Разработка оптимальных структур текстильных материалов с заданной стойкостью при проколе

DOI:

Актуальность исследования обусловлена необходимостью импортозамещения современных текстильных материалов, применяемых в защитной экипировке спортсменов фехтовальщиков (Сафонов, Левакова, Юхин, Пивкина и Фомина, 2025). Материалы фехтовальных костюмов (куртка, набочник) должны обеспечивать заданную устойчивость при проколе в совокупности с такими свойствами, как легкость движений, необходимых для занятий фехтованием (что предполагает хорошую драпируемость ткани при сравнительно малой толщине и поверхностной плотности), устойчивость к многократным мокрым обработкам (стирки), при этом верх экипировки должен быть белого или светлого цвета.

Требования, предъявляемые к материалам фехтовальной экипировки, регламентированы Международной Федерацией фехтования (Federation Internationale d'Escrime, далее FIE), а также Международной Федерацией спорта инвалидов-колясочников и ампутантов (International Wheelchair and Amputee Sports Federation, далее IWAS)¹. Российская Федерация в приказе Минспорта № 873 от 30.11.2020 г. полностью признает, что требования к экипировке, соответствующей регламенту FIE, являются обязательными.

Аналитический обзор

При анализе литературных источников, посвященных вопросам создания материалов с повышенным сопротивлением при проколе, установлено, что в соответствии с регламентом FIE одежда спортсмена должна быть сделана из ткани, имеющей сопротивление проколу 800 Н (350 Н для детско-юношеского разряда и тренировочных костюмов), при этом особое внимание должно быть уделено выполнению швов в области подмышечной впадины, при их наличии. Данное требование распространяется на соревнования во всех видах оружия. При этом снаряжение и одежда спортсмена не должны содержать какие-либо петли или отверстия, при попадании в которые конец оружия соперника мог бы быть задержан или отклонен. Материал, из которого выполняется снаряжение, не должен иметь скользкой поверхности, которая могла бы вызвать скольжение наконечника, а судейство уколов должно быть легким.

В Правилах FIE отмечается, что одежда фехтовальщика может быть различных цветов, но туловище должно быть белого или светлого цвета, это важное требование, так как оно накладывает ограничения на использование в качестве материала верха куртки некоторых современных специальных высокопрочных волокон и нитей, например параарамидных.

Из сформулированных выше требований видно, что конкретные нормы устанавливаются только на сопротивление проколу материалов – 350 и 800 Н. Отсутству- ют конкретные требования по структуре, толщине, поверхностной плотности, жесткости на изгиб, количеству и виду санитарных обработок, что осложняет процесс проектирования данных материалов и делает необходимым анализ существующих решений в данной области.

Из патента РФ 2113566 (Керимов, Попов, Абрамчук, Курмашова и Харченко, 1998) известна ткань, которая может быть использована для пошива одежды фехтовальщиков: спортивных костюмов, защитных набочни-ков, тренировочных нагрудников. Ткань вырабатывается креповым переплетением, образованным путем комбинации двух репсовых переплетений (репс основный 2/2 и репс уточный 2/2). Переплетение образуется способом смещения базовых переплетений относительно друг друга одновременно по горизонтали и вертикали.

Известна ткань «кольчуга» (Керимов, Попов, Курма-шова, Мокеев и Харченко, 1999) выполненная мелкоузорчатым однослойным переплетением с числом нитей в раппорте равным шести. Ткань может быть выполнена из синтетических нитей, например, параарамидных, полиэфирных нитей или полиэтиленовых нитей.

По мнению авторов (Керимов, Попов, Курмашова, Мокеев и Харченко, 1999) предложенное чередование нитей в раппорте ткани с наполнением до 170 %, позволяет обеспечить поверхностную плотность на уровне 280–320 г/м2, жесткость на изгиб 1,4–1,5 гс/см2, воздухопроницаемость 82–86 дм3/м2с, толщину 0,6 мм. Устойчивость на прокол при использовании в ткани полиэфирных комплексных нитей составляет 475 Н, а при использовании полиэтиленовых нитей 820 Н.

Ткань, предложенная в патенте РФ 2137868 имеет малую толщину и чрезвычайно высокое наполнение, что делает ее структуру крайне жесткой и плохо драпируемой.

