Вопрос 43

Характеристики для оценки механических свойств текстильных материалов

Механические свойства — комплекс свойств, определяющих отношение материала к действию различно приложенных к нему внешних сил. Под действием механических сил материал деформируется: изменяются его размеры и форма.

Нетканые полотна.

Показатели механических свойств текстильных материалов широко используются в производстве швейных изделий и играют важную роль при оценке их качества, характеризуя способность материала приобретать и сохранять форму и размеры в швейном изделии, при прогнозировании износостойкости материала и его долговечности.

Текстильные материалы при изготовлении из них швейных изделий и эксплуатации этих изделий -испытывают разнообразные механические воздействия, вызывающие деформации растяжения, изгиба, сжатия, кручения, а также трение в случае соприкосновения с другой поверхностью.

Изучением механических свойств текстильных материалов занимаются многие советские и зарубежные исследователи. В этой области накоплены значительные теоретические и практические данные. Однако вследствие особенностей строения текстильных материалов многие вопросы, связанные с механическими свойствами, не получили еще достаточного развития.

Для оценки механических свойств текстильных материалов используется большое число различных характеристик (признаков). Согласно классификации проф. Г. П. Кукина все характеристики механических свойств прежде всего подразделяются на типы в зависимости от характера деформации: растяжение, изгиб, сжатие и кручение.

Характеристики каждого типа в свою очередь делятся на классы в зависимости от полноты осуществления цикла механического воздействия нагрузка — разгрузка — отдых. Различают характеристики трех классов: 1) полуцикловые, получаемые при однократном действии части цикла — нагрузки; 2) одноцикловые, получаемые при однократном действии полного цикла: нагрузка — разгрузка — отдых; 3) многоцикловые, получаемые после многократных воздействий полного цикла па материал.

Полуцикловые и многоцикловые характеристики могут быть получены при испытании материала с разрушением его или без разрушения. В связи с этим характеристики этих классов принято разделять на два подкласса: разрывные и неразрывные.

Далее в пределах каждого класса или подкласса характеристики классифицируют по видам. Подробнее классификация характеристик по типам деформаций рассмотрена в соответствующих разделах.

Вопрос 44

Получение, структура, свойства и области применения вискозного волокна

Получение

Вискоза (вязкий, клейкий) - это концентрированный раствор природных соединений - гидратцеллюлозные волокна. Волокно было получено в 80-е годы 19 века ботаником Негели, который установил, что хлопковое волокно состоит из целлюлозы. Это открытие привело к мысли, что можно выработать волокно подобное хлопковому, но из более дешевого целлюлозного сырья - остатков древесины. Попытки получения такого волокна увенчались успехом в 1892 году, когда американцы Кросс, Бивен, Бидл запатентовали вискозный способ, который совершенствовался и модернизировался. Вискозное волокнозанимает первое место среди химических волокон по объему производства. Вискоза производится из жидких растворов природной целлюлозы: из древесины ели, сосны, стеблей некоторых растений, из отходов переработки хлопкового волокна. Остатки еловой щепы и хлопкового пуха обрабатывают раствором щелочи (едкий натр), получают щелочную целлюлозу, которую затем обрабатывают сероуглеродом и полученный растров продавливают через фильеры - пластины с мельчайшими отверстиями - получают струйки материала, которые затвердевают и образуют элементарные нити. Ученые России предвидели блестящую будущность вискозного волокна. Д.И. Менделеев в 1900 году писал: “Россия изобилует всякими растительными продуктами. Клетчатка не истощает почвы, для питания не пригодна. если бы мы отбросы превратили в изделия из вискозы, то разбогатели бы побольше, чем от всей нашей торговли”

Свойства

Вискозное волокно является самым универсальным из химических волокон, оно приближено к хлопковому. Ткань из вискозы на ощупь мягкая и приятная. Она образует красивые складки. Волокно имеет рыхлую структуру, напоминает шелк по внешнему виду. Вискозу также отличает крайне высокая гигроскопичность. Вискоза впитывает в два раза больше влаги, чем, например, хлопок. Ткань из вискозы очень легко окрашивается в самые яркие цвета. При увлажнении чистая вискоза становится менее прочной, однако, эта проблема полностью решается вплетением специальных укрепляющих волокон. Плотность нетканого полотна из вискозы может варьироваться от 1,53 г/смі до 4,5 г/смі. Эластичность вискозы не превышает 2-3%. Вискозная нетканка не теряет своих свойств при нагревании вплоть до 150°С. Вискозное волокно очень хорошо сочетается с другими волокнами, что позволяет улучшать различные свойства материи: крепкость, мягкость, гигроскопичность. Вискоза не электризуется. "Зеленые" свойства:

