Aнализ деформационных свойств высокоэластичных трикотажных полотен для проектирования спортивных одежды

Analysis of the deformation properties of high-elast knitwear garments for designing sports clothes
Цитировать:
Aнализ деформационных свойств высокоэластичных трикотажных полотен для проектирования спортивных одежды // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Максудов Н.Б. [и др.]. 2018. № 9 (54). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/6370 (дата обращения: 27.10.2020).
Прочитать статью:

АННОТАЦИЯ.

Статья посвящена исследованию деформационных свойств высокоэластичных трикотажных полотен для спортивной одежды. Изучение получаемых при испытаниях в цикле нагрузка – разгрузка – релаксация характеристик деформационных свойств трикотажных полотен представляет большой интерес. Результаты подобных исследований могут использоваться при конструировании деталей одежды, ее изготовлении, разработке новых материалов с улучшенными свойствами. 

ABSTRACT

The article is devoted to the investigation of the deformation properties of highly elastic knitted fabrics for sportswear. The study of the load - unloading - relaxation of the characteristics of the deformation properties of knitted fabrics obtained during the tests is of great interest. The results of such studies can be used in the design of clothing parts, its manufacture, the development of new materials with improved properties.

 

Ключевые слова: деформация, растяжимость, релаксация, компрессионное давление, лайкры, линейная плотность, проектирования.

Keywords: deformation, extensibility, relaxation, compression pressure, lycra, linear density, projecting.

 

В процессе эксплуатации спортивная одежда испытывает разнообразные воздействия со стороны тела человека (многократно повторяющееся растяжение, воздействие влаги и тепла), которые, в силу их различной интенсивности на отдельных участках, необратимо изменяют форму поверхности одежды, что приводит к потере внешнего вида. Обычно материалы деформируются в результате воздействия усилий, величины которых значительно меньше разрывных. При эксплуатации спортивных трикотажных изделий напряжение от растяжения трикотажа составляет около 0,65–4,0 кПа [7]. При эксплуатации плотно облегающей одежды растяжимый материал повторяет неоднородный характер деформации кожного покрова, накапливает остаточные деформации в наиболее подвижных местах. Таким образом, в отличие от статической нагрузки, с ростом растяжимости материала происходит увеличение доли остаточных деформаций на отдельных участках плотно облегающей одежды, расшатывание структуры материала, что приводит к его ослаблению, изменению размеров и формы материала, ухудшению его внешнего вида. Поэтому основным фактором изменения формы и размеров одежды является накопление циклической остаточной деформации, изменение плотности трикотажа вследствие изменения толщины полотна и образования вздутия на отдельных высоконагруженных участках одежды (в области локтя, колена и др.).

Изучение получаемых при испытаниях в цикле нагрузка – разгрузка – релаксация характеристик механических свойств трикотажных полотен представляет большой интерес. Результаты подобных исследований могут использоваться при конструировании деталей одежды, её изготовлении, разработке новых материалов с улучшенными свойствами.

Растяжимость материалов учитывается при проектировании изделий из них. Так, при изготовлении плотно облегающего изделия из материалов c высокой растяжимостью детали выкраиваются меньшего размера, чем из материалов с меньшей растяжимостью. При этом соблюдается требование сохранения условий для нормального кровообращения и других физиологических процессов в организме человека. Предельно допустимая величина давления на тело человека не должна превышать 1330–2000 Па, на участке плотного облегания давление на тело прямо пропорционально напряжению (σ), возникающему в полотне при растяжении в поперечном направлении, и обратно пропорционально радиусу кривизны (R) контура поперечного сечения изделия. Таким образом, при равном нагружении (равной отрицательной прибавке) давление на тело полотен, обладающих разной растяжимостью, различно [6].

При проектировании изделий бытового назначения из эластомерных полотен в качестве исходных данных берутся величины растяжения изделия в носке. Растяжение элементов одежды при движении составляет в области плеч 13–16 %, в области колен и локтей – 35–45 %, в области бедер – 25–30 % [6].

