АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ СМЕШАННЫХ ТКАНЕЙ К МЕХАНИЧЕСКИМ ВОЗДЕЙСТВИЯМ

АННОТАЦИЯ

Показатели механических свойств текстильных полотен имеют большое значение в ткачестве и играют важную роль в оценке качества ткани. При производстве тканей из нитей различного состава усадка и прочность нитей на разрыв различна. В статье представлен анализ влияния таких факторов, как геометрическая структура нитей основы и утка, параметров, влияющих на структуру хлопко-шелковой пряжи, в процессе производства ткани.

ABSTRACT

Indicators of mechanical properties of textile fabrics are of great importance in weaving and play an important role in assessing the quality of the fabric. When producing fabrics from threads of different compositions, shrinkage and tensile strength of the threads are different. The article presents an analysis of the influence of such factors as the geometric structure of the warp and weft threads, parameters affecting the structure of silk + cotton yarn, in the process of fabric production.

Ключевые слова: геометрическая структура, уработка, состав ткани, основа, уток.

Keywords: geometric structure, processing, fabric composition, warp, weft.

Введение. В мире большое внимание уделяется производству высококачественной текстильной продукции, в том числе созданию эффективных технологий, повышающих качество и конкурентоспособность текстильных изделий, а также разработке методов оптимизaции эксплуатaционных характеристик текстильных изделий, созданию высокоэффективных технологических оборудований текстильной отрасли. Таким образом, особое внимание уделяется производству текстильных изделий с различными физико-механическими свойствами, с различным сырьевым составом и оценке их качественных показателей. Ассортимент продукции текстильной и легкой промышленности расширяется и представленхарактеризуется высоким технологическим уровнем производства. Высокий уровень конкуренции синтетических смешанных пряж на мировом рынке требует внедрения современных усовершенствованных технологий. Особое внимание уделяется производству текстильных изделий с различными физико-механическими свойствами, с различными сырьевыми факторами при оценке их качественных показателей. Ресурсосберегающую технологию с использованием натурального и искусственного сырья с оптимальными технологическими параметрами проектирования. В Республике реализуются комплексные меры для использования имеющихся возможностей производства и расширения объемов выработки высококачественной текстильной продукции под брендом «Сделано в Узбекистане» на мировом рынке, что является одной из основных задач, определенных постановлениями Президента. Как указано в Постановлении № УП-71 «О мерах по развитию текстильной и швейно-трикотажной промышленности на новый уровень» - путем создания нормативно-правовых мероприятий планируется довести уровень выработки высококачественной пряжи до 100% к концу 2027 года [2].

Физико-механические, потребительские и гигиенические свойства тканей характеризуются следующими основными показателями: прочность, однородность, стойкость к истиранию, проникающая способность после стирки, подвижность, блеск, капилярность, электризация и др. [1]. Кроме того, к физико-механическим свойствам технических и специальных тканей предъявляются дополнительные требования в соответствии с областями их применения. Гигиенические, эксплуатационные, технологические и эстетические требования к бытовому текстилю, особенно швейному, являются основными. Такой набор требований отражает современный взгляд на внешний вид ткани, в том числе на ее структуру. В текстильном производстве определяют состав пряжи, физико-механические свойства нитей, линейные плотности и диаметры нитей основы и утка, переплетение нитей основы и утка, их соответствующие рапорты, число проходов нитей в раппорте, смещение покрытий относительно друг друга, число слоев нитей ткани, плотности ткани по основе и утку.

Факторы, связанные с формированием тканей, влияют на исходные показатели строения ткани. Например, толщина ткани зависит от линейной плотности образующих ее нитей основы и утка. К ним относятся фаза структуры ткани, усадка нитей основы и утка, коэффициенты наполнения, связывания и покрытия, а также коэффициенты толщины ткани.

