Исследование взаимосвязи характеристик гидрофильности текстильных полотен

Качество методов контроля обеспечивает получение достоверной информации о качестве вырабатываемой продукции. На основе указанной информации принимаются решения и разрабатываются мероприятия по обеспечению, поддержанию и повышению качества продукции. Методы контроля являются основой информационного обеспечения системы управления качеством продукции и играют значительную роль в эффективном функционировании всей системы. Поэтому качество методов контроля можно рассматривать как один из основных факторов, определяющих качество вырабатываемой продукции [1].

Управление качеством продукции на отдельном предприятии может иметь свои особенности в зависимости от его оснащенности и вида выпускаемой продукции.

2.3 ОБСУЖДЕНИя И ВЫВОДЫ

В данном разделе был рассмотрены вопросы производства полотенечных тканей и управления качеством. Были изучены стадии формировании качества и основные факторы, определяющие качество текстильных полотен.

По организационно-технологическому разделу можно сделать следующие выводы:

-процесс производства хлопчатобумажных и льняных тканей включает: получение пряжи, подготовку пряжи к ткачеству, ткачество, отделку и разбраковку;

-для производства хлопчатобумажных полотенечных тканей используют кардную хлопчатобумажную пряжу;

-для выработки льняных холстов и полотенец применяют пряжу льняную и оческовую мокрого прядения;

-полотенечные ткани вырабатывают на пневматических, рапирных, жаккардовых и СТБ станках;

-отделка полотен состоит из четырех стадий: очистка и подготовка материала, крашение, печатание и заключительная отделка;

-разбраковка текстильных полотен осуществляется по стандартам: ГОСТ 161 Ткани хлопчатобумажные, смешанные и из пряжи химических волокон. Определение сортности; ГОСТ 357 Ткани чистольняные, льняные и полульняные. Определение сортности;

-управление качеством предполагает наличие определенной системы, обязательными элементами которой являются объект управления, информационное обеспечение, управляющий орган, управляющие воздействия, программа по качеству и помехи;

-управление качеством полотенечных тканей охватывает следующие стадии формирования качества: прогнозирование и планирование; проектирование, разработку и постановку продукции на производство; производство продукции, ее обращение и поставку потребителю; эксплуатацию (потребление) продукции;

-основными факторами, определяющими качество полотенечных тканей, являются: качество нормативно-технической или проектной документации, качество сырья, вспомогательных материалов и комплектующих изделий, качество работы оборудования и вспомогательного инструмента, качество труда исполнителей, качество методов контроля;

-управление качеством продукции на отдельном предприятии может иметь свои особенности в зависимости от его оснащенности и вида выпускаемой продукции.



3. научно-исследовательский раздел

3.1 Выбор объектов и общая методика исследования

Для исследования взаимосвязи характеристик гидрофильности текстильных полотен были выбраны образцы, сведения о которых представлены в табл. 1.

Таблица 1- Выбранных ткани для исследований

Наименование ткани	Сырьевой состав	Страна производитель	Переплетение
Махровая полотенечная	100% хлопок	Бразилия	Махровое
Вафельная	100% хлопок	Россия	Вафельное
Компаньон	100% лен	Италия	Полотняное
Полотенечная	100% хлопок	Россия	Жаккардовое
Полотенечная пестротканая	100% хлопок	Россия	Полотняное

Выбранные образцы тканей состоят из натуральных волокон, четыре хлопчатобумажные ткани махрового, вафельного, жаккардового и полотняного переплетения, одна льняная ткань полотняного переплетения. Полотна выбраны с разными структурными характеристиками, что позволит определить, как характеристики структуры ткани влияют на ее гигроскопические свойства, зависят ли гигроскопические свойства текстильных полотен от переплетения, поверхностной плотности ткани, пористости и других структурных характеристик или они определяются только сырьевым составом.

Хлопчатобумажные и льняные текстильные полотна могут использоваться для производства полотенец, для которых очень важны характеристики гидрофильности. Поэтому для исследования взаимосвязи между характеристиками гидрофильности были выбраны данные образцы тканей.

Общая методика исследования заключается в определении размерных и структурных характеристик текстильных полотен, определении характеристик гидрофильности по стандартам и нахождении взаимосвязи между этими характеристиками.

Существуют различные методы определения показателей качества материалов. К ним относятся:

- измерительный;

- расчетный;

- регистрационный;

- органолептический;

- экспертный;

- социологический.

При определении характеристик гидрофильности используется измерительный метод, который основан на получении информации с помощью использования технических средств измерений. Данный метод позволяет получить количественную характеристику исследуемого свойства с известной степенью точности, возможность определить разброс и неравноту показателя качества [5].

Образцы тканей отбирают для проведения испытаний разрушающими методами контроля.

Выбирают точечные пробы во всю ширину ткани, длина определяется в зависимости от ширины ткани и видов лабораторных испытаний. Точечные пробы тканей отбирают из любого места куска ткани, но не от самого конца. Количество образцов для проведения испытаний разрушающими методами контроля должно быть не менее одного изделия при условии его достаточности для проведения испытаний.

По точечной пробе ткани определяют размерные и структурные характеристики.

Для выбранных образцов ткани по ГОСТ 3816 Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств, ГОСТ 10681 Материалы текстильные. Климатические условия для кондиционирования и испытания проб и методы их определения и ГОСТ 11027 Ткани и штучные изделия хлопчатобумажные махровые и вафельные. Общие технические условия проводятся испытания по определению фактической влажности, гигроскопичности, капиллярности и водопоглощения. Также проводится дополнительное испытание по определению времени высыхания текстильных полотен.

Между вышеперечисленными характеристиками исследуется взаимосвязь. С помощью корреляционного анализа находится зависимость между двумя характеристиками гидрофильности, при нахождении простого коэффициента корреляции, и тремя, при нахождении множественного коэффициента корреляции. Исходя из полученных данных, учитывая значения размерных и структурных характеристик исследуемых текстильных полотен, выявляются причины, которые оказывают влияние на наличие или отсутствие взаимосвязи между характеристиками гидрофильности.

