Какие факторы влияют на свойства тканей
Свойства тканей
В основном, ткани, выпускаемые современной промышленностью, используются для изготовления одежды. Одежда нужна человеку для предохранения от нежелательных влияний окружающей среды — от перепадов температуры, радиации, осадков и прочих факторов. Кроме того она защищает от повреждений кожи, защищает тело человека от пыли, загрязнений, микробов, укусов насекомых и животных.
Гигиенические свойства
Главными показателями гигиенических свойств тканей являются: отсутствие вредных составляющих, поглощающие свойства тканей, паро- водопроницаемость, теплозащитные свойства, пылеемкость и прочее.
Гигроскопичность- способность ткани впитывать влагу из окружающей среды. Наибольшей гигроскопичностью обладают чистошерстяные изделия. Гигроскопичность очень важна для изделий бельевого и летнего ассортимента. Способностью быстро впитывать влагу и быстро ее отдавать обладают льняные ткани, ткани из натурального шелка, вискозы, хлопка. Синтетические волокна обычно обладают небольшой гигроскопичностью. Отделка ткани может существенно влиять на гигроскопичность ткани: водоотталкивающие пропитки, пленочные покрытия, отделка лаком, противоусадочное и противосминаемое пропитывание снижают гигроскопичность тканей. Гигроскопичность ткани определяет многие свойства ткани (электризуемость, паропроницаемость, водоупорность).
Воздухопроницаемость – способность ткани пропускать воздух, она определяет вентилирующие свойства тка
Ткани из натуральных волокон, которые состоят из тонких ворсинок, обладают более высокой воздухопроницаемостью, чем ткани из монолитных химических волокон. Однако ткани, переплетение которых имеет большое количество сквозных пор обладают хорошей воздухопроницаемостью, независимо от типа волокон, входящих в состав.
Теплозащитные свойства – определяются способностью ткани проводить тепло (менять свою температуру в зависимости от температуры окружающей среды). Теплозащитные свойства зависят от теплопроводности образующих ткань волокон, плотности, толщины и отделки ткани. Самым холодным волокном считается лен, так как он имеет высокие показатели теплопроводности, теплопроводность). Низкая теплопроводность шерсти определяется наличием в центре волокон шерсти канала с воздухом.
Использование толстой пряжи, увеличение линейного заполнения ткани, применение многослойных переплетений, ворсирования увеличивают теплозащитные свойство ткани.
Паропроницаемость – способность ткани пропускать водяные пары. Это свойство обеспечивает выход излишней парообразной и капельно-жидкой влаги (пота) из пододежного слоя.
Паропроницаемость зависит от гигроскопических свойств волокон, от плотности ткани, вида переплетения и характера отделки.
В материалах с неплотным переплетением пары влаги проходят через поры ткани, в более плотных материалах паропроницаемость должна обеспечиваться высокой гигроскопичностью волокон. Соответственно, даже синтетические ткани с низкой гигроскопичностью могут обладать хорошей паропроницаемостью, если переплетение нитей обеспечивает это. Например, профессиональная спортивная одежда изготовляется именно из синтетических тканей, которые обладают высокой воздухо — и паропроницаемостью за счет особой выделки и переплетения нитей.
Водоупорность – способность ткани сопротивляться первоначальному проникновению воды. Это свойство важно для демисезонных курток, плащей, пальто.
Электризуемость – способность ткани накапливать на своей поверхности статистическое электричество. При трении постоянно идет процесс возникновения и рассеивание электрических зарядов. Если заряды возникают и не рассеиваются на поверхности образуется определенный электрических потенциал – происходит электролизация. Синтетические волокна, имеющие низкие показатели гигроскопичности, обладают способностью сильно электролизоваться, т. е. имеют высокие электроизоляционные свойства.
Величина образующегося на поверхности ткани электрического заряда и его знак (положительный или отрицательный) оказывают биологическое воздействие на организм. Натуральные, вискозные и полиамидные (нейлон) волокна способствуют созданию на коже человека отрицательно электрического поля, которое благотворно действует на человека. Существуют специальные синтетические волокна, из которых изготовляется лечебное белье, действие которого основано именно на высокойэлектризуемости. Большинство синтетических волокон создают положительное электрическое поле, которое неблаготворно действует на человека. При разработке новых текстильных материалов электризуемость можно менять рациональным подбором компонентов, входящих в состав смеси волокон. Например, сочетание волокон, накапливающих заряды противоположного знака, снижает электризуемость.
