Линейная плотность — физическая величина, равная отношению массы m волокна, нити, проволоки, ленты или любого протяжённого тела к его длине L. Характеризует толщину и материалоёмкость таких объектов и является одной из ключевых характеристик в текстильной, кабельной и композитной промышленности.
Основные системы и единицы измерения
В зависимости от способа выражения линейная плотность делится на прямые и обратные (косвенные) характеристики. В прямой системе используется масса на единицу длины, в обратной — длина на единицу массы (номер).
Прямая система (текс, денье, децитекс)
Базовой единицей прямой системы является текс (tex): масса в граммах одного километра нити. 1 текс = 1 г/км = 1 мг/м — эта единица допущена к применению в системе СИ. Производные единицы: килотекс (1 ktex = 1000 tex) для жгутов и лент, децитекс (1 dtex = 0,1 tex) для тонких волокон. В шёлковой промышленности и для химических комплексных нитей широко используют денье (den) — масса в граммах 9000 метров нити: 1 ден = 1/9 tex ≈ 0,1111 tex. Переход от денье к тексу осуществляется по формуле T[текс] = 0,1111 × T[денье].
Обратная система (метрический номер, Nm)
Метрический номер Nm равен количеству метров волокна в одном грамме (м/г). Чем выше номер, тем тоньше нить, — в этом главное отличие от прямой системы. Связь с тексом: T[текс] = 1000 / Nm. Для хлопка также применяют английский хлопковый номер Ne (число мотков по 840 ярдов в одном фунте). Для шерсти — номера, основанные на длине мотка в 256 ярдах и т.д. Конверсия номеров регулируется отраслевыми таблицами.
Сравнительная таблица единиц линейной плотности
| Единица | Обозначение | Определение | Соотношение с текс |
|---|---|---|---|
| Текс | tex | Масса в граммах 1000 м нити | 1 |
| Децитекс | dtex | Масса в граммах 10 000 м нити | 0,1 |
| Килотекс | ktex | Масса в граммах 1 м (1000 г/км) | 1000 |
| Денье | den | Масса в граммах 9000 м нити | 0,1111 (1/9) |
| Метрический номер | Nm | Длина в метрах одного грамма | 1000 / Nm |
| Хлопковый номер (англ.) | Ne | Число мотков по 840 ярдов на фунт | 590,54 / Ne |
Номинальная, фактическая, расчётная и кондиционная линейная плотность
В производстве и торговле различают несколько видов линейной плотности, строго регламентированных стандартами (ГОСТ 6611.1, ISO 1144, ASTM D1907 и др.).
- Номинальная — заданное проектом или стандартом значение, указываемое в маркировке (например, 20 tex х/б пряжа).
- Фактическая — полученная прямым измерением лабораторным путём на мотовиле и весах. Определяется как среднее арифметическое из серии проб.
- Расчётная — вычисляемая для кручёной нити из линейных плотностей исходных стренг с учётом укрутки и усадки. Используется при проектировании тканей и трикотажа.
- Кондиционная — фактическая линейная плотность, приведённая к нормированной влажности (для хлопка 8,5 %, для шерсти 17 % и т.д.). Необходима для корректного коммерческого учёта, так как масса гигроскопичных волокон зависит от влажности воздуха.
Методы определения и приборы
Лабораторное определение линейной плотности проводят гравиметрическим методом, отматывая пасмы длиной 100 м (для нитей) или отрезки фиксированной длины (для волокон) на механическом или электронном мотовиле. Массу определяют на аналитических весах, после чего вычисляют текс по формуле T = (m × 1000) / L, где m в граммах, L в метрах. Для непрерывного контроля используют ёмкостные и оптические датчики, регистрирующие колебания массы на единице длины (неровноту). Наиболее точные результаты даёт приведение пробы к кондиционной влажности. Виброскопический метод (ASTM D1577) позволяет измерить линейную плотность одиночных волокон по резонансной частоте натянутого отрезка.
Связь с механическими и геометрическими характеристиками
Линейная плотность определяет расчётный диаметр нити при известной объёмной плотности вещества. Для круглого сплошного сечения d = √(4T / (πρ)), где ρ — плотность материала волокна (г/см³), T — текс. Из-за неплотной упаковки филаментов и извитости фактический диаметр оказывается больше расчётного. Линейная плотность пряжи влияет на разрывную нагрузку: при прочих равных условиях абсолютная прочность увеличивается с ростом текс, однако относительная прочность (разрывная длина) остаётся почти постоянной. В тканях и трикотаже линейная плотность нитей определяет поверхностную плотность (г/м²) и такие потребительские свойства, как драпируемость, жёсткость, воздухопроницаемость.
Применение в отраслях промышленности
В текстиле линейная плотность — базовый параметр при проектировании и торговле: указывается в технических паспортах, маркировке бобин, контрактах. В кабельной промышленности линейную плотность используют для расчёта массы токопроводящих жил, оплёток и изоляции; там предпочтительна единица кг/км, численно совпадающая с текс для лёгких проводов. В композитах линейная плотность углеродных или стеклянных ровингов (например, 800 tex, 1200 tex, 2400 tex) определяет толщину слоя, объёмную долю наполнителя и механику ламината. В медицине и фильтрации текс используется для описания шовных нитей и мембранных монофиламентов.
Стандартизация и допуски
Международные и национальные стандарты устанавливают допустимые отклонения фактической линейной плотности от номинальной. Для пряжи хлопчатобумажной (ГОСТ 9092) допуск составляет ± 2–3 % в зависимости от сорта, для комплексных химических нитей — ± 1,5 %. Контроль неровноты линейной плотности по длине (CV %) обязателен по ГОСТ 23365 и Uster Statistics, так как вариации ведут к полосатости ткани, обрывам и снижению качества. Таблицы допустимых отклонений публикуются в отраслевых справочниках и закладываются в системы автоматизированного проектирования текстильных изделий.
Преимущества и ограничения использования текс
Единица текс удобна тем, что все расчёты ведутся в десятичной системе, что упрощает переход от километровых паковок к метражу, а также стыкуется с единицами СИ. Однако для традиционных секторов (хлопкопрядение, шерсть) до сих пор широко распространены исторические номера (Ne, Nm), поэтому инженеру необходимо свободно владеть переводом единиц. В научных исследованиях, помимо текс, применяют линейную плотность в кг/м (для канатов) или мг/м (для микрофиламентов), всегда с указанием конкретной единицы.
(Пока оценок нет)
Загрузка...
