексных нитей
каждого вида в соответствующих гостах на оценку их
качества. Для облегчения подсчётов пороков и сорных
примесей используется прибор ППП (рисунок 19).
Рис.19Схема прибора ППП
В этом приборе пряжа, сматываемая с паковки 1,
благодаря вращению валиков 2 проходит между
углублённой канавкой диска 3 и кончиком рычага 4.
Если нить не имеет дефектов, то она свободно проходит
в зазоре между диском 3 и рычагом 4. Когда же имеется
дефект, размер которого больше величины зазора,
левый конец рычага 4 отклоняется вниз. В результате
поворачивается ось 5 и рычаг 7 включает
электромеханический счётчик 8, отсчитывающий число
дефектов. Зная длину Lm пропущенной нити,
91
отмечаемую счётчиком 11, её номер N или толщину T в
текс и число пороков n, на 1гр или 1кг пряжи по
формулам:
nN
,
L
n  1000
,
n1 
LT
n1 
где, n -число пороков;
N-номер нити;
T-толщина нити, текс;
L-длина нити.
Контрольные вопросы:
1.Чем характеризуется чистота пряжи и нитей?
2.Какими техническими средствами и как
определяется чистота пряжи?
3.На какие группы и как делятся посторонние
примеси в нитях и пряжах?
4.С какой целью применяется и как работает
ППП электрический прибор?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12
Определение изменения размеров и
укрутки нитей
Цель работы: 1.Изучить приборы и методы
определения крутки и укрутки нитей и швейных ниток.
2.Приобрести практические навыки в определении
направления крутки, степени крутки и укрутки,
равновесности и числа сложений.
Задание:1.Изучить и освоить работу круткомера.
2.Определить
характеристики
скру-ченности
и
направления крутки нитей и ниток, равновесность и
число сложений.
92
Основные сведения: Интенсивность скрученности нитей характеризуется: круткой К, коэффициентом крутки а, углом кручения ß и направлением
крутки.
Крутка нити характеризуется числом витков n на
единицу длины, обычно на 1м.
K
n
;
l
(58)
Эта характеристика применяется только для
нитей одинаковой длины и объемной массы. Крутку
фактическую (Кф) определяют по формуле:
K  10 3
,
(59)
l
где K -среднее арифметическое значение числа
оборотов зажима, соответствующее числу кручений
нити на длине l;
l-зажимная длина нити в круткомере, мм.
Укрутку нитей определяют по формуле
K 
Y 
a  100
,
la
(60)
где a -приращение длины нити при ее
раскручивании, мм.
К характеристикам структуры нитей относится
направление крутки (рисунок 20). При раскручивании
нити снизу вверх, витки направлены справа на лево-то
это правая Z крутка, а если витки направлены слева на
право-то это левая S-крутка. Для шелковых нитей
наоборот правая крутка обозначается S, а левая Z
крутка. Направление крутки швейных ниток влияет на
процесс образования стежков и потерю прочности
93
ниток при пошиве.
плотности характеризуется коэффициентом
крутки  , который вычисляется по формуле:
  0.01K   T ; (ГОСТ 6611-73)
(61)
Рис.20.Направление крутки:
а-правая Z; б-левая S крутка
Скрученность нитей различной линейной
где Тф-фактическая линейная плотность нити,
текс (по формуле 2.1).
Чем больше коэффициент крутки, тем сильнее
скручена нить.
Для определения угла кручения рассчитывают
тангенс угла кручения tg :
tg 
a
282 
; tg  0.0001K 
T

; tg  0.01  T ; 62)
где  -объемная масса нитей (пряжи), г/см3,
мг/мм3; (смотреть таблицу 25).
Механические свойства, диаметр и равновесность ниток, деформации и способность крученых
94
нитей противостоять многократным напряжениям
различного вида в большей степени зависят от
величины крутки.
Таблица 25.Средняя объемная масса (плотность)
волокон и нитей
,
,
Волокно и нить
Волокно инть
мг/м3
мг/м3
Элементарное волокно:
Лавсановая
0,6-0,9
Хлопковое
0,9-1,3
Шелк-сырец
1,1
Льняное
1,3-1,4
Пряжа:
Шерстяное
1,0-1,3 Хлопчатобумажная 0,8-0,9
(пух, ость)
Комплексная нить:
Льняная
0,9-1,0
Вискозная
0,9-1,2
Шерстяная
0,7-0,8
Ацетатная
0,6-1,0
Шелковая
0,7-0,9
Капроновая
0,6-0,9
Вискозная
0,8-0,9
Диаметр нити: с увеличением коэффициента
крутки диаметр нитей сначала уменьшается вследствие
уплотнения элементарных нитей под действием
радиальных сил, возникающих при кручении, затем по
достижении
определенного
предела
укрутки,
способствующей утолщению нити.
Линейная плотность нити с повышением
коэффициента крутки увеличивается вследствие
большой уплатненности нити при одновременном
сокращении длины нити из-за укрутки. Линейная
плотность нити до кручения Т1, и после кручения Т2
связаны следующим соотнешением.
T1
T2 
,
(63)
Y 

