Фактура поверхности хлопка: Хлопок ткань — как выглядит легкий хлопковый материал, описание, как и из чего делают, свойства, мнутся ли изделия, преимущества, плюсы

​Что такое фактурные ткани, и почему мы используем их в модной детской одежде

Время чтения:   Нет времени читать?

---

Харди Эмис, личный модельер королевы Елизаветы II, сказал как-то раз: «Гораздо эффективнее, чем цветной, помогает бороться с монотонностью контраст текстур. Даже если ткани сотканы из нитей абсолютно одинаковых оттенков, их свойство по-разному отражать свет обеспечит необходимый контраст» . И он совершенно прав: можно выглядеть одетым с иголочки и стильным, будучи облачённым в одежду из гладких тканей, но необычная фактура сразу придаёт образу дополнительный лоск — ощущение, что вещи подбирались долго, с умом и талантом.

В детской верхней одежде G’n’K мы часто используем материалы с необычной текстурой. Для каждой отдельной модели фактура играет свою особенную роль, но об этом читайте в конце статьи!

Виды фактурных тканей

Фактура ткани — рельеф её поверхности, который достигается использованием особого плетения, применением нитей различной толщины и текстуры, различной отделки. Она бывает разной, но основные виды такие:

• гладкая — обычная гладкая ткань, иногда глянцевая и блестящая. Чтобы получить гладкий материал, используют сложные нити пологой крутки, как у натурального шёлка или вискозы, но получить гладкую поверхность можно и после специальной отделки: например, серебристой, которой подвергают хлопчатобумажные сатиновые ткани; или глянцевой — она ещё называется «лощение», типичное для тканей типа бязи, сатина и ситца,

• ровная фактура — не синоним гладкой: это фактура, равномерная для всего полотнища, с одинаковым повторяющимся узором. Именно такова естественная текстура трикотажа, саржи, полотняных материалов,

• шероховатая — или креповая — это мелкозернистая фактура, получаемая из нитей креповой крутки, как у тканей крепдешин, креп-шифон, креп-жоржет, креп-гранит (граните). Такую же текстуру можно получить другими способами, например, если использовать фигурные нити с мелкими узелками, спиралями и утолщениями,

• рустикальная, подвид крупной шероховатой текстуры, немного похожей внешне на необработанную каменистую поверхность,

• узорно-гладкая фактура характеризуется наличием вязаных или тканых узоров по всей площади полотна: такое можно встретить на жаккардовых и кареточных тканях,

• узорно-рельефная фактура — это когда на материале прослеживаются выпуклые узоры, всевозможные диагонали, рубчики, растительный и геометрический орнамент. Узорно-рельефная — очень большая подгруппа: сюда относится рельеф типа клоке, похожий на плоские пузыри, гофре — рельефные складки, эффекты «жатости» и «мятости»,

• войлочная фактура напоминает чуть лохматый войлок, валяную шерсть: подобной текстурой обладают сукно, велюр, фланель, драп,

• ворсовая — ещё одна большая подгруппа; фактура получается или за счёт начёсывания (процедура именуется ворсованием), либо благодаря использованию особенного плетения. Ворсовых тканей огромное количество — от гладких до жатых, мятых и в мелкий рубчик.

Бывают и дизайнерские полотна, которые сочетают в себе сразу несколько фактур. Современное ткацкое производство вполне это позволяет!

Какие фактурные ткани используются в G’n’K

Мы специализируемся на верхней одежде, в которой самое важное — практичность. Поэтому фактурная ткань, какой бы она ни была, должна соответствовать нескольким суперважным показателям:

• долгий срок эксплуатации,
• практичность, возможность легко убрать грязь,
• непроницаемость для воды и ветра.

Наши технологи и дизайнеры экспериментируют постоянно, ища идеальный материал для каждой куртки, плаща, пальто и детского костюма. В коллекции «весна 2020» есть несколько моделей с фактурными материалами:

• ветровки для девочки С-694 и С-705, в обеих используется курточная ткань с фактурой, имитирующей смесовую: намеренно «грубоватое» сочетание хлопка и синтетики, похожее на прочную ткань, из которой шьётся спецодежда. Вместе с тем, материал относится к курточным — он не промокает, поэтому подойдёт на весну и осень; его легко чистить и стирать. И смотрится он оригинально, сразу придавая ветровкам схожесть с супермодными парками;

• ветровка для мальчика С-697 из фактурной курточной ткани — не гладкой, как многие привыкли, а в мелкий рубчик. Как и в случае с девичьими ветровками, текстура придаёт модели определённый настрой: ветровка выглядит очень по-мужски, особенно в оттенке «хаки».

И это не всё: в новой коллекции есть модели детской одежды из ткани «жатка», уникальной жатой фактуры, приятной на ощупь и необычной на вид.

Так что в современной детской моде есть место не только глянцево-блестящим вещам (что тоже отлично), но и другим фактурам, добавляющим в образ столько же, сколько добавляют цвета и декор.

Перейти в каталог

Понравилась статья? Поставь лайк, поблагодари автора и поделись полезной информацией с другими

Читайте также

Зелёное и смородиновое пальто для девочки — суперцвета для супервесны!

Для защиты от мороза и подвижных игр: обзор комбинезона для мальчика ЗС-984 из зимней коллекции G’n’K!

​Во что одеть малыша зимой?

