Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу ''Материаловедение изделий из кожи''. Часть 1

Министерство образования РФ Восточно-Сибирский государственный технологический университет

Кафедра «Технология изделий легкой промышленности»

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Материаловедение изделий из кожи» часть 1

Составил: Минтаханова Т.М. Петрова Т.В.

Улан-Удэ 1999

1. Подготовка к выполнению лабораторной работы. Лабораторный практикум предназначен для практического закрепления теоретического курса по дисциплине «Материаловедение обувного производства» на основе углубленного изучения ассортимента материалов, освоения современной испытательной техники и методов проведения контрольных и исследовательских испытаний, получения практических навыков в определении и интерпретации основных показателей качества с применением статистической обработки экспериментальных данных и методов планирования эксперимента, с учетом современного состояния стандартизации, метрологии и квалиметрии в обувном производстве. 2. Целями лабораторных работ являются изучение специальных понятий и терминов в области материаловедения, ассортимента кож, текстильных и искусственных материалов для обуви, устройства и принципа действия испытательных приборов; требований стандартов к показателям качества материалов; освоение стандартных методик определения основных параметров и показателей качества материалов, расчетных формул и методов обработки результатов, а также методов неразрушающих испытаний, применение ЭВМ в области испытаний, при оценке и выборе материалов на изделие. 3. Приступая к лабораторным занятиям, студент должен изучить методические указания к лабораторной работе. 4. Каждая лабораторная работа содержит основные сведения и задание студенту для самостоятельной подготовки. 5. В основных сведениях даны определения специальных понятий, описание приборов и методов испытаний, методические рекомендации по выполнению работы в лаборатории, порядок расчета показателей и их значение при оценке качества материалов. 6. В задании для самостоятельной подготовки перечислены вопросы, с помощью которых можно проконтролировать усвоение основных сведений, лекционного материала и дополнительной литературы, необходимой для успешного выполнения работы. 7. Готовясь к выполнению работы, студент в лабораторной тетради или в специальном журнале должен сформулировать цель работы и ее основные задачи, предварительно оформить отчет. 8. Готовность студента к выполнению работы проверяется в собеседовании с преподавателем, с помощью технических средств контроля или ЭВМ после представления предварительно оформленной лабораторной тетради (журнала). Студенты, допущенные к лабораторным занятиям, получают задание на выполнение лабораторной работы.

9. На лабораторных занятиях в соответствии с заданием и дополнительными указаниями, полученными от преподавателя, студент производит различные экспериментальные определения. Результаты этих определений студент заносит в лабораторную тетрадь, используя в отчете усредненные показатели. После обсуждения полученных результатов с преподавателем студент окончательно оформляет отчет. Оформленный отчет представляется преподавателю для проверки и повторного собеседования для получения зачета по выполненной работе. 10. На первом лабораторном занятии студентов инструктируют о правилах техники безопасности и противопожарной техники, о чем делается запись в соответствующем журнале. 11. Оформление отчета по лабораторной работе. Отчет о лабораторной работе содержит пять разделов. 11.1. Цель работы формулируется студентом исходя из темы лабораторной работы, данных, приводимых в лабораторном практикуме или методических указаниях. Цель работы должна быть изложена кратко и отражать существо рассматриваемого вопроса. 11.2. Основные сведения - приводятся основные понятия из области строения, методов испытания, физико-механических свойств материалов, которые необходимы в данной лабораторной работе. 11.3. Методика проведения испытаний - в тетради или журнале выполняются схемы приборов и установок для определения соответствующих показателей свойств или параметров материалов с полной спецификацией деталей и узлов. Приводятся описание приборов или установок и кратко принцип их работы, а также методика отбора и подготовки образцов испытуемых материалов с обязательной ссылкой на соответствующие государственные стандарты. Затем приводятся методики испытаний и расчета показателей с указанием размерности в СИ. 11.4. Экспериментальная часть - после испытаний студент заносит в тетрадь (журнал) первичные результаты (например, нагрузку при разрыве образца, абсолютное удлинение при разрыве, массу до и после намокания образца). Имея первичные результаты, студент по формулам (необходимо давать подстановки в расчетные формулы) рассчитывает соответствующие показатели, заносит результаты в сводную таблицу, проводит статистическую обработку экспериментальных данных, среднеарифметическое значение, среднеквадратичное вычисляя отклонение, коэффициент вариации, абсолютную и относительную ошибки опыта.

11.5. Выводы - по результатам лабораторной работы студент обязан сделать выводы, которые основываются на сравнении показателей использованных материалов, оценке тенденций изменений показателей свойств под действием различных факторов, а также на соответствии полученных результатов требованиям государственных стандартов или другой научно-технической документации. 12. Первые три раздела отчета оформляются студентом в процессе подготовки к лабораторной работе, 4 и 5 разделы - на лабораторных занятиях.

Изучение приборов для определения атмосферных условий, массы и толщины материалов Цель работы. Изучение методик определения и регистрации параметров климатических условий при испытании материалов. Изучение методов кондиционирования материалов перед испытаниями. Изучение методик определения массы материалов. Изучение методик определения толщины материалов. Приборы и материалы: простой и аспирационный психрометры, гигрограф, термограф; штангенциркуль, толщиномер, микрометр; технические, торсионные, квадрантные и аналитические весы; образцы различных материалов. Задания: 1.Изучить принцип работы простого и аспирационного психрометров, гигрографа и термографа. 2.Определить относительную влажность и температуру воздуха аспирационным психрометром. 3.Ознакомиться со способами кондиционирования проб материалов перед испытаниями. 4.Ознакомиться с устройством и принципом работы механических, торсионных, квадрантных и аналитических весов. 5.Определить массу различных материалов на весах различного вида, сравнить точность взвешивания. 6.Ознакомиться с устройством и принципом работы штангенциркуля, толщиномера и микрометра. 7.Определить толщину материалов различными приборами и сравнить точность измерения. Общие сведения

Лабораторная работа 1

Обувные материалы (кожи, картоны, ткани и др.) способны поглощать влагу из воздуха. Изменение их влагосодержания вызывает изменение многих показателей физико-механических свойств (прочности, деформационной способности, массы и т.д.). Для получения достоверных и сопоставимых результатов в лабораториях необходимо создавать и поддерживать постоянные условия испытаний. Такие условия называют нормальными и регламентируют стандартом. Согласно ГОСТ 10681-75 нормальными считаются относительная влажность воздуха 65±2% и температура 20±2° С.

Материалы перед испытанием должны определенное время выдерживаться в нормальных климатических условиях. Выдерживание проб материала в течение определенного времени в нормальных климатических условиях называют кондиционированием, или приведением к воздушно-сухому состоянию. В результате кондиционирования влажность материала достигает некоторого постоянного значения (равновесной влажности). Влажность, приобретаемая материалами при длительном выдерживании при нормальных климатических условиях, называется нормальной. Соблюдение нормальных условий обязательно при стандартных испытаниях. Содержание паров влаги в атмосфере характеризуется абсолютной и относительной влажностью воздуха. Абсолютная влажность воздуха характеризуется массой водяных паров в единице объема, W, г/м3 , или давлением водяных паров, находящихся в воздухе р, Па. Максимальная абсолютная влажность воздуха, соответствующая состоянию насыщенного пара при данной температуре, называется влагоемкостью (Wн,, рн ) Относительная влажность воздуха определяется отношением его абсолютной влажности к влагоемкости и выражается в процентах:

ϕ или

= W/Wн * 100,

ϕ

= р/рн * 100.

(1)

(2)

Относительная влажность воздуха характеризуется степенью его насыщения парами влаги при данной температуре и атмосферном давлении. Относительную влажность воздуха на практике находят с помощью специальных приборов ( психрометров, гигрометров). Определение относительной влажности воздуха психрометрическим методом. Существуют психрометры различной конструкции: простой, аспирационный механический, аспирационный электрический. Простой психрометр состоит из двух одинаковых термометров 1 и 2 (рис.1). Термометр 1 (сухой) служит для измерения температуры

Рис. 1 Простой психрометр воздуха в помещении. Резервуар термометра 2 (влажного) обернут тонкой хлопчатобумажной тканью (отбеленным неаппретированным

батистом). Верхний конец ткани охватывает резервуар термометра, а нижний конец погружается в чашечку с дистиллированной водой. Испарение влаги с поверхности ткани связано с затратами теплоты парообразования и вызывает охлаждение резервуара влажного термометра. Чем интенсивнее испарение влаги, тем больше разница показаний сухого и влажного термометров. На интенсивность испарения влияют влажность и скорость движения окружающего воздуха. Чем меньше относительная влажность и больше скорость движения воздуха, тем интенсивнее испарение и снижение показаний влажного термометра. Относительную влажность воздуха определяют по показаниям сухого и влажного термометров с помощью психрометрической таблицы. Относительная влажность окружающего воздуха равна показателю, находящемуся на пересечении показаний сухого и влажного термометров. Чтобы избежать повышения погрешности измерений, простые психрометры размещают, соблюдая определенные правила. Простые психрометры размещают на внутренних стенах или колоннах на высоте 1,6 м от пола, вдали от окон и дверей, а также от нагревательных приборов так, чтобы на них не падали прямые солнечные лучи, не оказывали воздействие переменные течения воздуха. Замеры показаний термометров необходимо проводить на возможно большем расстоянии от прибора, чтобы не нагревать его дыханием и тепловой радиацией тела. Чтобы исключить влияние случайных движений воздуха на показания, повысить точность измерений, применяют аспирационный психрометр, который может быть механическим или электрическим. Аспирационный психрометр с механическим приводом (рис.2) снабжен двумя одинаковыми термометрами 1 и 2. Ртутные шарики термометров помещены в раструбы 3 и 4, соединенные трубкой 5 с головкой психрометра - аспиратором. Аспиратор состоит из миниатюрного вентилятора 12, снабженного стабилизированным пружинным приводом, размещенным в барабане 9, заводимом ключом 8. Аспиратор создает в раструбах постоянный поток воздуха скоростью 1,5-2 м/с. Засасываемый воздух выбрасывается через щелевые отверстия 6 головки психрометра. Время действия механического завода 8-10 мин. Для проверки стабильности частоты вращения вентилятора контролируют нормируемое время полного оборота пружинного барабана 9. Для этого на барабане 9 нанесена контрольная черта 11 со Рис. 2 Аспирационный психрометр с механическим приводом

стрелкой, которая видна в окно при прохождении ее мимо риски 10. Время полного оборота пружинного барабана в секундах указывается в паспорте прибора. Аспирационный психрометр с помощью шарика 7 подвешивают на металлический штырь-кронштейн и располагают с учетом рекомендаций для размещения простых психрометров. Перед началом работы, а также перед каждым последующим наблюдением, ткань, в которую обернут ртутный шарик термометра, смачивают из пипетки дистиллированной водой. После смачивания пружину аспиратора заводят до отказа. Показания сухого и влажного термометра записывают по истечении 4-5 мин после пуска вентилятора. Относительную влажность воздуха определяют по номограмме или таблице (таб. 1). Точность психрометрического метода определяется, главным образом, погрешностью измерения температур сухого и влажного термометров. Электрический аспирационный психрометр имеет электрический привод. Гигрометрический метод определения относительной влажность воздуха. Определение влажности воздуха данным методом базируется на способности гигроскопических материалов, поглощая пары влаги из воздуха, обратимо изменять свои линейные размеры или другие параметры. Наиболее распространены волосяные гигрометры и гигрографы. У волосяного гигрографа (рис.3) пучок обезжиренных волос 2 фиксируется в зажимах 3 и петлей охватывает крючок 1 стержня 4, закрепленного на оси 5. К этой оси прикреплена большая дуга 6 с противовесом 12. Масса дуги и противовеса постоянно нагружает и натягивает пучок волос. Большая дуга 6 опирается на малую дугу 7, связанную с осью 8 и стрелкой 9. При увеличении относительной влажности воздуха длина пучка волос увеличивается, большая дуга 6 опускается и, увлекая за собой малую дугу 7, перемещает стрелку 9 вверх. При уменьшении влажности воздуха длина пучка волос сокращается, вызывая обратное перемещение рычагов механизма. Для непрерывной записи изменений влажности воздуха прибор снабжен механизмом передвижения диаграммной ленты в виде барабана 11 со встроенным часовым механизмом. На конце стрелки укреплено перо 10. Часовые механизмы для привода имеют две разновидности: для недельной и суточной непрерывной регистрации. Кроме волосяных преобразователей в гигрографах применяют мембранные чувствительные элементы, выполненные из

Таблица 1 Таблица для определения относительной влажности воздуха по аспирационному психрометру Показания термометра 9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17 17,5 18 18,5 19 19,5 20 20,5 21 21,5 22 22,5

15 44 49 53 58 63 68 73 78 84 -

15,5 40 45 50 54 59 64 69 74 79 84 -

Показание сухого термометра, оС 16 16, 17 17,5 18 37 34 41 38 35 46 42 39 36 50 47 43 40 37 55 51 47 44 41 60 56 52 48 45 64 60 56 53 49 69 65 61 57 53 74 70 66 61 58 79 75 70 66 62 84 79 75 71 66 84 80 75 71 85 80 76 85 80 85 -

