- •Міністерство освіти і науки україни херсонський національний технічний університет Кафедра переробки, стандартизації і сиртефікації сировини
- •Методичні рекомендації
- •Загальні вказівки до проведення лабораторних робіт
- •Лабораторна робота № 1 Класифікація текстильних волокон, їх властивості і методи розпізнавання
- •1.1. Стислі теоретичні відомості
- •1.1.1. Класифікація волокон за походженням і будовою
- •1.1.2. Хімічні властивості натуральних і штучних волокон
- •1.1.3. Розпізнавання текстильних волокон
- •1.2. Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 2 Загальні методи вивчення і дослідження текстильної сировини
- •2.1. Стислі теоретичні відомості
- •2.1.1. Кліматичні умови при попередньому витримуванні та випробуванні сировини і матеріалів
- •2.1.2. Методи відбору проб (вибірок) для випробувань
- •2.2. Експериментальна частина
- •Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 3 Визначення довжини волокон
- •3.1. Стислі теоретичні відомості
- •3.1.1. Визначення довжини промірюванням окремих волокон
- •3.1.2. Визначення довжини волокон розсортовуванням штапелю на групи
- •3.2. Експериментальна частина.
- •Порядок виконання роботи
- •Характеристики довжини тіпаного льону
- •Характеристики довжини вовняного волокна
- •Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 4 Визначення лінійної густини волокон і ниток
- •4.1. Стислі теоретичні відомості
- •Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •Основні характеристики лінійної густини лляного волокна
- •Таблиця 4.2 Основні характеристики лінійної густини ниток Довжина відрізків ниток 1 м
- •Контрольні питання
- •Визначення розщепленості волокна за показами манометра приладу впл
- •Лабораторна робота № 5 Хімічні волокна
- •5.1. Короткі теоретичні відомості.
- •5.2. Хімічні волокна на рубежі тисячоліть.
- •Загальне споживання пет волокон в світі
- •Світове споживання текстильних волокон, прогнозоване до 2050р.
- •Експериментальна частина.
- •Таблиця5.5
- •Таблиця 5.6
- •Контрольні питання.
- •Лабораторна робота № 6 Асортимент і оцінка якості хімічних ниток
- •6.1. Короткі теоретичні відомості.
- •6.2. Експериментальна частина
- •Контрольні питання
- •7.1.2. Електронна мікроскопія текстильних волокон
- •7.2. Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 8 Визначення характеристик механічних властивостей волокон при розтягуванні до розриву
- •8.1. Стислі теоретичні відомості
- •8.2. Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •Лабораторна робота № 9 Визначення напівциклових характеристик механічних властивостей ниток і полотен при розтягуванні
- •9.1. Стислі теоретичні відомості
- •9.2. Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 10 Визначення компонентів деформації текстильних ниток і полотен при розтягуванні
- •Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •1. Для визначення зміни в часі подовження розтягнутих ниток і компонентів їх подовження застосовують релаксомір рм-5. Схема приладу наведена на рис. 10.1.
- •Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 11 Визначення втомних характеристик ниток при багаторазовому розтягуванні
- •11.1. Стислі теоретичні відомості
- •11.1.1. Методи визначення втомних характеристик
- •11.1.2. Будова і принцип дії пульсаторів
- •11.2. Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •Задана циклічна деформація і приблизна витривалість деяких видів ниток
- •Контрольні питання.
- •Лабораторна робота №12 Визначення зміни лінійних розмірів тканин після прання і замочування
- •12.1. Стислі теоретичні відомості
- •12.1.1. Будова і принцип дії приладу утш-1
- •12.2. Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •Нормативні показники усадки тканин
- •I 1,5 1,5 Безусадкові
- •Таблиця 12.3
- •13.1.1. Визначення стійкості тканини до стирання на приладі ті-1м
- •13.1.2. Визначення стійкості тканини до стирання на приладі іт-3м
- •13.2. Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •Таблиця 13.1 Умови випробувань при визначенні стійкості тканин до стирання
- •Контрольні питання
- •Асортимент льоновмісних сумішей різних виробників модифікованого лляного волокна
- •Аналіз суміші, що містить льон і гідратцелюлозне волокно
- •14.1.2. Застосовування оптичних методів для контролю різних параметрів текстильних матеріалів
- •Матеріалів:
- •Експериментальна частина
- •Порядок виконання роботи
- •Контрольні питання
- •Лабораторна робота № 15 Визначення вологості текстильної сировини
- •15.1. Стислі теоретичні відомості
- •15.1.1. Визначення вологості матеріалів на сушильних (кондиційних) апаратах
- •15.1.2. Визначення вологості на електровологомірах
- •Експериментальна частина
- •Визначення вологості на сушильних апаратах
- •Визначення вологості на електровологомірі тев-1
- •Вологість волокон, визначена різними методами
- •Контрольні питання:
- •Лабораторна робота №16 Вивчення оптичних властивостей волокон і ниток
- •16.1 Короткі теоретичні відомості.