Из патента US20180163329A1 (Mingfu, Chao, 2017) известно высокопрочное трикотажное полотно для защитной одежды фехтовальщиков, где в качестве исходного сырья используются волокна сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ) линейной плотности 40–46,7 текс и высокопрочные полиэфирные нити линейной плотности 51,1–60 текс. Плотно имеет устойчивость при проколе 3300 Н при поверхностной плотности 600 г/м2.

Как видно из патента US20180163329A1 трикотажные полотна, связанные из СВМПЭ нитей удовлетворяют требованиям FIE и являются альтернативой тканым структурам.

Из публикаций (Yang, Cui, Wang, Xing, 2025; Платонов, 2020) известно о применении СВМПЭ нитей для создания материалов для баллистической защиты, и защиты при самообороне и при занятиях боевыми искусствами. В работе (Yang, Cui, Wang, Xing, 2025) СВМПЭ нити используются для получения нетканых панелей (жестких ламинатов), пропитанных смолой, а в работе (Платонов, 2020) СВМПЭ нити используются для вязания трикотажа с толщиной от 0,9 до 1,5 мм и весом от 200 г/м до 650 г/м.

К недостаткам трикотажных полотен можно отнести их большую растяжимость при деформировании и больший удельный вес в сравнении с тканями при прочих равных условиях, что обусловлено существенно большей длиной нити в петле трикотажа по сравнению с длиной нити в элементе ткани.

В патенте US5514457A (Fels, Brustmann, Schuster, 1996) предлагается изготавливать защитные текстильные структуры (ткани, трикотаж, плетеные изделия), предназначенные для использования в одежде, защищающей от прокола, порезов, осколков и пуль, из армированных нитей с внутренним высокопрочным сердечником и оболочкой из пряжи на основе натуральных или искусственных волокон, что позволяет облегчить крашение и печать данных полотен.

Недостатком такой однослойной ткани является повышенная жесткость и осыпаемость толстых нитей при крое ткани.

В патенте РФ 2240713C2 (Чиоу, 2004) предлагается многослойный пакет из тканей, защищающий от воздействия ударов ножом. Многослойный пакет выполняется без специальных связующих и имеет поверхностную плотность 3,0 кг/м2. Ткань слоев изготовлена из комплексных нитей (например, арамид, полиолефины, полибензоксазол, полибензотиазол и из их комбинаций), имеющих прочность 10 гс/дтекс, коэффициент плотности ткани должен быть от 0,2 до 0,65, что обеспечивает улучшенную стойкость к пробиванию лезвием ножа.

Недостатком изобретения является повышенный вес защитных пакетов, что не позволяет использовать их при занятиях спортом.

В патенте РФ 2666217C2 (Там, Бун, Батнагар, 2018) приводятся сведения о том, что композиты на основе нетканых структур (так называемые одно- или многонаправленные UD-структуры), в которых нити располагаются в каком-то одном или нескольких направлениях не переплетаясь друг с другом, будучи скреплены тем или иным способом (горячее прессование, склеивание, дублирование), лучше останавливают высокоскоростные поражающие элементы, чем композиты на основе традиционных тканей, так как армирующие нити в данных нетканых полотнах не имеют изгиба. Придание изгиба нитям в традиционной ткани снижает их способность работать на растяжение и мгновенно поглощать энергию высокоскоростного поражающего элемента, что снижает их эффективность.

При этом авторы (Там, Бун, Батнагар, 2018) утверждают, что композиты на основе традиционных тканых структур демонстрируют лучшую стойкость к проколу, в отличие от нетканых структур, так как структура ткани с пересечениями и изгибом нитей создает довольно высокое трение, что имеет решающее значение при прокалывании. Стойкие к проколу изделия на основе тканей требуют очень высокой плотности нитей по основе и утку для того, чтобы при ударе не происходило смещения нитей.

Известен материал верха куртки от лидера мирового рынка фехтовальной экипировки компании Allstar (Германия). Анализ материала костюма Allstar показал, что верх куртки представляет собой двухслойное трикотажное полотно из нитей СВМПЭ 48 текс 70 кр./м на лицевой стороне и текстурированных полиамидных нитей 26 текс на изнаночной стороне, соединение слоев осуществляется с помощью текстурированных полиамидных нитей 12,6 текс. Поверхностная плотность трикотажного полотна 733,5 г/м2, толщина при давлении на пробу 19 кПа: 1,56 мм, усилие при проколе 877 Н при прогибе образца 22 мм.

