§ 8. Стойкость волокон к нагреванию

Стойкость к нагреванию у разных волокон различная. По­вышенная температура влияет па прочность, удлинение и упру­гость волокон, а также на их внешний вид и химическую струк­туру. При повышении температуры разрывная нагрузка боль­шинства волокон понижается, а удлинение увеличивается; лучше проявляются упругие свойства.

В зависимости от характера изменения свойств волокон под действием повышенных температур различают теплостойкость и термостойкость волокон.

Теплостойкость волокон характеризуется обратимыми изме­нениями их свойств от действия высоких температур и измеря­ется при повышенной температуре. Она определяет предель­ные температуры, которые в течение длительного времени не ухудшают свойства волокон (разрывную нагрузку, эластич­ность и др.), обусловливает режимы тепловых обработок тка­ней в текстильном производстве.

Термостойкость волокон характеризуется необратимыми изменениями их свойств от действия высоких температур и оп­ределяется после охлаждения волокна до нормальной темпера­туры. Она определяет возможную потерю прочности и удлине­ния в зависимости от степени нагревания и его продолжитель­ности, обусловливает возможность использования тканей для изготовления тех или иных изделий.

И тепло-, и термостойкость имеют большое значение для определения режимов влажно-тепловой обработки тканей в швейном производстве.

Теплостойкость различных волокон характеризуется сле­дующими предельными температурами, °С:

Хлопок 130—140 Триацетатно^ волокно 150—160

Леи 160—170 Капрон 100—110

Шерсть 100—110 Лавсан 160—170

Шелк игральный 100—110 Нитрон 160—170

Вискозное волокно 140 — 150 Хлорин 60—70

Полинозное волокно 140—150 Поливинилхлорид 65—100

Ацетатное волокно 80—90 Винол 180—190

Все волокна можно разделить на термопластичные и нетер­мопластичные. К первой группе относятся в основном синтети­ческие волокна (капрон, лавсан, нитрон, хлорин) и некоторые искусственные (ацетатное, триацетатное), ко второй — все на­туральные волокна, а также ряд искусственных (вискозные, полинозные).

При кратковременном повышении температуры в термопла­стичных волокнах происходит разрыв межмолекулярных свя­зей, вызывающий течение полимера и его рекристаллизацию, сопровождающуюся изменением свойств волокна.

При охлаждении термопластичных волокон восстанавлива­ются их исходная структура и механические свойства. Если действие повышенной температуры продолжалось длительное время, возникают необратимые изменения свойств волокон. При сравнительно кратковременном (в течение нескольких ча сов) нагревании нетермопластичных волокон сначала происхо­дит деполимеризация (распад макромолекул), а затем разру­шение и обугливание вещества. Потеря разрывной нагрузки волокон зависит от температуры и времени нагрева (табл. 6).

6. Термостойкость волокон Волок но	Температура нагревания, JC	Время действия температуры, ч	Уменьшение разрывной нагрузки волокна, %
Хлопок	150	72	50
»	150	300	100
»	170	150	80
Лен	170	150	10
Шелк натуральный	140	Длительно	20—30
Шерсть	140	»	15—20
»	170	»	40
Вискозное	120	Кратковременно	2
»	140	Длительно	10
»	170	»	55—60
Ацетатное	150	72	30—35
Триацетатное	170	Длительно	30
Триацетатное *	170	»	15
Капрон »	60	»	20
	120	»	50
»	150	»	75—80
Капрон * »	150	»	15—20
	150	Кратковременно	0
Лавсан	150	Длительно	50
»	150	Кратковременно	18—20
»	180	Длительно	60
»	200	Кратковременно	40
Лавсан *	200	»	23
Спандекс	80—120	»	10
Нитрон	150	48	0
»	200	60	40—45
Нитрон	180—200	Кратковременно	0
Хлорин	100	»	70

*Термостабилизированное волокно

Тепло- и термостойкость химических волокон может быть повышена путем их стабилизации. Стабилизация волокон мо­жет быть осуществлена кипячением в воде, действием насы­щенного или перегретого пара, горячего воздуха или газа, со­прикосновением с горячей металлической поверхностью, ин­фракрасными лучами, токами высокой частоты и другими спо­собами.