Костюм для девочки с игривыми помпонами ЗС-755/ЗС-756

Свойства и состав ткани хлопок, что за материал и характеристики натурального хлопкового волокна смотрите на stayer.su

Хлопковое волокно – это волокно растительного происхождения, получаемая путем обработки из хлопчатника. Выращивают его во многих уголках мира: Индия, Египет, Китай и даже Закавказье. Славится растение благодаря своим характеристикам: одежда из него «дышит» на теле, удобна при носке и достаточно легка в уходе.

В этой статье мы разберем историю производства, подробно рассмотрим свойства и состав традиционного и органического хлопка, а также основные виды получаемой ткани и особенности ухода за ней.

История производства

Селекционеры утверждают, что хлопок начал культивироваться 7000 лет назад в Центральной Америке, а через несколько тысяч лет уже на Востоке – в Индии и Китае. В ту пору видов растения было достаточно много: об этом факте говорят свидетельства, найденные в Перу. 

Несмотря на то, что хлопковый куст был известен с древнейших времен, появился он в Европе только в Средние века. До того момента люди шили одежду преимущественно из кожи, меха, льна и шерсти. Но это не значит, что растение сделало существенный переворот в текстильной сфере: его просто стали чаще использовать.

Англичане узнали о хлопчатнике немного позже – уже в конце 17 века. Кусты они не выращивали и не обрабатывали – сырье получали готовым, а потом уже создавали полотно. Откуда они брали материалы? В этом им помогали свои же колонии, созданные на территории нынешних США.

Все процессы изготовления осуществлялись вручную вплоть до промышленной революции. Сбор, переработка, прядение, кручение – все это стало более доступным в начале 19 века, когда на помощь людям пришли механические станки, облегчившие работу. К концу столетия не было человека, не знавшего, что такое хлопок: все ценили его за свои полезные свойства и качественные характеристики.

С развитием технического прогресса хлопок начали вытеснять синтетические ткани. В последние десятилетия одежду из этого сырья по объемам производства вытеснили на второе место. Однако ничто не может сравниться с натуральной тканью, созданной из хлопкового сырья.

Свойства хлопковой ткани

Давайте рассмотрим преимущества и недостатки полотна, получаемого из хлопчатника. Плюсы покупки одежды из этого материала:

• Хорошо впитывает влагу. При набухании волокно способно увеличиться по своему объему почти вдвое. И при этом если другие ткани легко рвутся, когда намокают, то хлопок становится только прочнее.

• Вещи, в составе которых есть хлопчатое сырье, хорошо запоминают свою форму после проглаживания. Поэтому иметь в своем арсенале брючный костюм из этого материала одно удовольствие.

• Натуральный хлопок состоит из полых волокон, благодаря которым вещи могут долгое время удерживать тепло, хотя кажется, будто такая тонкая ткань не способна этого сделать.

• Если Вы посадили пятно, то его можно смело выводить в органических растворителях, к которым относятся уксус и спирт.

• Отличается дешевизной производства, а следовательно и низкими ценами на сырье, полотна и одежду в целом.

• Некоторые виды ткани прочны, как шелк. Их очень тяжело порвать.

К недостаткам стоит отнести следующее:

• Длительное нахождение на солнце и выгорание способны привести к потере качества. Опытным путем исследователи посчитали, что нужно около 1000 часов беспрерывного нахождения под жаркими лучами, чтобы хлопок начал портиться.

• Если неделю вымачивать в кипящей воде материал, не вытаскивая его ни на секунду, то он превратится в жидкую кашицу.

• Необработанная ткань, к сожалению, слишком легко сминается и быстро утрачивает свои первоначальные свойства. Натуральные смолы и кислоты помогают устранить этот недостаток.

Ткани из хлопка не во всем идеальны по своим характеристикам, однако во многом превосходят искусственные. Сейчас в ход запустили производство сырья, получаемого современным путем – его называют органическим.

Опасен ли он для здоровья? Чем отличается от традиционного? Давайте сравним.

Отличия натурального от органического хлопка

Различие между традиционным хлопчатником и органическим не так уж велико – оно заключается всего лишь в ответственности за качество материалов и безвредное производство.
Перед Вами ниже представлена таблица, которая поможет понять основные отличия.

Обычный	Органический
Уборка с помощью комбайнов предполагает использование вредных веществ, дефолианты,  вызывающие опадение листьев растений, При этом страдает качество сырья. На выращивание уходит огромное количество воды. Существует легенда, повествующая о том, что хлопок стал причиной, по которой пересохло Аральское море.	Сбор сырья для дальнейшего производства происходит вручную. Тем самым это помогает отобрать исключительно созревшие соцветия. Волокна отделяются фермерами от семян. Важно, что это заметно улучшает качественные характеристики тканей.

Таким образом, производство обычного хлопка направлено на получение прибыли. И, к сожалению, чем больше для продавцов, тем хуже для жителей близлежащих деревень и городов. Многих владельцев ферм мало заботит здоровье своих работников, правильное расходование невосполнимых ресурсов и вред экологической среде. Но не все так халатно относятся к матушке-природе, поставляя всему миру качественный хлопок.

Виды хлопчатобумажных тканей

Ткани из хлопка славятся своей прочностью и стойкостью, однако характеристика производных от него полотен весьма отличается. Давайте рассмотрим самые распространенные.

• Деним. Плотный материал саржевого переплетения из натурального хлопка.

• Джинса (стретч). Разновидность денима, тоже плотная, но с небольшим добавлением синтетики чтобы ткань стала мягче и хорошо сидела по фигуре.

• Каннет. Вещи из него встречаются достаточно редко: этот мягкий, приятный по своей фактуре и в тоже время очень плотный материал из него шьют повседневные брюки, но в продаже они встречаются редко.