18,5 34 38 42 46 50 54 58 63 67 72 76 81 85 -

Продолжение табл. 1

19 31 35 39 42 46 51 55 59 63 67 72 76 81 86 -

19,5 32 36 39 43 47 51 55 59 64 68 72 77 81 86 -

20 33 37 40 44 48 52 56 60 64 68 73 77 81 86 -

20,5 37 41 45 49 53 57 61 65 69 73 77 82 86 -

Показание сухого термометра, оС 21 21,5 22 22,5 23 23,5 35 38 36 33 42 39 36 34 46 43 40 37 35 33 50 46 43 41 38 36 53 50 47 44 41 39 57 54 51 48 45 42 61 58 54 51 48 46 65 62 58 55 52 49 69 66 62 59 56 53 73 70 66 63 59 56 78 74 70 66 63 60 82 78 74 70 67 63 82 78 74 71 67 82 79 75 71 83 79 75 83 79 83 -

24 33 36 40 43 46 50 53 57 60 64 68 71 75 79 83 -

24,5 34 37 40 44 47 50 54 57 61 64 68 72 76 80 83

25 35 38 41 44 48 51 54 58 61 65 68 72 76 80

Рис.3 Волосяной гигрограф

гигроскопической органической пленки. Свойства таких пленочных преобразователей несколько более стабильны во времени. Относительная погрешность измерений волосяных и пленочных гигрографов в диапазоне измеряемой относительной влажности воздуха от 30 до 100% при температуре от -30 до +45° С составляет ±5%. Работу гигрографа выверяют по аспирационному психрометру. Его показания корректируют поворотами винта 13, регулирующего натяжение пучка нитей. Определение температуры воздуха. Температура воздуха в лаборатории регистрируется по показаниям сухого термометра простого или аспирационного психрометров. Температуру непрерывно регистрируют различные биметаллические термографы. Чувствительным элементом термографа (рис.4) является биметаллическая пластина 1, деформирующаяся при изменении температуры окружающей среды. Деформация пластины через тягу 2 и рычажок 3 передается стрелке 4, снабженной пером 6, для записи изменений температуры на ленте барабана 5 такого же типа, как и для ранее рассмотренного гигрографа. Интервал регистрируемых температур от -35 до + 45 °С. Точность измерения этого прибора невысока, его работу необходимо также периодически поверять по контрольному термометру и регулировать винтом 9 со спиральной пружиной 8, укрепленной на кронштейне 7. Приведение материалов к состоянию определенной влажности и температуры. В зависимости от оснащения лаборатории и поставленных исследовательских задач создание и поддерживание определенных, в том числе и нормальных, климатических условий, может осуществляться как в помещении лаборатории, так и в ограниченных объемах - кондиционных и климатических камерах, термостатах и других приспособлениях. Для регулирования относительной влажности и температуры воздуха в помещении лаборатории применяют кондиционеры или другие приборы, автоматически поддерживающие установленные параметры, и механические доувлажнители. Относительную влажность и температуру воздуха в помещении контролируют по психрометру, волосяному гигрометру или гигрографу. Для кондиционирования небольших проб используют эксикаторы. Эксикатор - герметически закрывающийся сосуд малого объема, в котором создается и поддерживается определенная относительная влажность воздуха за счет различных условий динамического равновесия насыщенного пара над водными растворами различных химических

Рис. 4 Биметаллический термограф

соединений. Чаще всего нужная относительная влажность в эксикаторах создается при использовании растворов серной кислоты (табл.2) и солей различной концентрации (табл.3). Таблица 2 Относительная влажность ϕ воздуха в зависимости от концентрации С раствора серной кислоты

ϕ,%

С, %

ϕ,%

С, %

5 10 20 30 40 50 55

69 64 57,6 52,8 48,1 43,4 40,2

60 65 70 80 90 95 98

38,5 36,4 33,8 26 16,5 11 5

Для получения нормальной относительной влажности воздуха эксикатор заполняют серной кислотой с концентрацией 36,4% или насыщенными растворами дихромата или нитрата натрия, или нитрата аммония. Масса проб кожи, загружаемых в один эксикатор с внутренним диаметром 250 мм, не должна превышать 100 г. Куски проб в эксикаторе должны располагаться так, чтобы обеспечивался свободный доступ воздуха, находящегося в эксикаторе, к их поверхности. Растворы применяемых в эксикаторах химических веществ не должны попадать на материалы, руки или одежду работающих. Эксикатор должен иметь хорошо пришлифованную крышку, смазанную для герметизации вазелином. Для установления момента достижения материалом состояния равновесной влажности пробы в процессе кондиционирования через определенные интервалы времени взвешивают на технических весах. Если кондиционирование проводится в эксикаторах, загрузку и выгрузку проб при взвешиваниях нужно производить быстро, чтобы меньше держать эксикатор открытым. Пробы кож кондиционируются до установления постоянной массы, но не менее 12 ч. Проба считается доведенной до состояния равновесной влажности, если два ее последовательных взвешивания, проведенные через 2 ч одно за другим, дадут изменения в массе не более 0,2%. Таблица 3

Относительная влажность воздуха над насыщенными растворами различных солей в воде Соль Количество соли, Относительная влажность воздуха, растворенной в 100 мл ϕ , %, при температуре, t °С воды при температуре 20°С 15 20 25 Na2Cr2O7*2H2O 238* 52 NH4NO3 178 66 63 60 NaCl 36 76 76 75 KCl 34 86 85 85 KNO3 32 95 94 94 CaSO4*2H2O 0,241* 98 * Измерено при температуре 0°С Если необходимо довести влажность материала до определенного значения (например, нормируемого стандартом Wн, %), образцы взвешивают и устанавливают фактическое влагосодержание материала Wф, % по существующей методике. Массу образцов, имеющих стандартную влажность, называют кондиционной и рассчитывают по формуле mн = mф (100 + Wн)/(100 + Wф) , где m н и масса материала, г.

m

ф

(3)

- соответственно кондиционная и фактическая

Для получения необходимой влажности материала образцы увлажняют и доводят их массу до кондиционной mн. Увлажнение материала с доведением его массы до кондиционной можно производить в эксикаторе над водой или использовать для этих целей кондиционные камеры. Определение геометрических показателей и массы материалов. Геометрические размеры и масса материалов в результате физикомеханических воздействий при изготовлении и эксплуатации обуви могут меняться, что, в свою очередь, отражается на качестве изделия. Помимо этого, изменение линейных размеров и массы материалов связано с происходящими в материале физико-механическими и химическими процессами, и, следовательно, изменение данных параметров может служить косвенным показателем физико-

механических и химических изменений состояния материала. Кроме того, толщина материала является показателем важных потребительских и технологических свойств изделия и определяет возможность применения материала в тех или иных изделиях. Показатели геометрических свойств и массы материалов существенно зависят от подготовки образцов (проб) материалов к испытанию. Так, при повышенной влажности может произойти усадка или набухание материала, а также изменение его массы. В зависимости от топографического участка кожи меняется ее толщина. Для определения линейных размеров (длины, ширины, диаметра, толщины) образцов материалов применяют металлические измерительные линейки, штангенциркули, толщиномеры, микрометры. Измерение линейных размеров и толщины. Линейные размеры материалов устанавливают измерительной линейкой. Для разметки и вырезания образцов более удобны стальные линейки (ГОСТ 427-75). Желательно, чтобы цена деления линейки была равна 0,5 мм. Для измерения толщины обувных материалов используют, как правило, толщиномеры типа ТР (толщиномер ручной), которые могут различаться диапазоном измерения, вылетом дуги корпуса, а также наличием или отсутствием механизма нормированного измерения усилий. Толщиномер ТР (ГОСТ 11358-89) имеет измерительные площадки 3 и 2 (рис.5), дугу 1 и отсчетное устройство (индикатор часового типа) 5. Верхняя площадка 3 закреплена на измерительном стержне 4 индикатора 5, укрепленного на конце дуги 1. Внутри индикатора 5 имеется пружина, надетая на измерительный стержень 4, которая создает на нем определенное усилие. В результате этого верхняя измерительная площадка постоянно прижата к нижней измерительной площадке. При нажатии на конец двуплечего рычага 6 стержень 4 поднимается. Внутри индикатора 5 имеется зубчатая передача, которая преобразует поступательное движение стержня 4 во вращательное движение стрелки 8. При движении стержня 4 вверх или вниз двигаются стрелка 8. В комплект прибора входит набор измерительных площадок диаметрами 2, 10 и 30 мм. Шкала индикатора регулируется относительно нулевого положения стрелок путем вращения стопорного винта 8. При нулевом положении стрелки 7 на шкале площадки должны соприкасаться с образцом всей поверхностью.

Рис. 5 Толщиномер

Для измерения толщины образца толщиномер берут в правую руку и большим пальцем нажимают на верхний конец рычага 6 для поднятия верхней измерительной площадки 3. Образец располагают между площадками 2 и 3 так, чтобы точка образца, в которой измеряется толщина, находилась над центром нижней площадки 2. Затем рычаг 6 плавно опускают, наблюдая, чтобы плоскости измерительных площадок были параллельны поверхностям образца, и по шкале индикатора 5 фиксируют его толщину. Микрометр (ГОСТ 6507-78) используют для измерения толщины жестких материалов. Микрометр состоит (рис.6) из скобы 3, микрометрического винта с измерительной плоскостью 2, неподвижной измерительной плоскости (пятки) 1, стебля 5, барабана 6 и трещетки 7. Трещетка связана с приспособлением, гарантирующим постоянное давление на измеряемую плоскость. Зажимное кольцо 4 служит для закрепления плоскости 2 при установке микрометра на определенный размер. Толщина образца измеряется путем вращения трещетки 7. При вращении трещетки вращается и микрометрический винт с измерительной плоскостью 2. Как только винт упрется в измеряемый предмет, трещетка 7 начинает вращаться вхолостую, издавая треск. Штангенциркули (ГОСТ 166-80) служат для измерения внутренних и наружных линейных размеров. Основными частями штангенциркуля (рис.7) является штанга 1 с метрической шкалой, губка 2 и губка 3, расположенная на подвижной рамке 4. Измерительные плоскости губок обращены друг к другу и расположены перпендикулярно геометрической оси штанги 1. Рамка 4 может свободно перемещаться по штанге, а для ее фиксации служит винт 5. На рамке 4 имеется нониус 6. В рамке 4 параллельно оси штанги установлен микрометрический винт 7. Один конец винта входит в отверстие хомутика 8, свободно надетого на штангу 1. Гайка 9 микрометрического винта 7 расположена в прорези хомутика. Для фиксации хомутика на штанге имеется винт 10. Для плотного закрепления на штанге служат плоские пружины. При плотном соприкосновении измерительных плоскостей губок 2 и 3 нулевое деление шкалы штанги должно совпадать с нулевым делением нониуса. Погрешность нониуса не превышает величины А = i/n, где i - цена деления шкалы штанги; n - число делений нониуса. Измерение массы. Для определения массы образцов применяют технические, торсионные (пружинные), квадрантные и аналитические весы. Для взвешивания на технических и аналитических весах требуются

Рис. 6 Микрометр

Рис. 7 Штангенциркуль

гири. Взвешивание на квадрантных и торсионных весах производится без гирь, так как весы имеют градуированные шкалы. Для взвешивания обувных материалов применяют технические весы. Весы работают по принципу равновесия равноплечего рычагакоромысла (рис.8). Технические весы устанавливают с помощью винтовых ножек 2 по отвесу. На доске 3 укреплена пустотелая стойка 1. Внутри стойки имеется шток, несущий на себе опорную подушку, на которую опирается средняя призма коромысла 4. На концах коромысла имеются грузоподъемные призмы с серьгами 5. На серьгах подвешены стремена 6, поддерживающие съемные чашки 10. На коромысле 4 закреплена стрелка 7, указывающая по шкале 11 равновесие весов. Весы выключаются поворотом арретира 12 против часовой стрелки. Арретир связан со штоком, находящимся на пустотелой стойке 1. При включении весов опускается опорная площадка средней призмы и коромысло весов ложится на опорные винты 8 кронштейна стойки. На концах коромысла 4 имеются винты с гайками 9, служащими для установления равновесия включенных, но не нагруженных весов. Перед взвешиванием материала чашки весов протирают, проверяют по отвесу правильность их установки и регулируют положение равновесия гайками 9. При этом стрелка 7 должна находиться на нулевой отметке шкалы 11 или отклоняться в обе стороны на одинаковое число делений. При взвешивании, медленно вращая арретир по часовой стрелке, не полностью включают весы для определения по отклонению стрелки 7 перевешивающей стороны. После этого, выключив весы, снимают или добавляют гири и вновь повторяют тот же прием до положения равновесия весов. Торсионные весы работают по принципу упругого сопротивления скручиванию спиральных пружин. На оси 1 (рис. 9) закреплена спиральная пружина 2, внутренний конец которой прикреплен к оси, а наружный - к штырю стрелки 14 указателя массы. На той же оси закреплены коромысло 3 с крючком 4 и чашечкой 5, а также стрелка 6 (указатель равновесия), которая без нагружения чашечки весов с открытым арретиром 22 должна совпадать с риской 7 на пластине 10. Стрелка 14 зажимной гайкой 11 связана с рычагом 12. Ось 1 свободно поворачивается в подшипниках, укрепленных на кронштейнах. При нагружении чашечки 5 коромысло 3 опускается и закручивает пружину 2 по часовой стрелке. При этом стрелка 6 отклоняется от риски 7 влево. Чтобы привести нагруженные весы в состояние равновесия, рычаг 12 вместе со стрелкой 14 поворачивают против часовой стрелки. В