1001 

 100 
где У-укрутка нити, %
95
Прочность нити с увеличением крутки до
некоторого предела называемой критической круткой
возрастает, а затем начинает понижаться (рисунок 21).
Повышение прочности объясняется возрастанием сил
трения и сцепления, возникающих между элементарными скручиваемыми нитями, препятствующих скольжению при растяжении в процессе разрыва комплексных нитей. Благодаря кручению выравниваются
показатели волокон и повышается их жесткость.
Снижение прочности после достижения критической
крутки объясняется тем, что в процессе скручивания
возникает радиальное напряжение.
Коэффициент крутки
Рис. 21.Зависимость прочности комплексных нитей от
вида нити и коэффициента крутки:
1-ацетатная нить, 2-вискозная нить
Вследствие перенапряжения периферийных нитей их
прочность снижается, подает жесткость и нити приобP  102.Н / текс
ретают мягкость. Устойчивость нитей к двойным
96
изгибающим нагрузкам с повышением крутки медленно
снижается, так как при изгибе слабо крученой нити в
месте изгиба нить заметно сплющивается, и
элементарные нити располагаются как бы в один слой,
поэтому структура их становится более мягкой и
рыхлой. С увеличением коэффициента крутки нить
приобретает более округлую форму, наружные
элементарные нити испытывают большее растяжение,
чем внутренние, напряжение наружных элементарных
нитей увеличивается, что приводит к снижению их
прочности и уменьшению устойчивости к двойным
изгибам. С увеличением числа элементарных нитей при
одной и той же линейной плотности комплексной нити
ее устойчивость к двойным изгибам повышается, так
как более тонкие элементарные нити предопределяют
меньшую жесткость комплексных нитей. Крутку нити
определяют двумя способами:
-методом непосредственного раскручивания;
-методом удвоенного кручения.
Методом удвоенного кручения определяют
крутку единичной хлопчатобумажной пряжи и пряжи из
химических волокон линейной плотностью 84 текс и
меньше.
Счетчик показывает удвоенное число кручений.
Методом непосредственного раскручивания определяют
крутку нитей и пряжи из всех остальных видов волокон
и линейных плотностей.
Прибор крутомер (рисунок 22) состоит из корпуса 1, устройства натяжного 2 и окуляра 3 с лупой.
Корпус представляет собой коробку, внутри которой
смонтированы фрикционная пара, связанная с
электродвигателем и механизм изменения направления
вращения счетного устройства. Натяжное устройство
состоит из скобы с закрепленной на ней шкалой
97
удлинения 5 и качающейся системой со стрелкой 7 и
зажимом, нагрузочной шкалой 10 и противовесом 9.
Грузик 8 нагрузочной шкалы служит для создания
Рис.22.Устройство круткомера КЦ-500-2М
предварительного натяжения испытуемой нити от 0 до
50 гс. Для создания нагрузки от 50 до 100 гс
необходимо дополнительно установить сменный груз 8
и на правый конец шкалы нагрузки вернуть противовес.
Шкала удлинения 5 предназначена для определения
удлинения или укорочения нити при раскручивании
нити в мм. 14-левый зажим, 16-экран, 15-тумблер
регулировки скорости, 12-тумблер переключения
направле-ния крутки, 17-шпуледержатель, 13-выключатель, 18-опора. Для фиксации стрелки в нулевое
положение предусмотрен фиксатор. Для устройства
наблюдения за раскручиваемой нитью на направляющей
установлен окуляр 3. Перед испытанием определяют
направление крутки нити. Для этого короткий отрезок
нити держат в вертикальном положении и пальцами
раскручивают его нижний конец. Если верхний конец
этого отрезка расручивается по часовой стрелке, то нить
имеет правую крутку Z; если раскручивается в обратном
направлении-левую крутку S (для шелковых нитей
98
наоборот). Выявленное направление крутки зарисовать
и тумблер 12 поставить в нужное положение.
Для определения равновесности нити отрезок
длиной один метр складывают пополам и удерживают в
подвешенном состоянии: если на ее смешивающейся
части (50 см) образуется не более 6 витков, то такая
нить считается равновесной.
Для определения числа сложений швейных ниток
отрезок длиной 100 мм заправляют в зажимы круткомера, раскручивают и с помощью препарировальной
иглы подсчитывают число стренг. Затем отдельные
стренги длиной 50 мм заправляют в зажимы
круткомера, раскручивают и подсчитывают число
