Facteurs affectant les propriétés de traction du tissu

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Présentation

Les concepteurs, les fabricants et les consommateurs doivent comprendre propriétés de traction du tissu parce que ces facteurs sont très importants. Propriétés de traction, y compris force, élongation, et élasticité, définissent la façon dont les tissus réagissent sous tension, ce qui influence leur durabilité pour les applications vestimentaires ainsi que pour les textiles industriels. De nombreux composants structurels, notamment alignement des fibres, construction de fil, méthodes de tissage, et éléments environnementaux, modifient considérablement les performances en traction. Les tissus plus denses, composés de nombreux fils par pouce, ont tendance à se rompre avec une plus grande résistance. [1].

Les performances de traction sont affectées par les fibres

La base du tissu est constituée de fibresCes propriétés déterminent à la fois la valeur initiale force et extensible propriétés du tissu.

• Diplôme d'orientation:Le terme décrit le niveau auquel chaînes moléculaires dans une fibre sont alignés. L'orientation de chaînes polymères alignés avec l'axe de la fibre permettent une répartition uniforme de la tension sur les chaînes. Les faisceaux de fibres atteignent leur maximum résistance à la traction lorsque l'orientation est à son plus haut niveau [2]. Le processus d'étirage de matériaux synthétiques tels que Fibre de nylon et Fibre polyester entraîne une amélioration de l'orientation, ce qui conduit à la production de filaments qui présentent une plus grande force.
• Degré de polymérisation: Fait référence à la mesure de chaîne polymère longueurs des fibres. Fibres à fibres allongées chaînes polymères (plus haut degré de polymérisation) développer une plus grande force liaisons intermoléculaires, ce qui entraîne une augmentation ténacité. Le résistance à la traction des fibres augmente tandis que leur probabilité de défaillance diminue lorsque la polymérisation le niveau devient plus élevé dans les deux chaînes longues cellulose et de poids moléculaire élevé fibres synthétiquesLes fibres longues présentes dans les matériaux deviennent légèrement moins souples, même si le résultat final produit des fibres plus résistantes. fils.
• Degré de cristallinité:Décrit dans quelle mesure une fibre est constituée de fibres hautement ordonnées structures cristallines. L'emballage serré de polymères cristallins entraîne une plus grande rigidité et des propriétés plus fortes. Le module de traction des polymères augmente avec cristallinité parce que leurs structures bien ordonnées s'opposent déformation [3]. Haut cristallinité les niveaux entraînent des fibres qui perdent leur élasticité, bien que le force augmente ; ainsi, la recherche continue de l'optimum équilibre force-flexibilité à travers cristalline et phase amorphe combinaisons.
• Résistance des fibres:Différents types de fibres présentent des propriétés natives diverses force valeurs qu'ils héritent de leurs ténacité mesures. aramides Kevlar maintenir ténacité niveaux de 23 grammes par denier, tandis que fibres discontinues de coton mesure généralement entre 3 et 5 g/den [4] [5]. Le limites de traction La résistance d'un tissu augmente considérablement lorsque des fibres plus résistantes sont mélangées ou substituées. Les fibres modernes à haute résistance, composées de UHMWPE, Vectran, et haute ténacité Fibre de nylon démontrer ténacités atteignant 20–26 g/den, tandis que laine et fibres de lin rester à des niveaux de 3 à 5 g/den.

Les caractéristiques de performance fondamentales d'un tissu se développent à partir de chaque individu fibre élément. Spécialisé ingénierie textile les références fournissent des informations détaillées sur propriétés de traction des fibres.

Performances en traction

Caractéristiques du fil et leur rôle

Le chemin fils (fibres torsadées ensemble) se comportent sous tension en fonction de caractéristiques du fil.

• Torsion et direction du fil:Le processus de torsion fils crée liaison des fibres, ce qui améliore à la fois frottement des fibres et leur imbrication force. Une quantité modérée de torsion dans les fils conduit à une augmentation résistance du fil. UN Tissu coton construit à partir de fils à plus haute torsion expérimenté amélioré résistance à la rupture dans les tests [6]Le processus de torsion permet aux fibres de créer des liens mutuels. structures de soutien. Le force des fils diminue lorsque torsion atteint des niveaux excessifs car les fibres se positionnent alors à des angles qui réduisent résistance à la traction dans le sens de la traction [7].
• Densité du fil (nombre de fils chaîne/trame): Le nombre de fils par unité de longueur (extrémités par pouce dans chaîne, pics par pouce en trame) définit densité du tissuUn tissu devient plus dense lorsqu'il contient plus fils par pouce. Normes textiles indiquent que les tissus denses chaîne et trame les motifs présenteront des propriétés structurelles plus fortes [1]. Résistance à la traction s'améliore lorsque les tissus combinent des tissus denses motifs de tissage avec une haute ténacité matériaux de fil tel que Fibre polyester ou Fibre de nylon [8]. Le force dans une direction augmente de 10–15% dans les tissus avec nombre de fils de chaîne/trame plus de 100 extrémités par pouce, mais cette amélioration entraîne une réduction porosité du tissu.
  

  Caractéristiques du fil et leur rôle

Impacts sur la structure du tissage du tissu

Le méthode de construction du tissu détermine comment fils se croisent et comment stresser se répartit sur le tissu.