Пылеемкость – способность материалов удерживать пыль. Наибольшую пылеемкостью обладают ткани из рыхлых пушистых нитей (бархат, велюр, вельвет).
Продолжение часть 2
Потребительские свойства тканей формируются в процессе их проектирования и выработки. Ведущими факторами потребительских свойств являются: волокнистый состав, структура текстильных нитей, строение тканей, особенности их отделки. Кроме того, на свойства тканей оказывают определенное влияние отдельные технологические особенности выполнения тех или иных производственных операций на всех этапах производства. Свойства тканей не остаются постоянными, они могут изменяться в процессе хранения, транспортирования, под влиянием условий эксплуатации изделий. Все факторы оказывают на потребительские свойства тканей комплексное влияние. /3/
Эксплуатационные свойства
Эксплуатационными называются свойства, от которых зависит срок службы тканей. К ним относятся прочность ткани на разрыв, удлинение, устойчивость к истиранию и др.
Масса ткани характеризует расход сырья и определяет ее назначение. Характеристикой служит масса от 14 до 1110 г.
Прочность ткани на разрыв — способность ткани сопротивляться разрушению под действием растягивающей нагрузки. Это один из основных показателей, определяющих срок службы изделий. Прочность ткани на разрыв и удлинение зависят от вида волокна, качества пряжи, плотности. Переплетения и характера отделки ткани. Устанавливают этот показатель по основе и утку, разрывая на динамометре полоски ткани шириной 50 мм и длиной 100 мм для шерстяных и длиной 200 мм для всех остальных тканей. Прочность тканей на разрыв колеблется от 1 до 17,4 Н.
Удлинение ткани при разрыве определяют одновременно с прочностью и выражают в миллиметрах (абсолютное удлинение) или в процентах (относительное удлинение). Удлинение может быть полным, упругим, эластичным и пластичным (остаточным).
Усадка ткани — это изменение ее размеров после влажно-тепловой обработки, выраженное в процентах. Допустимые нормы усадки предусматриваются в ГОСТах на ткани.
Устойчивость к истиранию характеризует износ ткани при трении о различные тела. Этот показатель зависит от строения и величины опорной поверхности ткани. Чем более гладкая поверхность у ткани, тем выше устойчивость к истиранию.
Сминаемость — свойство ткани образовывать складки под влиянием механических воздействий. На сминаемость оказывают влияние вид волокна, его тонина, длина и крутка, а также влажность самих волокон и окружающего воздуха. Ткани с высокой упругостью обладают меньшей сминаемостью (чистокрашение). Высокой сминаемостью характеризуются хлопчатобумажные, льняные и вискозные ткани. [10]
Гигиенические свойства
Эти свойства определяют степень безвредности тканей для организма человека и уровень комфортности при носке изделий из них. Гигиеничность тканей зависит от их воздухо- и паронепроницаемости, пылеемкости, теплопроводности, гигроскопичности, водопроницаемости и т.д.
Воздухопроницаемость — способность тканей пропускать воздух. Она характеризуется количеством воздуха в миллиметрах, проходящего через 1 см3 ткани в одну секунду. Воздухопроницаемость зависит от строения и пористости ткани. Наибольшей воздухопроницаемостью обладают бельевые, платьевые, сорочные и обувные ткани.
Пылеемкость — способность ткани поглощать пыль. Ткани с ворсом, шероховатой поверхностью обладают наибольшей пылеемкостью.
Теплопроводность характеризуется количеством тепла, проходящего через ткань. Теплопроводность ткани находится в обратной зависимости от ее толщины и пористости и определяется видом волокна и пряжи.
Гигроскопичность — способность ткани поглощать из окружающей среды влагу и отдавать ее. Этот показатель зависит от вида волокна, структуры ткани, характера отделки, от температуры и влажности окружающего воздуха. Хорошей гигроскопичностью обладают льняные, хлопчатобумажные и шерстяные ткани, плохой — ткани из синтетических волокон.