нитей: число сложений равно сумме нитей во всех
составляющих стренгах.
Крутку нити определяют методом непосредственного раскручивания на круткомере. При заправке
нити в зажимы круткомера не допускается растягивать и
раскручивать ее.
Расстояние между зажимами принимают:
-50мм-для пряжи одиночной шерстяной гребенного прядения, льняной, шелковой, а также хлопчатобумажной и из химических волокон линейной плотности более 84 текс;
-100мм-для однониточной шерстяной пряжи
аппаратного прядения;
-250мм-для крученых нитей с круткой более 400
кручений на 1м;
-500мм-для нитей с круткой 400 кручений на 1 м
и менее.
Перед испытанием устанавливают: вид нити:
расстояние между зажимами; предварительное натяжение. При определении числа кручений методом
непосредственного раскручивания стрелку 7 закрепляют
99
в нулевое положение фиксатором. Тумблер 12 ставят в
положение S или Z. Регулирование частоты вращения
правого зажима 14 осуществляется переменным
сопротивлением с помощью рукоятки 13. Вращаясь,
правый зажим раскручивает нитку. Параллельность
составляяющих нитей или волокон проверяют
препарировальной иглой, проводя ею между нитями от
левого зажима к правому. Затем регистрируют
показания счетчика 16. Результаты испытаний заносят в
таблице 26.
Таблица 26.Результаты испытаний круткомера
ДанНомера испытаний
Сум. Среднее
К
ные
всех ариф.знач ру
1
испыта 1 2 3 4 5 6 7 8 9
изм. ение K
тк
0
-ний
а
По приведенным выше формулам рассчитывают
характеристики нитей и швейных ниток. Результаты
представить в таблице 27.
Таблица 27.Характеристика степени скрученности нитей
Числовые значения характеристик
Характеристика скрученности
1
2
3
Образцы нитей и швейных ниток
Волокнистый состав
Направление крутки
Крутка фактическая, Кф, кр/м
Коэффициент крутки, 
Угол кручения, 
Равномерность (число витков на 50
см)
Число сложений (для швейных
100
ниток)
Укрутка, %
В выводах дать заключение о крутке исследуемой нити и ее назначений. Сравнить показатели
качества исследуемых нитей.
Контрольные вопросы:
1.С какой целью осуществляют крутку нитей и
методы ее определения?
2.Какие характеристики скрученности нитей вы
знаете, их определение?
3.Как нити делятся пот степени крутки, их
влияние на внешний вид и свойства пряжи и
назначения?
4.Как определяется равновесность крученой
нити, ее влияние на качество ниток и процесс
стачивания деталей одежды?
5.Как определения числа сложений крученой
нити?
6.Как определяется направление крутки и его
учет в производстве одежды?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №13
Основной химический состав вискозного и
медно-аммиачного волокна
Сырьем для производства гидратцеллюлозных
искусственных волокон и нитей служит природная
целлюлоза (с содержанием α- целлюлозы 90-98%),
получаемая из древесины ели, сосны, пихты, бука,
хлопкового пуха. Формование нитей осуществляется из
щелочного (вискозные нити) или медно-аммиачного
(медно-аммиачные
нити)
раствора
природной
целлюлозы одно или двухванным способом в
101
осадительной ванне, содержащей серную кислоту и ряд
других реагентов. Во время формования волокон
раствор целлюлозы разрушается, зарождаются и растут
макромолекулы гидратцеллюлозы. По химическому
составу гидратцеллюлоза аналогична природной
целлюлозе, однако существенно отличается от нее своей
физической структурой: степень полимеризации
макромолекул
гидратцеллюлозы
меньше,
чем
природной целлюлозы (составляет 300-800), несколько
иное расположение звеньев в ее макромолекуле, другая
форма упаковки, расположения и ориентации
макромолекул в надмолекулярной структуре. Степень
кристалличности гидратцеллюлозных нитей 40-50 %.
Более рыхлой, менее ориентированной структурой
гидратцеллюлозных волокон и нитей обусловливается
отличие их свойств от свойств натуральных
целлюлозных волокон и нитей.
Таблица 28. Основные свойства волокон (при
кондиционных условиях: температуре 20 С0 и
относительной влажности воздуха 65 ٪)
Волокно
Свойства
Виско- МедноПоливолокон
зное
аммиач
ВВМ
нозное
обычное
-ное
Плотность,
1,50-1,56 1,50-1,56
1,50
1,56
г/см3
Линейная пло0,17-0,56
0,33-1,3 0,13-0,17 0,13-0,17
тность, текс
Относительное
прочность
в
кондиционном
16-25
11-14
36-40
31-43
состоянии,
сН/текс
Сохранение
35-40
15-24
20-30
102