• Вельвет. Хлопковые вельветовые брюки имели бешеную популярность несколько десятилетий назад. Благодаря своей весьма узнаваемой рельефной структуре чистить ткань сложно.

• Ситец. Грубоватый на ощупь материал, из которого шьют дешевые платья, постельное белье, мужские рубашки и пеленки для детей. Широкое распространение в России получил в 60-70-х гг. прошлого века.

• Жаккард. Рельефное изображение на обшивке мебели – заслуга этой ткани. На ней делают самые разные узоры – горошек, квадратики, линии. Жаккард также используется в качестве материала для рубашек.

• Фланелет. Очень мягкое и пушистое волокно. Благодаря удобству и комфорту носки из нее шьют пижамы и фланелевое нижнее белье. Такая ткань будет выглядеть неуместно на официальном мероприятии.

Как ухаживать за одеждой из хлопка

Список популярных тканей из хлопка огромен: помимо того, что было названо выше, можно выделить еще несколько десятков разновидностей. Насколько бы они не отличались, уход за каждой вещью можно свести к основным правилам.

• Вытаскиваем все предметы из карманов: будет неприятно доставать размоченную бумагу, и еще неприятнее – если чернила с нее останутся на белой рубашке.

• Очищаем одежду от пятен, замачиваем в специальном средстве при необходимости.

• Проверяем, чтобы все застежки были застегнуты, а сама одежда вывернута наизнанку. Это исключит риск поломки кнопок или же молний.

• Сортируем одежду по цвету: ни в коем случае нельзя стирать белые вещи с черными или цветными. Последние могут полинять, и Ваша любимая вещь испортится.

• Хлопковые ткани можно загружать в стиральную машину. Если ткань слишком тонка или Вы дорожите ее цветом – лучше всего отстирать руками.

• Температурный режим: при стирке хлопчатобумажную одежду необходимо стирать при 30-40 градусах. Белые брюки и рубашки требуют воды горячее в несколько раз.

• Чтобы точно знать, как обращаться с вещью, всегда смотрите на значки, указанные на бирках. Ознакомиться со значением каждого можно здесь.

• Полоскать следует в слегка теплой воде: избегайте сильных перепадов температур при стирке.

• Сушим только в тех местах, где исключено прямое попадание на одежду солнечных лучей.

• Главное – не пересушить хлопчатобумажные ткани. Если не удалось избежать этого неприятного явления, то перед тем, как гладить, сбрызните слегка водой.

• При глажке выставляйте на утюге режим «cotton» или «хлопок».

• При хранении не стоит беспокоиться о моли – для нее вещи из хлопка совершенно не съедобны.

Выбираем одежду для спорта из хлопка

Одежда для спорта из чистого хлопка – вариант достаточно спорный. И вот почему. Несмотря на множество положительных характеристик (кожа «дышит», удобно носить, легко ухаживать, быстро впитывает пот и запах), такие вещи очень быстро изнашиваются при силовых тренировках. Чаще всего в сырье добавляют другие материалы, чтобы увеличить эксплуатационные характеристики.

Если Вы хотите приобрести спортивную одежду, то обратите внимание на компанию Stayer. Она предлагает купить вещи, содержащие натуральный хлопок. Почему стоит выбрать одежду именно этой марки? Помимо отличного качества по приемлемой стоимости Вы получаете:

• стильное дизайнерское решение;

• безопасные для кожи материалы;

• удобство и надежность при любых погодных условиях;

Кому подойдет такая одежда?

• индивидуальным покупателям;

• профессиональным спортсменам и начинающим;

• корпоративным клиентам.

Почему стоит доверять Stayer?

• Этот бренд является официальным партнером Федерации Фристайла России.

• На олимпиаде в Южной Корее спортсмены будут представлять страну в экипировке данной фирмы.

• Качество создаваемой компанией продукции отмечено многими наградами, среди которых важное место занимает премия «Лучший спортивный товар года» (2016).

В этой статье мы рассмотрели такое понятие, как хлопок, узнали, что это за материал, и разобрали описание нескольких разновидностей. Также нами было уделено вниманием правилам ухода за изделиями из натурального полотна и приведен пример компании, использующей хлопок в одежде.

Фотографии текстуры хлопка | Скачать бесплатные изображения на Unsplash

Текстура хлопка Картинки | Download Free Images on Unsplash

• A photoPhotos 10k
• A stack of photosCollections 10k
• A group of peopleUsers 0

texture

background

pattern

fabric

wallpaper

textile

backdrop

close up

хлопок

деталь

Текстура фоназеленая тканьЖенские изображения

Hd white wallpaperscanvasclean

Hd pattern wallpapersclose upfashion

fabricHd red wallpapersempty

wallgraybackgorund

Turkey images & picturesdetailshadows

Hd wave wallpapersHd water wallpaperssea

Hd purple wallpapersNew york pictures & imagesusa

fabric textureCar images & picturesHd black wallpapers

США пастельные обои ogdenHd

–––– –––– –––– – –––– – –––– –– – –– –––– – – –– ––– –– –– –– – –.

Hq background imagestextilelinen

Hd blue wallpapersweavingbackdrop

surfaceBrown backgroundscotton

Hd wallpaperscotton fabricsilk

Hd grey wallpapersclothscratched

Hd wallpapersHd abstract wallpapersHd art wallpapers

Hd yellow wallpapersmacrowoven

Hq background imagesTexture backgroundsvelvet

Paper backgroundsexteriorgrungy

Related коллекции

Текстура/Ткань

1.1k фото · Куратор Mircea X.

