2.4. Структурные параметры ткани

Под структурой или строением ткани понимают взаимное расположение нитей основы и утка, связь и взаимодействие между ними. Изучение строения тканей различных переплетений и выявление взаимосвязей между параметрами структуры и свойствами тканей стало возможно благодаря моделированию строения ткани. Под моделированием понимают исследование явлений, объектов и процессов путем создания и изучения их теоретических (знаковых, абстрактных) или экспериментальных (предметных) моделей, использование моделей для рационализации вновь проектируемых объектов, процессов, явлений [3]. В современных условиях задача моделирования имеет особое значение для прогнозирования свойств ткани при ее проектировании. Первоначально знаковая модель строения ткани была построена на основе известных характеристик пряжи основы, утка и вида ткацкого переплетения (работы F.T. Pierce, В.И. Смирнова, Н.Г. Новикова и др.). Определены основные геометрические параметры строения ткани (рисунок 4): геометрическая плотность ткани по основе (утку) l (l ); высота волны изгиба нити основы (утка) h ( h ) Данные характеристики строения ткани в дальнейшем использовались для моделирования параметров и свойств ткани.

В качестве структурных характеристик при проектировании структуры ткани используют:

• геометрические характеристики основной и уточной пряжи (диаметр основы и утка, средний диаметр нитей в ткани);

• плотность ткани по основе и утку (суровой и готовой ткани);

• характеристики переплетения (раппорт по основе и утку, количество основных и уточных перекрытий в раппорте переплетения, число пересечек, длину настила, порядок фазы строения, длину и высоту волны изгиба нитей в ткани; характеристики заполнения, наполнения ткани волокнистым материалом и пористость.

Основной массовой характеристикой строения ткани при разработке структуры ткани следует считать поверхностную плотность ткани (масса одного квадратного метра суровой и готовой ткани).

При проектировании ткани, основными геометрическими свойствами являются толщина и ширина ткани.

К технологическим параметрам заправки и выработки ткани относится уработка нитей на ткацком станке. В производстве по уработке нитей в ткани определяют расход сырья.

Анализ строения ткани любого переплетения, имеющей различное отношение диаметров основы и утка, с учетом изменения формы нитей в ткани, проводится на базе основного геометрического свойства строения ткани, выведенного через средний диаметр нити – сумма высот волн изгиба нитей основы и утка равна сумме их диаметров:

, (1)

где h_о, h_у – высота волн изгиба основы и утка в ткани, мм;

d_о, d_у – фактические поперечники нитей в ткани, мм;

d_ср  – средний фактический поперечник нитей в ткани.

, (2)

или

, (3)

где d_ог, d_ов  – поперечники основной нити по горизонтали и вертикали, которые рассчитываются с учетом коэффициентов смятия по формулам, мм:

, (4)

, (5)

где _ог, _ов – коэффициенты смятия нити основы по горизонтали и вертикали, значения которых для различных видов пряж приведены в приложении Б;

d_уг, d _ув  – поперечники уточной нити по горизонтали и вертикали, мм:

, (6)

, (7)

где n_уг, n_ув – коэффициенты смятия нитей утка по горизонтали и вертикали, значения который приведены в приложении Б;

d_o, d_у – размер поперечника нити (диаметр) в миллиметрах определяется по формуле:

, (8)

где С – коэффициент, зависящий от вида и линейной плотности пряжи и определяемый по таблице В.1 (приложение В) (в случае, если пряжа однородная). В случае смесовой пряжи коэффициент С следует определять по зависимости:

, (9)

где n₁, n₂, …, n_i – доли содержания каждого волокна в составе смесовой пряжи;

S₁, S₂, …, S_i – объемная масса волокна или плотность, мг/мм³ по таблице В.2 (приложение В);

Т – линейная плотность пряжи, текс.

Рассмотрим отношение высот волн изгиба основы и утка в зависимости от линейной плотности нитей Т_о ,Т_у  и плотности ткани Р_о ,Р_у. Согласно фазовой теории строения ткани, высота волны изгиба основы прямо пропорциональна плотности по основе и линейной плотности нити утка. Поэтому:

. (10)

Решая совместно два уравнения с двумя неизвестными h_о  и h_у, получим:

; (11)

или с учетом деформации нитей в ткани:

; (12)

. (13)

Значения h_о и h_у, вычисленные по формулам (12) и (13), можно применять для определения порядка фазы строения суровых тканей, снятых со станка, структура которых в течение некоторого времени стабилизировалась.

Для определения высот волн основы и утка в готовой ткани необходимо учитывать изменения параметров ткани в процессе отделки: усадки по ширине а_с  и притяжки (усадки) по длине П. Выражение для расчета h_о ткани после отделки имеет вид:

. (14)

Знак "+" ставится, если ткань в процессе отделки вытягивается по длине, вследствие чего Р_уг < Р_ус, знак « - » ставится при усадке ткани по длине в отделке, в результате чего плотность готовой ткани по утку увеличивается.

Порядок фазы строения вычисляется по значению коэффициента К_ho:

; (15)

. (16)