прочности
в
петле, %
Относительное
удлинение при
19-26
17-35
8-13
16-20
разрыве, %
Модуль
6-6,5
3-5
деформации*,
(0,8-1,8)
(0,3-0,55)
(2-3,5)
гПа
Устойчивость
к изгибам, тыс.
7-16
1,5-4
4,5-15
15-25
двойных
изгибов**
* Цифры в скобках-модуль деформации волокон
в мокром состоянии. ** При напряжении 100 МПа.
В нашей стране выпускается несколько видов
гидратцеллюлозных волокон и нитей с разным
строением и свойствами.
Обычные вискозные волокна. При рассмотрении вискозных волокон под микроскопом на их
поверхности видны продольные штрихи, поперечник
волокон имеет неправильную, ребристую форму
(рисунок 23). Такое строение объясняется неодновременным отвердеванием наружных и внутренних слоев
Рис.23. Продольный вид и поперечный срез
103
вискозного волокна.
волокон в процессе их формования. При отвердевании
внутреннего слоя происходит его сжатие, в результате
чего поверхностный слой сморщивается, и в волокне
образуются продольные бороздки. Молекулярные цепи
целлюлозы в наружных слоях вискозных нитей
ориентированы в направлении нити, что объясняется
небольшой вытяжкой нити в процессе формования, а во
внутренних слоях не ориентированы, поэтому
внутренние слои нитей более рыхлые. Несмотря на
ребристую форму, вискозные волокна гладкие, с
сильным блеском, в тканях сильно скользят,
раздвигаются и осыпаются.
Вискозное
волокно
имеет
хорошие
гигроскопические свойства. При нормальных условиях
оно поглощает приблизительно 13% влаги от своей
массы. Волокно обладает хорошей светостойкостью и
средней стойкостью к истиранию. Изделия могут в
течение небольшого времени эксплуатироваться при
температуре 100-120°С без потери прочности. Характер
горения волокна аналогичен горению хлопка. Волокно
имеет невысокую стойкость к действию кислот и
щелочей. При увлажнении волокна и нити сильно
набухают, что приводит к повышенной усадке
текстильных материалов, значительно теряют прочность
при растяжении (до 50%) и устойчивость к истиранию.
Высокопрочное вискозное волокно представляет собой физически модифицированное волокно. В
результате изменения
условий
формования и
последующей вытяжки нити приобретают равномерную, ориентированную структуру, состоящую из
длинных макромолекул. Высокопрочные волокна и
нити имеют повышенную прочность, устойчивость к
104
истиранию и многократным изгибам. Они используются для изготовления изделий бытового и технического назначения.
Высокомодульное вискозное волокно также
является модифицированным волокном. В нашей стране
выпускается высокомодульное вискозное волокно
сиблон, которое имеет прочность в нормальных
условиях в 3,6 раза выше, чем прочность обычного
визкозного волокна, а в мокром состоянии-в 2 раза
выше. Сиблон в меньшей степени, чем обычное
волокно, набухает и усаживается и по своим свойствам
приближается к хлопковому волокну, хотя уступает
последнему по прочности в мокром состоянии,
изгибоустойчивости и растворимости в щелочи. Сиблон
применяется как заменитель средневолокнистого
хлопка. В чистом виде вискозное высокомолекулярное
волокно используют для смешивания с хлопком и
химическими волокнами. Оно придает тканям
шелковистость, формоустойчивость, уменьшает их
усадку и сминаемость. ВВМ обладают высокой
износостойкостью и рекомендуются в первую очередь
для спецодежды, постельного белья, швейных ниток,
как в чистом виде, так и в смеси с хлопком и
полиэфирным волокном. Они придают тканям высокую
прочность и малоусадочность, обладают повышенной
стойкостью к изгибанию.
Полинозное волокно относится к разряду
высокомодульных вискозных волокон. Его получают по
двухванному способу с высокой пластификационной
вытяжкой, благодаря чему обеспечивается повышенная
степень
полиме-ризации
целлюлозы
(500-800),
ориентации макромолекул и однородность структуры
волокна в поперечном сечении, форма которого почти
круглая. Надмолекулярная структура и кристалличность
105
полинозного волокна близки к структуре и кристаллличности хлопка. По своим свойствам полинозное
волокно является близким аналогом тонковолокнистого
хлопка. Полинозные волокна в отличие от вискозных
обладают
значительно
большей
прочностью,
превышающей даже прочность хлопка, меньшей
потерей прочности в мокром состоянии, несколько
