CC BY
52
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ СЕРВИСА
Предел
прочности, 6 МПа 5 4 3 2 1 О
1 ^ 3 4 № образца
□ в продольном направлении
□ в поперечном направлении
> /—7—:
ь. У—7 /— <
Рис. 3. Изменение предела прочности образцов кож, стабилизированных полимерной композицией концентрацией 25%, количество пластификатора 3%, площадь нанесения 40%, после воздействия химчистки: 1 — исходный; 2 — одна химчистка; 3 — три химчистки; 4 — пять химчисток.
повышении предела прочности. Полученные данные стем материалов, стабилизированных с помощью раз-
свидетельствуют о высокой формоустойчивости си- работанного способа.
Литература
1. Жуков Ю.В. Итоги работы легкой промышленности // Кожевенно-обувная промышленность.— 2006. — № 6.
— С. 6—2.
2. Федорова А.Ф. Технология химической чистки. — М., 2005. — 559 с.
3. Натуральная кожа и замша. Изготовление изделий и обработка их на предприятиях химчистки // Современная химчистка и прачечная. — 2003. — № 4. — С. 12—18.
4. Баранова Е.В., Стельмашенко В.И., Лисиенкова Л.Н. Способ формования объемных и криволинейных деталей изделий: патент РФ № 2266863. — Опубл. 27 декабря 2005 г. Бюл. № 36.
5. Бурмистров А.Г., Кочеров А.В. Компьютерный комплекс «RELAX» для оценки качества материалов // Кожевенно-обувная промышленность. —1998. — № 1. — С. 17—19.
УДК 677.025
Исследование влияния обработки новыми составами замасливающих композиций на реологические свойства хлопкосиблоновой пряжи
И.И. Пономарева
ФГОУВПО «Российский государственный университет туризма и сервиса»
В связи с необходимостью прогнозировать поведение пряжи при использовании для различных назначений представляет интерес исследование связи между нагрузкой и деформацией пряжи. Поведение реальных текстильных материалов зависит от истории проведенных над ними действий. Кроме того, при определении физических свойств нити большую роль играет время. Свойства пряжи, описывающие связь во времени между механическим напряжением и относительной
деформацией, носят название реологических свойств. С помощью реологических свойств можно исследовать релаксацию напряжения продуктов, а также текучесть, или изменение деформации нагруженной нити во времени.
При исследовании реологических свойств использовался метод математического моделирования, основанный на применении механической аналогии свойств реальных текстильных продуктов. В качестве
6
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ СЕРВИСА
простейших элементов механических моделей используются упругий элемент — пружина, а также элемент, имеющий свойство вязкости (текучести) — демпфер. Простейшие двухэлементные модели мало применимы для описания реальной пряжи. Трехэлементные модели дают результаты, более близкие к реальности, однако наиболее популярная трехэлементная модель, состоящая из двух параллельных ветвей (в одной из которых установлена пружина, а во второй — последовательное соединение пружины и демпфера), моде-
W(p)
р(р)
8(р)
р2+
Til ^2 Q _
где T = е ! ; т2 = Е2 ; Е t — постоянные времени, равные отношению соответствующего коэффициента вязкости демпфера п к соответствующему модулю упругости пружины Е.
лирует только упругую и эластическую составляющие деформации.
При выборе модели мы остановились на применении четырехэлементной модели, так как она описывает и упругую, эластическую, и пластическую составляющие деформации, то есть является наиболее полно описывающей механические свойства комбинированной пряжи. Связь между относительной деформацией £ на входе и напряжением а на выходе для этой модели описывается следующей передаточной функцией:
Р+ Е2р2
' Т2 + Tj + 0 ^
р+
1
т т
1 1 1 2
В эксперименте объектом исследования является хлопкосиблоновая пряжа линейной плотности 15,4 текс, обработанная замасливателем без медьсодержащего компонента и замасливающими составами с
О, Е
Рис. 1. Схема четырехэлементной модели
добавлением медьсодержащих веществ (в первом варианте — оксида одновалентной меди, во втором варианте — тетрафторбората меди) в концентрациях от 0,4 до 1,6% от общей массы состава. Выбор основан на результатах исследования физико-механических свойств сырья, которые показали, что применение медьсодержащих веществ в составах для предварительной обработки приводит к увеличению разрывного удлинения для хлопкосиблоновой пряжи на наибольшую величину, в среднем на 20%, по сравнению с другими опытными видами текстильных нитей.
Для количественного определения параметров вязкоупругой модели был предусмотрен режим одноосного нагружения пряжи при G0=Const (рис. 1).
