Ткани из каких волокон обладают наилучшими теплозащитными свойствами
Важнейшие свойства тканей — теплозащитные. Одежда должна предохранять нас как от переохлаждения, так и от перегрева. Теплопередача через ткань — сложный процесс, так как осуществляется разными путями: теплопроводностью, излучением, проведением паров влаги, конвенкцией и проч. В формировании теплозащитных свойств тканей большую роль играет малоподвижный воздух, который является самым плохим проводником тепла. Количество малоподвижного воздуха в толще ткани зависит от числа, строения и размера пор. При использовании тони, извитых и упругих волокон в толще материала образуется наибольшее количество малых пор, заполненных воздухом.
Известно, что льняные ткани характеризуются хорошей теплопроводностью, а шерстяные — малой. Шерсть подвергают валке и ворсованию, в результате в её толще образуется большое количество упругих и мелких пор, размеры которых долго сохраняются даже при многократном сжатии. Летние платьевые ткани должны иметь хорошие теплопроводные свойства, чтобы обеспечить отвод тепла от тела и не допустить его перегревания. От зимних тканей они отличаются большим количеством сквозных пор, более плотной пряжей. Важно, что в условиях сильных воздушных потоков (ветер, например) теплозащитные свойства одежды в значительной степени определяются показателями воздухопроницаемости ткани. При наличии сквозных пор увеличивается не только воздухопроницаемость изделий, но и теплопередача конвенкцией воздуха, особенно при его движении. При намокании или увлажнении ткани теплозащитные свойства одежды резко снижаются.
Поговорим ещё об электрических свойствах тканей. Это, во-первых, электризуемость, или способность материалов к генерации и накоплению в определённых условиях зарядов статического электричества. Конечно, большинство текстильных волокон являются гигроскопическими материалами, поэтому их электрические свойства могут сильно меняться в зависимости от влажности. В процессе пререработки текстильные волокна трутся о детали машины и между собой и способны значительно электризоваться, что нарушает нормальные условия производства: волокна пушатся, рвутся, запутываются. Особенно сильно электризуются ацетатные, триацетатные и синтетические волокна и нити. Ткани и готовая одежда из этих волокон при эксплуатации также способны накапливать электростатистические заряды. Эта способность синтетики обусловлена её малой гигроскопичность. Вообще, синтетические материалы имеют очень высокие электроизоляционные свойства. Поверхностное электрическое сопротивление их примерно 10 в пятнадцатой степени см, что характеризует их малую проводимость. Поэтому заряды легко накапливаются и могут находиться на поверхности материала продолжительное время. Внимательно выбирайте одежду из синтетических тканей, потому что создание изоляционного слоя между организмом человека и землёй способствует аккумулированию статического электричества в организме, что не безразлично для человека с биологической точки зрения.
Электризуемость материалов, применяемых в пошиве одежды и обуви, следует рассматривать в неразрывной связи с санитарно-гигиеническими требованиями, так как действие статического электричества определённой полярности связано с нарушением обмена веществ, изменением кровяного давления, повышением раздражительности и утомляемости!
Электризуемость может различаться по величине и полярности заряда. На «синтетике» заряды удерживаются долго, что способствует быстрой загрязняемости изделий, ухудшению пододёжного климата, нарушению теплообмена. Ткани с разным содержанием синтетики могут быть в разной степени силы электризующимися, могут приобретать как положительную, так и отрицательную полярность (однако чаще — отрицательную, что неблагоприятно для человека). Природные волокна при трении накапливают положительные заряды, что благоприятно сказывается на гигиенических свойствах одежды. Добросовестный производитель текстиля варьирует состав и количество компонентов смеси волокнистых материалов с целью получения тканей с заданной полярностью (смеси хлопка с капроном, ацетатом, вискозой и шерстью). Также электризуемость может быть уменьшена путём повышения влажности тканей — использовании гидрофильных волокон, объёмных нитей, а также нанесения на ткани антистатической пропитки. Теперь вам понятно, почему качественная ткань не может быть дешёвой?!