меньшим удлинением, но большей упругостью,
вследствие чего изделия из этого волокна меньше
сминаются и обладают большей носкостью. Полинозное
волокно обладает меньшей набухаемостью, чем
вискозное, и вследствие этого меньше усаживается, но
имеет более низкую гигроскопичность. Важным свойством полинозных волокон является их хорошая
устойчивость к действию щелочей, позволяющая
подвергать изделия из полинозного волокна и его
смесей с хлопком мерсеризации. Однако полинозное
волокно характеризуется хрупкостью и низкой
прочностью при изгибе, что вызывает трудности в его
текстильной переработке.
Благодаря способности ярко окрашиваться
полинозные волокна широко используются главным
образом в смесях с хлопком при изготовлении тканей
для женской и детской одежды, сорочечных тканей,
бельевого трикотажа и тканей для спортивной одежды.
Изделия из этого волокна обладают мягкостью,
шелковистым блеском, приятным внешним видом,
хорошей устойчивостью к многократным стиркам и
повышенной носкостью.
Мтилон-химически модифицированное вискозное волокно, получаемое путем прививки к макромолекулам целлюлозы мономеров полиакрилонитрила.
Оно отличается от вискозного волокна повышенной
устойчивостью к действию микроорганизмов, свето106
стойкостью и устойчивостью к истиранию. Специфическая особенность мтилона-шерсто-подобность как
по внешнему виду, так и на ощупь, что определило его
назначение как заменителя шерсти при производстве
ковров.
На основе синтеза привитых полимеров можно
получить химически модифицированные вискозные
волокна с разнообразными специфическими свойствами: огнестойкие, бактерицидные, кислотостойкие,
масло-и водоупорные и т. д. Для химической
модификации вискозных волокон применяют и другие
методы:
«сшивание»
структурных
элементов,
малоусадочную или малосминаемую отделку и замену
реакционно-способных групп (поверхностное ацетилирование).
Meдно-аммиачное
волокно
формуется
двухванным способом; в первой ванне оно получает
предварительную вытяжку с частичным восстановлением целлюлозы, во второй ванне вытяжка завершается. Медно-аммиачное волокно имеет однородную
структуру без ориентированной оболочки на поверхности, поэтому окрашивается более равномерно, чем
обычное вискозное волокно. Медно-аммиачное волокно
в сечении имеет круглую форму, и оно довольно
равномерно по всей длине (рисунок 24). По своим
107
Рис.24. Продольный вид и поперечный срез медноаммиачного волокна
физико-механическим свойствам оно аналогично
обычному вискозному волокну, но обладает меньшей
прочностью и удлинением.
Кроме того, отсутствует вредность, имеющая
место в вискозном производстве. Однако ввиду того,
что для его получения необходимы дефицитные
материалы-медный купорос и аммиак, медно-аммиачное
волокно производится в очень небольших количествах.
Медно-аммиачные волокна и нити применяются
главным образом в трикотажном производстве. Медноаммиачное волокно используют в аппаратном прядении
шерсти для производства смешанной пряжи, идущей в
ковровое ткачество. Такое использование объясняется
значительным содержанием пороков (склеек, мушек,
колючек).
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №14
Показатели заполнения тканей и их влияние на
свойства этих материалов
Линейным заполнением или относительной
плотностью называется отношение фактического
количества нитей основы или утка к максимально
возможному количеству нитей того же диаметра,
которое может быть теоретически расположено без
промежутков, сдвигов и смятий на аналогичной длине
ткани (рисунок 25).
108
Рис.25. Схема расположения нитей при
максимальном заполнении.
Максимальная плотность ткани равна:
П max 
L
,
d
где L-длина участка ткани, на котором
определяют плотность, в мм;
d -диаметр нити в мм.
Расстояние между центрами нитей при такой
плотности соответствует минимально возможному или
минимальной геометрической плотности:
Fmin  d ,
Если нити расположены на определенном
расстоянии одна от другой, заполнение ткани
характеризуется отношением диаметра нити d к
расстоянию между двумя соседними нитями (рис. 7). На
длине L при плотности П это расстояние равно L , а
П
при условии, что L=100 мм, оно равно 100 .
П
Линейное заполнение по основе и утку равно, %:
d 100 dП 0 100
Е0  0

