Структурные свойства тканых наполнителей

Тканые армирующие наполнители

Нетканые наполнители

Листовые наполнители

 

ТАН

Классификация наполнителей

Для получения слоистых композитов в качестве армирующих элементов используют тканые армирующие наполнители (ТАН) из высокопрочных текстильных форм волокон различной природы. Под ткаными материалами понимают материалы, полученные переплетением нитей волокон, жгутов и т.п. под прямым углом. Классификация ТАН иерархична. Известно достаточно много признаков, по которым проводят их классификацию. Основными признаками являются: 1) по типу применяемого сырья (материаловедческий); 2) по типу переплетения (конструктивный); 3) по видам текстильной формы. Известна также классификация тканей по характеру отделки, выработки, расцветки; по способу производства и виду основной обработки и др. Классификация тканей по основным признакам, применительно к производству композитов, приведена на рис. 1.

 

Рис. 1. Классификация ТАН

Тканые материалы характеризуются комплексом свойств, к которым относят: 1) структурные или строение; 2) геометрические и материалоемкость; 3) механические; 4) физические; 5) оптические; 6) теплофизические; 7) электрические; 8) стойкость к действию внешних условий. Большинство свойств ТАН определяются характеристиками исходного сырья: волокон, нитей, пряжи, пучков - ровингов и т.д.

Структурные свойства тканых наполнителей

Строение или структура тканей определяются 3 группами характеристик: элементами структуры (волокна, нити), их взаимным расположением и связями между элементами. Последние две характеристики иногда определяются одинаковыми показателями. От строения тканей в значительной мере зависят их свойства, поэтому показатели структуры нормируют и контролируют вместе с показателями качества.

Основными характеристиками строения ТАН являются: 1) вид и линейная плотность элементов; 2) вид переплетения; 3) число нитей основы или утка на 10 см ткани; 4) заполнение; 5) пористость; 6) фазы строения; 7) опорная поверхность. Иногда используют дополнительные структурные характеристики: наполнение, связность, ворсистость и др. Характеристики строения определяют в основном поперечные размеры, форму, взаимное расположение и косвенные связи нитей в ткани.

Виды переплетения

Переплетение нитей в ткани характеризуют порядок взаимного перекрытия продольными нитями (основа) поперечных нитей (утка) и влияет на свойства тканей. Виды переплетения можно объединить в пять групп: 1) простые (главные); 2) производные от главных; 3) комбинированные; 4) крупноузорчатые; 5) сложные. У большинства ТАН используются простые виды переплетения: полотняное, саржевое и атласное или сатиновое (рис. 2).

Рис. 2 Виды переплетений

Линейная плотность и поперечные размеры нитей основы и утка влияют на взаимное расположение нитей в процессе переплетения, определяют толщину и поверхностную плотность (массу 1 м²) ткани, а также позволяют находить показатели заполнения и наполнения ткани волокнистым материалом.

Переплетение нитей в ткани характеризует порядок взаимного перекрытия продольными нитями основы поперечных нитей утка. Виды переплетений можно объединить в пять групп.

1. Простые (главные) переплетения, к которым относятся полотняное, саржевое и атласное (сатиновое). Полотняное переплетение (рис. 2 а), наиболее простое дает одинаковые лицевую и изнаночную стороны и, как правило, более высокую прочность ткани, особенно при пониженной крутке пряжи. Изменение характеристик ткани достигается различным сочетанием плотности и толщины основных и уточных нитей (тафта), перекруткой нитей (шелковый крепдешин) и свойлачиванием (сукна). Саржевое переплетение (рис. 2 б, в) дает на поверхности ткани характерные узкие полосы - диагонали под углом около 45 к кромке ткани. Поскольку в сарже нити переплетаются менее часто, чем в полотняном переплетении, они могут располагаться более плотно. При одинаковой плотности ткани саржевого переплетения обычно уступают по прочности тканям полотняного переплетения.

Атласное (сатиновое) переплетение (рис. 2 г) характеризуется преобладанием на лицевой стороне одной системы нитей (основы для атласа и утка для сатина), а на изнанке - другой системы. Обычно лицевая сторона образуется из нитей лучшего качества, имеет повышенную плотность и получается более гладкой, ровной, блестящей. Связи нитей при атласном (сатиновом) переплетении меньше, чем при полотняном или саржевом, но повышенная плотность может обеспечить хорошую прочность.

