Buzov_matved


Б. А. Бузов Т. А. Модестова Н. Д. АлыменковаМатериаловедение
швейного
производства
Под редакцией проф. Б. А. Бузова
Издание четвертое, переработанное и дополненноеДопущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве учебника для студентов вузов, обучающихся по специальностям «Технология швейных изделий» и «Конструирование швейных изделий»
Библиотека
легкой промышленности
Т-ЗТИЕМо

МОСКВА
ЛНГ'ПРОМБЫТИЗДАТ
1986
ББК 37.23 Б 90
УДК 620.22: 687.03(075.8)
Рецензент зав. кафедрой текстильного материаловедения МТИ, д-р техн. наук, проф. Л. И. Коблякои.
Бузов Б. А. и др.
Б 90 Материаловедение швейного производства /Б. А. Бузов, Т. А. Модестова, Н. Д. Алы.меикова.— 4-е изд., перераб. и доп.— М.: Легпромбытиздат, 1986.—
424 с.
В учебнике рассмотрены строение и свойства текстильных материалов из натуральных и химических волокон и нитей, натурального и искусственного меха, швейных ниток и клеевых материалов, имту- ральиой и искусственной кожи, комплексных, пленочных, прокладочных материалов, фурнитуры, отделочных и других материалов, используемых для изготовления швейных изделий. Приведены основные сведения об ассортименте этих материалов, стандартизации и оценке их качества, а также методике выбора материалов для швейных изделий.
Для студентов вузов легкой промышленности.
ББК 37.23 6П9.3
ВОРИС АЛЕКСАНДРОВИЧ БУЗОВ ТАТЬЯНА АЛЕКСЕЕВНА МОДЕСТОВА НАДЕЖДА ДМИТРИЕВНА АЛЫМЕНКОВА
Материаловедение швейного производства
Редактор Т. А. Хохлова
Художественный редактор В. В. Зеркаленкови Технические редакторы Н. В. Черенкова н Г. А. Ллавина Корректоры Р. Л. Взорова и Т. Л. Лшикина
И13 № 553
Сдано » набор 27.05.85 г. Подписано в печать 10.11.85 г. Т-19С87. Формат 00ХП0'/л. Бумага типографская Ло 2. Литературная гарнитура. Высокая печать. Объем 20.50 п. л. Уел. п. л. 20.50. Уел. кр.-отт. 20,50. Уч.-н'зд. л. 29.ПО. Тираж К) 000 у к:*. Заказ III'.*. Ценя 1 р. 30 к.
Издательство «Легкая промышленность и бытовое обслуживание».
Ш184. Москва, М-181, 1-й Кадашевский пер.. д. 12.
Ленинградская типография „V0 А ордена Трудового Красного Знамени Ленинградского объединения «Техническая книга» нм. Евгении Соколовой Союзнолнграфмрома при Государственном комитете. СССР по делам издательств, полиграфии п книжной торговли. 191120, Лепппграл, Социалистическая ул.. II.
©Издательство «Легкая индустрия», 1У78.
(6) Издательство «Легкая промышленность и бытовое обслуживание», 1986, с изменениями.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В выполнении поставленной КПСС и Советским правительством задачи дальнейшего повышения народного благосостояния немалая роль принадлежит легкой промышленности, и в том числе швейной.
Созданная за годы Советской власти швейная промышленность стала одной из ведущих подотраслей легкой промышленности, она насчитывает большое число промышленных предприятий, производственных объединений, научно-исследовательских и проектных организаций.
Современное швейное предприятие представляет собой высокоорганизованное производство, оснащенное быстроходными швейными машинами, аппаратами автоматического и полуавтоматического действия, механизированными прессами и другим оборудованием. Все большее распространение получают комнлексно-механизиронапные и автоматизированные линии по изготовлению швейных изделий.
С ростом благосостояния советских людей повышаются требования к качеству швейных изделий, их ассортименту. Гардероб одежды советского человека претерпел существенные изменения. В результате дифференциации швейных изделий появилась одежда повседневная, торжественная, производственная, специальная, спортивная, домашняя, пляжная и др. Улучшение качества швейных изделий, обновление их ассортимента обеспечиваются как путем внедрения новых моделей и совершенствования конструкции изделий, использования современной техники и технологии их изготовления, так и путем применения для них новых материалов.
Новые по структуре и свойствам материалы создаются благодаря применению современных видов химических волокон и нитей, высококачественных красителей и отделочных химических материалов.
Все большее значение приобретают обоснованный выбор материалов для швейных изделий и рациональное их использование, что возможно только на основе глубоких знаний строения и свойств материалов, их ассортимента, методов испытания и оценки качества. Для массового изготовления швейных изделий различного назначения высокоэффективными способами специалистам швейного производства необходимо хорошо знать требования, предъявляемые к текстильным материалам для этих изделий, уметь определять показатели свойств и оценивать пригодность материалов для конкретных швейных изделий.
Получению этих знаний и приобретению этого умения будет способствовать учебник.
Авторы выражают благодарность рецензенту д-ру техн. наук, проф. А. И. Коблякову за ценные замечания, сделанные при подготовке рукописи учебника.
Отзывы и замечания по учебнику авторы просят направлять в издательство «Легкая промышленность и бытовое обслуживание» по адресу: 113184, Москва, М-184, 1-й Кадашевский пер., 12.
ВВЕДЕНИЕ
Материаловедение — прикладная паука (научная дисциплина), изучающая строение и свойства материалов. Материаловедение развивается по законам марксистской материалистической диалектики, рассматривающей окружающий нас мир в постоянном движении и развитии от низшего к высшему, от простого к сложному, как скачкообразный революционный процесс, совершаемый ие по замкнутому кругу, а как бы по спирали, каждый виток которой глубже, богаче, разносторонне предыдущего. Источник движения и развития диалектика видит во внутренних н внешних противоречиях, присущих явлениям и предметам. Развитие материального мира представляет собой бесконечный процесс отмирания старого и возникновения нового. Повое- это то, что прогрессивно, более совершенно и жизнеспособно, что растет, развивается и приходит на смену старому.
Развитие материаловедения шло от простого к сложному: от общего описания внешних признаков материалов к современной характеристике их структурных параметров и свойств па микро- и макроскопическом уровнях; от методов органолептической оценки качества к физическим и химическим методам контроля материала, основанным на использовании современных средств измерительной техники; от принципов оценки качества готового материала к принципам контроля и формирования необходимого качества материала в процессе его изготовления.
Объем современного материаловедения чрезвычайно велик и охватывает все области техники и производства. Любая технология начинается с решения ряда материаловедческих задач: установления критериев выбора материалов с учетом назначения изделия и реальных условий его производства, определения допустимых параметров и режимов обработки материала. Только на основе глубоких и всесторонних знаний строения и свойств материалов можно разработать современную технологию, изготавливать изделия высокого качества.
Успехи в развитии химии, физики, математики и других фундаментальных наук, создание совершенных и высокоточных средств измерительной техники существенно обогащают материаловедение и создают условия для постоянного развития этой прикладной науки. Используя современные средства анализа структуры и измерения свойств, материаловеды расширяют свои познания о материалах, открывают новые их качественные стороны, выдают обоснованные рекомендации по рациональному использованию существующих материалов и разрабатывают новые материалы с улучшенными свойствами.
Материаловедение играет важную роль в решении задач, связанных с улучшением качества выпускаемых изделий, снижением материалоемкости продукции — одних из главных экономических задач, выдвинутых КПСС на современном этапе коммунистического строительства.
Возникновение и развитие массового производства швейных изделий, решение комплекса сложных научных и практических материаловедческих задач, возникающих при изготовлении этих изделий, привели к выделению нз общего материаловедения повой его области — материаловедения швейного 1фоизводства.
^ Материаловедение швейного производства изучает строение и свойства материалов, используемых для изготовления швейных изделий, изменения, происходящие в строении и свойствах материалов иод воздействием различных факторов производства швейных изделий н их эксплуатации, а также ассортимент материалов п методы оценки их качества, дает рекомендации по рациональному и экономному использованию материалов в швейном производстве.
* Все материалы, используемые в швейном производстве, в зависимости от целевого назначения принято подразделять па шесть групп: 1) основные материалы, используемые в качестве верха швейных изделий (ткани, трикотажные и нетканые полотна, натуральные и искусственные меха и кожи, комплексные (дублированные) и пленочные материалы); 2) подкладочные п прокладочные материалы; 3) утепляющие материалы, применяемые в качестве теплоизоляционных прокладок (вата, ватин, поролон, мех натуральный н искусственный); 4) материалы для скрепления детален одежды (швейные нитки, пряжа, клеевые материалы); 5) прикладные материалы, используемые для укрепления или отделки деталей швейных изделий (лепты, тесьмы, шнуры, кружева и др.); В) фурнитура—вспомогательные изделия, которые служат для застегивания одежды (пуговицы, застежки-молнии, кнопки, крючки, петли, пряжки).
Значительная часть ассортимента швейных изделий изготовляется из текстильных материалов: тканей, трикотажных и нетканых полотен с применением швейных ниток, нряжи, лент, ваты, ватина и др. Основой всех этих материалов являются текстильные волокна, Поэтому в курсе материаловедения оп
ределенное внимание обращено на особенности строения и
СВОЙСТВ ВОЛОКОН II 11ИТСЙ, 1фИПЦИПЫ ИХ ПОЛуЧСИИЯ.
Улучшение качества продукции неразрывно связано с совершенствованием стандартизации, с повышением роли стандартов-документов, обеспечивающих широкое внедрение новейших достижений науки и техники в производство. Только на основе комплексного подхода к проблеме стандартизации и качества и прежде всего к согласованию требований к качеству сырья, материалов, комплектующих изделий, технических средств производства, подготовке и организации последнего может успешно решаться задача резкого повышения качества продукции швейной промышленности.
Материаловедение швейного производства — одна из специальных учебных дисциплин, необходимых при подготовке ин- женеров-техпологов и технологов-конструкторов для швейной промышленности. Оно берет свое начало от текстильного материаловедения, используя его достижения и логику развития.
Курс материаловедения тесно соприкасается с рядом смежных научных дисциплин: химией, в особенности физикохимией полимеров, физикой, математикой и др. При изучении этого курса будущие специалисты швейного производства приобретают знания строения и свойств материалов, используемых для изготовления пшенных^ изделий, умение и навыки обоснованно выбирать материалы для изделий, оценивать их качество, формулировать требования к разрабатываемым материалам.
Глубокие и прочные знания основ материаловедения, умелое использование этих знаний специалистами швейного производства— одно из условий повышения качества изделий.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ И ПОЛУЧЕНИИ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВСТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ТЕКСТИЛЬНЫХ
ВОЛОКОН И НИТЕЙ
Основными структурными элементами всех текстильных материалов (тканей, трикотажных и нетканых полотен, лент, тесьм, кружев и др.) являются текстильные волокна и нити. Текстильное волокно, или просто волокно,— это протяженное, гибкое и прочное тело с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодное для изготовления пряжи и текстильных изделий. Текстильная нить отличается от волокна значительной длиной, насчитывающей несколько десятков и сотен метров. Элементарные волокна и нити не делятся в продолыюм направлении без разрушения. Комплексные волокна (нити) состоят из продольно скрепленных элементарных волокон (нитей).
Для изготовления текстильных материалов используется большое количество волокон и нитей, различающихся по химическому составу, строению и свойствам. Вид текстильного волокна, его свойства — важнейшие факторы, определяющие основные физико-механические свойства, внешний вид, износостойкость текстильных материалов и влияющие на параметры технологического процесса изготовления швейных изделий из этих материалов, па качество готовых изделий.
Классификация текстильных волокон
и нитей. Основные характеристики их свойств
В основу классификации текстильных волокон и нитей положено их происхождение (способ получения) и химический состав (схема 1.1). По происхождению все волокна подразделяют на натуральные и химические.
К натуральным относятся волокна растительного, животного и минерального происхождения, которые образуются без непосредственного участия человека. Натуральные растительные волокна состоят из целлюлозы. Их получают с поверхности семян растений (хлопок), из стеблей (леи, пепька, джут, рами, кенаф), из листьев (абака, или манильская пепька, сн- заль). Натуральные волокна животного происхождения состоят из белков кератина (шерсть различных животных) или фиброина (шелк тутоного или дубового шелкопряда).
н

К химическим относятся волокна и нити, создаваемые в заводских условиях путем формования их аз природных пли синтетических полимрров. Искусственные волокна и нити получают из высокомолекулярных соединений, встречающихся в природе в готовом виде (целлюлоза, белки). Синтетические волокна и нити получают из высокомолекулярных соединений, синтезируемых из низкомолекулярных веществ. Синтетические волокна и нити подразделяют на гетероцеппые и карбоценпые. Гетероцспные волокна образуются из полимеров, в основной молекулярной цени которых кроме атомов углерода содержатся атомы других элементов. Карбоцеппымп называют волокна и нити, которые получают из полимеров, имеющих в основной цепи макромолекул только атомы углерода.
Направления развития производства текстильных волокон, С дрсипих времен п примерно до конца XIX в. единственным сырьем для производства текстильных материалов служили натуральные волокна и инти, получаемые из растении или от животных. Огромные успехи химии па рубеже XIX и XX вв. создали необходимые условия для получения и промышленного производства химических волокон.
Впервые идеи создания искусственных волокон, подобных натуральным, была высказана еще в XVII- XVIII вв., однако практическое осуществление этой идеи началось лишь в середине XIX в. Первое искусственное волокно из нитрата целлюлозы (нитрошелк) было получено в 1883 г., несколько позднее появились другие виды целлюлозных волокон — медно-аммиачное, вискозное п ацетатное. В середине 30-х годов XX столетня значительным сдвигом в производстве химического сырья явилось получение синтетических волокон, которое ознаменовало начало нового этапа - создания волокон с заданными свойствами. С тех пор мировое производство химических волокон непрерывно и быстро растет. Если в мире в 1913 г. вырабатывалось 11,8 тыс. т химических волокон (или менее 0,2% всего объема текстильного сырья), то в 1980 г. их производство достигло 13062 тыс. т., а доля в общем объеме составила 48%. Предполагается, что в ближайшие годы доля химических волокон превысит 60%, причем по прогнозам практически не предусматривается увеличение производства хлопка и шерсти.
В общем мировом производстве текстильного сырья нашей стране принадлежит одно из ведущих мест. По объему, производства шерсти и хлопка СССР занимает первое место, по объему производства натурального шелка—третье место после Японии и КНР. Хотя промышленное производство синтетических волокон в нашей стране возникло в послевоенный период, в настоящее время СССР занимает третье место в мире по выпуску химических волокон, уступая США и Японии.
Наибольшую часть всех текстильных волокон и нитей, про- Мииодимых и пашен стране (табл. 1.1), составляют натуральные
Ч>
волокна, среди которых значительная доля (около 80 %) приходится на хлопок. Однако темпы роста производства химических волокон .'значительно выше, чем натуральных, что объясняется несколькими причинами. Во-первых, процесс получения натуральных волокон был н остается весьма трудоемким. Увелпче-
Таблица 1.1
Производство текстильных волокон и нитей в СССР, тыс. т
Вид продукции 1940 г. 1950 г. 1960 г. 1965 г.
Натуральные подокна 1256,8 1308,4 2274,2 2627,6
и нити и том числе хлопковые 849 953 1546 1835
шерстяные 101 179,6 356,8 357
шелк-сырец 1,8 1,8 2,4 2,6
льняные 245 174 ' 369 433
Химические волокна 11,1 24,2 211,2 407
и нити в том числе > искусственные 11,1 22,9 196,2 330 ■
синтетические 1,3 15 77
О к о н ч а н и с табл. 11
Вид продукции то г. 1 1975 г. 1980 г. 1983 г.
Натуральные волокна 2982 3597,5 3630,6 3520,9
и нити в том числе хлопковые 2129 2049 2804 2586
шерстяные 419 467 461 462
шелк-сырец 3 3,5 3,6 3,9
льняные 431 478 362 469
Химические волокна 623 955 1176 1353
и нити и том числе искусственные 450 590 606 645
синтетические 167 305 570 708
ние объема производства этих волокон ограничено размерами
площадей под посевы, пастбища н плантации, зависит от климатических н погодных условий. Нанример, при производстве полиэфирного и полиакрнлопитрильного волокон требуется в 3,5—4 раза меньше капиталовложений и в 20 раз меньше затрат труда, чем при получении шерсти. Во-вторых, сырье для производства химических волокон доступно, дешево и имеется в достаточном количестве; это продукты переработки древесины, угля, нефти, природного газа и т. п. В-третьих, хими- чсскис волокна, надуманные вначале как заменители натуральных волокон, вскоре приобрели ряд специфических свойств, превосходящих свойства натуральных волокон: термостойкость, упругость, износостойкость и т. д. Кроме того, в настоящее время имеется возможность создавать волокна и нити с набором свойств, определяемым их назначением.
В классе химических волокон и нитей темпы развития производства их групп различны. Удельный вес выпуска искусственных и синтетических волокон и нитей существенно изменяется в сторону повышения выпуска синтетической группы. Преимуществом синтетических волокон и нитей по сравнению с искусственными является то, что для их производства используется более доступное и дешевое сырье; синтетические волокна обладают ценными и разнообразными свойствами, что обеспечивает им широкую область применения.
В группе синтетических волокон и нитей до недавнего времени основным видом (до 80%) были полиамидные волокна и нити (капроновые, иайлоновые и др.). За последние два десятилетия более быстрыми темпами развивается производство полиэфирных и полиакрилонитрильных волокон и нитей.
Ассортимент химических волокон и нитей расширяется путем создания новых видов волокон и модификации существующих, близких по свойствам к натуральным (шерсто-, шелко-, хлонко- и льнонодобиых). Помимо этого, выпускаются волокна со специфическими свойствами, технического назначения с целью максимально возможного высвобождения натуральных волокон, используемых для технических нужд, и применения их для производства высококачественных текстильных материалов для одежды.
Основные характеристики свойств волокон и нитей. Свойство- - объективная особенность продукции, которая проявляется при ее создании, эксплуатации или потреблении.
Различают качественные и количественные характеристики (признаки) свойств-иродукции, имеющие размерность. Показатель (параметр)—количественное (численное) выражение характеристики свойств продукции.
Геометрические хариктеристики волокон и нитей. Геометрическими свойствами волокон и нитей являются размеры и форма, которые имеют соответствующие характеристики.
Длина волокна /., мм,— расстояние между концами распрямленного волокна.
Непосредственное измерение толщины волокон и пптен затруднено, так как формы их поперечного сечения весьма разнообразны. Поэтому толщину волокон и нитей характеризуют косвенными величинами.
Линейная плотность Т, текс, выражается л)ассой единицы длины волокна или нити и определяется по формуле
Г = тпИ,
где т--масса волокна или нити, г; /---длина волокна или инти, км.
Линейная плотность — основная стандартная характеристика толщины волокон и нитей.
Площадь поперечного сечення 5', мм2, также является характеристикой толщины подокна или нити, она рассчитывается но формуле
5 - 0,001 Г/у, где 7 — плотность вещества волокна, мг/мм3.
Если принять поперечное сечение волокна или нити близким к круглом форме, можно определить их условный диаметрмм.
йусл - 0,0357 УТ]у.
Продольная форма волокна или нити характеризуется извитостью - числом извиткоп на 1 см их длины, подсчитанным при натяжении, соответствующем массе 10 м волокна или нити.
Характеристики механических свойств. Механические свойства волокон н нитей проявляются при приложении внешних сил, среди которых растягивающие и изгибающие силы имеют наибольшее значение. При приложении растягивающей нагрузки до полного разрушения волокон или нитей определяют их следующие характеристики.
Разрывная нагрузка Рр, сН (гс),— наибольшее усилие, испытываемое волокном или нитыо к моменту их разрыва.
Разрывное напряжение стр, МПа, характеризует разрывную нагрузку, приходящуюся на единицу площади поперечного сечения; оно определяется по формуле
(7р = 0,01Рр1/5.
Относительная разрывная нагрузка Ра, с11/текс (гс/текс), характеризует разрывную нагрузку, приходящуюся на единицу толщины
Р0 = Рр/Т.
При приложении растягивающей нагрузки волокно или нить деформируется, изменяя своп продольные размеры. Деформация оценивается следующими характеристиками.
Абсолютное разрывное удлинение /р, м.м, показывает увеличение длины волокна или нити к моменту разрыва.
где А,, — длина образца к моменту разрыва, мм; /.о— начальная длина образца волокна или нити, мм.
Относительное разрывное у д л и н е и и е ер, %, показывает, какую часть от первоначальной длины образца составляет его абсолютное удлинение к моменту разрыва.
ер = 100/р/Го.При приложении растягивающих усилий меньше разрывных и последующей разгрузке и отдыхе определяют полную деформацию и ее составные части (компоненты).
Полная деформация е, %,— деформация, которую преобретает волокио или нить к концу периода нагружения.
Упругая деформация еу, %, представляет собой часть полной деформации, которая практически мгновенно (за десятитысячные доли секунды) исчезает при прекращении действия внешней силы. Она является следствием небольших изменений средних расстояний между звеньями и атомами макромолекул при сохранении связей между ними.
Эластическая деформация е0, %,— часть полной деформации, которая возникает при нагружении и исчезает после разгрузки постепенно.
Ома осязана с перегруппировкой макромолекул, что, как известно, протекает во времени с различной скоростью.
Пластическая деформация еп, %,— неисчезающая часть полной деформации; она обусловлена необратимыми смещениями структурных элементов волокон и нитей и отдельных макромолекул, а также возможным разрывом макромолекул при действии внешних сил.
Упругая деформация и часть эластической деформации с очень высокой скоростью проявления составляют быстрообратимую компоненту полной деформации, пластическая деформация и часть эластической с очень малой скоростью исчезновения — остаточную деформацию, остальная часть эластической деформации образует медленнообратимую часть.
Упругая и эластическая деформации образуют обратимую часть полной деформации, пластическая деформация — необратимую.
Эластичность волокна или нити показывает, какую долю о полной деформации составляет ее обратимая часть; чаще всего она выражается н процентах.
Характеристики физических свойств. К основным физическим свойствам волокон и нитей относятся гигроскопические, термические, оптические, устойчивость к светопогоде и др. Гигроскопические свойства -- способность волокон и нитей к поглощению влагн — оцениваются фактической, кондиционной, максимальной влажностью и другими характеристиками.
Фактическая влажность ЙРф, %, покалывает, какую часть от массы сухого волокна составляет влага, содержащаяся в нем при данных атмосферных условиях.
№ф= 100(т-тс)/тс,
где ш и тс — соответственно масса волокна, г, до и после высушивания до постоянной массы.
Кондиционная влажность 1^к — это влажность волокна или инти при нормальных атмосферных условиях (температуре воздуха 20°С и относительной влажности воздуха 65 %).
Максимальная влажность И^юо — это влажность волокна или нити при относительной влажности воздуха 100% и температуре 20"С.
Термические свойства волокон и нитей характеризуют их поведение при изменении температуры. Они оцениваются но изменению механических свойств волокон и нитей: их прочности п деформации.
Теплостойкость—максимальная температура нагрева, при которой наблюдаются обратимые изменения механических свойств волокон и нитей; с понижением температуры эти изменения исчезают.
Термостойкость характеризует проявление необратимых изменений прочности и удлинения волокон и нитей при их нагревании.
Устойчивость к светопогоде характеризует способность волокон и нитей сопротивляться разрушающему действию света, кислорода воздуха, влаги и тепла. Обычно она оценивается но изменению основных механических свойств (прочности, удлинения, ныносливости при многократном изгибе и др.) после длительного воздействия всех факторов свстопогоды.
Характеристики химических свойств. Химические свойства волокон и нитей определяются их устойчивостью к действию кислот, щелочей и различных химических реагентов, которые используются при производстве текстильных материалов (нанример, в процессе отделки) и прн их эксплуатации (стирка, химчистка).
Общие сведения о строении волокнообразующих полимеров.
Большинство текстильных волокон и нитей состоит из высокомолекулярных соединений- полимеров. Согласно современным представлениям макромолекулы полимера представляют собой длинные гибкие образования, состоящие из большого числа повторяющихся звеньев, соединенных между собой химическими связями. Число звеньев в макромолекулах различных волокон колеблется в широких пределах: от нескольких сотен до десятков тысяч.
Макромолекулы волокнообразующнх полимеров различаются не только по химическому составу, но и по строению (рис. 1.1). В большинстве случаев они сильно вытянуты по длине, которая во много раз превышает их поперечник. Структуры подобных макромолекул носят название линейных, или цепных. Некоторые виды полимеров имеют макромолекулы с боковыми ответвлениями различной длины и сложности. В составе макромолекул могут быть звенья различных полимеров, находящиеся в основной цени или в боковых цепях. Если между соседними макромолекулами возникают химические связи, образуется трехмерная сетчатая структура.
Отдельные группы и звенья макромолекул могут поворачиваться относительно друг друга. Степень подвижности звеньев макромолекул определяется их химическим составом, структурой, наличием функциональных групп и т. д. Подвижность придает макромолекулам гибкость, способность принимать различную форму расположения в пространстве. В зависимости от внешних воздействий, например тепловых, силовых, форма расположения макромолекул может меняться. Гибкостью макромолекул во многом обусловливается весь комплекс свойств полимера.
Макромолекулы в полимере не существуют изолированно, они находятся во взаимодействии с соседними макромолекулами. Характерная особенность высокомолекулярных соединений— резкое различие в характере связей вдоль цепи макромолекул и межмолекулярных связей. Энергия межмолекуляр- пых связей значительно слабее энергии внутримолекулярных химических связей, в результате чего основной особенностью строения полимерных соединений является наличие линейных цепных макромолекул с относительно слабым межмолекуляр- ным взаимодействием. Суммарная величина энергии межмоле- кулярпых связей зависит от химического состава, длины макромолекул, их взаимного расположения. Межмолскулярнос взаимодействие тем больше, чем длиннее и распрямленное макромолекулы.
Волокнообразуюшие полимеры по своей надмолекулярной структуре относятся к фибриллярным соединениям. Согласно современным представлениям развернутые макромолекулы благодаря действию межмолекулярных сил объединяются в линейные пачки, в которых они располагаются последовательно- параллельно относительно друг друга. Отдельные пачки и пучки макромолекул образуют микрофибриллы, на основе которых формируются более крупные агрегаты надмолекулярной структуры--фибриллы. Для микрофибрплл характерны небольшие
поперечные размеры, равные нескольким межмолекулярпым расстояниям, и длина, превышающая длину макромолекул. Микрофибриллы по своему строению неоднородны и имеют кристаллические и аморфные области, чередующиеся вдоль оси микрофибриллы. Переход от кристаллической области к аморфной происходит постепенно через ряд промежуточных форм упорядоченности. Характер чередования, размеры и степень упорядоченности областей в микрофибриллах зависят от вида по-

Рис. 1.1. Схемы структур макромолекул:

-3— линейная с прямой цепью (7 Л с зигзагообразной цепью (2), цикло- цеппая (3): 4, й — разветвленная с короткими (4) и длинными (5) ответвлениями; 6 — лестничная; 7 — плоская; 8— блочная линейная (блок-сополимер); 9 — разветвленная с привитыми блоками-; 10 — сетчатая (трехмерное «сшивание»)
Рис. 1.2. Схемы структур микрофибрилл:
/ — модель Громова — Слуцкера идеально кристаллической структуры;
■ - модель Хоземана—Бонара для кристаллизующихся полимеров с гибкими цепями; 3 — модель для фибриллярных белков (макромолекулы в а-форме); 4 — то же (макромолекулы и р-форме); 5 — модель для лморфно-орноптированного волокна; в — модель бахромчатой фибриллы Хирла для жесткоцепных полимеров; 7 — модель Гесса
лимера и условий его получения. Длинные цепные макромолекулы могут проходить через несколько кристаллических и аморфных областей микрофибриллы и даже переходить из одной микрофибриллы в другую, соседнюю, прочно соединяя их в структуре фибриллы. В настоящее время известно несколько вариантов надмолекулярной структуры микрофнбрилл, характерных для полимеров различной химической природы (рис. 1.2).
Структурные элементы не полностью заполняют объем полимера, между ними располагаются микропустоты, поры. Причины возникновения и размеры пор могут быть различными. Поры, возникшие из-за неплотного расположения макромолекул, имеют радиусы порядка 1—2 пм; радиусы пор, появившихся из-за неплотной упаковки микрофибрилл, колеблются в пределах 3—5 им, а радиусы пор между крупными элемен-
тами структуры — фибриллами достигают 10—15 им. Возможны и болсс крупные образования (пустоты, поры, трещины), связанные с морфологическими особенностями строения волокон. Пористостью структуры определяется ряд физико-механических свойств волокон, их прочность, способность к сорбированию влаги, набуханию, окрашиванию и т. д.
Строение и свойства натуральных волоконВолокна растительного происхождения. Основным полимером, из которого состоят природные волокна растительного происхождения, является а-целлюлоза, относящаяся к классу полисахаридов. Элементарные звенья целлюлозы —СбН10Об— с помощью глюкознтиой связи —О— соединяются в линейные циклоцепные макромолекулы (см. рис. 1.1). Число звеньев в макромолекулах природных волокон достаточно велико и достигает у хлопка 5000—6000, у льна 20000—30000. Целлюлоза представляет собой сравнительно жесткоцепной полимер и благодаря действию межмолекулярных сил (водородных связей и сил Ван-дер-Ваальса) образует довольно вы- сокоорнентированную структуру. Степень кристалличности целлюлозы хлопковых волокон составляет 70%, а элементарных льняных — 80—85 %. Макромолекулы целлюлозы группируются в микрофибриллы бахромчатого типа (см. рис. 1.2), из которых в свою очередь строятся круппые структурные образования— фибриллы. Характерная особенность целлюлозы — наличие в каждом элементарном ее звене трех гидроксильных групп; эта особенность определяет основные физико-химические свойства целлюлозных волокон.
Наиболее распространенными натуральными целлюлозными волокнами, используемыми в пашей стране для производства материалов одежды, являются хлопковые и льняные волокна.
Хлопковое волокно Хлопком называют волокна, покрывающие поверхность семян однолетнего растения хлопчатника, который произрастает в теплых южных районах страны (в Средней Азии, Закавказье, Казахстане). Развитие волокон хлопка начинается после цветения хлопчатника в период образования плодов (коробочек). В это время на поверхности семян отдельные клетки оболочки начинают интенсивно расти в длину, образуя тонкостенные трубочки с протоплазмой, состоящей из простых углеводных соединений (рис. 1.3). В период созревания, когда коробочки хлопчатника раскрываются, рост волокон в длину прекращается и в результате процесса фотосинтеза из протоплазмы выделяется а-целлюлоза.
В течение всего периода созревания фибриллы целлюлозы отлагаются на стенках волокна, образуя суточные концептри-
ческие слои. Фибриллы в отдельных слоях располагаются спирально под определенным углом (20—40°) к оси волокна.
Как уже отмечалось, основным полимером хлопка является а-целлюлоза (96 %); кроме нее волокна имеют в своем составе небольшое количество низкомолекулярных фракций целлюлозы (1,5%), жиры и носки (около 1%), азот, белковые, зольные вещества (до 0,5 %) и др. Сопутствующие вещества располагаются между пачками макромолекул и фибриллами.
В конце периода созревания протоплазма в канале высыхает, стенки спадают, а волокна приобретают вид скрученных сплющенных ленточек, имеющих определенной толщины стенки и капал (рнс. 1.4). Наружный слой (или первичная стейка) волокна па 50 % состоит из сс-целлюлозы п покрыт жировос
Рис. 1.3. Рост волокон па поверхности семян в период развития и;юда хлопчатника:
I -- обо.Ю'|к.ч сомони: Я — клетка нолокна
Рис. 1.4. Хлопковое волокно (продольный вид)

ковыми веществами. Этот слон выполняет защитную роль. Вторичная стенка волокна состоит из суточных слоев фибрилл. Природная извитость хлопка связана со спиральным расположением фибрилл в слоях.
Толщина стенок и степень извитости зависят от зрелости волокна, оказывающей влияние па качество волокна. Незрелые тонкостенные волокна имеют вид плоских или свернутых ленточек, обладают малой прочностью, низкой эластичностью, плохо окрашиваются. Перезрелые волокна имеют толстые стенки, повышенную прочность, прямую (неизвнтую) форму и сравнительно большую жесткость. Пн те, пи другие волокна к текстильной переработке непригодны. По степени зрелости, которая оценивается исходя из соотношения наружного н внутреннего диаметров волокна, хлопковые волокна подразделяются на одиннадцать групп: от 0 (незрелое волокно) до 5 (предельно зрелое волокно) с интервалом в 0,5. Наиболее пригодны Для изготовления текстильных материалов волокна со степенью зрелости 2,5—3,5.
В зависимости от длины волокон различают коротковолок- пистый хлопок длиной до 27 мм, средневолокннстый хлопок длиной 27—35 мм п длинноволокнистый хлопок длиной 35— 50 мм. В группе коротковолокииетого хлопка выделяют подпушек (волокна длиной до 20 мм), который используется для
Получения Холстйв нетканых полотен п в качестве сырья для производства искусственных волокон.
Льняное волокно. Для получения волокон выращивают специальный вид льна — лен-долгупец, представляющий собой однолетнее травянистое растение с прямым певетвистым стеблем высотой 80—90 см и диаметром 1—2 мм. Зоны, где выращивают лен, расположены в средних нечерноземных областях европейской части СССР.
В лубяном слое коры стебля льна располагаются клетки двух видов: паренхимные и прозеихимиые. Тонкостенные равновеликие паренхимные клетки содержат запасы питательных веществ и служат для связывания всех элементов коры. Про- зепхпмпые клетки обладают способностью в процессе роста льна значительно удлиняться, они располагаются вдоль стебля.
Элементарное волокно льна представляет собой растительную клетку веретенообразной формы с толстыми стенками, узким каналом, заостренными концами (рис. 1.5). Длина волокон льна в среднем 10—26 мм, поперечник 12—20 мкм. Отдельные элементарные волокна соединяются между собой в пучки с помощью срединных пластинок, состоящих из пектиновых веществ и лпгиипа. Обычно в пучке содержится 15—30 элементарных волокон, а в стебле 20—25 пучков. Пучки волокон хорошо развиты по всей длине стебля и благодаря боковым ответвлениям соединяются друг с другом, образуя в стебле сетчатый волокнистый слой. Выделенные из стебля пучки элементарных волокон образуют технические волокна, длина которых превышает длину элементарных волокон и составляет в среднем. 170— 250 мм, поперечник равен ч150—250 мкм.
Основным полимером льняного волокна является а-целлюлоза (80%); низкомолекулярпые фракции составляют 8,5%, лигнин — 5,2 %, жировосковые вещества — 2,7 %, белковые и зольные — 3,2 %. Таким образом, по сравпе-
пню с хлопком в волокне льна содержится большое количество сопутствующих веществ. Присутствие лигнина в составе волокон придаст им жесткость, хрупкость и ломкость.
Элементарное волокно льна имеет первичную п вторичную стенки, в которых фибриллы расположены по спирали с углом наклона к оси волокна 8 — 12°. В слоях вторичной стенки но мере приближения к ка-
налу угол наклона фибрилл уменьшается и может
достигать 0°. Слоистая структура волокна форми-
руется в результате постепенного отложения целлю- у лозы на стенках волокна.\; и
а

