Текстильноематериаловедение. Материаловедение
Шерстью называют волосяной покров животных, обладающий прядильными качествами или свойлачиваемостью.
Шерсть является одним из основных натуральных текстильных волокон.
Различают шерсть натуральную, заводскую и восстановленную.
Натуральная шерсть
— шерсть, состригаемая с животных шерсть (овечья, козья и др.), вычёсываемая (верблюжья, собачья, козий и кроличий пух) или собираемая при линьке (коровья, конская, сарлычья) Эта шерсть наиболее высокого качества.
Заводская шерсть
— это шерсть, снятая со шкур животных, она менее прочная, чем натуральная.
Восстановленная шерсть
– шерсть, получаемая расщипыванием шерстяного лоскута, тряпья, обрывков пряжи. Эти волокна шерсти наименее прочные.
Заводская и восстановленная шерсть может использоваться в текстильной промышленности для изготовления недорогих суконных тканей.
Шерстные волокна представляют собой роговые производные кожи.
Волокно шерсти состоит из трех слоев:
1 — Чешуйчатый (кутикула) — наружный слой, состоит из отдельных чешуек, защищает тело волоса от разрушения. От вида чешуек и их расположения зависит степень блеска волокна и его способность свойлачиваться (скатываться, сваливаться).
2 — Корковый — основной слой, образует тело волоса, определяет его качества.
3 — Сердцевинный — находится в центре волокна, состоит из клеток, заполненных воздухом.
В зависимости от соотношения отдельных слоев волокна шерсти подразделяются на 4 типа:
а — пух: очень тонкое, мягкое, извитое волокно, у которого сердцевинный слой отсутствует.
б — переходный волос: более толстый и жесткий, чем пух. Сердцевинный слой встречается местами.
в — ость: толстое, жесткое волокно со значительным сердцевинным слоем.
г — мертвый волос: толстое, грубое, прямое, ломкое волокно, у которого сердцевинный слой занимает большую часть.
Шерсть состоит из покровного волоса и подпуши (подшёрстка). У овец покровный волос составляют: ость, переходный и кроющий волос; подпушь — пух.
Овечья шерсть в зависимости от типа, составляющих её волокон, делится на однородную
, представленную волокнами одного типа, и неоднородную
. В однородной шерсти
пуховые и переходные волокна, соединяясь в группы, образуют штапели
(переходные волокна шерсти овец длинношёрстных пород — однородные косицы). В неоднородной шерсти пуховые, переходные и остевые волокна соединяются в косички.
Виды шерсти
Виды шерсти различают в зависимости от типа волокон, образующих волосяной покров овцы. Выделяют следующие виды:
- Тонкая — состоит из пуховых волокон, используется для выработки высококачественных шерстяных тканей.
- Полутонкая — состоит из пуховых волокон и переходного волоса, используется для выработки костюмных и пальтовых тканей.
- Полугрубая — состоит из ости и переходного волоса, используется для выработки полугрубых костюмных и пальтовых тканей.
- Грубая — содержит все типы волокон, в том числе и мертвый волос, используется для изготовления шинельного сукна, войлока, валенок.
Первичная обработка шерсти: сортировка по качеству, разрыхление и удаление мусора, промывка от грязи и жира, сушка горячим воздухом.
Средняя тонина волокон: пуха 10 — 25 мкм, переходного волоса - 30 — 50 мкм, ости - 50 мкм и более.
Длина волокон шерсти: от 20 до 450мм, различают:
— коротковолокнистая:
длина до 55мм, используется для производства толстой и пушистой аппаратной пряжи;
— длинноволокнистая:
длина более 55мм, используется для производства тонкой и гладкой гребенной пряжи.
Внешний вид волокон: матовые, теплые, цвет от белого (слегка желтоватого) до черного (чем толще волокно, тем оно темнее окрашено). Цвет шерсти определяется наличием в корковом слое пигмента меланина. Для технологического использования наиболее ценна белая шерсть, пригодная для окраски в любой цвет
Свойлачиваемость — это способность шерсти в процессе валки образовывать войлокообразный застил. Это свойство объясняется наличием на поверхности шерсти чешуек, препятствующих перемещению волокна в направлении обратном расположению чешуек. Наибольшей способностью свойлачиваться обладает тонкая упругая сильно извитая шерсть
Особенности горения : горит медленно, при вынесении из пламени само затухает, запах жженого рога, остаток — черный пушистый хрупкий пепел.
Химический состав: природный белок кератин
Действие химических реагентов на волокна: Разрушается под действием сильной горячей серной кислоты, другие кислоты не действуют. Растворяется в слабых растворах щелочей. При кипячении шерсть растворяется уже в 2%-ном растворе едкого натра. Под действием разбавленных кислот (до 10%) прочность шерсти несколько увеличивается. Под действием концентрированной азотной кислоты шерсть желтеет, под действием концентрированной серной кислоты — обугливается. Не растворяется в феноле и ацетоне.
***************************************
Про сложности и нюансы пошива из шерстяных материалов можно узнать из Мастер-класса «Нестареющая классика. Особенности работы с шерстяными тканями»
Изучив материалы мастер-класса, вы:
- Выясните, откуда у шерстяной ткани такие замечательные свойства
- Как отличить настоящую шерстяную ткань от ее имитации, даже самой искусной
- Удивитесь, узнав, какое количество шерсти должно быть в чистошерстяных и полушерстяных тканях
- Узнаете, когда недостатки шерстяной ткани превращаются в ее достоинства
- Как недостатки шерстяной ткани можно использовать себе во благо
- Получите ценные советы по выбору способа декатировки и правильной утюжки шерстяной ткани
- Разберетесь в различных видах шерстяных тканей и научитесь подбирать для них наилучшие способы обработки
Для получения мастер-класса приобретайте Абонемент в библиотеку швейных МК «Хочу все знать!» и получайте доступ к этому и 100 другим мастер-классам.
Ассортимент платьев многообразен, соответственно разнообразны и предъявляемые к платьевым материалам требования, так как разнообразны условия, в которых они эксплуатируются.
Гигиенические требования особенно важны для тканей, используемых для пошива домашних и повседневных платьев. Ткани повседневных платьев должны обладать хорошими гигроскопическими свойствам: влагопоглощением и влагоотдачей. Для летних платьев материалы должны обладать хорошей воздухопроницаемостью, для зимних платьев – хорошими теплозащитными свойствами.
Для нарядных и вечерних платьев гигиенические требования менее значимы, поэтому их не соблюдение можно компенсировать выбором соответствующей модели и конструкции изделия.
Повседневная одежда требует практичных немнущихся формоустойчивых материалов. Ткани для повседневных платьев должны быть устойчивы к истиранию, к многократным стиркам, к пиллингообразованию, должны сохранять линейные размеры во время эксплуатации.
Эстетические требования меняются от сезона к сезону в зависимости от направления моды. Изменение требований к внешнему виду, структуре, цвету, пластическим свойствам материала влечет за собой постоянную смену ассортимента материалов для платьев. При этом неизменными остаются следующие требования: небольшая масса, повышенные гибкость и упругость материалов, ограниченная жесткость.
Ткани для летних платьев могут быть яркими и разноцветными, для повседневных платьев – спокойных немарких расцветок, для нарядных платьев – необходимы необычные по внешним эффектам материалы.
Характеристика основных видов материалов для платьев.
Хлопчатобумажные ткани
широко используются для детских платьев, для женских домашних и летних платьев, это такие классические х/б ткани, как ситец, бязь, фланель, сатин.
Джинсовая ткань облегченной структуры с пониженной жесткостью используется для пошива женских и детских сарафанов и платьев.
Льняные ткани используются для пошива летних платьев. Чистольняные ткани обладают повышенной сминаемостью, поэтому в пряжу добавляют нитроновые, лавсановые, полинозные, сиблоновые штапельные волокна. Такие ткани сохраняют эффект льняных тканей, имеют достаточную гигроскопичность, износостойкость и формоустойчивость. Вырабатываются полотняным, мелкоузорчатыми и жаккардовыми переплетениями, по отделке бывают гладкокрашеными, набивными, пестроткаными, меланжевыми.
Шерстяные платьевые ткани
вырабатывают из шерстяной пряжи с добавлением химических волокон: нитроновых, лавсановых, капроновых, вискозных. Эти ткани предназначены для зимнего и демисезонного ассортимента платьев.
Классическими являются . Они легкорастяжимы, хорошо драпируются, обладают небольшой сминаемостью, осыпаются по срезам.
Для пошива платьев-костюмов используют тонкосуконные ткани, пушистые, мягкие и теплые.
Также используются камвольные ткани из гребенной пряжи. Они суховаты на ощупь, имеют четкий рисунок переплетения, осыпаются по срезам.
Структура и отделка тканей чрезвычайно разнообразны. Выпускаются гладкокрашеными, пестроткаными, набивными, с добавлением козьего или кроличьего пуха, ангорской шерсти, из пряжи вприкрутку с комплексными химическими нитями, с использованием текстурированных нитей, с эффектами непса (разноцветными комочками, впряденными в пряжу).
Шелковые ткани наиболее многочисленны и разнообразны в ассортименте платьевых тканей.
Отличительные свойства полиакрилнитрильного волокна
Обладают хорошим комплексом потребительских свойств. По своим механическим свойствам ПАН волокна очень близки к и в этом отношении они превосходят все остальные . Их нередко называют «искусственной шерстью».
Обладают максимальной светостойкостью, достаточно высокой прочностью и сравнительно большой растяжимостью (22-35%). Благодаря низкой гигроскопичности, эти свойства во влажном состоянии не изменяются. Изделия из них после стирки сохраняют форму
Характеризуются высокой термостойкостью и стойкостью к ядерным излучениям.
Обладают инертностью к загрязнителям, поэтому изделия из них легко очищаются. Не повреждаются молью и микроорганизмами.
1.1. Вводная лекция: «Текстильное материаловедение», классификация текстильных материалов, основные термины и понятия
1.7. Основные выводы
2. Технология обработки текстильных материалов
2.2. Лекция №7. Технология ткачества
2.3. Лекция №8. Технология трикотажа
2.4. Лекция №9. Технология нетканых материалов
2.6 Лекция №10. Отделка текстильных материалов
2.7. Основные выводы
Список литературы
Приложение 1. Раздаточные материалы к лекционному курсу
Приложение 2. Слайды к лекционному курсу
^
1. Текстильное материаловедение
1.1. Вводная лекция: «Текстильное материаловедение», основные термины и понятия
Текстильным материаловедением
называется наука, которая изучает строение, свойства и оценку качества текстильных материалов.
К текстильным материалам относятся те, которые состоят из текстильных волокон и нетей, и сами волокна и нити.
| ^ Текстильные материалы |
||||
| Текстильные волокна
| Текстильные нити
|
|||
| Пряжа | Мононити | ^
Элементарные нити
| Полоски |
|
| ^
Комплексная нить
| ||||
| Текстильные изделия (ткани, трикотаж, нетканые полотна)
|
||||
Рис.1 Общая классификация текстильных материалов
^ Текстильными волокнами называются протяженные тела, гибкие и прочные, с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодные для изготовления текстильных изделий. 1
Текстильные волокна подразделяют на два класса: натуральные и химические. По происхождению волокнообразующего вещества натуральные волокна подразделяют на три подкласса: растительного, животного и минерального происхождения, химические волокна - на два подкласса: искусственные и синтетические.
Волокна являются исходным материалом для изготовления текстильных товаров и могут применяться как в естественном, так и в смешанном виде. Свойства волокон влияют на технологический процесс переработки их в пряжу. Поэтому важно знать основные свойства волокон и их характеристики: толщину, Длину, извитость. От толщины волокон и пряжи зависит толщина получаемых из них изделий, которая влияет на их потребительские свойства.
^ Текстильная нить – это гибкое прочное тело с малыми поперечными размерами значительной длины, которое используется для изготовления текстильных изделий 2 .
Пряжа состоит из продольного и последовательно расположенных более или менее распрямленных волокон и соединенных в непрерывную нить скручиванием 3 .
Существует две градации текстильных нитей и пряжи. Это первичные нити , те есть полученные непосредственно с текстильных машин, и вторичные нити , которые получаются в результате дальнейшей переработки первичных нитей с целью изменения их внешнего вида и свойств.
Мононить – это одиночная нить, не делящаяся в продольном направлении без разрушения, и может быть использована для изготовления текстильных изделий 4 .
^ Комплексная нить – состоит из нескольких продольно расположенных элементарных нитей, соединенных между собой скручиванием, склеиванием, перепутыванием 5 .
Полоски – это изделия, образованные в результате деления бумаги, фольги, пленки на элементарные полоски с последующим их скручиванием 6 .
Ткани – изделия, полученные путем переплетения в них двух взаимно перпендикулярных систем параллельно расположенных нитей – продольных, называемых основой, и поперечных, называемых утком 7 .
Трикотаж - изделия, получаемые из одной нити, или многих нитей одной системы путем образования петель и их переплетения 8 .
^ Нетканые полотна - изделия, получаемые скреплением различными способами слоев волокон - холстов или параллельно расположенных нитей и др 9 .
В следующих лекциях познакомимся более подробно с разновидностями текстильных материалов, их строением и способами их получения и переработки.
^
1.2. Лекция №2. Характеристика текстильных материалов
Текстильные волокна
Текстильные волокна (нити) многообразны по своему происхождению, способу производства и химическому составу.
Практически все волокна состоят из полимеров – молекул-цепочек.
Полимеры (от греч. polymeres, «поли»- много, «мерос»- часть) - химические соединения, макромолекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Звенья связаны друг с другом очень прочно большими химическими силами, поэтому полимеры обладают исключительной прочностью. Но при этом полимерные молекулы очень гибкие. Сочетание высокой прочности с гибкостью – характерное свойство полимерных материалов.
По происхождению полимеры делятся на: природные (биополимеры) и синтетические. Природные полимеры лежат в основе всех натуральных и искусственных волокон.
Натуральные волокна существуют в природе в готовом виде, они образуются из природных полимеров, которые формируются в растениях или на кожном покрове животных. Так волокна хлопка, льна состоят из полимера целлюлозы, волокна шерсти – из полимера белка кератина, нити натурального шелка из полимеров белка фиброина.
Искусственные волокна получают в заводских условиях после извлечения и химической обработки природных полимеров. Например: из целлюлозы получают вискозное, ацетатное, триацетатное волокна, из белков – казеиновое и зеиновое волокна.
Для получения синтетических волокон осуществляют синтез новых, не существующих в природе в готовом виде, высокомолекулярных соединений (полимеров) из низкомолекулярных веществ (сравнительно простых молекул).