Рис. 9 Торсионные весы Рис. 8 Технические весы

результате пружина 2 вновь закручивается, но в обратном направлении, и приводит коромысло 3 с навеской в исходное положение, на что указывает совпадение стрелки 6 с контрольной риской 7 на пластине 10. Для быстрого погашения колебаний коромысла 3 при взвешивании навески материала служит магнит 15, в силовом поле которого проходит алюминиевый сектор 16, закрепленный на оси 1. Массу навески материала отсчитывают по шкале 13 после уравновешивания весов и стрелки 14. Механизм весов вмонтирован в коробку 17, а сама коробка закреплена на вертикальной стойке 21 с подставкой на трех опорах, из которых две имеют установочные винты 19. Перед взвешиванием с помощью винтов 19 весы устанавливают по уровню 20, затем проверяют равновесие ненагруженных весов. Для этого стрелку 14 рычагом 12 ставят на нулевую отметку шкалы 13 и, нажав пальцем на арретир 22, включают весы. При несовпадении указателя стрелки 6 с риской 7, вращая винт 8, передвигают рычаг 9 и пластину 10 до тех пор, пока не будет достигнуто их совпадение. Затем весы запирают, повернув арретир 22 от стойки влево. Открыв футляр 18 коробки весов, пинцетом помещают навеску материала на чашечку 5. Закрыв футляр 18 так, чтобы его стенка не касалась навески, включают весы арретиром 22 и, повернув рычаг 12 против часовой стрелки, приводят их в равновесное состояние. Затем закрывают арретир и снимают по шкале показание. Для определения толщины нитей удобно пользоваться квадрантными весами, которые работают по принципу равновесия трехплечего рычага. Масса материала указывается на градуированной шкале и определяется по углу отклонения рычага с указательной стрелкой от равновесного положения. На оси 1 (рис. 10 ) стойки 4 расположен трехплечий рычаг. На первом плече 14 рычага подвешен крючок 13, на втором плече 11 закреплена стрелка 9 (указателя массы), а на третьем плече 2 уравновешивающий груз. Стрелка 9 на шкале 12 указывает массу навески материала. Стойка 4 закреплена в подставке 6 с установочными винтами 5 и уровнем 7. Перед взвешиванием навески материала квадрантные весы устанавливают по уровню 7, при этом стрелка 9 должна находиться на нулевой отметке шкалы. На весах измеряют массу моточка нити постоянной длины (обычно 100 метров). Для определения массы навески, положив палец на ребро шкалы 12 ближе к стрелке 9, открывают вилочный арретир 8, который удерживает трехплечий рычаг в исходном положении при навешивании

Рис. 10 Квадрантные весы

пасмы (100 м нити) на крючок 13. Плавно скользя пальцем по ребру шкалы 12, дают возможность плечу 11 отклониться от положения равновесия и снимают по шкале показания массы. Снимая с крючка пасму, необходимо плечо 11 рычага поддерживать пальцем снизу при его опускании в исходное положение. Шкала 12 имеет два пояса. При определении массы навески по второму поясу шкалы на шпильку 10 плеча 11 рычага подвешивают груз 3, при определении массы по первому поясу шкалы груз подвешивают на шпильку стойки 4, как показано на рис.10. Аналитические весы (рис.11) состоят из следующих основных узлов: основания 1, коромысла 9 со стрелкой 19, серег 7 с подвесками 3, успокоителей колебаний коромысла 4, гиревого механизма, изолира, оптического устройства, делительного устройства, кожуха 13 и выносного трансформатора. Корпус состоит из основания 1, платы, стоек, соединяющих основание и плату, задней металлической стенки, переднего и боковых стекол. На основании весов закреплена прямоугольная полая стойка 12, проходящая через отверстие на плате. В верхней части стойки крепится кронштейн с рычагами изолира 6 и опорная подушка. Между платой и основанием стойка закрыта коробчатым кожухом. На основании закреплены также части изолира и оптического устройства. Под основанием по центру весов выведена ручка 22, которая предназначена для настройки четкости изображения шкалы. На плате установлены гиревой механизм, делительное устройство, детали оптического устройства, нижние корпуса успокоителей колебаний коромысла. Снизу в основание ввернуты три установочные ножки 18, две из которых регулируются. Коромысло 9 выполнено из алюминиевого сплава .На полотне коромысла закреплена опорная призма 11, седла с грузоприемными призмами и стрелка 19. Для регулирования положения равновесия коромысла справа и слева в коромысло ввернуты винты с тарировочными гайками 8. Для регулировки положения центра тяжести в верхней части коромысла имеется винт с регулировочными гайками 10. На нижнем конце стрелки закреплена оптическая шкала 21. На грузоприемные призмы опираются подушками серьги 7; на нижних крючках серег подвешены стаканы успокоителей колебаний, на верхние крючки навешивается дужка с подвеской 3. Воздушные успокоители колебаний коромысла 4 состоят из двух корпусов - верхнего (стакана) и нижнего. Нижний корпус, закрепленный на плате весов, имеет двойные стенки.

Рис. 11 Аналитические весы

При помощи гиревого механизма, ручкой 14, производится наложение (или снятие) встроенных гирь на планку правой серьги. При повороте ручки в левом окне экрана появляются цифры, указывающие массу навешанных встроенных гирь (в сотнях миллиграммов). Механизм изолира состоит из валика с эксцентриками, штанги изолира, рычагов с подхватами 6, арретиров 2 и двух ручек 17. Включение весов производится поворотом любой из ручек в верхнее положение. При повороте ручек в нижнее положение происходит изолирование коромысла и серег, одновременно пружинные арретиры касаются чашек. Оптическое устройство предназначено для проецирования изображения шкалы на экран. Оно состоит из осветителя 24, конденсора 23, объектива 20, трех зеркал и экрана 16. Для снятия отсчета по шкале на экране имеется отсчетная отметка в виде двух параллельных штрихов. Регулирование нулевого положения шкалы производится ручкой 5.Делительное устройство позволяет снимать отсчет на весах с точностью до 0,05 мг; отсчет снимается с диска в правом окне экрана. Диск делительного устройства разделен на 20 частей, которые обозначены оцифровкой от «00» до «95» через 5 единиц; полный оборот диска соответствует изменению отсчета по шкале на одно деление (1 мг). Установка отсчета производится ручкой 15. На экране снимаются отсчеты по лимбу гиревого механизма, по шкале и по диску делительного устройства. Схема расположения показаний на экране приведена на рис. 11. Если, например, в левом окне экрана установилась цифра 6 диска гиревого механизма, в центральном окне - отметка числа 25 шкалы и число 35 в окне делительного устройства, то суммарный отсчет на экране будет равен 625,35 мг (или 0,62535 г.). Сверху весы закрыты кожухом. Установка весов по уровню производится вращением регулировочных ножек в основании весов. Питание весов осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 в через выносной трансформатор. Включение (или выключение) подсветки шкалы производится микровыключателем при включении (или выключении) весов ручками 17. Перед началом работы ручкой 15 установите на отметку «00» диск делительного устройства и ручкой 5 введите нулевую отметку шкалы в отсчетную отметку экрана. При работе на весах могут применяться методы прямого и точного взвешивания. При прямом взвешивании, в изолированном положении весов, поместите взвешиваемый груз на левую чашку весов и уравновесьте его накладными гирями из набора Г-2-210 и встроенными гирями,

навешивая их ручкой 14 на правом плече коромысла. Поворотом ручки 17 введите весы в рабочее положение. Если после включения весов изображение шкалы не попадает на экран, то дополнительно накладывая (или снимая) накладные гири и навешивая (или снимая) гиревым механизмом встроенные гири, выведите изображение шкалы на экран. Снимите отсчет, как указано выше. При отсутствии необходимости в высокой точности результата взвешивания, делительным устройством можно не пользоваться, снимая отсчет на экране только по лимбу гиревого механизма и по шкале. Наложение и снятие накладных и встроенных гирь производите только в изолированном положении весов. Введение весов в рабочее положение, во избежание раскачивания подвесок, производите плавным поворотом ручки 17, при этом дверцы витрины должны быть закрыты. При взвешивании на различных весах обеспечивается различная точность взвешивания (табл.4) Таблица 4 Погрешность взвешивания на различных весах Вид весов

Навеска, г

Торсионные Квадрантные Аналитические Технические

1 5 - 10 До 200 200, 500 и 1000

Погрешность взвешивания, мг 0,002 - 1 20 - 1000 0,1 10 - 100

Методика выполнения работы Сделать рисунки приборов для определения температуры и влажности воздуха, определения массы и толщины материалов и описать принцип их работы. С помощью аспирационного психрометра определить относительную влажность воздуха и результаты представить в виде табл.5. Определить толщину и массу различных образцов, выданных преподавателем, с помощью различных приборов. Результаты представить в виде табл. 6.

Таблица 5

Результаты определения относительной влажности воздуха Относительная влажность воздуха, ϕ , %

Показания температуры термометров, 0С сухого

влажного

Таблица 6 Результаты определения толщины и массы образцов Образец

Толщина, мм, определенная с помощью толщи- микро номера -метра

Масса, г, определенная с помощью весов технических

торсионных

квадрантных

аналитических

Вопросы для самоподготовки 1.Для чего необходимо контролировать температуру и влажность воздуха в помещении испытательной лаборатории ? 2.Каковы факторы, влияющие на скорость испарения и конденсации влаги ? 3.Дайте определение понятий «абсолютная влажность», «влагоемкость» и «относительная влажность» воздуха. 4.Какова сущность психрометрического и гигротермического методов определения влажности воздуха ? аспирационного 5.Опишите устройство открытого и психрометров, волосяного гигрографа. 6.Как устроен биметаллический термограф? 7.Дайте определение понятия «кондиционирование образцов». 8.Опишите методы и приборы для приведения материалов к состоянию определенной влажности и температуры. 10.Опишите устройство толщиномера и микрометра и методику работы на нем. 11.Какие весы применяют для определения массы образцов. Опишите устройство и методику работы на них. Лабораторная работа 2

Методы изучения строения и структуры материалов Цель работы. Изучение методов, применяемых для анализа строения и структуры материалов. Приборы и материалы: оптический микроскоп, образцы срезов шкуры и различных обувных материалов. Задания: 1.Изучить метод инфракрасной микроскопии, рентгеновские методы анализа материалов, метод термического анализа, метод оптической микроскопии. 2.Методом оптической микроскопии изучить строение различных материалов. Зарисовать наблюдаемые с помощью оптического микроскопа поперечные срезы рассматриваемых материалов. Общие сведения Строение и химический состав материалов определяют показатели физико-механических свойств. Зная химический состав и строение материала, можно спрогнозировать его поведение в условиях производства и эксплуатации изделий легкой промышленности. Учитывая это, изучению строения материалов в курсе материаловедения уделяется большое внимание. Все обувные материалы имеют сложные структуры, которые изучаются на разных уровнях. Для изучения разных уровней структуры используются различные методы. Для изучения макроструктуры и первых уровней микроструктуры обычно достаточно различных способов световой и растровой электронной микроскопии. Если в изучении строения идти глубже, то необходимо характеризовать - макрофибриллы, из которых состоят волокна и далее изучить надмолекулярную и молекулярную структуру слагающего их вещества. Здесь исследования требуют более сложных физических методов. Для изучения тонкой структуры обувных материалов используют разнообразные физические методы структурного анализа: инфракрасной и ультрафиолетовой спектроскопии, рентгенографический, электронографический, метод дифференциальнотермического анализа и т.д. Для познания химической природы веществ, из которых состоят обувные материалы, используются различные методы химического анализа.