Рис. 1.5. Элементарное волокно льна:
и - продольный вид; б - - поперечный срез
Первичная обработка собранного льна (льняной соломы) преследует цель выделить из стебля льна пучки волокон и получить техническое волокно.
Основные свойства целлюлозных волокон. Физико-.механиче- ские и химические свойства природных целлюлозных волокон определяются их химическим составом и надмолекулярной структурой. Поэтому свойства волокон хлопка и льна, одинаковых по химическому составу, имеют много общего. В то же время особенности в надмолекулярной структуре этих волокон вносят различия в показатели ларактеристик основных свойств (табл. 1.2).
Из целлюлозных волокон наибольшую относительную разрывную нагрузку и наименьшее разрывное удлинение имеет элементарное льняное волокно. Это связано с тем, что по сравнению с хлопком лен обладает более плотной и ориентированной структурой. Относительная разрывная нагрузка технического волокна льна несколько ниже элементарного, так как в структуре первого имеются менее прочные срединные пластинки, соединяющие элементарные волокна.
Наличием в целлюлозе гидроксильных групп обусловливаются высокие гигроскопические свойства хлопковых и особенно льняных волокон, что придаст хорошие гигиенические свойства материалам из этих волокон. При увлажнении целлюлозные волокна набухают, увеличивая свои размеры, особенно поперечные; разрывное удлинение их несколько увеличивается, а прочность повышается на 10— -20 %.
При нагревании до температуры 150°С целлюлозные волокна практически не изменяют своих свойств; ири температуре выше 150°С начинается процесс медленного, а затем быстрого разрушения волокон, сопровождающийся разложением целлюлозы и ее обугливанием. Хлопок и леи относятся к горючим волокнам, они легко загораются в пламени и продолжают быстро горсть после вынесения из него с образованием легко рассыпающегося пепла.
При действии светопогоды активизируется процесс окисления целлюлозы кислородом воздуха, что приводит к снижению механических свойств (прочности, удлинения), повышению жесткости и хрупкости волокон.
Целлюлозные волокна под действием кислот, особенно ми- ' церальных, разрушаются, так как происходит разрушение глю- козитных связей и разрыв макромолекул. Болес устойчива целлюлоза к действию щелочей. При обработке 18—20 %-ным раствором щелочи целлюлозные волокна набухают, распрямляются, сопутствующие низкомолекулярпые соединения частично разрушаются, в результате чего повышается прочность волокон, увеличивается их блеск, улучшается способность к окрашиванию и т. п. Подобная обработка используется при мерсеризации хлопчатобумажных тканей.
Волокно Степень
полимеризации
Хлопковое 5000-6000
Льняное элементарное 20 000—30 000
техническое Нет св.*
Шерстяное 600—700
Шелковое 300
Вискозное обычное 300—350
высокопрочное 400-450
Полинозное 500—550
Ацетатное 300—400
Триацетатное 300—400
Казеиновое Нет св.
Полиамидное (капроновое, алид) 100—200
Полиэфирное (лавсан) 100—150
Поливинилхлоридное хлорин 800—1000
винитрон Нет св.
Полиакрилонитрильное (нитрон) 1000—2000
Полнвинилспиртовое (винол) 1000—2000
Полиэтиленовое Нет св.
Полипропиленовое 1900—5900
Полиуретановое (спапдекс) Нет св.
* Нет сведений.
Таблица 1.2
Плотность,
г/см1 Линейная
плотность,
текс Относительная разрывная нагрузка для волокна
сухого.
сН/текс 1
мокрого.
! % от нагрузки ! для сухого
1,52 0,2 27—36 110—120
1,5 0,3 54—72 110—120
Нет св. 5 Нет с». Нет сп.
1,32 0,33 10,8—13,5 65—75
1,37 0,13 27—31,5 . 80—90
1,5—1,52 0,33—0,5 14,5—19,8 40-50
1,48—1,5 0,33—0,5 27—45 45—60
Нет св. Нет св. 35—40 75—85
1,32 0,2—0,5 10,8—13,5 55—60
1,28 Нет св. 11—12 80—85
Нет св. 0,3—0,6 Нет сп. Нет св.
1,14 0,17—0,3 45—70 90—95
1,3 0,17—0,3 40—55 100
1,6 0,17—0,3 18—25 100
1,6—1,75 0,17—0,3 16,2—22,5 100
1,16—1,18 0,12- 0,3 32—39 100
1,30—1,31 0,12-0,3 30—40 75—85
0,94—0,96 0,12—0,3 60—70 100
0,91 0,12—0,3 25—45 100
1,1 — 1,25 Нет св. 6-8 Нет св.

Волокно Удлинение
сухого
Хлопковое 7—9
Льняное элементарное' 2,5
техническое 3
Шерстяное 25 -35
Шелковое 18—24
Вискозное обычное 20—30
высокопрочное 10—16
Полинозное 11 — 13
Ацетатное 22—30
Триацетатное 25
Казеиновое До 50
Полиамидное (капроновое, анид) 20-25
Полиэфирное (лавсан) 20—25
Поливинилхлоридное хлорин 20-24
винитрон 20—30
Полнакрилонитрильное (нитрон) 18-22
Поливинилспиртовое (винол) 30-35
Полиэтиленовое 10—12
Полипропиленовое 15-30
Полиуретановое (спандекс) 500—800
Окончание табл. 1.2
Влаж Устойчи ность Устойчи
в нор вость вость
мальных к истира к изгибу,
условиях, нию . циклы
ЦИКЛЫ ВОЛСЖНс!.
Термостойкость
8—10 6 900 70 000 140—150 170—180
3,5 11 — 12 Нет св. Нет св. 140—150 170—180
4 11—12 Нет св. Нет св. 140—150 170—180
30—50 15—17 800 300 000 140- 160 170—180
20—28 10—11 Нет св. Нет св. 140—160 170—180
25—35 12—18 880 30 000 130—150 200 -220
14—20 6—12 Нет св. Нет св. 130—150 200—220
12—15 4—8 Нет св. Нет св. Нет св. Нет св.
28—35 6—8 409 10 000 100—110 180
28 3,2 Нет св. Нег св. Нет св. Нет св.
До 60 10—11 Пет св. Нет св. 150—160 200
22—28 3,5-4 8800 500 000 120—130 200
20—25 0,2—0,4 1980 Нет св. 150 230—250
20- 24 0—0,3 Нет св. Нет св. ■ До 70 80—90
20—30 0—0,2 Нет си. Нет св. 11ет св. Нет св.'
18- 22 0,1—0,9 135 200 000 Нет сп. Нет св.
35—43 Нет св. Нет св. Нет св. 11ет св. 220
10—12 0 Нет св. Нет св. Нет св. 127—132
15-30 0 Нет св. Нет сп. До 80 Нет св.
Нет сн. 1,0-1,5 Нет св. Нет св. 11ет св. 150—200
мокрого
Температура эксплуатации. С
Температура
разрушения.
°С
Присутствие в составе целлюлозы реакционно-способных групп —ОН позволяет ей вступать в соединения с различными веществами, что дает возможность проводить химическую модификацию волокон в процессе специальных отделок текстиль- пых материалов
Волокна и нити животного происхождения. Природные волокна животного происхождения (шерстяное и шелковое) состоят из белков — природных высокомолекулярных соединений, к которым относятся кератин (белковое вещество шерсти), фиброин и серицин (белковые вещества шелка).
Макромолекулы природных белков состоят из различных аминокислотных остатков (их около 20), соединенных в длинные полипентидные цени с помощью ковалентных пептидных связей
. . . НЫ — С!Г — ССЖН — СП — СО . . .
II
К1К2
Белки различаются типами аминокислотных остатков, их числом и характером расположения в макромолекулах. В кератине шерсти в большом количестве содержатся остатки аспарагиновой, глутаминовой кислот, цистин, серии, леГшин и др. В состав фиброина и серицина шелка в большом количестве входят глицин, серии и тирозин. Число звеньв в макромолекулах кератина 600—700, в макромолекулах фиброина и сери- ципа—около 300. В настоящее время достоверно неизвестно, в какой последовательности располагаются отдельные виды остатков аминокислот в макромолекулах белков, однако предполагают, что иепи образуются путем многократного повторения различных группировок аминокислот. Радикалы аминокислот в белковых цепях образуют боковые ответвления, размеры которых определяются их химическим составом. Поэтому макромолекулы белков относятся к разветвленному типу (см. рис. 1.1).
Макромолекулы белков натуральных волокон имеют сложную форму а-спирали, которая закреплена с помощью внутримолекулярных водородных связей между спиралями (см. рис. 1.2). При внешних воздействиях а-спирали макромолекул могут распрямляться на отдельных участках и переходить в р-спирали.
Взаимодействие между макромолекулами белков осуществляется с помошыо межмолекулярных ван-дер-ваальсовых сил, водородных и солевых (ионных) связей. Отличительная особенность кератина шерсти — наличие между макромолекулами ковалентной дисульфидной связи —3—3—, возникновение которой обусловлено присутствием в составе кератина цистина.
Шерстяное волокно. Шерстыо называют волосяной покров различных животных: овец, коз, верблюдбв и др. Наиболее
широкое применение в производстве текстильных материалов имеет шерсть овец.
В состав шерсти помимо кератина (90%) входит некоторое количество минеральных, жировосковых веществ, пигмента и межклеточного вещества (видоизменение кератина).
Надмолекулярная структура кератина сложная и неоднородная. Согласно современным представлениям три а-спирали полипептидной цепи образуют протофибриллу, имеющую диаметр около 1 нм и напоминающую по форме трехжильный трос. Одиннадцать протофибрилл образуют мнкрофибриллу. Микрофибриллы объединяются в фибриллы, имеющие в своей структуре кристаллические и аморфные участки. Аморфные участки, называемые матрицей, состоят из менее упорядоченно расположенных протофибрилл и пронизаны более организованными кристаллическими образованиями. Матрица, по некоторым данным, составляет более половины вещества волокна.
Волокно шерсти имеет довольно сложное многоклеточное строение, оно состоит из трех слоев: чешуйчатого, коркового и сердцевинного (рис. 1.6). Чешуйчатый слой, пли кутикула 1, представляет собой наружный слой волокна, играющий защитную роль. Оп состоит из чешуек, плотно прилегающих друг к другу и прикрепленных одним концом к стержню волокна. Толщина чешуйки равна примерно 1 мкм. Каждая чешуйка покрыта тонким слоем, состоящим из хитина, воска и других веществ и обладающим большой устойчивостью к кислотам, хлору и другим реактивам.
Корковый слой, или кортекс 2, является основным слоем волокна, он состоит из веретенообразных клеток длиной 80—
90 мкм с поперечником 4—5 мкм. Веретенообразные клетки образованы из фибрилл кератина и соединены между собой межклеточным веществом, обладающим меньшей устойчивостью к химическим воздействиям, чем кератин. Поэтому разру- , шепие волокна всегда начинается с распада на веретенообразные клетки. Корковый слой шерстяного волокна обладает двудольным строением. Одна часть коркового слоя (паракортекс) состоит из клеток, содержащих большое количество цистина и обладающего значительной жесткостью и устойчивостью к действию щелочей. Вторая часть коркового слоя (ортокортекс) характеризуется меньшей жесткостью и повышенной пабухаемо- стыо в щелочах. Такое неоднородное строение основного слоя волокна обусловливает его природную извитость.
В середине волокна имеется сердцевина 3, высохшие пластинчатые клетки которой расположены перпендикулярно клеткам коркового слоя н заполнены воздухом. Наличие сердцевинного слоя повышает толщину и жесткость волокна.
По характеру строения шерстяные волокна подразделяются на четыре типа: пух, переходный волос, ость, мертвый волос (рис. 1.7).
Пух — тонкое, короткое, сильно извитое волокно, состоящее из чешуйчатого и коркового слоев (в основном из ортокор- гекса), имеет кольцевидные чешуйки. Диаметр пуховых волокон равен 14—25 мкм. Переходный волос — более толстое (диаметр 25—35 мкм), грубое волокно, имеющее все три слоя, однако сердцевинный слой развит слабо и встречается периодически. Ость — еще более толстое, жесткое волокно со значительным сердцевинным слоем, имеет поперечник 35 — 50 мкм, чешуйки черепицеобразные. Мертвый волос — толстое, грубое,


Рис. 1.6. Строение шерстяного иолокна


Рис. 1.7. Продольный вид и поперечный срез волокон шерсти:
« — пуха; б — переходного волоса; о —ости; г — мертвого
малопрочпое волокно, весь поперечник которого практически занят сердцевиной, диаметр волокна более 50 мкм.
Овечью шерсть подразделяют на однородную н неоднородную. Однородная шерсть содержит преимущественно волокна одного тина. В зависимости от толщины волокон она бывает: тонкая, состоящая из тонких (с поперечником 14—25 мкм), извитых, равномерных по толщине и длине пуховых волокон; нолутонкая, включаюшая более толстые пуховые и переходные волокна со средиим поиеречпиком 25 — 31 мкм; полугрубая, имеющая в своем составе пуховые н переходные волокна с поперечником 31—40 мкм.
Неоднородная шерсть состоит из пуховых, переходных, остевых п мертвых волокон и подразделяется на полугрубую, имеющую пуховые, переходные волокна и некоторое количество остевых волос, и грубую, являющуюся смесыо волокон всех типов.
Гонкую и полутоикую шёрсть используют в производствё топких платьевых и костюмных тканей, высококачественного трикотажа, неоднородную грубую шерсть применяют при изготовлении грубосуконных тканей, войлока, валенок и т. и.
Шелковое волокно. Шелк — продукт выделения особых шелкоотделительных желез некоторых насекомых. Промышленное значение имеет шелк, получаемый от гусеппц тутового шелкопряда.
Тутовых шелкопрядов разводят в специализированных шелководческих совхозах и колхозах. Шелкопряд в своем развитии проходит четыре стадии: яичко (грена), гусеница, куколка н бабочка. В период выкармливания гусениц листьями тутового дерева в их теле совершается белковый обмен. Иод действием ферментов пищеварительного сока белки, содержащиеся в листьях тутового дерева, распадаются на отдельные аминокислоты, которые усваиваются клетками организма гусеницы. Помимо этого в организме происходит синтез аминокислот п перестройка их молекул, т. е. превращение одних аминокислот в другие. В результате к моменту окуколевания в теле гусеницы накапливается жидкое вещество с полным набором различных аминокислот, необходимых для создания основного высокомолекулярного соединения натурального шелка - фиброина и шелкового клея — серицииа.
В момент образования кокона гусеница выделяет через шелкоотделительиые протоки две топкие шелковины, которые при выходе па воздух застывают. Одновременно выделяется серицин, который склеивает шелковины вместе. Во время ните- образовапия макромолекулы фиброина агрегируются и образуют надмолекулярную структуру волокна. 20—30 макромолекул объединяются в микрофибриллы, которые в свою очередь образуют фибриллы.
В отличие от кератина шерсти макромолекулы фиброина имеют сравнительно небольшую ветвистость: количество боковых цепей от общей массы волокна составляет не более 19 %. В связи с этим надмолекулярная структура фиброина имеет высокую степень упорядоченности и кристалличности по сравнению с кератином шерсти.
В аморфных областях микрофибрилл, между микрофибриллами и фибриллами, имеются неплотности, пустоты, микротре- щнны, составляющие 10 -15 % общего объема волокна. Фибриллы, образующие волокно шелка, располагаются ориентированно вдоль его осп.
Серицин по своему аминокислотному составу аналогичен фиброину, различие между ними заключается, очевидно, в способе упаковки макромолекул. Кристалличность серицииа меньше, чем фиброина. Коконная пить шелка длгшон от 500 до 1500 м представляет собой две элементарные шелковины, склеенные вместе сериципом (рис. 1.8, а). Поперечное сечение
Рис. 1.8. Коконная нить тутового шелкопряда: а — продольный вид; б— поперечный срез
элементарной нити папоминает форму треугольника с закругленными углами или овала (рис. 1.8, б) и имеет поперечник 10—12 мкм.
Гусеница по мере выделения нити укладывает ее слоями, образуя плотную замкнутую оболочку, склеенную серицином,— кокон. Внутри кокона гусеница превращается в куколку, которая через 15—17 дней превращается в бабочку. Поэтому коконы собирают не позже чем через 8—9 дней с начала завивки и передают на первичную обработку.
Цель первичной обработки шелка—размотать коконную нить. Разматывание осуществляется на специальных кокоиомотальных автоматах, где несколько нитей с 4—9 коконов, сложенных вместе, наматывается на мотовило. Получаемая нить называется шелком-сырцом. Обычно в шелке- сырце содержится от 26 до 33 % серицииа, однако при последующих обработках содержание его в готовой ткани снижается до 4—5 %.
Основные свойства белковых волокон. Физико-механические свойства белковых волокон (см. табл. 1.2) в значительной степени определяются химическим составом остатков аминокислот, из которых образуются кератин шерсти и фиброин шелка.
Шерстяное волокно обладает сравнительно небольшой прочностью н значительным удлинением, которое связано со спиралеобразной формой макромолекул. Гибкой структурой макромолекул и прочными днеульфидными связями между ними объясняется наличие в общем удлинении волокон значительной доли упругой и эластической компонент. Прочность шелка несколько выше, чем прочность шерсти, что связано с меньшей разветвлеиностыо и большей упаковкой макромолекул в его структуре. Белковые волокна обладают способностью лучше впитывать влагу, чем целлюлозные; при этом снижается их прочность и значительно повышается растяжимость, особенно шерстяного волокна. Такие волокна выдерживают нагрев без ухудшения свойств до температуры 110 (шелк) и 130 °С (шерсть). Интенсивное ухудшение свойств и разрушение волокон наступает при температуре выше 170 °С.
При действии светопогоды в кератине шерсти и фиброине шелка протекают процессы фотохимической деструкции, что вызывает ухудшение механических свойств волокон. Особенно чувствителен к действию светопогоды шелк. Иапрнмер, после 200-часовой экспозиции в летнее время волокно шелка теряет 50 % первоначальной прочности, т, е. значительно больше, чем
вес другие волокна. Шелк становится хрупким, менее эластичным и более гигроскопичным.
В отличие от целлюлозных белковые волокна неустойчивы к действию даже слабых растворов щелочи, но выдерживают действие слабых растворов минеральных кислот и более сильных— органических — без заметных изменений свойств.
Получение, строение и свойства химических волокон и нитейОсновные этапы получения химических волокон и нитей. Прототипом процесса получения химических нитей послужил процесс образования шелкопрядом нити при завивке кокона. Существовавшая в 80-х годах прошлого столетия не совсем верная гипотеза о том, что шелкопряд выдавливает во- локпообразующую жидкость через шелкоотделительные железы и таким образом прядет нить, легла в основу технологических процессов формования химических нитей. Современные способы формования нитей также заключаются в продавлива- нии исходных растворов или расплавов полимеров через тончайшие отверстия фильер.
Несмотря на некоторые различия в получении химических волокон и нитей разных видов, общая схема их производства состоит из пяти основных этапов.
I. Получение и предварительная обработка сырья. Сырье для искусственных волокон н нитей, состоящее из природных полимеров, обычно получают на предприятиях химической или пищевой промышленности путем выделения из веществ, образующихся в природе: древесины, семян, молока п т. 1г. Предварительная обработка сырья состоит в его очистке или химическом превращении в новые полимерные соединения.
Сырье для синтетических волокон и нитей получают путем синтеза полимеров из простых веществ на предприятиях химической промышленности. Предварительно это сырье не обрабатывают.
//. Приготовление прядильного раствора или расплава. При изготовлении химических волокон и нитей необходимо из твердого исходного полимера получить длинные тонкие текстильные нити с продольной ориентацией макромолекул, т. е. нужно переориентировать макромолекулы полимера. Для этого следует перевести полимер в жидкое (раствор) иди размягченное (расплав) состояние, при котором нарушается межмолекулярное взаимодействие, увеличивается расстояние между макромолекулами и появляется возможность их свободного перемещения относительно друг друга. Растворы используются при получении искусственных н некоторых видов синтетических шггей (полиакри- лонптрильпмх, ноливпнилепиртовых, поливинилхлоридных). Из расплавов образуются гетероценные (полиамидные, полиэфирные) п некоторые карбо- цепные (полиолефшювые) волокна и питн.
Прядильный раствор пли расплав приготовляют в несколько стадий. Смешивание полимеров из различных партий выполняют для повышения однородности растворов или расплавов, чтобы получить нитн, равномерные по свойствам на всем их протяжении; смешивают полимеры либо в виде раствора, либо в сухом виде до растворения пли расплавления. Фильтрация необходима для удаления из раствора или расплава механических примесей, нерастворившихся частиц полимера, чтобы предотвратить засорение фильер и улучшить свойства нитей; проводится она путем многократного прохожде-
Рис. 1.9. Формование нитей из расплава-.
/ — бункер с измельченным полимером; 2 плавильная камера; Я— прядильная головка; 4- фильера; 5 — обдувочная шахта; 6-- нити; 7 —прядильная шахта; 8 — прядильные диски; 9 — приемная бобина
ним раствора или расплава через фильтры (плотную ткань, слой кварца, керамики). Обезвоздушивание заключается в удалении из раствора пузырьков воздуха, которые, попадая в отверстия фильер, обрывают струйки раствора и препятствуют образованию волокон; осуществляется оно путем выдерживания раствора в течение нескольких часов в вакууме.
Расплав обезвоздушиванию не подвергают, так как в расплавленной массе полимера воздуха практически нет.
Формование нитей. Оно состоит I! дозированном про- давливапин прядильною раствора или расплава через отверстия фильер, затвердевании вытекающих струек и наматывании полученных нитей на приемные устройства. Струйки формуются в элементарные нити из расплава или раствора сухим и мокрым способами.
При формовании из расплава (рис. 1.9) струйки нитей, вытекающие из фильеры, охлаждаются в обдувочной шахте струей воздуха или инертного газа. При формовании из раствора сухим способом (рис. 1.10) струйки полимера обрабатываются струей горячего воздуха, в результате чего растворитель испаряется, а полимер затвердевает. В случае формования из раствора мокрым способом (рис. 1.11) струйки нитей из фильеры поступают в раствор осадительной ванны, где происходят физико-химические процессы выделения полимера из раствора и иногда химические изменения состава исходного полимера. В последнем случае используются одна или две вапиы для формования нити.
Процесс формования — один из важнейших этапов производства текстильных нитей, так как на этом этане образуются структурные элементы (пачки, фибриллы) макромолекул, создается первичная структура нити. В растворе или расплаве макромолекулы имеют сильно изогнутую форму. Так как при формовании степень вытягивания нити невелика, то образовавшиеся структурные элементы расположены в ннти с малой степенью распримлепности » ориентации макромолекул вдоль ее оси. Поэтому возникает необходимость в последующей перестройке первичной структуры нити.
При формовании получают либо комплексные нити, состоящие из нескольких длинных элементарных нитей, либо волокна отрезки нитей определенной длины. Для получения комплексных нитей используют фильеры с небольшим числом отверстий: 12 -100. Готовый пучок элементарных нитей сматывается в бобину. При получении химических волокон применяют фильеры с большим числом отверстий: 1200—5000, иногда 12000-15000. Последние используются только при мокром способе формования. Собранные вместе с нескольких фильер элементарные нити образуют жгу г. В последующем жгуты разрезаются на специальных машинах на отдельные отрезки — волокна размером 50—1.50 мм в зависимости от назначения.
Отделка. Химические волокна и нити непосредственно после формования не могут быть использованы для производства текстильных материалов. Они требуют дополнительной отделки, которая включает в себя ряд операции.
Удаление примесей И загрязнений необходимо при получении вискозных, белковых и некоторых видов синтетических нитей, формуемых мокрым способом. Эта операция осуществляется путем промывки нитей в воде или различных растворах. Беление нитей или волокон, которые впоследствии окрашиваются в светлые и яркие цвета, проводится путем их обработки оптическими отбеливателями.
Вытягивание и термообработка синтетических нитей необходимы для перестройки их первичной структуры. При вытягиванни ослабляются межмоле-