Процесс стабилизации предусматривает снятие остаточных напряжений в волокнах, которые возникли при вытягивании или при переработке волокон в пряжу и изделия. В резуль­тате волокна не могут самопроизвольно релаксировать при воздействии на них повышенных температур, что предупреж­дает усадку изделий, образование перекосов, складок, мор­щин, которые невозможно устранить даже при разутюживании.

Сущность стабилизации заключается в ослаблении моле­кулярных связей полимера под действием высокой темпера­туры с последующим закреплением их после охлаждения в та­ких положениях, которые обеспечивают стабильность размеров волокна при тепловых обработках.

Синтетические нити можно стабилизировать в свободном или натянутом состоянии. При стабилизации в натянутом со­стоянии нити вытягиваются, происходит повышение степени ориентации макромолекул, вследствие чего увеличивается их прочность и уменьшается удлинение.

Стабилизация волокон осуществляется в несколько стадий. Например, капроновые нити в первый раз стабилизируются при промывке в кипящей воде. Если затем нить получает крутку, то необходима повторная стабилизация при темпера­туре на 10—20 °С выше, чем первая. Однако стабилизация ни­тей и штапельных волокон не всегда оказывается достаточной, поэтому стабилизации подвергают и ткани.

В табл. 7 приведены рекомендуемые температуры стабили­зации различных волокон.

7. Температура стабилизации волокон	Температура стабилизации, °С
Волокно	в кипящей воде	в насыщенном
		паре	в горячем воздухе
Капрон	95—105	115—130	190
Лавсан	100	115—120	200—230
Нитрон	105	120—130	180—200
Хлорин	50—65	60—70	60—85
Винол	—	—	200—220
Триацетатное	—	220—240	—
Ацетатное	—	105—130	180—220

Продолжительность стабилизации колеблется от 1 до 90 мин в зависимости от температуры, среды и вида стабилизируемого волокна или изделия. Так, в кипящей воде стабилизацию во­локон проводят в течение 30—90 мин, в насыщенном паре — 10—60 мин (для триацетатного волокна 1—3 мин), в горячем воздухе — 5—30 мин. После тепловой обработки волокна реко­мендуется проводить охлаждение, причем чем ниже темпера­тура среды, тем эффективнее стабилизация. В результате ста­билизации фиксируется форма ткани, уменьшается усадка при стирке, предупреждается усадка при влажно-тепловой обра­ботке, уменьшается набухание волокна в воде, увеличивается теплостойкость волокон и стойкость ткани к сминанию, улуч­шается внешний вид изделий и изменяются механические свой­ства волокон, в ряде случаев повышается степень кристаллич­ности волокна.

Стойкость химических волокон к действию высоких темпе­ратур может быть повышена и введением в полимер неболь­ших добавок термостабилизаторов (соединений меди, хрома и магния, а также гидрохинона, салициловой кислоты и др.). Например, при введении в поликапролактам (капрон) неболь­шого количества оксифенилбензоксазола после нагревания в течение 2 ч при температуре 200 °С разрывная нагрузка во­локна падает только на 20—22 %, в то время как то же во­локно без стабилизатора снижает свою разрывную нагрузку на 80%. Кроме того, теплостойкость волокна может быть по­вышена добавлением небольшого (12—15%) количества иных полимеров. Например, теплостойкость поливипилхлоридных во­локон может быть повышена добавлением диацетилцеллюлозы, нитроцеллюлозы и др.

При воздействии на нестабилизированные химические во­локна повышенной температуры или при превышении темпера­туры стабилизации проявляется тепловая усадка, что очень важно учитывать при влажно-тепловой обработке швейных из­делий во избежание искажения формы изделия. Из натураль­ных волокон только шерсть способна к небольшой тепловой усадке при действии температур выше 240 °С. Однако уже при 120 °С начинается разложение шерстяного волокна, которое особенно интенсивно происходит при 170—180 °С.

В связи с тем что влажно-тепловая обработка изделий про­водится кратковременно (в течение долей минуты), ее режим может быть значительно выше теплостойкости волокон.

К пониженным температурам различные волокна имеют не­одинаковую устойчивость. Хорошо выдерживают пониженные температуры натуральные и искусственные волокна. Синтети­ческие волокна в этом отношении менее устойчивы. Например, хлорин уже при —20 °С теряет эластичность, начиная с —25 °С становится хрупким; капрон становится хрупким при —40, ви­нол при —50, лавсан при —70 °С.