Разработка ассортимента основовязаного трикотажа технического назначения

Разработка структур основовязаного трикотажа проводилась применительно к возможностям основовязаного оборудования. За основу было взято известное двухслойное переплетение сукно-уток, но трикотаж этого переплетения имеет недостаточную толщину, низкие показатели разрывных нагрузок по длине и особенно по ширине, так как в каждом структурном элементе переплетения по длине и по ширине полотна сопротивляется только по четыре нити. Для повышения прочности трикотажа, толщины и объемной плотности в структуру трикотажа дополнительно ввязаны двойная цепочка и система уточных нитей.

Графическая запись переплетения представлена на рисунке 1а. Гребенка Г₂ образует переплетение двойное сукно, гребенка Г₃ - двойную цепочку, а гребенки Г₁ и Г₄ - прокладывают уточные нити на шесть игольных шагов.

Дополнительное ввязывание двойной цепочки увеличивает в каждом структурном элементе количество сопротивляющихся ориентированных нитей по длине полотна до восьми, а, кроме того, структура цепочки создана таким образом, что её петли вместе с протяжками образуют демпфирующие элементы.

Рисунок 1. Графическая запись и строение основовязаного трикотажа (вариант 1)

Что касается ввязывания уточных нитей, то за счет использования холостого хода уточной гребенки удалось увеличить длину уточной нити в два раза, что в сумме дает сдвиг на шесть игольных шагов и с учетом заправки нити в два конца, обеспечивает увеличение количества сопротивляющихся нитей по ширине полотна до двенадцати. Для наращивания как толщины трикотажа, так и еще большего увеличения прочности по ширине, нами использована четвертая гребенка машины для второго уточного слоя нитей вдоль ряда. В сумме теперь сопротивляются нагрузке по ширине полотна уже 24 нити, т.е. в шесть раз больше, а толщина при этом увеличилась до 3,6 мм в сжатом состоянии.

На рисунке 1б приведен продольный разрез основовязаного трикотажа разработанной структуры (вариант 1). Петли сукно и цепочки создают внешние слои трикотажа. Между петлями 1 и протяжками 2 с двух сторон трикотажа в образованные камеры проложены уточные нити 3 для заполнения камер с одной стороны и уточные нити 4 - с другой стороны двойного трикотажа [1].

Повышающиеся требования к устойчивости на сжатие привели к дальнейшей разработке новых структур основовязаного трикотажа. Необходимо было создать в структуре трикотажа устойчивые элементы в виде анкеров. В имеющемся переплетении (вариант 1) протяжки между лицевой и изнаночной сторонами трикотажа были в виде дугообразных элементов, которые подобно пружине не делали толщину трикотажа устойчивой. Ввязывание дополнительных уточных нитей между протяжками грунта образовало необходимые жесткие анкеры [2]. На рисунке 2 представлена схема продольного разреза этого трикотажа, в котором между протяжками 3 и 4 грунтовых нитей 1 и 2 проложены дополнительные уточные нити 5. Эти элементы повышают сопротивление трикотажа к сжатию и сдвигу, не снижая достигнутые свойства (вариант 2).

Несмотря на многослойность строения рассмотренных выше переплетений, они имеют тот недостаток, что основные нити, образующие петлю на одной стороне трикотажа, переходят в петлю другой стороны трикотажа. В этом случае при эрозийном уносе, если повреждены и снесены петли одной стороны, то нарушается целостность другой стороны трикотажа.

С целью повышения устойчивости композиционных материалов в условиях эрозийного уноса было специально разработано многослойное переплетение основовязаного трикотажа, у которого в каждом ряду петли левой и правой сторон трикотажа состоят из трех нитей, а протяжки левой петли последовательно переплетаются с протяжками правой петли (рисунок 3). Так протяжка 1 левой петли, переплетаясь с протяжкой 6 правой петли, образуют один внутренний слой; протяжка 2 левой петли переплетаясь с протяжкой 5 правой петли образуют второй внутренний слой, а протяжки 3 и 4 образуют третий внутренний слой. Последовательное расположение слоев нитей в структуре трикотажа увеличивает срок службы теплозащиты при эрозийном уносе. На базе полученного многослойного трикотажа разработан трикотаж с дополнительными уточными нитями 7, которые ввязываются между пересекающимися внутренними протяжками [3] (вариант 3).