Рис. 1.11. Формование нитей из раствора мокрым способом:
I — фильтр; 2 — фильера; 3 — нити; 4 — осадительная панна; 5 — приемная бобина
Рис. 1.10. Формование нитей из раетпора сухим способом:
— фильтр; 2 — фильера; 3— нити; 4— обдувоч- иая шахта; 5 — замасливающий ролик; 6 — приемная бобина
кулярные связи, происходит распрнмлсппе и переориентация макромолекул и их агрегатов в осевом направлении нити и образуется более упорядоченная структура. В результате нити становятся более прочными, но менее растяжимыми. Поэтому после вытягивания проводят термообработку с целыо релаксации внутренних напряжений и частичной усадки нитей из-за некоторого ослабления межмолекулярных связей и приобретения макромолекулами изогнутой формы при сохранении их ориентации.
Поверхностная обработка (авиваж, аппретирование, замасливание) необходима для придания нитям способности к последующим текстильным переработкам. При такой обработке повышаются скольжение и мягкость, поверхностное склеивание элементарных нитей и уменьшается их обрывность, снижается электризуемость и т. п.
Сушка нитей после мокрого формования и обработки различными жидкостями выполняется в специальных сушилках.
Текстильная переработка. Этот процесс предусмотрен с целыо соединения нитей и повышения их прочности (скручивание и фиксация крутки), увеличения объема паковок нитей (перематывание), оценки качества полученных нитей (сортировка.)
Модификация текстильных волокон и нитей. Основным направлением расширения и улучшения ассортимента химических нитей и волокон является не столько разработка новых видов волокон и нитей, сколько модификация существующих с целыо придания им новых заранее заданных свойств. В настоящее время для модификации волокон и нитей предложено большое количество разнообразных методов, часть которых уже применяется в промышленности на разных стадиях производства и переработки волокон и нитей. Часть методов используется для модификации натуральных волокон. Все предложенные методы
можно разделить на две группы: физическая (структурная) и химическая модификации.
Физическая (структурная) модификация волокон и нитей. Она заключается в направленном изменении строения волокон и нитей, нх поперечной и продольной формы, введении малых добавок, изменении размеров и т. н. Наибольшее распространение получили следующие методы физической модификации.
- Ориентация и вытягивание проводятся па стадии формовапня н отделки нитей для повышения их прочности и устойчивости к многократным деформациям. Суть этого метода описана выше (см. с. 29—30).
Введением добавок в виде небольшого количества низкомолекулярных реагентов, обладающих специфическими свойствами, в раствор или расплав полимера (не вступая в химическое взаимодействие с полимером, они располагаются между его макромолекулами) можно повысить устойчивость волокна к термической, термоокислительной, фотохимической деструкции, увеличить усталостную прочность (введение наполнителей), изменить блеск или придать матовость (добавление двуокиси титана), повысить степень белизны (добавление оптического отбеливателя), придать бактерицидные, огнестойкие и другие свойства.
Метод формования нитей из смеси полимеров отличается от предыдущего метода тем, что вводимые добавки являются волокнообразующими полимерами, растворимыми в тех же растворителях, что и основной полимер. В результате оба полимера формируют надмолекулярную структуру нити, которая приобретает ценные свойства каждого из компонентов.
Получение профилированных нитей и волокон достигается применением при их формовании фильер, имеющих отверстия различной формы: треугольника, многолучевой звездочки, трилистника, двойного ромба, щелевидные различной конфигурации и т. д. Этим методом модификации текстильным нитям придается пушистость, легкость, повышенная сценляемость. Благодаря ему увеличивается пористость текстильных материалов.
Получение бикомпоиентных волокон и нитей заключается в пропускании через фильеры специальной конструкции растворов или расплавов двух или трех полимеров, которые соединяются между собой на поверхности раздела. В зависимости от расположения полимеров в нити различают два типа би- компонентных нитей: сегментной структуры, при которой полимеры расположены в сечей пи волокна рядом друг с другом в виде сегментов, и матрично- фибриллярной структуры, при которой полимеры расположены либо концентрически, либо в виде более или менее длинных фибрилл одного полимера, размещенных внутри волокна другого полимера. Компоненты могут быть из одного пли нескольких полимеров, различающихся физико-химическими свойствами (усадкой при термообработке, вязкостью, степенью полимеризации, набуханием в различных жидкостях). При термообработке бпкомпонентного волокна (нити) в его структуре возникает различие внутренних напряжений па разных участках, в результате чего волокно (нить) приобретает устойчивую структурную извитость, достигающую 100 %.
Комбинированные волокна и нити можно получить путем осаждения па готовом волокне (нити) — подложке различных полимеров из растворов или расплавов, образуя на его поверхности «рубашку» любой толщины. В частности, на поверхности целлюлозных и синтетических молокой осаждают легкоплавкие полимеры связующего, используемого для получения нетканых материалов.
Химическая модификация волокон и нитей. Эта модификация заключается в частичном направленном изменении химического состава нолокпообра- зующего полимера. Благодаря ей получают волокна и питп с новыми свойствами. К методам химической модификации относятся следующие.
Синтез волокпообразуюпшх сополимеров проводится па стадии приготовления прядильного раствора и формования нити. В результате синтеза нарушается регулярность строения макромолекул полимера, в их етруктур\' внодится блок-сополимер с новыми реакцпоппо-епоеобпымп группами, что приводит к улучшению окрашиваемости, повышению эластичности, гигроскопичности нитей и т. п.
Синтез привитых сополимеров состоит п прививке к боковым реакциоипо- снособпым труппам основного полимера звеньев сополимера и используется для модификации химических и натуральных волокон.
«Сшивание» -- образование между макромолекулами пли члемептамп надмолекулярной структуры поперечных химических связен в результате обработки волокон или нитей бн- или нолнфункциоиальпнми соединениями. Этот метод используется при модификации готового волокна или даже готовых текстильных материалов (специальные виды отделки). «Сшивание» позво. ляет повысить термостойкость, устойчивость к многократным деформациям, уменьшить набухание и растворимость волокон.
Химическое превращение полимера основано на обработке готовой нити (волокна) реагентами, способными химически изменить, заместить реакцнон- носпособиые группы основного полимера, что приводит к появлению новых свойств (гидрофобноети, термостойкости и т. д.).
В настоящее время разработаны новые методы получения химических волокон и нитей.
Практический интерес представляет гидродинамический метод получения волокноподобпых материалов, которые используются в качестве связующих при производстве синтетической бумаги, искусственной кожи и нетканых полотен. Волокнистые частицы (фибриды) получают из растворов полимера мокрым способом в осадительной ванне, где создается вихревое движение жидкости, которое разбивает полимерную струю па тончайшие волоконца.
Гидратцеллюлозные волокна и нити. Сырьем для производства гидрат целлюлозных искусственных волокон и нитей служит природная целлюлоза (с содержанием а-целлюлозы 90— 98% ), получаемая из древесины ели, сосны, пихты, бука, хлопкового пуха. Формование нитей осуществляется из щелочного (вискозные нити) или медпо-аммиачпого (медно-аммиачные нити) раствора природной целлюлозы одно или двухванным способом в осадительной ванне, содержащей серную кислоту и ряд других реагентов. Во время формования волокон раствор целлюлозы разрушается, зарождаются и растут макромолекулы гидратцеллюлозы. По химическому составу гидратцеллюлоза аналогична природной целлюлозе, однако существенно отличается от нее своей физической структурой: степень полимеризации макромолекул гидратцеллюлозы меньше, чем природной целлюлозы (составляет 300—800), несколько иное расположение звеньев в ее макромолекуле, другая форма упаковки, расположения и ориентации макромолекул в надмолекулярной структуре. Степень кристалличности гидратцеллюлозных нитей 40—50 %. Более рыхлой, менее ориентированной структурой гидратцеллюлозных волокон и нитей обусловливается отличие их свойств от свойств натуральных целлюлозных волокон н нитей (см. табл. 1.2). В пашей стране выпускается несколько видов гидратцеллюлозных волокон и нитей с разным строением и свойствами.
Обычные вискозные волокна и нити получают
одноваиным способом с одновременной вытяжкой, что обусловливает образование неоднородной структуры волокна (нити). Наружная оболочка имеет более плотное и ориентированное расположение макромолекул по сравнению с сердцевиной. Ориентированная оболочка составляет 35—50 % поверхности поперечного сечения и является наиболее прочной частью волокна. Обычные вискозные волокна и нити обладают хорошей гигроскопичностью, светостойкостью, мягкостью, устойчивостью к истиранию. Однако им свойствен и ряд недостатков, связанных главным образом с неоднородной, рыхлой и мало- упорядоченной структурой. При увлажнении волокна и нити сильно набухают, что приводит к повышенной усадке текстильных материалов, значительно теряют прочность при растяжении (до 50%) и устойчивость к истиранию. Взаимодействие с химическими реагентами вискозных волокон такое же, как и природных целлюлозных, но из-за рыхлой структуры и большей ее доступности вискозные волокна менее стойки, чем природные. Действие температуры, светопогоды и микроорганизмов па эти волокна аналогично действию на хлопок и лен.
Высокопрочное вискозное волокно (нить) представляет собой физически модифицированное волокно (нить). В результате изменения условий формования и последующей вытяжки нити приобретают равномерную, ориентированную структуру, состоящую из длинных макромолекул. Высокопрочные волокна и нити имеют повышенную прочность, устойчивость к истиранию и многократным изгибам. Они используются для изготовления изделий бытового и технического назначения.
Высокомодульное вискозное волокно (нить) также является модифицированным волокном (нитью). Нить формируется при более низких скоростях, чем обычная, с последующей вытяжкой и термофиксацией, что позволяет получить высокоориентированную, равномерную, плотную и равновесную структуру нити. В нашей стране выпускается высоко- модульное вискозное волокно сиблон, которое имеет прочность в нормальных условиях н 3,6 раза выше, чем прочность обычного визкозного волокна, а в мокром состоянии — в 2 раза выше. Сиблон в меньшей степени, чем обычное волокно, набухает и усаживается и по своим свойствам приближается к хлопковому волокну, хотя уступает последнему по прочности в мокром состоянии, изгибоустойчиности и растворимости в щелочи. Сиблон применяется как заменитель средневолокнистого хлопка, в смеси с хлопковыми и синтетическими волокнами и в чистом виде.
Поли поз II ое волокно (н ить) относится к разряду высоко модульных вискозных волокон. Его получают по двух- вапному способу с высокой пластификациоппой вытяжкой, благодаря чему обеспечивается повышенная степеныюлимеризации
33
Заказ № 1119
целлюлозы (500—800), ориентации макромолекул и однородность структуры волокна в поперечном сечении, форма которого почти круглая Надмолекулярная структура н кристалличность полпнозного волокна близки к структуре и кристалличности хлопка. По своим свойствам полинозпое волокно является близким аналогом тонковолокнистого хлопка. Оно обладает высокой прочностью при растяжении, малой ее потерей во влажном состоянии, эластичностью, упругостью и низкой усадкой. Однако полинозпое волокно характеризуется хрупкостью и низкой прочностью при изгибе, что вызывает трудности в его текстильной переработке.
Мтилон — химически модифицированное вискозное волокно, получаемое путем прививки к макромолекулам целлюлозы мономеров полиакрилонитрила. Оно отличается от вискозного волокна повышенной устойчивостью к действию микроорганизмов, светостойкостью и устойчивостью к истиранию. Специфическая особенность мтнлона — шерстоподобность как по внешнему виду, так и на ощупь, что определило его назначение как заменителя шерсти при производстве ковров.
На основе синтеза привитых полимеров можно получить химически модифицированные вискозные волокна с разнообразными специфическими свойствами: огнестойкие, бактерицидные, кислотостойкие, масло- и водоупорные и т. д. Для химической модификации вискозных волокон применяют и другие методы: «сшивание» структурных элементов, малоусадочную или малосминаемую отделку и замену реакционно-способных групп (поверхностное ацетилирование).
Медно-аммиачное волокно (пить) формуется двухваппым способом; в первой ванне оно получает предварительную вытяжку с частичным восстановлением целлюлозы, во второй вапне вытяжка завершается. Медно-аммиачное волокно имеет однородную структуру без ориентированной оболочки на поверхности, поэтому окрашивается более равномерно, чем обычное вискозное волокно. По своим фнзпко-механическим свойствам оно аналогично обычному вискозному волокну, но обладает меньшей прочностью и удлинением. Медпо-аммиач- ные волокна и нити применяются главным образом в трикотажном производстве.
Ацетилцеллюлозные волокна и нити. Основным сырьем для получения ацетилцеллюлозпых волокон служит хлопковая целлюлоза с содержанием а-целлюлозы не менее 98%. В процессе предварительной подготовки сырья проводят ацетилирование природной целлюлозы смесью уксусного ангидрида, уксусной и серной кислот, в результате которого получают триацетат целлюлозы [С0Н7О2(ОСОС11з)з]л. При последующем частичном омылении триацетата получают диацетат целлюлозы [С6Н702(0С0СНз)20Н]п, который используют для получения ацетатных (диацетатных) нитей.
Триацетатные и ацетатные иити формуют из растворов исходных полимеров сухим способом. В отличие от гидратцеллюлозы в элементарных звеньях макромолекул ацетилцеллюлозы две гидроксильные группы (дпацетат) или все три гидроксильные группы (триацетат) заменены на ацетильные. Этим обусловливается существенное различие основных свойств ацетил- целлюлозных и гидратцеллюлозных волокон и нитей.
Ацетилцеллюлозные волокна и нити прежде всего обладают сравнительно низкими гигроскопическими свойствами по сравнению с гидратцеллюлозпымп, хотя наличие некоторого количества гидроксильных групп в ацетатных нитях обусловливает их большую гигроскопичность, чем триацетатных. Влияние влаги па их свойства небольшое. Триацетатные волокна и нити имеют высокую упругость, устойчиво сохраняют форму в изделии, не усаживаются при влажной и тепловой обработке. Однако прочность при растяжении этих волокон и нитей небольшая.
Ацетатные и триацетатные волокна и нити термопластичны. При температуре 140—150°С (ацетатные) и 180—190°С (триацетатные) нити начинают размягчаться, а соответственно при температурах 230 и 290°С они плавятся с разложением. Ацетилцеллюлозные волокна п нити характеризуются высокой устойчивостью к действию микроорганизмов, светостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами.
Белковые искусственные волокна и нити. Исходными полимерами для производства белковых искусственных волокон служат казеин (белок .молока) и зеин (белок растительного происхождения). Природная форма макромолекул казеина и зеина представляет собой сферически свернутую глобулу. Поэтому при получении из таких полимеров волокон стремятся развернуть глобулярные макромолекулы в нитевидные, линейные и создать условия для устойчивого закрепления этой формы. После формоваипя, проводимого из раствора однован- пым способом, полученную нить подвергают операции дубления, сущность которой заключается в создании между макромолекулами белка химических поперечных связей.
По некоторым свойствам казеиновые и зеиновые волокна близки к натуральной шерсти (см. табл. 1.2). На ощупь они мягкие, теплые, хорошие теплоизоляторы. По показателям растяжимости и гигроскопичности белковые волокна приближаются к шерстяным. Однако прочность их невелика и значительно снижается в мокром состоянии. Термостойкость этих волокон небольшая, они боятся горячей, особенно подщелоченной, воды. Производство белковых волокон ограничено, что связано с их низкими механическими свойствами и с тем, что сырьем для их изготовления служат цепные пищевые продукты.
В настоящее время разрабатываются методы получения искусственных фиброиновых нитей из отходов производства
натурального шелка путем растворения фиброипсодержатцего сырья и формования из полученного раствора текстильных нитей.
Полиамидные волокна и нити. Полиамиды — наиболее распространенные синтетические гетероцепные волокпообразующие полимеры, которые получают на химических заводах из продуктов переработки нефти и угля. Макромолекулы полиамидов представляют собой участки повторяющихся метиленовых групп [—СП2—],ъ соединенных амидными группами — СОЫТТ—. Для получения волокон используют более 10 видов полиамидов, которые различаются числом метиленовых групп и характером их расположения между амидными группами. В мировой практике полиамид часто называют найлоном с указанием одной или двух цифр, которые означают число атомов углерода в исходном компоненте. С увеличением числа метиленовых групп в элементарном звене полиамида изменяются его свойства: снижается температура плавления, уменьшается гигроскопичность, повышается устойчивость к изгибу, светопогоде, истиранию.
Волокнообразующие полиамиды обладают сравнительно небольшой степенью полимеризации (80—200). Макромолекулы имеют форму плоского зигзага (см. рис. 1.1) и взаимодействуют друг с другом благодаря водородным связям. Степень кристалличности зависит от симметрии звеньев и регулярности их расположения в макромолекулах, для различных полиамидов она может быть от 40 до 60 %.
В пашей стране выпускают полиамидные волокна и нити различных видов: капроновые (поликапролактам, или найлон-6), анид (полигексаметиленадипамид, или найлон-6,6) и энапт (полиэиантамид, или найлон-7). Эти волокна и нити получают из расплава полимера с последующим вытягиванием и термофиксацией.
Полиамидные волокна и инти характеризуются очень высокой прочностью, которая уменьшается во влажном состоянии незначительно, примерно на 10—13 %.
Удлинение полиамидных волокон и нитей достаточно высокое, и, что особенно важно, значительную часть деформации составляют обратимые компоненты. Высокая упругость волокон обеспечивает их значительную устойчивость к многократным деформациям. Например, устойчивость к многократному изгибу полиамидных нитей в 100 раз превышает устойчивость вискозных и в 10 раз — хлопковых.
Особенность полиамидных волокон — их высокая устойчивость к истиранию, по показателям которой они превосходят все существующие волокна (хлопковые—в 10 раз, шерстяные — в 20 раз, вискозные — в 50 раз).
К недостаткам полиамидных волокон (нитей) следует отнести их низкую гигроскопичность (3,5—5%), что значительно снижает гигиенические свойства материалов, изготовленных из этих волокон. Они обладают невысокой теплостойкостью: уже при нагревании до температуры 160 °С прочность уменьшается на 40—50 %, что объясняется интенсивным процессом термоокислительной деструкции полимера. Этим же можно объяснить и низкую светостойкость полиамидных волокон, их быстрое старение, в результате которого они желтеют, становятся ломкими, жесткими и теряют прочность.
Недостатком можно считать чрезмерную гладкость поверхности полиамидных волокон, их малую сцепляемость, в результате чего они плохо смешиваются с другими волокнами, при эксплуатации изделий «вылезают» на поверхность ткапн. Кроме того, из-за гллдкостп волокон происходит спуск петель в трикотаже. Для снижения гладкости полиамидных волокон и нитей и придания им специфических свойств при их формовании изменяют профиль поперечного сечения. Топкие сложиопро- фильные шелконодобные полиамидные инти шелон-1 и трило- бал придают текстильным материалам мерцающий или глянцевый эффект, мягкость, шелковистость, увеличенную пористость, что повышает воздухопроницаемость и влагопроводность материалов.
В настоящее время разработаны новые химически модифицированные полиамидные волокна каприлон и мегалон, которые получают путем боковой прививки сополимера, содержащего гидроксильные группы. Такие волокна по гигроскопичности (5—7%) не уступают хлопку, а по прочности, устойчивости к истиранию превосходят его. Восприимчивость волокон к красителям повышенная.
Полиэфирные волокна и нити. Полиэфиры представляют собой высокомолекулярные соединения, отдельные звенья макромолекул которых соединены сложиоэфириыми группами ■—СО—О—. Из всех известных полиэфиров для получения синтетических волокон и нитей используют полиэтилентерефталат
-ОС—< /-СО--0(СН2)2—О-
Макромолекулы поли-
этилентерефталата линейны, имеют регулярное расположение функциональных групп, обладают высокой жесткостью, сильно вытянуты. Число элементарных звеньев в макромолекуле 85— 120. Из расплава полимера в нашей стране получают полиэфирное волокно лавсан.
Подобно полиамидным волокнам и нитям лавсан обладает большой прочностью, которую при необходимости можно увеличить. Лавсановые волокна и нити высокоэластичиы. При растяжении па 5—7 % их деформация полностью обратима, поэтому материалы из лавсановых нитей малосмииаемы и хорошо сохраняют форму.
По устойчивости к истиранию полиэфирные нити уступают только полиамидным, но они несравненно более устойчивы
к действию светопогоды, обладают высокой стойкостью к кислотам, окислителям, разрушаются в горячих щелочных растворах. Полиэфирные нити имеют высокую термостойкость, превосходя по этому показателю все природные волокна и большинство химических. Они способны выдерживать длительную эксплуатацию мри повышенных температурах.
Полиэфирные волокна и нити имеют очень низкую гигроскопичность, поэтому во влажном состоянии их механические свойства (прочность, растяжимость, сминае.мость, устойчивость к многократным деформациям) практически не меняются. С этим же связана высокая формоустойчивость материалов из лавсана во влажном состоянии. Лавсановые волокна обладают шерстоподобпым внешним видом, па ощупь они мягкие, теплые, объемные; используются как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами.
В настоящее время разработана структурно модифицированная полиэфирная нить шелон-2 — сложпопрофильиая, тонковолокнистая, шелкоподобпая. Эта нить может использоваться при изготовлении шелковых тканей для придания им малоусадоч- ности, малосмнпаемости и хороших гигиенических свойств.
Полиуретановые нити. Полиуретаны — гетероцепные полимеры, макромолекулы которых содержат уретановую группу —Н—СОО—.Наличием дополнительного атома кислорода в уре- тановой группе обусловливается повышенная гибкость цепи и более низкая температура плавления полиуретана по сравнению с полиамидом. Полиуретаны, используемые для изготовления волокон, представляют собой блок-сополимер (см. рис. 1.1), макромолекулы которого содержат гибкие и жесткие блоки. В качестве гибких эластических блоков служат нпзкомолеку- лярные простые или сложные алифатические полиэфиры, а в качестве жестких кристаллизующихся блоковполимоче- винпые и ароматические группы. Подобное строение макромолекул придает полиуретану значительную эластичность. Изменяя характер исходных мономеров, соотношение отдельных компонентов, можно значительно изменять свойства полимеров и получаемых из них волокон. На основе полиуретанов разработаны синтетические нити, получившие название спапдекс. В процессе получения полиуретановых нитей их формование проводят как из расплавов, так и из растворов сухим и мокрым способами.
В нашей стране на основе полиуретанов выпускают полиуретановые нити, формование которых проводят мокрым способом. Отличительная особенность полиуретановых нитей — их высокая эластичность (разрывное удлинение может достигать 800 %). При удлинении на 300 % доля эластического восстановления составляет 92—98 %. Полиуретановые нити придают текстильным материалам высокую эластичность, упругость, формоустойчивость, несминаемость. Они обладают большой устойчивостью к истиранию (в 20 раз больше, чем резиновая нить).
Полиуретановые нити достаточно устойчивы к светопогоде и химическим реагентам, однако прочность их сравнительно невелика. При нагревании до температуры 150 °С начинается термическая деструкция, нити желтеют, повышается их жесткость.
Полиуретановые нити используются для изготовления эластичных тканей п трикотажных спортивных и медицинских изделий. Они выполняют роль каркасных стержней, вокруг которых навиваются нити из других волокон.
Полиакрилонитрильные волокна и нити. Исходными полимерами для производства полиакрилоиитрильиых нитей и волокон (нитрона) в нашей стране служат иолиакрилоиитрил [ — СН2—СН—]„ и его сополимеры. Степень полимеризации
I
СЫ
полиакрилопитрила 750—1000. Использование его затруднено из-за неплавкости и нерастворимости в обычных растворителях. Нитрон получают в основном в виде волокна.
Нитроновые волокна обладают достаточно высокой прочностью и сравнительно большой растяжимостью (22—35 %). Благодаря низкой гигроскопичности эти свойства во влажном состоянии не изменяются. Нитроновые волокна имеют максимальную светостойкость. В условиях комбинированного воздействия солнечного света, дыма, копоти, воды, кислот и т. п., в которых гидратцеллюлозные волокна полностью разрушаются, полиакрилонитрильные волокна теряют прочность всего на 15%. Эти волокна характеризуются высокой термостойкостью: в процессе длительного нагревания при температуре 120—130 °С они практически не изменяют своих свойств.
К недостаткам полиакрилоиитрильиых волокон следует отнести их низкую гигроскопичность, сравнительно большую жесткость и малую устойчивость к истиранию.
Нитроновые волокна имеют шерстонодобиый вид, низкую теплопроводность, показатели которой близки к теплопроводности шерсти. Они обладают инертностью к загрязнителям, поэтому изделия из них легко очищаются. Используются нитроновые волокна главным образом как заменители шерсти при производстве ковров, искусственного меха, а также как теплоизоляционный материал и добавка к шерстяным волокнам при изготовлении текстильных материалов.
Для изменения свойств волокон применяют различные методы модификации, в частности синтез сополимеров, синтез привитых сополимеров, формование из смеси полимеров. В результате модификации улучшается окрашиваемость, повышается гидрофильность, эластичность волокон, устойчивость их к истиранию и многократным деформациям.
Поливинилхлоридные волокна и нити. Поливинилхлорид [— СП2—С11С1—]„ — наиболее доступный из карбоцепных полимеров, однако его применение затруднено из-за ограниченного числа возможных растворителей. Дополнительное хлорирование поливинилхлорида позволяет получить его разновидность — перхлорвинил, который легко растворяется в органических растворителях. В нашей стране в промышленном масштабе производят модифицированное волокно хлорин пз перхлорвинила.
Хлорин обладает достаточной, прочностью при разрывном удлинении 30—40 %. С помощью дополнительного вытягивания его прочность можно повысить вдвое при соответствующем уменьшении удлинения. Отличительной особенностью хлорина является его инертность ко многим химическим реагентам. Волокно способно при трении накапливать статическое электричество, что используется в .медицинском белье. Широкое применение хлорина ограничено его низкой термостойкостью: при нагревании до температуры 90—100 °С волокно начинает деформироваться. Поэтому изделия из пего могут эксплуатироваться при температуре ие выше 70 °С. Используют хлорин в материалах для спецодежды, медицинского белья, изделий технического назначения. Разработаны модифицированные поливинилхлоридные волокна, характеризующиеся повышенной термостойкостью, например волокна из смеси хлорина и нитроцеллюлозы (вшгитрон), из сополимера винплхлорида и випнли- денхлорида (совиден).
Поливинилепиртовые волокна и нити. Поливиниловый спирт [—СН2—СН—]„ в отличие от других карбоцепных волокпооб-
ОН
разующих полимеров получают не путем синтеза из мономера, а омылением сложного эфира винилового спирта (поливинил- ацетата). Поливиниловый спирт—водорастворимый полимер, поэтому при формовании из него нитей создают условия для снижения его гигроскопичности, в частности производят аце- тилировапис с образованием поперечных химических связей между макромолекулами. Повышение водостойкости полимера может быть достигнуто путем образования макромолекул с высокой степенью стереорегулярпости, с уменьшенным количеством боковых ответвлений. Степень полимеризации волокнообразующего поливинилового спирта обычно составляет 1200—1600, однако он обладает значительной полидисперсностыо, что отражается на некоторых физико-механпческих свойствах получаемых волокон и иитей. Наличие в полимере небольшого количества (10—15 %) низкомолекулярных фракций со степенью полимеризации 270 приводит к снижению прочности волокна при растяжении и многократном изгибе. Формование нитей из раствора проводят мокрым способом. Причем в зависимости от условий формования и последующего ацетилирования получают нити с разной степенью прочности и водостойкости: от водорастворимых до гидрофобных.
Нерастворимые полнвннилспиртовые волокна, производимые в нашей стране, носят название вииол. Они обладают многими положительными свойствам и: прочностью, высокой устойчивостью к истиранию, светопогоде, химическим реагентам, многократным деформациям. Вииол достаточно эластичен, характеризуется высокой теплостойкостью. Температура размягчения и начала разложения волокон 220 °С (см. табл. 1.2).
Отличительная особенность поливинилсппртовых волокон, выделяющая их из всех синтетических волокон, — высокая гид- рофильность, обусловленная наличием в макромолекулах полимера большого количества гидроксильных групп. По показателям гигроскопичности поливинилспиртовые волокна приближаются к хлопковым. Эти волокна хорошо окрашиваются красителями для целлюлозных волокон. Применяются они в смеси с хлопком, шерстью для производства тканей, трикотажа, ковров и т. д.
Водорастворимая разновидность поливинилспиртовых волокон используется в текстильной промышленности в качестве вспомогательного (удаляемого) волокна при производстве ажурных изделий, тонких тканей, материалов пористых волокнистых структур, а также при изготовлении гипюра (взамен натурального шелка). Поливинилспиртовые нити применяются в медицине для временного скрепления хирургических швов.
Наличие гидроксильных групп позволяет проводить химическую модификацию указанных волокон, особенно методом синтеза привитых сополимеров, благодаря чему можно создавать волокна н нити со специфическими свойствами: огнестойкие, бактерицидные, ионообменные и др.
Полиолефиновые волокна и нити. Из группы полиолефи- пов для производства волокон используют полипропилен [—СН2—СНСНз—]„ и полиэтилен [—СН2—СН2—]п среднего и низкого давления. Волокнообразующий полипропилен обладает стереорегулярной (нзотактической) структурой со степенью полимеризации макромолекул 1900—5900. Полиэтилен, полученный при низком и среднем давлении, обладает линейной зигзагообразной структурой макромолекул, практически не имеющих боковых ответвлений. Полипропилен и полиэтилен такой структуры имеют повышенную плотность, низкую растворимость, высокие физико-механические свойства (в частности, большую прочность и высокую температуру плавления или размягчения) .
Полиолефиновые волокна можно формовать из расплавов или растворов полимера с последующим вытягиванием и термофиксацией.
Полипропиленовые и полиэтиленовые нити обладают достаточно высокими значениями прочности п удлинения при растяжении (см. табл. 1.2). Обратимая часть удлинения при растяжении этих волокон на 5 и 10 % составляет соответственно 98 и 95 % общей деформации. Полиолефиновые волокна и нити характеризуются высокой устойчивостью к действию кислот, щелочей, не уступают по показателям хемостойкостп хлорину. Устойчивость их к истиранию ниже, чем полиамидных нитей, особенно полипропиленовых.
Теплостойкость полиолефиновых нитей небольшая. При температуре 80 °С полиэтиленовая нить теряет около 80 % первоначальной прочности. Гигроскопичность нитей почти равна нулю, поэтому окрашивание их возможно только введением пигмента в полимер перед формованием. С низкой гигроскопичностью связана и значительная электризуемость этих нитей. Плотность полиэтиленовых и полипропиленовых нитей очень низкая, поэтому изделия из них не тонут в воде.
Полиолефиновые волокна используют главным образом для технических целей, а также в смеси с гидрофильными волокнами (хлопковыми, шерстяными, вискозными и др.) в производстве материалов для верхней одежды, обуви, декоративных тканей.
СТРОЕНИЕ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Большая часть текстильных материалов, применяемых для изготовления одежды, вырабатывается из нитей. Внешний вид, свойства п назначение текстильных материалов определяются волокнистым составом, структурой и толщиной образующих их нитей, характером переплетения, плотностью расположения нитей в материале и видом его отделки.
Виды нитей и их структураДля производства текстильных материалов используют пряжу, комплексные инти и мононити.
Пряжей называют нить, состоящую из волокон ограниченной длины, соединенных скручиванием. Комплексная нить состоит из нескольких элементарных нитей, соединенных скручиванием или склеиванием. Мононить представляет собой одиночную нить, не делящуюся в продольном направлении без разрушения, пригодную для непосредственного использования в текстильных изделиях.
Пряжа. Образование пряжи из волокнистой массы происходит в процессе прядения. В зависимости от назначения пряжи изменяются требования к се структуре и свойствам. В соответствии с требованиями используются волокна различной длины, толщины, имеющие разные физико-механические свойства, применяются разные способы прядения.
Существует три основных способа прядения: кардное, гребенное и аппаратное.
Пряжа кардного прядения, или кардная пряжа, является наиболее распространенной, она вырабатывается из средневолокниетого хлопка и химических волокон. Процесс кардного прядения слагается из операций разрыхления и трепания, чесания, выравнивания и вытяжки, предпрядения и пряден и я.
Хлопок, поступающий па фабрику п кинах, для разрыхления спрессованных пластов передастся па кнпора.зрыхлптель, а затем па разрыхлительно- трепальный агрегат. Под ударным воздействием бил и трепал хлопок разделяется па мелкие клочки и очищается от крупных примесей. Мелкие примеси и пыль удаляются сетчатыми барабанами, к которым хлопок подсасывается тягой воздуха.
Па кардочесальпых машинах клочки хлопка расчесываются игольчатыми (кардными) поверхностями. При этом в очес выделяются оставшиеся после трепания сорные примеси, волокна, спутанные в мелкие клочки, н частично короткие волокна, а из прочесанного хлопка формируется жгут, называемый лентой. Ленты с чесальных машин передаются па ленточные машины. Для выравнивания лент по толщине, а также при выработке смешанной пряжи из хлопка и химических волокон несколько лепт соединяются п одну. В вытяжном аппарате полученная лета утоняется, волокна в ней распрямляются и получают ориентированное расположение.
15 процессе предварительного прядения на ровничных машинах лепты вытягиваются, становятся тоньше, волокна и них еще более распрямляются п ориентируются. Для скрепления волокон между собой они слегка подкручиваются, образуя ровницу. При окончательном прядении на кольцепрядильных машинах ропница утоняется вытяжным аппаратом до требуемой линейной плотности и, скручиваясь в пряжу, наматывается в форме ночатка па патроп, насаженный на веретено.

Рис. 1.12^ Строение нряжп: а —с кольцепрядильных машин; б — с машин пневмомеханического прядения; п— аппаратной
Кардная пряжа с кольцепря- дильпых машин состоит из относительно распрямленных и ориентированных волокон (рис. \А2, а.) Каждое волокно но длине лежит не в одном слое пряжи, а переходит от центра к периферии и обратно. Таким образом, волокна располагаются в пряже по винтовым линиям переменного шага и радиуса. Участки волокон, находящиеся в наружных слоях пряжи, напрягаются сильнее, чем участки н центре.
Эго создает неуравновешенность структуры нряжп, что иногда приводит к тому, что пряжа образует сукрутины и петли. Кардная нряжа не всегда равномерна по толщине; из-за колебании диаметра пряжи изменяется наклон витков и неравномерно распределяется крутка по длине пряжи.
Хлопчатобумажная кардная пряжа имеет не совсем гладкую поверхность из-за торчащих кончиков коротких волокон, не полностью удаленных в процессе кардочесапия. Кардная пряжа, вырабатываемая из равномерных по длине и толщине химических волокон, имеет гладкую поверхность и отличается большей равномерностью гю толщине.
Кардную пряжу на кольценрядпльных машинах вырабатывают с линейной плотностью от 15 до 85 текс и используют для производства тканей и трикотажных полотен, а также вязальнопрошивных нетканых материалов п некоторых видов текстильно- галантерейных изделий.
Наибольшее распространение в СССР имеют безверетенные машины пневмомеханического прядения (БД-200). Такая машина работает по принципу механического и аэродинамического воздействия на волокна. В результате механического воздействия подаваемые в форме ленты волокна отделяются от общей массы гарнитурой расчесывающего барабана. Воздушный поток увлекает волокна но каналу по вращающуюся с частотой 30000 мин 1 прядильную камеру. Центробежной силой волокна отбрасываются к стенкам камеры н группируются в желобе в виде волокнистой ленты, которая скручивается и выходит из камеры сформованной пряжей. Пряжа наматывается па паковки, масса которых достигает 1200—1500 г. Скорость выпуска пряжи в 2—2,5 раза больше, чем па кольценрядпльных машинах.
Пряжа пневмомеханического прядения по своей структуре отличается от пряжи кольцевого прядения. Плотность расположения волокон в сечении такой прижп неодинакова (рис. 1.12, б): высокая плотность центрального слоя А (сердечника), волокна в котором сжаты круткой, снижается к наружным слоям. Крутка пряжи пневмомеханического прядения больше, чем пряжи кольцевого прядения, на 10—15 %, в особенности в наружном, обвивочпом, слое В. Неравномерное распределение волокон в пряже приводит к снижению се прочности. При небольших растяжениях структура нряжи начинает разрушаться до начала удлинения самих волокон. Вследствие значительной крутки пряжи пневмомеханического прядения уменьшается ее ворсистость, так как волокна зарабатываются в пить на большей длине. Этим объясняется большая стойкость к истиранию тканей из пряжи пневмомеханического прядения, чем тканей из пряжи кольцевого прядения.
Пряжа пневмомеханического прядения обладает большей объемностью (на 10 %), чем пряжа кольцевого прядения, волокна в пей менее напряжены, благодаря чему ткапи имеют большую упругость и меньшую смипасмость.
Пряжа пневмомеханического прядения из хлопковых, химических и смешанных волокон выпускается с линейной плотностью от 20 до 50 текс и поступает па бесчелночные ткацкие станки, где из нее вырабатываются ткани массового ассортимента. В трикотажном производстве она используется для вязания бельевого трикотажа п чулочно-носочных изделий.
Пряжа гребенного прядения, или гребенная пряжа, вырабатывается из длинноволокнистого хлопка, льна, длинной, тонкой, полу грубой н грубой шсрсти, а также отходов шелководства, кокономотания, шелкокручения и шелкоткачества.
По гребенкой системе прядегшя волокна проходят наиболее длинный путь. После трекакия и кардочесания волокна подготовляются к гребнечесанию, .чатем следуют сам процесс гребпечесанкя и снова выраинивание и вытяжка, предпрядение и прядение. Цель гребпечесания для всех волокон одна: выделить ил волокнистой массы короткие волокна, хорошо распрямить п ориентировать длинные.
Гребенная пряжа имеет наиболее правильную структуру. Волокна, хорошо прочесанные, равномерно распределенные но длине и поперечному сеченшо, образуют плотную нить, равномерную по толщине, менее ворсистую, чем кардная. При кольцевом прядении волокна, как и в кардной пряже, располагаются по спиралям, уплотняются и обвивают друг друга. Так как в гребенной нряже волокна длиннее, чем в кардной, и длина, на которой они участвуют в формировании пряжи, больше, то соответственно больше п степень их закрепления. Благодаря этому прочность гребенной пряжи выше, чем кардной из волокон того же происхождения. Например, если относительная разрывная нагрузка хлопчатобумажной кардной пряжи с кольцепрядильных машин составляет около 13 сН/текс, с машин пневмомеханического прядения—10 сП/текс, то для гребенной пряжи она достигает почти 16 сН/текс.
Гребенная пряжа из хлопковых, химических и смешанных волокон вырабатывается с линейной плотностью от 6 до 16 текс и используется для изготовления сорочечных, платьевых, плащевых тканей и чулочных изделий.
Гребенная пряжа из тонкой шерсти, как однородная, так и смешанная с химическими волокнами, имеет линейную плотность от )6 до 41 текс, из нее вырабатываются высококачественные платьевые и костюмные ткани, трикотажные верхние и бельевые изделия. Гребенная пряжа из полугрубой и грубой шерсти обычно бывает смешанной (с большим содержанием химических волокон), имеет линейную плотность от 28 до 85 текс, используется для производства костюмных тканей и верхнего трикотажа, реже тканей для платьев, летних пальто.
Льняная пряжа гребенного прядения вырабатывается чаще всего с линейной плотностью от 30 до 170 текс и применяется для изготовления постельного и столового белья. Большое распространение получила пряжа, смешанная с химическими (в основном лавсановыми) штапельными волокнами; она используется для выработки костюмных и платьевых тканей.
Пряжа аппаратного прядения, или аппаратная пряжа, вырабатывается из коротковолокнистого хлопка, шерсти и добавляемых к ннм в смеси химических волокон, а также отходов прядильпого производства и регенерированных волокон (превращенных в волокнистую массу из лоскута). Большое распространение в аппаратном прядении имеет смешивание волокон разных видов.
Процесс аппаратного прядения наиболее короткий. После разрыхления волокнистая масса поступает па чесание, которое осуществляется на двух или трех последовательно соединенных кардочесальных машинах. На послед- пен кардочесальнон машине прочес разделяется на полосы, которые скатываются (ссучиваются) в ровницу. Из роннпны на прядильных машинах образуется пряжа.
Аппаратная пряжа наименее равномерна по толщине, волокна в ней почти пе распрямлены и недостаточно ориентированы (рис. 1.12, в). Рыхлая, слабо скрученная аппаратная пряжа придает изделиям из пес хорошие теплозащитные свойства, которые особенно необходимы для зимнего ассортимента одежды.
Линейная плотность хлопчатобумажной пряжи аппаратного прядения от 85 до 250 текс; применяется такая пряжа для тканей типа банки н хлопчатобумажных сукон.
Аппаратная нрнжа из топкой шерсти, как однородная, так и смешанная, может иметь линейную плотность от 50 до 170 текс; она используется для изготовления зимних пальтовых тканей тина драпов п тонких сукон, а также недорогих костюмных и реже платьевых тканей. Аппаратная пряжа из грубой шерсти бывает линейной плотности от 125 до 670 текс, применяется преимущественно для выработки тканей типа шинельного сукна.
По волокнистому составу пряжа может быть однородной и смешанной. Однородная пряжа состоит из волокон одной природы (хлопковых, шерстяных, льняных, химических одного вида); смешанная — из смеси разных но природе волокон. При соединении разноименных волокон их подбирают с таким расчетом, чтобы отрицательные качества одного волокна нивелировались положительными другого. Например, хлопчатобумажная пряжа хороню сопротивляется многократному изгибу и истиранию, но имеет низкую устойчивость к многократным растяжениям. Вискозная штапельная пряжа, наоборот, обладает большим сопротивлением к .многократным растяжениям, по малым к изгибу. Смешивание хлопковых и вискозных волокон позволяет реализовать свойства сырья обоих видов.
По строению различают пряжу однонпточпую, трощеную и крученую.
Од но пи точна я пряжа образуется па прядильных машинах путем правого п левого скручивания элементарных волокон. При вращении веретена или прядильной камеры по часовой стрелке образуется пряжа правой крутки 2 (рис. 1.13, а), при вращении против часовой стрелки — пряжа левой крутки 5 (рис. 1.13, б).
Трощеная пряжа состоит из двух или более продольно сложенных нитей, не соединенных между собой круткой. Трощеная пряжа широко распространена в трикотажном производстве.
Крученая пряжа образуется па крутильных машинах
и по способу кручения подразделяется на од- нокруточную, многокруточную, фасонную, армированную, текстурированную и комбинированную.