Немаловажно, что вискоза - это "зеленый" материал. В отличие от тканей, изготавливаемых из нефтехимических материалов, вискоза производится из целлюлозы, то есть из древесины, которую сравнительно легко восполнить. Последующая утилизация вискозы также не представляет труда и опасности для окружающей среды. Недостатком является резкий блеск, но если волокна вискозного жгута разрезать на части (штапепьки), а затем вытянуть и скрутить в пряжу, то это штапельное волокно теряет блеск и прочность немного уменьшается, сохраняя остальные свойства вискозы. При стирке изделия сильно садятся (до 10 %), в мокром состоянии теряют прочность до 60%, поэтому их нельзя сильно тереть и выкручивать. Доступность исходного сырья и низкая стоимость химических реагентов, а также удовлетворительные текстильные свойства и широкие возможности модификации обеспечивают высокую экономичность производства вискозных волокон и их широкое распространение.

Применение

В чистом виде и в сочетании с другими волокнами или нитями вырабатывают подкладочные, платьевые, сорочечные, бельевые, декоративные ткани, верхний, бельевой трикотаж, чулочно-носочные, текстильно-галантерейные изделия (ленты, тесьма, галстуки). Вискозная нить с успехом используется для вышивки. Если вискозную нить сильно вытянуть, то верхний слой нити растянется больше, а внутренний - меньше, в результате волокно получает извитость, из этих нитей изготавливают ковры. Если в прядильный раствор вискозы вмешать воздух, то получим химическую реакцию с выделением углекислого газа, в волокне образуются пустоты, эти пустотелые вискозные волокна используют для производства не тонущих спасательных костюмов. В последние годы произошло резкое внедрение вискозного волокна в текстильную промышленность и это несмотря на то, что оно было и остается дороже хлопка и ПЭФ волокна. Тем не менее, спрос растет благодаря его прекрасным свойствам - отличной окрашиваемости в различные цвета, гигроскопичности, комфортности и т.п., способствующие успешному использованию его для получения нетканых материалов, смесовых тканей, и мн. др.

Набирают популярность и чистящие салфетки из вискозы. Чистка практически любых поверхностей с вискозными салфетками и тряпками проводится быстрее и качественнее, чем с другими протирочными материалами. Поскольку вискоза представляет собой нетканое полотно, она не оставляет на очищаемой поверхности ворсинок, таким образом очищая идеально. Если при мытье посуды используется вискозная салфетка, не требуется даже дополнительное моющее средство. Вискозный инвентарь для уборки очень гигроскопичен, что позволяет совершать меньше движений тряпкой при уборке. Первый завод по производству вискозного шелка в России был построен в Мытищах в 1927г.

Характерные признаки вискозного волокна при распознавании органолептическим, оптическим и химическим методами.

Органолептическим называется способ, при котором волокнистый состав тканей устанавливают, пользуясь органами чувств - зрением, обонянием, осязанием. Оценивают внешний вид ткани, ее туше, сминаемость, характер обрыва пряжи или нити, характер горения нитей основы и утка, запах при горении нитей основы и утка, остаток после сгорания нитей.

Определение состава тканей рекомендуется проводить в следующем порядке.

Внимательно рассматривают ткань с лицевой и изнаночной сторон, обращая внимание на ее цвет, блеск, пушистость, толщину и плотность.

Проводят ручную пробу на смятие. Ткань сильно сжимают в кулаке. Через 30 с отпускают и разглаживают рукой. Анализируют степень смятости и характер образовавшихся складок. Выдергивают из образца основные и уточные нити. Рассматривают отдельно нити основы и утка, сравнивают их внешний вид. И те и другие нити раскручивают, каждое из составляющих волокон оценивают по длине, толщине, цвету, блеску, извитости.

Каждую из исследуемых нитей обрывают, рассматривают и оценивают характер обрыва.

Поджигают нить и наблюдают характер горения. Оценивают цвет пламени, наличие копоти, запах, горение в пламени и вне пламени, плавление, исследуют остаток после сжигания.