Искусственные и синтетические волокна относятся к химическим волокнам, потому что химические волокна - это волокна, изготовляемые промышленными способами.
Для изготовления текстильных изделий используются различные виды волокон, которые отличаются друг от друга по химическому составу, строению и свойствам
На рис.2 представлена современная классификация текстильных волокон в упрощенном виде.
^ Рис. 2 Классификация текстильных волокон
Натуральные волокна
Натуральные волокна - это волокна, которые существуют в природе в готовом виде, они образуются без непосредственного участия человека.
Натуральные волокна бывают растительного, животного, минерального происхождения.
^ Натуральные волокна растительного происхождения
Основным веществом, составляющим волокна растительного происхождения, является целлюлоза. Это твердое трудно растворимое вещество, состоит из звеньев С6Н10О5. Помимо целлюлозы в растительных волокнах присутствуют воски, жиры, белковые, красящие вещества и др.
Растительные волокна могут располагаться:
На поверхности семян - хлопок
На стенках плода - капок
В оболочке плодов - койр
Внутри стебля - лен, пенька, джут, кенаф
В листьях - абака, сизаль
Наиболее распространенными из растительных волокон являются хлопок и лен.
^ Натуральные волокна животного происхождения
Натуральные волокна животного происхождения: шерсть, натуральный шелк
Шерсть - волосяной покров млекопитающих, обладающий прядильными качествами. Волокна шерсти состоят из молекул природного белка кератина.
Шелк - продукт выделения особых шелкоотделительных желез некоторых насекомых (тутовый шелкопряд, дубовый шелкопряд). Нити натурального шелка состоят из полимеров природных белков фиброина и серицина.
^ Натуральное волокно минерального происхождения : асбест.
По химическому составу асбест представляет собой водные силикаты магния, железа, кальция и залегает в горных породах в виде жил и прожилок.
На рис.3 схематически представлена классификация натуральных волокон.
^ Рис. 3 Классификация натуральных волокон.
Химические волокна
Химические волокна - волокна (нити), получаемые промышленными способами в заводских условиях.
Химические волокна в зависимости от исходного сырья подразделяются на три основные группы:
искусственные волокна получают из природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеинов) путем извлечения полимеров из природных веществ и химического воздействия на них
синтетические волокна вырабатываются из синтетических органических полимеров, полученных путем реакций синтеза 10 (полимеризации 11 и поликонденсации 12) из низкомолекулярных соединений (мономеров), сырьем для которых являются продукты переработки нефти и каменного угля
минеральные волокна - волокна, получаемые из неорганических соединений.
^ Органические волокна образуются из полимеров, имеющих в своем составе атомы углерода, непосредственно соединённых друг с другом, или включающие наряду с углеродом атомы других элементов.
^ Неорганические волокна образуются из неорганических соединений (соединения из химических элементов кроме соединений углерода).
На рис.4 схематически представлена классификация химических волокон.
^ Рис.4 Классификация химических волокон.
Синтетические волокна
Синтетические волокна (нити) - формируют из полимеров, не существующих в природе, а полученных путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений.
На рис.5 схематически представлена классификация синтетических волокон.
^ Рис.5 .классификация синтетических волокон
В качестве исходного сырья для получения синтетических волокон используют продукты переработки газа, нефти и каменного угля (бензол, фенол, этилен, ацетилен...). Вид полученного полимера зависит от вида исходных веществ. По названию исходных веществ дается и название полимеру. Синтетические полимеры получают путем реакций синтеза (полимеризации или поликонденсации) из низкомолекулярных соединений (мономеров). Синтетические волокна формуют либо из расплава или раствора полимера по сухому или мокрому методу.
^ Искусственные волокна
Искусственные волокна (нити) - это химические волокна (нити), получаемые химическим превращением природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеинов или морских водорослей).
На рис.6 схематически представлена классификация искусственных волокон.
^ Рис. 6 Классификация искусственных волокон.
Многие путают искусственные и синтетические волокна. Синтетические волокна имеют химический состав, подобный которому не встретить среди природных материалов. Другое дело искусственные волокна. Искусственные волокна получают из полимеров, встречающихся в природе в готовом виде (целлюлоза, белки). Например, вискоза, это та же целлюлоза, что и в хлопке. Только вискозу прядут из древесных волокон.
Пряжа
В зависимости от назначения пряжи к ее внешнему виду и свойствам предъявляются разные требования. Для выработки одних материалов нужна пряжа очень тонкая, гладкая, равномерная по толщине, для других - наоборот, более толстая, пушистая, рыхлая. Таким разнообразным требованиям могут удовлетворять только разные по структуре виды пряжи. Структура пряжи определяется видом волокнистого сырья, формой и размерами волокон, их расположением в нитях, количеством в поперечном сечении, равномерностью распределения по длине нити и круткой. В зависимости от волокнистого состава пряжа подразделяется на: 1) однородную, состоящую из одноименных волокон - хлопка, шерсти, льна и т. д.; 2) смешанную - из волокон разного происхождения, соединенных в процессах прядильного производства - шерстяных с хлопковыми, шерстяных с вискозными и лавсановыми и т. д.; 3) неоднородную из строщенных или скрученных нитей разного волокнистого состава - шерстяных с хлопчатобумажными, шерстяных с вискозными и т. д.
Ткани
Ткань является одним из видов текстильных изделий, главные из которых: тканевые, плетеные, тюлевые, вязаные. Эти изделия отличаются между собой видом пряжи (нитей), из которой они изготовлены, строением, способом изготовления, внешним видом, назначением и т. д.
^ Классификация тканей
Ткани различают по типу сырья, из которого они выработаны, по цвету, по фактуре, на ощупь, по отделке.
По типу сырья
натуральные (классические). Они бывают:
растительного происхождения (хлопок, лён, конопля, джут);
животного происхождения (шерсть, натуральный шёлк);
минерального происхождения (ость, остистая ткань, асбест);
искусственные:
из природных веществ органического (целлюлоза, белки) и неорганического (стекло, металлы) происхождения: вискоза, ацетат; металлические нити, люрекс;
из синтетических полимеров, в том числе:
полиамидные ткани (дедерон, хемлон, силон),
полиэстеры (диолен, слотера, тесил),
полипропиленовые ткани,
поливиниловые ткани (кашмилон, дралон).
на гладкокрашеные однотонные (суровое полотно, белая ткань, цветная ткань);
на многоцветные (меланжевые ткани, мулированные, набивные, пестротканные ткани).
на тонкие, приятные на ощупь,
толстые,
редкие,
мягкие,
грубые,
тяжёлые.
сукно (прессованное, гладкое, ворсованное),
байка (вальцованная, ворсованная),
нетканые материалы - войлок, фетр, типа байки, фланели и др.
(вальцованные двухсторонние),
велюр (вальцованный, с выровненным ворсом).
Эксклюзивные
Нарядные
Плательные
Блузочные
Костюмные
Пальтовые
Курточные
Подкладочные
Компаньоны
Обивочные (мебельные)
Шторные
Технические
Другие
с простым (гладким или главным) переплетением - полотняные, саржевые, сатиновые (атласные),
со специальным переплетением - креповые, мелкозернистые ткани (канва),
с составным (комбинированным) переплетением (ткани в клетку, квадратами, полосами),
типа жаккардовых - с крупноузорчатым переплетением (простым и сложным),
с двухслойным переплетением - образуются два самостоятельных полотна ткани, расположенные одно над другим и связанные между собой одной из систем нитью, образующих эти полотна, или специальной нитью основы или утка (износостойкие и теплозащитные тонкосуконные ткани типа драпа и некоторые шёлковые ткани),
с ворсовыми переплетениями - с уточноворсовым переплетением (полубархат, вельвет), с основоворсовым переплетением (бархат, плюш),
с обработанным краем - кромкой.
При определении фактуры ткани необходимо различить правую сторону и изнанку. Правая сторона внешне выглядит значительно наряднее, приятнее на ощупь; цвета на правой стороне ярче и сочнее, рисунок проступает отчётливо. У тканей, у которых обе стороны одинаковы (с двухлицевым переплетением нитей - облегченные драпы, полотно, панама), трудно отличить правую сторону от изнанки. На шерстяных двухсторонних тканях на правой стороне ворс гораздо короче.
По пряже
По системе прядения пряжа может быть гребенной, кардной, аппаратной.
Гребенная пряжа изготовляется из длинноволокнистого хлопка, из длинной шерсти различных видов. Гребенная пряжа отличается гладкостью, ровностью и прочностью. По гребенной системе прядения вырабатывают гладкую, ровную, прочную, эластичную, блестящую пряжу. Ткани из этой пряжи на ощупь очень приятные, мягкие, эластичные, не мнутся, особенно из тонкогребенной шерстяной пряжи (габардин, коверкот и др.). Из более грубых шерстяных тканей данной пряжи (грубогребенной) известен шевиот. Такой тип ткани эластичный, на ощупь жестковатый; поверхность готовой ткани отличается характерным блеском. По гребенной системе прядения вырабатывают и мохеровые ткани, которые значительно мягче и более гладкие, чем шевиот.
Кардную пряжу получают из сырья (хлопок, шерсть и др.) средней длины, которое обрабатывается различными способами, исключая гребнечесание. Ткань из данной пряжи прочная, эластичная, но не одинаковой ровности, отличается небольшой пушистостью.
По аппаратной системе прядения получают пряжу мягкую, пушистую, пониженной прочности, неотличающуюся равномерностью. Из аппаратной пряжи изготовляют тонкосуконные и грубосуконные ткани зимнего назначения (фланель, бумазея, бобрик, сукно шинельное и др.). Ткани из этой пряжи прессуют, вальцуют.
Трикотаж отличается по строению от ткани тем, что состоит из петель, переплетающихся между собой в поперечном и продольном направлениях. Вид переплетения трикотажа определяется формой, размерами, расположением петель и связями между ними. Нить, образующая петлю, находится в силовом взаимодействии с соседними петлями, благодаря чему сохраняются определенные размеры и форма петель. Основными параметрами петли, во многом определяющими физико-механические свойства трикотажа, являются длина нити в петле, номер и волокнистый состав нити.
^ Нетканые полотна
Неткаными называются материалы, образуемые из волокнистой массы, пряжи или тканей, скрепляемых чаще всего путем провязывания нитями, уваливанием и склеиванием. Производство нетканых материалов обладает значительными техническими и экономическими преимуществами в сравнении с производством трикотажа и тканей. Для производства нетканых материалов могут быть использованы стандартные, а также короткие, не пригодные для прядения волокна как натуральные и искусственные, так и синтетические в самых разнообразных сочетаниях, диктуемых требованиями к материалу. Технологический процесс производства нетканых материалов занимает меньше времени благодаря полному отсутствию процессов ткачества и частичному или полному исключению процессов прядения.
Нетканые материалы дают возможность расширить ассортимент изделий, выпускаемых швейной промышленностью.
Нетканые материалы в зависимости от методов скрепления подразделяются на три класса: 1) скрепленные механическим способом; 2) скрепленные физико-химическим способом; 3) скрепленные комбинированным способом. На рис.7 дана классификация нетканых материалов, используемых для изготовления одежды.
^ Рис. 7. Классификация нетканых материалов, скрепляемых механическим способом
Классификация нетканых материалов, образованных путем скрепления волокнистых холстов физико-химическим и комбинированным способами, показана на рис.8.
Рис. 8. Классификация нетканых материалов, скрепляемых физико-химическим и комбинированным способами.
^
1.3. Лекция №3. Строение и свойства текстильных материалов
Натуральные волокна
Хлопок - это волокна, покрывающие семена растений хлопчатника. Хлопчатник - однолетнее растение высотой 0,6-1,7 м, произрастающее в районах с жарким климатом. Основным веществом (94-96 %), из которого состоит хлопковое волокно, является целлюлоза. Хлопковое волокно нормальной зрелости под микроскопом имеет вид плоской ленточки со штопорообразной извитостью и с каналом, заполненным внутри воздухом (рис. 9). Один конец волокна со стороны его отрыва от семени хлопчатника открыт, другой, имеющий коническую форму, закрыт.
^ Рис.9 Хлопковые волокна различной степени зрелости под микроскопом
Хлопковым волокном присуща извитость. Волокна нормальной зрелости имеют наибольшую извитость - 40-120 извитков на 1 см.
Длина хлопковых волокон колеблется от 1 до 55 мм. В зависимости от длины волокон хлопок делят на коротковолокнистый (20-27 мм), средневолокнистый (28-34 мм) и длинноволокнистый (35-50 мм). Хлопок длиной менее 20 мм называют непряд-иым, т. е. из него невозможно выработать пряжу. Между длиной и толщиной хлопковых волокон существует определенная зависимость: чем длиннее волокна, тем они тоньше.
От длины и толщины волокон зависит выбор системы прядения (получения пряжи), что в свою очередь влияет на качество пряжи и ткани. Так, из длинноволокнистого (тонковолокнистого) хлопка получают тонкую, ровную по толщине, с малой ворсистостью, плотную, прочную пряжу 5,0 текс и выше, используемую для изготовления высококачественных тонких и легких тканей: батиста, маркизета, вольты, сатина гребенного и др.
Из средневолокнистого хлопка изготовляют пряжу средней и выше средней линейной плотности 11,8-84,0 текс, из которой вырабатывают основную массу хлопчатобумажных тканей: ситцы, бязи, миткали, сатины кардные, вельветы и др.
Из коротковолокнистого хлопка получают рыхлую, толстую, неровную по толщине, пушистую, иногда с посторонними примесями пряжу - 55-400 текс, используемую для производства фланели, бумазеи, байки и др.
Хлопковое волокно обладает многочисленными положительными свойствами. Оно имеет высокую гигроскопичность (8- 12 %), поэтому хлопчатобумажные ткани обладают хорошими гигиеническими свойствами.
Волокна достаточно прочные. Отличительной особенностью хлопкового волокна является повышенная прочность на разрыв в мокром состоянии на 15-17 %, что объясняется увеличением площади поперечного сечения волокна вдвое в результате его сильной набухаемости в воде.
Хлопок имеет высокую термостойкость - разрушение волокон до 140°С не происходит.