Рис. 1.13. Расположение витков в пряже:
а — правой крутки; б — левой крутки
Однокруточная пряжа получается при скручивании двух пли трех нитей одинаковой длины, она имеет гладкую поверхность. Такая пряжа часто бывает недостаточно уравновешенной по крутке: сматываясь с початка, она может образовывать сукрутины и петли.
Чередованием разного направления прядильной и окончательной круток (7/8 или 3/7) при определенном соотношении их значений получают уравновешенную по крутке пряжу. При окончательной крутке в направлении, обратном прядильной, составляющие нити раскручиваются до тех пор, пока не оказываются закрепленными витками повторной крутки. Благодаря этому, соединяясь, они образуют плотную нить округлой формы, равномерно заполненную волокнами. Располагаясь спиральными витками, составляющие нити огибают друг друга, в результате чего волокна приобретают дополнительное закрепление, пряжа — большую прочность, а изделия из нее — большую износостойкость.
Многокруточная пряжа получается в результате двух и более следующих друг за другом процессов кручения. Чаще всего соединяют две одпокруточные нити, скручивая их в направлении, обратном предварительной крутке.
Фасонная пряжа, или пряжа фасонной крутки, состоит из сердцевинной нити, которую обвивает нагонная (эффектная) нить большей длины, чем сердцевинная. Нагонная нить может образовывать по длине сердцевинной нити равномерно расположенные спирали (рис. 1.14, а). Спиральный эффект может быть также получен скручиванием ровницы линейной плотности около 1000 текс с однониточной пряжей линейной плотности 25—30 текс (рис. 1.14, б). Прерывистый эффект образуется в узелковой пряже (рис. 1.14, в) с плотными, равномерно распределенными круглыми или продолговатыми, одноцветными или многоцветными (при нескольких нагонных нитях) узелками и в пряже эпонж (рис. 1.14, г) с неравномерными, рыхлыми узелками.
Фасонная пряжа из волокон всех видов широко используется при выработке платьевых, костюмных, пальтовых тканей и трикотажных полотен. Она позволяет получать недорогие внешне эффектные материалы.
Армированная пряжа имеет сердечник (чаще всего из комплексных химических нитей), обвитый снаружи хлопковыми, шерстяными или штапельными химическими волокнами. Волокна наружного слоя должны быть хорошо прикреплены к сердечнику и не перемещаться вдоль него. Прочность при-

Рис. 1.14. Строение фасонной пряжи:
а — спиральной: б — спиральной, образованной кручением с ровницей; в — узелковой; г — эпонж
крепления волокон наружного слоя определяется их длиной, прочностью, коэффициентом трения и величиной крутки.
Текстурировапная пряжа обладает увеличенным объемом, пористостью, пушистостью, мягкостью и высокой растяжимостью. Пряжа такой структуры может быть получена:
из разноусадочных волокон, когда высокоусадочные подокна, растянутые в процессе изготовления, укорачиваются при термообработке и благодаря трению сообщают низкоусадочным волокнам волнообразную извитость;
аэродинамическим способом, при котором пряжа поступает в пневмофорсунку, где подвергается воздействию турбулентных потоков сжатого воздуха, разрыхляющих ее структуру.
Комбинированная иряжа может быть эластичной и ворсистой. Эластичная пряжа образуется скручиванием стержневой комплексной синтетической нити с хлопковой или шерстяной мычкой. При последующей термообработке в бесконтактной термокамере, нагреваемой электрическим способом, стержневая нить усаживается. Скручиванием двух таких нитей получают комбинированную пряжу.
Ворсистая пряжа получается аэродинамическим способом. При воздействии на хлопковые или шерстяные волокна струи сжатого воздуха они перепутываются с комплексными синтетическими нитями, в результате чего создается пушистая пряжа повышенной объемности.
Комплексные нити. Строение комплексных нитей определяется числом и расположением в них элементарных нитей, а также способом их соединения (скручиванием или склеиванием).
Крученые комплексные нити из химических волокон бывают одно-, двух- и многокруточные.
Первичные химические комплексные нити поступают непосредственно с заводов-изготовителей. Они состоят из параллельных или слабо скрученных элементарных нитей, переплетенных в процессе формирования с помощью сжатого воздуха. Такие нити имеют достаточно гладкую поверхность и напоминают обычную пить пологой крутки.
Нити вторичной крутки получают при скручивании двух и более первичных комплексных нитей. При скручивании комплексных нитей разного волокнистого состава образуется неоднородная комплексная нить. При скручивании комплексной нити с пряжей получают крученые комби и ирова иные нити.
По степени крутки различают нити пологой крутки (до 230 кр./м), используемые в трикотажном производстве, а также при выработке подкладочных и некоторых видов платьевых тканей, нити средней крутки — муслины (от 230 до 900 кр./м), применяемые в производстве платьевых тканей, и нити высокой крутки — крепы (1500—2500 кр./м). Нити высокой (креповой) крутки расширяют возможность получения структурных эффектов тканей, они характеризуются жесткостью и упругостью, что снижает сминаемость тканей. Поэтому, несмотря на то что перенапряженные креповой круткой нити частично теряют свою прочность, в производстве тканей из искусственных нитей, и особенности вискозных и ацетатных, они имеют значительное распространение.
Нити фасонной крутки, как и пряжа, бывают со спиральными витками, петлями, узелками и широко используются в шелковом ткачестве при выработке платьевых и костюмных тканей. Одной из разновидностей комплексных нитей фасонной крутки является мооскреп, представляющий собой нить креповой крутки, обвитую нитыо пологой крутки, образующей мелкие петли. Из мооскрепа получают терстоподобные ткани.
Текстурированные нити отличаются от гладких объемностью, рыхлостью и распущенностью. Благодаря извитости их поперечные размеры по сравнению с первоначальными размерами составляющих их нитей значительно увеличены. Образовавшиеся между нитями воздушные прослойки улучшают теплозащитные свойства изделий из них. Форма извитков, их число па единицу длины, радиус кривизны, угол извитости могут быть различными. Текстурированные нити под действием внешних сил деформируются вследствие распрямления извитков. Устойчивая извитость заставляет их после снятия нагрузки быстро восстанавливать первоначальную форму. Деформации текстурироваиных нитей носят ярко выраженный релаксационный характер. Процесс быстро завершается как под нагрузкой, так и после ес снятия. Благодаря этому выработанные из них изделия хорошо сохраняют форму в процессе эксплуатации. Согласно классификации, предложенной Ф. X. Садыковой, тек-
стурированпыс комплексные нити по своей структуре подразделяются на три вида: высокой р а с т и ж и м о с т и (100 % и более), повышенной растяжимости (до 100 %) и обычной растяжимости (до 30 % ) ■
К высокорастяжп.мы.м относятся нити, полученные методом вязания—распускания, и нити эластик. Методом вязания — распускания получают пити с плоской извитостью. Процесс их изготовления слагается из операций: вязания трубчатой ленты, фиксации в изогнутом положении путем термообработки и распускания лепты. Эти нити обладают устойчивой извитостью.
Нити эластик образуются из двух полиамидных термопластичных нитей с высокой правой и левой круткой. После фиксации термообработкой еппральпого расположения витков нити раскручиваются, отращиваются и слегка скручиваются между собой. Образуется пить со спиральным/г извитками, отдельные из которых сукрутятся и петляют (рис. 1.15, а). Нити эластик применяются для вязания чулочно-носочных изделий и некоторых видов трикотажных полотен для спортивной одежды.
К нитям повышенной растяжимости относятся мэроп из полиамидных нитей и белан из полиэфирных нитей, имеющие спиральную извитость. Их получают способом, описанным для нитей эластик, по, чтобы уменьшить растяжимость, подвергают дополнительной обработке в термокамере или автоклаве. Внешне нити мэроп и белаи (рис. 1.15, б) мало отличаются от нитей эластик. Сохраняя рыхлость и хорошие теплозащитные свойства, они обладают меньшей растяжимостью, что расширяет область их применения в ткацком и трикотажном производстве.
К нитям обычной растяжимости относится аэрон, получаемый аэродинамическим способом. Комплексная нить в ненатянутом состоянии подвергается действию турбулентных потоков,

Рис. 1.15. Тскстурировапиые пити:
и — эластик; б — мэлоп и белой; в — аэрон
которые разделяют ес на отдельные элементарные нити. Изгибаясь, они образуют мельчайшие петельки, перепутывающиеся .между собой (рис. 1.15, в).
Комбинированные нити имеют спиральную извитость. Они образуются соединением и скручиванием различных текстури- рованных нитей с обычными нитями.
Комплексные и и т и из натурального шелка могут быть получены путем склеивания и скручивания. Склеиванием коконных нитей при разматывании коконов образуется шелк-сырец. Так как серицин распределяется но поверхности коконной нити неравномерно, шелковины в нити шелка-сырца местами склеены плотнее, местами совсем не склеены. Колебания формы и размеров шелковиц и неодинаковое их натяжение при сматывании коконов отражается на строении нитей шелка-сырца, а следовательно, и на равномерности поверхности ткани.
Крученый натуральный шелк можег быть получен при одно- ил и двукратной крутке. Как и комплексные нити из химических волокон, крученый натуральный шелк бывает пологой круткп— уток, средней крутки — муслин, высокой крутки — крен; при двукратном скручивании образуется основа.
Монопити. Они могут быть разной толщины и иметь круглую, плоскую или профилированную форму поперечного сечения. Из тонких мононитей вырабатываются ткани для летних платьев, блузок, а из толстых (типа конского волоса)—прокладочные и декоративные ткани.
Алюпит (люрекс) ленточки шириной 1—2 мм из алюминиевой фольги с разноцветными (чаще под золото или серебро) покрытиями полиэфирной пленкой. Алюпит используется и тканях для декоративного эффекта. К его недостаткам относится небольшая прочность.
Пластилекс — ленточки из полиэтиленовой пленки, на которые в вакууме нанесен распыленный металл. Пластилекс прочнее алюнита и обладает некоторой эластичностью.
Метапит - металлизированные пити прямоугольного сечения. Из них вырабатывают платьевые и декоративные ткани с мерцающим блеском.
Основные характеристики свойств текстильных нитей. К основным характеристикам свойств текстильных нитей, регламентируемых ГОСТ 6611.1—73, ГОСТ 6611.2—73 и ГОСТ 6611.3—73, относятся: линейная плотность, разрывная нагрузка и разрывное удлинение, число кручений и коэффициент крутки, величина укрутки, а также неравномерность показателей по перечисленным характеристикам.
Ли псиная плотность, текс, текстильных нитсн, как и молоком, определяется по формуле
Т пгИ.
Различают линейную плотность фактическую, поминальную, номинально- расчетную и нормальную.
Фактическую линейную плотность нитей Тф находят путем их взвешивания и последующих вычислений по формуле
7ф= 1000%т/(1п),
где 1000 — коэффициент для перевода метроц в километры; 2т — сумма масс отрезков нити, г; / — длина отрезка нити, м; п — число отрезков.
Линейная плотность запроектированной к выработке нити называется номинальной. По номинальной линейной плотности нити Т„ рассчитывают массу материала. Отклонение фактической линейной плотности инти от номинальной, %, определяют по формуле
ДГ=_- 100(7’ф-7'11)/7’11.
В действующей нормативно-технической документации сохранились косвенные обозначения тонины нитей через номер метрический — 1/т, м/г,— характеристику, обратную линейной нлотности: Т’Л'ц, —1000, и титр — массу в граммах мотка длиной 9000 м или в деиье (0,05 г) мотка длиной 450 м.
Для ряда расчетов иногда необходимо знать диаметр нити. Зная линейную плотность нити (или ее номер), можно найти диаметр нити по формуле
А УТ~/31,6.
Экспериментально найденные значения коэффициента А приведены ниже:
СырьеЗначение А
Пряжа хлопчатобумажная1,19—1,26
» льняная1,00—1,19
» шерстяная1,26—1,76 » вискозная 1,26
» капроновая1,19—1,46
Пити комплексные вискозные1,03 1,26
При скручивании нитей одной толщины п о м и и а л ь н о - р а с ч ет н а я линейная плотность нити определяется по формуле
7’р = Топ>
где х0 — линейная плотность одиночной нити, текс; п — число скручиваемых нитей.
При скручивании нитей различной толщины номинально-расчетная линейная плотность нити устанавливается по формуле
V тх-\тг\- . . . -,-тп.Так как при скручивании составляющие пити располагаются спиральными витками, происходит укрутка, т. е. укорочение длины, исходной пити. При этом из нитей длиной и получается крученая нить длиной /2. Величина укрутки и определяется по формуле
и ■- ■ Ю0(/1 — 12)11х.
В результате укрутки линейная плотность пити возрастает. С учетом укрутки линейная плотность нити называется норма л ь н о п.
Крутка нитей определяется числом кручений (витков) периферийного слоя нити на единицу се длины. При скручивании волокна или нити располагаются по виитовым линиям с заданным углом кручения. Чем больше угол кручения [3, тем сильнее скручена пить. При одинаковом угле (5 число кручений на единицу длины толстой пити меньше, чем тонкой. Это наглядно видно из рис. 1.16, где схематически показаны развернутые витки периферийного слоя нити с диаметрами с1\ и Л2. Чем больше высота шага или Лг, тем меньше число кручений К па единицу длины нити.
(лепет, скручивания нитей разной линейной плотности /" характеризуется коэффициентом крутки. Коэффициент крутки а согласно ГОСТ 6611.3 -73 подсчитывается по формуле
се — 0,01 К -у/Т , где К — число кручений на 1 м нити.
При постоянной объемной массе инти 6Н коэффициент крутки а пропорционален тангенсу угла кручения р.
Угол кручения |3 является универсальной характеристикой крутки пигей любой линейной плотности Т и объемной массы 6и. Число кручений К определяется по формуле
К = 8911 ^РУбн/?7'-
йг,
16. Схема развертывания периферийного слоя нити
Рис. 1 витков
В зависимости от назначения нряжп и комплексных нитей, а также свойств составляющих их волоком изменяется коэффициент крутки.
При пологой крутке нить по.туча етси менее прочной, но более мягкой,
при высокой крутке — прочной и жесткой. Под- действием радиальных напряжении, возникающих в процессе скручивания, волокна сжимаются плотнее, диаметр нити уменьшается, трение между волокнами растет, увеличивается длина занрядания волокон н вместе с этим повышается прочность пряжи. Таким образом, с увеличением коэффициента крутки и угла кручения прочность пряжи становится больше. Одпако эго происходит до определенного предела, называемого критической круткой. Дальнейшее скручивание приводит к падешпо прочности нити вследствие перенапряжения растянутых круткой волокон.
К основным характеристикам механических свойств
наибольшее усилие, сН
разрывная нагрузка
ннгеи относятся (или гс), выдер- удлинение-
живаемое шпыо к моменту разрыва, и разрывное приращение длины нити к момену ее разрыва, выражаемое в абсолютных единицах или процентах. Для сопоставления прочности нитей различной толщины вводится понятие относительной разрывной нагрузки, приходящейся па единицу линейной плотности нити.
Ро = Рр/Т.
Сопротивление нитей разрывающим усилиям определяется структурой и свойствами составляющих их волокон: молекулярной и надмолекулярной структурой иысокополимеров, прочностью связей в молекулярных цепях и между ними, формой и длиной молекул, их распрямленностыо и ориентацией относительно оси волокна, а также структурой самих нитей.
Прочность и удлинение комплексных нитей зависят в основном от механических свойств составляющих их элементарных нитей. Одпако, если элементарные пити неодинаково распрямлены и ориентированы, обладают различной прочностью и удлинением, на отдельных участках нитей возникают перенапряжения, происходит ступенчатый разрыв, что значительно снижает прочность нитей.
В нряже волокна ограниченной длины удерживаются трением, поэтому прочность пряжи зависит не только от механических свойств и равномерности волокон, но и от характера их поверхности, формы и длины, ориентированности и раснрямлснпости, закрепленности волокон в пряже круткой. При обрыве нряжп только часть волокон участвует в разрыве, остальные же растаскиваются. Степень использования прочности волокон в кардной нряже около 40—50 %, в аппаратной 20—30 %• Этим в значительной степени объясняется большая прочность комплексных пигей, чем пряжи. Показатели разрывных характеристик пряжи и нитей (но данным Ф. X. Садыковой) приведены ниже:
Разрывное
удлинение,
Относительная Сырьеразрывная нагрузка,
сН/текс
Пряжа
0,5
2
хлопчатобумажная10—10
льняная15—20
Пряжа
шерстяная аппаратная 3- -3,5 . 8
» гребенная 5- -7 7
вискозная 8- - 10 10
Комплексные нити шелк-сырец 30- -35 18
■вискозные 15- -18 18
ацетатные 14- 15 20
капроновые 38 45 25
Текстурированные нити аЛЯСГИК (капроновый) 9- -10 170-290
марон (капроновый) 30- -32 80
Процесс растяжения текстурированных нитей осуществляется в три этапа: сначала при нагрузках, составляющих 2,5- 3% разрывных, происходит ориентация оси первичном нити вследствие распрямления витком п изгибов текстурированпой нити, затем под действием приложенной вдоль оси нагрузки первичная пить деформируется и, наконец, происходит ее обрыв.
Неравномерность нитей по линейной плотности, числу кручений, разрывным характеристикам ухудшает внешний вид н свойства вырабатываемых из них материалов. Неравномерность нитей по линейной плотности вызывает неравномерное распределение крутки, колебания прочности и удлинения ниги па разных участках ее длины.
Неравномерность пряжи по линейной плотности может иметь местным характер или же повторяться по длине пити через равные и неравные интервалы.
ТканиПроизводство тканей. Ткань—материал, образуемый в результате взаимного переплетения пптеп основы (продольных нитей) с нитями утка (поперечными нитями).
На ткацкой фабрике нити утка в початках направляются непосредственно на челночные ткацкие станки, нити утка в бобинах— на бесчелночные ткацкие станки.
Часть уточной пряжи перематывается, увлажняется или эмульсируется.
Нити основы направляются' в приготовительный отдел ткацкого производства, где подвергаются перематыванию, снованию, шлихтованию, проборке (или привязыванию).
Цель перематывания—увеличение длины нитей пучем последовательного связывания мх концов с нескольких початков н сматывания на одну бобину. Одновременно нити очищаются от сора, пуха, крупных узлов и утолщенных участков.
Цель снования — получение основы, т. е. ряда параллельно расположенных нитей равной длины, навитых с одинаковым натяжением па общую цп лнидрическую маковку с фланцами. Существует два способа снования: наиболее распространенный и производительный пяртионный и ленточный, применяемый для многоцветных основ или основ с большим числом нитей, например шелковых. При партионном сновании 400 600 бобин размещают ня специальной раме шпулярмикс и пнги с них навивают ня сновальный валик. Так как число нитей основы больше, чем вмещает шнулярник, подготовленную партию основы па сновальных валиках в процессе шлихтования или перегонки перематывают на один ткацкий навой.
Цель шлихтования — уменьшить обрывность нитей основы на тканком станке. Для этого па нити основы наносится тонкий слой клеящего вещества (шлихты), делающего их поверхность более гладкой. Проникая внутрь пит», шлихта склеивает волокна и таким образом повышает прочность н устойчивость нитей к переменным нагрузкам в процессе ткачества. Проклеенная шлихтой основа отжимается и просушивается барабанами (в барабанной шлихтовальном машине) или горяч-пм воздухом (в камерной шлихтовальной машине).
Проборка (нлп привязывание) завершает операции подготовки нитей основы к ткачеству. Для образования ткани па ткацком станке нити основы должны быть продеты в глазки галев ремизок, между зубьями берда и в ламели основонаблгодателей. Проборка нитей может осуществляться ручным или механическим способом. При доработке основы и перезаправке станка для получения той же ткани вместо проборки выполняют привязывание нитей новой основы к концам нитей доработанной. Нити иривязываюг с помощью стационарных или чаше передвижных узлопязальлых машин непосредственно на ткацком станке.
Цель ткачества — образование ткани. Нити основы, сматываясь с напои./ (рис. 1.17), огибают скало 2, проходят через ламели ,3 осиовопаблюдателя, останавливающего ткацкий станок при обрыве нити, и направляются в ремизки 4. Каждая ремизка состоит из двух планок, соединенных галевами, имеющими посередине круглые глазки для продевания нитей основы. Па приведенном рисуикс дана схема станка с двумя ремизками для выработки ткани простейшего полотняного переплетения. При подъеме одной ремизки и опускании другой образуется зев 6, в который прокладывается челноком нить утка. С помощью берда 5, закрепленного в батане, совершающем возвратно-поступательное движение, пить утка прижимается к опушке ткани 7. Бердо отходит в обратном направлении, ремизки меняются местами: верхняя опускается вниз, а нижняя поднимается вверх. Снова образуется зев, в который прокладывается следующая нить утка. Наработанная ткань огибает грудницу 8, вальян 9, перемещающий ткань, направляющий валик 10 п наматывается па товарный валик И.
Н зависимости от способа прокладывания нити утка в зев различают станки челночные и бесчелночные, от способа смены утка — механические и автоматические, от вида зевообразователыюго механизма — эксцентриковые, кареточные и жаккардовые, от числа челноков — одпоче.тпочпые п многочелночные.
На механических челночных станках пролет челнока через зев осущсстт: ляется с помощью боевого механизма. Ударом погонялки челнок пробрасывается через зев из челночной коробки, находящейся на одном конце бруса — батана, в челночную коробку, размещенную па другом конце батана. После прибоя нити утка батан отходит назад, образуется новый зев, в который пробрасывается челнок в обратном направлении.
Для выработки тканей простейших переплетений применяются эксцентриковые зевообразовательпые механизмы. Для получения более сложных переплетений используются ремизоподъемные каретки. Конструкций кареток много, и механизмы подъема ремизок разнообразны, но па всех каретках чередование подъемов ремизок регулируется в соответствии с рисуц- . ком переплетения специальной кар- ^ той с отверстиями или колками либо наборными целями, что позволяет легко менять рисунок переплетения.
Ткани с крупными узорами, для об- 1 разования которых требуется несколько десятков различно переплетающихся нитей основы н утка, вырабатываются па ткацких станках, ос- Рис. 1.17. Схема челночного ткац- нащенпых жаккардовыми машинами. кого станка
Отличительной особенностью этих машин является то, что каждая нить или небольшая группа нитей основы может подниматься и опускпться раздельно. Это позволяет вырабатывать с помощью жаккардовых машин сложные рисунки.
Для получения тканей с разными по цвету, волокнистому составу или структуре нитями утка применяются многочелночные станки. Лля утка каждого вида на станке имеются отдельные челноки, которые вводятся п действие в определенной последовательности.
Из бесчелночных ткацких станков наибольшее распространение в СССР имеют пневморапиртше станки ЛТПР и станки СТБ с малогабаритными прокладчиками.
На станках АТПР прокладывание нити утка происходит с помощью рапир, которые представляют собой расположенные соосно цилиндрические трубки (наружную п внутреннюю), жестко соединенные с форсунками, В капал правой рапиры подается сжатый воздух, а пз канала левой рапиры он отсасывается, Нить из правой рапиры передается в левую, приемную. При транспортировке через зев нить не имеет жесткой связи с рапирами. После выхода рапир ия зеад кчть утка остается в нем, отрезается пожпипами у правой кромки и прибивается бердом к опушке ткапи.
На пневмораннрных станках практически вырабатывается весь массовый ассортимент хлопчатобумажных, вискозных и хлонколавсановьтх тканей полотняного, саржевого и сатинового переплетений. Производительность станков ЛТПР в 1,5—2 раза выше производительности автоматических ткацких станков. Работают они почти бесшумно, что выгодно отличает их от челночных станков.
Значительно меньшее распространение имеют бесчелночные пневматические станки, в которых нить утка с неподвижной конусном бобины направляется в сопло и прокладывается через зев периодически подаваемым сжатым воздухом. Еще реже применяются гидравлические станки, в которых нить утка пробрасывается через зев подаваемой под давлением струей воды.
Па рапирных станках пить утка прокладывается через зев с помощью жестких или гибких рапир, движущихся навстречу друг другу. Одна рапира, несущая пить, передает ее в середине зева другой, встречной, протягивающей нить через вторую половину зева.
На станках СТБ, где сохранен принцип образования ткани челночными станками, уток вводится в зев малогабаритными прокладчиками — микрочелноками. Прокладчик, представляющий собой небольшую металлическую пластину, захватывает конец нити с неподвижной конусной бобины п протягивает ее через открытый зев.
В обратном направлении прокладчики без пити перемещаются под нитями основы транспортирующей лептой, которая передает их на противоположную сторону станка, снова в боевую коробку. Одновременно в работе находятся 13—17 прокладчиков. Проложенная в зев пить утка обрезается, а ее конец закладывается кромкообразопателем в следующий зев (закладная кромка).
Станки СТБ могут работать с эксцентриковыми (кулачковыми) зевообра- зовательпыми механизмами, с каретками п жаккардовыми машинами. Станки СТБ выпускаются с заправочной шириной от 175 до 330 см, На них могуг быть установлены кромкообразователп для получения одновременно^трех полотей. Ня стайках СТБ, получивших значительное распространение, вырабатываются высококачественные ткани из всех видов сырья, в большом количестве— шерстяные. Производительность станков СТБ в 2 2,5 раза больше производительности челночных.
Многозевные ткацкие станки в настоящее время имеют еще ограниченное применение, но являются перспективными. Многозевньте станки с волнообразным зевом характеризуются тем, что по всей заправочной ширине станка каждая ремизка делится на определенное число небольших групп галев - секций, ширина которых зависит от рисунка переплетения. Каждая секция приводится в движение от индивидуального зевообразовательтюго кулачка. Вследствие спирального расположения кулачков па валу по всей заправоч- нон ширине образуются волны зева, создаваемые ремизками, часть которых поднята, а часть находится б переходном положении. Скорость перемещения челнока должна соответствовать распространению волн зева.
Строение и классификация тканей. Одна из основных характеристик строения тканей -вид переплетения, определяющий взаимное расположение и связь между собой нитей основы и утка, а также внешний вид и свойства ткани.
Законченный рисунок переплетения ткани называется раппортом. Раппорт определяется числом нитей, образующих его. Различают раппорт по основе Я0 и раннорт по утку (рис. 1.18).
Построение ткацких переплетений ведется в системе прямоугольных координат. В теории ткацких переплетений, разработанной М. II. Никитиным и принятой в качестве стандартной, для каждого переплетения может быть найдена строящая его диагональ, состоящая из основных одиночных перекрытий, от которых ведется дальнейший отсчет при построении переплетения. Для условного обозначения переплетения используется формула уравнения прямой
ук = ах ± Ъ,
где К- раппорт переплетения (при несимметричном рисунке может иметь дробное обозначение Яо/Яу)', а — угловой коэффициент, характеризующий тангенс угла наклона диагонали, идущей из точки пересечения осей координат (и зависимости от величины углового коэффициента диагональ переплетения может быть более крутой или более пологой); Ь — параметр, указывающий величину смещения второй прямой относительно первой (применяется при построении переплетений мелкоузорчатого и сложного классов).
Переплетение, изображенное на рис. 1.19, а, отвечает уравнению у4 = х, так как его раппорт равен 4, а угловой коэффициент, соответствующий тангенсу угла наклона диагонали, равному 45°, составляет 1. Переплетение, показанное на рис.1.19, б, отвечает уравнению у$ — 2х.
Направление диагонали связано с величиной сдвига, показывающего, на сколько нитей сместилось перекрытие рассматриваемой нити относительно перекрытия предыдущей. Как по-

Рнс. 1.18. Переплетение ткани и его Рис. 1.19. Рисунки переплете- изображение на клетчатой бумагеиий, отвечающие уравнениям:
а ' - У4=х; б — Вь=2х
строение рисунка переплетения, так и отсчет сдвига ведется по вертикали.
полей
Рис. 1.20. Виды в переплетении:
В переплетении, изображенном на рис. 1.19, а, сдвиг основных перекрытий происходит на одну нить, а в переплетении, показанном на рис. 1,19,6 — на две нити. Таким образом, цифровое выражение углового коэффициента одновременно показывает и величину сдвига.
— основное поле
— уточное поле связи; 3 — основной поле контакта; 4—уточное поле контакта; 5 — основное свободное поло; 6 - уточное свободное поле; 7 — ноле просвета между 1МПЯМИ
связи;
В тканях в зависимости от вида переплетения нити основы и утка могут огибать одна другую или перекрывать сразу несколько нитей. Каждый участок,' на котором нить переходит с лицевой стороны на изнаночную и с изнаночной стороны на лицевую, Г. И. Селиванов назвал полем связи (1, 2, рис. 1.20), участки, на которых нити основы н утка, соприкасаясь, перекрещиваются — полем контакта (3, 4), участки, на которых нити не соприкасаются-—свободным полем (5, 6), образующиеся между нитями сквозные поры — полями просвета (7).
Ткани в зависимости от вида переплетения подразделяются на четыре класса (схема 1.2):
Ткани простых (главных) переплетений характеризуются гладкой однородной поверхностью.
Ткани мелкоузорчатых переплетений характеризуются узорами из мелких фигур, образованных видоизменением, усложнением и комбинированием гладких переплетений.
Ткани сложных переплетений образуются из нескольких систем нитей основы и утка.
Ткани крунцоузорчатых (жаккардовых) переплетений характеризуются разнообразными крупными узорами.
Ткани простых (главных) переплетений. Отличительной особенностью тканей простых переплетений является следующее: раппорт по основе всегда равен раппорту по утку; каждая нить основы переплетается с каждой нитью утка в раппорте только один раз. В пределах одного раппорта каждая нить имеет два поля связи, переходя один раз с изнаночной на лицевую сторону ткани и один раз с лицевой на изнаночную сторону. Поэтому число полей связи в раппорте простых переплетений равно удвоенному числу нитей раппорта, т. е. 2Я. К тканям простых переплетений относятся ткани полотняного, саржевого и атласного (сатинового) переплетений.
Ткани полотняного переплетения (уравнение у% = х) имеют самый маленький раппорт: /?0 = 2 и ^?у = 2. Общее число перекрытий ЯоЯу = 2-2 = 4. Каждая нить основы переплетается
Простых (1 лаинмх) переплетений ^ласс
Подкласс
Вид
К
'•А
О
С

орсоимх аере-
•Ткани
Схема 1.2
Сложных поре плетений
с каждой питыо утка через одну (см. рис. 1.18), т. е. нити образуют только ноля связи; этим обеспечивается наибольшая слитность структуры ткапп и при прочих ранных условиях наибольшие прочность п жесткость.
Ткани полотняного переплетения — двусторонние, с однообразной гладкой поверхностью на лицевой и изнаночной сторонах. При значительной разнице в толщине нитей основы п. утка на ткани полотняного переплетения образуются продольные или поперечные рубчики, создающие репсовый эффект. Тонкие нити изгибаются вокруг толстых и закрывают их. Вследствие этого толстые нити остаются внутри ткани, а топкие на ее поверхности. При такой структуре поверхность тканн полотняного переплетения может быть образована какой-то одной системой нитей.
Ткапп полотняного переплетения самые распространенные. К ним относятся хлопчатобумажные — ситцы, бязи, бельевые и многие платьевые; большая часть льняных — полотна, парусина, бортовая ткань; многие ткани нз натурального шелка и химических волокон н нитей. Реже полотняное переплетение используется при выработке шерстяных тканей.
Ткани саржевого переплетения имеют на поверхности характерные косые диагональные полоски (уравнение уп = х). Так как угловой коэффициент переплетения нитей равен 1. при каждом последующем прокидывании утка происходит сдвиг ткацкого рисунка па одну нить (см. рис. 1.19, а) и поля связи располагаются по диагонали. При этом угол наклона диагонали должен быть равен 45°, но практически он меняется в зависимости от соотношения толщины нитей основы и утка и плотности их расположения.
Направление диагонали на ткани бывает положительным — вправо и отрицательным — влево. Почти все вырабатываемые пашей промышленностью ткани саржевого переплетения имеют правое направление диагонали.
Раппорт в тканях саржевого переплетения /?^3. Саржевое переплетение (саржу) обозначают дробью, в которой числитель показывает число перекрытий основы, а знаменатель — число перекрытий утка, расположенных при каждом уточном прокидывании в пределах раппорта с лицевой стороны ткани. Так как каждая нить основы только один раз в раппорте выступает на лицевой стороне среди нитей утка или одна пить утка только один раз среди ннтей основы, в дробном обозначении саржи простого класса всегда в числителе или знаменателе стоит единица.'
Переплетения саржа 1/2, 1/3, 1/4 называют уточными и используют при выработке тканей, па лицевой стороне которых необходимо выявить уток. Переплетения саржа 2/1, 3/1, 4/1 называют основными, так как на лицевой стороне ткани преобладает основа.
Ткани саржевого переплетения с небольшим раппортом имеют мелкий рубчик; так как связи в них частые, они обладают повышенной прочностью и жесткостью. С увеличением раппорта рубчик делается круппее и рельефнее.
Ткани атласного (сатинового) переплетения благодаря редким изгибам нитей основы и утка имеют гладкую блестящую поверхность. Лицевая сторона тканей атласного переплетения состоит из нитей основы. В сатиновом переплетении (уточном атласе), наоборот, лицевая сторона образуется из нитей утка, каждая из которых только один раз в раппорте проходит под нитыо основы, выходя наизнанку. Атласные и сатиновые переплетения соответствуют уравнению 1/п~ах, при этом
Наибольшее распространение получили ткани атлас и сатин с раппортами 5, 8 и 10 нитей.
Нужно помнить, что при построении атласного переплетения угловой коэффициент а, а следовательно, н сдвиг перекрытий должны иметь следующую зависимость: 1 <а<(%—1). Величина сдвига не должна бьсть кратной числу нитей раппорта и иметь с ним общих делителей. Поэтому при раппорте, равном 4 и б нитям, получить ткань правильной структуры нельзя.
Ткани атласного (сатинового) переплетения благодаря редким полям связи могут вырабатываться с повышенной плотностью. При этом большая плотпость сообщается системе нитей, выступающей на лицевую сторону ткани, т. е. в сатиновом переплетении — утку, а в атласном переплетении — основе. Поэтому на лицевой стороне ткани образуется плотный ровный застил из длинных перекрытий, придающий ткани блеск. Изнаночная же сторона ткани получается менее гладкой и не имеет блеска.
Ткани атласного (сатинового) переплетения благодаря гладкой поверхности устойчивы к трению, хорошо скользят и поэтому применяются в качестве подкладки. Вследствие более редкого расположения полей связи, чем в тканях полотняного переплетения, нити слабее закреплены в общей структуре ткани и осыпаются по краю среза. Особенно большой осыпаемостью характеризуются ткани атласного переплетения из комплексных химических нитей. Длинные, свободно лежащие перекрытия делают ткань толще.
Сатиновым переплетением вырабатывается большая группа хлопчатобумажных тканей, называемых сатинами. В шелковом производстве значительное распространение имеют ткани атласного переплетения. Для шерстяных камвольных тканей атласное переплетение применяется очень редко, однако суконные ткани, подвергающиеся сильной валке и ворсованию, иногда вырабатываются сатиновым переплетением.
Ткани мелкоузорчатых переплетений. Эти ткани принято подразделить на два подкласса: ткани производных переплетений и ткани комбинированных переплетений.

