Принцип муара и его практическое использование при контроле текстильных тканей

1. Принцип муара

Ещё в 1874 году лорд Рейлайт, будущий лауреат нобелевской премии по физике (1904), зарегистрировал полосатые фигуры, которые образовывались при наложении тончайших решеток. Позднее этот оптический феномен был назван  муаром  в соответствии с похожими отражениями на воде. Сегодня используют этот термин прежде всего в трёх областях: В телевизионной технике для  развертывания картинки в форме полос на экране телевизора, в типографском деле для управления мозаикой через псевдорастер и конечно же в текстильном секторе для весьма необычных и очень изменчивых образцов ткани.

В следующем описании  речь идёт лишь о базовом значении принципа муара: Как две различные наложенные решетки могут образовывать узор муара, так же наложением одной решетки на ткань можно получить такой же феномен. И полученный при этом эффект может быть практически использован для технической характеристики текстиля.

2. Техническое применение принципа в решетке муара

Процесс относительно прост: Если известны  метрические параметры наложенной решетки, то по полученной фигуре муара  можно сделать заключение о метрическом качестве подложенной ткани. На этом основан принцип действия лунометра – переносного прибора из оргстекла с вытравленными линиями решетки.
 




Наложением  прибора на поверхность ткани одновременно складываются линии инструмента со структурой ткани:  Это приводит к интерференции обоих решеточных систем. Раз линии прибора представляют собой решетку с линейно увеличивающейся постоянной решетки, то должно быть где-то в этом поле интерференции такая зона, где обе решетки полностью совпадают: Это и есть средняя точка проявившейся фигуры интерференции.

Нанесённая на сторону прибора шкала показывает точное значение плотности муара в этом месте и, тем самым, искомую плотность всего тестирования. Для считывания помогает постоянно увеличивающаяся к центру интерференции ширина муаровых полос.

3. Практические функции лунометра

В работе специалиста важны три функции, в которых подобные решеточные жезлы бывают полезными:

3.1 Измерение толщины нити  (номер нити)

В большинстве случаев лунометр используют для определения толщины нити у всех типов тканей и трикотажа, имеющих параллельную структуру, напр. таффет. При этом инструмент прикладывают по возможности параллельно направлению проверяемой нити. Тут же появляется фигура интерференции, а именно заключенная в овал форма (для систем параллельных решеток, и в гиперболической форме для систем радиальных решеток).
 




Средняя ось фигуры интерференции служит мерилом для точного считывания плотности нитей (уточных нитей) по шкале инструмента. Также и число поперечных нитей (нитей основы) может быть определено следующим способом: Если прибор медленно поворачивать, то меняется также фигура муара и при 45° исчезает почти совсем.  При дальнейшем повороте до 90° фигура муара появляется снова отчетливо и относится к поперечным нитям. Для измерения достаточно простого дневного света. На темных и черных тканях и трикотаже появляются контрастные  интерференционные картинки, если вместо падающего света работать на просвет. Наряду с измерительно-техническим значением – инструкции по эксплуатации лунометра описывают лишь его использование в качестве сётчика нитей или измерителя плотности нитей – у инструмента есть ещё дополнительные функции.

3.2 Локализация нарушений ткани

С такой же приблизительно точностью можно определить лунометром ошибки в ткани. Нарушения в проверяемой ткани, напр. отклонения в плотности нити всего лишь на несколько процентов, видны отчётливо по прерыванию интерференционных линий (а также разница в толщине нити, обрыв нити, ошибки в окраски и т.д.). В любом случае фигура муара выглядит асимметрично. Для всех этих нерегулярностей в ткани имеется вполне определенная картина интерференционной фигуры инструмента.

3.3 Проверка устойчивости усадки

Особенным преимуществом, как в тестовой лаборатории , так и на текстильном предприятии, является использование лунометра для измерения изменения размера (усадки, сокращения) текстиля. Известно, что такое изменение размера часто встречается при влажной обработке в текстильном оборудовании (при окраске, при обработке для несминаемости, при стирке и др.). Многие ткани, особенно на основе целлюлозо-гидратного волокна или шерсти, имеют свойство сжиматься при такой влажной обработке. Эта усадка тканей в воде может частично объясняться способностью некоторых  волокон к размоканию. Частично это обусловленно чисто механическими причинами. Ткани, к примеру из переработанного целлюлозного волокна как-то рейон или вискоза, показывают сильное разбухание в водяных ваннах. При этом поперечное сечение волокна увеличивается, а длина сокращается. Это состояние остается после высыхания и выражается в сокращении ткани.
 