Хлопковое волокно более стойкое, чем вискозное и натуральный шелк, к действию света, но по светостойкости уступает лубяным и шерстяным волокнам. Хлопок обладает высокой устойчивостью к действию щелочей, что используется при отделке хлопчатобумажных тканей (отделка - мерсеризация, обработка раствором едкого натра). При этом волокна сильно набухают, усаживаются, становятся неизвитыми, гладкими, стенки их утолщаются, канал суживается, прочность повышается, блеск усиливается; волокна лучше окрашиваются, прочно удерживая краситель. Из-за малой упругости хлопковое волокно имеет высокую сминаемость, большую усадку, низкую стойкость к воздействию кислотой. Хлопок применяется для производства тканей разного назначения, трикотажа, нетканых полотен, гардинно-тюлевых и кружевных изделий, швейных ниток, тесьмы, шнурков, лент и др. Хлопковый пух применяют в производстве медицинской, одежной, мебельной ваты.
^ Лубяные волокна получают из стеблей, листьев или оболочек плодов различных растений. Стеблевыми лубяными волокнами являются лен, пенька, джут, кенаф и др., листовыми - сизаль и др., плодовыми - койр, получаемый из покрова скорлупы кокосовых орехов. Из лубяных волокон наибольшую ценность представляют льняные.
Лен - однолетнее травянистое растение, имеет две разновидности: лен-долгунец и лен-кудряш. Из льна-долгунца получают волокна. Основным веществом, из которого состоят лубяные волокна, является целлюлоза (около 75 %). К сопутствующим веществам относятся: лигнин, пектиновые, жировосковые, азотистые, красящие, зольные вещества, вода. Льняное волокно имеет четыре-шесть граней с заостренными концами и характерными штрихами (сдвигами) на отдельных участках, возникшими) результате механических воздействий на волокно при его получении (рис. 10).
^ Рис. 10. Волокна льна под микроскопом: 1 - продольный вид; 2 - форма поперечного среза
В отличие от хлопкового льняное волокно имеет сравнительно толстые стенки, узкий канал, закрытый с обоих концов; поверхность волокна более ровная и гладкая, поэтому льняные ткани меньше, чем хлопчатобумажные, загрязняются и легче отстирываются. Эти свойства льна особенно ценны для бельевых полотен. Льняное волокно уникально и тем, что при высокой гигроскопичности (12 %) оно быстрее других текстильных волокон поглощает и выделяет влагу; оно прочнее, чем хлопковое, удлинение при разрыве - 2-3 %. Содержание в льняном волокне лигнина делает его устойчивым к действию света, погоды, микроорганизмов. Термического разрушения волокна не происходит до + 160°С. Химические свойства льняного волокна аналогичны хлопковому, т. е. оно устойчиво к действию щелочей, но не устойчиво к кислотам. В связи с тем, что льняные ткани имеют свой естественный достаточно красивый шелковистый блеск, мерсеризации их не подвергают.
Однако льняное волокно сильно сминается из-за низкой упругости, трудно отбеливается и окрашивается.
Благодаря высоким гигиеническим и прочностным свойствам из льняных волокон получают бельевые ткани (для нательного, столового, постельного белья), летние костюмно-платьевые ткани. При этом около половины льняных тканей вырабатываются в смеси с другими волокнами, значительная часть которых приходится на полульняные бельевые ткани с хлопчатобумажной пряжей по основе.
Из льняных волокон изготавливают также парусины, пожарные рукава, шнуры, обувные нитки, а из очесов льна - более грубые ткани: мешочные, холсты, брезенты, парусины и др.
Пеньку получают из однолетнего растения конопли. Из волокон вырабатывают канаты, веревки, шпагаты, упаковочные и мешочные ткани.
Кенаф, джут получают из однолетних растений семейства мальвовых и липовых. Из кенафа и джута вырабатывают мешочные и тарные ткани; используют для транспортирования и хранения влагоемких товаров.
Шерсть - волокно из снятого волосяного покрова овец, коз, верблюдов, кроликов и других животных. Шерсть, снятую стрижкой в виде цельного волосяного покрова, называют руном. Шерстяные волокна состоят из белка кератина, содержащего, как и другие белки, аминокислоты.
Шерстяные волокна под микроскопом можно легко отличить от других волокон - их наружная поверхность покрыта чешуйками. Чешуйчатый слой состоит из мелких пластинок в форме конусообразных колец, нанизанных друг на друга, и представляет собой ороговевшие клетки. За чешуйчатым слоем следует корковый - основной, от которого зависят свойства волокна и изделий из них. В волокне может быть и третий - сердцевинный слой, состоящий из рыхлых, заполненных воздухом клеток. Под микроскопом видна и своеобразная извитость шерстяных волокон.
^ Рис.11 Строение шерстяного волокна: 1 - Чешуйчатый (кутикула), 2 – Корковый, 3 - Сердцевинный
В зависимости от того, какие слои в шерсти присутствуют, она может быть следующих видов: пух, переходный волос, ость, мертвый волос (рис. 12).
^ Рис. 12. Волокна шерсти под микроскопом:
1- продольный вид; 2- форма поперечного среза волокон; а - тонкая шерсть, б- полутонкая и полугрубая шерсть, в- ость, г- мертвый волос
Пух - тонкое, сильно извитое, шелковистое волокно без сердцевинного слоя. Переходный волос имеет прерывистый рыхлый сердцевинный слой, благодаря чему он неравномерен по толщине, прочности, имеет меньшую извитость.
Ость и мертвый волос имеют большой сердцевинный слой, характеризуются большой толщиной, отсутствием извитости, повышенной жесткостью и хрупкостью, малой прочностью.
В зависимости от толщины волокон и однородности состава шерсть подразделяют на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую. Важными показателями качества шерстяного волокна являются его длина и толщина. Длина шерсти влияет на технологию получения пряжи, ее качество и качество готовых изделий. Из длинных волокон (55-120 мм) получают гребенную (камвольную) пряжу - тонкую, ровную по толщине, плотную, гладкую.
Из коротких волокон (до 55 мм) получают аппаратную (суконную) пряжу, которая, в отличие от камвольной, более толстая, рыхлая, пушистая, с неровностями по толщине.
Свойства шерсти по-своему уникальны - ей присуща высокая свойлачиваемость, что объясняется наличием на поверхности волокна чешуйчатого слоя.
Благодаря этому свойству из шерсти производятся фетр, суконные ткани, войлок, одеяла, валяная обувь. Шерсть обладает высокими теплозащитными свойствами, имеет высокую упругость. Щелочи на шерсть действуют разрушающе, к кислотам она устойчива. Поэтому если шерстяные волокна, содержащие растительные примеси, обработать раствором кислоты, то эти примеси растворяются, а шерстяные волокна остаются в чистом виде. Такой процесс очистки шерсти называют карбонизацией.
Гигроскопичность шерсти высокая (15-17 %), но в отличие от других волокон она медленно поглощает и отдает влагу, оставаясь на ощупь сухой. В воде она сильно набухает, площадь поперечного сечения при этом увеличивается на 30-35 %. Увлажненное волокно в растянутом состоянии можно зафиксировать сушкой, при повторном увлажнении длина волокна снова восстанавливается. Это свойство шерсти учитывается при влажно-тепловой обработке швейных изделий из шерстяных тканей для сутюжки и оттяжки их отдельных деталей.
Шерсть - достаточно прочное волокно, удлинение при разрыве высокое; в мокром состоянии волокна на 30 % теряют прочность. Недостатком шерсти является малая термостойкость - при температуре 100-110°С волокна становятся ломкими, жесткими, снижается их прочность.
Из тонкой и полутонкой шерсти, как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами (хлопковыми, вискозными, капроновыми, лавсановыми, нитроновыми), вырабатывают камвольные и тонкосуконные платьевые, костюмные, пальтовые ткани, нетканые полотна, трикотажные изделия, платки, одеяла; из полугрубой и грубой - грубосуконные пальтовые ткани, валяную обувь, войлок.
Натуральный шелк по своим свойствам и себестоимости - ценнейшее текстильное сырье. Получают его разматыванием коконов, образуемых гусеницами шелкопрядов. Наибольшее распространение и ценность имеет шелк тутового шелкопряда, на долю которого приходится 90 % мирового производства шелка (рис. 13).
^ Рис. 13. Натуральный шелк под микроскопом: 1 - продольный вид; 2 - форма поперечного среза
Из всех природных волокон натуральный шелк - самое легкое волокно и наряду с красивым внешним видом обладает высокой гигроскопичностью (11 %), мягкостью, шелковистостью, малой сминаемостью.
Натуральный шелк обладает высокой прочностью. Разрывная нагрузка шелка в мокром состоянии снижается примерно на 15 %. Натуральный шелк устойчив к кислотам, к щелочам - нет, имеет низкую светостойкость, относительно низкую термостойкость (100-110°С) и высокую усадку. Из шелка вырабатывают платьевые, блузочные ткани, также швейные нитки, ленты, шнурки.
^ Асбестовое волокно является минеральным натуральным волокном.
Асбест (горный лен)– это тонковолокнистый белый или зеленовато-желтый минерал c шелковистым блеском, образующий прожилки, которые имеют поперечно-волокнистое строение с длиной волокон от долей миллиметра до 5–6 см (изредка до 16см) толщиной менее 0,0001мм. По химическому составу асбестовые минералы являются водными силикатами магния, железа, кальция и натрия.
Замечательным свойством этого минерала является способность распушаться в тонковолокнистую массу, подобную льняной или хлопковой, пригодной для изготовления несгораемых тканей.
Асбест обладает уникальными свойствами: высокой термостойкостью (температура плавления 1550°С), стойкостью к действию щелочей, кислот и других агрессивных жидкостей, эластичностью и выдающимися прядильными свойствами. Обладает высокими сорбционными, тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами. Его прочность при растяжении вдоль волокон выше прочности стали.
Особенности горения: не горит
Другого материала с подобным набором свойств в природе просто нет.
Асбест идёт на изготовление несгораемых текстильных изделий, теплоизоляционных изделий, различных наполнителей для пластмасс, для асбестоцемента. Волокна асбеста прядутся обычно в смеси с хлопком или химическими волокнами.
Асбестовая ткань используется для пошива жароизоляционной одежды и относится к первичным средствам пожаротушения небольших очагов при воспламенении веществ, горение которых не может происходить без доступа воздуха.
Температура рабочей среды до 500°С.
Асбополотно (полотно нетканое асбестовое), используется в качестве теплоизоляционного материала для изоляции горячих поверхностей. Температура до +400°С.
^ Химические волокна
Свойства синтетического волокна и, получаемого из него, материала можно задавать наперед. Физико-механические и физико-химические свойства синтетических волокон можно изменять в процессах формования, вытягивания, отделки и тепловой обработки, а также путём модификации, как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера волокна химические, обладающие разными свойствами.
Пряжа
Волокнистый состав оказывает существенное влияние на структуру пряжи. Длинные, грубые, прямые волокна (лен, грубая гребенная шерсть) располагаются в пряже компактно, нить получается плотной, жесткой, ее поверхность в большинстве случаев гладкая, только иногда на гладкой поверхности нити выступают отделившиеся концы прямых волокон. Тонкие, сильно извитые волокна, трудно поддающиеся распрямлению в прядении, образуют нить мягкую, более рыхлую, с пушистой поверхностью.
Существенно влияют на структуру нити и расположение волокон в ней процессы прядильного производства.
^ Рис. 14. Схема строения пряжи: а - гребенного и кардного прядения; б - аппаратного прядения.
Ткани
Ткань представляет собой пространственную сетку из прямоугольных или квадратных ячеек, образуемых двумя взаимно перпендикулярными системами нитей - основными, расположенными вдоль ткани, и уточными, лежащими поперек ткани. Различной последовательностью переплетения основных и уточных нитей в тканях создаются разнообразные рисунки - нити основы и утка огибают одна другую или перекрывают сразу несколько нитей, располагаясь то с лицевой, то с изнаночной стороны ткани. Переплетение не только придает тканям различный внешний вид, но и изменяет их свойства. Так, чем чаще переплетаются нити, переходя с лицевой стороны на изнаночную и обратно, тем больше они связаны между собой, сильнее напряжены, структура ткани жестче, а прочность больше. Нити с частыми изгибами придают поверхности ткани матовость, а длинные перекрытия, проходящие над несколькими нитями, делают ее гладкой и блестящей. Ткани, поверхность которых образована длинными перекрытиями, устойчивее к истиранию, но нити, слабее закрепленные в общей структуре ткани, легче осыпаются по ее срезу.
Графическое изображение переплетения нитей ткани называется рисунком переплетения. Зарисовка ведется на клетчатой бумаге, на которой каждый вертикальный ряд клеток соответствует основной нити, горизонтальный- уточной. Каждая клетка представляет собой пересечение основной нити с уточной. Если в этом пересечении сверху лежит основа, т. е. основное перекрытие, клетку закрашивают, при уточном перекрытии клетку оставляют незакрашенной (рис. 15).
^ Рис. 15. Ткацкое переплетение и его зарисовка на канвовой бумаге
Простые (главные) переплетения
Отличительной особенностью всех простых переплетений является следующее: 1) раппорт по основе всегда равен раппорту по утку; 2) каждая основная нить переплетается с каждой уточной нитью в раппорте только один раз.
Рис.16 Простые переплетения
Чем меньше раппорт саржевого переплетения, тем чаще связи, больше слитность ткани и жестче ее структура. При выработке плотных тканей обычно применяют саржевые переплетения с большим раппортом, образующим более крупный рубчик. С увеличением раппорта саржевого переплетения прочность ткани уменьшается.
Атласное переплетение придает ткани гладкую блестящую поверхность благодаря редким изгибам основных и уточных нитей. Лицевая сторона атласного переплетения состоит из настилов основных нитей. Каждая основная нить только один раз в раппорте проходит под уточной нитью. В сатине (уточном атласе), наоборот, лицевая сторона ткани образуется из уточных нитей, которые только по одному разу в раппорте на изнанке ткани проходят под основной нитью.
Сатиновым переплетением вырабатывают большую группу хлопчатобумажных тканей, называемых сатином. В шелковой промышленности большое распространение имеет атлас. В этом случае на ткацком станке ткани обычно вырабатывают лицевой стороной вниз. Для шерстяных гребенных тканей, поверхность которых должна быть матовой, атласное переплетение применяется очень редко; иногда вырабатывают сатиновым переплетением шерстяные суконные ткани, подвергающиеся сильной валке и ворсовке.
Трикотаж
Трикотаж по способу образования подразделяется на поперечновязаныи и основовязаный. Поперечновязаным называется такой трикотаж, в котором каждая нить последовательно образует все петли петельного ряда (см. рис.17). Поэтому для образования ряда поперечновязаного трикотажа требуется всего одна нить. Основовязаный называется такой трикотаж, в котором каждая нить образует в каждом петельном ряду только одну петлю (рис.18), затем переходит в следующий петельный ряд, образует следующую петлю и т. д. В результате для образования одного ряда основовязаного трикотажа требуется столько нитей, сколько в нем петель.