Из вышеизложенного следует, что всегда необходимо учитывать, не каком уровне проводится изучение строения. Оптическая микроскопия. Микроскопия в материаловедении изделий из кожи применяется при изучении структуры дермы кожи, характера расположения и переплетения волокон в коже; при измерении площади пересечения волокон и пучков волокон кож, тканей и других материалов; при определении размера пор в резинах пористой структуры, слоистости картона и искусственных кож и т.д. Для учебных целей чаще всего пользуются методом оптической микроскопии с помощью биологических микроскопов разных марок. Помимо микроскопа, для лабораторных исследований необходимо иметь предметные и покровные стекла, пипетки или стеклянные палочки, препарировальные иглы, фильтровальную бумагу, белую пинцеты, ножницы, ветошь, дистиллированную воду, препаратоводители, окулярный и объективный микрометры, приспособления для микрофотографирования. На предметных стеклах размерами 75х25 мм и толщиной до 2 мм размещают исследуемые объекты. Покровные стекла представляют собой тонкие стеклянные пластинки толщиной 0,14-0,17 мм и размерами 18х18 мм. Покровными стеклами покрывают исследуемые объекты, помещенные на предметные стекла. Для нанесения на предметное стекло капель дистиллированной воды или другой жидкости служат пипетки или стеклянные палочки. Препарировальные иглы необходимы для разделения или перемещения волокон на предметном стекле. Фильтровальной бумагой снимают лишнюю влагу с предметного стекла при подготовке объекта; белой ветошью протирают предметные и покровные стекла, а также оптические части микроскопа. Характеристики структуры кожи изучают в проходящем свете на специально приготовленных препаратах - микросрезах кожи. Для обеспечения четкого Приготовление препаратов. фокусирования изображения препарата кожи при рассматривании в проходящем свете его толщина не должна превышать 20-25 мкм. Получить равномерные срезы такой малой толщины вручную, не нарушив структуру, практически невозможно. Поэтому для получения срезов используют специальные приборы - замораживающие санные микротомы. Если образцы очень мягкие и гибкие, то их нужно уплотнить. Для фиксации, повышения жесткости и уплотнения образца применяют способ заливки его в целоидин (концентрированный раствор динитроцеллюлозы в смеси спирта и эфира) или парафин, а также

способ замораживания. Наиболее простой является методика получения микросрезов с помощью замораживающего микротома. Основными рабочими органами прибора (рис. 1) является микротомный нож 2, закрепленный винтами на рычаге держателе 1, замораживающая камера со столиком 3, соединенная шлангом с баллоном, содержащим жидкую углекислоту, микротермический винт 4, с помощью которого столик поднимается вверх на определенную высоту, задаваемую регулятором 5 толщины среза. Образец, предназначенный для получения срезов на замораживающем микротоме, вымачивают в течение 1 часа в дистиллированной воде и разрезают на полоски размером 4х10 мм. Одну из них помещают торцом на замораживающий столик камеры микротома, предварительно смочив его несколькими каплями воды. В данном случае жесткость образца кожи повышают путем замораживания. Для этого, приоткрыв вентиль баллона, в замораживающую камеру небольшими порциями вводят жидкую углекислоту, которая, мгновенно испаряясь, понижает температуру в ней и примораживает объект к столику. Для получения среза столик с замороженным образцом поднимают так, чтобы лезвие ножа соприкасалось с поверхностью образца. Тонкий слой образца срезают плавным движением ножа по часовой стрелке на себя. При обратном движении рычага с ножом связанный с рычагом микрометрический винт автоматически поднимается вместе с камерой и столиком 3 (рис. 1) на высоту, задаваемую регулятором толщины 5, за счет чего обеспечивается постоянная толщина срезаемых слоев. Для поддержания постоянной низкой температуры рабочего столика и замороженного объекта периодически в замораживающую камеру вводят новые порции углекислоты. Срезы пинцетом переносят в чашку с водой и подвергают дальнейшей обработке. Препарирование микросрезов. Чтобы четко различить под микроскопом элементы структуры кожи, препарат необходимо контрастировать, т.е. подвергнуть дифференциальной окраске, используя

Рис. 1 Схема замораживающего микротома

способность структурных элементов окрашиваться избирательно. При гистологических исследованиях применяют следующие красители: ядерные - для окрашивания ядер белковых клеток; протоплазменные для окрашивания протоплазмы; специфические - для избирательного окрашивания какого-либо компонента структуры (эластиновые, ретикулиновые волокна, жировые включения и т.д.). Окрашивая срезы основными и кислотными красителями, можно определить степень продубленности кожи таннидами и синтанами, равномерность их распределения по толщине кожи. Для этого приготовленные срезы окрашивают в растворах основного, а затем кислотного красителей. Известно, что способность коллагена кожи соединяться с кислотными красителями связана с присутствием свободных аминогрупп. Следовательно, чем больше продублена кожа, тем меньше в ней аминогрупп, и тем слабее она окрасится кислотными красителями. Чем выше степень продубленности кожи, тем интенсивнее она окрашивается основными красителями. В качестве кислотного красителя обычно используется фуксин, а в качестве основного метиленовый синий. Сильно продубленные волокна будут окрашены в зеленый цвет, умеренно продубленные - в синий, слабо продубленные в сиреневый, а непродубленные - в красный. Срезы кожи хромового дубления, как правило, окрашивают только кислотными красителями. Окрашенные срезы обезвоживают, выдерживая их 1-2 мин последовательно в ванночках с этиловым спиртом 50, 70, 90 и 100% концентрации, и переносят в ксилол для осветления. Затем срезы помещают на середину предметного стекла (сосочковым слоем к себе), наносят на срез 2-3 капли консервирующего вещества, накрывают покрывным стеклом так, чтобы под стеклом не оказалось пузырьков воздуха. В качестве консервантов применяют оптически прозрачные, обладающие высоким показателем преломления света, быстро схватывающиеся и не обесцвечивающие срезы вещества - канадский бальзам или пихтовую смолу. Консерванты представляют собой связкий раствор природной смолы, добываемый из пихты и некоторых других хвойных деревьев, в ксилоле. После высыхания консерванта препарат можно хранить длительное время. Устройство микроскопа и работа с ним. Основными частями микроскопа (рис. 2) являются: основание 1, зеркало 2 с вилкообразным держателем, диафрагма 3, предметный столик 4, объектив 5, тубус 6,

окуляр 7, механизм для движения тубуса - кремальера 8, тубусодержатель 9. Основание микроскопа представляет собой отливку подковообразной формы, имеющую три опорные площадки для соприкосновения со столом и два выступа, предохраняющие штатив от падения при боковых толчках. Форма и вес основания придают микроскопу необходимую устойчивость, удерживая его от опрокидывания. Тубусодержатель, соединяющийся шарнирно с основанием, имеет такую форму, что выемка в средней части его позволяет удобно брать и переносить микроскоп. Усилие зажима шарнирного соединения для обеспечения необходимого положения тубуса может регулироваться с помощью прилагаемого к микроскопу ключа. В основу оптической схемы микроскопа положено такое взаимное расположение линз, при котором увеличенное системой линз (объективом) изображение предмета ее в несколько раз увеличивается при помощи другой системы (окуляра). Из элементарной оптики известно, что линзы обладают рядом недостатков. Недостатки объектива сильнее сказываются на окончательном изображении, чем недостатки окуляра. Поэтому объектив всегда состоит из двух и большего числа линз, подобранных так, чтобы в значительной степени уменьшить недостатки изображения. Окуляр также составляется из двух линз, так как при одной простой линзе пришлось бы делать тубус микроскопа большего диаметра. Из оптической схемы микроскопа, представленной на рис. 3, наглядно видно расположение и действие линз.

Рис. 2 Общий вид микроскопа ШМ-1 Рис. 3 Оптическая схема микроскопа

На объективе и окуляре нанесены цифры, показывающие степень увеличения изображения объекта. Произведение целых чисел объектива и окуляра дает общее увеличение. Например, на окулярах нанесены целые числа, за которыми следует знак умножения: 7х; 10х; 15х; на объективе - 8х0,20; 40х0,65; 90х1,25, т.е. целое число указывает степень увеличения объектива, дробь - числовую апертуру (способность объектива изображать мельчайшие детали объекта при больших увеличениях). Чем больше числовые апертуры, тем четче мельчайшие детали объекта. Порядок работы. Независимо от расположения источника света (окно, лампа) микроскоп ставят прямо против себя, предметным столиком от себя, почти у края стола. Свет источника должен освещать зеркало равномерно и направляться последним через отверстия диафрагмы на объект. Наблюдая в окуляр, вращают зеркало до тех пор, пока все поле зрения не окажется одинаково равномерно освещенным. Если в качестве источника света взята лампа, то может вырисовываться светящаяся поверхность (волосок). От этого необходимо избавиться, даже если поле зрения будет не так ярко освещено. Для равномерного освещения объекта достаточно поставить между лампой и микроскопом экран из папиросной бумаги. Настроив зеркало и правильно расположив источник освещения, произвести фокусировку объектива. Фокусировка объектива, то есть перемещение тубуса микроскопа вдоль оси, осуществляется вращением маховичков. Вращая маховички, поднимают тубус, кладут на предметный столик исследуемый объект и прижимают его пружинными лапками. Затем, опуская тубус, следят, чтобы объектив переместился несколько ниже своего рабочего положения, то есть оказался от плоскости столика на расстоянии, равном толщине препарата, плюс 6-8 мм для 8х и плюс 1 мм для объектива 20х. Наблюдая в окуляр, очень медленно поднимают тубус до тех пор, пока в поле зрения не появится изображение объекта. При фокусировке полезно осторожно передвигать исследуемый объект, так как двигающийся предмет гораздо легче заметить, чем неподвижный. При пользовании объективом 20х необходимо соблюдать осторожность, так как его свободное рабочее расстояние равно 1,8 мм. Найдя изображение, еще более медленным вращением маховичков добиваются наиболее резкого изображения объекта. Фокусировка может считаться законченной, когда будут устранены все недостатки изображения в виде полос, пятен, бликов. Хорошей

фокусировкой можно назвать такую, при которой глаз совершенно не утомляется. При появлении объекта или его признаков в поле зрения (при фокусировке) следует попробовать менять освещение, изменяя наклон зеркала или целлулоидной пластины. Часто бывает так, что объект, видимый плохо в прямом свете, хорошо виден при наклонном попадании лучей. Иногда исследуемый объект лучше виден при слабом освещении, в этих случаях полезно применить диафрагму поз. 3 (рис. 2). Необходимо источник искусственного света ставить довольно далеко, во-первых, для того, чтобы свет не слепил наблюдателя; вовторых, потому, что зеркало прикрывается предметным столиком, и на него могут попадать только почти горизонтальные лучи. Следует предпочитать окно, обращенное на северную сторону, чтобы лучи солнца не могли попасть непосредственно на зеркало. При правильном освещении оптика микроскопа обеспечивает полное разрешение деталей исследуемого объекта, соответственно апертуре объектива. Рекомендуется наблюдать объект в микроскоп попеременно обоими глазами и оставлять открытым свободный глаз, что предупредить его утомление. При микроскопических исследованиях иногда требуется точно измерить объект, детально рассмотреть его строение при большом увеличении, сделать микрофотографирование. Поэтому при проведении используют дополнительные микроскопических анализов приспособления к микроскопу: препаратоводители, окулярные и объективные микрометры, рисовальные аппараты и микрофотографические насадки. Препаратоводитель предназначен для точного и замедленного передвижения препарата при больших увеличениях микроскопа, детального рассмотрения строения материала по длине и ширине, точного измерения объекта и др. Выпускают препаратоводители марок СТ-5, СТ-12 и др. Препаратоводитель укрепляют на предметном столике микроскопа с помощью винта 1 (рис. 4). Препарат зажимают между упорами 2 и 3. Вместе с упорами препарат может перемещаться влево и вправо винтом 4, а вперед или назад - винтом 5. Шкалы 6 и 7 служат для отсчета перемещения препарата по нониусам с точностью до 0,1 мм. Для точного замера линейных размеров исследуемого объекта под микроскопом (диаметров пор пористых резин, толщины пучков волокон кожи, толщины лицевого слоя искусственных кож, размера пор тканей,

Окулярный микрометр представляет собой круглое стекло в оправе, которое закрепляют в верхней части окуляра 4. Окулярный микрометр (рис. 5,а) имеет шкалу с 50-ю делениями. Одно деление шкалы равно 0,1 мм, или 100 мкм. Чтобы четко видеть деления шкалы, микрометр закладывают в окуляр микроскопа шкалой вниз, в противном случае деления не попадут в фокус. Цена деления n окулярного микрометра меняется в зависимости от степени увеличения микроскопа. Вследствие этого в каждом случае при выбранном увеличении микроскопа цену деления следует определять с помощью объективного микрометра (рис. 5,б), который представляет собой металлическую пластинку с вмонтированным круглым покровным стеклом со шкалой

Рис. 5 Общий вид окулярного (а) и объективного (б) микрометров и шкала объективного микрометра (в)

Рис. 4 Общий вид препаратоводителя поперечников текстильных волокон и др.) служат окулярный и объективный микрометры.

посередине (рис. 5,в). Шкала длиной 1 мм разделена на 100 частей, следовательно, цена каждого деления равна 0,01 мм, или 10 мкм. Чтобы совместить шкалы объективного и окулярного микрометров до параллельного расположения их делений, объективный микрометр кладут на предметный столик микроскопа, причем шкала микрометра должна быть в центре поля зрения. После этого фиксируют микроскоп. После фокусировки находят участок аб (рис. 6), на котором деления шкал окулярного и объективного микрометров совпадают, и подсчитывают число делений на обеих шкалах, находящихся на участке аб. Чтобы определить цену деления окулярного микрометра, надо число делений шкалы объективного микрометра на участке аб умножить на цену ее деления, т.е. на 10 мкм, и разделить на число делений шкалы окулярного микрометра на том же участке.