Настроение

997 фото · Куратор Sara Biondi

Текстиль

775 фото · Куратор Daniella Pretorius

Hd синие обоиткачествофон

Hd узор обоикрупный планмода

Hd обоиHd абстрактные обоиHd арт обои

Турция фотодеталитени

HD Purple Wallpapersnew York Pictures & Imagesusa

Фоны текстуры — фоновая обработка белых обоев

HQ Фоновая impextexteLelinen

Surfacebrow –––– –––– – –––– – –––– –– – –– –––– – – –– ––– –– –––– – –.

HD белые обоихолстчистый

Hd wallpaperscotton fabricsilk

fabricHd red wallpapersempty

Hd yellow wallpapersmacrowoven

Related collections

Texture/Fabric

1.1k photos · Curated by Mircea X.

Mood

997 photos · Curated by Sara Biondi

Текстиль

775 фото · Куратор Daniella Pretorius

Hq фоновые изображенияТекстура фоновбархат

Hd обои волныВода hd обоиморе

ткани TextureCar Images & PicturesHD Черные обои

UNSPLASH LOGO

UNSPLASH+

В сотрудничестве с Virginia Marinova

UNSPLASH+

Enlock

Founde Foundsgreen Fabricwomen Image ––– –––– – –––– ––––– –– – –– –––– – – –– ––– –– –––– – –.

Olga Thelavart

Hd белые обоиcanvasclean

engin akyurt

Hd blue wallpapersweavingbackdrop

engin akyurt

surfaceBrown backgroundscotton

engin akyurt

Hd pattern wallpapersclose upfashion

Unsplash logo

Unsplash+

In collaboration with Virginia Marinova

Unsplash+

Unlock

Hd wallpaperscotton fabricsilk

Annie Spratt

Hd серые обоиткань поцарапанная

Annie Spratt

тканьHd красные обоипусто

Henry & Co.

Hd wallpapersHd abstract wallpapersHd art wallpapers

Annie Spratt

wallgraybackgorund

engin akyurt

Hd yellow wallpapersmacrowoven

Unsplash logo

Unsplash+

In collaboration with Virginia Marinova

Unsplash+

Unlock

Hq фон фотоТекстура фоныбархат

engin akyurt

Турция фотодеталитени

NordWood Themes

Paper backgroundsexteriorgrungy

Mitchell Luo

Hd wave wallpapersHd water wallpaperssea

Nimble Made

Hd purple wallpapersNew york pictures & imagesusa

Alyssa Hurley

Texture backgroundsHq background imagesHd white wallpapers

Unsplash logo

Unsplash+

В сотрудничестве с Вирджинией Мариновой

Unsplash+

Разблокировать

Текстура тканиАвтомобили фото и картинкиЧерные обои HD

Alexander Grey

United StatesogdenПастельные обои HD

Просматривайте изображения премиум-класса на iStock | Скидка 20% на iStock

Логотип Unsplash

Сделайте что-нибудь потрясающее

Механическое соединение хлопковых волокон на слегка текстурированных поверхностях металлических цилиндров

Механическое соединение хлопковых волокон на слегка текстурированных поверхностях металлических цилиндров

Скачать PDF

Ваша статья скачана

Карусель с тремя слайдами одновременно. Используйте кнопки «Назад» и «Далее» для перехода по трем слайдам за раз или кнопки с точками в конце для перехода по трем слайдам за раз.

Скачать PDF

• Открытый доступ
• Опубликовано: 09 мая 2016 г.

• Юцян Чжан ^1,2 ,
• Ю Тянь ¹ и
• Юнган Мэн ¹  

Научные отчеты том 6 , Номер статьи: 25403 (2016) Процитировать эту статью

• 1862 доступа

• 6 Цитаты

• Сведения о показателях

Предметы

• Биоинспирированные материалы
• Машиностроение
• Поверхностный рисунок

Abstract

Механическая блокировка широко применяется в промышленности и в быту человека. В этой работе мы реализовали контроль состояния блокировки или скольжения хлопковых волокон на металлических поверхностях с немного отличающейся текстурой посредством традиционной механической обработки. Было достигнуто три типа состояний скольжения, то есть блокировка, одностороннее скольжение и двустороннее скольжение. Установлено, что сцепление или скольжение хлопковых волокон по металлическому цилиндру зависит от коэффициента трения и отношения диаметра хлопкового волокна 2r к высоте шероховатых выступов h металлических поверхностей. Когда критическое отношение h/r превышает 1, хлопковые волокна могут плотно прилегать к металлической поверхности за счет механического сцепления. Эта работа предоставила удобный и универсальный метод для контроля блокировки или скольжения волокнистых материалов на текстурированных поверхностях.

Введение

Текстура поверхности организмов вызывает все больший интерес исследователей ^1,2,3 . С одной стороны, текстура поверхности различных организмов имеет решающее значение для их адаптации к природной среде ³ . С другой стороны, многочисленные превосходные трибологические свойства природы вдохновляют людей на разработку механических конструкций и текстур поверхности, которые могут увеличивать или уменьшать трение для использования в промышленности ^1,4,5 . Механическая блокировка — успешное применение, вдохновленное природой. Например, дурнишник (Xanthium strumarium L.) — однолетний сорняк, встречающийся в умеренных и субтропических регионах по всему миру; его плоды легко прикрепляются к шерсти и меху животных для распространения семян ^6,7,8 . Сила контактного разделения колючек плодов дурнишника для рассеивания семян демонстрирует механическое сцепление ⁹ .