- •16.1.1. Фотоколориметричний метод аналізу.
- •Мал. 16.1. Оптична принципова схема колориметра кфк-2.
- •16.2. Експериментальна частина.
- •Контрольні питання:
- •Лабораторна робота № 17 Визначення діелектричної проникності і тангенса кута втрат ниток (волокон)
- •17.1. Короткі теоретичні відомості.
- •Мал. 17.1. Послідовна (а) і паралельна (б) еквівалентні схеми і векторні діаграми конденсора з втратами.
- •Мал. 17.2. Криві частотної (а) і температурної (б) залежності діелектричних характеристик.
- •17.2. Експериментальна частина.
- •Порядок виконання роботи.
- •Контрольні питання.
- •ДодатокA
- •Кондиційна вогкість різних текстильних матеріалів
- •Додаток б
- •Якісний аналіз волокон різного походження
- •Список літератури
Контрольні питання
Що дає структурний аналіз волокон і ниток?
У чому сутність методу світлової мікроскопії?
Які мікроскопи застосовуються для вивчення структури волокон і ниток?
Чим відрізняється електронна мікроскопія від світлової?
Які можливості для вивчення структури волокон мають растрові мікроскопи? Охарактеризуйте їх переваги і недоліки.
Чому у синтетичних волокон (лавсану, капрону та ін.) гладка поверхня і будова волокон порівняно однорідна?
Як можна збільшити розрізняльну здатність і апертуру мікроскопа?
Лабораторна робота № 8 Визначення характеристик механічних властивостей волокон при розтягуванні до розриву
Мета роботи – вивчення і застосування методів, приладів і методики математичної обробки результатів випробування волокон при розтягуванні до розриву.
8.1. Стислі теоретичні відомості
У виробничій практиці і в наукових дослідженнях широко застосовуються розривні характеристики механічних властивостей волокон, ниток і полотен, одержувані при одноразовому розтягуванні зразка до розриву.
Найбільш повною і різносторонньою розривною характеристикою матеріалу є діаграма (крива) розтягування (рис. 8.1, а) в осях абсолютне подовження - навантаження.
Крива розтягування являє собою геометричне місце точок, що характеризують зміну навантаження і деформації при одноразовому розтягуванні до розриву. Користуючись нею можна визначити, яке подовження має матеріал при будь-якому навантаженні в ході його випробування.
Розривне навантаження (сН, Н, даН, гс, кгс) – найбільше зусилля, яке витримує проба до розриву.
Абсолютне розривне подовження (мм) – приріст довжини проби матеріалу до моменту розриву:
(8.1)
де LK – кінцева довжина проби у момент розриву, мм;
–початкова (затискна) довжина проби, мм.
а) б)
Рис. 8.1. Діаграма розтягування: а) - неповна, б) - повна.
Слід мати на увазі, що не завжди повне руйнування матеріалу відбувається при досягненні . Нескручені комплексні нитки, нитки спеціальних структур, мотки і пучки ниток рвуться не миттєво при досягненні Рр, а поступово, з подальшим зниженням навантаження, як показано на рис. 8.1, б. У цьому випадку можна користуватися терміном "повне абсолютне розривне подовження" – lрn.
Відносне розривне подовження (%) – відношення абсолютного розривного подовження до початкової довжини проби, виражене у відсотках:
(8.2)
Розривна напруга (Па) – розривне навантаження Рр (Н), віднесене до площі поперечного перерізу проби S (мм):
(8.3)
(8.4)
де ρ – густина матеріалу, мг/мм3;
Т – лінійна густина, текс.
Питоме розривне навантаження Ру (гс/текс, сН/текс) – розривне навантаження, яке мали б волокно або нитка, якби їх лінійна густина дорівнювала 1 текс:
(8.5)
Абсолютна робота розриву Rp (кгс·см, Дж) – робота, що витрачається для подолання енергії зв'язків між частинками структури проби при її руйнуванні (1Дж = 1 Н·м)
, (8.6)
де η – коефіцієнт повноти діаграми розтягування.
Чим вище цей коефіцієнт, тим краще розтягуване волокно або нитка чинить опір розриву.
Якщо проба матеріалу розривається не миттєво, а так як показано на рис. 8.1,б, то може бути розрахована повна абсолютна робота розриву, що включає додаткову роботу Rд:
(8.7)
Питома робота розриву rм (кгс•см/г, Дж/г) – абсолютна робота розриву, віднесена до маси робочої частини випробовуваної проби m (г)
(8.8)
Відносна робота розриву rу (кгс·см/см3, Дж/см3) – абсолютна робота розриву, віднесена до об’єму робочої частини проби випробовуваного матеріалу V (см3), розрахованого по речовині, тобто без урахування макропор.