Пример. Число делений шкалы окулярного микрометра 1 (см. рис.6) на участке аб равно 37, число делений шкалы объективного микрометра 2 на участке аб равно 10. Тогда цена деления п, мкм, окулярного микрометра п=

10 ⋅ 10 = 2,7 37

Рис. 6 Схема совмещения шкал окулярного и объективного микрометров После определения цены деления п, на предметный столик вместо объективного микрометра кладут препарат и определяют его линейные размеры в делениях шкалы окулярного микрометра. Полученное число делений умножают на п и находят истинные размеры объекта в микрометрах. Для фиксирования получаемых с помощью микроскопа увеличенных изображений, объект зарисовывают на рисовальном аппарате РА-4 или фотографируют с применением микрофотографических насадок. Микроскопический анализ имеет большое практическое значение при исследовании микроструктуры шкур животных, изменений, происходящих в полуфабрикате в процессе дубления кожи, а также при изучении микроструктуры кожи.

Дерма шкуры, используемая при выделке кожи, имеет сложное морфологическое строение, определяемое видовой и половозрастной особенностями исходного сырья. Она образована переплетением пучков коллагеновых волокон (с включением волокон эластина и ретикулина), значительно варьирующим по толщине и площади шкуры. Микроструктура кожи определяется морфологическим строением дермы и изменениями, происходящими в ней в процессе производства. Состояние микроструктуры кожи, характеризуемое регулярностью, компактностью и углом переплетений пучков волокон, извитостью и полнотой пучков, степенью разделения их на волокна и фибриллы, в значительной мере определяет также важные показатели физико-механических свойств материала, как прочность, тягучесть, износостойкость и проницаемость. Угол наклона пучков волокон к горизонтали зависит от вида кожевенного сырья, топографического участка, может изменяться в результате технологических операций кожевенного производства. Для мягких кож, подвергаемых процессу тяжки, угол наклона пучков обычно не выше 450. Для подошвенных кож хромтаннидного дубления из-за сильного наполнения угол наклона пучков значительно увеличивается и достигает 60-900. От этого показателя зависит жесткость и износостойкость подошвенных и стелечных кож, растяжимость, изгибостойкость и пластичность кож для верха обуви. Удовлетворительной считается структура кожи для верха обуви хромового дубления, угол наклона пучков которой составляет не менее 300. Регулярность переплетения пучков волокон характеризуется степенью повторяемости рисунка, образуемого упорядоченно переплетающимися пучками. Понятие регулярности в отношении микроструктуры кожи достаточно условны и может трактоваться как повторяемость угла наклона пучков волокон. При этом образуются фигуры, отдаленно напоминающие ромбы и параллелограммы. Несмотря на то, что размеры фигур, а также порядок их чередования могут сильно варьировать, микроструктура кожи в данном случае считается регулярной. Чем выше регулярность микроструктуры, тем выше прочность кожи при прочих равных условиях. Компактность переплетения пучков волокон характеризует степень сближения в дерме кожи или шкуры. Компактность переплетения пучков волокон кожи определяется видом исходного сырья и технологическими процессами кожевенного производства. Таннидное дубление, прессование, прокатка увеличивают компактность переплетения пучков и придают коже жесткость, стойкость,

пониженные проницаемость и намокаемость. Подвергая кожу тяжке и изгибу, можно разделить волокнистую структуру кожи, сделать ее мягкой и тягучей. Если при этом расстояние между пучками не более их толщины, кожа сохранит достаточные прочность, плотность и упругость. Если расстояние между пучками волокон больше их толщины, кожа, как правило, имеет низкое качество - большую проницаемость и низкую прочность. Степень разделения пучков на волокна и фибриллы характеризуется их расщеплением на более элементарные морфологические единицы, но с сохранением пучка как единого структурного образования. Нормативное разделение пучков на микросрезе выявляется наличием продольной исчерченности, обуславливает мягкость, гибкость и высокую полноту кожи. Если расщепление пучков мало, кожи имеют малую толщину, повышенную жесткость, склонность к образованию трещин при изгибе. Разделение пучков на волокна и фибриллы, связанное с их механическим разрушением, проявляется в коже высокой рыхлостью, пухлостью и малой прочностью. На микросрезах таких кож четкость границ пучков нарушается и их контуры выглядят размытыми. Таким образом, в кожах высокого качества при удовлетворительном разделении пучков на волокна и фибриллы должна сохраняться высокая отчетливость пучков, характеризуемая четкостью очертаний границ пучков на микросрезах. Полнота пучков волокон зависит от их толщины в шкуре, степени расщепления пучков в процессе производства и количества поглощенных ими дубильных веществ. Полнота пучков волокон при оптимальном расщеплении связана с полнотой, плотностью и прочностью кожевой ткани. Для изучения тонкой структуры веществ, из которых состоят обувные материалы, применяют разнообразные физические методы структурного анализа. Изучение строения материалов с помощью инфракрасной микроскопии (ИК-спектроскопия). Метод ИК-спектроскопии применяют для определения строения молекул и вещества в любом его агрегатном состоянии, т.к. частоты колебаний атомов и функциональных лежат в инфракрасной области спектров молекул групп высокомолекулярных соединений. ИК-спектры чаще всего снимают в интервале длин волн 2,5-15 мкм. Могут быть ИК-спектры пропускания, отражения и поглощения. Наиболее распространен в ИК-спектроскопии абсорбционный метод, заключающийся в том, что в результате взаимодействия с непрерывным

спектром электромагнитного излучения, вещество поглощает излучение длиной волны, характерное для данного вещества. Так как каждому химическому элементу, а также химической группе элементов и функциональным группам соответствуют определенные частоты (волновые числа) поглощения и излучения электромагнитных волн, на ИК-спектре исследуемого высокомолекулярного вещества присутствуют характеристические полосы (частоты) поглощения, которые идентифицируют по табл. 1. Таблица 1 Область поглощения групп атомов Группа Область Группа атомов Область атомов поглощения, ν , поглощения, ν , см-1 см-1 1 2 3 4 CH 3760-3360 (CH3)3C 1367 (алифатичес кая) 1475-1430 NC 3470-3049 CH3 или CH2 CH 3279-2703 NO2 1550-1340 C-O 1300-1170 C=N 2300-2200 (ненасыщенная) C-O (насыщенная) 1170-1050 Фенил 1500-1065 850-700 C-Cl 750-600 Карбонил 1850-1650 CH3-C 1375 Альдегиды 1725-1690 (алифатическая) и кетоны SH 2690-2560 Карбоксил 1700-1670 Карбоксиль 1610-1560 ные ионы (CH3)2C 1380,1370 Аминокис1615-1510 (алифатическая) (дуплет) лоты ИК- спектроскопия позволяет наряду с качественным определением строения сложного высокомолекулярного вещества осуществить по снятой спектограмме количественный анализ вещества состав сополимера, содержание функциональных групп, степень насыщенности и их количество и др. Для получения спектрограмм широко применяют двухлучевые отечественные ИК-спектрофотометры ИКС-22, ИКС-14А, а также

зарубежного производства. Двухлучевой прибор позволяет регистрировать спектр поглощения исследуемого вещества в виде зависимости коэффициента пропускаемости от длины волны λ или частоты колебаний ν , или оптической плотности вещества от λ и ν . Анализ материала рентгеновскими методами. Всякое вещество, на которое подают рентгеновские лучи, частично поглощает их и частично рассеивает. Хотя доля рассеянной энергии ничтожно мала относительно мощности первичного пучка, при определенных условиях, можно наблюдать, что слабая энергия рассеяния не распределяется по всему пространству равномерно, а концентрируется на определенных направлениях, где рассеяние становится значительно более интенсивным. Явление концентрации рассеянных волн в одних направлениях и ослабления тех же волн в других направлениях связано с интерференцией рентгеновских лучей. Она имеет полную аналогию с явлениями классической интерференции в оптике, однако, в отличие от интерференции видимых лучей, дифракционной решеткой для рентгеновских лучей является трехмерная атомная решетка вещества. Дифракционная картина рассеяния рентгеновских лучей упорядоченными атомами вещества является основой рентгеноструктурного анализа. Главное назначение рентгеноструктурного анализа - исследование монокристаллов для определения структуры с нахождением положения атомов, идентификация и систематизация структуры неорганических и органических соединений. Кроме классического дифракционного рентгеноструктурного анализа для исследования высокомолекулярных соединений применяют следующие методы анализа; • фазового рентгеноструктурного - для качественного и количественного определения известных структур поликристаллических веществ, прослеживания их превращений и степени упорядоченности; • текстурного дифракционного рентгенографического - для оценки направлений и степени преимущественной структурной ориентации в полимерных материалах и волокнах; • рентгеноструктурного анализа строения молекул и аморфных тел; • рентгеноструктурного анализа величины и формы частиц, остаточных напряжений в материалах. Кроме названных методов дифракционного анализа применяют методы абсорбционного рентгеновского анализа. Метод

абсорбционного рентгеновского анализа используют для количественной оценки некоторых важных физических и химических параметров материалов: поверхностной плотности, толщины при постоянной плотности или плотности при постоянной толщине, концентрации компонентов в бинарных смесях, микрооднородности химического состава материалов по площади. Для дифракционного рентгеноструктурного анализа, абсорбциометрии , контактной микрорентгенографии, абсорбционного рентгеноспектрального анализа может быть применена универсальная рентгеновская аппаратура - дифрактометры общего назначения ДРОН-2 и ДРОН-3 или специальная аппаратура. Методы термического анализа. Протекание химических реакций и физических процессов при нагревании материалов, как правило, сопровождается поглощением тепла - эндотермический эффект, или выделением тепла - экзотермический эффект. Эндотермический эффект наблюдается при распаде соединений в результате химических реакций, плавлении вещества, испарении жидкостей, фазовых переходах полимеров из стеклообразного состояния в высокоэластическое и из высокоэластического в вязкотекучее и т.д. Экзотермический эффект возникает при реакциях окисления, конденсации влаги, кристаллизации, стеклований и других процессов. При нагревании материала возможно изменение массы. Для регистрации химических реакций и физических процессов, протекающих в материале при нагревании, широко применяют методы дифференциально-термического анализа (ДТА), термогравиметрии (ТГ) и дифференциальной термогравиметрии (ДТГ). Сущность ДТА - анализа заключается в регистрации перепада температур Δ Т, который возникает при нагревании испытуемого и инертного материала. Если Δ Т положителен, материал в результате протекания экзотермического эффекта выделяет тепло и имеет температуру выше температуры инертного материала. Если Δ Т отрицателен, в материале возникает эндотермический эффект и температура испытуемого материала ниже температуры инертного. Площадь, образующаяся кривой ДТА относительно основной линии, соответствующей значению Δ Т=0 (Sэнд , Sэнз), является количественной мерой вещества материала, вызвавшей появление того или иного эффекта. Чем больше площадь Sэнз, Sэнд под кривой, тем больше затрачивается или выделяется тепловой энергии, вызывающей соответствующий эффект при данной температуре материала. С помощью ДТА определяют температуры начала и окончания процесса, а

также температуры, при которой процесс происходит с максимальной скоростью. Термогравиметрический анализ ТГ, в отличие от ДТА, позволяет определить изменение массы m испытуемого образца материала при нагревании, начало и окончание химических реакций и физических процессов, а также температуру, соответствующую максимальной скорости протекания этих процессов. Одновременно прибор на диаграммной ленте вычерчивает производную от ТГ - дифференциальную термогравиметрическую кривую (ДТГ), которая показывает скорость изменения массы образца. Зная изменение массы образца при нагревании и температуры, характеризующие максимальную скорость протекания химической реакции или физического перехода, можно провести расчет состава материала или содержания в % веществ, входящих в состав исследуемого материала. Дериватография - сочетание двух методов термического анализа ДТА и ТГ. Для этого метода применяют приборы - дериватографы. Прибор включает все основные элементы, присущие приборам и установкам для проведения ДТА и ТГ анализов испытуемых образцов материалов. При проведении испытаний на дериватографах получают дериватограммы. Методика выполнения работы После знакомства с устройством микроскопа и правилами работ на нем необходимо: 1.Подготовить микроскоп и все необходимые инструменты и материалы к работе. 2.Приготовить временные препараты образцов материалов. 3.Просмотреть препараты под микроскопом при большом увеличении и зарисовать препараты, предложенные преподавателем. В отчете дать схему, краткое описание устройства и принципа работы микроскопа; характеристику других физических методов исследования структуры материалов. Должны быть представлены: 1. Рисунки, отражающие характер лицевой поверхности различных натуральных кож; 2. Рисунки поперечных срезов а) шкуры крупного рогатого скота; б) обувных картонов; в) искусственных кож. При схематичном изображении срезов образцов искусственных кож по толщине пользоваться рекомендуемыми обозначениями, представленными на рис. 7.