Многие животные полагаются на свои когти и липкие подушечки на лапах, чтобы добывать пищу или карабкаться по различным поверхностям во время движения ^3,10 . У мух и гекконов адгезионное взаимодействие их лап с субстратами контролируется адгезией и трением, основанными на силе Ван-дер-Ваальса, с иерархическими структурами их щетинок; такая иерархическая структура делает его адаптивным к различной шероховатости подложек ^11,12,13 . Стабильность однонаправленного адгезионного взаимодействия щетинок с твердой поверхностью зависит от механизма анизотропной структуры массивов щетинок ¹⁴ .

В отличие от структур щетинок на ногах существ, многочисленные волокнистые поверхностные структуры могут прикрепляться к другим поверхностям субстрата, эти структуры улучшают силу связывания между волокнами и другими субстратами ^15,16 . Шерсть, вероятно, была первым волокном, использованным для производства ткани; шерстяные волокна состоят из клеток кутикулы (чешуек), а их роговые поверхности содержат небольшие трещины, образующие неровности, с которыми могут взаимодействовать чешуйки шерстяных волокон при скольжении по ним ^17,18 . Хлопковые волокна являются наиболее распространенными натуральными волокнами; их фрикционное поведение при прикреплении к другим субстратам в значительной степени зависит от их свойств, таких как длина волокна, тонкость волокна и форма скрученной ленты по длине волокна ^19,20,21 .

Механическое сцепление или механическая блокировка широко известны как универсальный механизм сцепления, используемый в промышленности. Однако в то время как макроскопические механические блокировки или анизотропные свойства естественной или искусственной адгезии широко изучались в предыдущих исследованиях, управление однонаправленным или двунаправленным скольжением между пучком волокон и другой твердой поверхностью еще не реализовано. Таким образом, в этом исследовании изучалось скольжение хлопкового волокна по металлическим поверхностям с различной морфологией поверхности, полученное в результате традиционной токарной обработки и грубой полировки. Механическая блокировка использовалась для объяснения влияния морфологии поверхности на существенно различающиеся характеристики трения скольжения.

Результаты и обсуждение

Испытание на трение

Хлопковые волокна обычно состоят из сети пор разного размера или капиллярных пространств, окруженных многочисленными фибриллами в разных слоях. Макроскопически волокна хлопка представляют собой скрученные по длине ленты и имеют почковидное сечение ¹⁹ . Слоистые особенности и соответствующая морфология поперечного сечения одного хлопкового волокна были показаны на рис. 1 (а).

Рисунок 1

Концепция и изготовление трения между хлопковым волокном и металлической поверхностью.

( a ) Особенности морфологии хлопкового волокна и схематическая диаграмма теста скольжения между чесаным хлопком и металлической поверхностью. ( b ) Три различных морфологии поверхности (гладкая/шероховатая/шероховатая и гладкая) и схематическая диаграмма их соответствующих сил трения.

Изображение в натуральную величину

СЭМ и трехмерная морфология трех различных поверхностей металлических цилиндров показаны на рис. 1(b). Были протестированы фрикционные свойства слоя хлопкового волокна, скользящего по металлической поверхности с различной морфологией поверхности. При приложении определенного крутящего момента к цилиндрическим образцам можно выделить следующие три режима скольжения.

1. 1

   Наблюдалось двустороннее скольжение с гладкой металлической поверхностью.

2. 2

   Двусторонняя блокировка произошла на шероховатой поверхности металла с относительно глубокой канавкой и чешуйчатым наростом впадины.

3. 3

   Одностороннее скольжение и одностороннее запирание произошло на шероховатой поверхности, которая была слегка отшлифована наждачной бумагой для уменьшения высоты шероховатостей и частично удалена чешуйчатая глотка.

Устройство для испытания на трение волокно-металл было установлено для характеристики трения скольжения слоя хлопкового волокна по металлическим поверхностям, как показано на рис. 2(а). На рис. 2(b,c) представлены коэффициенты трения между хлопковыми волокнами и различными текстурированными поверхностями металлического цилиндра для различных направлений трения A и B. Коэффициент трения между шлифованной поверхностью и хлопковыми волокнами был относительно низким и примерно одинаковым для направлений. А и Б.

Рисунок 2

Коэффициенты трения во времени.

( a ) Схема испытания на трение хлопкового волокна и металлической поверхности. ( b , c ) Хлопковое волокно, соприкасающееся со шлифованной поверхностью, шлифованной поверхностью и точеной поверхностью для направлений A и B соответственно.

Изображение полного размера

На рис. 2(b,c) показано, что коэффициент трения скольжения между хлопковыми волокнами и шероховатой поверхностью резко увеличился и вошел в заблокированное состояние в обоих направлениях. Для отшлифованной шероховатой поверхности скольжение было возможно только в направлении A, в то время как заблокировано в направлении B. Отшлифованная поверхность достигла более высокого коэффициента трения, чем гладкая поверхность для направления A. Рисунок 2 (b, c) также показал, что когда скольжение наблюдалось в В направлениях А или В коэффициент трения быстро уменьшался в течение 20 секунд, а затем оставался стабильным в течение длительного времени.

