Fatores que afetam as propriedades de tração do tecido

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Introdução

Designers, fabricantes e consumidores precisam compreender propriedades de tração do tecido porque esses fatores são profundamente importantes. Propriedades de tração, incluindo força, alongamento, e elasticidade, definem como os tecidos reagem sob tensão, o que influencia sua durabilidade em aplicações de vestuário, bem como em têxteis industriais. Vários componentes estruturais, incluindo alinhamento de fibras, construção de fios, métodos de tecelagem, e elementos ambientais, criam mudanças substanciais no desempenho de tração. Tecidos mais densos, compostos por vários fios por polegada, tendem a quebrar com maior resistência [1].

O desempenho da tração é afetado pelas fibras

A base do tecido é constituída por fibras. Essas propriedades determinam tanto o valor inicial força e esticar propriedades do tecido.

• Grau de Orientação:O termo descreve o nível em que cadeias moleculares em uma fibra estão alinhados. A orientação de cadeias poliméricas que se alinham com o eixo da fibra permite que a tensão seja distribuída igualmente pelas correntes. Os feixes de fibras atingem seu maior resistência à tracção quando a orientação está no seu nível mais alto [2]. O processo de desenho de materiais sintéticos como nylon e poliéster resulta em aumento da orientação, o que leva à produção de filamentos que apresentam maior força.
• Grau de Polimerização: Refere-se à medição de cadeia polimérica comprimentos em fibras. Fibras com extensão cadeias poliméricas (mais alto grau de polimerização) desenvolver-se mais forte ligações intermoleculares, o que resulta em aumento tenacidade. O resistência à tracção das fibras aumenta enquanto sua probabilidade de falha diminui quando polimerização o nível torna-se mais alto em cadeias longas celulose e de alto peso molecular fibras sintéticas. As fibras longas presentes nos materiais tornam-se ligeiramente menos flexíveis, embora o resultado final produza fibras mais fortes fios.
• Grau de Cristalinidade: Descreve a quantidade de uma fibra que consiste em elementos altamente ordenados estruturas semelhantes a cristais. A compactação de polímeros cristalinos resulta em maior rigidez e propriedades mais fortes. O módulo de tração de polímeros aumenta com cristalinidade porque suas estruturas bem ordenadas se opõem deformação [3]. Alto cristalinidade níveis resultam em fibras que perdem sua elasticidade, embora o força aumenta; assim, a busca continua pelo melhor equilíbrio força-flexibilidade através cristalino e fase amorfa combinações.
• Força da fibra: Diferentes tipos de fibras apresentam diversidade nativa força valores que herdam de seus tenacidade medição. Aramids de Kevlar manter tenacidade níveis de 23 gramas por denier, enquanto fibras de algodão geralmente medem 3–5 g/den [4] [5]. O limites de tração de um tecido aumenta substancialmente quando fibras mais fortes são misturadas ou substituídas. Fibras modernas de alta resistência, consistindo em UHMWPE, Vectran, e alta tenacidade nylon demonstrar tenacidades atingindo 20–26 g/den, enquanto lã e fibras de linho permanecer em níveis de 3–5 g/den.

As características fundamentais de desempenho de um tecido se desenvolvem a partir de cada indivíduo fibra elemento. Especializado engenharia têxtil referências fornecem informações detalhadas sobre propriedades de tração da fibra.

Desempenho de tração

Características dos fios e sua função

O caminho fios (fibras torcidas juntas) se comportam sob tensão depende de características do fio.

• Torção e direção do fio:O processo de torção fios cria ligação de fibras, o que melhora ambos atrito de fibra e seu entrelaçamento força. Uma quantidade moderada de torção em fios leva ao aumento força do fio. UMA tecido de algodão construído a partir de fios com maior torção experimentado melhorado resistência à ruptura em testes [6]. O processo de torção permite que as fibras criem ligações mútuas estruturas de suporte. O força de fios diminui quando torção atinge níveis excessivos porque as fibras então se posicionam em ângulos que reduzem resistência à tracção na direção de tração [7].
• Densidade do fio (contagem de urdume/trama): O número de fios por unidade de comprimento (termina por polegada em urdidura, escolhas por polegada em trama) define densidade do tecido. Um tecido se torna mais denso quando contém mais fios por polegada. Padrões têxteis indicam que tecidos com densidade urdidura e trama os padrões exibirão propriedades estruturais mais fortes [1]. Resistência à tração melhora quando os tecidos combinam densidade padrões de tecelagem com alta tenacidade materiais de fios como poliéster ou nylon [8]. O força em uma direção aumenta em 10–15% em tecidos com contagens de urdume/trama acima de 100 pontas por polegada, mas essa melhoria resulta em redução porosidade do tecido.
  

  Características dos fios e sua função

Impactos na estrutura da trama do tecido

O método de construção de tecido determina como fios se cruzam e como estresse distribui pelo tecido.