Таким образом, из приведенных выше литературных источников видно, что для создания современных материалов с повышенной устойчивостью к проколам и порезам нашли применение нити на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена. При этом особенный интерес могут представлять многослойные структуры с различной комбинацией нитей в слоях.

Выбор сырьевого состава и проектирование защитных структур тканей

Как подчеркивалось ранее, основной проблемой создания эффективных защитных текстильных структур является неполная реализация свойств нитей (Сафонов, 2025). Главными причинами неполной реализации свойств высокопрочных и высокомодульных нитей в материале являются, во-первых, снижение механических свойств нитей в процессе переработки (перемотка, снование, ткачество), во-вторых, особенности строения полотна: вид переплетения, степень изгиба нитей в структурном элементе, длина основных и уточных перекрытий и т. д.

Таким образом, задача проектирования оптимального защитного материала сводится к выбору исходного сырья, разработке щадящих режимов его переработки по всем переходам производства и выбора текстильной структуры, в которой нити всех систем будут участвовать в деформировании полотна максимально полезно (одновременно).

Для изготовления тканей с повышенным сопротивлением проколу предложено использовать высокопрочные полиэфирные нити с относительной разрывной нагрузкой на уровне 60–70 сН/текс, нити СВМПЭ с относительной разрывной нагрузкой на уровне 280–300 сН/текс и высокорастяжимые текстурированные нити, которые предлагается вводить в структуру ткани в ограниченном количестве для обеспечения лучших усадочных свойств в процессе отделки и лучшего сцепления нитей при проколе ткани.

К преимуществам полиэфирных и СВМПЭ нитей относится то, что они обладают естественным белым цветом (одно из требований FIE), устойчивы к истиранию и многократным изгибам, устойчивы к УФ-излучению, обладают минимальным влагопоглощением по сравнению с параарамидными нитями и современными нитями на основе жидкокристаллических полимеров (Шкуренко, Галицын и Соколов, 2022; Перепелкин, 2009).

Исследуем более подробно основные физико-механические свойства выбранных нитей, в особенности СВМПЭ. Нити СВМПЭ выпускаются в некрученом виде, что существенно осложняет процесс их текстильной переработки. Поэтому возникает необходимость выбора оптимальной величины крутки, которая с одной стороны позволит с минимальными повреждениями переработать нить, а с другой стороны позволит реализовать полезные свойства нити при воздействии поражающего элемента.

На рисунке 1 представлены фотографии исходной некрученой и крученой на 70 кр./м нити СВМПЭ 66 текс. Видно, что придание нити СВМПЭ крутки позволяет сделать ее более компактной и пригодной для текстильной переработки.

На рисунке 2 представлены диаграммы деформирования нити СВМПЭ с различной величиной крутки. Установлено, что с увеличением крутки наблюдается увели-

Рисунок 1 – Внешний вид нити СВМПЭ 66 текс до и после кручения Figure 1 – View of UHMWPE thread 66 tex before and after twisting

Рисунок 2 – Изменение характера диаграмм растяжения нити СВМПЭ 66 текс при различной величине крутки

Figure 2 – Changing features stretching diagrams of the UHMWPE thread 66 tex at different twist values чение разрывной нагрузки нити, но до определенного предела (до критической крутки), который, в данном примере, составил 240 кр./м.

После превышения величины критической крутки наблюдается резкое снижение разрывной нагрузки (рисунок 3), что связано со значительным перенапряжением нити в поперечном направлении. При этом удли- нение нити при разрыве продолжает увеличиваться (рисунок 4).

В таблице 1 представлены значения показателей физико-механических свойств некрученых и крученых СВМПЭ нитей, выбранных для исследования. В качестве оптимальной крутки для нитей СВМПЭ линейной плотности 44 и 66 текс выбрана крутка 120 и 70 кр./м,

Крутка, кр./м

Рисунок 3 – Зависимость разрывной нагрузки нити СВМПЭ 66 текс от величины крутки Figure 3 – Dependence of the breaking load of a UHMWPE thread 66 tex on the twist value

0            200           400           600

Крутка, кр./м

Рисунок 4 – Зависимость разрывного удлинения нити СВМПЭ 66 текс от величины крутки

Figure 4 – Dependence of the breaking elongation of a UHMWPE thread 66 tex on the twist value