2. Производные or простых переплетений объединяют многочисленные видоизменения простых переплетений, в том числе рогожку (рис. 2 д), ломаную саржу, усиленный сатин (молескин) и др.

3. Комбинированные переплетения получают обычно комбинацией простых переплетений и применяют для украшения поверхности ткани простейшими мелкими узорами или для получения шероховатой поверхности. К таким переплетениям относится креповое (рис. 2 е).

4. Крупноузорчатые (жаккардовые) переплетения применяют для получения крупных узоров на мебельно-декоративных тканях, скатертях и др.

5. Сложные переплетения используют для получения многослойных, ворсовых, ажурных, двухлицевых и других тканей.

Наиболее широко применяются простые и производные от них переплетения. Производные и комбинированные переплетения иногда объединяют в группу мелкоузорчатых переплетений.

В некоторых случаях за элементы строения принимают не отдельные нити, а небольшие участки ткани (раппорт переплетения). Раппортом переплетения называется наименьшее число нитей, после которого повторяется порядок расположения перекрытий, т. е, повторяющийся минимальный законченный рисунок переплетения - (R₀ (по основе) и R_у (по утку) (рис. 2).

Рис. 3. Графическое изображение рисунков простых переплетений

Вертикальные полосы между смежными линиями обозначаютнити основы, горизонтальные - нити утка. Места (клетки), где нити основы перекрывают нити утка, закрашивают. Счет уточных нитей ведется снизу вверх, а основных – слева направо. Как видно, основные перекрытия в каждом следующем ряду сдвинуты. Сдвигом S называется число, показывающее на сколько нитей сдвинуто одиночное перекрытие данной нити относительно одиночного перекрытия предыдущей нити. Различают сдвиг вертикальный S_о – основной и горизонтальный S_у – уточный.

При полотняном переплетении каждая основная нить переплетается с соседней уточной нитью (рис. 3 а), вследствие чего ткань имеет некоторую жесткость и одновременно высокую прочность как по основе, так и по утку. Лицевая и изнаночные стороны ткани одинаковы. Сдвиг при полотняном переплетении равен S_о=S_у=1, а раппорт R=2.

В саржевом переплетении число нитей в раппорте должно быть не менее 3 (рис. 2 б,в), т.е. R_о=R_у=3, а сдвиг S_о=S_у=1. Обозначается оно дробью: числитель ее показывает число основных перекрытий n_о в пределах раппорта, а знаменатель – число уточных перекрытий n_у. Изображенные на рис. 3 б саржевого переплетения ½ имеет R_о= R_у=3=n_о+2n_у, а саржа 3/1 (рис. 2 в) – R_о=R_у=4=3n_о+n_у. Саржи различают уточные, у них на лицевой стороне преобладают уточные перекрытия и основные - с основными перекрытиями. Ткани саржевого переплетения имеют меньшую разрывную прочность, чем полотняного, но сама ткань мягче.

Сатиновое переплетение (рис.2 г, рис.3 в) – сдвиг перекрытий при каждой следующей прокладке утка должен быть не менее, чем на две нити (S³2). Сатиновое переплетение обозначается дробью, числитель которого показывает число нитей в раппорте, а знаменатель – сдвиг перекрытия. Например, сатин 5/2 имеет: R_o=R_у=5; n_о=1; n_у=4; S_о=3; S_у=2.

В атласном переплетении, в противоположность сатиновому, плетки лицевой стороны ткани образуются основными нитями. Прочность тканей сатинового и атласного переплетения меньше, чем полотняного и саржевого.

Плотность ткани

Плотность ткани по основе П_о или утку П_у определяется числом нитей основы или утка на 100 мм по ширине или длине ткани. Плотность различных тканей изменяется в больших пределах: от 50 до 1270 нитей на 1 дм, у большинства тканей от 100 до 500 нитей на 1 дм. При одинаковой плотности ткани из более тонких нитей получаются более разреженными, а из более толстых нитей - более плотными. Поэтому для оценки заполненности ткани волокнистым материалом используют различные характеристики заполнения, пористости и наполнения.

Оценку плотности тканей проводят по следующим характеристикам:

- линейная плотность ткани, г/мм

где М - масса точечной пробы ткани, г; L - длина пробы, мм.

- поверхностная плотность ткани г/м²

где В - ширина точечной пробы ткани, мм.

- средняя плотность ткани, мг/мм³

где в - толщина точечной пробы ткани, мм.