3.2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРНЫХ И СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИССЛЕДУЕМЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН

Лабораторный анализ ткани проводят по точечным пробам, отобранным от партии тканей в соответствии с ГОСТ 20566 Ткани и штучные изделия текстильные. Правила приемки и метод отбора проб. Точечная проба представляет собой отрезок ткани во всю ее ширину. Длина ее зависит от ширины ткани и вида испытания.

По точечной пробе ткани определяют следующие характеристики:

размерные -- длину, ширину, толщину ткани;

массу -- массу точечной пробы, линейную плотность ткани, поверхностную плотность ткани, среднюю плотность;

структурные -- число нитей по основе и по утку на 100 мм ткани, линейную плотность нитей основы и утка, расчетную поверхностную плотность ткани, заполнение и пористость ткани, коэффициент связности и переплетение.

Ниже приведены определения терминов, формулы для расчета основных характеристик и пример расчетов для ткани компаньон.

Линейная плотность ткани (г/м) - масса 1 пог. м ткани:

Mґ = 10³M/L, (12)

где М -- масса точечной пробы ткани, г;

L -- длина пробы, мм.

Mґ = 10³•71,5/300=238,33 г/м.

Поверхностная плотность ткани (г/м²) - масса 1 м² ткани:

M₁ = 10⁶M/(L•B), (13)

где В -- ширина точечной пробы ткани, мм.

М₁ =10⁶•71,5/(300•1300)= 183,33 г/м².

Линейная плотность нитей основы и утка (Текс):

Т_о = M_о/L_{о ,} (14)

Т_у = M_у/L_{у ,} (15)

где M_о, M_у - масса пучков основных и уточных ничей, мг;

L_о, L_у - длина основных и уточных нитей в пучках, м.

Т_о= 234,5/5=46,9 Текс,

Т_у= 263,3/5=52,6 Текс.

Число нитей основы и утка на 100 мм:

П_о = 100(П_1о+П_2о+П_3о)/(3В) , (16)

П_у = 100(П_4у+П_5у+П_6у+П_7у)/(4В) , (17)

где П_1о, П_2о, П_3о, П_4у, П_5у, П_6у, П_7у -число нитей в полосках;

В - ширина полоски, мм.

П_о=100(50+50+50)/(3•25)=200 нитей,

П_у=100(42+41+42+40)/(4•25)=165 нитей.

Расчетная поверхностная плотность ткани без учета уработки (г/м²)

М₁ґ =0,01(Т_оП_о + Т_уП_у), (18)

где Т_о, Т_у -- линейная плотность нитей основы и утка, Текс;

П_о, П_у -- число нитей соответственно основы и утка на 100 мм ткани.

М₁ґ =0,01(46,9•200 + 52,6•165)=180,59 г/м².

Отклонение расчетной поверхностной плотности ткани от фактической:

Д = (М ₁ -- М₁ґ)/М₁ ·100. (19)

Д = (183,33 -- 180,59)/183,33 ·100= 1,5 %.

Отклонение расчетной поверхностной плотности ткани от фактической не должно превышать 5 %. При большем отклонении повторно определяют плотность ткани и линейную плотность нитей основы и утка.

Средняя плотность ткани (мг/мм³):

д =10³ М/(LBb), (20)



где b -- толщина точечной пробы ткани, мм.

д =10³ 71,5/(300·1300·0,48)=0,38 мг/мм³.

Расчетный диаметр нити основы и утка (мм):

d_o = 0,0357 , (21)

d_у = 0,0357 , (22)

где Т_о, Т_у - линейная плотность нитей основы и утка, Текс;

д_o, д_у - средняя плотность нитей основы и утка, мг/мм³.

d_o = 0,0357=0,25 мм,

d_у = 0,0357=0,27 мм.

Линейное заполнение ткани по основе и утку (%) показывает, какой процент от расстояния между осями соседних нитей составляет расчетный диаметр нити основы d_o или утка d_у:

E_o = П_о d_o, (23)

E_у = П_у d_у. (24)

E_o = 200·0,25=50,0 %,

E_у = 165·0,27= 44,6 %.

Линейное наполнение ткани по основе и утку показывает, какой процент от длины прямолинейного отрезка вдоль основы или утка составляет сумма поперечников нитей двух систем без учета их сплющивания и наклонного расположения, лине наполнение для ткани полотняного переплетения, (%):



H_o = E_o + Е_уП_o/П_у, (25)

Н_у = E_у + Е_oП_у/П_o. (26)

H_o = 50+44,6·200/165=104 %,

Н_у= 44,6+50·165/200= 86 %.

Коэффициент связности учитывает наличие связей, определяемых переходом нити одной системы с лицевой поверхности на изнаночную, и наоборот:

К_о = Н_o/Е_o; . (27)

К_у = Н_у/Е_у. (28)

К_о = 104/50=2,1,

К_у = 86/44,6=1,9.

Поверхностное заполнение ткани (%) определяется отношением площади проекций обеих систем нитей в минимальном элементе ткани ко всей площади этого элемента:

E_s = E_o + E_y - 0,01 E_oE_y. (29)

E_s = 50+44,6-0,01·50·44,6=72 %.

Объемное заполнение ткани (%) определяется отношением объема нитей V_H в ткани ко всему объему ткани V_T:

E_v = д_т/д_н · 100, (30)

где д_н -- средняя плотность нитей в ткани, если д_o = д_у, мг/мм³;

д_т - средняя плотность ткани, мг/мм³.

E_v = 0,38/0,95·100= 40 %.

Заполнение массы ткани (%) определяется отношением массы нитей в ткани к ее максимальной массе М_mах, рассчитываемой при условии полного заполнения всего объема ткани веществом, составляющим волокна или нити:

E_м = д_т/с ·100, (31)

где с -- плотность вещества волокон или нитей, мг/мм³.

E_м =0,38/1,5·100= 25 %.