 Рис. 17. Схема поперечновязаного трикотажа |  Рис. 18. Схема основовязаного трикотажа. |
Петли, образующие трикотаж, по форме могут быть открытыми, в которых протяжки, соединяющие соседние петли, не пересекаются друг с другом, и закрытыми, в которых протяжки пересекаются друг с другом (рис.19).
Рис. 19. Разновидности петель: а - открытая поперечновязаная; б - открытая основовязаная; в - закрытая основовязаная
^ Нетканые полотна
Для изготовления основной массы нетканых материалов применяют волокнистые холсты, состоящие из кардных ваток-прочесов. Количество этих ваток-прочесов зависит от назначения нетканого материала. Свойства нетканых материалов, состоящих из волокнистых холстов, определяются порядком расположения волокон в холстах. Волокна в холстах могут быть расположены в одном направлении, перекрещиваться благодаря зигзагообразному расположению отдельных ваток по длине холста, или иметь комбинированное расположение, т. е. когда ватки с хаотическим расположением чередуются с ватками с параллельным или перекрестным расположением волокон.
В вязально-прошивных нетканых материалах волокна в волокнистых слоях обычно располагаются в поперечном направлении для создания большой прочности и устойчивости этих материалов по ширине. Прочность и устойчивость вязально-прошивного нетканого материала по длине обеспечивается прошивкой. Для выработки вязально-прошивных нетканых материалов из двух слоев параллельных нитей, расположенных относительно друг друга под некоторым углом, применяется пряжа в основном средней и большой толщины.
^ Рис. 20. Структура вязально-прошивного нетканого материала арахне, скрепляемого переплетением трико.
При провязывании цепочкой волокнистый холст скрепляется не связанными между собой по ширине материала строчками. При провязывании переплетением трико волокнистый холст или слои нитей (рис.21) оказываются внутри редкого основовязаного трикотажа.
^ Рис.21. Структура вязально-прошивного нетканого материала малимо из слоев нитей, соединенных переплетением трико .
На лицевой стороне такого нетканого материала, видны петли, втянутые в материал, а на изнаночной стороне - зигзагообразно расположенные отрезки прямых нитей - протяжки. При провязывании волокнистого холста переплетением трико, сукно, и особенно трико-цепочка и сукно-цепочка волокна или нити в нетканом материале закрепляются наиболее устойчиво.
При провязывании редких тканей переплетениями, образующими на одной из сторон свободно висящие петли (рис.22), вырабатываются нетканые материалы, напоминающие махровые ткани или плюшевый трикотаж. Для провязывания вязально-прошивных нетканых материалов применяется пряжа как одиночная, так и крученая, комплексные и филаментные нити средней толщины.
^ Рис.22. Структура нетканого материала малиполь.
Иглопробивные нетканые материалы образуются из волокнистого холста с проложенными внутри нитями. Часть волокон в этом материале располагается перпендикулярно к его поверхности (рис.23), благодаря чему достигается связывание волокнистого холста в одно целое и придание нетканому материалу высокой прочности к раздиранию, пористости и мягкости.
^ Рис.23. Структура иглопробивного нетканого материала .
Клееные нетканые материалы, используемые при изготовлении одежды, вырабатываются главным образом путем склеивания: сухого, мокрого и комбинированного. Клееные материалы, полученные сухим склеиванием, представляют собой волокнистый холст, содержащий смесь натуральных, искусственных и термопластичных штапельных синтетических волокон, либо волокнистый холст и каркас, состоящий из системы филаментных синтетических нитей, либо волокнистый холст и сетку из поливинилхлорида и других термопластичных материалов.
Для изготовления одежды в основном применяют клееные материалы, полученные мокрым склеиванием и представляющие собой волокнистый слой или систему нитей из натуральных и искусственных волокон, пропитанных растворами, эмульсиями, дисперсиями, латексами водорастворимых или органических вяжущих веществ, которые склеивают волокна без изменения их химического состава. Волокнистый слой или нити затем подвергают термообработке.
Отличительной особенностью структуры нетканых материалов, получаемых склеиванием, является наличие зон скрепления между собой волокон или нитей связующим веществом. Так в результате склеивания растворами после просушки на волокнах остается склеивающее вещество в виде капелек. Недостатком этого способа скрепления является неравномерное распределение склеивающего материала и осаждение его лишь на периферии волокнистого материала, что приводит к расслаиванию материала. Волокна в таких нетканых материалах обладают малой подвижностью, а материалы жесткостью. При пропитке волокнистых холстов дисперсиями связующего и последующего осаждения дисперсий коагулянтами связующее располагается в волокнистой основе более равномерно в виде отдельных агломератов, отлагающихся как на волокне, так и в межволоконном пространстве.
Происходит образование так называемой сегментной структуры. Пленка склеивающего материала отлагается на волокнах и между волокнами в точках их перекрещивания. При этом в зависимости от вида волокон скрепляющее вещество распределяется или в плоскости волокна, или даже перпендикулярно толщине материала, оставляя свободным от клея большие участки между волокнами, дающие возможность проходить воздуху и влаге. Материалы, получаемые этим способом, обладают повышенной мягкостью, гибкостью и эластичностью. К геометрическим параметрам строения нетканых материалов относятся плотность провязывания вязально-прошивных нетканых материлов, объемный вес и пористость.
^ Свойства тканей, трикотажа и нетканых материалов для одежды
Под свойством материала понимается отличительная его особенность - толщина, вес, прочность и т. д. То, что выражает свойство, называется характеристикой. Каждое свойство может выражаться разнообразными характеристиками. Так, прочность материала характеризуется разрывной нагрузкой, разрывным напряжением или разрывной длиной. Цифровое выражение характеристики называется показателем.
Все многообразие свойств материалов для одежды подразделяют на следующие основные группы:
1) геометрические свойства - толщина, ширина, длина и вес;
2) механические свойства - прочность на разрыв при растяжении, деформация растяжения и ее составные части, деформация изгиба (жесткость на изгиб, драпируемость), тангенциальное сопротивление (смещение нитей, осыпаемость тканей, распускаемость трикотажа) и др.;
3) физические свойства - теплозащитные и сорбционные свойства, воздухо- и водопроницаемость, оптические свойства;
4) усадка при смачивании и стирке, формовочная способность при влажно-тепловой обработке;
5) износоустойчивость - способность материала противостоять действию истирания, многократных растяжений, физико-химических факторов и др.
^
1.4. Лекция №.4. Область использования текстильных материалов
Текстильные материалы служат для удовлетворе-ния потребностей человека, в частности в одежде. Однако, кро-ме одежды, они необходимы и для удовлетворения многих дру-гих потребностей; среди них следует упомянуть бытовые и хозяйственные вещи, например постельное белье и одеяла, поло-тенца, скатерти, салфетки, отделочные материалы, занавески и ковры и многие другие вещи. Широкое применение текстильные материалы нашли в технике, они используются почти во всех от-раслях промышленности.
Также не следует забывать о канатах и тканых приводных ремнях, конвейерных лентах и корде - ред-кой ткани из крученых нитей, составляющей основу автомобиль-ных, авиационных и других шин, разнообразной таре и других упаковочных материалах, о парусах, рыболовных снастях, о раз-нообразной тепловой, электрической и других видах изоляций, о ситах и фильтрах и т.д. Парашюты, костюмы космонавтов и многое другое, необходимое для авиации и покорения космоса, также изготовляется из текстильных материалов. Медицина при-меняет их в качестве перевязочных и протезных материалов. В убранстве театральных, клубных, школьных помещений, в пе-реплетном деле также их используют.
Области применения текстильных материалов подвержены изменениям. Использование в некоторых сокращается, зато воз-никают новые, ранее неизвестные их виды применения. Так, с развитием производства пленочных материалов они часто заме-няют ткани для отдельных видов верхней одежды; нетканые по-лотна широко используются как основа искусственной кожи, фильтры, материалы для покрытия дорог и др.; появились да-же трикотажные протезы кровеносных сосудов, световоды из стеклянных нитей и др. Широкое распространение получили пла-стики, армируемые различными видами волокон, в том числе стеклянными, углеродными. Появились новые волокна, получае-мые дроблением пленок.
При изготовлении одежды широко применяются хлопковое и разнообразные химические волокна, шерсть и в небольших ко-личествах- лен и шелк; для носильного белья - главным обра-зом хлопковое и разнообразные химические волокна; для тех-нических изделий - все виды волокон.
^
1.5 Лекция №5. Получение и первичная обработка текстильных материалов
Натуральные волокна
Хлопок. Собранный с полей хлопок-сырец (семена, покрытые волокнами) поступает на хлопкоочистительные заводы для первичной обработки. В массе хлопка кроме волокон содержатся различные сорные примеси, наличие которых снижает качество хлопка. Их количество зависит главным образом от способа сбора хлопка-сырца, его первичной обработки, а также от разновидности хлопчатника и условий его произрастания.
В процессе первичной обработки на хлопкоочистительных заводах с помощью так называемых зерноотделительных машин от семян последовательно отделяют хлопковое волокно (волокна длиной в основном более 20 мм), пух или линт (волокна длиной менее 20 мм), и подпушек или делинт (короткий волокнистый покров длиной менее 5 мм). На долю хлопкового волокна приходится около 1/3 от общей массы хлопка-сырца. Одновременно происходит очистка от посторонних примесей (частиц листьев, коробочек, стеблей).
Затем волокна прессуют в кипы и отправляют для дальнейшей переработки на хлопкопрядильные фабрики.
Лен . Уборка льна-долгунца.
Убирают лен в период ранней жёлтой спелости. Лен теребят, то есть выдергивают из земли вместе с корнями, затем высушивают, освобождают от семенных головок (очесывают), молотят. После обмолота стебли подвергают первичной обработке.
^ Первичная обработка льна
Цель первичной обработки льна - получить тресту из стеблей льна, а из тресты - волокна.
Для освобождения волокон стебли подвергают действию биологических (мочка) и механических (мятьё, трепание) процессов.
Мочка может производиться различными способами:
Росяная мочка, или расстил. Стебли после обмолота (солому) расстилают на поле ровными рядами. В расстеленной на траве и намокающей от капель росы и дождя соломке бурно развиваются микроорганизмы, разрушающие клейкие вещества внутри стебля.
Процесс образования тресты продолжается иногда три, а иногда и шесть недель - в зависимости от погоды, и, чтобы он шел равномерно по всему слою, разостланную солому приходиться за это время 2-3 раза перевернуть.
Холодноводная мочка. Солому в снопах, тюках, контейнерах и т.п. погружают в водоём на 10-15 суток.
Тепловая мочка применяется на льнозаводах. Солому мочат в воде, подогретой до 36 - 37 °С. Это позволяет получать тресту за 70 - 80 ч, а при использовании ускорителей (мочевина, аммиачная вода и др.) - за 24 - 48 ч. Ещё более сокращают процесс запаривание соломы в автоклавах под давлением 2-3 ат (до 75-90 мин) и замачивание в слабом растворе кальцинированной соды, кислот и специальных эмульсии (до 30 мин).
^ Обработка костры на льнозаводе
На льнозаводе для отделения волокна от костры тресту подвергают механическому воздействию, осуществляя следующие операции:
мятье: тресту пропускают через рифленые вальцы, разрушая тем самым хрупкую древесину, но сохраняя эластичное волокно;
трепание: многократно ударяют по тресте лопастями бильных барабанов;
трясение: на трясилке удаляется осыпающаяся костра.
Шелк. Получение шелка проходит следующие стадии: бабочка тутового шелкопряда откладывает яички (грену), из которых выводятся гусеницы длиной около 3 мм. Питаются они листьями тутового дерева, отсюда и название шелкопряда. Через месяц гусеница, накопив в себе натуральный шелк, через шелкоотделительные железы, расположенные по обе стороны тела, окутывает себя непрерывной нитью в 40-45 слоев и образует кокон. Намотка кокона длится 3-4 дня. Внутри кокона гусеница превращается в бабочку, которая, проделав отверстие в коконе щелочной жидкостью, выходит из него. Такой кокон для дальнейшей размотки непригоден. Коконные нити очень тонкие, поэтому разматывают их одновременно с нескольких коконов (6-8), соединяя в одну комплексную нить. Такая нить называется шелком-сырцом. Общая длина разматываемой нити составляет в среднем 1000-1300 м.
Оставшийся после размотки кокона сдир (тонкая, не поддающаяся размотке оболочка, содержащая около 20 % длины нити), бракованные коконы перерабатывают в короткие волокна, из которых получают шелковую пряжу.
^ Химические волокна
Химические волокна получают путем химической переработки природных (целлюлозы, белков и др.) или синтетических высокомолекулярных веществ (полиамидов, полиэфиров и др.).
Технологический процесс изготовления химических волокон состоит из трех основных стадий - получения прядильного раствора, формирования из него волокон и отделки волокон. Полученный прядильный раствор поступает в фильеры - металлические колпачки с маленькими отверстиями (рис. 6) - и вытекает из них в виде непрерывных струек, которые сухим или мокрым способом (воздухом или водой) затвердевают и превращаются в элементарные нити.
Форма отверстий фильер обычно круглая, а для получения профилированных нитей используют фильеры с отверстиями в виде треугольника, многогранника, звездочек и др. (рис. 24).
^ Рис. 24 Химические волокна под микроскопом: 1 – продольный вид, 2 – форма поперечного среза
При выработке коротких волокон используют фильеры с большим количеством отверстий. Элементарные нити со многих фильер соединяют в один жгут и разрезают на волокна необходимой длины, которая соответствует длине натуральных волокон. Сформированные волокна подвергают отделке.
В зависимости от вида отделки получают волокна белые, окрашенные, блестящие и матированные.
^ Искусственные волокна
Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений - целлюлозы, белков, металлов, их сплавов, силикатных стекол.
Наиболее распространенное искусственное волокно - вискозное, вырабатывается из целлюлозы. Для изготовления вискозного волокна используют обычно древесную, преимущественно еловую целлюлозу. Древесину расщепляют, обрабатывают химическими реагентами, превращают в прядильный раствор - вискозу.
Вискозные волокна вырабатывают в виде комплексных нитей и волокон, их применение различно.
^
2. Технология обработки текстильных материалов
2.1 Лекция №6. Технология прядения
Прядением называется совокупность процессов, в результате которых из бесформенной спрессованной волокнистой массы образуется непрерывная нить. Волокна сначала треплют, подвергая ударным воздействиям, затем чешут игольчатыми поверхностями и формируют из прочеса ленту, т. е. жгут волокон. Ленты для выравнивания по толщине складывают, а затем с помощью вращающихся с нарастающей скоростью валиков вытягивают. Постепенно делая ленты более тонкими и слегка их подкручивая, получают ровницу, и наконец, из ровницы путем вытяжки и крутки формируют нить.
