8. Гігротермічні і фізико-механічні властивості полімерних текстильних матеріалів – основа формалізації вимог до процесів волого-теплової обробки швейних виробів.

Підлягаючи в процесі виробництва і експлуатації різним гігротермічним впливам, текстильні матеріали значно змінюють свої структурні і деформаційні властивості. Ці зміни викликані молекулярним характером і пов’язані з поглинанням вологи дисперсним тілом. Вологообмінні властивості матеріалів визначають можливість поглинати або віддавати вологу і впливають на кінетику фізико-механічних процесів, які протікають в матеріалах при тепло- волого-силовому впливі.

Важливим моментом при оцінці деформаційних властивостей матеріалів для одягу є фізичні стани полімерів та форми і види зв’язків вологи більшості аморфних полімерів характерні чотири фізичних стани: кристалічне і три некристалічних (склоподібний, високоеластичний, в’язкотекучий), а також два фазових стани: кристалічне та у вигляді рідини . Перехід полімеру з одного стану в інший здійснюється в визначених температурних межах (рис.3.1). Для полімерів з високим вмістом кристалічності притаманні склоподібний стан (бавовна) або склоподібний і високоеластичний стани (вовна).

Для процесів ВТО швейних виробів важливим є склоподібний та високоеластичний стани, а при зварюванні термопластичних матеріалів – температура в’язкої текучості.

В інтервалі температур Тхр – Тск (рис.3.1) відбувається експлуатація швейного виробу. Тому формостійкість одягу в значній мірі визначається в’язкопружними властивостями текстильних матеріалів. При температурі нагрівання матеріалів вижче склоподібного стану Тск полімер переходить у високоеластичний стан. Величина температури Тск для полімерів різна і залежить від складу і його будови . В інтервалі температур Тск – Т1 (область ВТО) в полімері повністю розвивається високоеластична деформація, величина якої після досягнення температури Т1 змінюється не суттєво. Значення температури Т1 не є константою і вимагає корегування із урахуванням значень температур термостійкості, теплової усадки тканини, руйнування барвника та оздоблювальних речовин. При досягненні полімером температури Тт розвивається пластична деформація, пов’язана з текучістю полімеру. Стабілізація отриманого технологічного ефекту ВТО забезпечується за рахунок охолодження полімеру до температури Тск. При цьому бажано, щоб охолодження було максимально інтенсивним. Практика свідчить, що вирішити це питання на діючому пресовому обладнанні дуже складно.

Рис.3.1. Термомеханічні криві полімерів:

1 – синтетичні волокна;

2 – волокна вовни;

3 – волокна бавовни, льону.

Як правило в склоподібному стані деформації полімерних матеріалів малі і зворотні. При переході матеріалу у високоеластичний стан має місце скачкоподібна зміна деформації, що дозволяє завершувати стадію підготовки матеріалу до деформування при Т1 ≤ 100 ºс.

Другою, не менш важливою складовою забезпечення необхідної якості технологічного ефекту на операціях ВТО, є застосування зволоження матеріалів (за виключенням операцій дублювання). При цьому цей процес може бути реалізований різними способами: за рахунок дії пари, отриманої при контакті попередньо зволоженого пропрасувувача з нагрітою поверхнею подушки преса, а також при застосуванні пари, виготовленої за межами подушок (використання індивідуальних парогенераторів або централізованого приготування пари в котельній).

Слід зауважити, що роль вологи при ВТО швейних виробів подвійна: в процесі пропарювання, за рахунок теплоти адсорбції (процес конденсації пари на поверхні волокон), здійснюється швидке (за долі секунди) нагрівання волокон, їх пластифікація і одночасно суттєво зменшується тертя між волокнами (волога відіграє специфічну роль мастила). При цьому зволоження матеріалу в процесах ВТО має тимчасовий характер, а її кількість визначається специфікою форм та зв’язків (рис.3.2) .

Враховуючи те, що при зволоженні матеріалів та їх сушки волога є неоднорідною за своїми фізичними властивостями, виникла необхідність визначення діапазону потреб вологи при реалізації технологічних процесів ВТО .

Дослідження показали, що процеси ВТО успішно реалізуються за рахунок нарощування прошарку вологи полімолекулярної адсорбції і частково капілярної вологи мікропор. При цьому адсорбційні процеси на поверхні волокон завершуються при температурі Т ≤ 1000С. Надлишок сформованого прошарку вологи при ВТО дозволяє суттєво прискорити протікання деформаційних процесів, а при ВТО бавовняних тканин за рахунок зволоження проявляються високоеластичні властивості. Практично після досягнення в матеріалі за рахунок зволоження температури Т ≤ 1000С позитивна роль вологи вичерпується і необхідно здійснити процес сушки шляхом видалення введеного надлишку вологи. Цей процес, як показано в роботі , завершується при температурі (105 – 1100С), при цьому різниця в температурах видалення одного і того ж виду зв’язку вологи не перевищує 7 %.