(8.9)
Для отримання напівциклових розривних характеристик використовують розривні машини або динамометри.
Залежно
від способу навантаження і принципу
вимірювання сили, що діє на пробу
досліджуваного матеріалу, динамометри
можна поділити на декілька типів:
гравітаційні, пружинні, електронні.
Гравітаційні динамометри у свою чергу
поділяються на маятникові, вагові,
На динамометрах пружинного типу навантаження на пробу створюється силами пружності пружини або скручуваного валу. Динамометри електронного типу забезпечені вимірювальними перетворювачами-датчиками, що дозволяють перетворити механічне зусилля, яке діє на пробу, що деформується, в електричні величини, які легко піддаються передаванню, посиленню і математичній обробці.
Розрізняють
динамометри з постійною швидкістю
деформації або навантаження і динамометри,
в яких жодна з цих умов не дотримується,
а швидкість приросту навантаження і
деформації змінюється залежно від
властивостей матеріалу при постійній
швидкості руху нижнього затискача.
Розрізняють також статичні (
При випробуваннях необхідно знати і враховувати тип і особливості динамометра, його швидкісний режим, оскільки ці чинники тією чи іншою мірою відображаються на показниках, що характеризують властивості матеріалу.
Динамометри можуть мати діаграмний прилад – пристрій, що дозволяє реєструвати безперервну зміну співвідношення деформації і сили в процесі розтягування зразка.
Частіше за все застосовуються маятникові статичні динамометри. Вони характеризуються простотою будови і обслуговування, надійністю і довговічністю в роботі.
На рис. 8.2. наведена принципова схема маятникового динамометра. Маятник 13 і сектор 1 укріплені на спільній осі. На секторі 1 в точці 2 жорстко закріплений кінець гнучкої стрічки (або ланцюга) 3, на іншому кінці якого підвішений верхній затискач 4. Нижній затискач 7 встановлений на штоку 10. При вмиканні двигуна шток з нижнім затискачем 7 під дією черв’ячної шестірні 9 опускається і тягне за собою випробовувану пробу матеріалу 6. Проба із зусиллям Р тягне за собою гнучку стрічку 3. При цьому щодо осі маятника виникає обертальний момент , що спричиняє поворот маятника (r – радіус сектора з урахуванням половини товщини ланцюга 3). Відхилення маятника від вертикального положення супроводжується виникненням обертального моменту,який дорівнює по величині і зворотний за напрямом моменту mр, G – вага маятника, х – відхилення центра ваги маятника від початкового вертикального положення). З рівняння рівноваги системи виходить:
_ (8.10)
Виражаючи х через кут відхилення маятника і фізичну довжину маятника R, маємо:
(8.11)
Тоді відповідно до цих рівнянь:
(8.12)
Це рівняння є підставою для градуювання шкали зусиль (навантажень) 11, які діють на пробу при різних положеннях маятника. У процесі випробування величина залишається постійною. Таким чином, сила Р пропорційна синусу кута повороту маятника:
(8.13)
Для розширення діапазону вимірювання навантаження динамометри забезпечені двома-трьома змінними тягарцями 12. При зміні тягарця змінюється загальна вага маятника G, зміщується його центр ваги, а отже, змінюється фізична довжина маятника R (відстань від центра ваги до осі). Величина r, яка дорівнює радіусу сектора, залишається при цьому незмінною. Кожному змінному тягарцю відповідає своя константа і своя шкала навантажень. Шкала подовжень 8 переміщується разом з нижнім затискачем. Разом з верхнім затискачем закріплений покажчик 5, який дозволяє здійснювати відлік абсолютного подовження проби за шкалою 8.
Рис.8.2. Принципова схема маятникового динамометра
Існує багато модифікацій маятникових розривних машин, але принцип їх дії аналогічний.
Багато
розривних машин, що використовуються
до цього часу, мають шкали, градуйовані
в грам-силах або кілограм-силах (гс або
кгс), а застосування Міжнародної системи
одиниць СІ спричиняє необхідність
перерахунку одиниць вимірювання. Усю
статистичну обробку первинних даних,
отриманих за показами приладів, слід
здійснювати в одиницях градуювання
шкали навантажень і лише остаточні
результати переводити в Міжнародну
систему одиниць, тобто в сантиньютони
(сН) або
1 Н 102гс; 1 сН 1,02гс; 1 даН 1,02кгс; 1 кгс 9,81 Н; 1гс 0,98сН. Неприпустимо прирівнювати 1 сН = 1 гс або 1 даН = 1 кгс, оскільки похибка при цьому становитиме майже 2%, що у деяких випадках може призвести до невірної оцінки якості матеріалу і його відповідності вимогам стандарту.