При эксплуатации текстильных настенных покрытий особое внимание уделяется их надежности и долговечности. Таким образом, одними из важных показателей свойств текстильных покрытий являются их прочностные характеристики. За показатель прочностных характеристик принимается измеряемая величина усилия при раздирании.
Прочность материала при раздирании относится к группе полуцикловых разрывных характеристик и характеризуется величиной усилия, необходимого для разрушения системы волокон, перпендикулярной направлению действующей силы.
Проведение исследований прочности материала проводилось по ГОСТ 28832-90.
На основании механической теории адгезии вся адгезия (а) находится в функциональной зависимости от механической (
) и специфической адгезии (
) [1]:
, (1)
Установлено, что для тканей специфическая адгезия представляет собой малую величину и ею можно пренебречь:
. (2)
Согласно теории Гуля В.Е. клей растекается по поверхности материала. Таким образом, при определении теоретической прочности адгезионного соединения, необходимо учитывать площадь контакта адгезива и субстрата [2].
Прочность клеевого соединения (Р, Н/см) в общем виде можно записать как
(3)
где 
– сила отрыва субстрата от адгезива, Н;
– ширина отрыва, см.
Сила отрыва субстрата от адгезива (, Н) определится как:
(4)
где B – количество волокон приповерхностного слоя, 1/см2;
Sk – площадь контакта ткани с клеем, см2.
- разрывная нагрузка волокна, Н.
Учитывая выражение (3) и (4) теоретическая прочность адгезионного соединения текстильных настенных покрытий (P, Н/см) с нанесением клея по всей площади полотна основы и с использованием разреженной ткани определяется
. (5)
Определим площадь контакта ткани с клеем (Sk, см2) исходя из допущения, что сечение нити утка, представляющей собой часть тора, в любой точке х является окружностью. Данное допущение сделано исходя из того, что форма сечения поверхности тора, согласно уравнению овала Кассини, при условиях данной задачи стремится к окружности.
Изобразим разрез текстильных настенных покрытий вдоль нитей утка (рисунок 1).
1 – полотно бумаги; 2 – нить основы; 3 – нить утка
Рисунок 1 – Схема разреза текстильных настенных покрытий вдоль
нитей утка
Найдем радиус кривизны нити утка (R, см):
; (6)
где R – радиус кривизны нити утка, см;
r – радиус нитей в ткани, см;
l – расстояние между нитями основы, лежащими в одной плоскости, см;
Получаем:
. (7)
где d – диаметр нити, см.
Примем центр системы координат в точке О, тогда уравнение окружности запишем в следующем виде:
. (8)
Знак «-» в уравнении (8) показывает, что в расчете учитывается только нижняя часть окружности с центром в точке А (рисунок 1).
Поскольку при склеивании ткани с полотном основы высота клеевой пленки может достигать ½ диаметра нити, имеем
. (9)
Получаем
, (10)
или
. (11)
Запишем в общем виде уравнение высоты сегмента нити утка, помещенного в клей в зависимости от координаты х (hs)
, (12)
где 
– уравнение полученной окружности.
Тогда уравнение высоты сегмента нити утка, помещенного в клей в зависимости от координаты х (hs)
. (13)
Рассмотрим сечение нити утка в произвольных точках, помещенное в клей (рисунок 2).
Рисунок 2 – Сечение нити утка в произвольной точке, помещенное в клей
Определим длину дуги FG сегмента нити утка, помещенного в клей (ls, см):
, (14)
где α – центральный угол окружности, опирающийся на дугу FG.
Из уравнения
. (15)
получаем
. (16)
Тогда
. (17)
Находим площадь сегмента нити утка (Sу, см2), помещенной в клей
. (18)
Запишем площадь сегмента основной нити (Sо, см2), помещенного в клей
. (19)
Таким образом, площадь контакта ткани с клеем (Sk) определяем как
. (20)
Учитывая площадь контакта ткани с клеем, теоретическая прочность адгезионного соединения текстильных настенных покрытий (P, Н/см) определяется как
. (21)
В качестве показателя ворсистости пряжи применяется число ворсинок на единицу длины (nв, 1/м) [3, формула (I.40)]
(22)
где Тп – средняя линейная плотность пряжи, 317 текс; Тв – средняя линейная плотность волокон, 1,25-5 текс; lв – средняя длина волокон, 0,010-0,026 м.
В случае определения ворсистости ткани, данный показатель определяется на единицу площади (В, 1/м2). Определение ворсистости проводилось в условиях лаборатории УО «ВГТУ» оптическим (проекционным) методом, заключающимся в проекции ткани посредством оптической системы на монитор компьютера и подсчете числа ворсинок на отрезке изображения, соответствующем 1 см2 ткани.
С помощью математической программы «Maple» проведен расчет прочности адгезионного соединения декоративной льняной ткани и полотна бумаги. Полученные экспериментальные и теоретические данные представлены в таблице 1.
Таблица 1 – Расчетные и экспериментальные данные процесса сушки
|
Параметр |
Обозна-чение |
Единицы измерения |
Значение расчетное |
Значение эксперимен-тальное |
|
Количество волокон приповерхностного слоя |
B |
1/см2 |
96,4 |
98 |
|
Диаметр нитей в ткани |
d |
см |
0,1352 |
0,2 |
|
Расстояние между нитями основы, находящимися в одной плоскости |
l |
см |
0,2354 |
0,3 |
|
Разрывная нагрузка льняного волокна |
Rn |
Н |
- |
0,8 |
|
Прочность адгезионного соединения |
Р |
Н/см |
3,30 |
3,45 |
Литература
- Шайдоров, М.А. Клеевые материалы и клеевые соединения при производстве одежды: учеб. пособие / М.А. Шайдоров. – УО “ВГТУ”. – Витебск, 2003. – 133с.
- Кузьмичев, В.Е Теория и практика процессов склеивания деталей одежды: учебное пособие для студ. высш. учеб. заведений / В.Е. Кузьмичев, Н.А. Герасимова. – Москва : Издательство «Академия», 2005. – 255 с.
- Кукин, Г.Н. Текстильное материаловедение / Г.Н. Кукин, А.Н. Соловьев, А.И. Кобляков. – Москва: Легпромбытиздат, 1989. – 352 с.
