Исследование физико-механических свойств тканей из нитей Русар

Параарамидные ткани имеют широкую область применения, в том числе и для боевой одежды пожарных. Работы по тушению пожаров проводятся в экстремальных условиях, поэтому ткани могут подвергаться различного рода механическим повреждениям.  

Структурные характеристики исследуемых тканей приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Структурные характеристики тканей для бронежилетов

По табл. 1 можно сделать следующие выводы:

1. Наибольшую поверхностную плотность имеет ткань арт. 86136, так как данный образец выработан из нитей с наибольшей линейной плотностью. Наименьшую поверхностную плотность имеет ткань арт. 84127.

2. Наибольшее заполнение имеет ткань арт. 84127, а наименьшее – ткань арт. 86144.

3. Ткань арт. 86144 выработана с наибольшей пористостью, а с наименьшей – ткань арт. 84127.

На рисунке 1 приведена фотография тисков прибора для разрывной машины «Инстрон», позволяющих проводить испытания на прорезание, прокалывание и продавливание  [1-2].

Рисунок 1.  Тиски разрывной машины «Инстрон»

Для испытаний использовались насадки,  геометрические размеры которых приведены на рисунках 2-6.

Рисунок 4- Конусообразная насадка с углом 90⁰

В табл. 2 и на рис. 7 - 9 приведены результаты определения механических свойств баллистических тканей, полученные при испытании 1 слоя. Образцы испытывались как в сухом, так и в мокром состоянии.

Таблица 2  –  Механические свойства баллистических тканей, полученные при испытании 1 слоя

По результатам испытаний можно сделать следующие выводы.

Геометрия насадок оказывает существенное влияние на прочность и стрелу прогиба образцов.

При полном разрушении наименьшее значение разрывной нагрузки имеют образца проколотые с помощью пики, что связано с тем, что пика имеет малый диаметр по всей длине и острый конец, который легко проникает сквозь образец.

Все ткани имеют низкую прочность при прорезании, так как ножи имеют плоскую форму и легко проникают сквозь образец.

Так как шарик имеет округлую форму и его площадь превышает площадь других насадок, то разрывная нагрузка тканей будет иметь наибольшую величину. Однако стрела прогиба имеет наибольшее значение только в начальный период разрушения, при полном разрушении наибольшую величину имеют образцы, проколотые ножом с двумя острыми краями.

При проведении испытаний выявлено, что при продавливании  шариком, прорезании ножами и прокалывании конусообразными насадками  сначала происходит растяжение и раздвигаемость нитей, образующих ткань, а затем их разрушение, что приводит к увеличению площади поверхности образца,   в то время как при прокалывании тканей пикой наблюдается только раздвигаемость нитей.

Наилучшими характеристиками обладает ткань арт. 86144, а наихудшими – арт. 84127.

Можно также отметить, что в мокром состоянии у всех тканей снижается прочность. 

В табл. 3 – 5 приведены результаты определения механических свойств баллистических тканей, полученные при испытании 1,3,4,8 слоев.

Таблица 3 – Механические свойства баллистических тканей, полученные при испытании в 1, 3, 4, 8 слоев ткани арт. 86144  

 
Таблица 4 – Механические свойства баллистических тканей, полученные при испытании в 1, 3, 4, 8 слоев ткани арт. 86136

Таблица 5 – Механические свойства баллистических тканей, полученные при испытании в 1, 3, 4, 8 слоев ткани арт. 84127

По табл. 3 - 5  можно сделать вывод:  независимо от насадки которой выполняется повреждение ткани, с увеличением слоев нагрузка также  возрастает. Наилучшими показателями обладает ткань арт. 86144, а наихудшими – арт. 84127.

Образцы ткани 1 обрабатывались спиртовым раствором канифоли различной концентрации.  Для получения раствора канифоль измельчалась до порошкового состояния, затем измельченная канифоль засыпалась в колбу с заранее приготовленным техническим спиртом. Далее полученная взвесь смешивалась до состояния полного растворения канифоли. Затем полученным раствором заливались образцы до состояния полного намокания. После этого образцы отжимались и высушивались 24 часа в нормальных условиях. Можно отметить, что независимо от концентрации канифоли масса образцов, в основном, изменяется на 0,10 г. Исключение составляет концентрация 20%. Данная характеристика свидетельствует о том, что увеличение массы при поверхностной обработке спиртовым раствором канифоли является незначительным, что не скажется на весе бронежилета.  Однако с увеличением концентрации раствора канифоли происходит увеличение жесткости ткани, особенно это видно при концентрации 20%.  Следовательно это отрицательно скажется на эргономике бронежилета. Поэтому дальнейшее увеличение концентрации раствора канифоли не целесообразно.

Для прокалывания образцов использовалась насадка в виде пики. Скорость движения насадки составила 500 мм/мин. Результаты приведены в табл. 6. 

Таблица 6 – Результаты усилия прокола после обработки канифолью

            Из табл. 6  видно, что при увеличении концентрации спиртового раствора канифоли происходит увеличение усилия прокола в 3,5 раза. Из вышеприведенных результатов видно, что увеличение усилия прокола в связи с увеличением концентрации спиртового раствора канифоли после 15% происходит не значительно. Так как 15 % спиртовой раствор канифоли дает увеличение усилия прокола в 3 раза, следовательно, данную концентрацию целесообразно использовать при производстве бронежилетов, так как при данной концентрации есть оптимальное сочетание жесткости и стойкости к проколу.