• Tissage simple:Un seul fil de chaîne passe au-dessus puis au-dessous d'un seul fil de trame (1×1). Le motif d'entrelacement serré produit l'uniformité la plus élevée. répartition des contraintes. Tissage simple atteint le plus haut résistance à la rupture et élongation parmi les standards tissages textiles selon les recherches empiriques [1]. Le nombre élevé de entrelacs dans tissus à armure toile les rend résistants aux tensions induites distorsion et biais en raison de leur structure stable.
• Armure sergée:Les crêtes diagonales dans armure sergée se produisent lorsque la structure est définie sur 2×2. Le résistance à la traction de sergé reste un peu plus faible que Tissage simple en raison de son extension flotteurs, ce qui entraîne une réduction de 10–15%, tout en offrant une performance supérieure draper propriétés. La structure diagonale réduit le nombre de entrelacs, distribuant ainsi charger inégalement par rapport à Tissage simple structures.
• Tissage satiné: Le tissage satiné la structure se maintient extrêmement longtemps flotteurs d'une longueur minimale de 4×1. Le bas densité d'entrelacement dans tissage satiné donne une surface de tissu lisse et brillante, mais son résistance à la traction finit par être le plus bas à 25–30% inférieur à Tissage simple [1]. Fils dans satin porter étendu charges car ils s'étirent avant d'atteindre charge de tissu équilibre.

Le densité du tissu renforce ou affaiblit ces effets ; ainsi, Tissage simple devient plus fort que tissage satiné lorsqu'il est tissé de manière dense et plus faible lorsqu'il est tissé de manière lâche.

(Pour les bases Structure du tissage détails, voir Principes fondamentaux du tissage.)

Tissage du tissu

Conditions de test et facteurs environnementaux

Le conditions de test standardisées créer une base solide, mais les variations réelles sur le terrain s'avèrent importantes.

• Ambiance standard: Essais de traction textile (par exemple, ASTM D5034) nécessitent des échantillons de conditionnement à environ 20–21 °C et 65% humidité relative [9]. Le conditions de laboratoire standardisées créer une atmosphère contrôlée qui minimise humidité et température variables pour obtenir des résultats de tests standardisés.
• Humidité: Fibres naturelles absorber humidité. Des recherches menées à 21 °C ont démontré que résistance du tissu amélioré lorsque coton a été exposé à des niveaux plus élevés humidité, mais force de la soie diminué dans les mêmes conditions, et Fibre polyester n'a pas été affecté [10]. Le effet plastifiant de humidité sur certaines fibres leur permet de devenir plus ductile, encore liaisons hydrogène altérations de l'expérience. Le besoin d'un contrôle conditions de test devient évident car les résultats montrent des réponses différentes en fonction de type de fibre.
• Température/Chaleur: Le force de chaînes polymères diminue à mesure que température se lève parce que chaleur offre une augmentation activité en chaîne. Vieillissement thermique (chauffage prolongé d'un tissu) peut provoquer force réductions d'environ 10–20%. Une brève exposition à des concentrations élevées chaleur à travers flammes ou intense exposition au soleil causes fibre dommages. L'exposition progressive à lumière UV ou contacter avec agents chimiques (tel que acides ou solvants) donne comme résultat liaison par fibres détérioration qui affaiblit le résistance du tissu.
• Taux de déformation:La vitesse de test à laquelle un machine de traction applique une force pendant le test affectera les résultats obtenus. vitesse de test, lorsqu'il est plus rapide, donne des mesures qui montrent une augmentation force et élongation valeurs. Les valeurs établies vitesse de la traverse (300–500 mm/min) sert de norme pour les tests car elle produit des comparaisons de résultats significatives.

Dans des conditions contrôlées, valeurs des tests de laboratoire restent valables [9], encore performance du tissu devient sujet à des variations de teneur en humidité, exposition à la chaleur, et contrainte de chargement. Lors de l'évaluation données de traction, assurez-vous d'enregistrer le conditions de test.

Facteurs environnementaux

Avantages et inconvénients des facteurs clés

• Facteurs de fibres: Avantages: Le orientation et cristallinité de structures moléculaires entraîner des conséquences importantes force amélioration de fibre matériels. Inconvénients:L'inconvénient majeur de cette caractéristique est qu'elle produit des matériaux rigides et moins élastique tissus.
• Torsion du fil: Avantages: L'optimal torsion du fil génère une amélioration interne cohésion des fibres et force selon les études [6]. Inconvénients: L'excessif torsion appliqué à fils produit deux résultats négatifs, qui incluent inclinaison des fibres et augmenté pilosité du fil [7].
• Densité du fil: Avantages: Le nombre de fils par pouce conduit directement à un renforcement matériaux en tissu [1]. Inconvénients:Un très serré Structure du tissage diminue respirabilité du tissu tout en faisant fils plus enclins à sertissage.
• Structure du tissage: Avantages: Tissage simple offre une résistance maximale à contrainte de traction et déchirure. Inconvénients: Tissage satiné, bien que lisse et brillant, a le plus faible résistance à la traction.
• Normes de test: Avantages:Obtention de résultats uniformes grâce à des tests à 20°C/65% Conditions d'HR [9]. Inconvénients: Des facteurs du monde réel tels que humidité, exposition aux rayons UV, et Abrasion textile peut diminuer de manière inattendue force niveaux de 10–20%.

Synthèse

Le propriétés de résistance des tissus proviennent de chimie des fibres, qui interagit avec architecture textileLes fabricants de tissus peuvent réaliser des tissus avec des force caractéristiques en utilisant de fortes fibres, optimisation orientation moléculaire et cristallinité, en sélectionnant les éléments appropriés torsion du fil et densité, et en utilisant fort motifs de tissage. Le protocole de test standardisé ASTM D5034 fournit des données de mesure initiales fiables [9], mais des conditions opérationnelles qui incluent humidité, chaleur, et modèles d'usure peuvent modifier ces résultats initiaux. Les résultats de la recherche, combinés à des données précises, méthodes de test donnent naissance à des tissus qui répondent à leurs besoins normes de performance.

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