Волокна могут быть длинные или короткие, толстые или тонкие, прямые или извитые. От перечисленных параметров и назначения пряжи зависит выбор системы прядения, конструкция машины, режим обработки. Чтобы обеспечить пряже требуемые свойства, в одних случаях к перечисленным выше операциям добавляют новые, усложняющие и удлиняющие процесс, в других, наоборот, процесс упрощается и укорачивается.
Существуют три основные системы прядения:
аппаратная
кардная
гребенная
Аппаратная система отличается от двух других отсутствием процессов выравнивания и вытяжки. В результате этого волокна в аппаратной пряже неориентированы и изогнуты, а пряжа получается рыхлой и неравномерной по толщине. В гребенном прядении благодаря гребнечесанию, в процессе которого удаляются короткие волокна и хорошо распрямляются и ориентируются оставшиеся длинные, а также благодаря многократным сложениям и вытяжкам пряжа получается равномерной по толщине и гладкой. В кардной пряже волокна также распрямлены и ориентированы, но не так хорошо, как в гребенной, поэтому она менее равномерная по толщине и гладкая.
Чтобы в результате прядения получить пряжу запроектированной толщины, составляют планы прядения, в которых указывают, во сколько раз на разных стадиях переработки нужно сложить и вытянуть полуфабрикат - и какой в результате этого должна быть его толщина при поступлении на каждую машину и выходе с нее.
Смешивание.
Одной из ответственных операций процесса прядения является смешивание. Цель смешивания - составление смеси, обеспечивающей получение пряжи требуемого качества. Смесь может быть составлена из одинаковых по природе волокон - хлопка, льна, шерсти или разных - хлопка с вискозными штапельными волокнами, шерсти с лавсановыми волокнами и т. д.
Для обеспечения определенного качества вырабатываемых изделий смеси стандартизованы. Смешивание волокон осуществляется на разных стадиях их переработки и должно обеспечить получение однородной массы, состоящей из хорошо перемешанных в определенных сочетаниях компонентов смеси.
^ Рис. 25. Схема рабочих органов питателя-смесителя.
Разрыхление и трепание.
На прядильную фабрику волокна поступают в сильно спрессованном виде, упакованные в кипы. В волокнистой массе содержатся сорные примеси, для выделения которых спрессованные пласты волокон разъединяют на клочки. Разрыхление и выделение примесей достигается ударными воздействиями ножевых и колковых барабанов, планочных и игольчатых трепал на свободные или зажатые волокна. При этом происходит выделение крупных примесей под колосниковую решетку.
Воздействием рабочих органов в свободном состоянии подвергаются хлопковые волокна на разрыхлительных машинах типа питателей-смесителей (рис.25). Подаваемые питающей решеткой 1 волокна захватываются иглами игольчатого полотна 2, которые поднимают их и подводят к колкам разравнивающего барабана 3. Колки ударяют по волокнам, размельчают крупные клочки, частично отбрасывают их обратно, мелкие же клочки, оставшиеся на иглах, снимаются с передней части машины съемным валиком 4. Так как волокна на машинах такого типа получают удары рабочих органов, находясь в свободном состоянии, они почти не повреждаются, но количество выделяемых примесей очень незначительно.
Более энергичное воздействие оказывают рабочие органы трепальных машин на зажатые волокна. На рис.26, а показана схема рабочих органов трепальной машины с колковыми или ножевыми барабанами, на рис. 26, б - с планочным трепалом. Медленно подаваемые питающими цилиндрами 1 волокна попадают под быстро вращающиеся колки, ножи, или трепала 2. Отделяющиеся под их ударами от общей массы клочки ударяются о колосниковую решетку 3 и из них выделяются более тяжелые и крупные примеси, падающие в ее отверстия, волокна же под воздействием центробежной силы или тяги воздуха выводятся из машины. Ножевые и колковые барабаны наносят точечные удары, от которых волокна могут частично отклоняться, раздвигаясь в стороны. Поэтому машины такого типа повреждают волокна меньше, чем машины с планочными трепалами. При встряхивании волокон рабочими органами трепальных машин выделяется много пыли и пуха, для их удаления трепальные машины снабжены сетчатыми пылеотделяющими барабанами и конденсаторами, соединенными с вентиляционными устройствами.
^ Рис.26. Схема рабочих органов трепальной машины: а - с ножевым барабаном; б- с трехбильным трепалом.
В зависимости от рода перерабатываемых волокон разрыхление и трепание осуществляется на машинах различных конструкций.
Чесание.
Целью чесания на кардочесальных машинах является разъединение клочков на отдельные волокна и выделение из них наиболее мелких, цепких примесей, которые не были удалены на трепальных машинах. Одновременно волокна несколько распрямляются и получают более параллельное расположение.
Прочес осуществляется между двумя поверхностями, покрытыми игольчатой (кардной) или пильчатой гарнитурой. Если иглы гарнитуры направлены навстречу друг другу, а поверхности двигаются в разные стороны или в одну, но с разной скоростью (рис.27, а), клочки волокон иглами обеих поверхностей растаскиваются в разные стороны - происходит прочес.
^ Рис. 27. Расположение игольчатых поверхностей чесальной машины: а - при прочесе; б - при переходе с одной поверхности на другую.
Кардочесальные машины бывают двух видов: шляпочные, используемые в прядении хлопка и штапельных волокон, и валичные, на которых осуществляется прочес более длинных волокон - шерсти, льняного очеса.
На шляпочных машинах (рис.28, а) игольчатый или пильчатый барабан 1 на одну треть окружен шляпочным полотном 2, состоящим из соединенных между собой цепью металлических планок, покрытых игольчатой (кардной) поверхностью. Гарнитура барабана и шляпок имеет расположение игл навстречу друг другу. Между быстро вращающимся барабаном и медленно движущимся шляпочным полотном волокна хлопка переходят с одной поверхности на другую и прочесываются.
Рис.28. Взаимодействие игольчатых поверхностей: а - главного барабана и шляпочного полотна на шляпочной чесальной машине; б - главного барабана и рабочих валиков на валочной чесальной машине.
На валичных машинах по окружности барабана 1 (рис.28, б) расположено несколько пар рабочих 2 и съемных 3 валиков. Между иглами быстро движущегося барабана и медленно движущегося рабочего валика, имеющими встречный наклон, осуществляется прочес. При этом часть волокон уносится барабаном, часть переходит на рабочий валик. Так как υP<υC<υб, съемный валик своими иглами счищает волокна с рабочего валика и передает их на барабан.
На кардочесальных машинах , используемых при чесании хлопка, штапельных волокон, льняного очеса и гребенной шерсти, прочесанные волокна в виде ватки снимаются с игл гребенкой и направляются в воронку, формирующую из них жгут, называемый лентой. Ленты укладываются витками в ленточные тазы и передаются в ленточный отдел.
В аппаратном прядении прочес осуществляется на двух или трех последовательно расположенных кардочесальных машинах, на так называемом двух- или трехпрочесном аппарате. Последняя из машин снабжена ровничной кареткой, которая преобразует ватку не в ленту, как в предыдущем случае, а формирует из нее ровницу. Осуществляется это с помощью особых делительных ремешков, которые разрывают ватку на узкие полоски. Для придания полоскам круглой формы их ссучивают посредством сучильных рукавов, совершающих возвратно-поступательные движения и скатывающих полоски в ровницу круглого сечения.
Длинноволокнистый хлопок и шерсть помимо кардного чесания подвергают прочесу на гребнечесальных машинах.
Сущность работы гребнечесальной машины периодического действия заключается в следующем: волокна, зажатые тисками 1 (рис.29, а), сначала прочесываются круглым гребнем 2. При этом из бородки вычесывают более короткие волокна, не зажатые тисками, и примеси, а волокна получают распрямление и параллельное расположение. Затем прочесанный конец бородки захватывается отделительными валиками 3 (рис.29, б), тиски открываются, сверху опускается плоский гребень 4 и очесывает противоположный конец бородки. Новая бородка своими концами накладывается на старую, образуя непрерывную ленту.
^ Рис.29. Схема рабочих органов гребнечесальной машины.
Выравнивание и вытяжка.
Ленты, полученные как с кардочесальных, так и гребнечесальных машин, поступают для выравнивания и вытяжки в ленточный отдел. Выравнивание и одновременно смешивание волокон достигается сложением нескольких лент в одну (рис. 30), уменьшающим неровноту вновь получаемой ленты. При этом, чем больше количество складываемых лент, тем равномернее становится продукт.
Вытяжной аппарат ленточных машин состоит из нескольких пар вытяжных валиков. Благодаря нарастающей скорости вращения вытяжных валиков осуществляется постепенное утонение лент.
Глава I.
СТРОЕНИЕ ВОЛОКОН И НИТЕЙ
1. СТРОЕНИЕ ВОЛОКОН И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ НИТЕЙ
Текстильные волокна (элементарные нити) имеют сложное физическое строение и большинство из них - высокую молекулярную массу.
Для текстильных волокон типична фибриллярная структура. Фибриллы - это объединения микрофибрилл ориентированных надмолекулярных соединений. Микрофибриллы представляют собой молекулярные комплексы, поперечное сечение их меньше 10 нм. Удерживаются они друг около друга межмолекулярными силами, а также вследствие перехода отдельных молекул из комплекса в комплекс. Переход молекул из одной микрофибриллы в другую зависит от их длины. Полагают, что длина микрофибрилл на порядок выше поперечника . Микрофибриллы и фибриллы некоторых волокон показаны па рис. I. 1.
Связи между фибриллами осуществляются в основном силами межмолекулярного взаимодействия, они значительно слабее микрофибриллярных. Между фибриллами имеется большое число продольных полостей, пор. Фибриллы располагаются в волокнах вдоль оси или под сравнительно небольшим углом. Лишь в некоторых волокнах расположение фибрилл имеет случайный, неправильный характер, однако и в этом случае их общая ориентация в направлении оси сохраняется. Фибриллы и микрофибриллы видны под микроскопом при увеличении 1500 раз и более.
Свойства волокон определяются не только надмолекулярной структурой, но и более низкими ее уровнями. Взаимосвязь структуры волокон па разных уровнях с их свойствами изучены еще недостаточно . Строение волокнообразующих полимеров, волокон и его взаимосвязь со свойствами рассмотрены в работе . Дальнейшее накопление данных о взаимосвязи структуры и свойств позволит решить важнейшую проблему о рациональном использовании волокон и изменении их структуры с тем, чтобы добиться управления процессом получения волокон с необходимым комплексом свойств.
Характеристика строения некоторых основных волокнообразующих полимеров приведена в табл. I. 1.
Химический состав волокон и некоторые другие характеристики строения волокон приведены в учебнике . Поэтому в данном учебнике сведения о строении волокон сокращены, описываются только его особенности (морфологические и др.).
Хлопковые волокна (рис. 1.2). Хлопковое волокно полое, имеет канал is месте отрыва от семени. Другой, заостренный, конец канала не имеет. Морфология различных волокон даже с одной летучки, существенно отличается. Например, канал зрелых и перезрелых волокон узкий, а форма поперечного среза изменяется от бобовидной у зрелых волокон до эллипсовидной и почти круглой у перезрелых волокон и сплющенной лентовидной у незрелых.
Волокно скручено вокруг своей продольной оси. Наибольшая извитость у зрелых волокон; у незрелых и перезрелых волокон она небольшая, малозаметная. Это связано с формой и взаимным расположением элементов надмолекулярной структуры волокна. Степка волокна имеет слоистое строение. Наружный слой толщиной менее 1 мкм называется первичной стенкой. Она состоит из сетки, образуемой редко расположенными и перекрещивающимися под большим углом целлюлозными фибриллами, пространство между которыми заполнено спутниками целлюлозы. Содержание целлюлозы в первичной стенке составляет, по имеющимся данным, несколько больше половины ее массы.
Наружная поверхность первичной стенки состоит из восковопектинового слоя.
В первичной стенке волокон некоторые исследователи различают два слоя, в которых фибриллы располагаются под разными углами. Вторичная основная стенка волокна достигает по толщине у зрелого волокна 6 - 8 мкм. Она состоит из пучков фибрилл, расположенных по винтовым линиям, поднимающимся под углом 20 - 45° к оси волокна. Направление винтовой липни меняется от Z до S.
Табл. I. 1. Характеристика строения волокнообразующих полимеров
Различные волокна имеют различные углы наклона фибрилл. У топких волокон углы наклона фибрилл малы. Наполнителем между пучками фибрилл являются спутники целлюлозы.
Пучки фибрилл располагаются концентрическими слоями (рис. 1.3), которые хорошо видны в поперечном срезе волокна. Их число достигает сорока, что соответствует дням отложения целлюлозы. Отмечается также наличие третичной, соприкасающейся с каналом части вторичной стенки. Эта часть отличается большой уплотненностью. Кроме того, в этом слое промежутки между целлюлозными фибриллами заполнены белковыми веществами и протоплазмой, состоящей из белковых веществ, простых углеводов, из которых синтезируется целлюлоза и др.
Целлюлоза хлопковых волокон имеет аморфно-кристаллическое строение. Степень ее кристалличности составляет 0,6 - 0,8, а плотность кристаллитов достигает 1,56 - 1,64 г/см3 (табл. 1.2).
Лубяные волокна (рис. 1.4). Получаемые с лубяных растений технические волокна представляют собой комплексы склеенных пектиновыми веществами элементарных волокон. Отдельные элементарные волокна - растительные клетки трубчатого строения. Однако в отличие от хлопкового волокна у лубяного оба конца закрыты. Лубяные волокна имеют первичные, вторичные и третичные стенки.
Поперечное сечение льняного волокна - неправильный многоугольник с узким каналом. Капал грубых волокон близок к овальной форме, он шире и слегка сплюснут. Особенностью морфологии льняных волокон является наличие сдвигов продольных штрихов поперек волокна, представляющих собой следы изломов или изгибов волокон в период роста, при механической обработке. Канал имеет постоянную ширину. Первичная стенка льняных волокон состоит из фибрилл, расположенных по винтовой линии направления S с наклоном 8 - -12° к продольной оси. Фибриллы во вторичной стенке расположены по винтовой линии направления Z. Угол их подъема в наружных слоях такой же, как и в первичной стенке, по постепенно уменьшается, достигая иногда 0°, при этом направление спиралей меняется на противоположное. Пектиновые вещества между фибриллами располагаются неравномерно, их содержание увеличивается в направлении к каналу.
