5. Механические свойства

Механические свойства определяют отношение текстильных полотен к различно приложенным внешним усилиям, вызывающим деформацию растяжения, сжатия, изгиба, а также тангенциальное сопротивление полотен и такие связанные с ним явления, как раздвижка нитей в тканях, осыпаемость, прорубаемость, спуск петель в трикотаже и др.

Прочность при растяжении - важный показатель механических свойств текстильных полотен, определяющий их целостность. Сопротивление структуры полотен (систем нитей, волокон нитей и волокон) зависит от многих факторов. К ним относятся и условия деформирования (среды, скорости растяжения) и состояние структуры полотен. Известен ряд теорий прочности.

При растяжении текстильных полотен до разрыва могут быть определены следующие показатели механических свойств:

• разрывная нагрузка Р_р, Н - наибольшее усилие, выдерживаемое единичной пробой до разрыва;

• давление на пробу s_п, Па, при продавливании мембраной;

• удельная разрывная нагрузка Р₀, кН´м/кг, которая применяется для сравнения разрывной нагрузки текстильных полотен разной массы и рассчитывается по формуле

где Р_р – абсолютная разрывная нагрузка, Н; r_S – поверхностная плотность полотна, г/м²; а_р – рабочая ширина полоски пробы, мм.

• разрывное напряжение s_р, Па, - относительная нагрузка, выражающая отношение разрывной нагрузки Р_р к площади S поперечного сечения единичной пробы, на практике разрывное напряжение определяют по формуле:

При наличии элементов структуры с разной плотностью вещества нитей необходимо рассчитать средневзвешенную плотность g_c кг/м³, нитей:

где a_{I -}- доли нитей по массе в пробе, сопротивляющихся растяжению.

Для тканей b трикотажа разрывную нагрузку по длине (основе) и ширине (по утку) можно рассчитать с учетом массы материала разрываемой системы нитей.

или

где С – доля массы нитей той системы, по направлению которой происходит растяжение.

Удлинение при разрыве l_р, мм, представляющее собой приращение длины единичной пробы, определяют по формуле:

где L_K конечная (к моменту разрыва) длина единичной пробы, мм; L_o – длина между зажимами, мм.

Относительное удлинение при разрыве e_Р – это удлинение при разрыве, выраженное в процентах от первоначальной длины:

К комплексным показателям механических свойств текстильных полотен при растяжении до разрыва относится работа разрыва (абсолютная, удельная и объемная). Абсолютная работа разрыва R_р, Дж, – работа, совершаемая внешними силами при растяжении единичной пробы до разрушения. Ее рассчитывают по формуле:

где l_р – коэффициент полноты диаграммы , где S_ф – фактическая интегральная площадь под кривой растяжения (рис., a S_obc); S – интегральная площадь прямоугольника с координатами Р_р и l_p (S_obca) (см. рис 4).

Рис. 5. Диаграмма растяжения элементарной пробы полотна: а – неполная; б – полная

При разрыве текстильных полотен во многих случаях разрушение пробы происходит не мгновенно, а с убыванием. Тогда полная работа где R2 – работа по разрушению неразорвавшихся элементарных звеньев структуры. Удельная работа разрыва rр, Дж/г,

– работа разрушения структуры, от отнесенная к единице массы:

где М_Р – масса рабочей части полоски пробы, г.

Объемную работу разрыва r_v, Дж/см³, определяют по формуле:

где V_P – объем рабочей части единичной пробы, см³.