Таблица 1 – Значения показателей физико-механических свойств некрученых и крученых СВМПЭ нитей

Table 1 – Values of the physical-mechanical properties of non-twisted and twisted UHMWPE threads

Наименование показателя свойств Наименование нити UHMWPF СВМПЭ 44 текс UHMWPF СВМПЭ 66 текс UHMWPF СВМПЭ 44 текс UHMWPF СВМПЭ 66 текс Линейная плотность, текс 46,1 66,8 45,3 68,6 Отклонение фактической линейной плотности от номинальной, % +4,8 +1,2 +3,0 +3,9 Коэффициент вариации по линейной плотности, % 2,0 2,3 1,6 2,8 Крутка нити, кр./м 0 0 100 70 Коэффициент крутки, отн. ед. - - 21,3 18,3 Тангенс угла наклона витков крученой нити, град. - - 31,8 30,2 Диаметр крученой нити, мм - - 0,56 0,76 Разрывная нагрузка нити, сН 12892,6 18771,8 13136,7 20075,8 Относительная разрывная нагрузка, сН/текс 279,7 281,0 290,0 292,7 Коэффициент вариации по разрывной нагрузке, % 2,3 9,4 5,3 7,5 Удлинение нити при разрыве, % 3,4 2,9 3,6 3,3 Коэффициент вариации по удлинению, % 4,1 12,4 6,0 8,2 Модуль упругости при ε = 1 %, ГПа 110,4 115,6 91,4 101,3 Удельная работа разрыва, Дж/г 52,6 46,3 58,7 53,3 Содержание замасливателя, % 0,04 0,03 - - соответственно, что соответствует величине коэффициента крутки 21,3 и 18,3, и тангенсу угла наклона витков на уровне 30–32 градусов.

Поясним некоторые использованные выше понятия. При уменьшении крутки комплексной нити происходит уменьшение тангенса угла наклона витков периферийных элементарных нитей (филаментов). При этом тангенс угла кручения рассчитывается по формуле:

tan/? =---- к= ,                    (1)

89,б4бн где αк – безразмерный коэффициент крутки; δн – объемная плотность нити, мг/мм3.

Коэффициент крутки нити характеризует интенсивность скручивания нитей различной линейной плотности и определяется из соотношения:

“ к ^к ^ ^1000 ’                     ⁽²⁾

где K – величина крутки нити, кр./м; T – линейная плотность нити, текс.

Объемная плотность нити в г/см3 или мг/мм3:

- 1'27'Т

⁵ н = 1000 •d² ’                  (3)

где Т – линейная плотность нити, текс; d – диаметр нити, мм.

Таким образом, защитную ткань предлагается изготавливать из нитей основы и утка с коэффициентом крутки порядка 20 единиц и тангенсом угла наклона витков порядка 30 градусов.

Зная фактический диаметр крученой нити (на основании анализа микрофотографий, рисунок 1) можно определить значения коэффициента С , характеризующего волокнистый состав и структуру нити:

d = 0,1 с -Д1 Т .                 (4)

Для СВМПЭ нити получим значение С = 2,6–2,9, для сравнения комплексная крученая полиэфирная нить соизмеримой линейной плотности имеет С = 1,6–1,7. Таким образом, нити СВМПЭ обладают повышенной объемной плотностью в сравнении с традиционными нитями. Объемная плотность СВМПЭ нити составляет 0,15–0,18 г/см³, что больше в 2,5–3 раза, чем у полиэфирной нити – 0,46 г/см³.

Далее были спроектированы две структуры защитных тканей с повышенной устойчивостью при проколе. Спроектированные ткани предлагается изготавливать двухслойными переплетениями:

• 1)    спроектирована полиэфирная ткань с расчетной поверхностной плотностью 470 г/м². Ткань предлагается изготавливать двухслойным переплетением с прижимными нитями утка, где в качестве прижимных нитей предлагается использовать текстурированные высокорастяжимые полиамидные нити эластик, на рисунке 5 представлен фрагмент схемы расположения основных и уточных нитей в ткани, где: П1…П4 – прижимной уток. В качестве базового переплетения верхнего и нижнего слоя выбран неправильный четырехремизный сатин,

соотношение верхней и нижней основ 1:1, соотношение верхнего, нижнего и прижимного утка 1:1:1;

• 2)    спроектирована ткань из СВМПЭ нитей (44 текс в основе и 66 текс в утке) с расчетной поверхностной плотностью 370 г/м². Ткань предлагается изготавливать двухслойным переплетением с комбинированным способом соединения слоев, что позволяет получить наиболее прочную и плотную структуру, на рисунке 6 представлен фрагмент схемы расположения основных и уточных нитей в ткани. В качестве базового переплетения верхнего и нижнего слоя выбран неправильный четырехремизный атлас, соотношение верхней и нижней основ 1:1, соотношение верхнего и нижнего утка 1:1.