Вопросы для самоподготовки 1.Устройство микроскопа и порядок работы на нем. 2.Какова методика приготовления микросрезов кожи? Принцип работы замораживающего микротома. 3.Какие методы исследования используются при изучении макро и микроструктуры обувных материалов? 4.Дайте определение основных характеристик микроструктуры кожи, опишите их влияние на качество материалов. 5.Назовите методы исследования, используемые при изучении тонкой структуры обувных материалов. Дайте характеристику.

3.Круткомер 4.Текстильные лупы 5.Препарировальные иглы 6.Образцы тканей и швейных льняные, капроновые).

ниток

(хлопчатобумажные,

Задания: 1. Знать характеристики структуры нитей и швейных ниток. 2.Изучить устройство работы мотовила и круткомера КУ-500 и методику работы на них. 3.Подготовить образцы и провести испытания по определению линейной плотности, направления крутки, числа кручений, числа сложений и укрутки нитей и швейных ниток. Общие сведения

Лабораторная работа № 3 Определение линейной плотности и показателей структуры нитей и швейных ниток Цель работы. Изучение методов определения линейной плотности, показателей скрученности и укрутки нитей и швейных ниток. Приборы и материалы: 1. Мотовило 2.Квадрантные или аналитические весы

Швейные хлопчатобумажные, капроновые, лавсановые и льняные нитки широко применяют в обувном производстве. По техническим показателям льняные нитки делят: на нитки повышенной прочности для машинного пришивания ранта и для специальных целей; нормальные - для машинного пришивания подошв; дратвенные - для ручных операций обувного производства. Хлопчатобумажные нитки по виду отделки подразделяются на матовые и глянцевые. По числу сложений и способу производства их различают: одинарной крутки в три сложения и нитки двойной крутки в шесть, девять и двенадцать сложений. Структура однониточной пряжи характеризуется толщиной, длиной, формой волокон, а также их числом и равномерностью распределения в отдельных сечениях, взаимным расположением и интенсивностью крутки. Основными структурными характеристиками крученой пряжи являются толщина, величина и направление крутки однониточной нити; число сложений, т.е. количество нитей, образующих крученую пряжу, интенсивность и направление крутки в крученой пряже. Таким образом, структурными характеристиками швейных ниток являются толщина (линейная плотность нитей) число сложений, направление и величина крутки, укрутка. Использование линейных размеров поперечника для характеристики толщины нитей неудобно по ряду причин: его измерение затрудняется неправильной формой поперечного сечения

нитей, наличием пустот и воздушных прослоек между волокнами в пряже, зависимостью толщины от степени крутки и плотности укладки волокон в сечении нитей, возможностью сплющивания нитей при использовании для определения толщины приборов. В связи с этим толщину нитей и швейных ниток оценивают косвенными единицами измерения: линейной плотностью, торговым (условным) номером. Линейная плотность нитей Т, текс, - косвенная единица измерения толщины волокон или нитей, прямо пропорциональна площади их поперечного сечения, т.е. чем больше числовое значение текса, тем толще нить. Определяется как масса единицы длины и вычисляется по формуле: T = m/L, где m - масса нити, г, мгм; L - длина нити, км, м.

(1)

Единицами измерения линейной плотности, кроме текса, являются миллитекс (мтекс) 1 мтекс = 10-3 текс; децитекс (дтекс) 1 дтекс = 10-1 текс; килотекс (ктекс) = 103 текс. Линейную плотность крученых и трощенных нитей называют результирующей линейной плотностью R. Линейную плотность и результирующую линейную плотность различают номинальную, фактическую и кондиционную. Номинальная линейная плотность Тн - это линейная плотность одиночной нити, запроектированной к выработке. Для одиночных нитей она обозначается целым числом. Результирующая номинальная линейная плотность Rн - это линейная плотность крученой или трощенной нити, предназначенной к выработке, которая определяется с учетом укрутки для крученых нитей. Фактическую линейную плотность Тф и фактическую результирующую линейную плотность Rф определяют опытным путем и рассчитывают по формуле: Тф = 1000 ∑ m/l n

или Rф = ∑ m/l n,

где ∑ m - общая масса элементарных проб, г; l - длина нити в элементарной пробе, м; n - число элементарных проб.

(2)

Кондиционная линейная плотность Тк и результирующая кондиционная плотность Rк - это фактическая линейная плотность одиночной или крученой (трощенной) нити, приведенная к нормированной влажности. Эти показатели вычисляют по формуле: Тк = Тф

100 + Wн 100 + Wф

или

Rk = Rф

100 + Wн 100 + Wф

,

(3)

где Wн - нормированная влажность нитей, %; Wф - фактическая влажность нитей, %. По показателю линейной плотности можно сравнить только толщину нитей одинакового волокнистого состава и строения. Линейную плотность нитей, составленных скручиванием двух или более нитей одной толщины, обозначают произведением толщины в тексах нитей, составляющих крученую пряжу, на число нитей входящих в нее, (например, Ттекс х 3). Для характеристики толщины швейных ниток применяют условное обозначение - торговый номер N, который указывают на маркировках каждой единицы продукции. Чем выше числовое значение торгового номера, тем тоньше швейные нитки. Торговый номер показывает количество метров пряжи, имеющих вес 1 г, т.е. N=l/m где l - длина, м; m - масса, г.

(4)

Толщину крученых нитей (пряжи) обозначают дробью, числитель которой равен номеру нитей, составляющих крученую пряжу, а знаменатель - число нитей, входящих в нее. Связь между линейной плотностью швейных ниток и их торговым номером выражается выражением Т= 1000/N

(5)

Важным показателем при выборе швейных ниток для пошива изделий является диаметр ниток. Его определяют расчетным и

экспериментальным путем. Расчет диаметра швейных ниток d, мм, ведут по формуле:

R

d= 0,0357 где

δ

δ

,

(6)

- средняя плотность ниток, мг/мм3.

Экспериментально диаметр ниток измеряют с помощью проекционных устройств или микроскопов. К характеристике структуры нитей относится направление крутки. Пряжа и нитки бывают правой Z и левой крутки S. У нити правой крутки направление витков кручения снизу вверх и слева направо, а у нити левой крутки снизу вверх и справа налево (рис. 1). У шелковых нитей, наоборот, правую крутку обозначают S, а левую Z. Направление крутки швейных ниток влияет на процесс петлеобразования и потерю прочности ниток при пошиве. Скрученность нитей характеризуется числом кручений К, которое указывает число витков вокруг оси нити, рассчитанное на единицу длины нити (1 м) до раскручивания, и определяется на приборе круткомере. Фактическое число кручений характеризует степень скрученности нитей одинаковой линейной плотности. Число кручений рассчитывают по формуле:

Кф =

1 nL0

n

∑ i =1

Ki

где n - число испытаний; L0 - зажимная длина, м; Ki - число кручений в отдельных испытаниях.

(7)

Рис. 1 Условное обозначение направления крутки Угол кручения позволяет характеризовать и сравнивать интенсивность скрученности нити разных толщин и видов. Однако, практически он определяется редко, обычно измеряют крутку и α вычисляют коэффициент крутки α . Коэффициент крутки характеризует интенсивность кручения нити в зависимости от крутки К и линейной плотности нитей Т:

α=

Kф Тф 100

или

α=

K ф Rф 100

,

(8)

Для нитей разной толщины их скрученность сравнивают по коэффициенту крутки α . Чем больше α , тем сильнее скручена нить. Величину укорочения нити в процессе скручивания характеризуют укруткой. Укрутка У - разность между длиной крученой нити после раскручивания L1, мм, и зажимной длиной нити L0, мм, выраженная в % от L1;

У=

L1 − L0 100 или L1

У=

а 100 , L0 + a

(9)

где a - удлинение нити при раскручивании, мм. Методика проведения работы 1. Определение линейной плотности нитей. Линейная плотность нитей определяется по ГОСТ 6611.1-73 «Нити текстильные. Метод определения толщины». Испытание проводят путем взвешивания элементарных проб в виде пасм, имеющих длину нити 200, 100, 50, 25, 20, 10 и 5 м или отрезков нитей длиной 1 и 0,5 м. Вид элементарных проб (пасма или отрезок), их длина и качество установлены для каждого вида нитей в соответствующей нормативнотехнической документации. Для намотки в пасмы применяют автоматизированное мотовило МПА-1М (рис. 2). Отматывание пасм производят на мотовиле (рис. 2), которое состоит из шести лопастей 4, образующих крону прибора размером (1000 ± 2) мм, электродвигателя 7 с приводом к счетному механизму 3, нитераскладчиков 2 и нитепроводников 1, укрепленных на стойках 8. На втулке 6 посажен блок 5, связанный ременной передачей с блоком электродвигателя. Паковки пряжи или нитей устанавливают на шпильки 9, размещенные на основании прибора 10. Концы нитей с паковок заправляют в глазки нитепроводников 1, в нитераскладчики 2 и закрепляют зажимными пружинами, имеющимися на одной из лопастей 4 кроны мотовила. Одна из лопастей 4 имеет также складные спицы, которые перед заправкой нитей распрямляют и, в таком положении, закрепляют насаженными на них муфтами. Затем устанавливают в нужное положение кулачки механизма останова, которые находятся на задней стороне червячного колеса счетного механизма 3. В рабочем положении кулачки располагаются по радиусу червячного колеса, в Рис. 2 Общий вид мотовила МПА-1М

нерабочем - перпендикулярно радиусу. При наматывании 100 м нитей в рабочее положение устанавливают один кулачок, при наматывании 50 м - два кулачка, располагая их под углом 1800, при наматывании 25 м - все

четыре кулачка. Включение мотовила осуществляют пусковой ручкой 11. Частота вращения кроны мотовила должна находиться в пределах 100-200 мин-1 с погрешностью установки ± 5 мин-1. По окончании наматывания нитей требуемой длины мотовило автоматически останавливается. Для съема пасм с мотовила уменьшают периметр кроны, сдвигая муфты складывающихся спиц. Отматывание пасм текстурированных растяжимых нитей проводят, применяя нитенатяжные устройства, обеспечивающие при наматывании предварительную нагрузку (ГОСТ 23362-78). При выполнении работ на мотовиле отматывают 10 м нитей (3 пробы). Перед взвешиванием пасмы нитей кондиционируют в течение 2 часов. После этого определяют массу пасм нитей и рассчитывают линейную плотность по формуле (2) и торговый номер по формуле (4) или (5). Для взвешивания отрезков нитей, в зависимости от их массы, применяют весы квадрантные или аналитические. 2. Определение направления крутки, числа кручений, числа сложений и укрутки нитей. Для определения направления крутки короткий отрезок нити зажимают пальцами и, держа вертикально, слегка раскручивают. Если верхний конец нити раскручивается по движению часовой стрелки, расположенной в горизонтальной плоскости, она имеет Z крутку (шелковые - S крутку); при раскручивании верхнего конца против движения часовой стрелки нить имеет S крутку (шелковые - Z крутку). Фактическую крутку, укрутку нитей, коэффициент крутки, число сложений определяют на приборе круткомере (рис. 3). Крутку определяют методом непосредственного раскручивания и методом удвоенного кручения. Метод удвоенного кручения применяют для определения числа кручений одиночной хлопчатобумажной пряжи и пряжи из химических волокон линейной плотности 84 текса и менее. Для остальных видов тканей применяют метод непосредственного раскручивания. При первом методе непосредственного раскручивания нить на круткомере раскручивают до полной параллельности составляющих нитей. Число кручений отмечается на счетчике. Показания пересчитываются на 1 м длины нити - это фактическая крутка. Расстояние между зажимами круткомера принимают следующим (ГОСТ 6611.3-73): • для пряжи одиночной шерстяной гребенного прядения, льняной, шелковой (натуральной) и смешанной всех линейных плотностей, а

также хлопчатобумажной и из химических волокон линейной плотности более 84 текс - 50 мм; • для одиночной шерстяной пряжи аппаратного прядения - 100 мм; Груз предварительного натяжения при определении крутки всех видов нитей берется в зависимости от их линейной плотности: Предварительное натяжение Линейная плотность, текс нити, сН выше 200 40 200-100 включительно 30 96-50 включительно 25 48-32 включительно 15 30-25 включительно 10 24-10 включительно 5 9,5-3,5 включительно 2 3,5 включительно 1 На рис. 3 представлен универсальный круткомер КУ-500. Прибор состоит из корпуса 12, натяжного устройства и окуляра, закрепленных на направляющей 22 соответственно скобами 4 и 18. Корпус 12 представляет собой коробку, внутри которой смонтирован электродвигатель, муфта с набором зубчатых колес для осуществления вращения правого зажима 10 и механизм изменения направления вращения счетного устройства 11. Натяжное устройство состоит из скобы 4 с закрепленной на ней шкалой удлинения 5 и качающейся системы со стрелкой 6, левым зажимом 7, нагрузочной шкалой 2 с грузиком 3 и противовесом 20. Для фиксации стрелки 6 в нулевом положении предусмотрен фиксатор 21. Окуляр состоит из лупы 8 и экран 9 с черным и белым фоном. Перед заправкой нити в зажимы круткомера устанавливают метод определения числа кручений, направление крутки нити и параметры испытаний: количество точечных проб, зажимное расстояние, предварительную нагрузку. После определения параметров испытаний (расстояния между зажимами, величины предварительного натяжения) устанавливают требуемое расстояние между зажимами 7 и 10. Затем, перемещением грузика 3 по нагрузочной шкале 2, создают соответствующее усилие предварительного натяжения. Если необходимое усилие натяжения должно быть более 50 сН, на грузик 3 устанавливают дополнительный сменный грузик, а в правый конец шкалы нагрузки ввертывают противовес 19. Переключатель муфты 13 ставят в положение Z или S,

соответствующее направлению крутки испытуемой нити. Паковку с испытуемой нитью надевают на стержень 17, конец нити протягивают через глазки нитенаправителей 1 и 23 и закрепляют сначала в левом качающемся зажиме 7, а затем в правом зажиме 10 так, чтобы указатель стрелки 6 показывал на нулевое деление шкалы удлинения 5.