 d 0 П 0 ;
100
100
П0
109
Еу 
d у 100 d у П у 100

 dу Пу;
100
100
Пу
где Ео и Еу-линейное заполнение по основе и
утку в %;
do и dy-диаметр основных и уточных нитей в мм;
По и Пу-плотность ткани по основе и утку на
длине 100 мм.
d
A T0
31.6

A
.
N
Подставляя значение d в формулы линейного
заполнения, получаем:
A T0 П 0 АП 0
E0 

;
31,6
N0
Еу 
А Т 0 П0
31,6

АП у
Nу
.
Линейное заполнение тканей по основе и утку
меняется от 25 до 150%.
Ни линейное, ни максимальное заполнение не
зависит от переплетения, оно указывает лишь, какой
процент площади ткани заполнен параллельно
лежащими нитями одной системы. Если линейное
заполнение больше максимальной плотности, т. е.
больше 100%. то нити или сплющиваются, принимая
эллиптическую форму, или располагаются со сдвигом
на разной высоте. По линейному заполнению может
быть подсчитан размер сквозных пор ткани (смотри
рисунок 26).
110
а
 100 
100d 0
100
 d0 
 d 0  d 0 
 1мм;
П0
П0 d 0
E
 0

b
 100 
100d у
100
 dу 
 dу  dу
 1мм ;
Е

Пу
Пуd у
 у

Линейное наполнение показывает, какой процент
длины ткани вдоль основы или утка занят
поперечниками нитей обеих систем с учетом их
переплетения. При переплетении между нитями одной
Рис.26.Ячейка ткани
системы проходят нити другой системы. Каждая связь,
т. е. переход нити с лицевой стороны ткани на изнанку и
с изнанки на лицевую сторону, влечет за собой
раздвигание
на
какое-то
расстояние
нитей
противоположной системы. Поэтому, чем больше
связей имеет переплетение в пределах раппорта, тем
меньше может быть максимальная плотность ткани.
Чтобы рассчитать фактическое наполнение по
основе и утку ткани произвольного переплетения,
нужно определить, какую часть от общей длины
раппорта составит длина, заполненная поперечниками
111
нитей основы и утка. Для этого, зная расчетные
диаметры нитей основы d 0 и утка d у , устанавливают
число нитей n раппорта в направлении одной системы и
число полей связи С, образуемых в раппорте
перпендикулярной системой.
В этом случае длина раппорта, занятая
поперечниками нитей, составляет:
по основе d 0 n0  d у С у и по утку d у n у  d 0 C0 .
При плотности П на 100 мм и количестве нитей
n длина раппорта LR равна:
LR 
100n
.
П
Определяя линейное наполнение по основе Но и
по утку Ну как отношение длины раппорта, занятой
поперечниками нитей, к общей длине раппорта в %,
получаем:
Н0 
Ну 
d n
0 0
 d у С у 100
LR0
d n
у
у
 d 0C0 100
LRу


d n
0 0
 d у С у 100 П0
100n0
d n
у
у
 d 0C0 100 П у
100n у


d n
0 0
 d у С у П0
n0
d n
у
у
 d 0C0 П у
nу
Связь элементов в ткани может характеризоваться коэффициентом связанности по основе К 0 и по
утку К у , представляющим собой отношение линейного
наполнения к линейному заполнению ткани:
Ну
Н
К0  0 ; К у 
.
Е0
Еу
112
;
.
Поверхностным заполнением Es называется
отношение площади ткани, заполненной проекциями
основных и уточных нитей, ко всей площади ткани. Так
как, переплетаясь между собой, нити основы и утка
накладываются одна на другую, площадь их проекции
меньше площади, занимаемой каждой системой нити в
отдельности.
Пусть площадь ткани ABCD (см.рисунок 7), а
площадь проекций основной нити АВМК и уточнойAFJD. Отсюда линейное заполнение ткани по основе и
по утку равно:
Е0 
ABMK 100
AFJD 100
; Еу 
.
ABCD
ABCD
Заполнение
ткани следующее:
всей
рассматриваемой
площади
 100