• Ponto de tafetá: Um único fio de urdidura passa por cima e por baixo de um único fio de trama (1×1). O padrão de entrelaçamento apertado resulta no mais uniforme distribuição de tensões. Ponto de tafetá alcança o mais alto resistência à ruptura e alongamento entre os padrões tecidos têxteis de acordo com pesquisas empíricas [1]. O alto número de entrelaçamentos em tecidos de trama simples torna-os resistentes à tensão induzida distorção e enviesamento devido à sua estrutura estável.
• Tecido sarja:As cristas diagonais em sarja ocorrem quando a estrutura é definida como 2×2. O resistência à tracção de sarja permanece um pouco mais fraco do que ponto de tafetá devido à sua extensão flutua, o que resulta em uma redução de 10–15%, mas fornece um desempenho superior drape propriedades. A estrutura diagonal reduz o número de entrelaçamentos, distribuindo assim carregar desigualmente comparado a ponto de tafetá estruturas.
• Tecido de cetim: O tecido de cetim estrutura mantém extremamente longo flutua com comprimento mínimo de 4×1. O baixo densidade de entrelaçamento em tecido de cetim resulta em uma superfície de tecido lisa e brilhante, mas sua resistência à tracção acaba sendo o mais baixo em 25–30% menor que ponto de tafetá [1]. Fios em cetim carregar estendido cargas pois se esticam antes de atingir carga de tecido equilíbrio.

O densidade do tecido fortalece ou enfraquece esses efeitos; assim, ponto de tafetá torna-se mais forte que tecido de cetim quando densamente tecido e mais fraco quando frouxamente tecido.

(Para básico estrutura de trama detalhes, veja Fundamentos da Tecelagem.)

Tecido de trama

Condições de teste e fatores ambientais

O condições de teste padronizadas crie uma base sólida, mas as variações reais do campo são importantes.

• Atmosfera Padrão: Ensaios de tração têxtil (por exemplo, ASTM D5034) requerem amostras condicionadas a cerca de 20–21°C e 65% umidade relativa [9]. O condições padronizadas de laboratório criar uma atmosfera controlada que minimize umidade e temperatura variáveis para atingir resultados de testes padronizados.
• Umidade: Fibras naturais absorver umidade. Pesquisas conduzidas a 21°C demonstraram que resistência do tecido melhorou quando algodão foi exposto a níveis mais altos umidade, mas força da seda diminuiu nas mesmas condições, e poliéster permaneceu inalterado [10]. O efeito plastificante de umidade em certas fibras permite que elas se tornem mais dúctil, ainda ligações de hidrogênio alterações de experiência. A necessidade de controle condições de teste torna-se aparente porque os resultados mostram respostas diferentes com base em tipo de fibra.
• Temperatura/Calor: O força de cadeias poliméricas diminui à medida que temperatura sobe porque aquecer fornece aumento atividade em cadeia. Envelhecimento térmico (aquecimento prolongado de um tecido) pode causar força reduções de aproximadamente 10–20%. Uma breve exposição a altas aquecer através chamas ou intenso exposição à luz solar causas fibra danos. A exposição gradual a luz UV ou contato com agentes químicos (como ácidos ou solventes) resulta em ligação de fibra deterioração que enfraquece a resistência do tecido.
• Taxa de deformação: A velocidade de teste na qual um máquina de tração aplica força durante o teste afetará os resultados obtidos. teste de velocidade, quando mais rápido, produz medições que mostram aumento força e alongamento valores. Os estabelecidos velocidade da cruzeta (300–500 mm/min) serve como padrão para testes porque produz comparações de resultados significativas.

Em condições controladas, valores de testes de laboratório permanecem válidos [9], ainda desempenho do tecido fica sujeito a variações de teor de umidade, exposição ao calor, e estresse de carga. Ao avaliar dados de tração, certifique-se de registrar o condições de teste.

Fatores ambientais

Prós e contras dos principais fatores

• Fatores de Fibra: Prós: O orientação e cristalinidade de estruturas moleculares resultar em significativo força aprimoramento em fibra materiais. Contras:A principal desvantagem dessa característica é que ela produz rigidez e menos elástico tecidos.
• Fio torcido: Prós:O ideal torção de fio gera melhorias internas coesão da fibra e força de acordo com estudos [6]. Contras: O excessivo torção aplicado a fios produz dois resultados negativos, que incluem inclinação de fibra e aumentou pilosidade dos fios [7].
• Densidade do fio: Prós: O número de fios por polegada leva diretamente a uma maior força materiais de tecido [1]. Contras:Um muito apertado estrutura de trama diminui respirabilidade do tecido enquanto faz fios mais propenso a crimpagem.
• Estrutura de trama: Prós: Ponto de tafetá fornece resistência máxima a tensão de tração e rasgando. Contras: Tecido de cetim, embora lisa e brilhante, tem a textura mais fraca resistência à tracção.
• Padrões de teste: Prós: Obtenção de resultados uniformes por meio de testes a 20°C/65% Condições de RH [9]. Contras: Fatores do mundo real, como umidade, Exposição à luz UV, e abrasão pode diminuir inesperadamente força níveis em 10–20%.

Conclusão

O propriedades de resistência de tecidos derivam de química das fibras, que interage com arquitetura de tecidoOs fabricantes de tecidos podem obter tecidos com características específicas força características usando forte fibras, otimizando orientação molecular e cristalinidade, selecionando apropriado torção de fio e densidade, e usando forte padrões de tecelagem. O protocolo de teste padronizado ASTM D5034 fornece dados de medição iniciais confiáveis [9], mas condições operacionais que incluem umidade, aquecer, e padrões de desgaste pode modificar esses resultados iniciais. Os resultados da pesquisa combinados com dados precisos métodos de teste resultam em tecidos que cumprem as suas funções necessárias padrões de desempenho.

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