Поверхностная пористость (%) показывает отношение площади сквозных пор к площади всей ткани:

R_S = 100 - E_s. (32)

R_S = 100-72=28 %.

Объемная пористость (%) показывает долю воздушных промежутков только между нитями:

R_V =100 - E_V. (33)

R_V =100 -40=60 %.

Общая пористость (%) -- долю всех промежутков между нитями, а также внутри них и внутри волокон:

R_м = 100 - E_м. (34)

R_м = 100 -25= 75 %.

Переплетение ткани характеризует порядок взаимного перекрытия продольных нитей основы поперечными нитями утка. Определяют переплетение с помощью ткацкой лупы и препарировальной иглы на оставшемся от раскроя участке ткани [21].

Результаты измерений и расчетов по каждому образцу ткани приведены в табл. 2.

Таблица 2 - Размерные и структурные характеристики исследуемых текстильных полотен

Наименование показателей	Наименование тканей
	Махровая полотенечная	Вафельная	Компаньон	Полотенечная	Полотенечная пестротканая
1	2	3	4	5	6
Длина образца L, мм	300	300	300	300	380
Ширина ткани B, мм	400	1400	1300	350	640
Толщина ткани b, мм	2,70	0,61	0,48	0,33	0,72
Масса ткани m, г	67,0	73,08	71,5	22,54	38,57
Линейная плотность ткани М', г/м	223,33	243,60	238,33	75,13	101,5
Поверхностная плотность ткани М1, г/м2	558,33	174,0	183,33	214,66	158,60
Линейная плотность нитей основы То, текс	55,6	28,0	46,9	48,7	63,2
Линейная плотность нитей утка Ту, текс	47,1	55,2	52,6	63,6	71,0
Плотность ткани по основе По, число нитей на 100 мм	2801	200	200	210	100
Плотность ткани по утку Пу, число нитей на 100 мм	2001	210	165	175	140
Расчетная повер-хностная плот-ность ткани без учета уработки нитей, г/м2	-1	171,92	180,59	213,57	162,60
Отклонение рас-четной повер-хностной плотности ткани от фактической, %	-1	1,2	1,5	0,5	2,5
Ср. плотность ткани дт, мг/мм3	0,21	0,29	0,38	0,65	0,22
Расчетный диаметр нити основы dо, мм	0,29	0,20	0,25	0,27	0,31
Расчетный диаметр нити утка dу, мм	0,26	0,29	0,27	0,31	0,33
Линейное запол-нение ткани по основе Ео, %	81,21	40,0	50,0	56,7	31,0
Линейное запол-нение ткани по утку Еу, %	52,01	60,9	44,6	54,3	46,2
Линейное наполнение ткани по основе Но, %	1541	98	104	122	64
Линейное на-полнение ткани по утку Ну, %	1101	103	86	101	90
Коэффициент связности по основе Ко.	2,11	2,5	2,1	2,2	2,1
Коэффициент связности по утку Ку.	1,91	1,7	1,9	1,9	1,9
Поверхностное заполнение ЕS, %	911	77	72	80	63
Объемное запол-нение ЕV, %	24	34	40	77	26
Заполнение мас-сы ткани ЕМ, %	14	19	25	43	15
Поверхностная пористость ткани RS, %	9	23	28	20	37
Объемная пористость ткани RV, %	76	66	60	23	74
Общая порис-тость ткани RМ, %	86	81	75	57	85
Переплетение ткани	Махровое	Вафельное	Полотняное	Жаккардовое	Полотняное

1 - Результаты измерений ориентировочны, так как ткань махровая.

По результатам, приведенным в таблице 2 можно сделать выводы, что махровая ткань обладает наибольшей поверхностной плотностью (558,33 г/м²) и наибольшей толщиной ткани (2,7 мм), а полотенечная пестротканая наименьшую поверхностную плотность (158,60 г/м²), самой тонкой является полотенечная ткань (0,33 мм). Средняя плотность ткани, а следовательно ее объемное заполнение и заполнение по массе наибольшие у полотенечной ткани, выработанной жаккардовым переплетением (0,65 мг/мм³, 77%, 43%) у махровой (0,21 мг/мм3, 24%, 14%) и полотенечной пестротканой (0,22 мг/мм³, 26%, 15%) тканей значения этих характеристик наименьшие.

Линейное заполнение ткани зависит от числа нитей на 100 мм по основе и по утку. Так как махровая ткань имеет наибольшую плотность ткани по основе - она и обладает наибольшим линейным заполнением по основе (81,2%), наименьшее линейное заполнение по основе имеет пестротканая полотенечная ткань (31%).

Махровая ткань, обладая наибольшим поверхностным заполнением (91%), имеет наименьшую поверхностную пористость (9%), пестротканая полотенечная ткань имеет наименьшее поверхностное заполнение (63%) и, следовательно, наибольшую поверхностную пористость (37%). Значения общей пористости наибольшие у махровой (86%) и полотенечной пестротканой (85%) тканей.

Далее для исследуемых образцов ткани проводится определение характеристик гидрофильности.

Определения терминов по данным характеристикам рассмотрены ранее в аналитическом разделе, поэтому далее будет изложена только методика проведения испытаний.

3.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФАКТИЧЕСКОЙ ВЛАЖНОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН

Определение влажности текстильных полотен проводится по ГОСТ 3816 Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств. От точечной пробы отбирают две элементарные пробы массой 3-10 г для высушивания в сушильном шкафу. Элементарную пробу взвешивают, затем помещают в стаканчик для взвешивания и высушивают в открытом стаканчике для взвешивания до постоянной массы при температуре (107±2) єС. Затем стаканчик для взвешивания закрывают и помещают для охлаждения в эксикатор, заполненный обезвоженным хлоридом кальция. После охлаждения стаканчик для взвешивания снова взвешивают.

Влажность (W_ф) в процентах вычисляют по формуле:

W_ф=100 • (m_о - m_с) / m_с, (35)

где m_о - масса элементарной пробы до высушивания, г;

m_с - масса элементарной пробы после высушивания до постоянной массы, г.