Испытания пряжи проводились на разрывной машине FP 100/1 (HECKERT) ГДР Зажимная длина образцов пряжи равна 500 мм. Нагрузка принималась 30%
от разрывной нагрузки. Как показали исследования, обработка пряжи новыми составами замасливающих композиций приводит к увеличению разрывной нагрузки. Поэтому нагрузка для первого варианта составила 0,3 Н, для вариантов 2—5=0,4 Н. Время нагружения 640 сек. По результатам испытаний получены кривые релаксации напряжений хлопкосиблоновой пряжи линейной плотности 15,4 текс, при dср=0,14 мм, площади поперечного сечения S=0,010 мм. Экспериментальные данные аппроксимированы и по полученным математическим моделям определены значения параметров Е1, Е2, п, и п2. При определении параметров применена методика, разработанная на кафедре МТВМ Московского государственного текстильного университета им. А.Н. Косыгина, отличие которой заключается в следующем. Во-первых, для принятой модели необходимо определить четыре параметра и математиче-
7
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ СЕРВИСА
ская модель представляет собой дифференциальное уравнение второго порядка с производными в правой части. Во-вторых, для реализации метода наименьших квадратов был применен более надежный метод минимизации — комплексный метод Бокса — в отличие от ранее применявшегося метода Хука-Дживса.
Для исследования характера поведения пряжи при растяжении использовали математические модели (схемы) механических свойств, реализованные в системе MATLAB подсистемой Simulink и пролучены кривые зависимости деформации от времени в условиях ползучести при постоянном напряжении ст(t)=сто=Const
Из графиков определены значения полной относительной деформации и ее составных частей хлопкоси-блоновой пряжи, они представлены в табл. 1. На диаграммах (рис. 2) показаны в процентном отношении значения составных частей полной деформации в зависимости от концентрации медьсодержащих веществ в замасливателе.
Анализ полученных результатов показал, что обработка пряжи медьсодержащими замасливателями приводит к увеличению общей относительной деформации. При концентрациях 0,4—1,6% добавок в составах общая относительная деформация увеличивается на 7—48% по сравнению с базовыми замасливателями. Исследование влияния вида медьсодержащих добавок в замасливателе на составляющие общей деформации показало, что для хлопкосиблоновой пряжи, обработанной замасливающими композициями с оксидом
меди (варианты 3б, 5б) по сравнению с базовым за-масливателем (вар. 1б), с увеличением концентрации медьсодержащей добавки упругая деформация увеличивается на 9—12%, эластистическая деформация уменьшается на 4—6%. При этом необратимая деформация уменьшается на 3—4% (рис. 2.).
Для замасливателей, содержащих тетрафтороборат меди, изменение доли упругой и эластической деформации с увеличением концентрации медьсодержащей добавки находится в пределах ошибки эксперимента.
Анализируя полученные результаты, можно предположить, что обработка новыми составами приводит к изменениям, происходящим в поверхностных слоях пряжи и нитей, в результате которых происходит увеличение общей деформации. При этом меняется соотношение составных частей деформации: увеличивается доля обратимой деформации и уменьшается доля необратимой — пластической деформации, которая, как известно, приводит к ухудшению фрикционных и прочностных свойств текстильных нитей, а, следовательно, к снижению способности сырья к переработке на вязальных машинах и качества вырабатываемых трикотажных изделий. Кроме того, увеличение упругости и эластичности текстильных нитей приведет к повышению связанных с ними таких свойств трикотажа, как способность сохранять свою форму и износостойкость при истирании.
Зависимость полной относительной деформации и ее составных частей хлопкосиблоновой пряжи от вида обработки
Таблица 1
Виды деформации Вариант обработки
1б 3б 5б 7б 9б
Полная относительная деформация,мм 0,01480 0,01880 0,02200 0,01880 0,01590
Упругая относительная деформация, мм 0,01280 0,01400 0,01800 0,01270 0,01100
Эластическая относительная деформация, мм 0,00615 0,00380 0,00300 0,00410 0,00330
Пластическая относительная деформация, мм 0,00585 0,00100 0,0010 0,00200 0,00160
8
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ИЗДЕЛИЙ СЕРВИСА
Изменение составляющих деформации хлопкосиблоновой пряжи от концентрации медьсодержащих веществ в замасливателе (тетрофторборат меди)
Изменение составляющих деформации хлопкосиблоновой пряжи от концентрации медьсодержащих веществ в замасливателе (оксид меди)
□ Упругая деформация, %
Я Эластическая деформация, %
□ Пластическая деформация, %
Номер варианта обработки
Рис. 2. Изменение составляющих деформации хлопкосиблоновой пряжи от концентрации медьсодержащих веществ в замасливателе
9