Элементарное волокно пеньки, получаемой из конопли, имеет тупые или раздвоенные концы, канал волокон сплюснут и значительно шире, чем у льна. Сдвиги на волокнах пеньки выражены более резко, чем на льняном волокне, и волокно в этом
месте имеет изгиб. Пучки фибрилл в первичной и вторичной стенках располагаются по винтовой линии направления Z, но угол наклона фибрилл уменьшается с 20 - 35° в наружном слое до 2 - 3° во внутреннем. Наибольшее количество пектиновых веществ содержится в первичной стенке и наружных слоях вторичной.
Элементарные волокна джута, кенафа имеют закругленный конец, толстые стенки, неправильную форму поперечного сечения: с отдельными гранями и каналом, который то сужается до нитевидного, то резко расширяется.
Технические волокна джута, кенафа - это жестко склеенные комплексы волокон с высоким содержанием лигнина.
Волокна рами в стеблях растений формируются как отдельные элементарные волокна без образования пучков технического волокна. На волокнах рами заметны резкие сдвиги, продольные трещины. Фибриллы целлюлозы в первичной и вторичной стенках рами располагаются но наклонной линии направления S. Угол наклона в первичной стенке доходит до 12°, во вторичной - изменяется с 10 - 9° в наружных до 0° во внутренних слоях.
Листовые волокна (абака, сизаль и формиум) - комплексные, в них короткие элементарные волокна жестко склеены в пучки. Строение элементарных волокон подобно грубостебельным лубяным волокнам. Форма сечения овальная, канал широкий, особенно у абаки - манильской пеньки.
Химическое строение лубяных волокон разных видов близко к химическому строению хлопкового волокна. Они состоят из а-целлюлозы, содержание которой колеблется от 80,5 % у льна до 71,5 % У джута и 70,4 % У абаки. В волокнах высокое содержание лигнина (более 5%), имеются также жиры, воски, зольные вещества. Лубяные волокна обладают самой высокой степенью полимеризации целлюлозы (для льна она достигает 30000 и более).
Шерстяные волокна. Шерстяными являются волокна волосяного покрова овец, коз, верблюдов и других животных. Основным волокном является овечья шерсть (ее доля составляет почти 98%). В овечьей шерсти встречаются пух, переходный волос, ость, грубая ость или мертвый волос (рис. 1.5).
Волокна пуха состоят из наружного слоя - чешуйчатого и внутреннего - коркового (кортекс). Сечение пуха круглое. У переходного волоса есть еще третий слой - сердцевинный (ме-дулла), прерывающийся по длине волокна. В ости и мертвом волосе этот слой располагается по всей длине волокна.
В мертвом волосе или грубой ости сердцевинный слой занимает большую часть площади поперечного сечения. Рыхлый сердцевинный слой заполнен пластинчатыми клетками, расположенными перпендикулярно к веретенообразным клеткам коркового слоя. Между клетками имеются промежутки, заполненные воздухом (вакуоли), жировыми веществами, пигментом. Поперечное сечение ости и мертвого волоса неправильной овальной формы.
Шерстяные волокна имеют волнообразную извитость, характеризуемую числом извитков на единицу длины (1 см) и формой извитости. Тонкая шерсть имеет 4 - 12 и более извитков на 1 см длины, грубая шерсть извита мало. По форме или характеру извитости различают шерсть слабой, нормальной извитости и сильно извитую. При слабой извитости волокна имеют гладкую, растянутую и плоскую форму извитков (рис. 1.6). При нормальной извитости волокон извитки имеют форму полуокружности. Волокна сильно извитой шерсти имеют сжатую, высокую и петлистую форму извитков.
Чешуйки ости и мертвого волоса напоминают черепицу. Их на окружности волокна несколько. Толщина чешуек около 1 мкм, длина различна - от 4 до 25 мкм в зависимости от вида шерсти (на 1 мм длины волокон от 40 до 250 чешуек). Установлено, что чешуйки имеют три слоя - эпикутикула, экзокутикула и эндокутикула. Эпикутикула тонка (5 - 25 нм), устойчива к хлору, концентрированным кислотам и другим реактивам. В пес входят хитин, воски и др. Экзокутикула состоит из белковых соединений и эндокутикула - основной слой чешуйки - из модифицированных белковых веществ, обладает высокой хемостойкостыо.
Корковый слой волокон состоит из веретенообразных кдеток - надмолекулярных образований из фибрилл белка
кератина, промежутки между которыми заполнены ну-клепротеидом, пигментом. Веретенообразные клетки (рис. 1.7, а) - крупные надмолекулярные образования с заостренными концами, их длина до 90 мкм, размер поперечного сечения до 4 - 6 мкм. В кератине коркового слоя могут встречаться паракортекс и ортокортекс. Паракортекс по сравнению с ортокортексом содержит больше цисгина, он тверже, более стоек к воздействию щелочи. В топком пуховом волокне паракортекс располагается с наружной стороны, а ортокортекс - с внутренней. Однако козий пух однодольный и состоит только из ор-токортекса, человеческий волос - только из паракортекса.
Фибриллы (рис. 1.7,6) состоят из микрофибрилл кератина, который относится к протеинам. Макромолекулы протеинов слагаются из остатков а-амипокислот. Макромолекулы кератина шерсти разветвленные, так как радикалы ряда аминокислот представляют небольшие боковые цени. Возможно содержание в цепи макромолекул циклических группировок .
Макромолекулы в волокнах в обычном состоянии сильно изогнуты и скручены (а-спираль), однако протяженность макромолекул значительно (в сотни и даже тысячи раз) превышает ее поперечные размеры, у которых они менее 1 нм.
Молекулы кератина из-за наличия в них остатков аминокислот, содержащих различные радикалы, взаимодействуют между собой благодаря различным силам: межмолекулярным (силам Ван-дер-Ваальса), водородным, солевым (ионным) и даже валентным химическим связям. Подробно об этом сказано в учебнике .
Шерсть других животных (рис. 1.8 и 1.9). Козья шерсть состоит из пуха и грубой ости. В верблюжьей шерсти также встречаются пух и ость. В шерсти кроликов встречаются тонкие пуховые волокна, по более грубые, типа переходных и остевых.
Оленья, конская и коровья шерсть состоит в основном из грубых остевых волокон.
Шелковые волокна. Первичным шелковым волокном является коконная нить (рис. I. 10), выделяемая гусеницей бабочки-шелкопряда при завивке кокона. Коконная нить--это две шелковины из белка фиброина, склеенные низкомолекулярным белком сериципа. Шелковины неравномерны по поперечному сечению. Фибриллы фиброина располагаются вдоль оси шелковины, их длина до 250 нм, ширина до 100 им. Микрофибриллы состоят из белка фиброина, их поперечное сечение порядка 10 нм. Конфигурация цепи фиброина шелка - пологая спираль (см. табл. I. 1).
Асбест (рис. 1.11). Волокна асбеста - кристаллы природных водосодержащих магниевых силикатов (солей кремниевых кислот). Иглоподобные тончайшие кристаллиты асбеста, объединенные в более крупные агрегаты силами межмолскулярного взаимодействия, имеют вытянутую форму и обладают свойствами волокон. Элементарные волокна асбеста объединены в комплексы (технические волокна).
Химические волокна (рис. I. 12). Химические волокна весьма разнообразны по своему химическому составу и строению (см. табл. I. 1).
Из природных полимеров наибольшее распространение получили вискозные, ацетатные, триацетатные волокна и нити.
Вискозные волокна - группа одинаковых по химическому составу (из гидратцеллюлозы) волокон и нитей, но существенно отличающихся по строению и свойствам. В обычных вискозных волокнах степень полимеризации целлюлозы (до 200) значительно меньше, чем в хлопковых волокнах. Отличие также состоит в пространственном расположении элементарного звена целлюлозы. В гидратцеллюлозе глюкозные остатки повернуты друг к другу на 90°, а не на 180°, как это имеет место в целлюлозе хлопка, что оказывает существенное влияние на свойства волокон. Например, гидратцеллюлозные волокна сильнее поглощают разные вещества и глубже окрашиваются. Структура вискозных волокон аморфно-кристаллическая. Обычные вискозные волокна отличаются также неоднородностью, заключающейся в разной степени ориентации фибрилл и микрофибрилл. Микрофибриллы в наружном слое ориентированы в продольном направлении, тогда как во внутреннем слое степень ориентации их очень низкая.
При получении (формовании) волокон происходит их неодновременное затвердевание по толщине. В начале затвердевает наружный слой, под действием атмосферного давления стенки стягиваются внутрь, отчего поперечное сечение становится извилистым. Эти извилины (полосы) заметны на продольном виде волокон. Могут быть получены полые волокна или С-образного строения; первые формуются при продувке воздуха через раствор, вторые - при применении специальных фильер.
Кроме того, вискозные волокна матируют двуокисью титана (ТЮ2), вследствие чего частицы порошка, оказавшиеся на поверхности волокон, рассеивают лучи света и блеск уменьшается.
Вискозные высокомодулыгые (ВВМ) и особенно полииозные волокна отличаются высокой степенью ориентации и однородностью структуры, повышенной степенью кристалличности. Благодаря высокой ориентации, однородности структуры изменяется и морфология волокон. Поперечное сечение этих волокон в отличие от поперечного сечения обычных вискозных нитей не имеет извилин, оно овальное, близкое к кругу.
Медпо-аммиачные волокна имеют более однородное строение по сравнению с вискозными волокнами. Поперечное сечение волокон представляет собой овал, приближающийся к кругу.
Ацетатные волокна по химическому составу представляют собой ацетилцеллюлозу. Они разделяются на диацетатпые (их обычно называют ацетатными) и триацетатные по числу замещенных гидроксильных групп в целлюлозе уксусным ангидридом. Характеристика структуры триацетатных волокон приведена в табл. I. 1. Структура волокон аморфно-кристаллическая, с небольшой степенью кристалличности (см. табл. 1.2).
Синтетические волокна получили широкое распространение, и их баланс в общем производстве текстильных волокон все более увеличивается. Особенности химического строения синтетических волокон и элементарных нитей, их получения описаны в учебнике .
Из синтетических волокон большую группу представляют полиамидные волокна (капрон, перлон, дедерон, нейлон и др.)-Структура волокон из поликапроамидов аморфпо-кристалли-ческая, степень кристалличности может достигать 70%- Кристаллиты включают несколько звеньев, ориентированных вдоль волокон. Форма сечений волокон может быть разной, обычно сечение круглое, но может быть и другой формы (рис. I. 13).
К этой группе относятся и волокна из полиэнантоами-да - энант, нейлон 6.6, отличающиеся от поликапроамидных волокон химическим строением элементарного звена - NH - (СН2) 6 - (СН2) 6 - CONH - (СН2) 6 - СО - . Конфигурация молекулярной цепи волокон этого вида, как и у капроамидных, вытянутая, зигзаг с несколько большей длиной элементарного звена.
Полиэфирные волокна (терилен, лавсан и др.) получают из полиэтилентерефталата. Волокна имеют аморфно-кристаллическую структуру. Конфигурация цепи близка к прямой. Особенностью химического строения волокон является соединение элементарных звеньев цепи сложноэфирной группой - С - . По морфологии волокна близки к полиамидным.
К полиакрилонитрильным волокнам относятся нитрон и многие другие разновидности, имеющие собственное наименование в разных странах, например акрилан, орлон (США), пре-лан (ГДР) и т. д. По внешнему виду поперечное сечение имеет овальную форму. Элементарное звено макромолекул волокон нитрона имеет следующий химический состав - СН2 - СН - CN
Структура полиакрилонитрильпых волокон аморфно-кристаллическая. Доля кристаллической фазы малая. Конфигурация макромолекул волокон вытянутая, трансзигзаг.
Полипропиленовые и полиэтиленовые волокна относятся к полиолефиновым волокнам. Элементарное звено макромолекул полипропиленовых волокон имеет вид - СН - СН2 - СН3
Форма поперечного сечения волокон овальная, фибриллы ориентированы вдоль оси.
Структура макромолекул стерсорегулярная. Степень полимеризации волокон может меняться в широких пределах (1900 - 5900). Структура надмолекулярных образований - аморфнокристаллическая. При этом кристаллическая фракция достигает 85 - 95 %.
Морфология полиэтиленовых волокон существенно не отличается от морфологии полипропиленовых волокон. Надмолекулярная структура их также фибриллярная. Макромолекулы с элементарными звеньями - СН2 - СН2 - образуют аморфнокристаллическую структуру с преобладанием кристаллической.
Полиуретановые волокна состоят из макромолекул, элементарные звенья которых содержат уретановую группу - NH - С - О - . Строение волокон аморфное, температура стеклования низкая. Гибкие сегменты макромолекул при обычной температуре находятся в высокоэластическом состоянии. Благодаря такому строению волокна обладают очень большой растяжимостью (до 500 - 700%) при нормальной температуре.
Волокна галогенсодержащих полимеров - это волокна из поливинилхлорида, поливинилидена, фторлона и др. Поливинилхлоридные волокна (хлорин, перхлорвинил) - волокна аморфные, с малой степенью кристалличности. Конфигурация макромолекул вытянутая. Элементарное звено макромолекул - СН2 - СНС1. Морфологическая особенность волокон - неравномерно стянутая поверхность.
Волокна из поливинилиденхлорида имеют аморфно-кристаллическое строение с высокой степенью кристалличности. Химическое строение волокон также отличается: в элементарном звене увеличивается содержание хлора (- СН2 - СС12 -), повышается плотность волокон.
В волокнах из фторсодержащих полимеров по сравнению с винилиденхлоридом водород и хлор замещаются фтором. Элементарные звенья волокон тефлон - CF2 - , волокон фторлон - СН2 - CHF - . Особенность структуры этих волокон - значительная энергия связи атомов углерода и фтора, ее полярность, определяющая высокую стойкость к действию агрессивных сред.
Углеродные волокна - жаропрочные волокна, конфигурация. цепи макромолекул слоистоленточная, степень полимеризации очень высокая.
2. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ВОЛОКОН И НИТЕЙ
Сведения о структуре волокон, об особенностях ее изменений в результате воздействий технологических процессов, условий эксплуатации становятся все более необходимыми при повышении качества текстильных материалов, совершенствовании технологических процессов, определении условий рационального использования волокон. Бурное развитие и совершенствование методов экспериментальной физики создали фундаментальную базу для изучения структуры текстильных материалов.
Далее рассматриваются лишь некоторые, наиболее распространенные, методы структурного анализа - оптическая световая и электронная микроскопия, спектроскопия, рентгеноструктурный анализ, диэлектрометрия и термический анализ.