Льняные ткани можно отличить от хлопчатобумажных по цвету, блеску и жесткости. Суровые льняные ткани имеют сероватый или серовато-желтоватый оттенок, а хлопчатобумажные - слегка кремовый. Льняные ткани более жесткие, блестящие и прохладные на ощупь. В отличие от хлопчатобумажных они сильнее сминаются и дают при пробе на смятие более крупные рельефные замины. При обрыве льняной пряжи на конце образуется удлиненная кисточка из различных по длине и толщине волокон, на конце хлопчатобумажной пряжи - пушистая кисточка из коротких одинаковых по толщине волокон. При раскручивании льняная пряжа распадается на длинные блестящие различные по толщине волокна, а хлопчатобумажная — на короткие матовые одинаковые по длине и толщине подокна. Шерстяные ткани определяются на ощупь по их характерной шерстистости. При ручной пробе на смятие на чистошерстяных тканях образуются мелкие складки, исчезающие при разглаживании рукой; на тканях из шерсти с растительными волокнами - крупные рельефные складки, не исчезающие при разглаживании рукой; на тканях из шерсти с лавсаном - крупные складки, исчезающие при разглаживании рукой. Чтобы отличить волокна шерсти от похожих на них некоторых синтетических волокон (например, нитрона), необходимо сделать пробу на разрыв волокна. Шерсть в отличие от синтетических волокон крайне непрочна на разрыв.

Хлопчатобумажные, льняные, вискозные, медно-аммиачные ткани сгорают очень быстро. Они горят как в пламени, так и вне его. Шерсть, шелк, ацетат, капрон, лавсан, нитрон горят лишь в пламени, а при выносе из него гореть прекращают.

Наличие примесей и приблизительное содержание растительных и синтетических волокон в составе шерстяной ткани можно определить по характеру горения основной и уточной пряжи. Чистошерстяная пряжа в пламени спекается, при вынесении из пламени не горит, на конце образца образуется спекшийся черный шарик, который легко растирается пальцами, издавая характерный запах жженого пера. При наличии 10% растительных примесей в составе шерстяной пряжи в черном спекшемся шарике обнаруживается светящийся уголек, который быстро гаснет с образованием легкого налета серого пепла и с тем же запахом жженого пера.

Если пряжа содержит 15-20%) растительных примесей, то соответственно сгорает 1,5 -2 см пряжи, затем пламя гаснет; ощущается запах жженого пера. При наличии 25 %> растительных волокон сгорает вся пряжа с образованием рыхлого, покрытого пеплом скелета. Присутствие шерсти определяется по запаху жженого пера. Если пряжа содержит лавсан или нитрон, то она горит желтым коптящим пламенем, образуя жесткий скелет нити; ощущается запах жженого пера. При содержании 10%) капрона пряжа горит, как чистошерстяная, но образующийся на конце черный шарик плохо растирается; ощущается запах жженого пера.

Фрикционные свойства тканей различных переплетений

Переплетения ткани

При выработке тканей используют разнообразные переплетения нитей, т.е. порядок взаимного перекрытия основных нитей уточными.

Обычно переплетения делят на четыре класса:

- простые (главные)

- мелкоузорчатые

- сложные

- крупноузорчатые

К простым (главным) переплетениям относятся полотняное, саржевое и атласное (сатиновое).

Полотняное переплетение является одним из наиболее простых и распространенных. Ткани полотняного переплетения имеют ровную матовую поверхность и одинаковый внешний вид лицевой и изнаночной сторон. При большой разнице в линейной плотности основной и уточной пряжи в ткани полотняного переплетения образуются продольные или поперечные рубчики. При использовании нитей повышенной крутки на ткани образуется креповый эффект - ткань приобретает "зернистую" поверхность. Полотняным переплетением вырабатывается большое количество бельевых, плательных и одежных тканей.

Саржевое переплетение характеризуется наличием на поверхности ткани диагоналевого рубчика. На лицевой поверхности ткани рубчик обычно направлен снизу вверх слева направо, реже справа налево. Угол наклона рубчика зависит от соотношения толщины нитей основы и утка. Саржевым переплетением вырабатывают ткани хлопчатобумажные плательные и подкладочные, льняные (для обивки матрацев), а также шелковые подкладочные.