Теплозашитность — способность тканей защищать тело человека от излишней потери тепла при низкой температуре окружающей среды. [7]
В наиболее полном объеме свойства материалов изучаются на стадии их разработки – при составлении технических требований и оценке соответствия этим требованиям разработанных материалов. В дальнейшем, при выпуске нормативной документации, в нее включаются лишь основные показатели, призванные, в первую очередь, оценить качество и стабильность свойств материалов в процессе их серийного производства. Многие характеристики тканей с покрытиями гарантируются их конструкцией, выбором текстильной основы и покрытия и они не всегда упоминаются в тексте документов. При выборе существующих материалов для новых изделий это следует учитывать и не ограничиваться их проверкой на соответствие действующей документации, а провести более подробное исследование в соответствии с предполагаемым назначением.
Свойства тканей с покрытиями не являются простой суммой свойств составляющих их компонентов. После нанесения покрытия на текстильную основу, дублирования нескольких слоев вместе получают новый конструкционный материал с новыми свойствами. Если компоненты подобраны правильно, то их свойства в новой конструкции могут быть усилены, если же нет, то их достоинства могут быть сведены на нет.
В книге A.K. Ken [ 65 ] приведена таблица (Табл. 1.6.), наглядно представляющая основные факторы, воздействующие на свойства тканей с покрытиями:
Имеются и другие, не вошедшие в таблицу, важные показатели материала, характеризующие его качество. Например, это масса на единицу площади (для некоторых тканей — толщина) тканей с покрытиями.
Этот показатель – один из первых включаемых в номенклатуру показателей качества. Для тканей с покрытием различного применения масса может иметь и справочное значение, и играть определяющую роль. Примеры областей, где весовые характеристики чрезвычайно важны, — воздухоплавательная техника, авиация, морской и речной транспорт. Применение тяжелых материалов в производстве аэростатов и дирижаблей снижает их грузоподъемность из-за непроизводительного расхода подъемной силы на поднятие самой оболочки. Не требует особых объяснений, почему изготовление спасательной техники (надувных трапов, плотов) для кораблей и, особенно, самолетов должно быть из максимально легких материалов. Это также связано с их не беспредельной грузоподъемностью. Важно также применение легких материалов для изготовления тех изделий, которые придется носить людям, например, туристам (палатки, тенты и др.).
В других случаях показатель массы ткани с покрытием определяет материалоемкость изделия и приобретает важное экономическое значение. Для однотипных материалов, чем больше масса, тем больше затрачено сырья, а часто и труда, тем выше их цена.
Поэтому всегда следует стремиться к облегчению материалов, конечно, в той мере, в какой это не вредит другим, не менее важным техническим характеристикам.
Поскольку масса текстильной основы достаточно стабильна и находится в границах показателей, нормируемых техническими условиями, по показателю массы готового материала с покрытием можно оценить соблюдение выкладки покрытия. Правильно выбрать необходимый уровень массы тканей с покрытиями гораздо сложнее, чем определить фактическое значение. Суммарное значение складывается из массы текстильной основы, массы адгезионных слоев, массы слоев покрытия и массы опудривающего агента. О последней часто забывают при проведении расчетов. Следует также учитывать возможную усадку в процессе вулканизации, приводящую к увеличению массы.
Масса текстильной основы для каждого типа применяемых волокон однозначно связана с показателем прочности – чем выше прочность, тем больше масса. Масса покрытия зависит от требований, предъявляемых к герметичности готового материала, рецептуры (прежде всего показателей плотности полимеров и наполнителей), а также свойств текстильной основы (в первую очередь, резиноемкости). Прочность материала можно «добирать» увеличением толщины нитей ткани, введением дополнительных слоев, что приводит к утяжелению материала. Когда масса достигает предельно возможного значения, дальнейшее повышение прочности может быть достигнуто только переходом к материалам следующего поколения, имеющим большую прочность при той же массе. Чаще всего этот переход ведет за собой значительное повышение цен.
Чем толще нити текстильной основы, тем выше ее рельефность, тем больше полимерной смеси понадобится для заполнения свободного пространства между нитями. Это и есть резиноемкость ткани. Она вполне поддается вычислению, соответствующие формулы приведены при обсуждении свойств тканей. Расчетная резиноемкость обычно выше фактической, т.к. полное равномерное заполнение всех межниточных пространств реализовать сложно. Но этот показатель дает ясное представление о том, какой должна быть минимальная масса покрытия и почему. Только после заполнения свободного пространства между нитями начинается образование непрерывной пленки покрытия, обеспечивающей герметичность материала.