Рисунок 2. Продольный разрез трикотажа с дополнительными уточными нитями (вариант 2)

Рисунок 3. Продольный разрез трикотажа с дополнительными уточными нитями (вариант 3)

Разработка структур основовязаного трикотажа с закреплением уточной нити

При экспериментальной оценке пластиков на базе указанных полотен было установлено, что во всех рассмотренных переплетениях уточные нити составляют автономные слои, заполняющие образованные в переплетениях камеры. При разрушении нитей грунта, лежащих на поверхности полотна, внутренние камеры становятся открытыми, и уточные нити беспрепятственно выпадают из них. Для повышения срока службы композиционных материалов нами были разработаны способы закрепления уточных нитей в структуре двойного основовязаного трикотажа:

- петлей на противоположной стороне трикотажа;

- путем образования наброска.

В разработанном трикотаже (рисунок 4) между остовами и протяжками петель 1 грунта лицевой и изнаночной сторон трикотажа расположены упрочняющие уточные нити 2 лицевой стороны, которые образуют петли 3 на изнаночной стороне трикотажа, чередуясь с петлями грунта. Упрочняющие уточные нити 4 изнаночной стороны образуют петли 5 на лицевой стороне трикотажа, также чередуясь с петлями грунта. Такое переплетение позволяет повысить устойчивость композита на эрозийный унос, так как после разрушения и уноса петель грунта лицевой стороны, уток этой стороны, закрепленный на противоположной стороне трикотажа, продолжает сопротивляться уносу и предохраняет от него последующие слои [4] (вариант 4).

На рисунке 5 показан основовязаный трикотаж, в котором одинарные полотна 1 и 2 соединены между собой двумя системами нитей утка 3 и 4 так, что уточные нити полотна 2 образуют петли 5 грунта полотна 1, а уточные нити 4 полотна 1, образуют петли 6 полотна 2 [5]. Два одинарных полотна соединены уточными нитями, которые образуют петли на противоположной стороне. Характерная особенность этого переплетения в том, что одинарные полотна можно получать из различного вида сырья (вариант 5).

На рисунке 6 представлен трикотаж, в котором грунтовые петли 1 и 2 образованы из двух нитей. Система уточных нитей 3 расположена между протяжками грунтовых петель. Система уточных нитей 4 образует наброски 7 на грунтовых петлях 2, а система уточных нитей 5 образует наброски 6 на петлях 1. Этот вид трикотажа повышает срок службы композита, так как при разрушении грунтовых петель уточные нити, закрепленные на противоположной стороне трикотажа, остаются в структуре, не выпадают, что повышает стойкость трикотажа к истиранию и эрозионному уносу [6].

Рисунок 4. Двухстороннее закрепление уточных нитей чередованием с петлями грунта (вариант 4)

Рисунок 5. Закрепление уточных нитей петлей (вариант 5)

В трикотаже с усиленными межслойными связями (рисунок 7), между протяжками 3 и 4 грунта 1 и 2 расположены уточные нити 5 и 6. Уточные нити 7 и 9 закрепляются соответственно петлями 8 и 10 на противоположных сторонах трикотажа, полностью замещая петли грунта. При этом уточные нити 7 расположены горизонтальными протяжками между петлями 2 и 10, одновременно закрепленные в дополнительных камерах, образованных внутренними протяжками петель 1 и 2 грунтовых нитей. Такое закрепление усиливает межслойные связи в структуре трикотажа, что придает трикотажу повышенную стойкость к истиранию и устойчивость на поперечное сжатие [7].

Рисунок 6. Структура трикотажа с закреплением утка набросками

Рисунок 7 Структура трикотажа с заполнением дополнительных камер

Рисунок 8. Двойной основовязаный трикотаж

Разработана нами новая структура основовязаного трикотажа, в котором уточные нити создают наружный слой, закрепляясь в переплетении. Этот трикотаж (рисунок 8) содержит два полотна 1 и 2, соединенные уточными нитями 3. Каждое одинарное полотно содержит дополнительные системы уточных нитей 4 и 5, ввязанные в петли грунта одинарных полотен 1 и 2, соответственно с лицевой стороны, с образованием протяжек, расположенных через ряд. Дополнительные системы уточных нитей расположены на лицевых сторонах вдоль петельных столбиков и смещены друг относительно друга. Смещение уточных нитей обеспечивает получение равномерного застила на лицевых поверхностях трикотажа. Такой трикотаж получают из различных по химическому составу систем нитей. Его применяют, в частности, при получении гладких поверхностей сварных швов металлоконструкций.