За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов двух определений, вычисленное с погрешностью не более 0,01 % и округленное до 0,1 %.

Для полученных результатов рассчитываются среднее:

, (36)

где X_i - значение i-го показателя, n - количество измерений,

среднее квадратическое отклонение:

S= , (37)

коэффициент вариации:

C=100•S/ [21]. (38)

Ниже приведен пример расчета для показателя фактическая влажность махровой полотенечной ткани.

W_ф1=100 • (5,36- 5,19) / 5,19=3,28%,

W_ф2=100 • (5,69 - 5,55) / 5,55= 2,52 %,

W_ф3=100 • (5,52 - 5,38) / 5,38= 2,60 %,

W_ф= (W_ф1+ W_ф2 + W_ф3)/3=(3,28+2,52+2,60)/3= 2,8 %,

S= =0,42 %, С=100•0,42/2,8=15%.

Первичные данные приведены в приложении.

Значения результатов при определении влажности исследуемых образцов приведены в табл. 3.

Таблица 3 - Влажность текстильных полотен

Показатель	Наименование ткани
	Махровая полотенечная	Вафельная	Компаньон	Полотенечная	Полотенечная пестротканая
Влажность	X, %	2,8	2,6	4,0	1,9	4,4
	S,%	0,42	0,47	0,31	0,85	0,29
	С,%	15,0	18,0	7,7	44,0	6,5

Наибольшей фактической влажностью при заданных условиях обладает пестротканая полотенечная ткань (4,4%) и льняная ткань компаньон (4,0%), наименьшей - полотенечная ткань (1,9%). Высокое значение влажности у пестротканой полотенечной ткани объясняется маленькой средней плотностью ткани и большой поверхностной пористостью, у льняной ткани высокая фактическая влажность объясняется ее волокнистым составом. Полотенечная ткань, имея самую большую среднюю плотность ткани и невысокую поверхностную пористость, обладает наименьшей фактической влажностью.

3.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИГРОСКОПИЧНОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ

ПОЛОТЕН

Определение гигроскопичности тканей проводится по ГОСТ 3816 Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств. Из точечной пробы вырезаются три элементарные пробы размером 50Ч200 мм, которые выдерживаются в развернутом виде в климатических условиях (относительная влажность воздуха - (65±2)%, температура воздуха - (20±2)°С) по ГОСТ 10681 Материалы текстильные. Климатические условия для кондиционирования и испытания проб и методы их определения не менее 24 ч. Так как не удалось создать необходимые климатические условия, выдерживание проб проводилось в бытовых условиях.

Каждую элементарную пробу помещают в отдельный стаканчик для взвешивания. Стаканчики для взвешивания с элементарными пробами помещают в эксикатор с водой, в котором предварительно установлена относительная влажность воздуха (98±1) %. Выдерживают элементарные пробы в эксикаторе в открытых стаканчиках для взвешивания в течении 4 ч. Затем стаканчики для взвешивания закрывают, вынимают из эксикатора, взвешивают и высушивают до постоянной массы при температуре (107±2) ?С. После высушивания и охлаждения в эксикаторе, заполненном обезвоженным хлоридом кальция, стаканчики для взвешивания с элементарными пробами взвешивают.

Гигроскопичность (Н) в процентах вычисляют по формуле:

Н=100 • (m_в - m_с) / m_с, (39)

где m_в - масса увлажненной элементарной пробы, г;

m_с - масса элементарной пробы после высушивания до постоянной массы, г.

За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов трех определений, вычисленное с погрешностью не более 0,01 % и округленное до 0,1 %.

Ниже приведен пример расчета гигроскопичности махровой полотенечной ткани. По формулам 36, 37, 38 рассчитываются среднее, среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации.

Н₁=100 • (5,465 - 5,195) / 5,195=5,20 %,

Н₂=100 • (5,84 - 5,54) / 5,54=5,41 %,

Н₃=100 • (5,63 - 5,35) / 5,35=5,30 %,

Н=(5,20+5,41+5,30)/3=5,3 %,

S= =0,11%,

С=100• 0,11/5,3=2,1 %.

Первичные данные и расчеты для остальных образцов ткани приведены в приложении.

Результаты расчетов приведены в табл. 4.

Таблица 4 - Гигроскопичность текстильных полотен

Показатели	Наименование ткани
	Махровая полотенечная	Вафельная	Компаньон	Полотенечная	Полотенечная пестротканая
Гигроскопичность	X, %	5,3	5,2	7,5	5,3	8,1
	S,%	0,11	1,19	0,41	1,01	0,91
	С,%	2,1	22,7	5,5	18,9	11,2

Наибольшую гигроскопичность имеют полотенечная пестротканая ткань (8,1 %), это объясняется маленькой средней плотностью ткани и большой поверхностной пористостью и льняная ткань компаньон (7,5%), что объясняется ее сырьевым составом.



3.5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАПИЛЛЯРНОСТИ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН

Испытания проводятся по ГОСТ 3816 Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств. Из каждой точечной пробы вырезают три элементарные пробы длиной 300 мм и шириной 50 мм, выдерживают их в развернутом виде в климатических условиях (относительная влажность воздуха - (65±2)%, температура воздуха - (20±2)°С) по ГОСТ 10681 Материалы текстильные. Климатические условия для кондиционирования и испытания проб и методы их определения не менее 24 ч. Так как не удалось создать необходимые климатические условия, выдерживание проб проводилось в бытовых условиях.

При определении капиллярности махровой ткани из каждой точечной пробы по всей ширине из восьми мест на равном расстоянии друг от друга вынимают по пучку петельных нитей основы (по 10 нитей в каждом пучке). Длина каждой нити в пучке должна быть 600 мм.