Атласное (сатиновое) переплетение характеризуется удлиненными перекрытиями. В атласном переплетении одиночные основные или уточные перекрытия размещены равномерно по всему раппорту. Если на лицевой стороне ткани выступают длинные основные перекрытия, переплетение называется атласным. Ткани атласного и сатинового переплетений обычно имеют различные плотности по основе и утку. Система нитей, которая выходит на поверхность ткани, имеет большую плотность.

Ткани этих переплетений отличаются повышенной стойкостью к истиранию, высокой прочностью, малым коэффициентом трения, то есть хорошо скользят, имеют ровную и гладкую поверхность. Именно поэтому их часто используют в качестве подкладочных. Сатиновым переплетением вырабатывают большое количество сатинов из хлопка, атласным - в основном химические комплексные нити и натуральный шелк.

К мелкоузорчатым переплетениям относятся производные от простых переплетений (полотняного, саржевого и атласного) и комбинированные.

К производным полотняного переплетения относятся переплетения репсовые и рогожка.

Репсовые переплетения получают путем удлинения перекрытий полотняного переплетения в направлении уточных или основных нитей. Репсовым переплетением вырабатывают фланели и файдешин.

Рогожка образуется при удлинении одновременно основных и уточных перекрытий, поэтому на ткани получают мелкие прямоугольники и квадраты. Ткани, выработанные этим переплетением, имеют одинаковую изнаночную и лицевую стороны. Благодаря длинным перекрытиям ткань будет обладать большой плотностью, оставаясь при этом мягкой. Для выработки плательных тканей (хлопчатобумажных и льняных) наиболее широко применяется переплетение рогожка по три и четыре нити в ячейке.

К производным саржевого переплетения относятся усиленная, сложная и ломаная саржа.

Усиленная саржа характеризуется широкими и отчетливо выраженными диагоналевыми полосами, так как в этом переплетении, в отличие от простой саржи, нет одиночных перекрытий.

Сложная (или многорубчатая) саржа образует на ткани диагоналевые рубчики различной ширины.

В ломаной сарже направление полос меняется под углом 90°, при этом получается рисунок, напоминающий елочку. Подобные переплетения применяются при выработке костюмных и пальтовых тканей.

К комбинированным переплетениям относятся переплетения, образуемые из двух или большего числа различных переплетений. Такие переплетения могут состоять из полотняного и репсового, саржевого и рогожки, атласного и т. д. Комбинированным переплетением вырабатывают сорочечные, костюмные, полотенечные и другие ткани.

Сложные переплетения - это класс переплетений, отличающийся большим разнообразием. Наибольшее распространение из них получили двойные, двухлицевые, двухслойные, ворсовые, перевивочные и крупноузорчатые переплетения.

Для выработки двойных переплетений необходимо иметь две системы основных и одну систему уточных нитей.

Для выработки двухлицевых переплетений необходимо иметь две системы уточных нитей и одну основную.

Двухслойные переплетения вырабатываются из двух систем основных и двух систем уточных нитей. Подобные виды переплетений дают возможность получить более толстые ткани, обладающие хорошими теплозащитными свойствами. Они применяются при выработке тонкосуконных пальтовых тканей, драпов и т. п.

Ворсовые переплетения дают на лицевой поверхности ткани разрезной или петельный ворс. Различают осново- или уточно-ворсовые ткани, в зависимости от того, из каких нитей, основных или уточных, получают ворс. Ворсовые переплетения получают из трех систем нитей: одна - ворсовая и две - основа и уток. Указанные переплетения придают тканям красивый внешний вид, повышенные теплозащитные свойства, но усложняют их переработку, в швейном производстве. Ворсовым переплетением вырабатывают бархат, полубархат, велюр, плюш, вельветы и искусственный мех. Ткани с петельным ворсом вырабатываются для полотенец, простынь и халатов, так как они обладают хорошими гигроскопическими свойствами.

Перевивочные переплетения широко используются для выработки легких ажурных тканей. Для получения таких переплетений необходимы две системы основных нитей и одна уточная.

Крупноузорчатые переплетения вырабатывают на ткацких станках с жаккардовой машиной. Они образуют на ткани крупные узоры разнообразных форм. Эти переплетения бывают простые, когда образуются из двух систем нитей сочетанием простых и мелкоузорчатых переплетений, и сложные, когда образуются из трех и более систем нитей. Такие переплетения используют при выработке мебельно-декоративных тканей, гобеленов и др.