Материалы и методы. В процессе формирова­ния полотна на ткацком станке нити и ткань подвергают­ся влиянию многих механических воздействий, которые не проходят бесследно, вызывая изме­нения их структуры. Рабочие органы станка подвергают нити сгибанию, сжиманию, растяжению, ткань всегда находится в зафикси­рованном состоянии вдоль нитей утка с помощью шпаруток, а вдоль нитей основы – товарным и основным регулятором. При этом система нитей основы находится под постоянным натяжени­ем, которое обеспечивается конструктивно-за­правочной линией станка [5–6]. В результате влияния всех этих факторов ткань находится в напряженном состоянии, которое вызвано дей­ствиями упругой, эластической и пластической деформациями. В момент съема ткани со станка в ней исчезает состояние напряжения и в после­дующем происходят релаксационные процессы, которые изменяют состояние нитей в ткани. Нити пытаются занять равновесное положение в тка­ни, происходит изменение изгибов систем нитей основы и утка, в конечном счете расположение систем нитей происходит на двух уровнях, что приводит к изменению структуры ткани. Таким образом, полный цикл формирова­ния структуры ткани состоит из трех основных этапов: проектирование параметров структуры ткани в соответствии с заданными свойствами с использованием различных методов проектиро­вания, выработка ткани заданной структуры на ткацком станке и стабилизация структуры ткани после снятия ее со станка в результате прохо­ждения релаксационных процессов в нитях.

Результаты и обсуждение.

Многие научные труды ученых посвящены исследованию параметров структуры ткани, которые задаются в процессе изготовления, формируются под влиянием осо­бенностей ее строения или же приобретают­ся в процессе эксплуатации ткани. Показатели параметров строения ткани, в конечном счете, дополняют или уточняют характер изменения линейных размеров готовых тканей. Такие изме­нения в текстильной промышленности принято называть усадкой или уработкой [2–4]. Во всех работах указывается на необходимость уточне­ния расчетов проектирования тканей по задан­ным свойствам, так как даже незначительное изменение процента уработки ткани, а как след­ствие и изменение ее строения, влечет за собой непредвиденные затраты по использованию сы­рья, а также изменения в физико-механических свойствах будущей ткани. Использование нитей разной структуры уработка нитей основы в пределах раппорта ткани приводит к обрывности, либо к провисанию. В связи с этим, прогнозирование возможной величины разницы между уработками нитей основы в строениях ткани для обеспечения условия нормального протекания процесса ткачества.

Срок службы тканей, предназначенных для костюма, зависит, прежде всего, от их устойчивости к трению и износу. Истирание ткани зависит от неровности нити, которая оценивается по опорной поверхности тканого полотна, т. е. по местам выхода нитей на поверхность ткани. Чтобы увеличить базовую поверхность(и), необходимо изменить параметры, установленные на ткацком станке.

Высоты волн изгиба нитей основы и утка равны:

 , нить/мм ......(2.4)

 , нить/ мм

Здесь: - длина основных нитей ткани, мм;  - расстояние между тонкими нитями в одном элементе ткани, мм; Lо — длина нити основы, выдернутой из образца ткани и распрямленной, мм; Lо – размер образца ткани, мм; Ру - плотность ткани по утку, нит/мм; lу - расстояние между уточними нитями в одном элементе ткани, мм; f о - расстояние между основными нитями в полотне одного элемента, мм; La - длина нити основы, выдернутой из образца ткани и расправленной, мм; Ро – плотность основных нитей в ткани, нить/мм.

Согласно теории строения ткани, учитывая взаимодействие фазового коэффициента и натяжения нитей, соотношение диаметров нитей влияет на структуру ткани.

Согласно модели на рисунке 2 (а, б) на основные нити действуют растягивающие силы NT, крутящий момент М и поперечные силы QT. В соответствии с этой формой была разработана математическая модель структуры полотна с использованием уравнений, используемых для определения жесткости балок на изгибание, установленных на опоре, при сопротивлении материалов:

В результате решения уравнения была получена следующая формула:

, 

В этой теории определяются высоты волн. Однако нити основы и утка подвергаются определенным силам и напряжениям при формировании ткани.

а) Основные нити вдоль

б) уточные нити вдоль

Рисунок 1. Силы, действующие на нити в полотняных переплетениях

Когда ткань снимают со станка, она освобождается от действия определенного натяжения, и процесс расслабления нитей продолжается даже после нескольких часов простоя. При этом расстояние между нитями размещается снова в некотором измененном порядке относительно друг друга.

Данные получены в результате анализа образцов, выпускаемых в торговле и в наших исследовательских работах с целью изучения факторов, влияющих на структуру тканей перечислены в таблице 1.