Капиллярность определяют в климатических условиях (относительная влажность воздуха - (65±2)%, температура воздуха - (20±2)°С) по ГОСТ 10681 Материалы текстильные. Климатические условия для кондиционирования и испытания проб и методы их определения. Так как не удалось создать необходимые климатические условия, определение капиллярности проводилось в бытовых условиях.

Планку с иглами закрепляют лапками между штативами (чертеж 1). По краям и посередине планки на иглы подвешивают линейки. Элементарную пробу накалывают одним узким концом на иглы планки, а нижний конец элементарной пробы закрепляют между стеклянными палочками, края которых закрепляют резиновыми колечками. Кристаллизационную чашку устанавливают под элементарную пробу, наливают в нее раствор с красителем в таком количестве, чтобы он покрыл стеклянные палочки или до отметки, а нулевое деление линейки совпало с уровнем раствора, после чего включают секундомер. Через 60 мин отмечают по линейке с погрешностью не более 1 мм высоту подъема раствора. Капиллярность махровых и вафельных тканей определяют по высоте, на которую поднимется раствор через 30 мин.

Для определения капиллярности махровой ткани пучок нитей складывают по длине пополам, завязывают обрезанные края узлом и подвешивают за узел на иглу планки. К образовавшейся внизу петле прикрепляют стеклянные палочки так же, как к элементарной пробе. В дальнейшем поступают так же, как при определении капиллярности по элементарной пробе.

За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов трех (или восьми при определении по пучку нитей) измерений, вычисленное с погрешностью не более 1 мм.

Используя формулы 36, 37, 38, для каждого образца ткани по показателю капиллярность рассчитываются среднее, среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации. Первичные данные приведены в приложении.

Ниже приведен пример расчета для ткани компаньон.

h=(82+90+89)/3=87 мм,

S==4,3 мм, С=100•4,3/87=4,9 %.

Результаты расчетов приведены в табл. 5.



Чертеж 1. Прибор для определения капиллярности.

Таблица 5 - Капиллярность текстильных полотен

Показатели	Наименование ткани
	Махровая полотенечная	Вафельная	Компаньон	Полотенечная	Полотенечная пестротканая
Капиллярность	X,мм	168 1402	56 442	87	126	71
	S,мм	2,7 2,62	3,5 1,72	4,3	6,6	3,6
	С,%	1,6 1,82	6,2 3,92	4,9	5,3	5,1

2 - результаты измерений по истечении 30 мин.

Наибольшей капиллярностью обладают хлопчатобумажные махровая (168 мм) и полотенечная (126 мм) ткани. Высокое значение капиллярности у махровой ткани объясняется высокой степенью ориентации нитей при определении капиллярности, нити находились в строго вертикальном положении, а высокое значение капиллярности у полотенечной ткани объясняется большой плотностью ткани.

Так же по вышеуказанному методу определения капиллярности текстильных полотен были проведены испытания по выявлению влияния ширины пробы на высоту подъема раствора. В качестве образца было использовано льняное полотно компаньонк Характеристика проб и результаты испытаний приведены в табл. 6.

Таблица 6 - Влияние ширины пробы на значение капиллярности

Показатели	Ширина пробы, мм
	50	75	100
Капиллярность	X,мм	87,0	93,1	97,7
	S,мм	4,4	3,5	5,2
	С,%	5,1	3,8	5,3

По результатам испытаний видно, что с увеличением ширины пробы возрастает капиллярность.

3.6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДОПОГЛОЩЕНИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН

Испытания проводятся по ГОСТ 3816 Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств. От каждой точечной пробы вырезают элементарную пробу по всей ширине ткани длиной 60 мм. Из элементарной пробы вырезают три элементарные пробы размером 50Ч50 мм и выдерживают в развернутом виде в климатических условиях (относительная влажность воздуха - (65±2)%, температура воздуха - (20±2)°С) по ГОСТ 10681 Материалы текстильные. Климатические условия для кондиционирования и испытания проб и методы их определения не менее 24 ч.

Элементарную пробу взвешивают в стаканчиках для взвешивания, накалывают на крючок с грузом и погружают в сосуд с дистиллированной водой. Время погружения тканей - 1 мин, для махровых - 10 мин.

Элементарную пробу вынимают из сосуда, помещают на фильтровальную бумагу, сложенную в три слоя, покрывают сверху также тремя слоями фильтровальной бумаги и отжимают один раз валиком. После этого элементарную пробу сразу же взвешивают в стаканчиках для взвешивания.

Водопоглощение махровых тканей определяют по ГОСТ 11027 Ткани и штучные изделия хлопчатобумажные махровые и вафельные. Общие технические условия.

Из каждой отобранной точечной пробы вырезают из разных мест по основе шесть элементарных проб в виде полосок размером 70Ч40 мм. Края каждой полоски должны быть выровнены по нитке. Каждую элементарную пробу взвешивают с погрешностью не более 0,01 г, затем элементарные пробы накладывают на игольчатую рамочку (см. чертеж 2), по одной с каждой стороны, без натяжения и помещают в сосуд с дистиллированной водой при температуре 20⁺¹єС.

Чертеж 2. Игольчатая рамка.

Конец элементарной пробы должен быть ниже уровня воды на 50 мм. По истечении 10 мин рамочку с элементарными пробами вынимают и встряхивают пять раз вдоль элементарной пробы для удаления лишней влаги. Элементарные пробы пинцетом снимают с рамочки, помещают во взвешенные боксы и взвешивают с погрешностью не более 0,01 г.

Водопоглощение (В_п) в процентах определяют по формуле:



В_п = 100 • (m_в - m_с) / m_с, (40)

где m_в - масса влажной элементарной пробы, г;

m_с - начальная масса элементарной пробы, г.

За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое результатов трех определений (или шести при определении водопоглощения махровых тканей), вычисленное с погрешностью не более 0,1 % и округленное до 1 %.

Используя формулы 36, 37, 38, для каждого образца ткани по показателю водопоглощение рассчитываются среднее, среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации. Первичные данные приведены в приложении.

Ниже приведен пример расчета для ткани полотенечной.