СВЕТОВАЯ МИКРОСКОПИЯ
Световая микроскопия - один из самых распространенных методов изучения структуры текстильных волокон, нитей и изделий. Разрешающая способность оптического микроскопа, в котором используется свет видимой области спектра, может достигать 1 - 0,2 мкм.
Разрешающую способность объектива б0 и микроскопа бм определяют по приближенным формулам:
где X - длина волны света, мкм; А - апертура, числовая характеристика разрешающей силы, объектива (способность изображать мельчайшие детали объекта); А - апертура осветительной части - конденсора микроскопа.
где п - показатель преломления среды, находящейся между препаратом и первой фронтальной линзой объектива (для воздуха 1; для воды 1,33; для глицерина М7; для кедрового масла 1,51); а - угол отклонения крайнего луча, попадающего в объектив от точки, находящейся на оптической оси.
Разрешающая способность и апертура могут быть увеличены при иммерсии, т. е. замене воздушной среды жидкостью с большим коэффициентом преломления.
Микрообъективы разделяются по спектральным характеристикам (для видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной области спектра света), длине тубуса, среде между объективом и препаратом (сухие и иммерсионные), характеру наблюдения и типу препаратов (для препаратов с покровным стеклом и без стекла и др.).
Окуляры выбираются в зависимости от объектива, так как общее увеличение микроскопа равно произведению углового увеличения окуляра и объектива. Для фиксирования особенностей структуры и удобства в работе используют микрофотонасадки и микрофотоустановки, рисовальные аппараты, бинокулярные тубусы. Кроме биологических микроскопов, широко применяемых при изучении морфологии текстильных волокон и нитей, используются люминесцентные, ультрафиолетовые и инфракрасные, стереомикроскопы, микроскопы сравнения, измерительные микроскопы.
Люминесцентный микроскоп оснащен набором сменных светофильтров, с помощью которых можно выделить в излучении осветителя часть спектра, возбуждающую люминесценцию исследуемого объектива. При работе на этом микроскопе необходимо подбирать светофильтры, пропускающие от объекта только свет люминесценции.
Ультрафиолетовые, инфракрасные микроскопы позволяют проводить исследования в невидимых для глаза областях спектра. Линзы таких микроскопов изготовлены из материалов, прозрачных для ультрафиолетовых (кварц, флюорит) или инфракрасных (кремний, германий, флюорит, фтористый литий) лучей. Преобразователи превращают невидимое изображение в видимое.
Стереомикроскопы обеспечивают объемное восприятие микрообъекта, а микроскопы сравнения позволяют сравнивать одновременно два объекта.
Все большее распространение получают методы поляризационной, интерференционной микроскопии. При поляризационной микроскопии микроскоп дополняют специальным поляризационным приспособлением, включающим два поляроида: нижний неподвижный и верхний - анализатор, свободно вращающийся в оправе . Поляризация света позволяет изучить такие свойства анизотропных структур волокон, как силу двойного лучепреломления, дихроизм и др. Свет от осветителя проходит через поляроид и поляризуется в одной плоскости. Однако при прохождении через препарат (волокна) поляризация изменяется и возникшие изменения изучаются с помощью анализатора и различных компенсаторов оптических систем.
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Материаловедение изучает строение и свойства материалов.
Швейное материаловедение изучает строение и свойства материалов, используемых для изготовления швейных изделий.
Волокно - это гибкое, прочное тело, длина которого во много раз больше, чем поперечный размер.
Текстильные волокна – это волокна, которые используют для изготовления пряжи, ниток, тканей и др. текстильных изделий.
Классификация волокон
В основе классификации волокон лежит их происхождение (способ получения) и химический состав. По своему происхождению все волокна делятся на натуральные и химические:
Натуральные волокна – это волокна растительного, животного и минерального происхождения.
Химические волокна – это волокна, которые получают химическим путем в заводских условиях.
Натуральные волокна растительного происхождения
Натуральные растительные волокна получают из хлопчатника, льна и др. растений.
Хлопчатник – однолетнее растение древовидной формы. Плоды – коробочки, которые содержат многочисленные семена, покрытые длинными волосками. Это и есть хлопок.
Свойства хлопка. Отдельное волокно хлопка при рассмотрении представляет собой очень тонкий волосок длиной от 6 до 52мм. Природный цвет волокон белый или кремоватый. Хлопок обладает высокой гигроскопичностью Гигроскопичность – это способность волокон поглощать влагу из окружающей среды. Хлопок быстро впитывает влагу и быстро высыхает. На ощупь волокна мягкие, тепловатые.
Хлопок широко применяют в производстве тканей, трикотажных изделий, швейных ниток и т. д. хлопчатобумажные ткани прочны, гигиеничны, легки, имеют достаточный срок службы, удобны в носке, легко стираются и утюжатся.
Лен – это однолетнее растение, дающее волокно того же названия. Существуют три вида льна: лен-долгунец, лен-кудряш, лен-межеумок. Для получения волокон выращивают лен-долгунец (стебель прямой, высотой 1м и диаметром 3-5мм)
Свойства льна. Длина волокон 15-26мм. Цвет волокон – от светло-серого до темно-серого. Лен обладает характерным блеском, т. к. его волокна имеют гладкую поверхность. Гигроскопичность льняного волокна больше, чем у хлопкового. Лен переносит больший нагрев утюга, чем хлопок. На ощупь волокна льна прохладные, жесткие.
Льняное волокно используют для производства тканей, белья, скатертей, полотенец и т. д.
Льняные ткани имеют гладкую, блестящую поверхность, прочны, хорошо гладятся, отличаются высокими гигиеническими свойствами, хорошо впитывают влагу, быстро и хорошо отстирываются. Применяют для изготовления летней одежды, постельного белья, скатертей, салфеток, полотенец.
Что нужно знать: материаловедение, швейное материаловедение, волокно, текстильное волокно, волокна натурального происхождения, волокна химического происхождения, хлопчатник, лен, гигроскопичность.
Понятие о пряже, прядении, ткани и ткачестве
Пряжей называется тонкая нить, выработанная из коротких волокон путем их скручивания. Из пряжи производят ткани, швейные нитки, трикотаж и др. текстильные изделия.
Прядением называется совокупность операций, в результате которых из волокнистой массы получается пряжа. Процесс прядения состоит в том, что волокнистый материал разрыхляют, очищают от примесей, смешивают волокна и прочесывают их, затем формируют ленту из волокон, выравнивают ее и скручивают для того, чтобы нить была прочной.
Ткань – это материал, который изготавливают на ткацком станке путем переплетения пряжи.
Ткацкое переплетение – это переплетение нитей основы и утка. Самый распространенный вид переплетения нитей – полотняное. В таком переплетении нити основы и утка чередуются через одну.
https://pandia.ru/text/78/015/images/image003_82.jpg" width="421" height="223 src=">
Нити основы очень прочные, длинные, тонкие при растяжении не меняют своей длины. Нити утка менее прочные, более толстые, короткие. При растяжении нити утка увеличивают свою длину.
Нить основы определяется :
1. По кромке.
2. По степени растяжения (не меняет своей длины)
3. По звуку.
Вдоль куска ткани по краям получается кромка. Расстояние от кромки до кромки называют шириной ткани .
Этапы изготовления ткани
Отделочное производство: отбеливание, окраска, нанесение рисунка
100%">
Процесс производства льняных тканей
https://pandia.ru/text/78/015/images/image009_74.gif" width="660" height="422">Ткань имеет лицевую и изнаночную стороны. Лицевую сторону можно определить по следующим признакам:
1. На лицевой стороне печатный рисунок более яркий, чем на изнаночной.
2. На лицевой стороне ткани рисунок переплетения более четкий.
3. Лицевая сторона более гладкая (все пороки дефекты ткани – петельки, узелки выведены на изнаночную сторону).
Сравнительная характеристика свойств
хлопчатобумажных и льняных тканей
Свойства тканей | Ткани | |
хлопчатобумажные | льняные |
|
Физико-механические свойства Прочность (устойчивость ткани к трению, стирке, воздействию солнца, света, растяжению) Сминаемость (образование складок, заминов при сидении и носке изделия) | Менее прочные, чем льняные Сминаемые |
Сильно сминаемые |
Гигиенические свойства Гигроскопичность (свойства ткани впитывать влагу) Теплозащищенность (способность ткани удерживать тепло) | Выше, чем у хлопчатобумажных |
|
Технологические свойства Осыпаемость (выпадение нитей на срезах) Усадка (свойство ткани укорачиваться («садиться») в долевом направлении после увлажнения |
Значительная |
Значительная |
Положительные и отрицательные качества
хлопчатобумажных и льняных тканей и их применение
Правила ухода
за хлопчатобумажными и льняными тканями
Международные символы по уходу за тканями
Символ | Значение символа |
|
| Изделие можно кипятить Допускается машинная стирка, полоскать при постоянно снижающейся температуре воды Соблюдать осторожность, полоскать при постоянно снижающейся температуре воды Стирать вручную, при температуре не выше 400С короткий промежуток времени, после полоскания изделие слегка отжать не выкручивая Стирать нельзя Можно отбеливать хлоросодержащими средствами Нельзя отбеливать ни хлоросодержащими, ни другими средствами Сушить в подвешенном состоянии (на плечиках) Раскладывать для сушки на плоской поверхности Гладить при температуре не выше 1100С Гладить при температуре не выше 1500С Гладить при температуре не выше 2000С Гладить нельзя Изделие нельзя подвергать химической чистке |
Ассортимент тканей
Бархат – низковорсовая хлопчатобумажная ткань.
Батист – очень тонкая хлопчатобумажная ткань.
Вельвет – плотная хлопчатобумажная ткань в рубчик.
Деним – прочная, плотная хлопчатобумажная ткань для джинсов.
Сатин – хлопчатобумажная ткань с гладкой блестящей поверхностью
Ситец – тонкая, легкая хлопчатобумажная ткань.
Фланель – мягкая хлопчатобумажная ткань, ворсовая с обеих сторон.
Фроте – хлопчатобумажная ткань, петельчатая с обеих сторон.
Что нужно знать: пряжа, прядение, нить, ткань, основа, уток, суровая ткань, отделка, готовая ткань, лицевая сторона ткани, ткацкое переплетение, полотняное переплетение, этапы изготовления ткани.
Натуральные волокна животного происхождения
Шерстяные и шелковые ткани
Шерстяные и шелковые ткани изготовляют из волокон животного происхождения. Эти ткани являются экологически чистыми и поэтому представляют определенную ценность для человека и положительно влияют на его здоровье.
Шерсть – это волосяной покров животных (овец, коз, верблюдов). Состоит из длинных прямых или волнистых волосков и тонких коротких, более мягких (шерсть и пух). Длина волокон от 10-250мм.
Перед отправлением на текстильные фабрики шерсть подвергают первичной обработке: сортируют, т. е. подбирают волокна по качеству; треплют – разрыхляют и удаляют засоряющие примеси; промывают горячей водой с мылом и содой; сушат в сушильных машинах.
В отделочном производстве ткани красят в различные цвета или наносят различные рисунки. Ткани из шерсти вырабатываются гладкокрашеными, пестроткаными и напечатанными.
Свойства тканей зависят от качеств волокон (толщины, извитости, упругости). Из длинных и тонких волокон получают хорошо драпирующуюся ткань, из извитых волокон – ткань для зимней одежды, т. к. она имеет теплозащитные свойства. Ткани из упругих волокон малосминаемы. Шерстяные ткани легко поддаются влажно-тепловой обработке. Перед пошивом изделий надо учитывать, что шерстяные ткани обладают значительной усадкой (до раскроя необходимо декатирование ) и пылеемкостью (изделие надо часто чистить). Шерстяные ткани используют при пошиве платьев, костюмов, пальто.
Шерсть стирают вручную при температуре не выше 300С с применением специальных моющих средств. Стирают в большом количестве воды, не выкручивают, высушивают, закатывая в полотенце, и раскладывают на столе.
Гладят ткани их шерсти утюгом при температуре С через влажную хлопчатобумажную или льняную ткань (проутюжильник) . Шерстяные изделия чистят с применением бензина, ацетона и нашатырного спирта.
Шелковые ткани. Сырьем для получения шелковых тканей являются нити тутового или дубового шелкопряда, которые сматывают и соединяют с нескольких коконов. Длина коконной нити 700-800м. такую нить называют шелком-сырцом.
Первичная обработка шелка включает следующие операции: обработка коконов горячим паром для размягчения шелкового клея; сматывание нитей с нескольких коконов одновременно. На текстильных фабриках из шелка-сырца получают ткань. Шелковые ткани вырабатывают гладкокрашеными, пестроткаными, напечатанными.
Ткани из натурального шелка очень прочные, красивые, малосминаемы, на ощупь мягкие и гладкие, обладают приятным блеском, хорошо драпируются, гигроскопичны и воздухопроницаемы. Но они сильно растягиваются, осыпаются, имеют значительную усадку.
Шелк стирают вручную рот температуре 30-450С. Прополаскивают сначала в теплой, а затем в холодной воде с уксусом. Влажные вещи из шелка заворачивают в ткань, слегка отжав воду. Необходимо учитывать, что шелковые ткани очень линяют.
Шелк гладят утюгом при температуре С с изнаночной стороны, не сбрызгивая, т. к. вода оставляет на ткани пятна. Изделия из шелковых тканей чистить не рекомендуется. Из шелка шьют белье, блузы, платья, портьеры, занавески, подкладки.
В наше время появились новые виды тканей – смесовые. К чистошерстяным и чистошелковым тканям добавляют различные волокна, особенно синтетические, и тогда получаются ткани с новыми свойствами, которые, например, меньше мнутся, хорошо держат складки, легче стираются и чистятся.
При пошиве изделий и выборе моделей из шелковых и шерстяных тканей необходимо учитывать свойства этих тканей, способы их обработки, а также влажно-тепловой обработки.
Сравнительная характеристика свойств тканей
Определить шерстяные и шелковые ткани можно по внешнему виду, на ощупь, по виду и обрыву нитей, а также по характеру горения. Нити шерсти и шелка горят плохо, образуя черный наплыв (спек) и распространяя запах жженого рога или пера.
Ткацкие переплетения нитей
К простым переплетениям относятся: полотняное, саржевое, сатиновое и атласное.
Повторяющийся рисунок переплетения в ткани называется раппорт.
Признаки образования ткацкого саржевого переплетения
1. Минимальное число нитей в раппорте – три.
