Структура трикотажа для армирования пленочных материалов специального назначения

Для обеспечения безопасных условий труда пожарных-спасателей при ликвидации аварий, связанных с воздействием аварийных химически опасных веществ в жидком и газообразном состоянии, токсичных пылевидных частиц, а также непосредственного контакта с горячей или холодной водой применяются специальные водотермостойкие костюмы.

В качестве материала верха для специальных водотермостойких костюмов применяются различные виды термостойких полимеров на трикотажном полотне.

При проектировании материалов, применяемых для создания такой одежды, возникает необходимость в изучении свойств компонентов, входящих в их состав, в ходе которых учиты- ваются условия эксплуатации разрабатываемого материала.

Целью работы является анализ образца трикотажного полотна производства ОАО «Светло-горскХимволокно», предназначенного для основ искусственных кож, и проектирование таких характеристик структуры трикотажа, при которых возможные отклонения состояния трикотажа от равновесного или фиксированного состояния при носке, чистке такой одежды были бы минимальными. Полученное трикотажное полотно должно быть устойчивым к продольному и поперечному растяжению приблизительно в одинаковой степени, иметь равномерное заполнение поверхности петельной структуры.

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

На разных стадиях технологического процес- са выработки, в готовых трикотажных изделиях, на фигуре при эксплуатации трикотаж находится, как правило, в неравновесном (деформированном) состоянии [1].

Существует также равновесное состояние трикотажа, при котором он не проявляет стремления к дальнейшему изменению размеров и имеет наиболее высокую устойчивость. Под равновесным понимается состояние, к которому трикотаж приходит после релаксации в нем напряжений. Параметры равновесного или фиксированного состояний трикотажа принимаются за отправные при изучении строения свойств и поведения трикотажа в эксплуатационных условиях.

Трикотаж одного и того же переплетения, имеющий одинаковые типы петель (открытые или закрытые) в равновесном или фиксированном состоянии может иметь различную форму петель. Форма, которую принимают петли в трикотаже данного переплетения, зависит от многих качественных факторов, среди которых важнейшими являются следующие:

• •    вид нитей (пряжи), используемых для выработки трикотажа;

• •    условия процесса выработки трикотажа;

• •    условия отделки трикотажа.

На рисунке 1 представлена фотография образца трикотажного полотна (арт. 105 К, ТУ BY 400031289.024-2009), произведенного на предприятии ОАО «СветлогорскХимволокно».

На фотографии видно, что трикотаж имеет различные по размерам элементарные ячейки 1, 2 петельной структуры. Между тем, одним из важнейших требований к трикотажным основам для материалов специального назначения является наличие одинаковых по размерам элементарных ячеек. Очевидно, что по этому показателю трикотажное полотно производства ОАО «СветлогорскХимволокно» не в полной мере отвечает поставленным требованиям.

Наша задача состоит в разработке трикотажа, в котором размеры элементарных ячеек одинаковы.

Важнейшие количественные факторы, определяющие форму петли в трикотаже – длина нити в петле, толщина нити, характеристики модуля. Форма петли изменяется также при растяжении трикотажа.

Под растяжимостью трикотажа понимают изменение его размеров под действием приложенных нагрузок. В зависимости от способов деформирования образца трикотажа различают одноосную и двухосную растяжимость.

Для геометрических моделей растянутого трикотажа принимается, что сечения нити по длине петли являются неизменными, а размер их выражается условным диаметром нити d_y , предполагается также, что нить является нерастяжимой [1].

При растяжении глади по длине высота ее петельного ряда увеличивается, а петельный шаг к

Рисунок 1 – Фотография увеличенной петельной структуры трикотажа, артикул 105 К

моменту разрушения становится минимальным:

,                      (1)

А.С. Далидович показал, что при двухосном растяжении трикотажа петля занимает наибольшую площадь [2]. При двухосном растяжении площадь петли будет где dy – условный диаметр нити, мм.

При растяжении глади по ширине ее петельный шаг увеличивается, а высота петельного ряда к моменту разрушения достигает минимальных значений:

Как видно из формул (1) и (2), кулирная гладь в ширину растягивается в два раза больше, чем в длину.Трикотаж в качестве основ материала специального назначения должен обладать невысокой растяжимостью, желательно одинаковой, в обоих направлениях. Для того чтобы уменьшить растяжимость, такой трикотаж необходимо делать из термопластичных нитей, а форму петли придавать при двухосном растяжении (рисунок 2). При таком растяжении трикотажа форма петли изменяется за счет распрямления дуг в петле и перетягивания нитей из одних участков петли в другие.

Фиксация формы петли в таком растянутом состоянии резко снижает последующую растяжимость глади при эксплуатационных нагрузках.

Рисунок 2 – Геометрическая модель двухмерно растянутого трикотажа

где l – это длина нити в петле, мм.

Таким образом, видно, что для максимально растянутого трикотажа петельный шаг в два раза больше высоты петельного ряда. Из этого следует, что в двухмерно растянутом и зафиксированном состоянии трикотажа коэффициент соотношения плотностей C = 0,5 .

Следует отметить, что геометрическая модель двухмерно растянутой глади соответствует модели Ф. Пирса (рисунок 3), в которой такой же коэффициент соотношения плотностей [1]. Важным для нас является то, что в трикотаже данных геометрических моделей размеры элементарных ячеек петельной структуры (на рис. 3 заштрихованы) одинаковы, что соответствует исходным требованиям.