100
 d0
 dу
 d 0 d у 100

П0
 ABMK  AFJD  AFgK 100   П у

ES 

100
100
ABCD

П0 П у
 d 0 П 0  d у П у  0,01d 0 П 0 d у П у  Е0  Е у  0,01Е0 Е у .
Зная поверхностное заполнение ткани, можно
определить ее поверхностную пористость RS по
формуле:
RS  100  ES 0 0 .
Объемное заполнение EV показывает, какой
процент объема ткани VТ составляет объем нитей основы и утка VН
EV 
VН
1000 0 .
VТ
113
Объем нитей VН 
mН
объем ткани VТ 
mТ
,
Н
,
Т
где mН и mТ — масса нитей и ткани;
 Н и  Т — объемная масса нитей и ткани.
Так как массы нитей и ткани равны, получаем
уравнение:
100mН  Т

ЕV 
 100 Т ,
 Н тТ
Н
т.е. объемное заполнение может быть выражено как
отношение объемной массы ткани к объемной массе
нитей. Ориентировочно показатели объемной массы
хлопчатобумажных
тканей
составляют
0,25-0,5,
3
льняных 0,4-0,7, шерстяных 0,15-0,4 г/см .
Заполнение по массе ткани, %, 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:

Ет  100 Т ,

где γ-плотность вещества волокон.
Общая пористость ткани, %, характеризует долю
всех промежутков между нитями, внутри нитей и
волокон:
  
Rоб  1001  Т .
 

Общая пористость тканей колеблется от 50 до 85 %.
От заполнения и пористости ткани зависит ее вес и
толщина, теплозащитные свойства и воздухопроницаемость. С увеличением заполнения возрастает
114
связанность между нитями ткани и волокнами в пряже,
вследствие чего ткань приобретает большую прочность.
Ткани с высоким заполнением обладают большей
устойчивостью к деформациям, поэтому при настиле и
пошиве они почти не имеют перекоса, одежда из них
лучше сохраняет форму и не сминается. Вследствие
большой упругости ткани с большим заполнением
труднее разутюживаются и сутюживаются, на придание
формы изделию из таких тканей утюгом или прессом
требуется больше времени. Компактное расположение
нитей обеспечивает их лучшее закрепление в общей
структуре ткани и повышает ее износоустойчивостьпрочность к истиранию и выносливость к многократным растяжениям. При слишком высоком
заполнении ткань становится жесткой, затрудняется ее
моделирование, ткань теряет способность хорошо
драпироваться.
Ориентировочно расчетный диаметр ниток d P
определяют по формуле
A TН
мм ,
dp 
31,6
где Т Н -нормальная толщина ниток, текс;
А -коэффициент, зависящий от объемного
веса и строения нитки (плотности волокон в пряже,
системы прядения, величины крутки и других
параметров). Для капроновых швейных ниток
коэффициент А = 1,50.
Следовательно, зная диаметр ниток, линейную
плотность (толщину) определим по формуле:
 d  31.6 
Т  P