а.
Рис. 1.21. Рисунки тканей переплетении, проигнюдиых от полотняного:
и — репса; б - ■ рогожки
Ткани производных переплетений получаются усилением одиночных основных или уточных перекрытий полотняного, саржевого п атласного переплетений. В большинстве случаев ткани производных переплетении сохраняют признаки, характерные для переплетений, из которых они образованы, но их раппорт по основе не всегда ранен раппорту но утку. К тканям, образованным переплетениями, производными ог полотняного, относятся репс и рогожка.
Ткани репсового переплетения образуются путем усиления (удлинения) основных и уточных перекрытий полотняного переплетения. При этом несколько нитей основы или утка переплетаются как одна нить, в результате чего ранпорт рисунка увеличивается но усиленной системе. Ткани репсового переплетения могут быть основными (рис. 1.21, а), когда их поверхность образуется из нитей основы и рубчик получается поперечным, или уточными, когда нити утка перекрывают несколько нитей основы и рубчик получается продольным.
Ткани переплетения рогожка представляют собой двойное или тронное полотняное переплетение (рпс. 1.21, б), образованное усилением (удлинением) перекрытий одновременно по основе и по утку. Для получения узора в виде шашек правильной формы необходимо, чтобы ткань по основе и но утку имела одинаковую плотность и толщину нитей. Благодаря длинным перекрытиям ткань может быть выработана с большой плотностью п будет мягкой.
К тканям, образованным переплетениями, производными от саржевого, относятся саржа усиленная, саржа сложная, саржа ломаная и др.
Ткани переплетения усиленная саржа получаются при увеличении длины одиночных перекрытий саржи простого класса. По сравнению с простой усиленная саржа имеет более отчетливые и широкие диагональные полосы. С увеличением числа нитей в раппорте ширина полос увеличивается. Ткани, выработанные переплетением усиленная саржа, обозначаются дробью; они могут быть уточными 2/3, 2/4, основными 3/2, 4/2 и двусторонними 2/2, 3/3 (рис. 1.22, а). Наиболее широкое распространение имеют ткани с переплетением двусторонняя саржа.

5
Рис. 1.22. Рисунки тканей переплетении, производных от саржевого: и — усиленной суржи; б--саржи сложной, или многорубчатой; п -саржи ломаной
Переплетением усиленная саржа вырабатываются многие хлопчатобумажные ткани одежной группы, а также шерстяные ткапи.
Ткани, образованные переплетением сложная (или много- рубчатая) саржа, имеют рубчики различной ширины. Дробное обозначение этой саржи содержит в числителе и знаменателе несколько цифр. Например, саржа 2.1.1/1.2.1 (рис. 1.22, б) как бы составлена из сарж 2/1, 1/2 и 1/1.’ Раппорт сложной саржи но основе равен раппорту но утку и соответствует сумме цифр, указанных в числителе и знаменателе. В зависимости от соотношения чисел дробного обозначения сложной саржи па лицевой стороне ткани может преобладать основный или уточный застил.
Ткань переплетения ломаная саржа строится на базе переплетений простой, усиленной или сложной саржи с изменением направления диагоналей, в результате чего образуется узор в виде зубцов (рис. 1.22, в). Благодаря различному отражению света поверхностью ткапи саржевого переплетения, имеющего наклон диагоналей вправо и влево, па ткани создаются продольные полосы. Излом диагонали может быть по основе или по утку через произвольное число нитей.
Переплетением ломаная саржа вырабатываются хлопчатобумажные и шерстяные костюмные ткани типа трико, а также некоторые пальтовые ткани.
К тканям, выработанным переплетением, производным от атласного, относится усиленный с а тип (уточный атлас). Для усиления связи между нитями основы и утка к каждому основному перекрытию добавляется еще одно или несколько дополнительных перекрытий. При такой структуре нити утка лучше закреплены, что особенно необходимо для тканей подвергаемых начесу, например хлопчатобумажных сукон. Переплетением усиленный сатин вырабатывается молескин.
К тканям комбинированных переплетений относятся: креповые, рельефные, просвечивающие, а также ткани с продоль-
ними и поперечными полосами и клетками, образованными сочетанием разных переплетений.
Ткани креповых переплетений имеют разбросанные в разных сочетаниях основные и уточные перекрытия, образующие мелкозернистую поверхность ткани, имитирующую эффект, создаваемый в шелковых тканях нитями креповой крутки (рис. 1.23, а). Креповым переплетением вырабатываются платьевые хлопчатобумажные шерстяные, а также шелковые ткапи.
Ткани рельефных переплетений имеют на поверхности рельефно выступающий рисунок. К ним относятся ткани, образуемые вафельным, диагоналевым и рубчиковым переплетениями.
Па тканях вафельного переплетения создается узор из прямоугольных ячеек, граии которых выступают, а середина углублена (рис. 1.23, б). Места с короткими перекрытиями соответствуют углубленной части ячейки, длинными перекрытиями образуются выступающие рельефные грани прямоугольника. Чаще всего вафельное переплетение применяют для выработки полотенечных тканей, так как свободно лежащие перекрытия нитей основы и утка повышают способность ткани к впитыванию влаги.
Ткапи, вырабатываемые диагоналевым переплетением, имеют выпуклые рельефные рубчики, идущие круто вверх (рис. 1.23, в). Для образования таких тканей базовым переплетением чаще всего служит сложная саржа. Диагоналевым переплетением вырабатывают ткапи для ведомственной одежды, а также некоторые пальтовые, костюмные, плащевые ткани.
Ткани, образуемые рубчиковым переплетением (ложное пике), имеют на поверхности выпуклые продольные рубчики. В каждом раппорте такого переплетения имеется два рубчика

а
Рис. 1.23. Рисунки тканей комбинированных переплетений:
а — крепового; б — вафельного; в — диагонале-
(рис. 1.24). Хлопчатобумажные и шелковые ткани пике вырабатываются рубчиковым переплетением.
Ткани, имеющие рисунок в виде ПОЛОС и клеток из просвечивающих Рис. 1.24. Разрез ткани руб- иолос, получаемых сочетанием чикового переплетения длинных перекрытий, стягивающих
нити в группы, с полотняным переплетением, разъединяющим эти группы, называют просвечивающими. Просвечивающие ткани имеют обычно небольшую плотность и вырабатываются легкими, прозрачными, имитирующими ажурные; применяют такие ткани для летней одежды.
Ткани продольно- и поперечнополосатые получаются сочетанием раппортов нескольких различных переплетений. В зависимости от последовательности чередования переплетений полосы могут располагаться вдоль и поперек ткани и иметь большую или меньшую ширину. Сочетанием продольных и поперечных полос из разных переплетений образуют на ткани клетки или шашки. Ткапи с таким узором используют для изготовления костюмов и платьев.
Ткани сложных переплетений. Такие ткани получают, применяя несколько систем нитей основы и утка, из которых в процессе формирования ткани образуется несколько слоев, располагающихся один над другим. К тканям сложных переплетений относятся двойные, ворсовые, перевивочные (ажурные).
Двойные ткани могут быть двухлицевые, мешковые и двухслойные.
Двухлицевые (полутораслойпые) ткани образуются из одной основы и двух утков или же двух основ и одного утка. Наличие второй системы нитей основы или утка позволяет вырабатывать ткани, имеющие па лицевой и изнаночной сторонах различные рисунки и перекрытия из пряжи разного качества и цвета. Если в ткани предусмотрено два утка, то для верхнего утка применяется переплетение, образующее на лицевой стороне уточный застил, а для нижнего утка — переплетение, при котором уток выявляется в основном на изнанке; нижний уток не должен быть виден на лицевой стороне ткани, а верхний на изнанке. На рис. 1.25 изображена структура двухлицевой ткани с чередованием утков 1 : 1 и переплетением саржа 1/3 для верхнего утка и саржа 3/1 —для нижнего.
Двухлицевые ткани имеют повышенную толщину и массу (драпы и т. п.).
Мешковые ткани образуются двумя системами нитей основы и двумя системами нитей утка. Получаются два самостоятельных, расположенных одно над другим полотна, которые могут соединяться только по краям, образуя замкнутую полую ткань (пожарные рукава), или по рисунку. При соединении по рисунку связь двух полотен осуществляется путем
Рис. 1.26. Разрез Мешковой ткани со сменой слоев по рисунку
У
Рис. 1.25. Рисунок двухлицевой (иолутораслойной) ткани
взаимной смены слоев (рис. 1.26), при этом но контуру рисунка возникают полые замкнутые мешочки. Если нити разных слоев имеют различный цвет, получается двусторонний разноцветный узор. Ткани с таким узором применяют в качестве платьевых и декоративных.
Двухслойные ткани, как и мешковые, образуются двумя системами нитей основы и двумя системами нитей утка. Связь полотен осуществляется по всей площади ткани. Соединять полотна можно с помощью нижней основы Ои (рис. 1.27, а), которая располагается в местах связей С над верхним утком Ув, или с помощью верхней основы Ов, которая находится под нижним утком Ун (рис. 1.27, б). Полотна могут быть также связаны между собой с помощью отдельной прижимной основы Опр (рис. 1.27, в) с более редким, чем в полотнах, расположением нитей. Нити, осуществляющие связь между полотнами, наиболее напряженные, поэтому их распределяют в ткани равномерно, без резких изгибов.
Двухслойные ткани очень толстые, тяжелые, для верхнего полотна в них используют высококачественную пряжу, а для нижнего, изнаночного,— менее качественную, дешевую. Так повышают теплозащитные свойства ткани без значительного ее удорожания. Лицевая и изнаночная стороны ткани могут иметь различный рисунок переплетения и цвет.
Ткань пике—разновидность двухслойной ткани. Лицевая сторона ткани вырабатывается полотняным переплетением. Рельефный рисунок на ткани создается благодаря тому, что нити нижней основы, располагаясь по контуру узора над нитями верхнего утка, оттягивают их вниз, образуя углубления, как у стеганого одеяла. Рисунки ткани пике могут быть очень разнообразными.
Ворсовые ткани имеют на поверхности ворс из разрезанных волокон (разрезной ворс) или из нитяных петель (петельный ворс). Ворс можно получить прн разрезании нитей утка (уточно-ворсовые ткани) или нитей основы (оспововорсо- вые ткани). Разновидностью ворсовых тканей являются махровые ткани с петельным, чаще двусторонним ворсом из нитей основы.

Рис. 1.27. Разрез двухслойных тканей с разными связями полотен: а — нижняя основа над верхним утком; б — верхняя основа под нижним утком; в — связь с помощью прижимной основы
Ткани с уточным ворсом вырабатывает хлопчатобумажная промышленность. Грунт ткани образуется коренной (грунтовой) основой Ои (рис. 1.28, а), переплетающейся с коренным утком У к- Чаще всего используется полотняное переплетение. Ворсовой уток Уп с большой плотностью ложится длинными перекрытиями, которые затем разрезаются в процессе отделки. Таким образом получают хлопчатобумажные ворсовые ткапи, называемые полубархат, вельвет-корд и вельвет-рубчик.
Ткани с ворсом из основы вырабатывает шелковая промышленность. Для производства их используются саморезные станки и станки с прутками. При образовании двухполотенного бархата две коренные основы 0К^ и 0Кз (рис. 1.28, б) переплетаются каждая со своим утком Ук и УКг, создавая два самостоятельных полотна. Ворсовая основа Оп переходит из верхнего полотна в нижнее и обратно, связывая полотна между собой. Нож-саморез движется между полотнами, разрезает пити ворсовой основы и разделяет полотна на две самостоятельные ткани.
Прутковым способом получают однополотепные ворсовые ткани с разрезным или петельным ворсом (рис. 1.28, в). При подъеме нитей ворсовой основы 0„ в зеи закладывают пруток Я. После того как образуется петля из пити ворсовой основы, ее закрепляют последующими прокидываниями коренного утка, затем пруток вытаскивают. Для получения разрезного ворса

а — уточноворсовой до и после разрезания ворса; б — осиововор- совой, полученной двухполотен- ным способом; в — основоворсовой, полученной прутковым способом (до и после разрезания ворса)
на ко г где прутка имеется нож, разрезающий петли при вытаскивании прутка.
Для ворсовой основы используются нити из химических и шерстяных волокон. С ворсом из основы вырабатывают такие ткани, как бархат и плюш, а также искусственный мех. Бархат имеет короткий ворс (до 2 мм), ворс у плюша длиннее; еще более длинным ворсом (10 мм и более) обладает искусственный мех.
Махровые ткани имеют на поверхности петли из нитей различной высоты. Эти ткани хорошо впитывают влагу; их применяют для полотенец, купальных халатов и др.
Ажурные ткани образуются из двух систем нитей основы— стоевой Ос (рис. 1.29) и ажурной, или перевивочной, 0„ — и одной системы нитей утка. Нити стоевой системы служат грунтом, около которого перевиваются нити ажурной. Ажурные ткани очень разнообразны; из перевивающихся нитей на их поверхности создаются различные узоры с одиночной и групповой перевивкой.
Ткани крупноузорчатых переплетений. Такие ткани (рис.
вырабатывают на ткацких станках с жаккардовыми машинами, поэтому их называют также жаккардовыми. Некоторые ткани крупноузорчатых переплетений имеют очень большие раппорты. Число различно переплетающихся нитей основы в раппорте ограничивается числом крючков жаккардовой машины и может достигать нескольких сотен. Раппорт переплетения может повторяться по ширине ткани несколько раз, но бывают рисунки, раппорт переплетения которых занимает всю ширину ткани. Раппорт переплетения по утку определяется числом карт, регулирующих подъем нитей основы, и в отдельных случаях может состоять из нескольких сотен, а иногда и тысяч нитей.
Рис. 1.30. Ткаиь крупноузорчатого переплетения
Рис. 1.29. Структура ажурной ткани
Ткани простых крупноузорчатых переплетений образуются из одной основы и одного утка. Такими переплетениями выра-
батываготся некоторые шелковые, хлопчатобумажные и шерстяные ткапи для женских платьев, шелковые и полушелковые подкладочные ткани, полотенца, салфетки, скатерти и др.
Ткани сложных крупноузорчатых переплетений имеют узор, образованный из нескольких систем нитей основы и утка. Среди них различают ткани двухлицевые, двухслойные и ворсовые. Ткапи сложных крупноузорчатых переплетений используют для изготовления платьев, а также в качестве мебельных и декоративных.
Характеристики строения тканей. Строение тканей характеризуется числом нитей основы и утка, расположенных на условной длине, равной 100 мм (соответственно плотностью по основе П0 и плотностью по утку /7У).
Ткани могут быть равноплотными, т. е. иметь одинаковую или почти одинаковую плотность в обеих системах нитей, и неравноплотными — с различной плотностью по основе и утку. Соотношением плотностей по основе и утку определяется форма ячейки ткани. При увеличении плотности по основе нити сдвигаются в вертикальном направлении, при увеличении плотности по утку — в горизонтальном. Вследствие этого ячейки ткани перестают быть симметричными и вытягиваются в том или ином направлении. Форма ячейки ткапи является одним из основных параметров, определяющих сходство или различие механических свойств ткани в долевом и поперечном направлении.
Максимальная деформация тканей из нитей одинакового строения и толщины происходит в направлении диагонали ячейки: в равноплотных тканях под углом 45°; при Я0>ЯУ под углом 45°; при Яп<Яч, под углом меньше 45°.
При одинаковой Фактической плотности, т. е. одинаковом числе нитей на единицу длины ткани, степень заполнения ткани нитями может быть различной в зависимости от толщины последних. Поэтому для получения сравнимых характеристик вводятся понятия заполнения и наполнения тканей.
Линейное заполнение ткани по основе Еа и по утку Е<-, %. показывает, какая часть длины ткани вдоль основы или утка занята поперечниками параллельно лежащих нитей (без учета их переплетения с нитями перпендикулярной системы). Линейное заполнение определяется как отношение фактического числа нитей основы Пп или утка Яу, расположенных на длине Ь, к максимально возможному числу нитей Птзх того же диаметра й, которые теоретически могут быть расположены без промежутков, сдвигов и смятий на аналогичной длине. При определении плотности на длине ^=100 мм максимальная плотность тоV— 10^)/: отсюда линейное заполнение, %, по основе Е0= ЮО//„Яп/100 = с?аЯп, по утку Л,-= 100с?уЯу/100 = ^уЯу.
Определяя расчетный диаметр нитей по формуле (с. 52) и подставляя его значение, получаем окончательные формулы
для расчета линейного заполнения:
Е0 = А У7У70/31,6 = А П01У1000/Г0;
ЕУ = А Пу131,6 = А ЯУ/УЮ00/Т7.
Значения А приведены на с. 52.
В зависимости от назначения ткани линейное заполнение ее может изменяться от 25 до 150 %. Ниже приведены ориентировочные показатели линейного заполнения тканей различного назначения, %:
Вид (волокнистый состав) тканей
40—6040—50
40—7035—60
65—12550—90
50—15040—130
Бельевые (хлопок, химические волокна)
Платьевые (хлопок, шерсть, шелк, химические нити и волокна)
Костюмные (хлопок, шерсть, химические волокна)
Пальтовые (хлопок, шерсть, химические волокна)
Если линейное заполнение ткани больше максимальной плотности, т. е. больше 100 %, нити или сплющиваются, принимая’эллиптическую форму, или располагаются со сдвигом на разной высоте. По линейному заполнению могут быть рассчитаны размеры полей просвета (сквозных пор) ткани (рис.
, мм:
а = 100/Яо — Ло — йо (ЮО/Ео— 1);
Ь= 100/Яу—йу= йу (ЮОАЕу— 1).
Линейное наполнение показывает, какая часть длины ткани вдоль основы или утка занята поперечниками нитей обеих систем с учетом их переплетения. Образование каждого поля связи, т. е. переход нити с лицевой стороны на изнаночную и с изнаночной стороны на лицевую, влечет за собой раздвигание нитей противоположной системы. Чем больше полей связи имеет переплетение в пределах раппорта, тем меньше может быть максимальная плотность ткани. Таким образом,

Рис. 1.31. Ячейка ткани
с учетом числа полей связи в раппорте линейное наполнение характеризует степень уплотненности (напряженности) ткани.
Ткани с более редкими нолями связи, в которых отдельные группы нитей получают возможность располагаться вплотную, обладают большей наполненностью, чем ткани с короткими перекрытиями и частыми полями связи. Поэтому, например, ткани атласного переплетения можно вырабатывать со значительно большей плотностью, чем ткани полотняного переплетения.
Чтобы рассчитать фактическое наполнение по основе и утку ткани произвольного переплетения, нужно определить, какую часть от общей длины раппорта составит длина, заполненная поперечниками нитей основы и утка. Для этого, зная расчетные диаметры нитей основы й0 и утка с1у, устанавливают число нитей п раппорта в направлении одной системы и число полей связи С, образуемых в раппорте перпендикулярной системой.
При плотности Я на длине 100 мм и числе нитей в раппорте п длина раппорта
Ьк = 100/г/Я.
Отсюда линейное наполнение, %, по основе и утку (согласно формуле Ашснхерста)
Н0 = (й0п0 + с1уСу) 1001ЬЯо = (й0п0 + &уСу) 100Яо/100ло =
: (й0п0 \ $уСу) Яо/по;
Ну = (йуПу с10С0) 100/ЬДу = (йуПу + (10С0) 100Яу/100яу =
— (с^уПу -|- с^оС^о*} Ну!Ну
Связь элементов в ткани может характеризоваться коэффициентом связанности по основе Ко и по утку Ку, представляющим собой отношение линейного наполнения к линейному заполнению:
Ко = Н01Е0; Ку = Ну1Еу.
Для ткани полотняного переплетения Ко, у = 2, саржи Ко,у = = 1,5, сатина Ко, у= 1,25.
Поверхностное заполнение характеризуется отношением площади ткани, заполненной проекциями нитей основы и утка, ко всей площади ткани. Так как, переплетаясь между собой, нити основы и утка накладываются одна на другую, площадь их проекций меньше площади, занимаемой каждой из составляющих в отдельности.
Допустим, площадь одной ячейки ткани — АВСБ (см. рис.
, площадь проекции нити основы — АВМК и нити утка — ЛЕЮ. Тогда поверхностное заполнение рассматриваемой площади ткани
р _ АВМК + АР1Р — АРОК П0В“АВСИ~
(Л0 • 100/Яу + йу • 100/Яо — й0йу) 100 ~(Ю0/Яо) (100/Яу)~
: йоП0 + йуПу—0,0\(1оПос1уПу — Е0 + Еу—0,01ЕоЕу.
Зная поверхностное заполнение ткани, можно определить ее поверхностную пористость Япов, показывающую отношение площади сквозных пор к площади всей ткани, %.
^пов^ 100—Епов.
Поверхностное наполнение В. П. Склянников характеризует отношением условно-минимальной площади 5т1П, которую могла бы занимать ткань при ее условно-максимальной уплотненности, к фактической площади 5фаКт, занимаемой данной тканью. Коэффициент наполнения ткани определяется по формуле
Н — 5т1п/5факт-
Предполагая, что при максимальной уплотненности ткани свободных полей просвета нет, величина условно-минимальной площади ткани может быть подсчитана по формуле
■5щ1п — 5спс 8впв ЗцрПцр,
где 5С — площадь поля связи; пс — число полей связи; 5П— площадь поля контакта; лп—число полей контакта; 5Пр — площадь поля просвета; Япр — число полей просвета.
В зависимости от числа полей связи изменяется условноминимальная площадь ткани. Максимальную площадь при одинаковой плотности будет занимать ткань полотняного переплетения, так как она имеет максимально возможное число полей связи.
Поверхностное наполнение, учитывающее число полей связи в раппорте, лучше, чем поверхностное заполнение, характеризует уплотненность ткани.
Объемное заполнение, %, показывает, какую часть объема ткани составляет объем нитей основы и утка т. е.
Ев= ЮОУи/Ут-Объем нитей Уп^/Ин/бн. объем ткани Ут = тт/бт,
где /пн и /Пт — масса нитей и ткани; бв и бт — объемная масса нитей и ткаии.
Так как массы иитей и ткани равны, получаем уравнение
Е„ = 10О/пнб,/(бнш,) “ 100бт/бн,т. е. объемное заполнение может быть выражено как отношение объемной массы ткани к объемной массе нитей. Ориентировочно показатели объемной массы хлопчатобумажных тканей составляют 0,25—0,5, льняных 0,4—0,7, шерстяных 0,15— 0,4 г/см3.
Заполнение по массе ткани, %, определяется отношением массы нитей к массе, которую мог бы иметь материал
при условии полного отсутствия пор как между нитями, так и внутри нитей между подокнами:
Ят= 100бТ/у,
где у — плотность вещества волокон.
Общая пористость ткани, %, характеризует долю всех промежутков между нитями, внутри нитей и волокон:
Р>об = 100(1 ~8т1у).Общая пористость тканей колеблется от 50 до 85 %.
Фазы строения ткани. Систематизировав возможные случаи взаимоизгибов нитей основы и утка в тканях полотняного переплетения и приняв нити за правильные цилиндры, проф.
Г. Новиков условно подразделил ткани в зависимости от высоты волн переплетающихся нитей на 9 фаз строения.
В ткани первой фазы строения Ф1 нити утка огибают неизогнутые нити основы (рис. 1.32, а), в девятой фазе строения Фд, наоборот, неизогнутыми остаются нити утка (рис. 1.32, в), а огибают их нити основы. В ткани средней, пятой, фазы строения нити основы и утка изогнуты в одинаковой степени (рис.
32,б). Высота волн нитей при их постоянной толщине изменяется в зависимости от угла наклона а нитей основы и угла наклона р нитей утка. В свою очередь углы наклона зависят от расстояния между центрами сечения нитей данной системы.
К — {до + Лу) 81П а; Ну = {й0 + йу) зт р.
С увеличением высоты волн нитей основы соответственно уменьшается высота волн уточных нитей. Если в фазах Ф\ и Фд расстояние между центрами сечения нитей Рс может быть не меньше 2й, то в фазе Ф5 проекция того же расстояния равна 1,75с?, т. е. при прочих равных условиях фаза Ф5 обеспечивает возможность выработки ткани с наибольшей плотностью.
При делении па 9 фаз строения высота волн нитей в данной фазе отличается от высоты волн в соседней на ’/в суммы
ч [> "т.
«VI 1- ч сл1 »1
Рис. 1.32. Схемы расположения нитей в тканях разных фаз строения:
а — первой; б — пятой; в — девятой
наименьших поперечников основы и утка в середине поля контакта, т. е. (Ъ0 + Ъу)/8, где Ь0 — толщина нитей основы; Ъу — толщина нитей утка в середине поля контакта.
Зависимость высоты волн основы Н0 и утка Ну от порядка фазы строения ткани и суммы толщин нитей основы и утка в ткапи В. П. Склянников характеризует формулами
Ло = _бо±*3^(фо_1); Ау = А±4ц9_фу).
Об
Отсюда фаза строения ткани
Ф0 = --° - + 1; Фу = 9
А0 • гН0 -|- Ну
где Ф0 и Фу — порядки фаз строения ткани по основе и утку.
Фазы строения при постоянной сумме диаметров нитей изменяются в зависимости от соотношения плотностей по основе П0 и по утку Яу. При Я0>Яу ткань имеет фазы строения Фб—Ф&, при Я0 = ЯУ— среднюю фазу Ф5, при Я0<ЯУ— фазы ф2—ф4. фаза Ф9 возможна лишь при большей плотности основы и малой плотности утка, фаза Фь наоборот, при большей плотности утка и малой плотности основы; встречаются эти фазы редко и практического значения почти не имеют.
Фаза строения данной ткани не является величиной постоянной, она изменяется в процессах текстильного и швейного производства. Вносят изменения в фазы строения тканей и процессы эксплуатации, вызывающие растяжение материала в разных направлениях и изменяющие глубину волн нитей.
Поверхность ткани. Волокнистый состав, структура нитей, вид переплетения, плотность, фазы строения ткани и отделочные операции определяют характер контакта ткани с окружающими предметами. В зависимости от вида переплетения, плотности и фазы строения ткани на ее поверхности преобладают нити основы или утка. Ткань, па поверхности которой преобладают уточные перекрытия, называют уточно-опорной. В случае преобладания основных перекрытий ткань называется основоопорной. При одинаковом выступании на поверхности ткатш нитей основы и утка ее называют равноопорной.
Ткань соприкасается с окружающими ее предметами не всей своей поверхностью, а лишь отдельными, наиболее выступающими участками. Площадь фактического контакта ткани с плоскостью предметов называется опорной поверхностью. Опорная поверхность в гладких тканях образуется гребнями волн нитей (рис. 1.33, а), в валяных тканях и в тканях с начесом она состоит из отдельных возвышающихся над поверхностью ткани волокон (рис. 1.33, б). Опорная поверхность составляет небольшую часть всей площади ткани (от 5 до 20 %) .
Рис. 1.33. Опорная поверхность тканей:
а — саржевого переплетения; 6 — сукна
С увеличением длины перекрытий растет радиус волн нитей и вместе с этим увеличивается опорная поверхность ткани. Таким образом, вид переплетения является одним из факторов определяющих величину опорной поверхности ткани. Большое влияние на величину опорной поверхности оказывают неравномерность выступающих гребней волн нитей, возникающая в основном из-за колебаний толщины нитей.
Опорная поверхность ткани изменяется как в процессах отделочного производства, так и при эксплуатации одежды. При растяжении ткани в длииу дополнительный изгиб получают нити утка и гребни их волн заметно выступают на поверхности ткани. При усадке по длине, наоборот, дополнительный изгиб получают пити основы, гребни волн которых возвышаются над поверхностью ткали.
Поверхность ткани может быть гладкой и рельефной. Рельеф поверхности ткани определяется расстоянием между вершинами гребней волн нитей и грунтом ткани. Под действием сжимающих усилий рельеф поверхности ткани может сильно меняться, особенно в тканях рыхлой структуры. При утюжильной обработке и прессовании выступающие на поверхности ткапи гребни волн нитей сжимаются и в соприкосновение с плоскостью приходят участки нитей, находившиеся ранее во впадинах. Поэтому в результате влажно-тепловой обработки ткань становится менее рельефной и ее опорная поверхность увеличивается.
Опорная поверхность тканей определяется на приборах, большинство которых представляет собой разновидность контактной призмы, действующей по принципу полного внутреннего отражения и поглощения света. Для получения изображения опорной поверхности материал прижимают к одной из граней светочувствительной призмы или куба. В точках контакта материала с призмой световой поток поглощается, и прижатые к грани участки ткани как более темные выделяются в общем отраженном потоке лучей. На этом принципе основывается действие приборов ПМ-4 (конструкции ЦНИИшерсти), АРМ-1 (конструкции Каунасского политехнического института) и ЭОП-1 (конструкции КТИЛПа).
На ином принципе основана работа прибора М. И. Сухарева (ЛИТЛП). Опорная поверхность на этом приборе определяется с помощью щупов-стержней, соединенных с электроизмерительным устройством. Львовским торгово-экономическим институтом (ЛТЭИ) предложен фотографический метод определения опорной поверхности материалов.
Трикотажные полотнаТрикотажное полотно представляет собой гибкий прочный материал, в котором текстильные пити, изогнутые в процессе вязания, имеют сложное пространственное расположение. Основным элементарным звеном, образующим грунт трикотажного полотна, является петля, состоящая из остова 1—2—3—4 (рис. 1.34, 1.35) и соединительной протяжки 4—5. Петли, расположенные по горизонтали, образуют петельные ряды, а петли, расположенные по вертикали,— петельные столбики. Помимо петель структура трикотажа может содержать элементарные звенья прямолинейной или изогнутой формы, которые служат для соединения других элементарных звеньев, образования начеса, снижения растяжимости полотна и т. п.
По способу получения трикотаж подразделяют на поперечновязаный, или кулирный, и основовязаный. В поперечновязапом трикотаже (см. рис. 1.34) все петли одного петельного ряда образованы из одной пити. В оспововя- заном трикотаже (см. рис. 1.35) каждая петля петельного ряда образована из отдельной нити, поэтому для получения петельного ряда требуется столько нитей, сколько петель в ряду.

Рис. 1.34. Строение поперечновязаного трикотажа Рис. 1.35. Строение основовязаиого трикотажа
Получение трикотажных полотен. Для производства трикотажа используются текстильиые нити различных видов: пряжа однородная и смешанная из натуральных (хлопковых, шерстяных, льняных) и химических (вискозных, лавсановых, нитроновых, капроновых и др.) волокон; искусственные и синтетические комплексные нити. Широко применяются вьгсокообъемная пряжа и текстурированные нити.
Нити, используемые для изготовления трикотажа, должны быть равномерными по крутке и толщине, прочности и удлинению при растяжении, не иметь таких дефектов, как узлы, соринки, утолщения и т. п., иначе может произойти поломка игл вязальных машин, возникнуть дефекты на полотне.
Подготовка текстильных нитей к вязанию заключается в перематывании их на мотальных машинах, парафинировании или эмульсировании.
Цель перематывания — увеличить объем паковки ннтей и одновременно проверить их качество. Парафинируют хлопчатобумажную и шерстяную пряжу для придания ей гладкости, ровноты, снижения тангенциального сопротивления. Эмульсируют смешанную пряжу и комплексные нити, чтобы предотвратить накопление на их поверхности статического электричества, придать им гладкость.
Нити, предназначенные для производства основовязаного трикотажа, проходят дополнительную операцию снования (секционного или ленточного). При секционном сновании нити наматываются на широкие катушки, вмещающие до 400 нитей; эти катушки затем надевают на одни вал вязальной машины. При ленточном, сновании все пити наматываются на навой, который затем крепится па вязальной машине.
Трикотажные полотна вырабатываются на кулирных (поперечновязальных) и осиововязалышх машинах. Основными рабочими органами вязальных машин являются иглы, платины, нитеводы и прессы.
Наиболее распространены крючковые и язычковые иглы. Крючковая игла (рис. 1.36) представляет собой стержень 4 с пяткой 5 и крючком 2. Мысик 1 крючка 2 при нажиме на крючок погружается в чашу 3, закрывая вход нити под крючок. Язычковая игла (рис. 1.37) имеет стержень 4 с крючком 3, язычок 2 с чашей 1 и пятку 5. При повороте язычка мысик крючка входит в чашу и закрывает вход нити под крючок. Пятка у игл служит либо для закрепления. либо для перемещения их в игольнице машины.
Платины предназначены для выполнения различных операций в процессе петлеобразования: изгибания нитей, перемещения их вдоль стержней игл, сбрасывания петель с игл и т. д. Они представляют собой стальные тонкие детали разнообразной формы в зависимости от их назначения.
Нитеводы служат для прокладывания нитей на иглы вязальных машин. Конструкции нитеводов на машинах разных видов различны. На осиововя- зальных машинах роль нитеводов выполняют ушковины. Ушковины ставятся у каждой иглы и в процессе вязания совершают относительно игл сложное движение.
Прессы устанавливаются на машинах с крючковыми иглами. Пресс предназначен для погружения мысика крючка в чашу иглы. Выполняется пресс в виде диска или пластин различной формы.
Независимо от способа производства трикотажа процесс петлеобразования включает в себя следующие операции: заключение, прокладывание нити, кулирование (изгибание), вынесение, прессование, нанесение, соединение!
Рис. 1.30. Крючковая игла
Рис. 1.37. Язычковая игла
сбрасывание, формирование и оттягивание. В качестве примеров рассмотрим процесс петлеобразования поперечновязаного трикотажа на машинах с язычковыми иглами (рис. 1.38) и оспововязаного трикотажа на машинах с крючковыми иглами (рис. 1.39).
Заключение состоит в перемещении рапсе образованных петел, из-под крючков (рис. 1.38, а и 1.39, а) на стержни игл (рис. 1.38,6 и 1.39,6); оно осуществляется путем перемещения игл в верхнее положение.
Прокладывание нити на иглы необходимо для образования новых петель. Оно выполняется в первом примере с помощью нитевода в момент, когда после операции заключения пглы начинают перемещаться вниз (рис. 1.38, о). При получении основовязаного трикотажа (рис. 1.39, с) нить прокладывается на крючки игл путем сложного перемещения ушковии. Сначала ушковины перемещаются между иглами в направлении к крючкам (движение А), затем вдоль игольницы па одни игольный таг (движение Б) и далее между иглами в направлении от крючков нгл (движение В). После прокладывания нитей па иглы ушковины сдвигаются па тыльной стороне игольницы па один или несколько игольных шагов в зависимости от вида переплетения, чтобы стать в исходное положение для нового прокладывания пптей (движение Г). При дальнейшем перемещении игл вверх проложенные на крючки игл нити соскальзывают на стержни (см. рис. 1.39, в).
Вынесение заключается в перемещении проложенных на стержни нитей под крючки игл. В рассматриваемых примерах вынесение осуществляется при движении игл вниз (рис. 1.38, г и 1.39, г).
Прессов ание состоит в закрытии входа под крючки игл. Па язычковых иглах прессование осуществляется старыми (уже образованными) петлями, которые, перемещаясь по стержням игл вверх, надавливают па язычки, поворачивают их и тем самым закрывают вход под крючки (см. рис. 1.38, г). На крючковых иглах вход иод крючки закрывается с помощью пресса. Пресс надавливает па крючок, в результате чего мыспк крючка утапливается в чашу иглы (рис. 1.39,й).
Нанесение — операция перемещения старых петель на закрытые крючки игл. В обоих примерах эта операция выполняется при перемещении нгл вниз (рис. 1.38,5 и 1.39,5).
Соединение — соприкосновение старых петель с нитями, расположенными под крючками; оно осуществляется при дальнейшем опускании игл.
Кулирование, или изгибание, нитей, находящихся под крючками игл, происходит под действием старых петель, сбрасываемых с крючков.
Сбрасывание состоит в соскальзывании старых петель с крючков игл (рис. 1.38, е и 1.39, е).
Формирование новых петель из нитей, расположенных под крючками игл, осуществляется путем протягивания пх через старые петли.
Оттягивание заключается в повороте новых пегель перпендикулярно стержням игл; оно необходимо для того, чтобы петли не мешали дальнейшему процессу петлеобразования (рис. 1.38,ж и 1.39,ж).