Влияние рельефа поверхности на механическое сцепление

Поперечное сечение поверхности металлического цилиндра похоже на V-образный паз. На рис. 3(а) показан один из профилей поперечного сечения образцов. V-образная канавка имела ширину примерно 100 мкм и высоту 9 мкм для точеной поверхности (шероховатая поверхность), высоту 4,5 мкм для точеной и отшлифованной поверхности (отшлифованная поверхность) и высоту 1,5 мкм для шлифованной поверхности (гладкая поверхность). поверхность). Эти результаты были подтверждены кривой опорной площади, как показано на рис. 3 (б).

Рисунок 3

Схема, показывающая относительный размер между хлопковым волокном и шероховатой вершиной цилиндрической поверхности.

( a ) Кривая поперечного сечения трехмерной морфологии образцов. ( b ) Кривая опорной поверхности образцов. ( c ) Распределение диаметра сечения гребенного хлопка. ( d ) Параметры топографии поверхности точения, токарно-шлифовальные и шлифовальные работы. (S _а , Средняя шероховатость; S _q , среднеквадратичное значение; S _y , Пиковая высота; S _z , высота в десять точек; S _min , максимальная глубина долины; S _max , максимальная высота пика; S _{означает} , среднее значение; S _pk , уменьшенная высота вершины; S _k , Глубина шероховатости сердцевины; S _vk , уменьшенная глубина долины).

Изображение в полный размер

Геометрически хлопковое волокно представляет собой скрученную ленту по всей длине и имеет почковидное поперечное сечение с почти круглой поперечной поверхностью ^19,22 . Распределение диаметра сечения прочесаного хлопка показано на рис. 3(с). Средний диаметр составлял около 14 мкм. Его типичные характеристики составляют примерно 20–40 витков/см.

Параметры топографии шероховатой, отшлифованной и гладкой поверхностей представлены на рис. 3(г). Все значения гладкой поверхности S _y и S _z были меньше 7 мкм, что соответствует радиусу хлопкового волокна. Толщина остальных поверхностей превышала 7  мкм. Незначительную разницу между шероховатой и отшлифованной поверхностями точно выявило распределение S _y , S _z и S _pk . Значения S _min и S _vk для шлифованной поверхности были выше, чем для шероховатой поверхности. В процессе шлифования после токарной обработки возможно зашлифовывание пиковой долины. Наконечники козырьков были сильно изношены в процессе шлифования, на что указывает распределение S _max и S _pk . Хлопковое волокно внедрялось в V-образную канавку шероховатой поверхности под действием нормального усилия. При уменьшении высоты V-образного паза с 9мкм до 4,5 мкм, хлопковое волокно не может быть полностью внедрено. При высоте V-образной канавки менее 1,5 мкм заделка волокна вообще невозможна.

Сила трения была пропорциональна фактической площади контакта, что подтверждается экспериментальными результатами многочисленных исследований ^15,19,23 . Сила трения между хлопковыми волокнами и шероховатой поверхностью была больше, чем в результате кулоновского трения. Неравномерное распределение неровностей повышало сопротивление скольжению волокна в V-образной канавке. Таким образом, хлопковые волокна прилипли к шероховатой поверхности. Скольжение в слое хлопковых волокон требовало преодоления сверхвысокого сопротивления. Надлежащее ограничение привело к механическому сцеплению между хлопковыми волокнами и румяной поверхностью цилиндров.

Когда неровности были ровными, например, на гладкой поверхности, высота неровностей была относительно небольшой, а количество встроенных хлопковых волокон уменьшалось. Это условие значительно уменьшило сцепление между волокнами и шероховатыми вершинами. Небольшое сопротивление в этом случае требовало небольшого крутящего момента для скольжения волокон по металлическим поверхностям в обоих направлениях.

Модель механической блокировки

В настоящем исследовании мы достигли зубчатой ​​морфологии на поверхности точеных образцов, как показано на рис. 4(а). Поверхность покрывалась зубчатыми заусенцами с геометрическим углом. Хлопковые волокна плотно прилегали к шероховатой поверхности при нормальной нагрузке, когда хлопковые волокна прижимались к шероховатой поверхности. Грубый козырек был похож на храповой механизм и приводил к механической блокировке. Модель механической блокировки была проиллюстрирована на рис. 4 (б).

Рисунок 4

Схема, иллюстрирующая геометрические конфигурации морфологии поверхности.

( a ) Зубчатая морфология обработанной поверхности под оптическим микроскопом (500×). ( b ) Модель механической блокировки. ( c – e ) Иллюстрации геометрических моделей механической блокировки при токарной обработке, точении и шлифовании и шлифовании соответственно.

Изображение в натуральную величину

Хлопковые волокна чувствительны к небольшим различиям в морфологии поверхности. Скольжение хлопкового волокна к металлическому цилиндру контролировалось относительным размером между хлопковым волокном и грубым козырьком. Таблица 1 иллюстрирует результаты испытаний на трение между хлопковыми волокнами и металлическими поверхностями различной текстуры. Коэффициент трения увеличивался с увеличением высоты шероховатого пика. Двустороннее скольжение происходило, когда значение h/r (r, средний радиус круглого сечения хлопкового волокна, h, высота шероховатой вершины, рис. 4(в)) было меньше 1, поскольку высота грубого пика было недостаточно для создания механической блокировки.

Таблица 1 Процесс переключения двустороннего скольжения на блокировку.