В_п1 = 100 • (1,02 - 0,52) / 0,52=96%,

В_п2 = 100 • (1,02 - 0,52) / 0,52=96%,

В_п3 = 100 • (1,02 - 0,53) / 0,53=92%,

В_п=(96+96+92)/3=94,6%,

S= =2,3%,

С= 100•2,3/94,6=2,4%.

Результаты расчетов средних значений, средних квадратических отклонений и коэффициентов вариации для показателя водопоглощения приведены в табл. 7.

Таблица 7 - Водопоглощение текстильных полотен

Показатели	Наименование ткани
	Махровая полотенечная	Вафельная	Компаньон	Полотенечная	Полотенечная пестротканая
Водопоглощение	X, %	386	127	97	95	152
	S,%	10,3	5,0	2,3	2,3	4,6
	С,%	2,7	4,0	2,4	2,4	3,0



Наибольшим водопоглощением обладает махровая ткань (386%), что объяснятся ее рыхлой поверхностью и высокими значениями линейных плотностей нитей, так как ткани с такой поверхностью намокают при погружении в воду сильнее, чем ткани плотные и гладкие. Наименьшим - полотенечная (95%), так как она имеет наибольшую среднюю плотность ткани. Самое высокое значение водопоглощения махровой ткани можно объяснить и тем, что она имеет наибольшую поверхностную плотность (558,33 г/м²).

3.7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ ВЫСЫХАНИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН

Из каждой точечной пробы вырезают три элементарные пробы длиной 200 мм и шириной 50 мм, взвешивают для определения первоначальной массы. Затем каждую элементарную пробу увлажняют до увеличения массы в два раза. Засекают время начала высушивания, измерения массы проб проводят каждые 15 минут до постоянной массы.

Используя формулы 36, 37, 38, для каждого образца ткани по показателю время высыхания рассчитываются среднее, среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации. Первичные данные приведены в приложении.

Ниже приведен пример расчета для ткани полотенечной.

Т=(135+150+150)/3=145 мин,

S= =8,7 мин, С=100•8,7/145=6%.

Результаты расчетов приведены в табл. 8.



Таблица 8 - Время высыхания текстильных полотен

Показатели	Наименование ткани
	Махровая полотенечная	Вафельная	Компаньон	Полотенечная	Полотенечная пестротканая
Время высыхания	X,мин	325	185	130	145	80
	S,мин	8,7	8,7	17,3	8,7	8,7
	С,%	2,7	4,7	13,3	6,0	10,9

Пестротканая полотенечная ткань имеет наименьшее время высыхания (80 мин), а махровая - наибольшее (325 мин). Это можно объяснить тем, что махровая ткань имеет наибольшую поверхностную плотность и наименьшую поверхностную пористость, а полотенечная пестротканая обладает наименьшей поверхностной плотностью и наибольшей поверхностной пористостью.

Ниже приведены графики времени высыхания исследуемых образцов.

График 1. Высыхание махровой ткани

Уравнение кривой: y=8,900-0,014x (найдено с помощью программы Excel).



График 2. Высыхание вафельной ткани

Уравнение кривой: y=3,245-0,009x (найдено с помощью программы Excel).

График 3. Высыхание ткани компаньон

Уравнение кривой: y=3,306-0,012x (найдено с помощью программы Excel).

График 4. Высыхание полотенечной ткани



Уравнение кривой: y=3,837-0,014x (найдено с помощью программы Excel).

График 5. Высыхание полотенечной пестротканой ткани

Уравнение кривой: y=2,882-0,018x (найдено с помощью программы Excel).

Из графиков видно, что в начальный момент времени ткань высыхает быстрее и скорость процесса замедляется при приближении к равновесию. Это связано с тем, что сначала влага испаряется с поверхности нитей и этот процесс протекает быстро, а затем происходит испарение влаги из межмолекулярного пространства. Наличие внутри волокон и нитей неуравновешенных межмолекулярных сил удерживает глубоко проникшие молекулы влаги и при десорбции обратное их движение медленное.

3.8 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОФИЛЬНОСТИ

Для исследования взаимосвязи существует множество методов, но наибольшее применение получил корреляционный анализ, который будет рассмотрен далее.

Методы теории корреляции предназначены для изучения стохастической (вероятностной) зависимости между случайными величинами. Стохастическая связь между случайными величинами предполагает, что одна из них реагирует на изменение другой путем изменения параметров или характера своего закона распределения. Примером стохастической зависимости может служить связь между отдельными показателями качества текстильных материалов.

Применение корреляционного анализа при стандартизации текстильных материалов позволяет решать следующие задачи:

-ограничивать номенклатуру нормируемых показателей качества материала или продукции. Из двух или более показателей качества, между которыми установлена тесная корреляционная связь, достаточно в стандарте дать нормы лишь по одному, так как по его значению можно судить о величине других показателей;

-заменять трудоемкие или менее точные методы испытания одних показателей качества более простыми или точными методами испытания других показателей, если установлено, что они находятся в тесной корреляционной связи с первыми;

-устанавливать нормы и допуски одних показателей качества в зависимости от нормы и допусков других при условии тесной корреляционной связи между этими показателями;

-прогнозировать пределы изменения выбранного показателя качества по значению связанных с ним других показателей качества.

Для количественной оценки стохастической связи между случайными величинами в корреляционном анализе наиболее часто используют коэффициент корреляции, корреляционное отношение, показатель корреляции рангов, множественные коэффициенты корреляции и корреляционные отношения.

Коэффициент корреляции r характеризует линейную связь между двумя случайными величинами. Он является безразмерной величиной, изменяющейся в области ?1<r<+1. При r =+1 имеет место строго линейная прямая зависимость между случайными величинами. Если r=?1, то связь также строго линейная, но обратная, т. е. с увеличением одной случайной величины другая уменьшается. В случае r=0 случайные величины считают линейно не коррелированными; это, однако, еще не означает, что между ними отсутствует взаимосвязь.