Вопросы расчетов массы покрытия получили отражение в литературе. В статье Б.Ф. Кришталя (Производство шин, РТИ и АТИ, №5, 1981, с. 22-25) обоснованы формулы расчета минимальной массы покрытия, обеспечивающей фазовую газонепроницаемость резинотканевых материалов:
- при отсутствии деформации растяжения материала
M =3,7·10-6γαтp,
- при наличии деформации растяжения материала и ненаполненном резиновом покрытии
M =3,7·10-6γαтp(Sр/S)2,5,
- при наличии деформации растяжения материала и наполненном резиновом покрытии
M0 =3,7·10-6γαтp0[р/р·(Sр/S0)2,5+1]
где γ – плотность покрытия, кг/м3,
αт – рельефность ткани, м,
p0 – парциальное давление газа,
р – давление диффундирующего газа, складывающееся из парциального давления p0 и избыточного давления.
При расчете резиноемкости, конечно, следует учитывать и плотность полимерной смеси, от которой прямо пропорционально зависит масса.
Интересно, что даже цвет покрытия может стать основанием для изменения его толщины и, соответственно, массы. Полимерное покрытие играет роль защиты от атмосферного старения текстильной основы материалов, эксплуатация которых предполагается под открытым небом. Степень воздействия этих факторов зависит от пропускания УФ-излучения сквозь покрытие. Прозрачность покрытия для УФ-лучей, в свою очередь, зависит от химического строения полимера и цвета покрытия. Если достаточная защита текстиля черными покрытиями, например, на основе полихлоропрена, обеспечивается при толщине 0,1 мм, оливкового цвета – 0,2 мм, то белые и светлые цветные покрытия должны быть толще. Использование покрытий с особыми свойствами, например, на основе хлорсульфированного полиэтилена, позволяет и для белых и цветных покрытий ограничиться толщиной 0,15-0,2 мм. Эффективно также применение тонких защитных пленок с низкой УФ-проницаемостью типа тедлара, который эффективно используется при изготовлении дублированных материалов для воздухоплавательной техники.
Для внешнего вида наружного лицевого покрытия материалов важен показатель укрывистости применяемого пигмента. Это хорошо иллюстрируется на примере шпредингованных тканей для воздухоплавательной техники. Алюминированное покрытие, выполненное с использованием пигментной алюминиевой пудры с высоким показателем укрывистости, при хорошем качестве текстильной основы или при нанесении покрытия на пленку тканепленочных материалов имеет хороший внешний вид уже при выкладке от 25 г покрытия на 1 м2. Этого количества недостаточно для белых и цветных покрытий. В зависимости от показателя плотности понадобится от 50 до 80 г/м2 покрытия только для обеспечения равномерной окраски.
Таким образом, при разработке технических требований приходится достигать некоторого компромисса между массой, прочностью и ценой материала.
«Ткани с эластомерным покрытием для мягких оболочечных конструкций»
Авторский коллектив; Л.Е. Ветрова, к.х.н В.Ф. Ионова, П.В. Таскаева, к.т.н. А.Т. Титаренко, к.т.н. В.П. Шпаков
Под общей редакцией к.т.н. В.П. Шпакова
Потребительские свойства тканей можно разделить на группы: геометрические, свойства, влияющие на срок службы ткани, гигиенические, эстетические.
К геометрическим относят длину, ширину и толщину тканей.
Длина куска ткани колеблется от 10 до 150 м. Ширина тканей, различных по сырьевому составу и назначению, колеблется от 40 до 250 см.
Толщина тканей зависит от толщины применяемых нитей, вида применения и отделки. Толщина ткани оказывает влияние на такие свойства ткани, как теплозащитность, паро- и воздухонепроницаемость.