- Автор: Анна Борисова
- Распечатать
Оцените статью:
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТКАНЕЙ
Основными показателями физических свойств тканей являются их гигроскопичность, намокаемость, водоупорность, воздухопроницаемость, паропроницаемость, теплозащитные свойства, пылеемкость и пылепроницаемость.
Эти свойства определяют гигиеничность тканей и одежды из нее.
К тканям различного назначения предъявляются различные требования в отношении их гигиенических свойств. Ткани для верхней одежды, особенно зимней, должны обладать в первую очередь теплозащитными свойствами, кроме того, водостойкостью и ограниченной воздухопроницаемостью. Для бельевых тканей важны гигроскопичность, воздухопроницаемость и намокаемость, для костюмных — теплозащитные свойства, воздухопроницаемость, водоупорность, незагрязняемость.
Гигроскопичность. Гигроскопичность — это свойство ткани изменять свою влажность в зависимости от влажности и температуры окружающей среды. Это свойство важно прежде всего для бельевых тканей, которые должны легко впитывать влагу, выделяемую кожей человека, и испарять ее в окружающую среду, тем самым поддерживая тело в гигиеничном состоянии.
Гигроскопичность тканей характеризуется нормальной влажностью волокон, из которых она состоит, т. е. влажностью волокон при нормальных условиях.
Наилучшей гигроскопичностью обладают льняные и хлопчатобумажные ткани, а также ткани из натурального шелка и гидратцеллюлозного волокна. Такие ткани используются для изготовления белья и легкой одежды. Шерстяные ткани, хотя и обладают значительной гигроскопичностью, но влагу впитывают и испаряют медленно. С этой точки зрения шерстяные ткани целесообразно использовать для верхней одежды.
Скорость поглощения и отдачи влаги зависит не только от гигроскопичности волокон, но и от структуры ткани. Чем плотнее и толще ткани, тем медленнее они впитывают и отдают влагу и тем лучше обеспечивают постоянство влажности и температуры воздушной прослойки между одеждой и телом человека.
Низкой гигроскопичностью обладают ткани из синтетических волокон, поэтому их не рекомендуется использовать для изготовления белья, Гигроскопичность ткани при фактической влажности воздуха вычисляют отношением количества влаги, содержащейся в образце ткани, к массе высушенного образца по формуле, аналогичной формуле для определения влажности волокон.
Намокаемость. Намокаемость — способность тканей впитывать капельно-жидкую влагу. Это свойство очень ценно для таких изделий, как полотенца, простыни, а также белье, сорочки и платья.
Характеристикой намокаемости тканей является их водопоглощаемость и капиллярность.
Водопоглощаемость
тканей характеризуется количеством поглощенной воды в процентах к массе ткани при непосредственном соприкосновении ее с водой.
Капиллярность
тканей характеризуется высотой, на которую поднимается смачивающая жидкость по капиллярам. Капиллярность определяют с помощью полоски ткани размером 300Х50 мм, опущенной одним концом в сосуд с жидкостью (водный раствор эозина концентрацией 2 г/л). При этом измеряют высоту подъема жидкости, зависящую от скорости поглощения влаги волокнами, структуры пряжи (нитей) и продолжительности погружения в жидкость. Например, капиллярность ткани из мэрона выше, чем из комплексных капроновых нитей, а капиллярность последней выше, чем ткани из элементарных капроновых нитей; капиллярность ткани из хлопка с вискозным волокном выше, чем капиллярность ткани из хлопка с лавсаном и т. д. Высокая капиллярность свидетельствует о хорошей способности данной ткани впитывать влагу пододежного слоя.
Таким образом, необходимая одежде гигиеничность обеспечивается рядом свойств тканей, причем недостаток одних в отдельных случаях может быть компенсирован наличием других. Например, невысокая гигроскопичность тканей из синтетических волокон может быть компенсирована высокой водопоглощаемостью и капиллярностью, если синтетическая нить пушистая, извитая, а ткань имеет рыхлую структуру.
Водоупорность. Водоупорность — свойство ткани сопротивляться прониканию через нее воды. Большое значение это свойство имеет для специальных тканей (брезентов, парусин, палаточных), плащевых тканей, а также для пальтовых и костюмных шерстяных тканей.
