Full text

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

с

Обозна-

чение

арт. 86144

арт. 86136

арт. 84127

1

2

3

4

5

Линейная плотность нитей основы, текс

То

55,0

60,0

34,0

Линейная плотность нитей утка, текс

Ту

55,0

60,0

34,0

Плотность ткани по основе, число нитей / 10 см

По

150

140

240

Плотность ткани по утку, число нитей / 10 см

Пу

150

140

240

Линейная плотность ткани, г/м

 

130,4

81,7

57,5

Поверхностная плотность ткани, г/м

 

164,5

168,4

152,0

Средняя плотность ткани, мг/мм

 

0,60

0,65

0,66

Линейное заполнение по основе, %

Ео

48,0

42,9

60,0

Линейное заполнение по утку, %

Еу

44,8

46,2

50,4

Линейное наполнение по основе, %

Но

99,4

82,7

98,4

Линейное наполнение по утку, %

Ну

86,6

95,6

96,6

Коэффициент связности по основе

Ко

2,2

1,93

1,64

Коэффициент связности по утку

Ку

1,93

2,06

1,92

Поверхностное заполнение, %

Еs

71,3

69,3

80,2

Объемное заполнение, %

Еv

85,7

92,8

94,3

Заполнение массы ткани, %

Ем

46,2

50,0

50,8

Поверхностная пористость, %

Rs

28,7

30,7

19,8

Объемная пористость, %

Rv

14,3

7,2

5,7

Общая пористость, %

Rм

53,8

50,0

49,2

Переплетение

 

Саржа

Вафельное

Полотняное

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 2 - Конусообразная насадка с углом 450

 

 

Рисунок 3- Насадка в виде пики

Рисунок 4- Конусообразная насадка с углом 900

 

 

 

Рисунок 5. Насадка в виде ножа с одним острым краем

 

Рисунок 6. Насадка в виде ножа с двумя острыми краями

 

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

Наименование показателя

арт. 86144

арт. 86136

арт. 84127

Сухой

Мокрый

Сухой

Мокрый

Сухой

Мокрый

Разрывная нагрузка по основе, Н

3832,0

3198,0

4078,7

3846,2

3429,2

3223,8

Разрывная нагрузка по утку, Н

3565,3

3036,6

3777,5

3573,4

3214,3

3147,5

Удлинение по основе, мм

1,32

1,47

1,24

1,36

1,36

1,13

Удлинение по утку, мм

1,58

1,24

1,24

1,61

1,49

1,49

Продавливание шариком, Н

379,85

322,06

638,74

607,66

458,64

435,79

Стрела прогиба, мм

14,74

12,62

12,46

16,00

12,10

13,61

Продавливание конусом с углом 450, Н

176,35

146,77

343,16

325,61

261,84

248,78

Стрела прогиба, мм

 

6,10

5,78

9,33

7,51

2,29

2,42

Продавливание конусом с углом 900, Н

298,45

235,79

467,65

444,89

335,79

319,06

Стрела прогиба, мм

9,16

8,31

8,93

9,25

8,86

9,96

Усилие прокола пикой, Н

76,96

62,75

58,13

55,63

25,88

22,25

Стрела прогиба, мм

2,35

2,88

2,40

2,53

2,11

3,50

Нагрузка при прорезании ножом с одним острым краем, Н

535,66

488,63

269,25

254,75

212,75

203,25

Стрела прогиба, мм

2,96

3,81

2,51

2,98

2,23

3,04

Нагрузка при прорезании ножом с двумя острыми краями, Н

371,05

329,50

269,25

255,88

217,50

205,13

Стрела прогиба, мм

7,13

8,85

2,55

3,39

2,24

3,14

 

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  

Наименование показателя

Количество слоев ткани

1

3

4

8

Сухой

Мокрый

Сухой

Мокрый

Сухой

Мокрый

Сухой

Мокрый

Усилие прокола пикой, Н

76,96

58,49

295,41

218,60

638,96

485,61

1490,07

1132,45

Нагрузка при прорезании ножом с одним острым краем, Н

535,66

407,10

732,32

556,56

2434,05

1776,86

4881,48

3709,92

Нагрузка при прорезании ножом с двумя острыми краями, Н

371,05

289,42

639,35

485,91

2303,27

1750,49

2600,37

1950,28

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

Наименование показателя

Количество слоев ткани

1

3

4

8

Сухой

Мокрый

Сухой

Мокрый

Сухой

Мокрый

Сухой

Мокрый

Усилие прокола пикой, Н

58,13

47,09

180,19

144,15

389,75

315,70

908,90

754,39

Нагрузка при прорезании ножом с одним острым краем, Н

269,25

218,09

446,70

361,83

1484,76

1172,96

2977,63

2411,88

Нагрузка при прорезании ножом с двумя острыми краями, Н

269,25

223,48

389,99

315,89

1404,93

1137,99

1586,17

1300,66

  

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

Наименование показателя

Количество слоев ткани

1

3

4

8

Сухой

Мокрый

Сухой

Мокрый

Сухой

Мокрый

Сухой

Мокрый

Усилие прокола пикой, Н

55,63

46,17

180,19

149,56

389,75

323,49

908,90

754,39

Нагрузка при прорезании ножом с одним острым краем, Н

254,75

211,44

446,70

370,76

1484,76

1232,35

2977,63

2471,43

Нагрузка при прорезании ножом с двумя острыми краями, Н

255,88

212,38

389,99

323,69

1404,93

1166,09

1586,17

1316,52

 

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

Количество слоев

Усилие прокола, Н

арт. 86144

арт. 86136

арт. 84127

Раствор канифоли 0%

 

 

 

1

76,96

58,13

55,63

2

346,27

267,32

248,99

4

638,96

389,75

379,75

Раствор канифоли 1%

1

96,97

73,24

70,09

2

436,30

336,82

313,73

4

805,09

491,09

491,09

Раствор канифоли 5%

1

152,38

115,10

110,15

2

685,61

529,29

493,00

4

1265,14

771,71

771,71

Раствор канифоли 10%

1

187,78

141,84

135,74

2

844,90

652,26

607,54

4

1559,06

950,99

950,99

Раствор канифоли 15%

1

220,11

166,25

159,10

2

990,33

764,54

712,11

4

1827,43

1114,69

1114,69

Раствор канифоли 20%

1

240,58

181,71

173,90

2

1082,44

835,64

778,34

4

1997,39

1218,36

1218,36

 

            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.