Свойства, влияющие на срок службы ткани, особенно важны для бельевых, подкладочных, мебельно-декоративных тканей, для рабочей одежды и др.:
прочность при растяжении — этот показатель характеризуется разрывной нагрузкой;
растяжимость ткани влияет на формоустойчивость. Растяжимость ткани связана с упругостью, зависит от сырьевого состава и структуры ткани. Так, шерстяные и синтетические ткани имеют большую растяжимость и упругость, льняные — небольшую растяжимость и упругость, растяжимость у них по основе меньше, чем по утку;
стойкость к истиранию влияет на износостойкость ткани. Наиболее стойки к истиранию капроновые, лавсановые, вискозные ткани. На это свойство влияет и переплетение тканей. Для получения износостойких тканей применяют атласное (сатиновое) переплетение;
усадка или изменение размеров после мокрых и тепловых обработок (стирки или замочки, сушки и глаженья, химической чистки) — важное свойство ткани. Усадка ткани зависит в основном от сырьевого состава ткани и крутки нитей. Наибольшую усадку имеют ткани из целлюлозных волокон и нитей высокой (креповой) крутки, наименьшую — из синтетических волокон;
стойкость тканей к многократному растяжению, изгибу также влияет на срок службы тканей;
стойкость к свету и светопогоде особенно важна для оценки качества тканей, подвергающихся длительному воздействию света или светопогоды (гардинно-тюлевых, тентовых, палаточных и др.).
Гигиенические свойства имеют важное значение для всех одежных и бельевых тканей; гигроскопичность, паро- и воздухопроницаемость для летних тканей, а теплозащитность — для зимних, водоупорность — для плащевых. Большое значение имеет электризуемость — способность тканей накапливать заряды статического электричества. Установлено, что при электризации в результате трения могут возникнуть положительные или отрицательные заряды (разной полярности). Положительные заряды не ощутимы для организма человека, а отрицательные, которые свойственны синтетическим тканям, оказывают на человека неблагоприятное воздействие. Снижают электризуемость тканей антистатическими отделками.
Масса ткани (поверхностная плотность) оказывает влияние на утомляемость человека. Наименьшей массой обладают тонкие шелковые ткани (40—60 г/м2), наибольшей — шерстяные пальтовые (600—800 г/м2).
Эстетические свойства имеют большое значение, поскольку при выборе ткани покупатель прежде всего обращает внимание на ее внешний вид.
Эстетические свойства — устойчивость окраски, несминаемость, жесткость, пиллингуемость, художественно-колористическое оформление, драпируемость и др.
Пиллингуемость — склонность ткани к образованию пиллей на своей поверхности в результате различных истирающих воздействий при носке изделия. Пилли — это закатанные волокна в виде шариков различной формы и величины. Наибольшей пил-лингуемостью обладают ткани с использованием синтетических иолокон и текстурированных нитей. Пиллингуемость зависит также от крутки пряжи, вида переплетения и других факторов.
Свойство — это объективная особенность продукции, проявляющаяся при ее создании, эксплуатации или потреблении. Чтобы ткань в наибольшей мере удовлетворяла требованиям потребителей, она должна обладать комплексом потребитель-
ных свойств. Ткани используют для изготовления различных товаров — белья, одежды, брезентов и др. От назначения тканей во многом зависит выбор свойств для оценки ее потребительской ценности. Свойства текстильных изделий очень разнообразны и во многом зависят от свойств текстильных волокон и нитей, способов выработки, строения, характера отделки и др.
Общепринятой, единой классификации потребительских свойств нет. Свойства тканей можно классифицировать по различным признакам. Чаще всего такими признаками являются два: природа свойства, его сущность; значение свойства.
По первому признаку свойства тканей можно подразделить на следующие группы:
« механические: прочность ткани на разрыв при растяжении, изгибе, ударе; сопротивление продавливанию, раздиранию; деформационная способность, стойкость к истиранию; жесткость, гибкость, мягкость; драпируемость; сминаемость; сжимаемость; скольжение; сопротивление резанию, проколу иглой и др.;
* физические-, гигроскопичность, капиллярность; влагоем-кость; водоупорность и водонепроницаемость; пылеемкость; воздухо-, газо-, паропроницаемость; теплопроводность; теплостойкость; оптические свойства (белизна, цвет, отражение, пропускание и поглощение света); прочность окраски (к свету, воде, стирке, поту, трению, глажению, химчистке) и др.;
* химические: устойчивость к различным химическим реагентам — воде, кислотам, щелочам, солям, растворителям и т.д.; коррозийная устойчивость, т.е. устойчивость к действию света и атмосферных условий;
4 биологические: микробиологическая и бактериальная устойчивость;
* комплексные: износостойкость — устойчивость к действию комплекса изнашивающих факторов; действию светопо-годы; к стиркам, трению; сопротивляемость к деформациям многократного растяжения, изгиба, смятия и др.