Водоупорность ткани зависит от ее структуры и характера отделки. У тканей плотных, а также у сильно уваленных и обработанных водоупорными пропитками водоупорность выше.
Наиболее простым способом определения водоупорности ткани является испытание «кошелем». Водоупорность характеризуется временем, по истечении которого третья капля воды, налитой в «кошель» из испытуемой ткани, просачивается через нее.
Водоупорность тканей может быть определена также с помощью пенетрометра или дождевального аппарата.
Величиной, обратной водоупорности, является водопроницаемость, которая характеризуется количеством воды, дм³, проходящей за 1 с через 1 м² ткани при определенном давлении.
Воздухопроницаемость. Воздухопроницаемость — это свойство ткани пропускать воздух и обеспечивать вентилируемость одежды.
К тканям различного назначения предъявляются различные требования воздухопроницаемости. Сорочечно-платьевые и бельевые ткани должны обладать наибольшей воздухопроницаемостью. Ткани для верхней и зимней одежды должны обладать ограниченной воздухопроницаемостью, должны быть ветростойкими и не допускать переохлаждения тела человека в результате проникания чрезмерного количества холодного воздуха в пододежное пространство.
Воздухопроницаемость тканей зависит от наличия пор, которых у тканей тонких, малоплотных и неаппретированных больше, а у толстых, плотных, аппретированных — меньше. Проникание воздуха через ткань зависит от скорости движения человека или скорости ветра.
Воздухопроницаемость тканей определяют на приборах УПВ-2 и ВПТМ-2. В этих приборах с помощью насоса создается разрежение воздуха с одной стороны ткани. Зная площадь образца S, м², через которую проходит воздух, и количество воздуха V, м³, прошедшего за определенный промежуток времени Т, с, при постоянном перепаде давления, рассчитывают коэффициент воздухопроницаемости ткани В, дм³/(м² x с), но формуле В = V/SТ.
Паропроницаемость. Паропроницаемость тканей — это их способность пропускать водяные пары и тем самым обеспечивать нормальные условия жизнедеятельности организма человека в одежде.
Пары воды проникают через ткань так же, как и воздух, через поры. Паропроницаемость тканей оценивают коэффициентом паропроницаемости. Чем толще и плотнее ткань, чем больше малогигроскопичных волокон в ткани, тем меньше ее паропроницаемость. Лучшей паропроницаемостью обладают хлопчатобумажные и вискозные легкие тонкие ткани, худшей — пальтовые и плащевые ткани, особенно с пленочным покрытием.
Теплозащитные свойства. Теплозащитные свойства тканей — это их способность сохранять тепло, выделяемое телом человека. Теплозащитные свойства зависят от вида и качества волокнистого материала и структуры ткани.
Волокна характеризуются тем или иным коэффициентом теплопроводности: целлюлозные волокна — наибольшим коэффициентом теплопроводности, особенно льняное волокно, которое всегда рассматривалось как «холодное»; белковые волокна — более низким коэффициентом теплопроводности; шерсть всегда считалась «теплым» волокном. По уменьшению теплопроводности волокна можно расположить в следующий ряд: капроновые, искусственные, лен, хлопок, натуральный шелк, шерсть, нитрон. Кроме теплопроводности волокон, имеет значение их толщина, длина, извитость, упругость. Использование тонких, коротких, извитых и упругих волокон позволяет получать в толще ткани большое количество закрытых пор, заполненных воздухом, который, являясь плохим проводником тепла, сообщает ткани теплозащитные свойства. Лучшими теплозащитными свойствами будут обладать ткани невысокой объемной плотности (0,2 — 0,35 г/см³).
Большое значение для характеристики теплозащитных свойств имеют толщина и плотность ткани. Чем выше эти показатели, тем выше теплозащитные свойства ткани.
Теплозащитные свойства одежды зависят не только от теплозащитных свойств ткани, но и от конструкции, покроя и модели одежды. Одежда из ткани с начесом будет теплозащитной, если начес будет расположен внутрь; две тонкие ткани обладают большей теплозащитностью, чем одна толстая и т. д.
