CC BY
25
УДК 677.024; 677.074 В. Т. Сергеев
ИССЛЕДОВАНИЕ УРАБОТОК НИТЕЙ ОСНОВЫ И УТКА В МНОГОСЛОЙНЫХ ТКАНЯХ
Ключевые слова: многослойная ткань, уработка нитей, диаметр нитей, основа, уток, базовые переплетения ткани, внешний и внутренний слои, разрезы тканей, комплексные крученые нити, трощение, перематывание, ткачество.
В статье приведены результаты экспериментальных исследований структуры многослойной комбинированной полой ткани из кварцевых и стеклянных нитей, получены значения уработок основных и уточных нитей, которые определяют качество и свойства тканей. Проанализировано 3 возможных варианта c различным взаимным расположением основных и уточных нитей. Предложена рациональная структура многослойной ткани.
Keywords: multi-layer fabric, twist take-up, yarn diameter, warp, weft, the basic weave of fabrics, the outer and inner layers offabrics,
fabric sections, complex twisted yarns, doubling, re-winding, weaving.
The article presents the results of experimental studies of the structure of the multilayer combined woven preform from quartz and glass fibers, obtained values of warp and weft threads , which determine the quality and properties of the fabrics. Analyzed three possible options of different mutual arrangement of the warp and weft yarns. A rational structure of multi-layer fabric is offered.
Значения уработок основных и уточных нитей играет существенное значение с точки зрения использования многослойной комбинированной ткани в качестве армирующего материала многофункциональных композитов.
Методика испытаний многослойной комбинированной полой ткани (МКПТ) выбрана с учетом исходных свойств и особенностей многослойных стеклянных тканей и осуществлялась в соответствии с ГОСТ [1].
Уработки нитей основы и утка определялись по методу, принятому на кафедре ткачества МГТУ имени А.Н. Косыгина, который предполагает использование наклонной плоскости с прикрепленной к ней металлической линейкой, а также груза для распрямления нити. Расчеты проводились по известным формулам [2-6].
При проведении испытаний использовались ГОСТы и рекомендации, изложенные в работе [7].
В данной работе были спроектированы и выработаны три варианта МКПТ. Углеродные нити 410 текса образуют внешнюю поверхность полой ткани, из кварцевых нитей 612 текса формируется внутренняя поверхность тканого цилиндра. Опытные образцы отличались видом базового переплетения: рисунок 1а - полотняное; рисунок 1б - производное от полотняного; рисунок 1в - сатин и производное от полотняного.
Во всех проектируемых тканях один верхний слой состоит из углеродных основных и уточных нитей; 3-ий и 4-ый слои образованы только кварцевыми нитями; 2-ой слой является переходным комбинированным, в котором прокладываются уточные кварцевые нити, переплетаясь с углеродными и кварцевыми основными нитями (рис. 1).
Необходимым условием для МКПТ было получение равномерной структуры ткани по толщине. Для этого в каждом слое, кроме переходного, используемые нити имели равную линейную плотность, диаметры углеродных и кварцевых нитей были близки по своему значению,
число слоев в каждом полотне равно четырем, переплетение в зоне условного шва сохранялось.
1
3 2
5
4
6
Рис. 1 - Схемы разрезов вдоль основных нитей МКПТ различных базовых переплетений: а -полотняное; б - производное от полотняного; в -4-х ремизный сатин и производное от полотняного
Учитывая исходную линейную плотность поставляемых нитей, для углеродных и кварцевых нитей выбрана схема кручения таким образом, чтобы получить dyгл ~ dквар. Из углеродных нитей Урал Н/205-22 получены комплексные крученые нити 205тексх2 (410 текс), из кварцевых КС 11-68 получены - 68тексх3х3 (612текс). Диаметр нитей
был рассчитан по известной формуле: с1=0.1 С учетом коэффициентов Сугл=1,31 и Сквар = 1,12 получены расчетные диаметры dрасч угл = 0,839 мм и dрaсч квар = 0,876 мм.
В результате испытаний (табл. 1) было установлено, что расчетные и фактические значения диа-
метров отличаются на ±0,1 мм при стандартном отклонении 0,20 мм и малом коэффициенте вариации (21-24 %).