Рис. 3 Универсальный круткомер При определении числа кручений методом непосредственного раскручивания, стрелку 6 закрепляют в нулевом положении фиксатором 21. Тумблер 15 ставят в положение Z или S аналогично переключателю 13. Регулирование частоты вращения правого зажима 10 осуществляют переменным сопротивлением с помощью рукоятки 16. Вращаясь, правый зажим раскручивает нить. Параллельность составляющих нитей проверяют препарировальной иглой, проводя ею между нитями от левого зажима к правому. Если составляющие нити близки к параллелизации, раскручивание завершают вращением рукоятки 14. Затем регистрируют показания счетчика 11 и рассчитывают число кручений на 1 м. При определении числа кручений нити методом удвоенного кручения ограничитель стрелки 6 устанавливают таким образом, чтобы

стрелка могла отклоняться влево от нулевой отметки шкалы не более чем на два деления. Включают прибор. Правый зажим, вращаясь в сторону, противоположную направлению крутки, будет сначала раскручивать нить, а затем закручивать. При раскручивании нить удлиняется и стрелка 6 отклоняется влево до ограничителя, а при закручивании нить укорачивается и стрелка движется к нулевой отметке шкалы. При возвращении указателя стрелки 6 в нулевое положение выключают электродвигатель. Показания счетчика равны удвоенному числу кручений на данной зажимной длине. Расчет числа кручений на 1 м ведут по формуле (7), учитывая, что зафиксированное по счетчику число кручений перед подстановкой в формулу следует разделить пополам. Коэффициент крутки α определяют по формуле (8). Число сложений определяют одновременно с круткой ниток. Для этого оба конца швейных ниток закрепляют в зажимы круткомера и раскручивают ее до полной параллелизации стренг. Параллельность стренг проверяют иглой. После этого одну из стренг также раскручивают на круткомере и иглой разделяют на нити, число которых записывают. Общее число сложений равно сумме нитей, входящих в стренги. Укрутку нитей определяют также одновременно с определением числа кручений. В этом случае стрелку 6 не фиксируют в нулевом положении и правый зажим 10 вращают до тех пор пока указатель стрелки 6 левого зажима 7 не достигает наибольшего отклонения. Укрутку определяют по формуле (9). Результаты испытаний и расчетов записывают в таблицу. Таблица Результаты определения линейной плотности и показателей структуры нитей Ви ды ниток

Линей ная плотность, текс

Торг овый номер

Напра вле ние крут ки

Чило сложе ний

Число кручений на зажимной длине Кi

Факти ческое число кручений Кф , кр/м

3. Определение равновесности крученых нитей.

Коэффициент укрутки L, %

Укрутка У, %

При скручивании нити вследствие обратимой упругой и эластической деформации возникает крутящий момент, направленный обычно в сторону, обратную скручиванию. Это приводит к раскручиванию нити и образованию петель - сукрутин. Такая нить называется неравновесной. Неравновесность имеет особенно большое значение для швейных ниток и крученой пряжи. Сукрутины неравновесных ниток застревают в отверстиях игл швейных машин и нитепроводников и вызывают обрыв ниток. Кроме того, если нитка неуравновешена по крутке, то при шитье образующаяся петля может настолько сильно отклониться от своего нормального положения, что окажется вне зоны действия носика челнока, в результате этого челнок может пройти, не захватив петлю. Неравновесность нитей чаще всего определяется следующим образом. Нить длиной 1 м складывают пополам (рис. 4). Нить считается равновесной, если на ее свешивающейся части образуется не более шести витков.

1. Почему для определения толщины нитей используются косвенные характеристики? 2. Как определить фактическую линейную плотность нитей и фактический диаметр швейных нитей? 3.Методика определения крутки, укрутки, равновесности и число сложений нитей. 4.Рассказать принцип работы круткомера. 5.Методика определения направления крутки. 6.Что такое крутка, коэффициент крутки? 7. Укрутка швейных ниток. 8.Какая швейная нить называется неравновесной? 9. Влияние неравновесности швейных ниток на производственные процессы.

Рис. 4 Определение равновесности нитей при крутке а - уравновешенная нить, б - неуравновешенная нить Лабораторная работа № 4 Вопросы для самоподготовки

Тема: «Изучение структурных характеристик и поверхностной плотности тканей»

Цель работы: Изучение методов определения структурных характеристик тканей, поверхностной плотности и анализа ткацких переплетений. Задания. 1. Изучить классификацию ткацких переплетений, методы анализа переплетений. 2. Изучить методику отбора точечных проб ткани, методику раскладки элементарных проб для лабораторных испытаний. 3.Определить вид, подкласс и класс переплетения ткани. 4.Определить показатели структурных характеристик и поверхностной плотности ткани.

просвета. Поля связи, контакта и свободные поля могут быть основными и уточными. Рисунок переплетения представляют в виде графика (рис. 1). На графике каждый вертикальный столбик соответствует основной нити. А горизонтальный ряд - уточной нити. Нити основы и утка на графике условно принимаются равной толщины, промежутки между нитями отсутствуют. Основные перекрытия на графике заштриховывают, уточные оставляют не заштрихованными. График ткацкого переплетения

Общие сведения Структура тканей определяется волокнистым составом, видом и толщиной нитей, переплетением, плотностью расположения нитей. От структуры тканей зависит не только их внешний вид, характер поверхности, толщина и поверхностная плотность, но и показатели механических и физических свойств. Ткань - материал, образованный в результате взаимного переплетения систем продольных (основы) и поперечных (утка) нитей. Переплетение ткани определяет порядок взаимного расположения и связь нитей основы и утка. Место, где одна нить перекрывается другой, называется перекрытием. Различают основное перекрытие, когда на лицевой стороне ткани нить основы расположена поверх нити утка, и уточное, когда нить утка находится над нитью основы. Переплетения могут иметь различную величину сдвига (S), показывающего, на сколько нитей сместилось по вертикали перекрытие рассматриваемой нити относительно перекрытия предыдущей. Законченный рисунок переплетения ткани называется раппортом. Раппорт определяется числом нитей, образующих его. Различают раппорт на основе Rо и раппорт по утку Rу. Участок, на котором нить переходит с лицевой стороны на изнаночную и наоборот, называют полем связи. Участок, на котором нити утка и основы, соприкасаясь, перекрещиваются, называют полем контакта. Участки, на которых нити не соприкасаются - свободным полем. Образующиеся между нитями сквозные поры называют полями

Rу Ro рис. 1 Переплетения подразделяются на 4 класса: 1. Простые (главные) переплетения 2. Мелкоузорчатые переплетения 3. Сложные переплетения 4. Крупноузорчатые (жаккардовые) переплетения. Простые переплетения тканей имеют следующие особенности: раппорт по основе всегда равен раппорту по утку; каждая нить основы переплетается с каждой нитью утка только один раз. К простым переплетениям относятся полотняное, саржевое и атласное (сатиновое) переплетения (рис. 2). Полотняное переплетение имеет самый маленький раппорт: Rо= Rу=2. Ткани полотняного переплетения двусторонние, с однообразной гладкой поверхностью на лицевой и изнаночной сторонах. Саржевое переплетение имеет раппорт R ≥ 3, S=1. Обозначается дробью: числитель ее показывает число основных перекрытий в пределах раппорта, а знаменатель - число уточных перекрытий.

Простые (главные) переплетения Rу Rу

а

б Rу

Rу

в

Rу

г

Rу

д а - полотняное; г - саржа 3/1;

б - саржевое 1/2; д - сатиновое;

е в - саржа 2/1; е - атласное.

Рис. 2 Саржи различают: уточные, на лицевой стороне которых преобладают уточные перекрытия, и основные, на лицевой стороне которых преобладают основные перекрытия. Ткани, выработанные саржевым переплетением имеют на поверхности характерные диагональные рубчики. Атласное (сатиновое) переплетение характеризуется раппортом R ≥ 5 и сдвигом S ≥ 2.

Лицевая сторона атласного переплетения образована длинными основными перекрытиями, а сатинового - уточными. Ткани, образованные этими переплетениями, имеют гладкую поверхность. переплетения подразделяются на два Мелкоузорчатые подкласса: производные главных переплетений и комбинированные. Производные переплетения образуются видоизменением главных. К ним относятся производные полотняного переплетения, такие как рогожка, репс, саржевого - например, усиленная саржа, ломаная саржа, а также производные атласного (сатинового) - усиленный атлас, усиленный сатин. Производные переплетения получаются усилением одиночных основных или уточных перекрытий (рис. 3). К комбинированным переплетениям относятся креповые, рельефные и др. Они образуются путем комбинации различных переплетений. Сложные переплетения включают двойные, многослойные, ворсовые. При их образовании участвует не менее трех систем нитей (рис. 4). Двойные переплетения могут быть двухлицевые и двухслойные. Двухлицевые (полутораслойные) образуются из одной основы и двух утков или двух основ и одного утка (рис. 4а). Двухслойные переплетения образуются двумя системами нитей основы и двумя - утка. Связь полотен осуществляется по всей площади ткани с помощью нижней основы (рис 4б), с помощью верхней основы (рис 4в) или с помощью специальной прижимной основы (рис 4г). Ворсовые переплетения могут быть уточноворсовые (рис 4е,ж) и основоворсовые (рис 5з,и). Крупноузорчатые (жаккардовые) переплетения имеют большой раппорт (более 24). Такие переплетения вырабатывают на специальных жаккардовых машинах. Толщина нитей основы и утка характеризуется линейной плотностью Т, текс, и расчетным диаметром d, мм. Плотность ткани По и Пу определяется определяется числом нитей основы и утка, приходящихся на 100 мм. Этот показатель структуры

Производные переплетения

В качестве характеристик массы материала используют массу 1 погонного метра ткани (линейную плотность), г/м, и массу 1 м2 (поверхностную плотность), г/м2. Поверхностная плотность ткани является нормируемой ГОСТ на соответствующий вид ткани и характеризует количество вложенного в ткань волокнистого материала. Отклонение поверхностной плотности от нормы допускается только в строго установленных пределах.

Rу

Rу

а

б

Rу

Rу

г

в

Rу Rу

Методика отбора проб. Лабораторное определение показателей строения и свойств тканей проводят на точечных пробах, представляющих собой отрезки материала во всю его ширину. Длина точечной пробы определяется размерами и количеством элементарных проб для испытаний и шириной материала. Точечные пробы отбирают от партии материала. Партией считают предъявленное одновременно к сдаче-приемке число кусков ткани одного наименования, способа производства, артикула и сорта, оформленное одним документом. Число отбираемых точечных проб ткани зависит от размера партии. Если общая длина ткани в партии не превышает 5 тыс. метров, отбирают 3 куска; при длине более 5 тыс. метров дополнительно отбирают по одному куску от каждых последующих 5 тыс. метров. Каждую точечную пробу отрезают от отобранного из партии куска из любого места, кроме концов. Для лабораторного определения показателей структуры и свойств материала из точечной пробы вырезают элементарные пробы. Форму, размеры и количество элементарных проб определяют по соответствующим стандартам для видов испытаний или по предлагаемым методикам. Методика выполнения работы

д

е

а - репс основной; б - репс уточный; в - рогожка; г - ломаная саржа; д - усиленная саржа 2/2; е - усиленный сатин. Рис. 3. является стандартным, и его значение для каждого вида ткани нормируется. Однако, он не учитывает толщину нитей и, следовательно, не может характеризовать степень заполнения тканей нитями. Для этого используют характеристики заполнения(линейное заполнение, поверхностное заполнение, объемное заполнение и заполнение по массе).

Определение вида переплетения. Приступая к анализу переплетения, прежде всего определяют направление основы и утка, лицевую и изнаночную стороны ткани, после чего начинают зарисовку переплетения.