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ПЕТЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ ТРИКОТАЖА ДЛЯ МАТЕРИАЛА СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Для каждого переплетения трикотажа в зависимости от формы петли существует взаимосвязь между длиной нити в петле l , толщиной нити d и размерами взаимного расположения петель в трикотаже A и B . Связь между длиной нити в петле l , петельным шагом A , высотой петельного ряда B и толщиной нити d , может быть выражена с использованием различных геометрических моделей петель трикотажа, которая с различной степенью точности опишет действительную форму петли.

Наиболее универсальный метод для определения такой взаимосвязи предложил профессор А.С. Далидович. По его предположению длина нити в петле может быть вычислена по формуле с достаточной для практических расчетов точностью при известных значениях размеров взаимного расположения петель A, B и диаметре нити d.

Расчет параметров петельной структуры будем вести применительно к условиям предприятия ОАО «СветлогорскХимволокно», данный тип трикотажного полотна предприятие изготавливает на машине 32 класса.

Характеристики вязального оборудования представлены в виде таблицы 1.

Исходя из принятой для расчета геометрической модели петли трикотажа (модель двухмерно растянутого трикотажа) величину петельного шага A примем равной игольному шагу Ò (такой петельный шаг будет у трикотажа вблизи игл).

Определим петельный шаг по формуле

I = хА + у В + ^d ,       (6)

А = Т = —— = 0,79 мм, (8)

К где x, y, z – коэффициенты, постоянные для принятой модели петли заданного переплетения трикотажа; A, B – соответственно петельный шаг и высота петельного ряда, мм; d – средний диаметр нити в петле, мм.

Для трикотажного переплетения кулирная гладь геометрической модели А.С. Далидовича длина нити в петле определяется по формуле где Ê – класс машины.

Поскольку для трикотажа, находящегося в двухмерно растянутом состоянии, коэффициент соотношения плотностей C = 0,5 , то высота петельного ряда будет равна:

В = 0,5Л = 0,395 мм. (9)

I = 1,57 Л + ТВ + та! ,      (7)

Для геометрических моделей растянутого трикотажа принимается, что сечения нити по длине петли являются неизменными, а размер их выражается условным диаметром нити d_y ,

Таблица 1 – Характеристика вязального оборудования Марка машины Артикул 105К TY – SJOW Фирма-изготовитель Tien Yang Knitting Machinery CO, LTD (Тайвань) Класс 32 Количество петлеобразующих систем 96 Диаметр цилиндра (мм) 660 Скорость вязания (об/мин) 26 Количество игл 2616 Линейная плотность нити (текс) н. п/э 5,5 определяемым по формуле dv = 0,0357

мм,

где T - линейная плотность нитей,текс; y — плотность вещества нити, г/см³ [3]. Для полиэфирных текстурированных нитей линейной плотностью 5,5 текс y = 1,35 г/см³ [4].

Определим плотность по горизонтали и плотность по вертикали по формулам

В соответствии с техническим описанием ТО BY 400031289/228-2009 «Полотно трикотажное артикул 105 К», действующим на предприятии ОАО «Химволокно» г. Светлогорск, ширина производимого трикотажного полотна для искусственных кож должна быть 150±3 см и 158±3 см.

Проведем перерасчет параметров петельной структуры исходя из требований предприятия.

Петельный шаг исходя из требуемой ширины полотна петель/100 мм, (11)

100      , петель/100 мм. (12)

"    5

где Ш_п - ширина готового полотна, И - количество игл, установленное на машине.

Тогда новая высота петельного ряда находит ся по формуле (9):

дели Ф. Пирса длина нити в петле находится как [1]

Определяем длину нити в петле для модели

найденная по формуле (14), составляет р =35,2 г/м².

Ширина полотна составит:

Найдем длину нити в петле сурового полотна с учетом того, что коэффициент усадки полиэфирных текстурированных нитей к ус = 0,6 .

мм,         (16) мм.     (22) где A - петельный шаг, И - количество игл,уста-новленное на машине.

По формуле (14) определяем поверхностную плотность готового полотна:

р = 10"4 • 333,3.167 • 1,76 • 5,5 = 53,8 г/м2. (23)

Вычислим длину нити в петле по геометрической модели Ф. Пирса (15):

Длина нити в петле сурового полотна по формуле (22)

4_W = 1,6+ 1,6-0,06 =1,7 мм. (25)

Определим поверхностную плотность готового полотна (23):

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выполнен анализ образца трикотажного полотна производства ОАО «СветлогорскХим-волокно», предназначенного для основ искусственных кож. Выяснили, что трикотаж имеет различные по размерам элементарные ячейки петельной структуры. Предложено аппроксимировать трикотаж для армирования пленочных материалов специального назначения геометрической моделью Ф. Пирса, имеющей одинаковые по размеру элементарные ячейки. Выполненный расчет параметров петельной структуры с учетом граничных условий предприятия-изготовителя трикотажного полотна показал целесообразность использования данной геометрической модели.

Анализ полученных данных показывает, что расчетные значения поверхностной плотности трикотажа по модели Ф. Пирса меньше аналогичного значения для двухмерно растянутого трикотажа по модели А. Далидовича.