Таблица 1 - Диаметр комплексных крученых нитей, мм
№ п/п Углеродная нить Кварцевая нить
1 1,00 0,80 0,70 0,80 1,10 0,80 0,80 1,00
2 1,00 0,70 0,60 0,60 0,60 0,80 1,20 1,00
3 0,80 0,60 0,80 0,70 0,70 0,80 0,70 1,00
4 0,80 0,90 0,90 0,80 0,91 0,80 0,80 0,80
5 1,00 1,00 0,70 0,90 1,00 0,80 1,30 0,70
6 0,90 1,00 1,00 0,10 1,30 1,10 1,10 0,90
7 1,00 1,00 1,10 1,00 0,90 0,80 1,10 0,60
8 1,20 0,87 1,00 0,95 0,60 1,20 0,80 0,80
9 1,10 0,80 0,60 0,90 1,00 0,70 0,55 0,90
10 1,00 0,60 0,90 0,70 1,20 1,00 0,80 0,80
Среднее значение, мм 0,85 0,89
Среднее отклонение, мм 0,15 0,16
Стандартное отклонение выборки, мм 0,20 0,20
Коэффициент вариации,% 23,38 21,87
Следовательно, процесс трощения и кручения в 2 сложения для углеродных нитей и в 3*3 сложений для кварцевых нитей приводит к получению заданного диаметра. Некоторые изменения этого показателя отмечаются при перематывании с копс на катушки и на уточные шпули, повидимому, из-за влияния натяжения нитей в подготовительных операциях (рис. 2).
Рис. 2 - Изменение диаметра углеродных и кварцевых нитей впроцессе подготовки к ткачеству: 1 - углеродные исходное нити 205 текс; 2 - углеродные нити на копсе 410 текс ( 205текс*2); 3 - углеродные основные нити на катушке 410 текс; 4 - углеродные уточные нити на шпуле 410 текс; 5 - кварцевые исходные нити 68 текс; 6 - кварцевые нити на копсе 612 текс ( 68текс*3*3); 7 - кварцевые основные нити на катушках 612 текс; 8 - кварцевые уточные нити на шпуле (612 текс)
Заданная поверхностная плотность
многослойной ткани обеспечивалась толщиной нити и числом слоев пл = 4. Как показал эксперимент, использование 16 ремизок на станке КПТЗ-160С
позволяет проводить устойчивый технологический процесс выработки полой ткани с выбранным числом слоев.
Из табл. 2, 3, 4 и рис. 3 следует, что разница между уработкой основных (ао) и уточных нитей (ау) велика, что характерно для всех многослойных тканей этого класса. Вместе с тем, наблюдается уменьшение абсолютной величины и соотношения
Таблица 2 - Уработка основных и уточных нитей в многослойной комбинированной ткани (вариант 1)
Уработка нитей, %
№ п/п основных уточных
угле- кварце- углерод- кварце-
родных вых ных вых
1 9,09 11,11 1,96 1,47
2 9,09 11,21 1,47 1,45
3 9,50 10,32 0,98 0,98
4 9,45 11,25 0,95 0,92
5 9,91 11,15 1,96 0,95
6 9,29 11,00 1,85 1,32
7 9,10 11,35 1,55 1,25
8 9,25 10,51 1,01 1,00
9 9,65 10,73 1,45 1,03
10 9,50 10,81 1,95 1,00
Среднее значение, % 9,38 10,94 1,51 1,14
Среднее отклонние,% 0,22 0,28 0,34 0,19
Стандартное отклонение 0,27 0,34 0,42 0,21
выборки, %
Коэффициент вариа- 2,88 3,11 27,56 18,79
ции/о
Таблица 3 - Уработка основных и уточных нитей в многослойной комбинированной ткани (вариант 2)
Уработка нитей, %
№ п/п основных уточных
углерод- кварце- углерод- кварце-
ных вых ных вых
1 8,25 6,10 1,48 1,96
2 7,83 6,54 1,96 2,44
3 7,80 6,54 0,99 1,96
4 7,40 6,98 1,48 1,94
5 8,26 6,52 1,47 1,48
6 8,31 6,16 1,45 1,93
7 7,93 6,49 1,93 2,42
8 7,72 6,52 1,05 1,99
9 7,35 6,95 1,48 1,94
10 8,20 6,51 1,52 1,51
Среднее значение, 7,91 6,53 1,48 1,96
%
Среднее отклоне- 0,29 0,18 0,19 0,20
ние,%
Стандарт-
ное отклонение вы- 0,35 0,28 0,31 0,31
борки, %
Коэффициент ва- 4,44 4,28 20,88 15,95
риации,/
уработок (ао/ау) при переходе от 1-ого варианта базового переплетения (полотняное) ко 2-ому (производное от полотняного), к 3-ему (сатин и производное от полотняного) соответственно: для углеродных нитей в 6,20, 5,34 и 4,51 раза; для кварцевых нитей в 9,59, 3,30 и 3,2 раза. Следует отметить, что в варианте 3 найдена существенная разница между значениями уработок утка во внешних и внутренних кварцевых слоях при
практически прямолинейном расположении уточной кварцевой нити во внешнем слое (ау = 0,6 %).