A 

115
2
 0.36  31.6 
T 
  57.5
 1.50 
.
Таким образом, линейная плотность (толщина)
капроновых швейных ниток Т=57,5 текс.
2
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Бузов Б.А. Материаловедение в производстве
изделий
легкой
промышленности
(швейное
производство)/Б.А.Бузов,
Н.Д.Алыменкова;
под
ред.Б.А.Бузова.-М.:Академия, 2008.-448с.
2.Материаловедение в производстве изделий
легкой промышленности: учебник для студентов
вузов/А.П.Жихарев; Д.Г.Петропавловский, С.К.Кузин;
В.Ю.Мишаков.-М.:Ака-демия,2008.-448с.
3.Бузов Б.А. Управление качеством продукции,
техническое регулирование и технический регламент,
стандартизация
и
сертификация:
учеб.пособие/Б.А.Бузов. М.: ИИЦ МГУДТ, 2007.-163с.
4.Стельмашенко В.И. Материалы для одежды и
конфекционирование/В.И.Стельмашенко,
Т.В.Розаренова.-М.: Академия, 2008.-320с.
5.Смирнова Н.А. Выбор швейных ниток для
изделий: учеб.пособие/Н.А.Смирнова, А.П.Жихарев.Кострома, 2008.-70.
6.Савостицкий Н.А. Материаловедение швейного
производства:
учеб.пособие
/Н.А.Савостицкий,
Э.К.Амирова-М.:Фкадемия, 2005.-240с.
116
ОГЛАВЛЕНИЕ
Инструкция по технике безопасности
при работе в лабораториях материаловедения………….3
Общие указания к выполнению
лабораторных работ…………………………………...….5
Математическая обработка результатов
ксперимента…………………………………...…………6
Лабораторная работа №1
Ознакомление со свойствами
натуральных и химических волокон…………………..13
Лабораторная работа №2
Определение площади поперечного
сечения идлины разных видов волокон
спомощью микроскопа…………....................................17
Лабораторная работа № 3
Ознакомление с технологическими процессами
производства льняных и хлопковых волокон………....32
Лабораторная работа №4
Определения сорта волокон и хлопко-сырца………….38
Лабораторная работа №5
Ознакомление технологии получения
натуральных шелковых нитей…………………………43
Лабораторная работа № 6
117
Ознакомление технологии получения
химических волокон и комплесных нитей……………47
Лабораторная работа №7
Ознакомление техналогии получения
химических волокон и комплексных нитей от
синтетических полимеров……………………………...52
Лабораторная работа № 8
Определение длины волокон………………………...…57
Лабораторная работа №9
Определение полуцикловых характеристик
при разрыве одиночных нитей……………………...…67
Лабораторная работа №10
Определение номера и линейной плотности
нитей и волокон…………………………………………78
Лабораторная работа № 11
Определение чистоты пряжи и нитей с
помощью технических средств…………………..……86
Лабораторная работа №12
Определение изменения размеров и
укрутки нитей…………………………….…………..…89
Лабораторная работа №13
Основной химический состав вискозного
и медно-аммиачного волокна…………………………98
Лабораторная работа №14
Показатели заполнения тканей и их
влияние на свойства этих материалов……….……….105
Список литературы………….………………………113
118
Таблица 6.Действие некоторых химических реагентов на текстильные
волокна
Вид волокна
ХимичесНату
Вис Аце Триа- Кап- Лав- Нит- Хлокие
Хло Ле Шер раль
коз тат- цетат роно сано роно рино
н
сть
реагенты
пок
ный
ное ное
ное
вое
вое
вое
вое
шелк
МедноР
Р
Н
Р
Р
ЧР
Н
Н
Н
Н
Н
аммиач.
Ацетон
Н
Н
Н
Н
Н
Р
ЧРК
Н
Н
Н
Р
ДиметилН
Н
Н
Н
Н
Р
РК
РК
РК
РК
Р
формамид
МетиленхН
Н
Н
Н
Н
Н
Р
Н
Н
Н
Р
лорид
Едкий
ЧРК
натр(5%Н
Н
Р
Р
Н
ЧРК
Н
Н
Н
Н
ый)
Едкое кали
Н
Н
Р
Р
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
(40%-ное)
Азотное
кислота
Р
Р
РК
РК
РК
Р
Р
ЧРК
Н
Н
Н
(65%-ное)
119
Азот.кисл.
конц.холод
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Р
Н
ная
Сер.кис.
Р
Р
Н
Р
Р
Р
Р
Р
Н
Н
Н
(95%-ная)
Соляная
кис.(37%Н
Н
Н
Р
Р
Р
Р
Р
Н
Н
Н
ный)
Соляная
кислота(6
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Р
Н
Н
Н
н.раствор)
Уксус.кис.
Н
Н
Н
Н
Н
Р
РК
РК
Н
Н
Н
ледян.
Муравь.ки
с.(96Н
Н
Н
Н
Р
Р
РК
Р
Н
Н
Н
100%-ная)
Примечания: Р-растворимый; Н-нерастворимый; РК-растворимый при
кипячении; ЧР-частично растворимый; ЧРК-частично растворимый при кипячении
120
121