Для изготовления спроектированных двухслойных тканей был выбран рапирный многоцветный ткацкий станок марки BestMax-210. Снование основ разработанных тканей предложено производить на ленточной сновальной машине НF998С при скорости снования не более 200 м/мин. и скорости перевивания не более 50 м/мин.

Установлено, что средний уровень натяжения при сновании полиэфирных нитей не должен превышать

Рисунок 5 – Расположение нитей основы и утка в структуре двухслойной ткани с прижимными нитями утка

Figure 5 – The arrangement of warp and weft threads in a two-layer fabric with pressed weft threads

Рисунок 6 – Расположение нитей основы и утка в структуре двухслойной ткани с комбинированным способом соединения слоев Figure 6 – The arrangement of warp and weft threads in a two-layer fabric with a combined method of layer connection

2 % от разрывной нагрузки, а максимальный уровень не должен превышать 4 %.

Установлено, что средний уровень натяжения при сновании высокопрочных СВМПЭ нитей составляет 0,2 % от их разрывной нагрузки, а максимальный уровень составляет 0,7–1,3 % от разрывной нагрузки.

Отметим, что при навивании ленты на барабан производится обработка нитей шлихтующим препаратом Texywax CF (холодная шлихта), что позволяет снизить повреждаемость нитей в процессе ткачества.

Установлено, что средний уровень натяжения основы при зевообразовании при формировании двухслойной полиэфирной ткани составляет 1,5 % от разрывной нагрузки нити, а максимальный уровень натяжения основы при прибое составляет 3,4 %.

Установлено, что средний уровень натяжения основы при зевообразовании при формировании двухслойной СВМПЭ ткани составляет 0,4–0,7 % от разрывной нагрузки нити, а максимальный уровень натяжения основы при прибое составляет 2–2,5 %.

Экспериментальные исследования и обсуждение результатов

Далее представлены результаты исследований физико-механических и защитных свойств разработанных двухслойных тканей. В таблице 2 представлены значения показателей физико-механических и защитных свойств спроектированных двухслойных тканей.

Отметим, что испытания на сопротивление проколу проводятся в соответствие с требованиями ГОСТ Р 12.4.260-2011 с дополнением: устойчивость на прокол определяется с помощью металлического индентора сечением 3*3 мм с пирамидальной заточкой граней под углом 30 градусов к основанию, что позволяет имитировать воздействие острого обломка оружия фехтовальщика.

Из данных таблицы 2 следует, что все спроектированные образцы ткани в суровом и готовом (отделанном) виде обладают устойчивостью при проколе не менее 350 Н, что позволяет использовать их для пошива тренировочных и детско-юношеских фехтовальных костюмов. При использовании ткани арт. 5613-23 в два слоя удается обеспечить усилие при проколе на уровне 907-1249 Н, что удовлетворяет основным требованиям FIE – не менее 800 Н.

Установлено, что полиэфирная ткань арт. 5613-23 с поверхностной плотностью 449 г/м2 в суровом виде имеет усилие при проколе на уровне 442 Н, после про- цесса отделки ткани усилие при проколе увеличивается на 18 % до 522 Н. Также установлено, что после машинных стирок полиэфирной ткани с прижимным утком устойчивость к проколу продолжает увеличиваться – до 627 Н после трех стирок и до 646 Н после десяти стирок. Это объясняется тем, что высокообъемные и высокорастяжимые текстурированные нити эластик, использованные в качестве прижимного утка, дополнительно усаживаются после мокрых обработок и температурных воздействий при отделке и стирках.