Эти данные используются при проектировании плотно облегающих изделий из высокорастяжимых полотен и определении величин отрицательных прибавок по различным участкам изделия. Для каждого вида трикотажного полотна в зависимости от его растяжимости устанавливаются оптимальные величины отрицательных прибавок. При этом величина общей деформации трикотажного полотна в изделии (εизд.) на конкретном участке определяется как сумма отрицательной конструктивной прибавки (ε(к.п.)) и деформации полотна (εд.п.) наибольшим динамическим приростам по формуле:

                                                                   (1)

Максимальное компрессионное давление, создаваемое трикотажной оболочкой на мягкие ткани тела под одеждой, должно быть рассчитано с учетом общей деформации (εизд.) и эквивалентности величин прибавки и динамического прироста растяжению материала. Поэтому величина конструктивной прибавки, вызывающая соответствующее растяжение материала, может быть уменьшена на величину максимального динамического прироста размерного признака.

Таким образом, реальные условия эксплуатации изделий из высокорастяжимых полотен характеризуются тем, что полотна во время носки изделия могут находиться в деформированном (растянутом) состоянии. Релаксационные процессы в текстильных материалах наблюдаются при всех видах воздействий на материал (растяжение, изгиб, сжатие и др.) и являются их характерной особенностью. Эти процессы в текстильных материалах оказывают большое влияние как на качество изготовления, так и на эксплуатацию швейных изделий.

Наименее изученной и представляющей большой интерес является релаксация деформации материала при действии на него постоянной нагрузки меньше разрывной.

Многие отечественные и зарубежные исследователи занимались изучением деформационных свойств высокоэластичных материалов для спортивной одежды [5]. В этой области накоплены значительные теоретические знания и практический опыт. Однако релаксационные показатели новых эластичных материалов при многоцикловых небольших нагрузках недостаточно изучены.

Исследования трикотажных полотен, отличающихся соотношением лайкры в составе, показали, что растяжимость материала может возникать за счет структуры и свойств эластановых волокон, параметров петельной структуры, переплетения и способов производства трикотажа [4].

Для оценки новых высокоэластичных трикотажных полотен, производимых на отечественных трикотажных предприятиях, в Ташкентском институте текстильной и легкой промышленности на кафедре конструирования и технологии швейного производства были проведены исследования по установлению растяжимости высокоэластичных полотен, используемых при производстве спортивной одежды.

Для эластичных полотен рекомендуется определять деформационные свойства, в том числе растяжимость при малой (7,8 Н) и средней эксплуатационной нагрузке (11,8–22,5 Н) [1].

Известно, что максимальное значение экспериментальной величины относительной прочности при движениях (сгибаниях, приседаниях и др.) не превышает 0,7–0,8 мН/текс, и при непродолжительном пребывании тела человека в согнутом положении такая относительная прочность нитей в материале не вызывает неудобств. Этот показатель принят в качестве исходной для определения эксплуатационной нагрузки при установлении показателя растяжимости высокоэластичных полотен.

Для испытаний были отобраны образцы высокоэластичных трикотажных полотен кругловязаных переплетений с вложением полиуретановой нити «лайкра», наиболее широко применяемой в настоящее время для изготовления спортивной одежды. Основные характеристики полотен представлены в табл. 1.

Таблица 1.

Характеристики кругловязаных трикотажных полотен

№ обр.