Рис. 1.38. Процесс петлеобразования поиеречновязаного трикотажа
Последовательность операций петлеобразования может быть различной: операция кулирования нити может выполняться либо после прокладывания нити (трикотажный способ петлеобразования), либо перед сбрасыванием (вязальный способ петлеобразования).
Иглы закреплены в игольнице вязальной машины. По числу игольниц различают однофонтурные вязальные машины, т. е. машины с одной игольницей, на которых вырабатывается одинарный трикотаж, и двухфонтурные вязальные машины, т. е. машины с двумя игольницами (они расположены под углом друг к другу), на которых получают двойной трикотаж. По конструкции игольниц различают кругловязальные н плосковязалыше машины. На кругловизалышх машинах игольница расположена но окружности, что позволяет вырабатывать трикотаж в виде трубки. На плосковязальных машинах установлена прямолинейная игольница, поэтому трикотаж получают в виде плоского полотна. Класс вязальных машин определяется числом игл, приходящихся на условную единицу длины игольницы. Чем тоньше иглы и чаще их расположение, тем выше класс машины и тем более тонкое и плотное полотно можно вырабатывать на ней. Некоторые вязальные машины снабжены специальными механизмами для создания разнообразных рисунчатых перенлетепий.
Кулирное трикотажное полотно получают на кругловязальных однофон- турных н двухфонтурных машинах. Так как процесс образования петель одного ряда в поперечновязапом полотне последовательный, то по окружности игольницы устанавливается несколько петлеобразующих систем. На современных высокопроизводительных кругловязальных машииах их число достигает
д
е
жРис. 1.39. Процесс петлеобразования основовязаного трикотажа
80--100. Это позволяет за один оборот игольницы провнзагь такое же число летельных рядов. Поперечновязаный трикотаж можно вырабатывать и на илосковязальных машинах, производительность которых по сравнению с кру- гловязалыгыми машинами меньше, а технологические возможности больше. На плосковязальных машинах можно вывязывать детали изделий и изделия целиком, что обеспечивает значительную экономию сырья и снижение затрат на пошив по сравнению с изготовлением кроеных изделий.
Основовязапый трикотаж получают на плоских основовязальцых машинах рашель и вертслка. Основовязальные машины обладают высокой скоростью вязания (до 2000 рядов в минуту), что в сочетании с большой рабочей шириной машины (от 190 до 530 см) обусловливает их высокую производительность.
Структура трикотажных полотен и ее характеристики.
Структура трикотажного полотна определяется формой и размерами элементарных звеньев, их взаимным расположением и связями. Поэтому одной из основных структурных характеристик трикотажных полотен является вид переплетения,
определяющий число и виды элементарных звеньев и их взаимосвязь. От вида переплетения во многом зависят внешний вид и физико-механические свойства трикотажного полотна.
Трикотажные полотна вырабатываются разнообразными переплетениями, которые могут быть подразделены на главные, производные, комбинированные и рисунчатые (узорные). Главные переплетения имеют элементарные звенья одинаковой формы в виде петель. К ним относятся гладь, ластик, цепочка, трико, атлас, ластичное трико, ластичный атлас и др.
В полотнах переплетения гладь петли расположены так, что лицевая сторона образуется петельными палочками, перекрывающими игольные дуги и протяжки (рис. 1.40). Поэтому лицевая сторона трикотажа гладкая, ровная с четко выраженными петельными столбиками, идущими вдоль полотна. Изнаночную сторону образуют игольные дуги и протяжки, что создает на ее поверхности поперечные полосы. Трикотажное полотно переплетения гладь легко распускается в направлении вязания и в направлении, обратном вязанию; оно закручивается по краям, причем по линии петельного столбика — на изнаночную сторону, а по линии петельного ряда — на лицевую. Это связано с неуравновешенностью внутренних напряжений в петлях, расположенных вблизи краев полотна. Закру- чиваемость трикотажа приводит к ряду трудностей при его отделке, раскрое и пошиве изделий. Переплетение гладь широко используется при вязании полотен для спортивных, бельевых и верхних изделий.

Рис. 1.40. Переплетение гладь:
Для полотен, выработанных переплетением ластик, характерно чередование в ряду лицевых и изнаночных петель (рис. 1.41). В связи с перекручиванием соединительных протяжек изнаночные петельные столбики заходят за лицевые, в результате чего лицевая и изнаночная стороны полотна кажутся образованными лицевыми столбиками. Порядок чередования лицевых и изнаночных петельных столбиков в полотнах может

а
5

Рис. 1.41. Строение и графическая запись переплетепия ластик *
а — строение лицевой стороны; б — строение изнаночной стороны; в — графическая запись
быть различным: один лицевой и один изнаночный (ластик 1 + 1), два лицевых и два изнаночных (ластик 2 + 2), два лицевых и один изнаночный (ластик 2+1) и т. д. Распускаемость полотна переплетения ластик по сравнению с полотном переплетения гладь меньше, такое полотно распускается только в направлении, обратном вязанию; по краям полотно не закручивается. Трикотаж переплетения ластик используется для изготовления бельевых, спортивных и верхних изделий.
В полотне изнаночного переплетения ряд лицевых петель чередуется с рядом изнаночных петель, в результате чего ряды игольных дуг н протяжек выходят попеременно то на лицевую, то на изнаночную сторону полотна, поэтому обе стороны такого полотна имеют одинаковый внешний вид, похожий на изнаночную сторону полотна переплетения гладь. Трикотаж изнаночного переплетения не закручивается по краям и легко распускается в направлении вязания и в направлении, обратном вязанию. Используется он для изготовления верхних изделий и головных платков.
В переплетении цепочка петельный столбик образуется одной питью; этот столбик не соединяется с соседними столбиками (рис. 1.42). При вязании полотен цепочка используется только в комбинации с другими видами переплетений.
Основовязаные полотна переплетения трико состоят из петель с односторонними, но разнонаправленными протяжками (рис. 1.43). Из-за наличия односторонних протяжек петли в полотне располагаются зигзагообразно. Полотна переплетения трико легко деформируются и распускаются вдоль петельных столбиков при обрыве нитей. Трико используют чаще всего в сочетании с другими видами переплетений для получения полотен комбинированных переплетений.
Рис. 1.42. Строение и графическая запись переплетения цепочка:
и — с закрытыми петлями; б — с открытыми
Рис. 1.43. Строение и гра- фическая запись переплетения трико
Рис. 1.45. Строение и графическая запись переплетения двуластик (интерлок)
Рис. 1.44. Строение и графическая запись переплетения атлас
Основовязапые полотна переплетения атлас образуются путем прокладывания каждой нити последовательно на ряд игл (не менее трех) сначала в одну сторону, затем в обратную со сдвигом на один петельный таг (рис. 1.44). Поворотные петли имеют односторонние протяжки, промежуточные петли— двусторонние протяжки. Если поворотные петли располагаются
через одинаковое число петельных столбиков, то получается трикотаж переплетения простой атлас; если же они размещаются через разное число петельных столбиков, то образуется трикотаж переплетения сложный атлас. Полотно переплетения атлас распускается вдоль петельных столбиков при обрыве нитей, обладает способностью закручиваться по краям. Оно используется для изготовления бельевых изделий, блузок, детских и женских платьев и т. п.
Полотна переплетений ластичное трико и ластичный атлас отличаются соответственно от полотеп переплетений трико и атлас порядком чередования лицевых и изнаночных столбиков. Они используются при изготовлении верхней одежды, перчаток и варежек.
Полотна производных переплетений образуются на базе главных переплетений путем соединения элементарных звеньев в виде петель с удлиненными протяжками через один, два и более петельных столбиков. Петельные столбики в трикотажных полотнах производных переплетений располагаются с большей плотностью, чем в полотнах главных переплетений, без заметных промежутков между ними, вследствие чего полотна обладают большей прочностью, меньшей растяжимостью в поперечном направлении, повышенной сопротивляемостью к распусканию петель при обрыве нитей. Наибольшее распространение в производстве трикотажа получили переплетения, производные от глади (двугладь), от ластика (двуластик, или интерлок), от трико (двутрико, или сукно, II трнтрико, или шарме), от атласа (атлас-сукно и атлас-шарме) (рис. 1.45 и
1.46).
В полотнах переплетения двугладь петельные столбики двух переплетений гладь чередуются друг с другом и вплотную, без промежутков, прилегают друг к другу. Такие полотна обладают большей плотностью, меньшей растяжимостью и
распускаемостью, повышенной закручиваемостью по сравнению с полотнами переплетения гладь. Они используются для изготовления верхних изделий.

• •
а56
Рис. 1.46. Графические записи производных переплетений основовязаного трикотажа:
а — сукца; б—-шарме; в — атласа-сукна
В трикотаже переплетения интерлок, или двуластик, сочетаются два сложенных друг с другом ластика (см. рис. 1.45). Петельные столбики одного из ластиков располагаются против петельных столбиков другого ластика, причем изнаночной стороной внутрь, в результате чего лицевая и изнаночная стороны трикотажа одинаковы и образованы лицевыми столбиками. Полотно переплетения интерлок обладает повышенной упругостью, хорошими теплозащитными свойствами, малой растяжимостью по сравнению с полотном переплетения ластик. Оно имеет красивый внешний вид и широко используется для изготовления бельевых и верхних изделий.
В полотнах переплетений сукно, шарме (производные трико) и атлас-сукно, атлас-шарме (производные атласа) каждая нить образует петли не в соседнем петельном столбике, а через один или два столбика. В связи с этим на изнаночной стороне таких полотен расположены длинные протяжки, образующие так называемые ложные поперечные столбики. Чем длиннее протяжки и заметнее их наклон, тем больше поверхностная плотность полотна, меньше его растяжимость в поперечном направлении, больше блеск. Основовязаные полотна производных переплетений используются для получения таких изделий, как блузки, женские платья, костюмы и т. п.
Комбинированные переплетения представляют собой сочетание переплетений различных видов с элементарными звеньями разной формы. Сочетание двух или более компонентов в комбинированном переплетении может служить базой для создания разнообразных гладких, мелкоузорчатых и крупноузорчатых трикотажных полотен.
Рисунчатые полотна футерованных переплетений (рис.
а) получают путем ввязывания в грунт с изнаночной стороны прокладочных (футерных) нитей высокой линейной плотности. На изнаночной стороне такого трикотажа образуется плотный начес. Прокладочные нити не формируют петель, а прикрепляются к грунту протяжками. Трикотаж футерованных переплетений широко используется для изготовления бельевых, спортивных и детских изделий.
Полотна плюшевых переплетений (рис. 1.47, б) получают ввязыванием в грунт ворсовых нитей с сильно вытяну
тыми протяжками, из которых на полотне создается ворс. Ворс может быть разрезным и пераз- резным, он может располагаться на одной или обеих сторонах полотна.
Трикотаж плюшевого переплетения обладает повышенными теплозащитными свойствами.
Рис. 1.47. Рисунчатые переплетения:
а — графическая запись футерованного переплетения; в — то же, плюшевого переплетения; в — строение уточного переплетения; г — графическая запись филейного переплетения; д — то же, переплетения трико-сукно; е — то же, переплетения цепочка-шарме
В полотнах уточных и основоуточных переплетений между остовами и протяжками петель прокладываются дополнительные продольные (основные) или поперечные (уточные) нити, не образующие собственных петель. Прокладывание и закрепление нитей в грунте может быть различным: свободным, с об- вивкой протяжек грунтовых петель, с обвивкой остовов петель. Прокладываемая нить может служить в качестве связующей, она может применяться для создания рисунка на поверхности полотпа, для снижения растяжимости тканеподобного полотна (рис. 1.47,в).
Полотна неполных переплетений имеют участки, в которых пропущены петельные столбики или отдельные петли. Получение этих участков достигается путем выключения отдельных игл из работы в процессе вязания. Благодаря этому на полотне создается ажурный эффект.
Трикотаж ажурных переплетений получают путем переноса отдельных петель на петли соседних петельных столбиков, в результате чего па полотне в определенном заданном порядке образуются отверстия, создающие разнообразные ажурные рисунки.
В трикотажных полотнах филейных переплетений (рис.
г) отсутствуют связи между некоторыми соседними петельными столбиками, вследствие чего на полотне образуются отверстия различных размеров и формы, создающие разнообразные рисунки, подобные ажурным.
Полотна прессовых переплетений получают при условии, что нити на иглы прокладываются постояшю, а ранее образованные (старые) петли сбрасываются в зависимости от рисунка. В результате в структуре полотна образуются прессовые петли, отличающиеся от обычных большей высотой и имеющие наброски. Если в полотне все петли прессовые, то переплетение полотна носит название фанг; если петельные столбики прессовых петель чередуются с обычными петельными столбиками, то переплетение называют полу фанг. С помощью прессовых переплетений можно получать полотна с разнообразными цветными, ажурными, оттеночными и рельефными эффектами. Прессовые переплетения широко используются при выработке полотна для верхних изделий.
Трикотажные полотна можно вязать переплетениями, представляющими собой соединение двух, трех видов переплетений, например трико-трико, трико-сукно (рнс. 1.47, д), цепочка- шарме (рис. 1.47, е), гладь-ластик и др. Такие полотна обладают повышенным заполнением поверхности, продольной ориентацией петель в столбиках, большей формоустойчивостыо, меньшей растяжимостью.
При вязании полотен жаккардовых переплетений иглы включаются в работу выборочно согласно заданному рисунку (узору). В отличие от полотеп прессовых переплетений при образовании трикотажа жаккардового переплетения нить прокладывается только на те иглы, с которых сбрасываются старые петли. Поэтому и местах пропущенных петель сзади старых петель располагаются протяжки. Трикотажные полотна жаккардовых переплетений вырабатываются как гладкими, так и пестровязаными с мелким и крупным рисунком. Большое распространение получил трикотаж двойного жаккардового переплетения, особенностью которого является то, что на отдельных участках его вывязываются параллельно два слоя, соединенных между собой по контуру рисунка. В результате на полотне образуется рельефный рисунок, а благодаря воздушным прослойкам между слоями эти полотна обладают высокими теплозащитными свойствами.
Переплетения трикотажа характеризуются раппортом — наименьшим числом рядов (раппорт по длине) или петельных столбиков (раппорт по ширине), после которых порядок чередования элементарных звеньев повторяется.
К основным характеристикам структуры трикотажа относятся высота петельного ряда, петельный шаг, число петель на условной длине, длина нити в петле, модуль петли и показатели заполнения.
Высота петельного ряда В, мм, — расстояние между двумя соседними петельными рядами (см. рис. 1.34). Петельный шаг, А, мм, — расстояние между двумя соседними петельными столбиками.
Число петель на условной длине трикотажа, равной 50 мм (плотность по горизонтали Яг или по вертикали Яв) определяется как
Яг = 50/Л; Яв = 50/В.
Длина нити в петле /п, мм, складывается из длин нитей остова и протяжки. Длина нити в петле определяется опытным или расчетным путем исходя из геометрической модели структуры трикотажа.
Плотность расположения петель в трикотаже не дает полного представления о степени заполнения его волокнистым материалом, так как заполнение в большей мере зависит от толщины нитей. В качестве характеристик заполненности трикотажа используются показатели заполнения.
Линейное заполнение Е, %, показывает, какая часть прямолинейного горизонтального Ег или вертикального Ев участка трикотажа занята диаметрами нитей с1„:
Еу— 100-2йнМ~4еЦ7г; Ев= 100е1„/В = ЗД,Яв.
Поверхностное заполнение Еп, %, показывает, какую часть от площади, занимаемой петлей, составляет площадь проекции нити в петле:
Яп= 100 ик1п—М1)/(АВ).
Объемное заполнение Еь., %, и заполнение по массе Ет, %, трикотажа подсчитывают по формулам, аналогичным для ткани:
100бт/б„; Ет—100бт/у.
В качестве характеристик заполнения трикотажа проф. А. С. Далидович предлагает использовать различные модули петли.
Линейный модуль т показывает, какое число диаметров нити укладывается в длине нити петли, т. е.
171 /; 1 /{ /; т,
где й„ — диаметр нити.
Поверхностный модуль — отношение площади одной петли в трикотаже к площади, занимаемой нитью петли:
тп = АВ1(1пйн).
Из приведенных формул видно, что чем меньше модуль петли трикотажа, тем выше степень его заполнения, меньше пористость и больше объемная масса.
Вязанотканые полотнаСвоеобразное сочетание ткачества и трикотажного вязания положено в основу нового способа производства текстильного материала, называемого вязанотканым.
Для изготовления вязанотканого полотна разработана машина «Метап» (ЧССР) на базе классического ткацкого станка, на котором подача иитей основы и образование зева нитями основы выполняются обычными способами. Особенность машины «Метап» состоит в прокладывании нитей утка. Между группами нитей основы 1 (рис. 1.48, а) установлены вязальные язычковые иглы 2, против которых расположены ушковые нитепрокладчики 3. Одновременно прокладывается столько нитей утка, сколько игл установлено по ширине машины. При образовании зева язычковые иглы выдвигаются вперед
—е^

и выполняется операция заключения (рис. 1.48,6). Ушковые нитепрокладчики отклоняются в зеве вправо и прокладывают нити утка 4 на соседние иглы (рис. 1.48, в), затем возвращаются в исходное положение. Язычковые иглы отходят назад, при этом выполняются все последующие операции петлеобразования, а зев закрывается (рис. 1.48, г). При повторении операций нитепрокладчики отклоняются влево и после прокладывания нитей на соседние слева нглы опять возвращаются в исходное положение. Далее цикл прокладывания и провязываиия нитей утка повторяется.
Вязанотканое полотно (рис. 1.49) состоит из полосок ткани, между которыми располагаются петельные столбики, образованные нитями утка и соединяющие полоски ткани в единое полотно. В связи с особенностями прокладывания нитей утка
их расположение в структуре тканых полосок попарное. Так как значительную часть (76—
85%) вырабатываемого вязано- тканого полотна составляет ткань, то оно обладает в основном свойствами тканей. Однако наличие петельных столбиков в структуре полотна повышает его растяжимость в поперечном направлении, улучшает проницаемость, придает мягкость и дра- пируемость.
Рассмотренным способом могут вырабатываться шерстяные, шелковые, хлопчатобумажные и льняные полотна различного назначения. Характерная особенность их внешнего вида — продольный рубчик; эта особенность несколько ограничивает ассортимент получаемых материалов. Способ получения вязанотканых полотен весьма перспективный. Производительность машины «Метап» в 1,6—2,3 раза выше производительности бесчелночных ткацких станков.
Нетканые полотна
Неткаными называют текстильные полотна, изготовленные из одного или нескольких слоев текстильных материалов (иногда в сочетании их с нетекстилыгыми материалами), элементы структуры которых скреплены различными способами.
Основой нетканых полотен могут служить: волокнистый холст, система нитей, ткань или трикотажное полотно и разнообразные их комбинаций. В качестве элементов структуры могут быть использованы и нетекстильные материалы; в частности, полимерные пленки или сетки. Скрепление структурных элементов нетканых полотен может быть осуществлено различными способами: провязыванием нитями и волокнами, игло- пробиванисм, склеиванием, сваркой, свойлачиванием и др.
Разнообразие способов производства нетканых полотен положено в основу их классификации (схема 1.3). По способам скрепления различают нетканые полотна трех классов: скрепленные механическим способом, физико-химическим способом и комбинированным. Классы полотен в свою очередь подразделяются на подклассы. Далее деление полотен ведется на группы в зависимости от вида основы материала: холст, система нитей, каркас и их различные сочетания.
Строение нетканых полотен. Структура нетканых полотен в значительной степени определяется способом производства. Технологический процесс изготовления нетканых полотен скла-

дывается из двух этапов: подготовки основы (холста, системы нитей, ткани и т. п.) и ее скрепления.
Подготовка волокнистого холста заключается в подборе смеси волокон и нитей, разрыхлении, смсгаиватш, очистке и прочесьшании волокнистой массы и формировании холста. Для производства нетканых полотеп широко используются волокна и нити натуральные (хлопковые, шерстяные, льняные) и химические (вискозные, капроновые, лавсановые, нитроновые и др.) в различных сочетаниях, что позволяет получать материалы с разнообразными свойствами. В производстве нетканых полотен некоторых видов применяют волокна как стандартной длины, так и короткие (не менее 3 мм), отходы прядильного производства, утильные волокна, что дает возможность с большим экономическим эффектом использовать волокнистое сырье. Для образования волокнистой массы в зависимости от вида перерабатываемого сырья используют машины разрыхлительного, трепального и чесального отделов прядпльного производства.
Формирование холста может быть осуществлено несколькими способами: механическим, аэродинамическим, гидродинамическим и электростатическим. Механический способ основан на укладывании прочесов с чесальных машин друг на друга с помощью транспортирующих лент.
В зависимости от направления укладывания прочесов различают холсты с разной ориентацией в них волокон: продольной, продольно-поперечной, диагональной. Все холсты с ориентированным расположением волокон имеют слоистую структуру.
При аэродинамическом способе волокнистый холст формируется воздушным потоком из отдельных волокон на поверхности сетчатого барабана (копденсера) или транспортирующей ленты. Гидродинамический способ формирования основан на диспергировании волокон в жидкости и последующем осаждении и укладывании их па сетчатых транспортирующих лентах. При электростатическом способе формирование волокнистого холста происходит путем перемещения и осаждения электростатически заряженных волокон в электрическом поле. При аэродинамическом, гидродинамическом и электростатическом способах формирования получают бесслойные холсты с неориентированным, хаотическим расположением волокон.
Характер расположения волокон в холсте в значительной степени определяет многие физико-механические свойства нетканых полотен, в частности их прочность в продольном и поперечном направлениях. Часто для повышения прочности волокнистого холста на его поверхности или между слоями располагают каркас в виде поперечной системы нитей, сетки из нитей основы и утка, уложенных друг па друга, редкой ткани или трикотажа. При подготовке систем нитей, ткани, трикотажа используют различные виды пряжи и комплексных нитей. Эти виды основы нетканых полотен изготавливают соответственно на прядильных, ткацких и трикотажных предприятиях.
Структурные элементы основы нетканых полотен скрепляют по механической, физико-химической или комбинированной технологии различными способами.
Механическая технология скрепления основана на воздействии рабочих органов оборудования на обрабатываемый волокнистый материал. При этом используются вязально-прошивной, иглопробивной и валяльный способы соединения, из которых наибольшее распространение имеет вязально-прошивной способ.
Вязалыю-прошивной способ заключается в провязывании основы в виде холста, системы нитей, ткани и т. п. нитями. Основа провязывается нитями па вязально-прошивной машине, которая является разновидностью трикотажной основовязальной машины, с помощью пазовых игл. Крючки игл для облегчения прокалывания заострены. Для провязывания основы нетканых полотен применяются переплетения цепочка, трико, сукно, шарме, филейные, плюшевые, комбинированные и др.
В зависимости от вида провязываемой основы различают холстопрошивные, нитепрошивные и каркасопрошивные полотна. Холстопрошивные нетканые полотна получают на вязально-прошивных машинах ВП (СССР), «Маливатт» (ГДР), «Арахис» (ЧССР). Волокнистый холст 2 (рис. 1.50) с помощью транспортирующей лепты 1 подается в зону вязания. Пазовые иглы 6 прокалывают снизу вверх волокнистый холст и захватывают провязывающие нити 4, которые подают ушковины 5. Нити сматываются с навоя 3. При обратном ходе пазовые иглы протягивают пити через холст, образуя основовязаное переплетение. Готовое полотно 7 наматывается на товарный валик 8. Холстопрошивпое полотно представляет собой холст, заключенный внутри редкого трикотажного переплетения, на лицевой стороне которого располагаются петельные столбики, а па изнаночной — зигзагообразные протяжки (рис. 1.51). Разновидностью его является полотно «Малифлис», представляю-
Рис. 1.50. Схема получения нетканого прошивных полотен, только
Получение питепропшв- ных нетканых полотен аналогично получению холсто-
щее собой волокнистый холст, провязанный волокнами этого же холста. Для получения такого полотна достаточной прочности необходимо, чтобы длина волокон в холсте была 60— 120 мм, а ориентация волокон преимущественно поперечная.
полотна вязально-прошивным способом в зону вязания подаются

Рис. 1.51. Холстопрошивное не- Рис. 1.52. Нитепрошнвнос нетканое тканое полотнополотно
одна (уток) или две (уток и основа) системы нитей, которые провязываются третьей системой (рис. 1.52). Для получения нитепрошивпых полотен используют машины «Малимо» и «Шуссполь» (ГДР).
На машине «Шуссполь» можно вырабатывать нетканые нитепрошивные полотна плюшевого переплетения, что позволяет получать ворсовые материалы.
Каркасопрошивные нетканые полотна получают аналогичным образом на машине «Малиполь» (ГДР), провязывая на каркасной основе петли с удлиненными протяжками. В этом случае при использовании нитей различных видов можно изготовлять материалы типа махровых, плюшевых, искусственный мех и т. п. В качестве каркасной основы используют ткань (тканепрошивные полотна), трикотаж, нетканый материал «Малимо». Разновидностью каркасопрошивных полотен являются полотна, получаемые на машинах «Вольтекс» (ГДР). Особенность их изготовления заключается в том, что каркасный материал провязывается волокнами холста, укладываемого на каркасный материал. В результате па изнаночной стороне полотна располагаются волокнистые петли, а на лицевой стороне образуется сплошной волокнистый застил. Таким способом можно получать прокладочные материалы для одежды и искусственный мех.
Иглопробивной способ получения нетканых полотен состоит в том, что волокнистый холст прокалывается (пробивается) специальными иглами, имеющими трехгранную, квадратную или ромбовидную форму лезвия, на ребрах которого расположены зазубрины (рис. 1.53). Волокнистый холст 1 (рис. 1.54) подается с помощью транспортирующей ленты 2 в зону игло- прокалывапня между прокладочным 3 и очистительным 4 столами. Столы имеют отверстия для прохождения игл 5 и фиксирования положения холста при прокалывании. Иглы 5 закреплены на игольной доске 6, совершающей движение вверх и вниз по вертикали. Проходя через холст, иглы захватывают
Рис. 1.54. Схема получения нетканого полотна иглопробивным способом

V
Рис. 1.53. Игла, применяемая для получения нетканых полотен иглопробивным способом
зазубринами пучки волокон и протаскивают их через толщину холста. В результате в структуре холста (рис. 1.55) изменяется расположение волокон, их ориентация. В местах проколов образуются пучки волокон, расположенные перпендикулярно плоскости холста; с помощью этих пучков происходит связывание структурных элементов полотна. Волокна располагаются в пучке в виде воронки, расширяющейся в месте входа иглы в холст. Прочность связывания холста зависит от его толщины и частоты проколов: чем больше толщина полотна и частота проколов (а следовательно, частота расположения пучков волокон), тем выше прочность связывания.

Рис. 1.55. Ориентация волокон в иглопробивном нетканом полотне
Валяльный способ производства нетканых полотен — один из древнейших способов получения текстильных материалов. Он заключается в уплотнении волокнистой массы при совместном действии влаги, тепла и механической нагрузки. Наиболее прочные и плотные полотна получают из шерстяных волокон — единственного вида волокон, обладающего необходимыми для этого способа свойствами: эластичностью, извитостью и разницей в тангенциальном сопротивлении вдоль и против чешуек поверхности волокна. Применение других видов волокон неэффективно, получаемые полотна легко расслаиваются. В производ-
стве нетканых полотен валяльным способом обычно обрабатывают холст с проложенным внутри каркасом из системы нитей.
Физико-химическая технология получения нетканых полотен основана на адгезионном или аутогезионном скреплении волокон холста, системы нитей и текстильных материалов. Адгезионное соединение (склеивание) волокон и нитей обеспечивается полимерными связующими веществами (клеями). Аутогезионное соединение волокон и нитей в местах контактов происходит в условиях, обеспечивающих размягчение поверхностного слоя волокон и их слипание (сварку).
Для производства нетканых полотен используют полимерные связующие, доля которых в полотне составляет около 0,3. Они являются такой же важной составной частью нетканого полотна, как волокна и нити, и обеспечивают прочное соединение структурных элементов. В качестве связующих веществ используют полимеры трех типов: термопластичные, терморе- активные и на основе каучуков (резины).
Термопластичные связующие представляют собой полимеры, способные при нагревании пли растворении размягчаться и склеивать структурные элементы основы. К ним относятся полиэтилен, поливинилацетат, поливиниловый спирт, полипропилен, полиуретаны, производные целлюлозы и др. Термопластичные связующие применяют в различных видах: растворы полимеров, водные дисперсии, порошки, фибриды, волокна, пленки, сетки; они могут быть нанесены предварительно на волокна из расплава или растворов (комбинированные волокна) или введены в состав волокон при их формовании (би- комноиентные волокна).
Термореактивные связующие затвердевают в результате химических реакций с образованием необратимой трехмерной структуры. Основой для них служат фенолформальдегидные, эпоксидные, полиэфирные и другие синтетические и природные смолы. В производстве бытовых нетканых полотен термореак- тивпые связующие используются редко, так как придают полотнам повышенную жесткость.
Связующие на основе каучуков затвердевают в результате вулканизации. Они широко применяются в виде водных дисперсий синтетических каучуков (латексы) с добавлением термореактивных связующих.
Склеивание жидкими связующими — один из самых распространенных способов получения клееных нетканых полотен. Он состоит из операций пропитывания основы (холста, системы нитей и т. п.), сушки и термообработки. Введение связующего в основу нетканого полотна может осуществляться различными способами. При полном погружении холста в раствор с последующим отжимом связующее равномерно распределяется по всей основе с образованием максимального количества склеек между волокнами, что придает материалам повышенную жест
кость. При плюсовании холст пропускается между двумя валами машины, куда подается жидкое связующее. При этом способе часто используют вспененное связующее, что придает готовому полотну повышенную упругость, пористость, воздухопроницаемость и уменьшает его поверхностную плотность. Пропитывание распыленным связующим над движущимся холстом с использованием вакуумного отсоса для более глубокого проникания его в структуру обусловливает уменьшение количества склеск и получение более мягкого полотна.
Подобного же эффекта можно достичь путем пропитывания холста методом печати — локального нанесения загущенного связующего на холст по определенному рисунку в виде точек, колец, петель, ромбов и т. п. Последующая термообработка способствует прочному склеиванию структурных элементов нетканого полотна в результате вулканизации каучука или размягчения термопластичного связующего. Однако при сушке и термообработке возможно проявление миграции частиц связующего к поверхностным слоям, что может вызвать расслаивание волокнистого холста.
Склеивание твердыми связующими основано на скреплении волокон и нитей основы нетканого полотна термопластичными связующими при нагревании. Термопластичные связующие вводятся в структуру основы на этапе подготовки волокнистой массы в виде порошка, легкоплавких волокон, фибридов, комбинированных и бикомпонентных волокон; при формировании холста — в виде каркасных элементов: пленок, сеток, систем легкоплавких нитей; в готовый холст — в виде порошка. Нагревание осуществляется путем термопрессования или терМоконтактной сварки по всей площади или в отдельных местах, в последнем случае используют гравированные валы или электроды различной формы. При нагревании частицы порошка, легкоплавкие волокна и нити, фибриды, пленки расплавляются и образуют склейки между волокнами и нитями, причем часть связующего остается вне склеек. В отличие от них комбинированные и бикомпонентные волокна при нагревании не теряют формы, а только оплавляются по поверхности и образуют склейки только в местах контактов волокон, создавая идеальную точечную структуру склеенного холста. Изменяя толщину легкоплавкой оболочки комбинированных волокон, их соотношение с обычными волокнами в холсте и режимы прессования, можно получать материалы различной структуры: от объемных пористых до материалов, состоящих из сплошной пленки связующего, армированного волокнами.
Бумагоделательный способ получения нетканых полотен основан на формировании волокнистого холста гидродинамическим способом из суспензии волокон, содержащей связующее. Технологический процесс состоит из операций подготовки суспензии волокон, отливки полотна на бумагоделательной ма
шине, обезвоживания, сушки и термообработки. Этот способ весьма перспективный, так как позволяет использовать любое сырье, короткие волокна (2—6 мм) и высокопроизводительное оборудование. В настоящее время таким способом получают полотна медицинского назначения (для белья, халатов, салфеток и т. п.).