Неожиданным является тот факт, что усилие при проколе ткани арт. 5613-23 и 5614-23 фактически совпадает, несмотря на то, что ткани выработаны различными переплетениями и усилие вытягивания нитей из ткани арт. 5614-23 (двухслойное переплетение с комбинированным соединением слоев) существенно превышает аналогичный показатель для арт. 5613-23 (двухслойное переплетение с прижимным утком). Метод определения усилия вытягивания нитей из ткани подробно описан в работе (Сафонов, 2025).

На рисунках 7 и 8 представлены фотографии поперечных срезов разработанных тканей. Установлено, что соотношение высот волн изгиба основы и утка в слоях ткани арт. 5613-23 составляет 1,1, а в ткани арт. 5614-23 при использовании полиэфирных нитей – 2,7 и при использовании СВМПЭ нитей – 2,0.

Как было показано в работе (Сафонов, 2025) если соотношение высот волн изгиба основы и утка в ткани отличается от единицы (т. е. ткань не в пятом порядке фазы строения), то наблюдается резкое увеличение анизотропии свойств в направлении основы и утка, что выражается в неодинаковом усилии вытягивания нитей. Именно этот случай наблюдается для ткани с комбинированным соединением слоев (рисунок 8).

Также неожиданный результат получен при испытаниях ткани арт. 5614-23 из нитей СВМПЭ; установлено, что, несмотря на уникально высокую относительную разрывную нагрузку СВМПЭ по сравнению с полиэфиром (в 5 раз выше), усилие при проколе ткани составило всего 418 Н.

Это объясняется тем, что нити СВМПЭ, несмотря на высокую прочность и надежное закрепление в элементе ткани, все же вытягиваются без разрыва при воздействии индентора.

На рисунке 9 показаны образцы разработанных тканей в местах прокола. Видно, что в ткани с комбинированным соединением слоев (арт. 5614-23) нити утка,

Таблица 2 – Значения показателей физико-механических свойств двухслойных тканей с номинальным усилием на прокол не менее 350 Н

Table 2 – Values of the physical and mechanical properties of double-layered fabrics with a nominal puncture force of at least 350 N

Наименование показателей	Значения показателей
	Арт. 5613-23 сур.	Арт. 5613-23 гот.	Арт. 5614-23 сур.
Сырьевой состав	93 % ПЭ, 7 % ПА	93 % ПЭ, 7 % ПА	100 % ПЭ	100 % СВМПЭ
Линейная плотность нитей, текс основа уток	55,6 55,6 и 20	55,6 55,6 и 20	55,6 55,6	44 66
Переплетение	Двухслойное с прижимным утком (рисунок 5)		Двухслойное с комбинированным соединением слоев (рисунок 6)
Толщина при 19 кПа, мм	0,78	0,75	0,75	0,73
Поверхностная плотность, г/м2	449,1	483,2	402,1	365,3
Количество нитей на 10 см: по основе по утку	375 468	396 499	368 283	365 262
Разрывная нагрузка полоски ткани (50х200)мм, Н: по основе по утку	5701,1 4875,3	5898,8 5324,3	4931,3 4519,6	полоска (25х200)мм 4177 6860
Удлинение полоски ткани (50х200)мм ткани, %: по основе по утку	15,5 17,0	21,5 23,6	17,7 13,3	полоска (25х200)мм 16,9 10,7
Раздирающая нагрузка ткани, Н по основе по утку	649,7 655,3	612,8 655,7	565,5 538,2	4062 4270
Устойчивость на прокол, Н	448	522 646 – 10 стирок	416 576 – гот.	418
Максимальное перемещение индентора при проколе, мм	6,6	7,0 8,3 – 10 стирок	7,1	10,2
Воздухопроницаемость, дм3/м2с	25,0	21,1	Менее 6,9	Менее 6,9
Жесткость ткани при изгибе, Н·см2 по основе по утку коэффициент жесткости КEI	0,13 0,50 1,26	0,16 0,15 1,10	0,20 0,40 0,50	0,24 0 -//-
Усилие вытягивания нити, Н: основа уток	10,1 5,8	11,2 7,0	27,8 15,6	55,2 16,4

а

б (b)

Рисунок 7 – Микросрезы двухслойной ткани с прижимным утком: а – вдоль основы; б – вдоль утка

Figure 7 – Cross section of fabric with connective weft: a – along warp thread; b – along weft thread

а

б (b)

Рисунок 8 – Микросрезы двухслойной ткани с комбинированным соединением слоев: а – вдоль основы; б – вдоль утка