Полноразмерный стол

Геометрические конфигурации хлопковых волокон и различной текстуры поверхности металлического цилиндра можно разделить на три режима: блокировка, одностороннее скольжение и двустороннее скольжение. Три режима соответствуют случаям шероховатой, отшлифованной и гладкой поверхностей, как показано на рис. 4 (c–e) соответственно. Механическое сцепление привело к тому, что хлопковое волокно не скользило по поверхности румян. Двусторонняя механическая блокировка постоянно происходила, когда значение h/r было больше 1 (рис. 4(c)). Интересно, что после того, как чешуйчатая глотка была частично удалена, механическое блокирование было устранено вместе с направлением шлифовки (т.е. направлением А). А вот с направлением без шлифовки (направление В) не устранили. Изменение относительного размера между диаметром волокна и параметрами топографии поверхности металлического цилиндра может привести к частому и альтернативному возникновению механической блокировки и двустороннего скольжения. Двустороннее скольжение и двусторонняя блокировка случайным образом происходили в соседней зоне (h/r = 1) двустороннего скольжения и блокировки. Очевидно, двустороннее скольжение неизбежно происходит, когда значение (h/r) меньше 1 (рис. 4(e)), потому что нет механического сцепления между хлопковым волокном и гладкой поверхностью.

Выводы

В этом исследовании мы успешно изготовили поверхности металлических цилиндров с различной шероховатостью (шероховатые, отшлифованные и гладкие) с помощью традиционной механической обработки. Блокировка, одностороннее скольжение и двустороннее скольжение были реализованы за счет небольшого изменения морфологии поверхности металлического цилиндра. Коэффициент трения представляет собой сцепление или скольжение хлопковых волокон по металлическим поверхностям. Закрепление или скольжение хлопкового волокна по металлической поверхности в основном определялось относительным соотношением высоты шероховатой вершины и радиуса поперечного сечения хлопкового волокна. Механическая блокировка происходила, когда значение h/r превышало 1; это не наблюдалось, когда значение было меньше 1. Одностороннее скольжение произошло из-за уменьшения шероховатости (h/r < 1) и удаления зазубренных шипов в направлении шлифования. Результаты испытаний показали чувствительность небольших волокон к любой незначительно отличающейся морфологии поверхности и могут обеспечить теоретическую и экспериментальную основу для проектирования текстуры поверхности для таких приложений, как текстильное оборудование и веретена для сборщиков хлопка.

Материалы и методы

Цилиндрические образцы

Как правило, поверхности, используемые в практическом машиностроении, изготавливаются путем традиционной механической обработки (например, точение, фрезерование, расточка и шлифование). По сравнению с технологиями микро/нанопроизводства, распределение текстуры поверхности, получаемое при традиционной механической обработке, считается не таким регулярным и точным. Поэтому традиционный механический процесс часто игнорируется в погоне за равномерным распределением текстуры поверхности. Тем не менее, традиционное производство обычно может иметь естественные режущие кромки, которые невозможно реализовать с помощью прецизионных методов микро/нанопроизводства. Поэтому в настоящем исследовании целесообразно традиционными методами механообработки изготавливали три различных текстуры поверхности на цилиндрических образцах (гладкая, шероховатая, шлифованная шероховатая поверхность).

Цилиндрические образцы диаметром 25 мм и высотой 35 мм изготовлены из стали 210Х12 (ISO) твердостью 269–271 HB. Морфологию поверхности образцов наблюдали с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ, FEI Quanta 200 FEG). Трехмерную морфологию поверхности определяли путем сканирования площади 857 × 638 мкм ² с использованием трехмерной топографии поверхности (MICROXAM–3D). Расчеты проводились с использованием программного обеспечения процессора изображений сканирующего зонда (SPIP), которое является стандартной программой для обработки данных трехмерной топографии поверхности. Для получения металлических цилиндров с различной морфологией поверхности были приняты различные параметры обработки, которые показаны в таблице 2. После токарной обработки некоторые поверхности были слегка отшлифованы наждачной бумагой (PEPA P#2400, Struers) вдоль направления А (см. рис. 1(а)) .

Таблица 2 Параметры резки.

Полноразмерный стол

Хлопковое волокно

Хлопковое волокно представляет собой натуральный целлюлозный материал, полученный из зрелых капсул хлопчатника. Хлопковые волокна в этой работе были тщательно расчесаны в хлопковые полоски (обычно называемые чесаным хлопком). В таблице 3 перечислены параметры хлопкового волокна, использованного в этом исследовании.

Таблица 3 Характеристические параметры одиночного хлопкового волокна.

Полноразмерный стол

Испытание на трение и скольжение

Скольжение осуществлялось вращением металлического цилиндра, приводимого в движение серводвигателем (на рис. 2(а), A и B представляют направления по часовой стрелке и против часовой стрелки соответственно). Намотка волокон на поверхность металла и регулирование радиальной силы осуществлялись с помощью зажимного механизма. Каждая полоска из гребенного хлопка была плотно обвита вокруг цилиндрической поверхности образца под действием нормального усилия. Давление, оказываемое на волокнистый слой, контролировали с помощью датчиков силы. Коэффициенты трения были получены из нормальной силы (Н) и крутящего момента (Т) как

, где r — радиус образца, а μ — коэффициент трения (COF). Все испытания на трение проводились при влажности окружающей среды 30 % и комнатной температуре около 25 °C. Нормальная нагрузка и скорость вращения составляли 30 Н и 500 об/мин соответственно. Коэффициенты трения между хлопковым волокном и металлической поверхностью усреднялись по шести измерениям. Перед каждым испытанием образцы очищали ацетоном.

Дополнительная информация

Как цитировать эту статью : Zhang, Y. et al . Механическое переплетение хлопковых волокон на слегка текстурированных поверхностях металлических цилиндров. науч. Респ. 6 , 25403; doi: 10.1038/srep25403 (2016).