Теплозащитные свойства тканей могут быть определены двумя методами: методом стационарного режима, при котором теплопроводность ткани определяется расчетом коэффициента теплопроводности по расходу электроэнергии, необходимой для сохранения постоянной разности температур с обеих сторон ткани, и методом нестационарного (регулярного) режима, при котором с помощью прибора ПТС-225 определяется скорость охлаждения нагретого тела, изолированного от окружающей среды испытуемым материалом.
Пылеемкость и пылепроницаемость. Пылеемкость ткани — ее способность удерживать пыль и другие загрязнения.
Пылеемкость ткани зависит от структуры ткани, вида волокон и характера отделки ткани. Ткани плотные, с гладкой поверхностью загрязняются меньше, чем рыхлые, шероховатые. Больше всего загрязняются шерстяные ткани, потому что волокна шерсти имеют чешуйчатый слой, способствующий скоплению частиц пыли. Хлопчатобумажные ткани также легко загрязняются вследствие извитости волокон хлопка. Шелковые и льняные ткани загрязняются меньше; это объясняется тем, что волокна шелка и льна имеют гладкую поверхность, слабо удерживающую загрязнения. Мало загрязняются также аппретированные ткани.
Загрязненность ткани определяют различными способами. Наиболее простым способом является испытание ткани на пылеемкость по воздействию загрязняющей смесью. По привесу, а также по внешнему виду образца определяют степень его загрязненности (пылеемкости).
Пылепроницаемость ткани — способность ее пропускать пыль в пододежный слой. Чем толще и плотнее ткань, тем меньше ее пылепроницаемость; это особенно важно при изготовлении спецодежды для рабочих пыльных производств (шахт, цементных заводов, мукомольных производств).
Текстильные волокна
Текстильными волокнами называются такие волокна, которые используются для изготовления ниток, пряжи, ткани, трикотажа и других материалов. Элементарным волокном называется одиночное волокно, которое не делится в продольном направлении (хлопок, шерсть). Волокно, которое состоит из нескольких скрещенных волокон называется техническим (лён, пенька, джут). Нитями называются длинные волокна (10 и 100 м) — натуральный шелк, искусственные синтетические нити). Все нити делятся на элементарные и комплексные. Элементарные нити — отделочные нити. Комплексные нити состоят из продольно расположенных элементарных нитей скрученных или сплетённых между собой. Короткие искусственные и синтетические волокна называют штапельными. Все волокна делятся на два класса: натуральные и химические. Натуральные волокна имеются в природе. Химические волокна получаются в заводских условиях. К натуральным относятся волокна растительного происхождения (целюллозные — хлопок, лён, пенька, джут), животного происхождения (шерсть, натуральный шёлк), минерального происхождения (асбест). Химические волокна делятся на искусственные и синтетические. Искусственные волокна могут быть получены из сырья растительного животного и минерального происхождения. Поэтому они также как и натуральные делятся на целлюлозные (ацетатные, вискозные, триацетатные и медно-аммиачные), белковые (казеиновые) и минеральные (стеклянные и металлические). Синтетическими волокнами называют волокна, при получении которых происходит синтез простых молекул. К синтетическим волокнам относятся: лавсан, нитрон, капрон, хлорин, винол, полиэтиленовые, полипропиленовые и другие волокна.
Основные свойства волокон
К основным свойствам волокон относятся: прочность, толщина, длина, растяжимость, гибкость, цепкость, гигиенические свойства, устойчивость к воздействию внешней среды, устойчивость к нагреванию, действию влаги, кислот, щелочей, окислителей и восстановителей. Волокна представляют собой очень тонкие тела, измерение их затруднено поэтому основной характеристикой толщины волокон нитей является линейная плотность, которое выражается в тексах. Текс — международная единица измерения толщины волокон. Чем толще волокно, тем больше текс. Толщина волокон ещё характеризуется техническим номером (N — это величина обратная тексу). Длина волокон измеряется в мм, см, и м . Наиболее короткие волокна в хлопковом пухе и подпушке. Их длина до 2 мм, а длина коконной нити 1000 м. От длины волокон зависит выбор способа прядения, толщина и прочность полученной пряжи. Если волокна длинные, получается тонкая и гладкая пряжа, если короткие, то пряжа толстая и пушистая.