Figure 8 – Cross section of fabric with a combined method of joining layers: a – along warp thread; b – along weft thread

б (b)

в (с)

Рисунок 9 – Фотографии тканей в местах прокола:

а – полиэфирная ткань с прижимным утком; б – полиэфирная ткань с комбинированным соединением слоев; в – СВМПЭ ткань с комбинированным соединением слоев Figure 9 – Photos of fabrics at the puncture sites:

a – polyester fabric with a connective weft; b – polyester fabric with a combined method of joining layers; c – UHMWPE fabric with a combined method of joining layers

имеющие меньший изгиб в отличие от основы, вытягиваются без разрушения, особенно это при использовании СВМПЭ нитей.

Таким образом, для более полной реализации свойств нитей при взаимодействии с поражающим элементом при проколе, для предотвращения их вытягивания, в особенности при использовании СВМПЭ, было предложено связать высокоплотное малорастяжимое трикотажное полотно.

Высокоплотное малорастяжимое двухслойное трикотажное полотно было спроектировано на базе переплетения производная гладь с соединением слоев переплетением ластик 1:1 (Сафонов, Левакова, Юхин, Пивкина и Фомина, 2025). Трикотажное полотно предложено изготавливать из СВМПЭ нитей 44 текс и текстурированных высокорастяжимых нитей.

В качестве соединительных нитей (нити наброска) предложено использовать текстурированные высокорастяжимые и высокоусадочные нити либо нити СВМ-ПЭ, скрученные с полиуретановой нитью типа спандекс. Также при вязании полотна его основа – СВМПЭ нить может быть провязана платтировкой с текстурированной нитью, что позволяет увеличить фрикционное взаимодействие при проколе.

В таблице 3 представлены результаты испытаний опытных образцов трикотажа, связанного на плосковя-

Таблица 3 – Значения показателей физико-механических свойств двухслойного трикотажа с номинальным усилием на прокол не менее 800 Н

Table 3 – The values of the physical and mechanical properties of double-layer knitwear with a nominal puncture force of at least 800 N

№ обр.	Сырьевой состав образца	Наименование показателя свойств
		Поверхностная плотность, г/м2	Толщина, мм	Усилие при проколе, Н	Прогиб в момент прокола, мм
1	55,5 % СВМПЭ – основа 44,5 % комб. нить СВМПЭ+спандекс – наброски	741,1	2,21	895 Min 672 Max 1116	29,2
1.1	53,5 % СВМПЭ – основа 46,5 % комб. нить СВМПЭ+спандекс – наброски	771,5	2,33	1015 Min 898 Max 1109	20,9
2	45 % СВМПЭ – основа 38 % комб. нить СВМПЭ+спандекс – наброски 17 % Полиэфир текстур. – платтировка	1014,1	2,45	1089 Min 931 Max 1249	21,6
2.2	47 % СВМПЭ – основа 36 % комб. нить СВМПЭ+спандекс – наброски 17 % Полиэфир текстур. – платтировка	936,5	2,53	972 Min 796 Max 1212	23,2
3	56 % СВМПЭ – основа 44 % Полиэфир текстур. – наброски и платтировка	846,8	2,78	916 Min 876 Max 992	20,9

Рисунок 10 – Фотографии трикотажа из СВМПЭ в местах прокола Figure 10 – Photos of UHMWPE knitwear in puncture sites

товления экипировки фехтовальщиков, предложено использовать высокопрочные полиэфирные нити, высокопрочные и высокомодульные нити СВМПЭ и высокорастяжимые и высокоусадочные текстурированные нити;

– для изготовления защитных тканей рекомендуется использовать полиэфирные высокопрочные нити в сочетании с текстурированными нитями, а для изготовления трикотажных полотен использовать высокопрочные и высокомодульные нити СВМПЭ в сочетании с текстурированными нитями и нитями типа спандекс, что позволяет в максимальной степени реализовать свойства выбранных нитей;

– по результатам проведенной работы в состав экипировки фехтовальщика внедрена двухслойная полиэфирная ткань арт. 5613-23 с поверхностной плотностью 483 г/м2 и сопротивлением проколу в один слой не менее 350 Н и в два слоя не менее 800 Н;

– на этапе внедрения находятся опытные трикотажные полотна с поверхностной плотностью от 741 до 1014 г/м2 и сопротивлением при проколе не менее 800 Н.