Определяют коэффициент корреляции по формуле:

, (41)

где X_i и Y_i -значения случайных величин, между которыми исследуется корреляционная связь;

и - средние значения.

Реальный смысл коэффициента корреляции заключается в том, что его величина выражает отношение числа факторов, общих для изучаемых случайных величин, ко всему числу факторов, вызывающих появление данных значений случайных величин. Чем ближе это отношение к единице, тем с большим основанием можно говорить об одинаковой обусловленности появления изучаемых случайных величин, т. е. тем теснее между ними корреляционная связь.

Для оценки значимости коэффициента корреляции подсчитывают его основную ошибку по формуле:

, (42)

где r - значение коэффициента корреляции, n -число пар случайных величин, между которыми подсчитывают коэффициент корреляции.

Коэффициент корреляции считают достоверным, если его абсолютная величина в 3 раза превышает его основную ошибку: >3m_r .

Для количественной оценки корреляционной зависимости трех и более случайных величин применяют множественный коэффициент корреляции. Для трех случай величин X, Y и Z его определяют по следующей формуле:

, (43)

где r_xyz - множественный коэффициент корреляции случайной величины x c величинами y, z; r_xy, r_xz, r_yz - простые коэффициенты корреляции для двух случайных величин.

Множественный коэффициент корреляции может принимать значения в пределах от 0 до +1, т. е. он всегда величина положительная.

Если коэффициент парной корреляции оказывается существенным, то корреяционный анализ добавляют регрессионным. Находят уравнение регрессии по формуле:

y=а+bx, (44)

где b - коэффициент, рассчитываетя по форуле:

b=r_{xy ,} (45)

где r_xy - коэффициент корреляции между y,x;

_, - средние квадратические отклонения y,x;

_=, (46)

_=. (47)

Свободный член находится из уравнения:

=а+ b, (48)

где , - средние значения [5].

В табл. 9 приведены значения характеристик гидрофильности.

Таблица 9 - Значения исследуемых характеристик

Показатели	Наименование ткани
	Махровая полотенечная	Вафельная	Компаньон	Полотенечная	Полотенечная пестротканая
Влажность Wф, %	2,8	2,6	4,0	1,9	4,4
Гигроскопичность H, %	5,3	5,2	7,5	5,3	8,1
Капиллярность h, мм	168	56	87	126	71
Водопоглощение Вп, %	386	127	97	95	152
Время высыхания T, мин	325	185	130	145	80

Взаимосвязь между показателями гидрофильности приведена на следующих графиках.



График № 6. Взаимосвязь между влажностью и гигроскопичностью

Порядок расчета коэффициента корреляции между влажностью и гигроскопичностью по формуле (41) показан в таблице 10.

Значения показателей даны в таблице 9.

Таблица 10 - Расчет коэффициента корреляции

№	Wi	Hi	a=Wi-	b= Hi-	aІ	bІ	ab
1	2,8	5,3	-0,34	-0,98	0,1156	0,9604	0,3332
2	2,6	5,2	-0,54	-1,08	0,2916	1,1664	0,5832
3	4,0	7,5	0,86	1,22	0,7396	1,4884	-1,0492
4	1,9	5,3	-1,24	-0,98	1,5376	0,9604	1,2152
5	4,4	8,1	1,26	1,82	1,5876	3,3124	2,2932
?	15,7	31,4			4,272	7,888	5,474
	3,14	6,28

По формуле (42) рассчитывается основная ошибка коэффициента корреляции. Ниже приведен пример расчета основной ошибки для коэффициента корреляции между влажностью и гигроскопичностью:

m_r(W,H)= =0,06.

>3m_r, следовательно находится уравнение регрессии по формулам 44, 45, 46, 47, 48. Значения показателей даны в табл. 9. Ниже рассмотрен пример нахождения уравнения регрессии для зависимости фактической влажности от гигроскопичности.

Значения берутся из табл.10.

=6,28,

=3,14,

_H==1,404,

_W==1,033,

b=0,94·1,033/1,404=0,69,

a=3,14-0,69·6,28= -1,19,

y= -1,19+0,69x - уравнение регрессии.

Взаимосвязь между фактической влажностью и гигроскопичностью высокая. Влажность и гигроскопичность текстильных полотен зависит от волокнистого состава, структуры пряжи и ткани. Высокое значение влажности у пестротканой полотенечной ткани объясняется низким значением средней плотности ткани и большой поверхностной пористостью; льняная ткань из-за своего волокнистого состава имеет большие значения показателей фактической влажности и гигроскопичности.

График № 7. Взаимосвязь между влажностью и капиллярностью



Коэффициент корреляции между фактической влажностью и капиллярностью имеет среднее отрицательное значение, это можно объяснить тем, что на капиллярность большое влияние оказывает ориентация нитей в ткани, их упорядоченное расположение, а на фактическую влажность это не оказывает существенного влияния.

Взаимосвязь между фактической влажностью и водопоглощением практически отсутствует, что можно объяснить влиянием на водопоглощение структуры ткани.

Так льняная ткань компаньон, имея большое значение фактической влажности (4%), имеет низкое значение водопоглощения (97%), так как обладает гладкой поверхностью, а вафельная и махровая ткани, не обладающие гладкой поверхностью, имеют невысокие значения влажности (2,8%; 2,6%) и высокие показатели водопоглощения (127%; 386%).

График № 8. Взаимосвязь между влажностью и водопоглощением

r= -0,08, m_r=0,50



График № 9. Взаимосвязь между влажностью и временем высыхания

r= -0,46, m_r=0,39

Взаимосвязь между фактической влажностью и временем высыхания отрицательная со средним значением, это можно объяснить тем, что на время высыхания текстильных полотен большое влияние оказывает поверхностная пористость, а на влажность - волокнистый состав и структура пряжи.

График № 10. Взаимосвязь между гигроскопичностью и капиллярностью

r= -0,44, m_r=0,40

Взаимосвязь между гигроскопичностью и капиллярностью отрицательная со средним значением, что объясняется большим влиянием на капиллярность ориентации нитей в ткани, их упорядоченным расположением, что не оказывает существенного влияния на гигроскопичность.