Ссылки

• Baum, M. J. et al. Сухое трение микроструктурированных полимерных поверхностей, вдохновленных змеиной кожей. Бейльштейн Дж. Нанотехнологии. 5, 1091–1103 (2014).

  Артикул Google ученый

• Филиппов А., Горб С. Н. Системы на основе анизотропии трения в биологии: структурное разнообразие и численная модель. науч. 3, 1240 (2013).

  Артикул КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

• Дикинсон, М. Х., Фарли, К. Т. и Фулл, Р. Дж. Как животные двигаются: интегративный взгляд. Наука 288, 100–106 (2000).

  Артикул КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

• Мальше А. и др. Функциональные поверхности, вдохновленные биотехнологиями, для продвинутых применений. Произв. Технол. 62, 607–628 (2013).

  Артикул Google ученый

• Greiner, C. & Schäfer, M. Биоподобные чешуйчатые текстуры поверхности и их трибологические свойства. Биоинспир. Биомим. 10, 1–7 (2015).

  Артикул Google ученый

• Sorensen, A. E. Распространение семян за счет прилипания. Анну. Преподобный Экол. Сист. 17, 443–463 (1986).

  Артикул MathSciNet Google ученый

• Weaver, S. & Lechowicz, M. Биология канадских сорняков.: 56. Xanthium strumarium L. Canadian J. Plant Sci. 63, 211–225 (1983).

  Артикул Google ученый

• Брайсон К. и Картер Р. Биология путей распространения инвазивных сорняков. Травка Техн. 18, 1216–1220 (2004).

  Артикул Google ученый

• Кульбаба, М. В. и др. Морфоэкологические взаимоотношения репейников и мехов. Являюсь. Средний Нац. 161, 380–391 (2009).

  Артикул Google ученый

• Осень, К., Лян, Ю. и Хси, С. Сила сцепления одного волоса на ноге геккона. Природа 405, 681–685 (2000).

  Артикул КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

• Zhang, Y., Zhou, C. & Ren, L. Биологические характеристики взаимодействующих с землей компонентов медведок. Дж. Бионический инж. 5, 164–171 (2008).

  Артикул Google ученый

• Тиан Ю. и др. Слипание и трение при прикреплении и отделении пальцев ног геккона. проц. Натл. акад. науч. 103, 19320–19325 (2006).

  Артикул КАС ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

• Ji, A., Han, L. & Dai, Z. Адгезивный контакт у животных: морфология, механизм и биоинспирированное применение. Дж. Бионический инж. 8, 345–356 (2011).

  Артикул Google ученый

• Дай З., Горб С. и Шварц У. Зависящая от шероховатости сила трения когтевой системы предплюсны жука Pachnoda marginata (Coleoptera, Scarabaeidae). Дж. Эксп. биол. 205, 2479–2488 (2002).

  ПабМед Google ученый

• Споленак Р., Горб С. и Арцт Э. Карты дизайна адгезии для биологических систем крепления. Акта Биоматер. 1, 5–13 (2005).

  Артикул Google ученый

• Fuentes, C.A., Brughmans, G. & Tran, L.Q.N. Механическое поведение и практическая адгезия на поверхности бамбукового композита: физическая адгезия и механическое сцепление. Композиции науч. Технол. 109, 40–47 (2015).

  Артикул КАС Google ученый

• Кан Т. и Ким М. Влияние обработки силиконом на размерные свойства шерстяной ткани. Текст. Рез. Д. 71, 295–300 (2001).

  Артикул КАС Google ученый

• Липсон М. Фрикционные свойства шерстяных волокон. Природа 156, 268–269 (1945).

  Артикул ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый

• Могази Ю. и Гупта Б. Трение в волокнистых материалах. Часть II: Экспериментальное изучение влияния структурных и морфологических факторов. Текст. Рез. Журнал 63, 219–230 (1993).

  Артикул Google ученый

• Gaiar, M. & Cusick, G. Изучение морфологии разрушения хлопкового волокна в испытаниях на истирание в зависимости от коэффициента трения между тестируемой тканью и абразивом. Дж. Текст. Инст. 67, 141–145 (1976).

  Артикул Google ученый

• Mogahzy, Y. et al. Оценка склонности к переработке штапельного волокна. Часть II: Склонность к обработке смесей хлопок/полиэстер. Текст. Рез. Д. 68, 907–912 (1998).

  Артикул Google ученый

• Гордон, С. В хлопке: наука и технология (под редакцией Се, Ю.Л.) Ch. 2, 35–39 (CRC, 2007).

• Ту, К. и др. Исследование трения волокна о шпиль. 1. Кривые Стрибека. Трибол. Междунар. 37, 701–710 (2004).

  Артикул КАС Google ученый

Ссылки на скачивание

Благодарности

Это исследование было поддержано Национальным фондом естественных наук Китая (NSFC, гранты № 11362020, 51323006). Авторы благодарят доктора Вэй Инь за его ценные обсуждения.

Информация об авторе

Авторы и организации

1. Государственная ключевая лаборатория трибологии, Университет Цинхуа, Пекин, 100084, Китай Современной сельскохозяйственной инженерии, Таримский университет, Алар, 843300, Китай

   Youqiang Zhang

Авторы

1. Youqiang Zhang

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

2. Yu Tian

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Scholar

3. Yonggang Meng

   Просмотр публикаций автора

   Вы также можете искать этого автора в PubMed Google Академия

Взносы

Ю.