2. Ткацкий рисунок сдвигается на одну нить при каждом следующем прокладывании уточной нити
https://pandia.ru/text/78/015/images/image026_18.jpg" width="168" height="159 src=">.jpg" width="191" height="185 src=">
Утолщение нити Нарушение целостности ткани
Непропечатанные места Засечка Перекос рисунка
Лицевая и изнаночная стороны тканей.
Лицевую и изнаночную стороны в ткани можно определить по следующим признакам:
1. По краю ткани – около кромок имеются проколы. На лицевой стороне ткань в местах проколов более выпуклая.
2. В гладких тканях изнаночная сторона более пушистая, чем лицевая, т. к. на изнаночную сторону выводят ткацкие дефекты. Для определения пушистости ткани ее нужно рассматривать на уровне глаз.
3. По рисунку ткацкого переплетения:
В тканях саржевого переплетения на лицевой стороне рубчик идет снизу вверх и слева направо;
Сатиновое и атласное переплетения образуют гладкую лицевую сторону.
4. В смешанных тканях отделочные нити выводят на лицевую сторону. Например, в парче блестящая металлизированная нить – люрекс выведена на лицевую сторону.
5. В драпах ворс располагается более упорядоченно на лицевой стороне, а изнаночная сторона имеет немного неаккуратный внешний вид.
Ассортимент тканей
Бобрик – тяжелая, толстая (от 4мм) шерстяная ткань с начесанным ворсом на лицевой стороне.
Бостон - чистошерстяная ткань.
Букле – шерстяная ткань. Поверхность букле покрыта петлями и узелками
Велюр – чистошерстяная ткань или фетр с густым ворсом. Наиболее ценен драпвелюр.
Габардин – шерстяная костюмная ткань в тонкий рубчик.
Драп – плотная, толстая шерстяная пальтовая ткань с небольшим начесом.
Кашемир – легкая шерстяная ткань с четко проступающим тонким диагональным рубчиком.
Клоке – шерстяная или шелковая ткань на двух основах. Нижняя сторона ткани гладкая, натянутая, верхняя присобрана, с выпуклым пузырчатым рисунком.
Креп – (шероховатый, волнистый) – группа тканей, главным образом шелковых крепдешин, креп-жоржет, креп-шифон, креп-сатин).
Крепдешин – тонкая шелковая ткань с матовым рисунком.
Муар – ткань из натурального или искусственного шелка с блестящим рисунком на матовом фоне.
Парча – ткань из натурального или искусственного шелка с металлическими нитями.
Репс – плотная шерстяная или шелковая ткань с мелким рубчиком.
Сукно – шерстяная ткань с войлокообразным застилом.
Тафта – тонкая, плотная, блестящая ткань из натурального и искусственного шелка, жестковатая и шуршащая.
Твид – шерстяная ткань, напоминающая домотканую.
Шифон – тонкая шелковая ткань, нежная, мягкая, с матовой поверхностью.
Что нужно знать: шерсть, руно, натуральный шелк, раппорт, саржевое переплетение, сатиновое переплетение, атласное переплетение, ткацкие дефекты, дефекты печати, лицевая и изнаночная стороны тканей, свойства тканей: механические (прочность, сминаемость, драпируемость, износостойкость); физические (теплозащитные, пылеемкость); технологические (скольжение, осыпаемость, усадка), ассортимент тканей.
Материалы из химических волокон
Химические волокна получают путем переработки разного по происхождению сырья. Они делятся на искусственные и синтетические.
Классификация химических волокон
Фильера" href="/text/category/filmzera/" rel="bookmark">фильерами .
Спортивная одежда" href="/text/category/sportivnaya_odezhda/" rel="bookmark">спортивной одежды .
Ткани из искусственных волокон.
Вискозный креп-жоржет – полупрозрачная ткань полотняного переплетения из вискозных волокон: жесткая, упругая, сыпучая. Из него шьют платья, блузы.
Вискозный поплин – легкая ткань из вискозных волокон с поперечными рубчиками. Идет на изготовление блузок и мужских сорочек.
Вискозная тафта – тонкая глянцевидная плотная ткань из вискозного волокна с мелкими поперечными руючиками или узорами. Применяется для платьев, сорочек, блузок, юбок.
Креп-марокен – шелковая вискозная ткань. Применяется для шитья блузок и легких платьев.
Креп-сатин – тяжелая ткань из вискозного шелка атласного переплетения. Идет на изготовление блузок, платьев, летних костюмов.
Креп-твид – тяжелая ткань саржевого переплетения из вискозных и ацетатных волокон. Применяется для пошива платьев, костюмов, плащей.
Креп-твил – мягкая ткань саржевого переплетения из искусственных нитей. Вырабатывается набивной и гладкокрашенной. Из нее шьют платья, костюмы.
К синтетическим волокнам относятся:
- полиэфирные волокна – полиэстер, лавсан, диолен, элан, кримплен. Ткани из них мягкие и гибкие, но очень прочные. Они практически не мнутся, хорошо закрепляют форму при нагревании – крепко держат складки и плиссе, устойчивы к действию света, не поражаются молью и микроорганизмами. Недостаток – плохо впитывают влагу.
- полиамидные волокна – нейлон, капрон, дедерон, перлон – самые прочные синтетические волокна. Ткани жесткие, имеют гладкую поверхность, прочные, устойчивые к истиранию, мало мнутся, плохо впитывают влагу и чувствительны к высоким температурам.
- полиакрилонитрильные волокна – акрил, нитрон, перлан, акрилан, кашмилон – по внешнему виду похожи на шерсть. Свойства, как у полиэфирных волокон, но чувствительны к высоким температурам: быстро плавятся, приобретая коричневый цвет, затем горят коптящим пламенем, образуя твердый шарик.
- эластановое волокно – лайкра, дорластан – чрезвычайно эластичны, увеличивают свою длину в 7 раз, возвращаясь в первоначальное состояние. Ткани используют для пошива одежды обтягивающего силуэта.
Схема получения ткани из химических волокон
Что нужно знать : химические волокна, искусственные волокна, синтетические волокна, вискозное волокно, ацетатное и триацетатное волокно, полиэфирные волокна, полиамидные волокна, полиакрилонитрильные волокна, эластановое волокно, плучение ткани из химических волокон, ассортимент тканей.
05.19.01 «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности» по техническим наукам
ПРОГРАММА-МИНИМУМ
кандидатского экзамена по специальности
05.19.01 «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности»
по техническим наукам
Введение
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: материаловедение для производств легкой промышленности; текстильное материаловедение.
Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по химии (по химической технологии) при участии Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина и Московского государственного университета дизайна и технологии.
1. Материаловедение производств легкой промышленности
Материаловедение - наука о строении и свойствах материалов. Взаимосвязи материаловедения с физикой, химией, математикой, с технологией кожевенных, меховых, обувных и швейных изделий. Значение материаловедения в повышении качества и конкурентоспособности этих изделий. Основные направления развития материаловедения в легкой промышленности.
Полимерные вещества. Волокнообразующие, пленкообразующие и клеющие полимерные вещества: целлюлоза, белки (кератин, фиброин, коллаген), полиамиды, полиэтилентерефталаты, полиолефины, полиакрилонитрилы, полиимиды, полиуретаны, поливиниловый спирт и др., особенности их строения и основные свойства. Аморфное и кристаллическое состояние полимеров. Молекулярные и надмолекулярные структуры синтетических полимеров, иерархические структуры в природных полимерах. Ориентированное состояние полимеров.
Строение материалов. Текстильные материалы. Текстильные волокна, их классификация. Строение, состав и свойства основных видов волокон; растительного происхождения, животного происхождения, искусственных (из природных полимеров), синтетических (из синтетических полимеров), из неорганических соединений. Модифицированные текстильные волокна, особенности их строения и свойства. Текстильные нити, основные виды и разновидности, особенности их строения и свойства. Ткани, трикотажные и нетканые полотна; способы их получения и строение. Характеристики структуры текстильных материалов и методы их определения. Основные виды текстильных материалов для одежды, обуви и их характеристика.
Кожевенно-меховые материалы. Способы получения кожи и меха. Теории дубления. Состав и строение кожи и меха, основные структурные характеристики и методы их определения. Виды кож и мехов для одежды, обуви и их характеристика. Искусственные и синтетические кожи и меха, способы их получения и строение. Основные виды искусственных и синтетических кож и мехов, их характеристика. Биополимерные материалы. Материалы полученные с участием ферментативных систем.
Резины, полимерные композиции, пластикаты, картоны, применяемые в легкой промышленности, способы их получения и состав. Основные характеристики строения этих материалов и методы их определения.
Скрепляющие материалы: швейные нитки и клеевые материалы. Виды швейных ниток, способы их получения, особенности строения. Основные характеристики строения ниток и методы их определения. Клеевые материалы. Современные теории склеивания. Способы получения, состав и строение клеевых материалов, применяемых в швейном и обувном производствах. Основные виды клеевых материалов и их характеристика.
Геометрические свойства и плотность материалов.
Длина, толщина, ширина материалов, площадь шкур кожи и меха, методы определения этих характеристик.
Масса материала, линейная и поверхностная плотность материала, методы определения этих характеристик.
Плотность, средняя плотность, истинная плотность материалов.
Механические свойства материалов.
Классификация характеристик механических свойств. Теории прочности и разрушения твердых тел. Кинетическая теория прочности.
Полуцикловые разрывные и неразрывные характеристики, получаемые при растяжении материалов, приборы и методы их определения. Расчетные методы определения усилий при разрыве материалов. Двухосное растяжение. Прочность при раздирании. Анизотропия удлинений и усилий при растяжении материалов в различных направлениях.
Одноцикловые характеристики при растяжении. Составные части полной деформации. Ползучесть и релаксационные явления в материалах, методы определения спектров релаксации. Модельные методы изучения релаксационных явлений в материалах. Многоцикловые характеристики при растяжении, утомление и усталость материалов, приборы и методы определения характеристик усталости.
Полуцикловые и одноцикловые характеристики, получаемые при изгибе материалов, методы и приборы их определения. Многоцикловые характеристики, получаемые при изгибе материалов. Напряжения и деформации возникающие при сжимающих усилиях. Зависимость толщины материала от внешнего давления. Многократное сжатие материалов.
Трение материалов, современные представления о природе трения.
Факторы, определяющие трение материалов. Методы испытания трения для различных материалов. Раздвижка и осыпаемость нитей в тканях.
Физические свойства материалов.
Сорбционные свойства материалов. Формы связи влаги с материалами. Кинетика сорбции водяных паров материалами. Гистерезис сорбции. Тепловые эффекты и набухание материалов при сорбции влаги. Основные характеристики гигроскопических свойств материалов, приборы и методы их определения.
Проницаемость материалов. Воздухопроницаемость, паропроницаемость, водопроницаемость, методы и приборы определения этих характеристик. Проницаемость радиоактивных, ультрафиолетовых, инфракрасных лучей через материалы. Влияние состава, структуру и свойств материалов на их проницаемость.
Тепловые свойства материалов. Основные характеристики тепловых свойств материалов, приборы и методы их определения. Влияние параметров структуры и других факторов на тепловые свойства материалов. Влияние повышенных и пониженных температур на материалы.
Теплостойкость, термостойкость, огнестойкость материалов.
Оптические свойства. Основные характеристики оптических свойств, приборы и методы их определения. Влияние технологических и эксплуатационных факторов на оптические свойства материалов.
Электрические свойства материалов. Причины и факторы электризации и электропроводности материалов. Основные характеристики электризуемости и электропроводности материалов, приборы и методы их определения.
Акустические свойства материалов.
Изменение строения и свойств материалов в процессе переработки и при эксплуатации. Износостойкость материалов.
Изменение размеров материалов под воздействием влаги и тепла.
Усадка и притяжка материалов при замочке и влажно-тепловой обработке. Приборы и методы определения усадки материалов.
Формовочная способность материалов. Основные факторы и причины формообразования и формозакрепления материалов. Методы и приборы определения формовочной способности материалов.
Износостойкость материалов. Основные критерии износа. Причины износа. Истирание, стадии изнашивания и механизм истирания и факторы его определяющие. Пиллинг, причины его образования. Методы и приборы определения устойчивости материалов при истирании.
Физико-химические факторы износа. Воздействие света, светопогоды, стирки и др. факторов на материалы. Комбинированные факторы износа. Опытная носка. Лабораторное моделирование износа.
Надежность материалов, основные характеристики надежности. Оценка и прогнозирование характеристик надежности материалов.
Неразрушающие методы испытания материалов и их применение.
Качество и сертификация материалов.
Качество материалов. Отбор проб и выборок материалов. Сводные характеристики результатов испытаний, доверительные границы. Статистические модели. Вероятностная оценка качества. Методы статистического контроля и измерения качества, уровни качества. Номенклатура показателей качества для различных групп материалов.
Экспертный метод оценки качества. Системы управления качеством, отечественные и международные стандарты на управление качеством. Сертификация. Система и механизм сертификации. Основные условия сертификации. Обязательная и добровольная сертификация. Сертификация материалов и изделий в легкой промышленности.
2. Материаловедение производств текстильной промышленности
Текстильное материаловедение и его развитие.
Классификация текстильных материалов. Основные виды натуральных и химических волокон, нитей и изделий из них. Области их рационального использования. Волокна, нити и изделия технического и специального назначения. Их классификация, особенности строения и свойства. Современная стандартная терминология. Экономика и значение для различных отраслей промышленности основных видов текстильных материалов. Перспективы их производства.
Место текстильного материаловедения среди других технических наук, его связи с фундаментальными науками, с текстильной технологией.
Развитие текстильного материаловедения и задачи, стоящие перед ним.
Основные научные школы текстильного материаловедения направления выполненных ими научных работ. Выдающиеся отечественные и зарубежные ученые в области текстильного материаловедения, их работы. Роль кафедры текстильного материаловедения МГТУ в развитии отечественного текстильного материаловедения.
Текстильные волокна, их состав и строение.
Классификация текстильных волокон, полимерные вещества, составляющие волокна. Особенности их строения.
Развитие научных взглядов на строение полимерных веществ, составляющих волокна. Современные взгляды по этому вопросу.
Надмолекулярные структуры волокнообразующих полимеров.
Основные полимеры, составляющие волокна: целлюлоза, кератин, фиброин, полиамиды, полиэфиры, полиолефины, поливинилхлориды, полиакрилонитрилы, полиуретаны. Новые виды полимеров, используемые для высокомодульных, жаро- и теплостойких волокон и нитей. Их характеристики. Модифицированные химические волокна: мтилон, полинозные, трилобал, шелон, сиблон и другие. Особенности их строения и свойства.