Рис. 1.56. Схема получения нетканого полотна фильерпым способом
Фильерпый способ производства нетканых полотен заключается в аэродинамическом формировании волокнистого холста непосредственно из расплава или раствора полимера (рис.
1.56). Тонкие струйки полимера 3 поступают из отверстий фильеры 4 в обдувочную шахту 2, где при воздействии потока воздуха происходят вытягивание и затвердевание нитей. Из шахты 2 нити подаются на транспортирующую ленту 1, где формируется волокнистый холст. Возможны два варианта формирования холста: горячий и холодный. При горячем режиме нити в момент укладывания размягчены настолько, что возможно образование в местах контактов склеек вследствие аутогезии без введения связующего. Однако в этом случае механические свойства нитей весьма низкие, так как из-за слабой вытяжки и происходящей релаксации при укладывании структура волокон слабо ориентирована. Подобным способом получают клеевую паутинку для склеивания деталей одежды. При холодном формировании холста нити к моменту укладывания полностью затвердевают, поэтому для их скрепления вводят связующее, а затем предусматривают термофиксацию.
Фильерный способ получения нетканых клееных полотен относится к наиболее перспективным. По прогнозам специалистов в ближайшие годы объем производства нетканых полотен фильерным способом достигнет 30 % общего объема и будет увеличиваться в дальнейшем. Это связано с высокой производительностью установок, упрощением процесса формирования холста, применением химических нитей и возможностью выработки широкого ассортимента полотен.
Комбинированная технология получения нетканых полотен основана на сочетании механических и физико-химических способов скрепления. К такому сочетанию относятся иглопробивание и пропитывание связующим, прошивание каркаса ворсовыми нитями и закрепление их с помощью связующих веществ (тафтинговый способ), нанесение в электростатическом поле волокон на основу, предварительно покрытую клеем (электрофлокирование) и т. д.
Основные характеристики структуры. До сих пор нет устоявшейся классификации характеристик структуры нетканых полотен, что связано с постоянным совершенствованием технологии изготовления этих полотей и появлением все новых разновидностей структур. Поэтому в настоящее время структура нетканых полотен характеризуется параметрами строения их основы (волокнистого холста, систем нитей, ткапи, трикотажа и т. д.) и параметрами элементов скрепления (прошивок,склеек).
Структура волокнистого холста определяется линейной . плотностью волокон и нитей, степенью их расирямлеппости и ориентации в холсте, числом слоев прочесов. Степень распрям- ленности волокон характеризуется коэффициентом изогнутости С, который представляет собой отношение истинной длины Ьв волокна к расстоянию а между точками скрепления волокна или его концами:
С = Ь&1а.
Ориентация волокон в холсте оценивается углом наклона |3 волокна к продольному направлению холста. Так как расположение волокон в холсте неодинаковое, то принято определять показатели указанных характеристик у большого числа волокон и строить кривые их распределения, по которому можно установить преимущественное значение коэффициента изогнутости и угла ориентации.
Если в качестве основы нетканого полотна служат системы параллельных нитей, ткань или трикотаж, то характеристиками структуры этого полотна являются число нитей по длине и ширине, а также общепринятые характеристики структуры ткапи и трикотажа.
Существенное влияние на характер структуры нетканого полотпа оказывает способ скрепления элементов его основы. При вязально-прошивном способе скрепления характеристики структуры прошивки аналогичны характеристикам структуры трикотажа. Это число петель по длине Яд и ширине Пт полотпа на условной длине 50 мм (плотность), длина пити в петле Кроме них определяют длину прошивной нити на 1 м2 полотна:
Ьн = 0,4/7д/7ш/„и уработку нити, %:
У =100^х—Ь2)И,где 1*\ — длина нити, мм; 1.2 — длина участка полотна, из которого вынута нить.
Структура иглопробивного полотна характеризуется частотой проколов, приходящихся на 1 см2.
Отличительная особенность клееных нетканых полотен, полученных по физико-химической технологии, состоит в наличии
Рис. 1.57. Основные типы склеек
зон скрепления (склеек) волокон или нитей связующими веществами. Структура склеек характеризуется конструкцией, внешним видом, размерами, распределением и числом волокон в склейке. Различают несколько типов склеек, встречающихся г? структуре нетканых полотен.
Контактные склейки (рис. 1.57,а) образуются прослойкой связующего между волокнами в местах их контакта. Они характеризуются минимальными размерами, небольшой прочностью, но значительной подвижностью; возникают преимущественно при использовании в качестве связующего комбинированных и бикомпонентных волокон, фибридов и при горячем формировании фильерного холста.
Склейки-муфты (рис. 1.57,6) образуют более прочное сое-, динепие, но менее подвижное, чем контактные, так как пленка связующего обволакивает волокна в местах пересечения. Эти склейки возникают при скреплении холстов жидкими и твердыми связующими.
Ламельпые склейки в виде пластин (рис. 1.57, в) являются как бы увеличенными по длине волокон муфтами, они резко ограничивают подвижность волокон в соединении. Ламельпые склейки способны образовывать собственную непрерывную структуру в материале, после растворения волокон холста остается пористая объемная пленка связующего. Наличие подобных склеек повышает жесткость материала, снижает его проницаемость. Ламельные склейки возникают преимущественно при использовании в качестве связующего латексов.
Агрегатные склейки скрепляют более двух волокон, расположенных параллельно (рис. 1.57, г) или хаотически (рис. 1.57, д). При параллельном расположении волокон конструкция склейки сочетает в себе контактную склейку и муфту, такая склейка обладает максимальной прочностью и минимальной подвижностью. При хаотическом расположении волокон прочность склейки немного ниже.
В нетканых полотнах могут встречаться одновременно склейки различных типов, долевое соотношение которых зависит от вида волокон и нитей, структуры холста, вида связующего и условий изготовления полотна.
1.3. ОТДЕЛКА ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Текстильные материалы непосредственно после изготовления (ткань, снятая с ткацкого станка, трикотажное полотно, снятое с вязальной машины) содержат различные примеси и загрязнения, их структура и внешний вид не соответствуют предъявляемым к ним требованиям. Они имеют ворсистую поверхность, плохо смачиваются водой. Такие материалы называют суровыми, они непригодны для изготовления одежды и нуждаются в отделке.
При отделке текстильный материал приобретает требуемую структуру и внешний вид, соответствующий его назначению. Выравнивая по ширине и устраняя перекосы, материал подготавливают к раскрою в швейном производстве. В отдельных случаях путем специальной обработки материалу придают особые свойства (несминаемость, безусадочность, водонепроницаемость, огнестойкость и др.).
Технология отделки суровых текстильных материалов слагается из многочисленных химических и физико-механических обработок. В зависимости от природы волокнистого сырья, вида материала и его назначения характер и условия обработки при отделке могут меняться. Однако общая схема технологического процесса отделки различных текстильных материалов в основном одинакова и состоит из четырех переходов: 1) подготовка материала к крашению и печатанию, 2) крашение, 3) печатание, 4) заключительная отделка.
Подготовка материалов к крашению и печатаниюДля всех тканей подготовка начинается с приема и разбраковки суровья, выявления и устранения различных дефектов ткачества.
Хлопчатобумажные ткани. Этн ткани при подготовке проходят следующие операции
Опаливание — обработка суровой тканн на опаливающей машине. Опаливающие машины бывают двух типов. На машинах первого типа ткань опаливается нагретыми до красного каления поверхностями в виде плит, цилиндров, желобов. На машинах второго типа опаливание выполняется в открытом пламени газа (газоопалпвающие машины ГО-240, ГОФ-220). При опаливании одиночные волокна, выступающие на поверхности ткани, обгорают и удаляются. В результате поверхность ткани очищается. Суровье, предназначенное для получения начесных и ворсовых тканей, а также марля не опаливаются.
Расшлихтовка — удаление шлихты и части других естественных примесей для облегчения в дальнейшем отваривания и беления. Для расшлихтовки ткань замачивается в воде при температуре 30—40°С с добавлением кислот, щелочей, окислителей (I—5 г/л) или ферментов. При этом во влажной ткани происходит гидролиз крахмала. Расшлихтованная ткань становится мягче и лучше смачивается.
Отваривание применяется для удаления из ткани остатков крахмала и содержащихся в волокнах азотистых, жировосковых и пектиновых веществ. Выполняется оно в специальных варочных котлах, где ткань обрабатывается раствором, состоящим из едкого натра, бисульфита натрия (для предохранения целлюлозы от окисления кислородом воздуха), силиката натрия (для уменьшения адсорбции загрязнений из варочного раствора на ткань). Отваривание продолжается 3—4 ч при температуре 120—130°С. После отваривания ткань становится мягкой и лучше смачивается водой, но имеет серо-бурую окраску (более яркую, чем до отваривания).
Беление разрушает и о.бесцвечивает вещества, придающие волокнам серо-бурую окраску. В качестве отбеливателей применяют хлор- или кислородсодержащие окислители: гипохлорит натрия ИаСЮ, хлорит натрия КаСЮ2, перекись водорода Н2О2.
Мерсеризация — обработка натянутой ткани 25 %-ным раствором едкого натра при температуре 15—18 °С в течение 30—50 с (суровые неотбеленные ткани, обрабатываются в течение 2—3 мин). После мерсеризации ткань становится шелковистой, блестящей, повышаются ее гигроскопичность и прочность. Мерсеризованные ткани хорошо окрашиваются, приобретая устойчивую и сочную окраску. Мерсеризовать ткани целесообразно после отваривания перед белением. В этом случае эффекты мерсеризации и беления наиболее устойчивы.
Ворсование необходимо для получения начеса на ткапи (байка, фланель, бумазея, замша, сукно, вельветон и др.). Основным рабочим органом ворсовальной машины является барабан, на поверхности которого расположено от 24 до 40 валиков. Во время работы ворсовальной машины данный барабан вместе с валиками совершает вращательное движение; кроме того, валики вращаются вокруг своей оси. Ткань, продвигаясь по барабану, касается игольчатой поверхности валиков. При этом иглы выдергивают кончики волокон из утка и расчесывают их в одну (четные валики), а затем в другую (нечетные валики) сторону. Для получения хорошего начеса ткань пропускают несколько раз через ворсовальную машину.
Льняные ткаии. Подготовку к отделке льняных тканей обычно ведут по схеме хлопчатобумажного производства, но более осторожно, повторяя операции несколько раз. Это связано с тем, что льняное волокно в отличие от хлопка содержит больше сопутствующих веществ, в том числе лигнина, который плохо удаляется. Вследствие этого льняные ткапи труднее поддаются отвариванию, белению и другим видам обработок. Кроме того, приходится следить за тем, чтобы не разрушить технические волокна до элементарных и таким образом не ухудшить свойства ткапи.
Льняные ткани часто вырабатывают из пряжи уже частично отбеленной. С учетом этого разрабатывается и технология отделки. Схема технологического процесса очистки и подготовки к дальнейшей обработке льняных тканей следующая: опаливание; расшлихтовка путем замачивания в теплой воде и вылеживания после этого в течение 10—12 ч; отваривание, повторяемое обычно два раза и выполняемое при более низкой концентрации щелочи, чем концентрация для хлопчатобумажных тканей; беление, производимое комбинированным гипохлоритпо-перекисным способом.
Шерстяные ткани. Подготовка суконных тканей к отделке несколько отличается от подготовки гребенных (камвольных) тканей. Ниже приводятся особенности технологического процесса отделки гребенных и суконных тканей.
Опаливанию подвергают только гребенные ткани. Оно выполняется обычно на газоопалнвающеп машине.
Промывка применяется для суконных и гребенных тканей с целыо удаления из ткани жира, шлихты н разных загрязнений. Промывают ткани водным раствором, содержащим поверхностно-активные вещества, соду.
Заваривание — обработка расправленной ткани кипящей водой в течение 20—30 мин с последующим охлаждением. В результате заваривания снимается напряжение волокон, возникшее при прядении, фиксируется положение волокон в пряже и на поверхности ткапи. Заваривание предотвращает также появление на ткани заломов (неустранимых замипов или полос на ткани). Применяется эта обработка в основном для гребенных тканей; многие из них проходят первое заваривание при промывке.
Валка используется для суконных и частично лля гребенных тканей с целью уплотнения (усадки) их по основе и утку и образования на поверхности войлокообразного застила. Валку ткаией выполняют на валяльной машине прн температуре 38—42 °С. Суконные тканн уваливают от 2 до 18 ч, некоторые гребенные костюмные — от 20 до 40 мин (фулсровка).
Карбонизация — обработка чистошерстяных тканей 3—6 %-ным раствором серной кислоты с последующим высушиванием (при температуре 70—95°С). При карбонизации происходит химическое разрушение растительных примесей (остатков репья, соломы н т. п.), оставшихся в ткани; шерстяные волокна при этом почти не повреждаются. Карбонизацию можно проводить перед валкой, после валки или после крашения.
Ворсование применяется для тканей, вырабатываемых с ворсом (бобрик, байка, велюр и т. п.). Его выполняют па барабанных шишечных или игольчатых ворсовальных машинах.
Шелковые ткани. Ткани из натурального шелка при подготовке подвергают отвариванию (обесклеивапию) — обработке в мыльном растворе (при температуре 92—95 °С) в течение 1—2 ч. Ткани, выработанные из одной шелковой пряжи или из шелковой пряжи в сочетании с хлопчатобумажной пряжей, перед отвариванием опаливают на газоопаливающей матине.
При отваривании волокна освобождаются от серицина и различных примесей. После отваривания ткань становится значительно мягче, приобретает ровный белый с кремоватым оттенком цвет и в дальнейшем легко и равномерно окрашивается в различные цвета.
Ткани из искусственных и синтетических волокон не имеют естественных примесей и содержат в основном лсгкосмываемыс вещества: шлихту, мыло, минеральное масло и т. п. Подготовка к отделке и очистка тканей из искусственных волокон заключаются в отваривании этих тканей в специальных аппаратах без натяжения. Для придания тканям белизны в процессе отваривания применяют перекиспую обработку.
Ткани из синтетических волокон промывают (при температуре 70—80 °С) в мыльном растворе, а затем стабилизируют. В процессе стабилизации ткань в расправленном состоянии при натяжении и фиксированной ширине подвергается кратковременному (30—50 с) действию высокой температуры (в водной, воздушной или паровой среде), а затем охлаждается холодным воздухом. Температура стабилизации устанавливается в зависимости от вида волокнообразующего полимера (190—215 °С), причем она обязательно должна быть выше температуры технологической обработки или эксплуатации материала из этого полимера, но ниже температуры его размягчения. Стабилизация— важная технологическая операция, обеспечивающая формирование структуры и свойств материала. При стабилизации создаются условия, благоприятные для развития релаксационных процессов и снятия внутренних напряжений в материале. Ткань после стабилизации хорошо сохраняет линейные размеры и форму как при технологической обработке, так и при носке швейных изделий.
КрашениеКрашение — процесс наттсссния красителя на текстильный материал. В результате крашения материал изменяет свой цвет, а волоктта прочно удерживают окрашивающее вещество.
Согласно современной теории процесс крашения состоит из четырех стадий:
краситель в красильном растворе перемещается к поверхности волокна;
сорбция красителя поверхностью волокон;
диффузия красителя в структуру волокна;
фиксация красителя на волокне.
В период погружения текстильного материала в раствор красителя отдельные молекулы или ионы красителя адсорбируются на внешней поверхности волокон. Затем одновременно с адсорбцией происходит медленная диффузия красителя внутрь волокон и фиксация его па внутренней их поверхности. Чем меньше размер частиц красителя и больше набухает волокно, тем скорее частицы красителя проникают внутрь волокна.
Крашение текстильиых материалов — сложный процесс, зависящий от ряда факторов: структуры материала, вида волокна, диффузионной способности красителя, добавок электролита, температуры красильной ваины и др. Текстильные материалы окрашиваются главным образом синтетическими красителями, которые обеспечивают сочную, глубокую и прочную окраску, безвредны для человека, не ухудшают свойств волокон.
Применяют следующие группы и классы красителей. Группа растворимых в воде красителей: классы — прямые, кислотные, активные, катионные. Группа нерастворимых в воде красителей: классы — кубовые, сернистые, дисперсные. Группа красителей, образующихся л а волокне: классы — азоидные, черный анилин.
Названия красителей имеют определенную систему: первое слово в названии обозначает класс красителя, второе слово указывает его цвет, третье слово уточняет качество окраски, буквы и цифры (марка) характеризуют оттенок окраски и другие свойства, например прямой желтый светопрочный К.
Прямые красители. Окрашивают целлюлозные, полиамидные и белковые волокна. Обеспечивают яркую, сочиую, но неустойчивую к мокрым обработкам и свету окраску. Для повышения устойчивости окраски применяется обработка закрепителями (ДЦУ, ДЦМ и др.).
Кислотные красители. Окрашивают белковые и полиамидные волокна. Обеспечивают яркую, сочиую, но неустойчивую к свету, стирке и трению окраску. Кислотно-протравпые (хромовые) красители окрашивают белковые и полиамидные волокна. Устойчивость получаемой окраски значительно выше, чем при кислотном крашении, одиако прочность волокон немного снижается.
Активные красители. Это — красители, содержащие активные группы, обладающие способностью вступать в химическое взаимодействие с волокнооб- разующим полимером и образовывать прочные химические (ковалентные) связи. Окрашивают целлюлозные, белковые, полиамидные волокна. Окраска яркая и устойчивая к мокрым обработкам, трению и свету.
Катионные красители. Применяют для крашения полиакрилонитрильных волокон. Получаемая окраска прочная, яркой широкой гаммы цветов.
Кубозые красители. Путем восстановления их переводят в водорастворимые натриевые соли лейкосоединений, которые легко усваиваются волокнистым материалом. Далее лейкосоедииеиие под действием кислорода воздуха или другого окислителя непосредственно на волокне переходит в исходный краситель. Кубовыми красителями окрашивают целлюлозные волокна, получая широкую гамму цветов и оттенков. Окраска устойчивая, яркая.
Сериисгые красители. Как и кубовые, их восстанавливают в натрневую соль лейкосоедипсния, Натриевая соль хорошо выбирается волокном, после окисления на волокне она переходит в нерастворимое исходное состояние. Сернистыми красителями окрашивают целлюлозные волокна. Цвет окраски тусклый, устойчивость невысокая. При длительном храпении ткани, окрашенные сернистыми красителями, немного теряют прочность вследствие распада красителя и образования серной кислоты.
Дисперсные красители. Крашение проводят суспензиями или дисперсиями. Частицы красителя диффундируют в структуру волокон, где удерживаются силами межмолекуляриого взаимодействия. Дисперсными красителями окрашивают полиамидные, полиэфирные и ацетатные волокиа. Окраска устойчивая к мокрым обработкам, но недостаточно устойчивая к свету.
Лзокрасители. Окрашивание выполняется синтезом красителя непосредственно па волокне — сочетанием азо- и диазосоставляющих (азотола и диазосоли). Азокрасптелями окрашивают целлюлозные волокиа. Окраска устойчивая к мокрым обработкам.
Черный анилин. Окрашивает хлопчатобумажные ткаии в черный цвет. Применяется редко, так как процесс получения красителя трудоемкий, а при крашении выделяются токсичные вещества.
Печатание текстильных материалов
Печатание — нанесение и закрепление красителя на отдельных участках материала. Для печатания используют рассмотренные выше красители, приготовленные особым способом и имеющие густую, вязкую консистенцию. При печатании получают одноцветную и многоцветную расцветку.
Различают четыре вида печати: прямую, накладную, вытравную н резервную. При прямой печати краску наносят непосредственно на материал. В зависимости от площади, занимаемой рисунком, различают материалы: белоземельные, в которых цветной рисунок занимает до 40 % площади материала; полугрунтовые — 40—60 % площади и грунтовые — более 60% площади материала.
При накладной печати краску наносят на предварительно окрашенный в светлые тона материал.
Вытравная печать позволяет получать рисунки путем иапессния па гладкокрашеную ткань (или другой текстильиый материал) вытравки — вещества, разрушающего краситель и таким образом обесцвечивающего ткань на заданном участке. Применяют также цветные вытравки — вещества, в состав которых кроме вытравки входит краситель, устойчивый к действию вытравки.
Резервная печать состоит в том, что на ткань перед гладким крашением наносят вещество — резерв, предохраняющий се на определенных участках от окраски- при крашении.
Ткани печатают различными способами. При ручном способе печати рисунок на ткани получают с помощью клише — деревянной доски с рельефным узором. В настоящее время этот способ применяют ограниченно: для печатания платков и скатертей.
Печатание па цилиндрических печатных машинах — наиболее распространенный способ печати; ои применяется для получения одноцветных и многоцветных рисунков на ткани. Печатающим органом такой машины служит полый медный цилиндр (печатный вал), на поверхности которого выгравирован рисуиок (узор). Печатные машины бывают одповальные для печатания на ткани одноцветных рисунков и мпоговальные (до 16 валов) для получения многоцветных рисунков (число цветов в рисунке всегда соответствует числу печатных валов машины, так как каждый вал печатает только одним цветом определенную часть рисунка).
При печатании аэрографным способом на ткань (материал) накладывают картонный шаблон с вырезами в виде определенного рисунка. С помощью пульверизатора через вырезы в шаблоне на ткаш> наносят краситель. Меняя положение пульверизатора и время обработки, получают окраску любой интенсивности. Аэрографным способом печатания можно создавать рисунки с плавными переходами от одного тона к другому.
При печатании плоскими сетчатыми шаблонами (способ фотофильмпе- чатн) основным рабочим инструментом является шаблон, представляющий собой раму с натянутой иа нее тбпкой сеткой (капроновой или медной). При изготовлении шаблона иа сетку фотохимическим способом наносят пленку, не проницаемую для краски, с таким расчетом, чтобы не закрытые пленкой участки образовывали определенный, заранее заданный рисунок. При печатании на ткань накладывают шаблон и с помощью резиновой пластины (ракли) протирают краску. Для получения многоцветных рисунков требуется применять столько шаблонов, сколько цветов имеется в рисунке. Этот способ печатания довольно трудоемкий и малопроизводительный. Однако благодаря тому что этим способом можно воспроизводить на ткани самые сложные рисунки с фотографической точностью, его широко применяют для печатания креповых шелковых тканей.
В последнее время широкое распространение получили высокопроизводительные печатные машины с цилиндрическими сетчатыми шаблонами. Каждый шаблон представляет собой перфорированный никелевый цилиндр, па котором фотохимическим способом, как и па плоских сетчатых шаблонах, получен определенный рисуйок. На машинах с цилиндрическими сетчатыми шаблонами печатают большой ассортимент тканей, трикотажных полотен и других материалов.
Печатание способом переводной термопечати включает в себя два основных процесса: печатание рисунка на бумаге и перенос рисунка с бумаги на ткань. Для переноса краски с бумаги на ткань используют эффект сублимации: краситель при определенной температуре (150—220°С) переходит из твердого состояния непосредственно в газообразное. При этом вначале происходит адсорбция молекул красителя на поверхности, а затем диффузия их внутрь волокон и взаимодействие с активными центрами волокон.
Заключительная отделка
Заключительная отделка — завершающий этап обработки текстильных материалов. Ее цель — придать материалу красивый внешний вид, некоторые специфические свойства, разгладить его и тем самым облегчить в дальнейшем проведение операций раскроя и пошива в швейном производстве.
Хлопчатобумажные и льняные ткани. Эти ткапи при заключительной отделке подвергают аппретированию, ширению, каландрированию и некоторым другим операциям.
Аппретирование — нанесение на ткапь аппрета, содержащего в своем составе клеящее вещество (крахмал, клей), мягчитель (стеариновое мыло, хлопковое масло), антисептик (фенол, салициловая кислота). После нанесения аппрета ткань становится гладкой, плотной, приобретает в зависимости от состава аппрета жесткость или, наоборот, мягкость.
III и р с н и е — выравнивание ткани по ширине, устранение ее перекосов, распрямление изгогнутых нитей утка. Наибольший эффект получается при ширении ткани во влажном состоянии, поэтому перед ширением ткань, как правило, увлажняют на брызгальных машинах В промышленности широко применяют аппрстно-отделочные линии ЛАО, на которых осуществляются пропитка тканей аппретами, устранение перекоса утка, широкие и сушка тканей. На линиях ЛАО-120Б-1 и ЛАО-120-2 ткань дополнительно отделывается (гладится) на каландрах.
Каландрирование — заключительная операция отделки. Она необходима для разглаживания поверхности материала, а также придания ему матового или глянцевого блеска, нанесения на него муарового и других эффектов. Отделочные каландры состоят из массивного стального и наборных (имеющих упругую поверхность) валов. Стальной вал полый, с внутренним обогревом. При каландрировании ткань проходит между стальным н наборными валами, прижатыми друг к другу. При слабом прижатии валов получается эффект разглаживания, с увеличением степени прижатия валов на ткани появляется блеск, который значительно усиливается, если стальной вал нагрет и один вал проскальзывает относительно другого.
Некоторые ткани (например, сатин) подвергают глажешно на серебристых каландрах. В отличие от вала обычного каландра стальной нал серебристого каландра имеет на поверхности гравировку в виде тонких мелких штрихов. В результате глажения на серебристом каландре ткань приобретает повышенный шелковистый блеск. Однако этот блеск неустойчив и пропадает после стирки.
Некоторые хлопчатобумажные и льняные ткани подвергают специальным видам отделки. Так, для получения устойчивого эффекта аппретирования ткани обрабатывают несмываемыми аппретами. В качестве таких аппретов используют простые эфиры целлюлозы, производные крахмала, синтетические смолы и др. Обработка несмываемыми аппретами способствует не только сохранению хорошего внешнего вида ткапи после стирки, но и повышению ее носкости.
С целыо получения устойчивого к стнрке блеска некоторые ткани перед каландрированием пропитывают раствором метилолмеламнна, в результате чего они приобретают устойчивый эффект лощения (блеск), не изменяющийся после стирки.
Готовые хлопчатобумажные ткани нри увлажнении значительно усаживаются. Малоусадочную ткань можно получить, подвергая ее специальной отделке. Для этого ткань обрабатывают в отделочном производстве без натяжения (что весьма сложно) либо отделывают ее на усадочной машине, куда увлажненная ткань поступает с некоторой слабиной (напуском), благодаря чему и происходит ее усадка.
Другой способ получения малоусадочной ткани, имеющий широкое применение, состоит в химической обработке ткани, после которой резко снижается набухаемость волокон и, следовательно, их усадка.
Уменьшить смипаемость тканей можно, подпертая их несминаемой отделке— обработке препаратами карбамол ЦЭМ, метазин, карбазон Э, кар- базои О, этамон ДС и др.
Для получения малосмипаемой и малоусадочной ткани при отделке вводят в иее до 4% смол. Чтобы получить ткань с эффектом «стиран — иоси» (не требует глажения), содержание в ткани смолы доводят до 7—8 %.
Разработан способ противосминаемой отделки, придающей изделиям устойчивую форму непосредственно в швейном производстве. Для этого ткань в условиях текстильного производства обрабатывается отделочным препаратом (карбамолом ЦЭМ и метазипом), после чего разбраковывается и отправляется па швейное предприятие. IТа швейном предприятии по существующей технологии ткань раскраивается и изготовляются изделия, которые подвергаются необходимой влажно-тепловой обработке с целью придания им формы. Заданная форма фиксируется при обработке готовых швейных изделий в термокамерах.
Гидрофобная отделк-а заключается в придании ткани водоотталкивающих свойств. Она достигается двумя способами: нанесением на поверхность ткани тонкой сплошной водонепроницаемой пленки (водонепроницаемая отделка) и созданием гидрофобного слоя на поверхности волокои и нитей. При втором способе обработки применяют различные препараты: эмульсии вос- ков, кремиийоргаиические соединения (силиконы), которые фиксируются на волокнах и нитях под действием физических сил адсорбции, а также пири- диисодержащие соединения — препараты па основе метплоламипа, которые фиксируются па волокне в результате взаимодействия с гидроксильными группами целлюлозы.
Тиснение — получение рельефного узора па ткани. Для образования такого узора ткань пропитывают метазипом и подвергают тиснению иа специальном калаидре, а затем термообработке при температуре НО—150 °С.
Для получения отделки «шииц» на ткани загущенным раствором мета- зина печатают определенный рисунок. Затем ткань сушат и обрабатывают иа фрикционном каландре при высокой температуре гладкого металлического вала. Происходит лощение лицевой поверхности ткани. После тепловой, а затем влажной обработки блеск остается только в местах нанесения печатного рисуика.
Печать «бронзой»—печатание ткани краской, приготовленной па основе бронзового порошка, поливинилацетатпой эмульсии, карбоксилмстилцеллю- лозы, метазина и воды.
Шерстяные ткани. При заключительной отделке шерстяные ткани проходят такие виды обработки, как стрижка, аппретирование (только полушерстяные), прессование, декатирование и т. д.
Стрижка гребенных тканей выполняется для удаления с их поверхности торчащих волоконец, стрижка суконных тканей — для подравнивания высоты ворса (начеса). Шерстяные ткани стригут с лицевой и изнаночной сторон.
Аппретированию подвергают некоторые полушерстяные костюмные и платьевые ткани. Для придания им мягкости и уменьшения сминаемо- сти их обрабатывают аппретами, в состав которых вводят крахмал, мягчи- тели и т. д.
Прессование применяется для уплотнения, выравнивания ткаии и придания ей блеска. Ткань прессуется па цилиндрических прессах (самопрессах), представляющих собой полый цилиндр с двумя полыми корытами, прилегающими к нему. При работе пресса ткань пропускают между цилиндром с нагретым паром и корытами. Регулируя зазор между цилиндром и корытами, получают на ткани требуемый эффект прессования.
Декатирование заключается в обработке ткани горячим паром с последующим высушиванием. Эта операция выполняется для уменьшения усадки ткани, придания ей устойчивых линейных размеров. При декатировании ткань свободно наматывается на декатир — полый дырчатый цилиндр, сверху закрытый кожухом; внутрь цилиндра в течение 5—10 мин подается горячий пар. После обработки с помощью вакуум-насоса пар отсасывается из ткани и ткань охлаждается.
Специальные виды отделки применяют также и для шерстяных тканей. Противосмииаемая отделка используется главным образом для полушерстяных тканей из шерстяных и вискозных штапельных волокон. Для обработки этих тканей предназначаются химические препараты (диметилолмочевина и др.).
Противоусадочной отделке подвергают ткапи из шерстяной малокрученой пряжи, обладающей значительной усадкой. Для этого ткани обрабатывают специальными растворами (метилолмеламином, сополимером випилпи- ридина и бутилакрилата и Др.). После такой обработки значительно уменьшается усадка и свойлачивасмость материала, повышается несминаемость и устойчииость к истиранию. Швейные изделия, изготовленные из тканей, подвергнутых противоусадочной отделке, лучше сохраняют форму.
Шелковые ткани. Креповые ткапп из натурального шелка при заключительной отделке обрабатывают 1 %-ным раствором уксусной кислоты, а затем высушивают на игольчатой ширильно-усадочной машине. В результате повышается мягкость и эластичность ткани.
При заключительной отделке ворсовых тканей выполняют следующие операции: поднятие ворса путем выколачивания ткани с изнаночной стороны па отколоточпой машине; стрижку на стригальной матине для выравнивания высоты ворса; аппретирование (аппрет наносится только с изнанки). Затем ткань пропускают через игольчатую сушильно-ширильную машину.
Ткани из искусственных волокон, особенно вискозных, характеризуются значительной деформируемостью во влажном состоянии. Поэтому и процессе заключительной отделки обработку ведут с минимальным натяжением этих тканей. Аппреты для тканей из искусственных волокои составляют в основном из умягчающих веществ (олеинового мыла, ализаринового масла и др.) без крахмала, чтобы уменьшить присущую этим тканям жесткость. Сушатся ткани на игольчатых ширильно-усадочных машинах.
Для улучшения крепового эффекта ткани в конце заключительной отделки обрабатывают влажным паром на дскатирс.
Характерная особенность тканей из вискозных штапельных волокои — их значительная смипаемость. Для уменьшения смипаемости этих тканей применяют противоемннаемую отделку, суть которой сводится к обработке ткапи такими препаратами, как карбамол, метазин. После этой отделки резко уменьшается сминаемость вискозных тканей (угол восстановления их становится не мепсе 100°), снижаются набухаемость волокон, усадка ткапи при стирке и ее загрязняемость, немного повышается прочность ткани при растяжении.
Эффект «клоке», т. е. отдельные выпуклые участки на поверхности ткани, получают при щелочной обработке двухполотспных полуканроповых тканей, состоящих из капроновых и вискозных нитей и вырабатываемых жаккардовым переплетением. После обработки такой ткани раствором щелочи (80 г/л) в течение 20 мин вискозные пити (волокна) значительно усаживаются (на 15—20%), в то время как капроновые нити остаются без изменения. В результате па поверхности ткани образуются выпуклости (клоке).
Эффект «лаке», т. е. придание капроновым или полукапроновым тканям блестящей лакированной поверхности, достигается путем предварительной обработки ткапи метазииом и последующей обработки капроновых тканей па нагретом обычном каландре, а полукапроиовых — на серебристом каландре.
Ткани из ацетатных волокон способны сильно электризоваться. Для снижения электризуемости эти ткани подвергают антистатической отделке. В качестве препаратов используют ПАВ, эпамии-6, стеарокс-6 и другие, которые образуют на поверхности волокон гидрофильную пленку, устойчивую к действию воды и растворителей и повышающую электропроводность поверхности волокон.
2. СВОЙСТВА ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВСвойство продукции — объективная особенность продукции, проявляющаяся при ее создании, эксплуатации или потреблении. Совокупность свойств данной продукции (материала) позволяет отличать ес от другой продукции, а на основании показателей свойств устанавливать пригодность, удовлетворять потребности в соответствии с назначением.
Свойства текстильиых материалов играют важную роль на всех этапах производства швейных изделий. Всесторонний учет показателей свойств материалов в швейном производстве помогает создавать изделия, отвечающие современному требованию— получать максимально полезный эффект как при изготовлении, так и при эксплуатации изделия в системе «человек — изделие — среда».
Свойства текстильных материалов можно условно классифицировать на геометрические — толщина, ширина, длина; механические — свойства, характеризующие отношение материала к действию приложенных механических сил (при растяжении, сжатии, изгибе и др.); физические — тепловые, оптические, электрические, проницаемости, поглощения и др.; усадку—способность материала изменять свои размеры при действии влаги и тепла; ф о р м о в о ч н ы е — свойства материалов образовывать и устойчиво сохранять форму в швейных изделиях; износостойкость — способность материалов противостоять воздействиям различных разрушающих факторов.
ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ЛИНЕЙНАЯ
И ПОВЕРХНОСТНАЯ ПЛОТНОСТИ МАТЕРИАЛОВ
ТолщинаТолщина текстильных материалов имеет большое значеппе в швейном производстве. Ее учитывают при установлении припусков к деталям одежды, определении расхода швейных ниток па машинные строчки, расчете высоты настилов тканей в раскройном цехе. От толщины материала зависят его тепловые свойства, воздухопроницаемость, жесткость, драпи- руемость и др.
Толщииа текстильных материалов, применяемых в швейном производстве, колеблется в широких пределах: от 0,1 до 5 мм (табл. 2.1).
Таблица 2.1
Ориентировочные значения толщины текстильных материалов различного назначения
Ориентиро
вочная
толщина,
мм
Материал
Назначение материала
TOC \o "1-5" \h \z Ткаиь Платья, белье, верхние сорочки0,1—1
Костюмы0,4—1,2
Одежда летняя0,5—1,4
» зимняя и демисезонная1—4,5
Бортовки льняные и полульняные0,5—1,1
Прокладки с клеевым покрытием0,3—0,8
Трикотажное полотно Белье, верхние сорочки0,4—0,8
» начесное1—1,4
Верхние изделия2—5
Формоустойчивое трико- Костюмы0,8—1,2
тажное полотно Платья0,3—0,5
Пальто2—5
Нетканое полотно Белье, верхние сорочки0,3—1
Платья, костюмы0,9—1,5
Пальто1,5—4
Нижние воротники мужских костюмов1,5—2 Прокладки
для платьев, блузок0,3—0,4
» пальто, плащей, костюмов0,3—1,5 » верхней одежды в качестве вто- 1,3—2 рого слоя
Толщина ткани характеризуется диаметром нитей, высотой их волн и зависит от переплетения, плотности и фазы строения данной ткапи. Длинные перекрытия сообщают тканям большую толщину, чем короткие, поэтому при прочих равных условиях ткани полотняного переплетения тоньше, чем ткапи сатинового. В зависимости от степени взаимного изгиба нитей основы и утка изменяются фазы строения тканей, а вместе с этим и их толщина. В первой фазе строения толщина ткани Б = 2йу-\-й0, в девятой фазе В = 2й0-\-йу\ в пятой фазе строения, когда обе системы нитей изгибаются в равной степени, толщина ткани .0 = ^0 + е/у. Таким образом, толщина однослойных тканей может изменяться от 2й до Ъй. Ткани, изготавливаемые из трех и более систем нитей (полутораслойные, двухслойные), имеют толщину более 2>й.
Толщина трикотажных полотен зависит от вида переплетения и колеблется от 2й до 6с/ (рис. 2.1). С ростом плотности увеличивается степень изгиба нитей в петлях трикотажного полотна и вместе с этим стремление нитей распрямиться, что приводит к увеличению толщины материала.
Толщина холстопрошивных нетканых полотен определяется прежде всего толщиной волокнистой ватки, а также толщиной прошивных нитей и количеством зажатых в петлях волокон.
Прошивная нить, скрепляющая ватку в одинарных переплетениях (цепочка, трико), стягивает волокна слабее, поэтому толщина полотна одинарного переплетения больше, чем полотна двойного. Толщина нетканого полотна двойного переплетения (трико-трико, трико-сукно, трико- цепочка) при той же толщине ватки меньше. С увеличением плотности прошива толщина нетканого полотна уменьшается.