Рациональная многослойная комбинированная ткань характеризуется заданной поверхностной плотностью и толщиной, меньшей уработкой основных и уточных нитей в ткани при увеличении объемной плотности ткани до 0,66 г/см3 (табл. 5) [8-11]
Таблица 4 - Уработка основных и уточных нитей в многослойной комбинированной ткани (вариант 3)
№ п/п Уработка нитей, %
основных уточных
Углеродных Кварцевых углеродных ква эцевых
Внешний слой Внешний слой Внутренний слой Внешний слой Внешний слой внутренний слой
1 4,96 4,91 4,00 0,79 0,73 0,89
2 6,37 6,54 6,19 0,99 0,35 1,96
3 4,21 6,37 6,37 1,18 0,79 1,76
4 4,48 6,19 6,02 1,19 0,59 1,67
5 5,84 6,52 5,66 1,18 0,75 2,34
6 5,48 6,56 6,02 1,18 0,60 1,55
7 4,03 5,84 5,84 0,99 0,35 2,15
8 4,48 6,51 5,48 0,99 0,58 2,09
9 4,76 6,19 6,37 1,57 0,53 1,98
10 6,37 6,20 6,02 1,19 0,75 1,75
Среднее значением/о 5,10 6,18 5,80 1,13 0,60 1,81
Среднее отклонение, % 0,73 0,32 0,45 0,15 0,12 0,29
Станедартное отклонение выборки, % 0,87 0,50 1,38 0,21 0,16 0,40
Коэффициент вариации, % 17,00 8,11 23,88 18,32 26,46 22,25
10.00 8.00 00 6,00 1 4,00 i- ic 2.00 s £ 0.00
основа Bapi уток ант1 основа вари уток ант 2 основа вари уток антЗ
■углерод 9.38 1.51 7.91 1.48 5.10 1.13
i иарц внутренний слой 10,94 1,14 6,53 1.96 5,80 1.81
и кварц внешний слой 6,18 0,60
Рис. 3 - Уработка нитей основы и утка в зависимости от вида базового переплетения
Таблица 5 - Свойства многослойной комбинированной ткани рационального строения
Ткань МКПТ
Линейная плотность нитей, текс углеродных кварцевых 410 612
Плотность ткани в слое, н/дм по основе по утку 42±2 45±2
Поверхностная плотность ткани, кг/м2 (ТУ: 2,5±0,15) 2,43
Толщина ткани, мм 3,65
Объемная плотность ткани, г/см3 0,66
Уработка углеродных нитей, %
основы 5,10
утка 1,13
Уработка кварцевых нитей, %
основы 6,00
утка 1,20
Литература
1. ГОСТ 6943.0.93 - ГОСТ 6943.13.93 «Материалы текстильные стеклянные».
2. Мартынова А.А., Слостина Г.Л., Власова Н.А. Строение и проектирование тканей. М.: РИО МГТА, 1999. - 434 с.
3. Новиков Н.Г.- О строении ткани и о проектировании ее с помощью геометрического метода // Текстильная про-мышленность.-1945.-.№1 -с.57-58.
4. Николаев С.Д., Мартынова А.А., Юхин С.С., Власова Н.А. Методы и средства исследования технологических процессов в ткачестве. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2003г. - 336 с.
5. Николаев С.Д. Прогнозирование изготовления тканей заданного строения / Учебное пособие. - М.: МГТА, 1989. - 62 с.
6. 6. Перепелкин Е.Е. Армирующие волокна и волокнистые полимерные композиты.- СПБ: Научные основы и технологии. - 2009.-360
7. Райков Р.В. Разработка и исследование многослойных стеклянных тканей, предназначенных для изготовления конструкционных стеклопластиков. Дис. ... канд. техн. наук.- М.,1970.-192 с.
8. Сергеев В.Т. Технологические особенности изготовления многослойной бикомпонентной ткани. Сборник научных трудов аспирантов. Выпуск 18. - М., 2012г. - 5 с.
9. Сумарукова Р.И., Сергеев В.Т., Павлихина И.Ю. Разработка геометрических моделей строения многослойных тканей // Международная научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование тек-
стильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ - 2009): тезисы докладов. - М.: ФГБОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2009. - с. 82-83.
10. Сергеев В.Т., Николаев С.Д., Сумарукова Р.И. Технология изготовления многослойной бикомпонентной ткани // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - Иваново: ИГТА, 2012. - №6.- с. 81-85
11. Сергеев В.Т. Технологические особенности изготовления многослойной бикомпонентной ткани. Сборник научных трудов аспирантов. Выпуск 18. - М., 2012г. - 5 с
© В. Т. Сергеев - генеральный директор АО «ТРИ-Д», соискатель кафедры проектирования и художественного оформления текстильных изделий МГУДТ, [email protected].
© V. Т. Sergeev, General Director of АО «ТШ-Э», graduate school of design аМ art-nogo design textiles MSUDT, [email protected].