Прочность характеризуется разрывной нагрузкой и обозначается Рр, и определяется сотыми долями Ньютона. Для сравнения прочности волокон имеющих различную толщину используется относительная разрывная нагрузка Ро — это разрывная нагрузка приходящаяся на единицу толщины. Удлинение возникающее в момент разрыва волокон называется разрывным. Удлинение волокна без доведения волокна до разрыва называется полным удлинением. Полное удлинение складывается из упругого, эластического, и пластического удлинения. Упругое удлинение моментально исчезает после снятия с волокна нагрузки. Эластическое постепенно исчезает после снятия нагрузки, а пластическое вообще не исчезает. От соотношения этих удлинений зависит степень сминаемости текстильных изделий, их способность сохранять форму. Например, волокно шерсти и синтетические волокна обладают упругим и эластичным удлинением, поэтому они мало сминаются и при ВТО восстанавливают свой первоначальный вид. Волокна растительного происхождения обладают пластическим удлинением, поэтому ткани сминаемые и восстанавливают свой первоначальный вид только при ВТО.
Цепкость и гибкость зависят от толщины, длины, химического состава строения волокна и способа прядения. Наличие на поверхности волокон шерсти чешуек увеличивает их цепкость. Спиральная извитость зрелых волокон хлопка способствуют лучшему их сцеплению во время прядения.
Гигиенические свойства — свойства, способствующие сохранению здоровья:
- гигроскопичность — способность волокон поглощать влагу из воздуха;
- воздухопроницаемость — способность волокон пропускать воздух.
В процессе жизнедеятельности организма с поверхности кожи выделяются: углекислый газ, пот и различные вредные вещества. Поэтому волокна для изготовления летней одежды, особенно бельевой, должны обладать хорошей гигроскопичностью и воздухопроницаемостью, а для зимней одежды — с высокими теплозащитными свойствами. Натуральные волокна имеют более высокие показатели гигиенических свойств, чем синтетические. Остальные свойства устойчивые к воздействию внешней среды.
Сопротивляемость волокон от воздействия внешней среды, т. е. их способность противостоять действию света, влаги, пота, а также химической чистке, ВТО и т. п. определяет износостойкость текстильных изделий.
В зависимости от изменений свойств волокон, происходящих от воздействия высоких температур, различают теплостойкость и термостойкость волокон. Теплостойкость характеризуется температурами, при которых происходит ухудшение свойств волокон, и определяется после их охлаждения. Различают термопластичные и не термопластичные волокна. Термопластичные волокна при высоких температурах плавятся. Не термопластичные волокна при высоких температурах обугливаются (хлопок, лён). Синтетические волокна, имеющие низкие показатели гигроскопичности и намокаемости, практически не набухают или набухают не значительно. Чем больше набухание, тем больше их усадка.
Химостойкость волокон характеризуется их стойкостью к действию различных химических реагентов — кислот, щелочей, окислителей, восстановителей, органических растворителей. От химостойкости волокон зависит их применение и режимы различных операций отделки (беление, мерсеризация, крамление, карбонизация), а также стирка и химическая чистка одежды.
Кислоты оказывают разрушающее воздействие на большинство волокон. Наиболее чувствительны к действию кислот хлопок и лён.
Едкие щелочи оказывают наиболее сильное разрушающее воздействие на белковые волокна. Наиболее устойчивы к действию едкого натра хлопок, лён, хлорин, полинозное и поливинилхлоридное волокна.
Окислители, применяемые в процессе беления (гипохлорит натрия, перекись водорода, хлорит натрия и др.) при высокой концентрации и длительном воздействии могут снижать прочность и даже разрушать волокна.
Восстановители, применяемые в процессах крашения (соли натрия, гидросульфит и др.) могут снижать прочность белковых волокон. Целлюлозные волокна к восстановителям устойчивы.
Органические растворители, применяемые в процессе химической чистки могут оказывать разрушающее воздействие на некоторые волокна. Наиболее устойчивы к органическим растворителям натуральные волокна, вискозные, полинозные.