Таким образом, разработанные структуры наполнителей для композиционных материалов представляют собой весьма значительный арсенал переплетений для трикотажа технического назначения.

Одновременно эти переплетения можно использовать для производства изделий: бытового назначения - верхней одежды, пледов, ковров, паласов и др; строительной индустрии - в качестве теплых, термостойких покрытий стеновых и потолочных панелей, заменяющих сгораемые обои и краски; при создании экологически чистых, бесшумных, соответствующих современному уровню технического развития и дизайна производственных помещений и т.д.; практически во всех областях жизнедеятельности.

Экспериментальные исследования

Трикотаж разработанных структур из стеклянных нитей получен на рашель-машине. Заправка основовязальной машины рассчитывалась по величине ниточного промежутка. Для получения максимального объемного заполнения трикотажа необходимо, чтобы ниточный промежуток был бы полностью заполнен нитью во время операции сбрасывания.

В ниточном промежутке при выполнении операции сбрасывания несколько нитей: одни располагаются ближе к стержню иглы, другие нити - ближе к крючку. Стеклянные нити имеют крутку 90 кр/м, что допускает сплющивание нити в процессе петлеобразования на 40-50% и позволяет увеличить максимальное число нитей, участвующих в провязывании петель до четырех. Максимальная линейная плотность нити при прокладывании на иглу составляет от 170 текс х 4 до 200 текс х 4 в зависимости от применяемого сырья.

Физико-механические свойства полученных полотен стеклотрикотажа приведены в таблице 1.

Таблица 1. Физико-механические свойства стеклотрикотажа

Примечание: * - трикотажные полотна вариантов 1, 3 получены из кремнеземных нитей, варианты трикотажа 2, 4, 5 - из кварцевых нитей.

Представленные виды трикотажа различных переплетений позволяют получать композиционные материалы, отвечающие определенным заданным требованиям.

Некоторые физико-механические характеристики композитов представлены в таблице 2.

Разработанные композиционные материалы на трикотажной основе прошли опытную апробацию в условиях эрозийного уноса. Результаты испытаний представлены в таблице 3.

Таблица 2. Физико-механические показатели пластиков на основе стеклотрикотажа

Таблица 3. Устойчивость стеклопластиков на унос

Из таблицы видно, что разработанные стеклотрикотажные материалы с закреплением уточной нити имеют на 15-20% большую стойкость к уносу, чем этот показатель у варианта-аналога (без закрепления уточной нити).

Заключение

Разработана технология производства основовязаного стеклотрикотажа с заданными свойствами, позволяющая получать материалы бытового и технического назначения.

Полученные на этой основе композиционные материалы для ракетной техники в десятки раз легче существующих металлических и им подобных технических конструкций. По мере совершенствования они находят все большее применение в различных сферах народного хозяйства.

Список использованных источников

1. А.С. 440462 СССР. Двойной основовязаный трикотаж/ Далидович А.С., Зиновьева В.А., Карякина Р.Г. и др. - Опубл. 1972. Бюл. №31.

2. А.С. 578385 СССР. Двойной основовязаный трикотаж/ Зиновьева В.А. - Опубл.1977. Бюл. №40.

3. А.С. 659667 СССР. Двойной основовязаный трикотаж и способ его получения/ Зиновьева В.А. - Опубл. 1977. Бюл. №16.

5. А.С. 1668504 СССР. Двойной основовязаный трикотаж/ Зиновьева В.А., Шленникова О.А., Карякина Р.Г. - Опубл. 1991. Бюл. №29.

7. Патент 2130981 РФ. Двойной основовязаный трикотаж/ Зиновьева В.А., Шленникова О.А., Данилов Б.Д. - Опубл. 1999. Бюл. №15.

8. Патент 2073755 РФ. Двойной основовязаный трикотаж/ Зиновьева В.А., Шленникова О.А., Доронин Ю.В. - Опубл. 1997. Бюл. №5.

Сведения об авторах:

Московский государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина. Россия, Москва

Размещено на Allbest.ru