Вид переплетения

Сырьевой состав полотен и содержание лайкры, %

Хлопок/лайкра

Линейная плотность образца, число петель на 50 мм

Поверхностная плотность, г/м2

Толщина, мм

Плотность по горизонтали

Плотность по вертикали

1

Гладь

95/5

78

95

201,5

0,55

2

Гладь

92/8

60

110

203,1

0,7

3

Ластик

95/5

54

45

232,2

0,8

4

Гладь

97/3

69

116

179,9

0,5

5

Интерлок

90/10

68

101

227,7

0,85

6

Гладь

95/5

82

72

185,3

0,6

7

Гладь

-

67

56

216,5

0,8

8

Гладь

95/5

87

77

433,3

1,2

9

Гладь

92/8

73

105

192,9

0,7

10

Гладь

95/5

72

97

181,1

0,5

 

Для вычисления эксплуатационной нагрузки Р воспользуемся известной зависимостью [6]:

                                                                    (2)

где σ относительная прочность (относительная разрывная нагрузка), Н/текс;

Т – суммарная линейная плотность образца материала, текс.

Суммарная линейная плотность образца трикотажного полотна Т складывается из величин линейных плотностей n-го количества нитей, его составляющих:

                                                            (3)

Как известно, линейная плотность характеризуется следующей зависимостью:

                                                                                               (4)

где m – масса нити, г;

L – длина нити, км [7].

Поскольку длина нити – величина постоянная, равная длине образца полотна, то:

                                                            (5)

где M – масса образца.

По зависимости (5) определены значения максимальной эксплуатационной нагрузки для каждого вида полотна (табл. 2).

По найденным значениям Р для каждого вида полотна в соответствии с рекомендациями [1, 2] определены стандартные показатели, характеризующие деформационные свойства полотен при нагрузках меньше разрывных: растяжимость, эластичность и остаточная деформация. 

Таблица 2.

Расчет эксплуатационной нагрузки для испытаний высокоэластичных кругловязаных полотен на растяжение при нагрузках меньше разрывных

№ образца

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Относительная прочность σ, мН/текс

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

Суммарная линейная плотность Т, текс

21000

27000

21000

19900

18400

19400

26700

24300

23100

22400

Эксплуатационная

нагрузка Р, Н

12,6

16,2

12,6

11,9

11,0

11,6

16,0

14,5

13,8

13,4

 

Испытания проводились на стандартной методике [1], разработанной для определения растяжимости полотен, используемых для изготовления облегающих изделий. При этом фиксировались значения удлинения не только при конечном значении нагрузки, но и при промежуточном с интервалом 2 Н для построения диаграмм растяжения.

Растяжимость (εр, %) определялась по формуле:

                                                                         (6)

где L1 – длина пробы в нагруженном состоянии, мм;

L0 – длина пробы до испытаний, мм.

Эластичность (Э, %) определялась по формуле:

                                                                (7)

где L2 – длина пробы сразу после разгрузки, мм.

Остаточная (необратимая) деформация (εост, %) определялась по формуле:

                                                                          (8)

где L3 – длина пробы после «отдыха».

Результаты испытаний основовязаных трикотажных полотен сведены в табл. 3.

Таблица 3.

Результаты испытаний образцов основовязаных трикотажных полотен на растяжение при нагрузках меньше разрывных

Направление растяжения

образца

Lo,мм

L1, мм

L2, мм

L3, мм

,%

Э,%

,%

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Вдоль петельных рядов

1

100

157

103

101

57

94,7

1

2

169

105

103

69

92,7

3

3

178

112

102

78

84,6

2

4

149

105

102

49

89,7

2

5

155

107

104

55

87,2

4

6

166

109

102

66

86,3

2

7

201

107

104

101

93

4

8

158

107

104

58

87,9

4

9

157

103

101

57

94,7

1

10

156

103

102

56

94,6

2

Вдоль петельных столбиков

1

100

153

105

102

53

90,5

2

2

176

104

103

76

94,7

3

3

161

104

102

61

93,4

2

4

133

104

103

33

87,8

3

5

166

106

104

66

90,9

4

6

160

106

104

60

90

4

7

159

105

103

59

91,5

3

8

125

103

102

25

88

2

9

182

104

102

82

95,1

2

10

172

107

104

72

90,2

4

 

Как видно из таблицы, значения растяжимости исследуемых полотен варьируются в пределах 40–101%. Причем некоторые образцы имеют большую растяжимость вдоль петельных столбиков. Однако, исходя из требований плотного облегания изделия по ширине, во внимание принимались значения растяжимости трикотажных полотен вдоль петельных рядов.