Рис. 4 Сложные переплетения а - двухлицевое; б, в, г - двухслойное; д - многослойное; е, ж - уточноворсовые до (е) и после (ж) разрезания; з - основоворсовое двухполотняное; и - основоворсовое, полученное прутковым способом.

Нити основы всегда располагаются вдоль кромки. Если в образце нет кромки, ткань следует потянуть в обоих направлениях - обычно по утку ткань тянется сильнее. Если препарировальной иглой вынуть из анализируемого образца по несколько нитей обоих направлений, то нити

утка будут изогнуты больше, чем нити основы (исключение составляют ткани репсового типа, имеющие тонкую основу и толстый уток). Нити основы обычно сильнее скручены, чем уточные; они более гладкие и жесткие, нити утка более рыхлые и мягкие. Чаще основные нити имеют направление крутки Z, уточные - S. Если в одном направлении ткани расположены крученые нити, а в другом одинарные, то кручеными будут нити основы. Для распознавания лицевой и изнаночной сторон, ткань следует положить так, чтобы одновременно можно было сравнить обе стороны. При этом основные и уточные нити в сравниваемых сторонах должны располагаться в одном направлении. У некоторых тканей различие лицевой и изнаночной сторон выявляются более резко, у других оно едва различимо. Рисунок переплетения выступает на лицевой поверхности рельефнее. Отделка лицевой стороны более тщательная, на ней меньше заметны кончики волокон. В ворсовых тканях разрезной ворс всегда располагается на лицевой стороне. В тканях с начесом ворс на лицевой стороне гуще, лучше закатан, короче пострижен, чем на изнаночной. В печатных тканях рисунок находится на лицевой стороне. Из точечной пробы вырезают элементарные образцы в виде квадрата со стороной 50 мм. Пробу укладывают на столе лицевой стороной вверх с продольным расположением основы. Переплетения рассматривают с помощью текстильной лупы. Перед началом зарисовки переплетения с левой и нижней сторон пробы делают бахрому размером 3-5 мм. Затем с помощью препарировальной иглы отодвигают нижнюю нить и рассматривают порядок ее переплетения с нитями основы. Зарисовку переплетения делают на клетчатой бумаге, начиная с левого нижнего угла схемы. Основные перекрытия заштриховывают. Зарисовку перекрытий продолжают до тех пор, пока рисунок полностью не повторится, т.е. не будет зарисовано 2 раппорта. Затем первую нить удаляют и приступают к анализу второй нити и так до тех пор, пока не повторится рисунок переплетения по основе. На выполненной схеме переплетения очерчивают раппорт по основе и утку, определяют вид, подкласс и класс переплетения. Результаты анализа ткацкого переплетения заносят в табл. 1. Определение плотности ткани. Для определения плотности ткани по основе По и утку Пу вырезают элементарные пробы размером 110х60 мм в количестве двух - по основе и 3 - по утку. Подготовка проб к анализу заключается в выравнивании их размеров до 100х50 мм удалением нитей с четырех сторон пробы. Плотность ткани определяют

путем подсчета нитей основы и утка по бахроме на длине 50 мм короткой стороны элементарной пробы и пересчета на длину 100 мм. Плотность рассчитывают как среднее арифметическое двух измерений по основе и трех измерений по утку. Результаты заносят в табл. 2. Определение толщины нитей. Определение линейной плотности нитей основы и утка проводят на тех же пробах, которые были уже использованы для определения плотности тканей. Бахрому коротких сторон элементарных проб срезают, выравнивая их длину до 100 мм. От каждой элементарной пробы с двух длинных сторон вынимают по 25 нитей и складывают в пучок по 50 нитей с суммарной длиной нитей в каждом 5 м. Каждый пучок взвешивают на торсионных весах с погрешностью до 1 мг. Массу нитей определяют как среднее арифметическое измерений двух пучков нитей основы и трех - нитей утка. Далее рассчитывают линейную плотность нитей основы и утка по формуле: Т=

m , текс, L

(1)

где m - масса нитей основы или утка , мг; L -длина нитей в пучке, м; Расчетный диаметр нитей рассчитывают по формуле:

dp =

А Т , мм, 31,6

1,30 - 1,35 1,24 - 1,26 1,05 - 1,07 1,18 - 1,20

Для определения волокнистого состава нитей используют метод, основанный на анализе характера горения. При сжигании пробы (пучков нитей основы и нитей утка) отмечают ее поведение при поднесении к пламени, внесении в пламя и удалении из него, запах при горении и вид остатка после сжигания. Так, хлопковые, льняные, вискозные волокна горят без плавления с запахом жженой бумаги, образуя пепел серого цвета. Натуральный шелк и шерсть горят медленно, расплавляясь и скручиваясь в направлении от пламени, с запахом жженого рога. После сжигания они образуют хрупкую черную массу, легко растирающуюся в порошок. Ацетатные, триацетатные и синтетические волокна горят с плавлением, при этом ацетатные и триацетатные волокна создают запах уксусной кислоты, поливинилхлоридные - запах хлора, полиамидные запах сургуча с выделением белого дымка; при горении полиэфирных волокон наблюдается черный дымок с копотью. После сгорания ацетатных, триацетатных и полиакрилонитрильных волокон образуется черный шарик неправильной формы, легко раздавливаемый пальцами. Остаток после сжигания полиамидных волокон - твердый шарик серого цвета, который невозможно раздавить пальцами; у полиэфирных волокон он черного цвета, а у полиолефиновых - желто-коричневого цвета. Результаты определения толщины нитей представляют в виде табл. 3.

(2)

где А - коэффициент, зависящий от волокнистого состава и строения нити, определяемый по нижеприведенной таблице. Значения коэффициента А Вид текстильной нити Пряжа хлопчатобумажная Пряжа льняная Пряжа шерстяная гребенная

Пряжа шерстяная аппаратная Пряжа вискозная Шелк-сырец Химическая комплексная нить

Значения А 1,19 - 1,26 1,00 - 1,19 1,26 - 1,30

Определение линейной и поверхностной плотности тканей. Линейная плотность тканей МL, г/м - масса 1 м длины ткани при ее фактической ширине ( погонного метра) - может быть определена путем пересчета массы точечной пробы m, г, длиной L, мм. Для ее определения взвешивают точечный образец на технических весах после выдерживания его в нормальных условиях в течение 24 часов. Расчет линейной плотности проводят по формуле:

МL =

m ⋅103 , г/м L

(3)

где m - масса точечной пробы, г; L - длина точечной пробы, мм. Расчет поверхностной плотности осуществляют по формуле: МS =

m ⋅ 10 6 , г/м 2 L⋅В

(4)

Результаты определения линейной и поверхностной плотности ткани представляют в виде табл. 4. Определение характеристик заполнения. Линейное заполнение показывает, какую часть линейного участка ткани занимают поперечники параллельно лежащих нитей основы или утка. Показатели линейного заполнения по основе Ео и утку Еу, %, рассчитывают по формулам: Ео = dоПо;

где В - ширина точечной пробы, мм. Поверхностная плотность структурным показателям ткани как:

может

быть

рассчитана

по

(5) МSP = 0,01(По То + Пу Ту) η , где η - коэффициент, учитывающий изменения массы, происходящие при выработке ткани. Коэффициент η определяется по таблице, представленной ниже. Коэффициент η , учитывающий изменения массы ткани, происходящие при выработке и отделке. Материал

Коэффициент

Ткани: хлопчатобумажные грубосуконные тонкосуконные гребенные шерстяные льняные

η

Поверхностное заполнение ЕS, %, показывает какую часть площади ткани занимают нити обеих систем с учетом того, что в местах перекрытий нити накладываются одна на другую и, следовательно, их проекция меньше суммы площадей, занимаемых каждой системой в отдельности. Поверхностное заполнение рассчитывают как: ЕS = Ео + Еу - 0,01 Ео Еу, %

М S − М SP ⋅100% , М SP

не должно превышать 2 %.

(8)

Объемное заполнение Еv, %, показывает какую часть объема ткани составляет суммарный объем нитей основы и утка. Объемное заполнение определяют как:

где

δТ ⋅100 , %, δН

(9)

δТ , δ Н - объемная масса ткани и нити, мг/мм3.

Объемная масса ткани определяется как:

Отклонение значений поверхностной плотности, полученных экспериментальным и расчетным методами, равное

ΔМ =

(7)

где dо, dу - расчетные диаметры нитей основы и утка, мм.

Еv =

1,04 1,25 1,30 1,07 0,90

Еу = dуПу, %,

(6)

δТ = где

m ⋅ 1000 , мг/мм3, L⋅ B⋅h

(10)

m - масса образца ткани, г; L, B, h - соответственно длина, ширина и толщина образца ткани, мм.

Объемная масса нитей определяется по таблице, приведенной

лен пенька джут и кенаф шелк шерсть Химические волокна вискозное медно-аммиачное ацетатное триацетатное полиамидные (капрон) полиакрилонитрильные полиэфирные (лавсан) полиэтиленовые полипропиленовые хлориновые энант поливинилспиртовые фортизан виньон стеклянные

ниже. Объемная масса нитей Вид нити, волокнистый состав Пряжа: Льняная Хлопчатобумажная Вискозно-штапельная Шелковая Шерстяная Нити комплексные: Стеклянные Шелк-сырец Вискозные Ацетатные Капроновые

Объемная масса, мг/мм3

δН ,

0,9 - 1,0 0,8 - 0,9 0,8 0,7 - 0,8 0,7 - 0,8 0,7 - 2,0 1,1 0,8 - 1,2 0,6 - 1,0 0,6 - 0,9

Заполнение по массе Еm ткани показывает, какую часть масса ни тей основы и утка занимает от максимальной массы, которую ткань имела бы при полном отсутствии пор (в ткани, в нитях, в волокнах) и определяется как: Еm =

δТ γ

100, %,

(11)

где γ - плотность волокнистого материала ткани, мг/мм3, которая определяется по нижеприведенной таблице. Плотность волокнистого материала Материал Натуральные волокна асбест хлопок рами

Плотность,

γ

1,50 - 1,54 1,52 1,31 - 1,33 1,28 1,14 1,18 - 1,19 1,38 - 1,39 0,92 - 0,95 -,9 1,47 - 1,6 1,1 1,26 1,52 1,33 - 1,37 2,4 - 2,6

Общая пористость R, %, показывает, какую часть объема ткани занимает суммарный объем всех видов пор (внутри волокон, нитей и между нитями), и определяется как: R = 100 - Еm, %

(12)

Результаты определения характеристик заполнения представляют в виде табл. 4. Таблица 1 Результаты определения вида переплетения

, мг/мм3

2,1 - 2,3 1,50 - 1,56 1,51 - 1,55

1,50 1,48 1,48 1,33 - 1,34 1,30 - 1,32

Образец ткани 1

Признаки, определяющие Направления лицевую и основы и изнаночную утка стороны 2 3

Схема переплетения с указанием раппорта 4

Вид переплетения , класс, подкласс 5

Таблица 2 Результаты определения плотности ткани № образца

Направление Раскроя

1

2

Количество нитей на 50 мм длины 3

Плотность по образцу средняя по направлению 4 5 Таблица 3

Результаты определения толщины нитей № образ ца 1

Направление раскроя 2

Масса, г средняя пучков по направлению 3 4

пуч ка

Линейная плотность, текс 5

Волокнистый состав

Коэффициент А

Расчетный диаметр, мм

6

7

8 Таблица 4

Результаты определения линейной и поверхностной плотности ткани Масса точечной пробы, г 1

Ширина точечной пробы, В, мм 3 Продолжение табл. 4 Линейная Поверхностная плотность, г/м2 Отклонение, эксперименрасчетная, плотность, Δ М, % тальная, МS МSP МL, г/м 4 5 6 7 Таблица 5 Результаты определения характеристик заполнения Расчетный диаметр, мм, нитей утка основы, dру dро 1 2

Длина точечной пробы, L, мм 2

Плотность ткани по основе, по утку, По Пу 3 4

Линейное заполнение, % по основе, по утку, Ео Еу 5 6 Продолжение таблицы 5

Поверхностное заполнение, Е S, % 1

Объемное заполнение, ЕV , % 2

Заполнение по массе, Е m, % 3

Общая пористость, R, % 4

Вопросы для самоподготовки 1. Дайте определение понятиям «ткань», «переплетение», «перекрытие», «сдвиг», «раппорт», «поле связи», «поле контакта», «свободное поле», «поле просвета». 2. Классификация ткацких переплетений. Опишите основные виды переплетений, относящиеся к простым, мелкоузорчатым, сложным переплетениям с зарисовкой схемы переплетения. Какие переплетения относятся к крупноузорчатым? 3. Где граница между классами мелкоузорчатых и крупноузорчатых переплетений? 4. По какому признаку ткацкие переплетения относят к классу сложных? 5. Как производится отбор проб для лабораторных исследований тканей? 6. Опишите методику определения вида переплетения, плотности ткани? 7. Какие характеристики используют для оценки толщины нитей основы и утка? Опишите методику их определения. 8. Характеристики массы тканей и методики их определения. 9. Характеристики заполнения тканей и методики их определения.