Для контроля таких и похожих изменений размера лунометр доказал свою применимость. Обычно проверки ткани на усадку проводят следующим образом:

На проверяемом участке ткани рисуют водостойкими чернилами квадрат 50 см х 50 см. На каждой стороне наносят три метки (через  2 см, 25 см и 48 см), чьи расстояния к вертикально лежащим меткам должны быть измеренны с точностью до миллиметра. Образец замачивают в водяной ванне с раствором 5 граммов мыла и 3 грамма соды на литр воды при ванном соотношении 1:30 и при температуре 40° С, нагревают в течении 20 мин. до кипения и выдерживают 10 мин. при темперапуре кипения. Затем оставляют в ванне на 10 мин. охлаждаться, многократно споласкивают до прозрачной воды, отжимают и кладут на сушку. (Чтобы избежать перекосов и растяжек, выкручивание и вывешивание пробы должно быть исключено) После сушки образец слегка увлажняют и выравнивают утюгом без разглаживания. В заключение пробу оставляют на 10 мин. охлаждаться и затем перемеривают. Из трех измерений в каждом направлении ткани берут среднюю величину и расчитывают усадки ткани в процентах по отношению к её размеру до стирки.

С помощью лунометра такая процедура может быть упрощена. При этом используют такой же способ стирки. Вместо квадрата на образце определяют лунометром число нитей в различных местах до и после стирки и отсюда рассчитывают изменение размера (усадку или растяжение) в процентах. Впрочем, такой простой способ имеет преимущества прежде всего, если речь идет о перепроверке на готовых изделиях или вырезанных участках, где квадрат нарисовать невозможно.

4. Преимущества лунометра при экономии рабочего времени

Важный фактор в общей оценке техники применения решетки муара лежит в затратах рабочего времени: Определение числа нитей или числа петель с помощью лунометра  происходит быстрее, чем при подсчете под лупой. Так при подсчете под лупой  числа нитей у 20 тканей с плотностью около 40 нитей на см, как показал тест Государственного Института текстильной химии (Баденвейлер), требуется около 15 мин, а при измерении лунометром - не более 6 мин.

Также при уже описанной проверке на усадку лунометром выигрыши в рабочем времени существенны:
Необходимое время можно сэкономить на нанесении квадрата. Точно также отпадает необходимость в миллиметровой точности маркировки и её последующем измерении. Инструмент просто кладут на различные места ткани и считывают старые или новые значения плотности.

Кроме того подсчет под лупой для глаз намного напряженнее, чем автоматическое определение лунометром, в особенности, если речь идет о ткани или трикотаже с высокой плотностью нитей. При этом считывание линзой происходит субъективно; здесь возможны ошибки при определении действительного числа нитей.
 




5. Промышленные области применения лунометра

Первая область применения лунометра лежит в текстильной промышленности. Описанные функции инструмента подходят для всех типов тканей (в ткацком деле, при осмотре и чистке товаров, на складе) и вязанных изделий (напр. трико в отделке), которые имеют рядную структуру (попелин напр.). Лунометр позволяет также проводить проверки бёдро.

Другую область применения находит инструментальная решетка муара в проволочном производстве: Номер проволочной ткани , металлических сеток и сит десятилетиями определяют лунометром.

Также печатная ткань является приложением для лунометра: Развитая сотовая печатная техника, в особенности многоцветная растровая сотовая печатная техника, выдвигает высокие требования к регулярности используемой ткани из натурального шелка, нейлона, перлона и полиестра, и поэтому нуждается в техническом контроле её шаблонных тканей.

6. Заключение

Для различных областей измерения были целенаправленно разработаны пять различных типов стандарта:

См. ссылку «Продукты» !

Далее предлагаются миниатюрные жезлы радиальных сеток. Американские типы лунометра частично отличаются от указанных выше только обозначением и единицами измерения, и продаются по лицензии. Все инструменты находятся в прилагаемых футлярах как маленькая логарифмическая линейка и удобны для переноса в сумке.

К сайту фирмы Peter Luhn Lunometer : www.lunometer.de