Несущественная взаимосвязь между гигроскопичностью и водопоглощением объясняется тем, что на эти показатели влияют и волокнистый состав, и структура ткани, и вид поверхности. Льняная ткань компаньон, имея высокое значение гигроскопичности из-за своего сырьевого состава, обладает невысоким значением водопоглощения, из-за гладкой поверхности, а хлопчатобумажная полотенечная пестротканая ткань имеет высокие значения и гигроскопичности и водопоглощения, имею большую поверхностную пористость.

График № 11. Взаимосвязь между гигроскопичностью и водопоглощением

r= -0,31, m_r=0,45

График № 12. Взаимосвязь между гигроскопичностью и временем высыхания



r= -0,67, m_r=0,27

Отрицательная взаимосвязь объясняется тем, что при высокой гигроскопичности, т.е. высокой способности поглощать водяные пары, текстильное полотно быстрее отдает эти пары во внешнюю среду, т.е. время высыхания мало. И наоборот, при низкой способности поглощать пары воды, испарение будет происходить медленно, и время высыхания в этом случае будет долгим.

График № 13. Взаимосвязь между капиллярностью и водопоглощением

r=0,73, m_r=0,23

>3m_r, следовательно находится уравнение регрессии: y= 55,3+0,27x.

Взаимосвязь высокая, объясняется зависимостью и капиллярности, и водопоглощения от способности волокон поглощать влагу.



График № 14. Взаимосвязь между капиллярностью и временем высыхания

r=0,73, m_r=0,23

>3m_r, следовательно находится уравнение регрессии: y= 40+0,36x.

Взаимосвязь между капиллярностью и временем высыхания высокая, так как чем выше средняя плотность ткани (нити ближе расположены друг к другу), тем выше капиллярность и больше время высыхания из-за меньшего количества пор.

График № 15. Взаимосвязь между водопоглощением и временем высыхания

r=0,86, m_r=0,10

>3m_r, следовательно находится уравнение регрессии: y= -24,09+1,13x.

Высокая взаимосвязь между водопоглощением и временем высыхания объясняется влиянием на эти показатели поверхностной пористости ткани. Махровая ткань с самой маленькой поверхностной пористостью имеет самое большое значение водопоглощения и самое большое время высыхания, а полотенечная пестротканая ткань с самой большой поверхностной пористостью имеет маленькое значение водопоглощения и самое короткое время высыхания.

Порядок расчета коэффициента корреляции по формуле (41) показан ранее.

Для оценки достоверности полученных коэффициентов корреляции r определяется критерий t [5]:

, (49)

где n - число пар случайных величин, по которым найдено значение r.

При , который берется по специальным таблицам в зависимости от n и выбранной вероятности, считают, что полученное значение r достоверно.

При n - 2=3 t_т=3,2.

Пример расчета критерия t для коэффициента корреляции между фактической влажностью и гигроскопичностью по формул 49:

. Значения критериев t приведены в приложении.

Значения коэффициентов корреляции приведены в табл. 11.



Таблица 11 - Значения коэффициентов корреляции

	Wф	H	Вп	h	Т
Wф	1	0,94±0,06	- 0,08±0,50	- 0,42±0,41	- 0,46±0,39
H	0,94±0,06	1	- 0,31±0,45	- 0,44±0,40	- 0,68±0,27
Вп	- 0,08±0,50	- 0,31±0,45	1	0,73±0,23	0,86±0,10
h	- 0,42±0,41	- 0,44±0,40	0,73±0,23	1	0,73±0,23
T	- 0,46±0,39	- 0,68±0,27	0,86±0,10	0,73±0,23	1

Наибольшую взаимосвязь между собой имеют: фактическая влажность и гигроскопичность.

По формуле (42) рассчитываются основные ошибки коэффициентов корреляции. Пример расчета основной ошибки также приведен ранее.

Кроме простого коэффициента корреляции также используется множественный коэффициент корреляции, который определяет наличие взаимосвязи между тремя и более случайными величинами.

Множественные коэффициенты корреляции для трех величин рассчитываются по формуле (43), значения простых коэффициентов корреляции берутся из табл. 11. Ниже приведен пример расчета множественного коэффициента корреляции фактической влажности с временем высыхания и гигроскопичностью:

r_W,TH= =0,97.

В табл. 12 приведены значения множественных коэффициентов корреляции.



Таблица 12 - Значения множественных коэффициентов корреляции

	Wф	T	H	h	Вп
T,H	0,97±0,03	-	-	0,73±0,23	0,97±0,03
T,Вп	0,77±0,20	-	0,87±0,12	0,76±0,21	-
T,h	0,48±0,38	-	0,68±0,27	-	0,87±0,12
Wф,H	-	0,86±0,13		0,44±0,40	0,69±0,26
Wф, Вп	-	0,95±0,05	0,97±0,03	0,81±0,17	-
Wф,h	-	0,75±0,22	0,94±0,06	-	0,77±0,20
T,Wф	-	-	0,98±0,02	0,74±0,23	0,93±0,07
H,h	0,94±0,06	0,83±0,16	-	-	0,73±0,23
H,Bп	0,97±0,03	0,96±0,04	-	0,76±0,21	-
h,Bп	0,54±0,35	0,87±0,12	0,44±0,40	-	-

Из табл. 12 видно, что наибольшую взаимосвязь между собой имеют следующие характеристики:

-влажность от времени высыхания и гигроскопичности (r=0,97), от гигроскопичности и капиллярности (r=0,94) от гигроскопичности и водопоглощения (r=0,97);

-время высыхания от влажности и водопоглощения (r=0,95), от гигроскопичности и водопоглощения (r=0,96);

-гигроскопичность от влажности и водопоглощения (r=0,97), от влажности и капиллярности (0,94), от времени высыхания и влажности (r=0,98);