По волокнистому составу нитей, используемых в тканях, перечисленных в таблице, их можно разделить на 2 группы. Группа 1 имеет шелковую нить на основной части и хлопчатобумажную на изнанке, к которой относятся образцы 1, 2, 4, 5, 7 в таблице. Линейная плотность нитей основы в них составляет 2,33х4 текс. А линейная плотность пряжи достигает 29-60 текс.

Таблица 1

Показатели факторов, влияющих на структуру тканей шелк+хлопок

Нити основы и утка образцов 2-й группы выполнены из хлопчатобумажных нитей. К ним относятся образцы 3, 6, 8, 9, 10, 12. Линейная плотность пряжи основы 34-50 текс, линейная плотность уточной пряжи 29-50 текс. 11 вариантов образцов изготовлены из шелка. Все вышеперечисленные образцы, кроме варианта 13, были привезены из коммерческих магазинов для испытаний.

Образец 13-го варианта изготовлен в научно-производственной лаборатории научно-исследовательского института натуральных волокон Узбекистана (УзТТИТИ). В этом примере нить основы представляет собой хлопчатобумажную нить, установленную в самом ткацком станке.

По результатам анализа можно сказать, что ткани адрас, изготовленные из хлопчатобумажной нити, не следуют классическому типу переплетения адрас (атлас) и принципу, согласно которому основная нить тонкая, а нить пряжи относительно толстая. Это отрицательно сказывается на декоративности ткани.

Плотность нитей в ткани – один из факторов, влияющих на ее декоративность, воздухопроницаемость и прочность. Образцы 1 группы имеют плотность 650-834, плотность 168-225. В 11 образце плотность по массе составила 740. Этот образец также соответствует плотности образцов 1 группы, так как нити основы выполнены из шелковых нитей. В 13-м варианте плотность пряжи 282, и она относится ко 2-й группе, так как пряжа изготовлена ​​из хлопка.

Усадка нитей в ткани – один из факторов, в основном влияющих на расход сырья. Усадка образцов 1 группы составляет 0,99-5,66%, усадка 0,99-3,19%. Образцы 2-й группы имеют усадку 2,91-6,1%, усадку 1,96-6,54%. В образце 11 из-за малого диаметра нитей усадка по утку и основе невелика, т.е. 0,99%.

В образце 13 усадка основы самая высокая – 18 %, благодаря чему можно показать более высокую плотность нитей в ткани и толщину уточной пряжи по сравнению с пряжей основы, а усадка основы составила 1,96 %.

Поверхностная плотность ткани образцов 1 группы составила 116-198 г/м², образцов 2 группы 129-159 г/м². В образце 11, поскольку линейная плотность нитей основы и утка мала, поверхностная плотность также наименьшая - 81,6 г/м². Среди образцов наибольшая поверхностная плотность была у варианта 13, которая составила 223,5 г/м².

Ткань адрас, изготовленная из хлопка, резко отличается от существующих хлопчатобумажных тканей не только отделкой поверхности, но и коэффициентом диаметра, одним из факторов, определяющих текстуру и отделку ткани.

Таблица 2

Структурный анализ различных тканей адраса

Анализируя таблицу 2, в вариантах 1, 2, 4, 5, 7 в качестве основы использовали шелковые нити, а в качестве утка – хлопчатобумажные. В этих образцах линейные плотности нитей основы и утка резко отличаются друг от друга. Например, в образцах 1 и 2 с сатиновым переплетением использованы шелковые нити 2,33х4 текс и хлопковые 56 и 60 текс. Благодаря высокой линейной плотности нитей основы высота волны на нити по теории Н.Г. Новикова составляла 0,45 мм. Образец 11-варианта относится к ткани хан-атлас, для основной части использована шелковая нить 2,33х2 текс, для утка шелковая нить 2,15х5 текс. По теории Н.Г. Новикова высота волн нитей основы равна 0,23 мм. Фазовый порядок образцов по высотам волн, полученных тремя разными способами согласно таблице 2, представлен на гистограмме на рисунке 2 ниже.

Рисунок 2. Гистограмма высот волн, полученных тремя разными способами

Из анализа гистограммы на рисунке 1 порядок фаз по теории Н.Г. Новикова меняется в пределах 8,54-8,64 для образцов, приведенных в вариантах 1,2,4,5,7, где в качестве основы использованы шелковые нити, а в качестве основы - хлопчатобумажные. Найдем выражения коэффициента наполнения ткани волокнистым материалам по основе, технологические параметры заправки ткани на ткацком станке. Для определения коэффициента наполнения ткани волокнистым материалом рассмотрим геометрическую модель строения ткани не полотняного переплетения, представленную на рисунке 3. Высота волн изгиба по основе равны : h_o4 К =0,75, h_o5 К =1, h_o6 К =1,25.