Эластичность всех исследуемых полотен превышает 86% даже в поперечном направлении и составляет в среднем 90,5–91,2%.

Величины остаточных деформаций достаточно малы и не превышают 3–4%, поэтому ими можно пренебречь и не учитывать при построении конструкции.

Анализ диаграмм растяжения и полученных величин растяжимости позволил ориентировочно разделить полотна на 3 группы (табл. 4).

Таблица 4.

Группы растяжимости основовязаных трикотажных полотен

Группа

Растяжимость, %

№ образца

I

0-40

4,8

II

41-100

1, 2, 3, 5, 6, 8, 9, 10

III

100 и более

7

 

Полученные значения дают основание новые полотна с содержанием лайкры отнести к эластич­ным и малоэластичным.

С целью подтверждения полученных выводов по аналогичной методике были изучены деформа­ционные свойства высокоэластичных полотен, отличающихся от ранее исследованных способом производства, видом переплетения нитей и т. п. Для проведения эксперимента были взяты как основовязаные, так и поперечновязаные полотна, выработанные из полиамидных и полиэфирных текстурированных нитей, в том числе с вложением эластановых волокон и нитей типа «лайкра» и «спандекс», а также поперечновязаные полотна из хлопчатобумажной и хлопкополиэфирной пряжи с вложением полиуретановых нитей. Результаты проведенных исследований растяжимости, эластичности и остаточной деформации указанных материалов позволили подтвердить ранее сделанные выводы и предположения.

 

Список литературы:
1. ГОСТ 26435-85. Полотна трикотажные основовязаные эластичные. Метод испытаний при растяжении. – М.: Изд-во стандартов, 1988. – 5 с.
2. ГОСТ 8847-85. Полотна трикотажные. Методы определения разрывных характеристик и растяжимости при нагрузках меньше разрывных. – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 22 с.
3. Бузов Б.А., Алыменкова Л.Д. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности. Швейное производство. – М.: Академия, 2004. – С. 448.
4. Касимова А.Б., Шин Е.И., Нигматова Ф.У. Оценка физиологической комфортности хлопок-нитроновых три-котажных изделий спортивного назначения с компрессионным эффектом // Проблемы текстиля.–2016. – №4. – С. 77–83.
5. Мукимов М.М. Технология трикотажа. – Ташкент (Узбекистан), 2002. – 184 с.
6. Мязина Ю.С. Особенности деформации трикотажных полотен при технологических и эксплуатационных воздействиях // Известия ВУЗов. Технология текстильной промышленности. – 2008. – № 2. – С. 28–32.
7. Тисленко И.В. Разработка метода проектирования компрессионной трикотажной одежды: дисс. … канд. техн. наук. – Иваново: ИВГПУ, 2017. – 155 с.
8. Шалов И.И., Кудрявин Л.А. Основы проектирования трикотажного производства с элементами САПР. – М.: Легпромбытиздат, 1989. – С. 288.

 

Информация об авторах

докторант, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган

Doctoral student, Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Uzbekistan, Namangan region, Namangan

д-р техн. наук, профессор, Ташкентский институт текстильной и легкой промышленности, Узбекистан, Ташкентская область, г. Ташкент

Doctor of technical sciences, Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Uzbekistan, Tashkent region, Tashkent

канд. техн. наук, Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган

Candidate of technical sciences, Namangan Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Tashkent region, Tashkent

ассистент, Наманганский инженерно-технологический институт, Узбекистан, Наманганская область, г. Наманган

Assistant lecturer, Namangan Institute of Engineering and Technology, Uzbekistan, Tashkent region, Tashkent

Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), регистрационный номер ЭЛ №ФС77-54434 от 17.06.2013
Учредитель журнала - ООО «МЦНО»
Главный редактор - Ахметов Сайранбек Махсутович.
Top