Рисунок 3. Геометрическая модель ткани неполотняного переплетения

Из рисунка 3 видно, геометрическая плотность ткани по основе зависит, в том числе, от взаимного расположения нитей основы и утка в месте пересечения по горизонтали, что в свою очередь характеризует порядок фазы строения ткани. В любом случае геометрическая плотность будет состоять из суммы диаметров нитей основы и утка с учетом поправочного коэффициента (при диаметре нити утка) при определении геометрической плотности ткани по основе. Приведем методику подбора переплетения в полосах ткани с продольными полосами, обеспечивающую технологичность ткани, стабильность протекания процесса ткачества:

1. По заправочным параметрам ткани прогнозируется теоретическая уработка основных нитей в определяющей ткани;

2. По выражению с учетом физико-механических свойств используемой пряжи прогнозируется возможная величина разницы уработок нитей основы в полосах;

3. По заправочным параметрам прогнозируется теоретическая уработка основных нитей в ткани.

Заключение. Разработана программа в среде Microsoft Office Excel для прогнозирования уработок основных нитей в ткани с возможностью автоматизированного подбора переплетения в ткани, определяющая технологичность проектируемой ткани, стабильность протекания процесса ткачества.

Список литературы:

1. A.A. Abdurahmonov, Sh.R. Umarova, N.B. Yusupova, P.S. Siddiqov. “Development of wire gasket on modern electronicallycontrolled weaving machine”// World Bulletin of Social Sciences (WBSS) Available(Vol. 26, September 2023 ISSN: 2749-361X), 7-10 pages. (05.00.00; IF-10.265)
2. Sh.R. Umarova, N.M. Musayev, N.B.Yusupova. “Cho‘ziluvchan abrli matoning sifat ko’rsatkichlarini kompleks baholash” // “O‘zbekiston To‘qimachiligi” jurnali Toshkent-2024, № 4 (05.00.00: №17).
3. https://www.scholarexpress.net”.  Власов П.В. “Нормализация процесса ткачества” Учеб. для ВУЗов. М.:Легкая и пищевая промышленность, 1982.-б.292. http://window.edu.ru › catalog.
4. Севостyaнов А.Г. Методы и средства исследования механико- технологических процессов текстильной промышленности. - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2007. - 648 с.
5. Сиддиков П.С. Оптимизaция технологических процессов и параметров при изготовлении нaционалных авровых тканей. Диссертaция. DSc. Ташкент 2016. – б. 202.
6.  Хўжаев Р.Қ  Кадирова Д.Н  О СМЕСОВЫХ ТКАНЯХ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ «Интернаука» Научный журнал № 46(128) Декабрь 2019 г.
7. Siddiqov P.S., Umarova M. O. About form libit and methods determination parameter wind threads of the base on libit-warping drum. SJIF Impact Factor: 6. 260| ISI I.F.Value:1. 241| Journal DOI: ISSN: 2455-7838 EPRA International Journal of Research and Development (IJRD). INDIA, 5.03.2020. p.100-102
8. Komilov Akhmadjon, & Siddikov Patkhillo Siddikovich. (2024). Development and research of technological parameters of a new type of local textiles fabric. American Journal of Interdisciplinary Research and Development, 24, 51–54. Retrieved from https://ajird.journalspark.org/index.php/ajird/article/view/926
9. Umarova Munavvar Omonbekovna, Siddikov Pathillo Siddikovich, Yusupova Nodira Bakhtiyarovna, Komilov Akhmadjon Qalandar o'g'li. Stucture of national avry hair tissue and specificity of its production. Academica: an international multidisciplinary research journal. https://scholar.google^*.com/citations?view_op=view_citation&hl=ru&user=krGGD40AAAAJ&citation_for_view=krGGD40AAAAJ:qjMakFHDy7sC

*По требованию Роскомнадзора информируем, что иностранное лицо, владеющее информационными ресурсами Google является нарушителем законодательства Российской Федерации – прим. ред.