Рис. 2.1. Продольный разрез трикотажа разных переплетений: а — глади (толщиной %й)\ б — трико (толщиной Зй); а —ластика (толщиной 4й); г — фаига (толщиной Ы)
Толщина тканей, трикотажных и нетканых полотен изменяется как в процессах текстильного и швейного производства, так и при эксплуатации в готовых изделиях. В швейном производстве при влажпо-теплозой обработке ткань под давлением утюга или пресса на отдельных участках сплющивается. Чем больше нормальное давление, направленное перпендикулярно поверхности ткани, тем тоньше становится ткапь и прочнее связи между нитями основы и утка. Поэтому утонение ткани часто принимается за критерий оценки устойчивости формы, полученной в результате влажно-тепловой обработки.
Под действием температуры и влаги ткань легче поддается сжатию. Поэтому прессованием с пропариванием обеспечивается большее утонение материала. Однако после влажпо-теп- ловой обработки релаксационный процесс ускоряется и материал почти полностью восстанавливает свою первоначальную толщину. Увеличение толщины материала происходит также при его смачивании и стирке.
2.1.2. ШиринаПромышленностью вырабатываются ткани, трикотажные и нетканые полотна различной ширины: от 60 до 250 см. При раскрое деталей швейных изделий различных видов не все ширины обеспечивают получение минимальных межлекальных отходов, т. е. не псе ширины являются рациональными. Разработаны рекомендации по выработке тканей номинальной ширины для различных видов швейных изделий (табл. 2.2).
Отклонения средней фактической ширины от запроектированной и утвержденной стандартом для тканей из волокон всех видов не должны превышать следующих значений, см: при ширине ткани до 70±1; до 100±1,5; до 150±2; 170±2,5; более 170±3. Для тканей из синтетических и креповых'нитей и тканей с содержанием в утке фасонной пряжи допускаемое от
клонение увеличивается на ±0,5 см по сравнению с указанными допусками.
Для нетканых полотен отклонения средней фактической ширины не должны превышать, см: при ширине полотна до 80±2; до 150±3; более 150±4.
Т а б л и ц а 2.2
Ширина тканей в зависимости от их назначения, см
Виды тканей Назначение тканей Хлопчато
бумажные
(ГОСТ
9205-75) Льняные
(ГОСТ
"'203—76) Шерстяные
(ГОСТ
9204—70) Шелкопые
(ГОСТ
9202—82)
Платьепые 75, 80, 85, 90, 95, 100 110, 130, 140, 150 80, 85, 90, 120, 140, 150 120, 130, 142, 152 90, 95, 100 105, 110, 120, 140, 150, 160
Костюмные 90, 120, 130, 140, 145, 150 80, 85, 90, 140, 150, 160 142, 152 90, 95, 100, 105, 110, 120, 140, 150, 160
Пальтовые 80, 90, 120, 130, 140, 150 142, 152 120, 130, 140, 145, 150, 160
Подкладочные 80, 85, 90, 95, 100, 140, 150 85, 95, 100, 110, 115, 140, 150, 160
Бельепые 75, 80, 95, 130, 140 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 200, 210, 220 95, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160
Номинальные ширины трикотажных полотен не регламентируются. Для бельевых полотен с кругловязальиых машин наиболее рациональными являются ширины, из которых можно изготовлять изделия без боковых швов. Для верхнего трикотажа с кругловязальных машин наиболее типична ширина 90 см, для основовязапых вертелочных полотен— 180—200 см.
Ширина материалов значительно изменяется после отделочных операций. Так, ширина тканей после отделки обычно уменьшается на 10—15%; валяные же ткани (драпы, сукна) сокращаются по ширине до 30—35 %. Ширина трикотажных полотен с кругловязальных машин после красильно-отделочных операций уменьшается па 8—10%- Если при ширении полотно растянуто слишком сильно, размеры его могут уменьшаться не, только при отлеживании, но и в дальнейшем при раскрое и даже в готовых изделиях.
Таким образом, на протяжении всего процесса производства и отделки текстильные материалы могут изменять свою ширину, что приводит к возникновению колебаний по ширине материала, т. е. к его разноширинности. Отклонения по ширине могут быть значительными. Они могут встречаться как на протяжении одного куска материала, так и между кусками. В шерстяных тканях отклонения по ширине внутри куска достигают иногда 3—4%, а между кусками 5—8%. В одном куске верте- лочного трикотажного полотна колебания по ширине могут быть до 2,5—3,5%, в бельевых полотнах с кругловязальных машин разпоширинность достигает 5 % и выражается в расширении куска от одного конца к другому. Ширина нетканых полотен в пределах одного куска изменяется не больше чем тга 1 см.
Ширину ткани в куске рекомендуется измерять на каждых 50 м в пяти местах, распределенных равномерно по длине куска; при длине куска менее 50 м — в трех местах. Однако на швейных предприятиях ширину принято измерять через каждые 3 м. За фактическую ширину принимают либо среднее арифметическое измерений ширины ткани, либо наименьшее значение при условии его повторения не меиее двух-трех раз па протяжении 40 м. Если в куске попадаются сильно зауженные участки, их вырезают и используют в других настилах или раскраивают индивидуально (дефектные полотна).
Ширину трикотажных полотен замеряют только после отле- живания, в процессе которого происходит их усадка.
Ширину текстильных материалов изменяют нескладной измерительной линейкой на мерильном столе с точностью до 0,1 см и округляют до 1 см. На современных браковочно-мерильных машинах (типа РС) используется принцип бесконтактного измерения ширины с применением фотоэлементов (фотоэлектрических датчиков) и светильников, которые расположены на обеих сторонах экрана браковочно-мерилшой машины. Края (кромки) измеряемой ткани постоянно находятся в поле фотоэлементов, которые и регистрируют малейшие изменения положения кромок, т. с. изменения ширины ткапи.
Планирование и учет расхода тканей на различные изделия при существующем разнообразии ширин довольно сложны. Поэтому принято производить расчеты исходя из условной ширины ткани. Условная ширина (с учетом кромок) хлопчатобумажных тт шелковых тканей 100 см, шерстяных—133 см, льняных (кроме брезентовых) — 61 см.
Длина
В процессе выработки ткани, трикотажные и нетканые полотна разрезают, в результате чего образуются куски. Кусок должен иметь такие размеры и массу, чтобы его было удобно транспортировать, поэтому длину кусков более широких и тяжелых материалов делают меньше, более легких и узких — больше. Так, длина куска пальтовой шерстяной ткани и пальтового нетканого полотна равна 25 -30 м, платьевой шерстяной ткани 40—60 м, шелковой 60—80 м, хлопчатобумажной платьевой и бельевой ткани 70—100 м, трикотажного полотна 25—40 м.
Чем больше длина куска, тем легче рассчитать его для настила, обеспечив выполнение заданной шкалы размеророетов с минимальным количеством концевых нерациональных остатков.
В кусках, предназначенных для швейной промышленности, грубые местные дефекты не вырезают, а в местах их расположения делают так называемые условные вырезы или разрезы. Такие куски без вырезания дефектов называют кусками технической длины.
Длина текстильных материалов в швейном производстве измеряется контактным или бесконтактным способом. Контактным способом длину материала измеряют на горизонтальных мерильных столах длиной не менее 3 м, имеющих в продольном направлении отмеченные участки длиной 1 м (допустимая погрешность длины отмеченных участков ± 1 мм, а для трехметрового стола ±3 мм).
Длину материала в куске Ь вычисляют по следующей формуле:
Ь = 1п-\-1},
где I — длина каждого участка измеряемого материала, равная 3 м; п — число измеренных на мерильном столе участков материала длиной 3 м; 1\ — длина последнего участка (менее 3 м), измеренного линейкой, м.
При измерении длины ткапи контактным способом применяют также измерительные ролики. Соприкасаясь с перемещающейся тканью, ролик фиксирует ее длину.
Текстильные материалы характеризуются большой растяжимостью, поэтому в зависимости от величины прикладываемого усилия при измерении длины куска могут возникать погрешности измерения. При повышении температуры и влажности окружающей среды погрешности измерения могут значительно возрастать. Эти обстоятельства необходимо учитывать при измерении длины текстильных материалов.
Измерение длины материала бесконтактным способом выполняют на специальных машинах, где длина устанавливается по показаниям счетчика. Счетчик связан с транспортирующей лептой, на которой находится измеряемый материал. Для исключения проскальзывания измеряемого материала по транспортирующей ленте на ее поверхности закреплена кардолента.
Линейная и поверхностная плотностиЛинейная плотность, г/м, и поверхностная плотность, г/м2, текстильных материалов играют важную роль при оценке качества и выборе материала для швейных изделий. Эти показатели строго регламентируются в нормативно-технических документах на материалы. Отклонение фактической поверхностной или линейной плотности материала от нормативной рассматривается как его дефект и свидетельствует об отклонении структурных, параметров-материала от нормативов.
Поверхностная плотность текстильных материалов колеблется в значительных пределах: от 20 до 750 г/м2. Она определяет назначение материала (табл. 2.3).
Снижение материалоемкости текстильных материалов — одна из главных задач промышленности, производящей ткани, трикотажные и нетканые полотна. Однако это снижение должно осуществляться без ухудшения качества материалов, с учетом их назначения и условий эксплуатации, а также выполнения требований моды на материалы и швейные изделия.
Линейную и поверхностную плотности текстильных материалов определяют путем взвешивания материалов или расчетным методом. Перед взвешиванием образец материала согласно ГОСТ 10681—75 выдерживают в течение 10—24 ч в нормальных атмосферных условиях (относительная влажность воздуха <р=65±2%, температура 7’ = 20±2°С). Взвешивают образец с точностью до 0,01 г. После этого линейную плотность М^.г/м, вычисляют по формуле
Мь — 102/тг//2,
где т — масса образца, г; /2 — средняя длина образца при данной ширине материала, см.
Поверхностную плотность Мр, г/м2, рассчитывают по формуле
М8 = 10*т/(1ф),где Ь — средняя ширина образца, см.
Линейная и поверхностная плотности текстильных материалов значительно изменяются в зависимости от содержания в материалах влаги. Пересчет массы текстильного материала при фактической влажности Шф на массу при нормированной влажности тп (для трикотажных полотен этот пересчет обязателен, так как прием или передача полотна происходит по массе) выполняют по формуле
т„ = /Пф (100 + ^„)/(100 + №ф),где Ц7Н — нормированная влажность материала, %; — фактическая влажность материала, %.
Ориентировочные значения поверхностной плотности текстильных материалов, г/м2
Таблица 2.3
Трикотажные полотна Назначение материала Ткани 'Ч с осиововяза льных машин хлопковые льняные шелковые шерстяные хлопковые искусствен
ные [синтетиче
ские шерстяные
Белье, верхние сорочки 80—160 130—170 40—160 — 100—200 110—220 35—100 150—250
Платья 80—200 200—300 40—150 140—250 — 120—180* 80—100* —
Костюмы 200—300 200—400 150—230 220—350 — 250—300* 250—300* ' 250—300
Верхние изделия (трикотаж) — — — — 200—450 190—300 90—340 240—460
Пальто, плащи 200—300 200—300 60—200 300—700 — — — —
Подкладки 100—150 — 50—150 — — 90—130 90—130 —
Прокладки 100—250 180—300 — 180—300 — — — —
Прокладки с клеевым покрытием 50—180 50—180 50—180 — — — — —
Мешковины карманов 150—200 — 80—180 — — — 80—120 —
Прокладки теплоизоля- — — ционные объемные
* Для формоустойчивых трикотажных полотен. - Трикотажные полотна Назначение материала с кругловязальных машин начесные с плоскофанговых машин Нетканые
хлопковые,
шерстяные
хлопко-
вые искусствен
ные синтети
ческие шерстя
ные хлопко
вые шерстя
ные хлопко- шерстя- вые ные и другие полотна
Белье, верхние сорочки 120—280 160—240 —. 190—310 210—310 — — — 100—180 ■
Платья — 120—180* 80—100* -- — — — — 150—250
Костюмы — — 250—300* 250—300 — — — “ 200—300
Верхние изделия (трикотаж) 240—440 — 210—250 310—1000 — 300—510 380—660 220—440 —
Пальто, плащи — — — — — ■ — — — 400—600
Подкладки — 90—130 90—130 — — — _ _ —
Прокладки — — — — — — . — — —
Прокладки с клеевым покрытием — — — — . — — — — 50—200
Мешковины карманов — — 80—120 — — — — —
Прокладки теплоизоляционные объемные ' ' — 100—450*
* Для формоустойчивых трикотажных^полотен.
** Для нетканых полотен из смеси синтетических и искусственных волокон.
Для смешанных текстильных материалов нормированная влажность №Н(см), %, вычисляется по формуле
I
где и/в; — нормированная влажность волокон каждого вида, входящих в состав смешанного материала, :/о; Рг — номинальное содержание сухой массы волокон каждого вида в смешанной ткани, %; 1=1> 2, ..., п.
При определении поверхностной плотности ткани расчетным методом используют стандартные показатели: плотности П0 и Яу, линейные плотности нитей Т0 и Ту. Без учета изгиба нитей при их переплетении в ткани поверхностная плотность Мер рассчитывается по формуле
^5р = 0»01 (ТоЯо Т УЯУ).Расчет поверхностной плотности ткани с учетом изгиба нитей при их переплетении в ткани выполняется по уточненной формуле
Мер = 0,01 (ТоПо + ТуПу)г\.
Значение коэффициента г] устанавливается опытным путем. По данным проф. Н. А. Архангельского коэффициент г) для хлопчатобумажных тканей равен 1,04, льняных отбельных — 0,9, шерстяных гребенных—1,07, тонкосуконных—1,3, грубосуконных— 1,25.
Доля массы нитей основы б0 или утка бу в массе 1 м2 ткани составляет:
6о - Т0П0/(Т0П0 + ТуПу); бу = ТуПу/(Т0П0 + ТУПУ).Поверхностная плотность трикотажного полотна Мв р. тр, г/м2, для одинарных кулирных и одногребеночиых одинарных основовязаных переплетений рассчитывается по формуле
Мь.р.тр = 0,0004/пЯгЯвГ,
где 1П — длина нити в петле, мм; Пт — плотность по горизонтали; Яв —• плотность по вертикали; У — линейная плотность нити, текс.
Для гладких двойных кулирных и основовязаных переплетений
/И,р. тр = 0,0008/пЯгЯв7\
где 0,0008 — коэффициент, учитывающий двойное число петель на единице площади.
Для начесных полотен
М3 р. тр = 0,0004ЯГЯВ (/„. гГг + /П;ИГИ) 0,94,
где /п. г — длина нити в петле грунта, мм; /п. н — длина начесной нити в петле, мм; Тт — линейная плотность нити грунта, текс; Ти — линейная плотность начесной нити, текс; 0,94 — коэффициент, учитыпающий изменение поверхностной плотности при крашении и ворсовании.
Плотность текстильных материалов Му, г/см3, определяется по формуле
Му-^Ют/ЦЬО),
где от— масса образца, г; I — длина образца, см; Ь — ширина образца, см; Г> — толщина образца, мм.
Если известна поверхностная плотность Мв, г/м2, плотность Му рассчитывают по формуле
Му = 10-3М$/0.
Значение Му для текстильных материалов составляет от 0,2 до 0,6 г/см3.
МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 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.
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.
РастяжениеТекстильные материалы в одежде чаще всего испытывают деформацию растяжения. Этот вид деформации наиболее изучен.
Классификация характеристик, получаемых при растяжении материала, представлена на схеме 2.1.
Полуцикловые разрывные характеристики. Эти характеристики используются главным образом для оценки предельных механических возможностей текстильных материалов. По показателям механических свойств, получаемым при растяжении материала до разрыва, судят о степени сопротивления материала постоянно действующим внешним силам; показатели разрывной нагрузки н разрывного удлинения являются важными признаками доброкачественности материала.
Одноосное растяжение. Рассмотрим основные полуцикловые разрывные характеристики, получаемые при простом одноосном растяжении.
а
Рис. 2.2. Формы проб материалов и способы их закрепления в зажимах разрывной машины
©
©
Показатели полуцикловых характеристик устанавливают при растяжении материала на разрывных машинах. Основные формы проб, используемых для испытания па простое одноосное растяжение, и способы закрепления их в зажимах разрывной машины показаны па рис. 2.2. Проба прямоугольной формы (рис. 2.2, а) принята в качестве стандартной для испытания тканей, трикотажных и нетканых полотен. Метод испытания, оспованный на применении такой пробы, часто называют стрип-методом. Для тканей установлены следующие размеры пробы: ширина 25 мм, зажимная длина 50 мм (в спорных случаях ширина
тя
>6*
я
я

Я
Я
а
х



й
>
Я
О
н
я
Я

а
о
Зэ
я
й
ч
43
ч:
Я
Я

8
3
Р

л о О
О
X
о

ю
50 мм и зажимная длина 200 мм, а для шерстяных тканей — 100 мм). Для трикотажных и нетканых полотен ширина пробы 50 мм, зажимная длина 100 мм.
Пробы, формы которых показаны на рис. 2.2,6 и в, применяются главным образом в- исследовательской работе. Для испытания силыюрастяжимых материалов (например, трикотажных полотен) иногда используют пробы в виде двойной лопаточки или в виде кольца, сшитого из полоски материала (рис. 2.2, г и д).
При испытании текстильных материалов на одноосное растяжение получают следующие основные характеристики механических свойств.
Разрывная нагрузка Рр~ усилие, выдерживаемое пробами материала при растяжении их до разрыва. Разрывная нагрузка выражается в ньютонах (II) или деканыотонах (даН). 1 даН = 10 Нс^1,02 кгс.
Удлинение при разрыве (разрывное удлинение) — приращение длины растягиваемой пробы материала к моменту се разрыва. Абсолютную величину удлинения /р, мм, получают как разность конечной и первоначальной Ь0 длин пробы. Относительную величину удлинения материала к моменту его разрыва 8Р определяют как отношение абсолютной величины удлинения /р к первоначальной длине Ьо и выражают либо в долях единицы
= Iлибо в процентах
ер=100/рЯ,0.Кроме того, принято определять удлинение при стандартной разрывной нагрузке — приращение длины растягиваемой пробы в момент достижения разрывной нагрузки, предусмотренной стандартами или техническими условиями на материал.
При одноосном растяжении пробы наблюдается уменьшение ее поперечных размеров (рис. 2.3). Это характерно для всех текстильных материалов. Наиболее значительно уменьшаются размеры в середине пробы. Оценивают это свойство материалов коэффициентом поперечного сокращения К, который определяют как отношение относительного сокращения пробы ес к относительному ее удлинению е, т. е.
К = 8с/е.
Значение К для текстильных материалов колеблется в пределах 0,5—1,3.
Для всех текстильных материалов показатели разрывной нагрузки и разрывного удлинения являются‘важными стандартными (нормативными) показателями. Несоответствие фактических показателей разрывной нагрузки и разрывного удлинения
Рис. 2.3. Изменение формы и размеров пробы материала прн растяжении
пЖз
нормативам государственного стандарта или технических условий— один из признаков недоброкачественности материала. Показатели разрывных характеристик (нагрузки и удлинения) для некоторых текстильных материалов приведены в табл. 2.4.
При оценке механических свойств текстильных материалов важно знать не только разрывную нагрузку и удлинение к моменту разрыва, но и характер зависимости нагрузка — деформация материала. Графическое представление о зависимости между нагрузкой и удлинением при растяжении материалов дают диаграммы растяжения (рис. 2.4). Такие диаграммы записываются с помощью самопишущего прибора па разрывной машине. Как видно из рисунка, для текстильных материалов основных видов характерно значительное нарастание удлинения прн незначительном увеличении действующей нагрузки. Особенно резко это проявляется у трикотажных и нетканых полотен, в меньшей степени у тканей, что объясняется главным образом особенностями структуры материала.
Зависимость между нагрузкой Р и удлинением е материалов в общем виде может быть описана следующим уравнением:
Р = агп,
где а и п — коэффициенты, значения которых зависят от вида материала и его структуры.

Рис. 2.4. Диаграммы нагрузка — удлинение (нечетными цифрами обозначены кривые удлинения материалов по основе или длине, четными — по утку или ширине):
1—2 — хлопчатобумажная ткань; 3—4 — льняное полотно; 5—6 — хлопчатобумажная и шерстяная ткань; 7—8 — трикотажное хлопчатобумажное (гладь) полотно; 9—10 **- нетканое хлопчатобумажное холстопрошивное полотно
Материалы Поверхностная
плотность,
г/м- Плотность по основе на 10 см Разрывная нагрузка Р , Н Относительная разрывная нагрузка Р0, Н-м г Удельная (расчетная) разрывная нагрузка Руд,
н Относительное разрывное удлинение гп>
.... — ■ ■ -^
Ткани хлопчатобумажные 294 64 1 ситец 92 292 5
вуаль 67 308 235 70 0,76 6
диагональ 212 398 677 64 1,7 5
саржа рукавная Ткани шелковые 116 349 343 59. 1 4
крепдешин 75 480X3 539 144 М 18
блузочная капроновая Ткани шерстяные 20 480 176 176 0,4 23
габардин 288 ' 591 754 . 52 1,5 ; зб
бостон 340 274 600 35 1,7 23
костюмная ведомственная Ткани льняные 328 270 1050 64 3,1 40
бортовка суровая 300 122 657 44 2,2 —
костюмно-платьевая
льнолавсанова^ 240 185 815' 68 3,4 полотно простынное 180 194 440 49 2,5 —
Трикотажное полотно гладкое (вискозное) 206 60* 226 22 1 45
Од* Число петель по горизонтали на длине 5 см.
Для оценки прочностных свойств текстильных материалов применяют также относительные характеристики.
Относительная разрывная нагрузка Р0, Н• м/г, рассчитывается по формуле
Р0 = Рр/ЬМе,где Рр — разрывная нагрузка, Н; Ь — ширина пробы материала, м; Мб —
поверхностная плотность материала, г/м2.
Показатели относительной разрывной нагрузки для некоторых текстильных материалов приведены в табл. 2.4. Эти показатели учитывают поверхностную плотность материалов и позволяют сравнивать их прочпостные свойства.
В массе 1 м2 миогих тканей содержится разная доля массы нитей основы и утка. Для таких тканей относительную разрывную нагрузку Ро. д рассчитывают по формуле
Ро. д = Рр/фМ$80 (у)),
где б0(у) — доля массы нитей основы (или утка), рассчитываемая по формуле, приведенной на с. 117.
Удельная разрывная нагрузка Руд, Н (даН, или кгс),— разрывная нагрузка, приходящаяся иа элемент структуры материала (на одну нить основы или утка в ткани, на один петельный ряд или столбик в трикотаже, на одну строчку прошива нетканых полотен).
Руд=Рр/Я,где Л — число нитей в пробе ткани, рядов или столбиков в пробе трикотажа, строчек прошива в пробе нетканого полотпа, вдоль которых растягивается проба.
При растяжении проб материалов затрачивается определенная работа, которая расходуется па преодоление энергии связей в материале (между волокнами и нитями, между атомами и макромолекулами в волокпообразующем полимере). Если на материал действует нагрузка Р и материал при этом получает удлииение (приращение длины)то значение элемен
тарной работы йР определяется как произведение нагрузки (силы) на приращение длины (рис. 2.5):
АР = РА1,где с!Я — элементарная работа, Дж.
Полная работа, затраченная иа разрыв, Рр, Дж,
Ъ-Ъм.о
Численное значение работы, затраченной на разрыв, пропорционально площади 5ф, находящейся под кривой диаграммы
нагрузка — удлинение (заштрихованная часть, см. рис. 2.5),умноженной рта масштабный коэффициент. Практически работу, затраченную на разрыв пробы, можно определить по формуле

Рис. 2.5. Определение работы, затраченной на разрыв материала, по диаграмме нагрузка — удлинение
Нр — ЦР р1р,
где г)—коэффициент полноты диаграммы нагрузка — удлинение.
Коэффициент г] определяется величиной отношения фактической площади под кривой растяжения 5ф к площади прямоугольника 5, ограниченного координатами Рр и /р, или отношения массы бумаги тф площадью 5ф к массе бумаги т площадью 5:
г] = 5ф/5 = щ!т.;Чем больше значение г], тем больше работа, совершаемая материалом при разрыве. Значение коэффициента ^ для разных текстильных материалов различно: для тканей 0,25—0,75; для трикотажных полотен 0,15—0,4; для нетканых (клееных) полотен 0,5—0,8.
Одноосное раздирание. При эксплуатации одежды, туристских палаток, чехлов и других изделий из тканей в концах карманов, клапанов и т. п. возникают значительные механические напряжения. Эти напряжения концентрируются па незначительном участке ткани, на группе нитей или даже одной из них, вызывая разрушение ткапи.
Усилие, даН (кге), необходимое для разрыва специально надрезанной пробной полоски, называют раздирающей нагрузкой.
Существует две группы методов испытания тканей на раздирание. Методы первой группы (рис. 2.6, а—г) характеризуются тем, что при испытании пробных полосок происходит разрыв нитей, расположенных перпендикулярно направлению прикладываемой нагрузки. Метод одиночного раздирания (см. рис. 2.6, а) стандартизован в нашей стране. Для методов второй группы (рис. 2.6, д—ою) характерно то, что при испытании пробных полосок разрываются нити, расположенные вдоль направления действующей нагрузки. Исследования Г. Н. Кукина и Е. Ф. Федоровой показали, что крыловидный метод (см. рис. 2.6, в) является универсальным, достаточно полно отражающим реальный процесс раздирания тканей. Он пригоден для испытания различных материалов и не требует каких-либо

0
Рис. 2.6. Пробы для испытания тканей на раздирание различными методами:
а — одиночное раздирание; б — двойное раздирание; а — крыловидный метод; г —метод «гвоздя»; д — метод с поперечным разрезом («раневой» метод); е — трапециевидный метод; ж —метод Т. Ээг-Олофссопа
приспособлений к разрывной машине. В настоящее время крыловидный метод также стандартизован в пашей стране.
Испытания различных тканей иа раздирание свидетельствуют о том, что структура материала оказывает существенное влияние на показатели раздирающей нагрузки. При увеличении в переплетении длины перекрытий, уменьшении плотности ткани прочность ткани при раздирании возрастает. Показатели раздирающей нагрузки во многом зависят от коэффициента уплотненности ткапи: чем меньше коэффициент, тем выше раздирающая нагрузка. Коэффициент наполнения ткани также существенно влияет на раздирающую нагрузку. Для тканей из полиэфирных и вискозных нитей оптимальное значение раздирающей нагрузки отмечается при коэффициенте наполнения, равном 0,7—0,8.
Для выработки тканей, обладающих высокой прочностью при раздирании, следует увеличивать плотность разрываемой системы нитей или уменьшать плотность противоположной системы, применять в разрываемой системе нити повышенной прочности, использовать гладкие нити с малым коэффициентом тангенциального сопротивления.
Двухосное и пространственное растяжение. При изготовлении швейных изделий (особенно формовании деталей), а также при эксплуатации одежды, парашютов, зонтов, парусов и других изделий из текстильных материалов в результате действия нагрузок происходит их растяжение одновременно в нескольких направлениях. В этом случае напряжения и деформации, как правило, неодинаковы в различных направлениях и зависят главным образом от строения и свойств материала, а также вида, размеров изделия и других факторов.
Двухосное растяжение—одновременное деформирование материала в двух взаимно перпендикулярных направлениях. На рис. 2.7 представлены виды проб, применяемых при испытании материалов на двухосное растяжение. Возможны два способа испытания: первый — деформирование пробы в
двух взаимно перпендикулярных направлениях происходит с одинаковой скоростью, второй — проба получает постоянную заранее заданную деформацию в одном направлении и постепенно возрастающую деформацию в перпендикулярном направлении.
При первом способе испытания текстильных материалов получаемые показатели прочности значительно ниже показателей суммарной прочности при одноосном растяжении проб по основе и утку и составляют от них 45—60 % (по данным И. А.Монахова). При этом испытании проба материала разрушается обычно по нитям основы или вдоль петельных столбиков, т. е. по системе, имеющей меньшее удлинение. Вследствие того что пити основы и утка в ткапи, петельные ряды и столбики в трикотаже одновременно сопротивляются деформированию, удлинение ткани или трикотажа при двухосном растяжении значительно меньше, чем при одноосном.
Деформация ткани при симметричном двухосном растяжении имеет сложный характер. Наблюдения за перемещением структурных элементов ткапи методом наколки в случае симметричного двухосного растяжения пробы квадратной формы показали, что центр пробы практически не имеет перемещений, в то время как другие точки (структурные элементы ткани) перемещаются относительно центра пробы. При этом перемещение структурных элементов в направлении нитей основы и утка, а также под углом 45° к ним носит прямолинейный характер; в других направлениях эти перемещения более сложные.
Пространственное растяжение материал получает в основном при действии нагрузки, прикладываемой перпендикулярно плоскости материала. Нагрузки такого вида материал испытывает при продавливании его шариком или мембраной. При продавливании шариком (рис. 2.8, а) центральная часть пробы получает наибольшее напряжение, здесь в основном и происходит разрушение материала. В первую очередь разрушается та система (нитей, петель), которая характеризуется меньшим удлинением и меньшей прочностью.
Испытание материала путем продавливапия шариком проводят на разрывной машине с помощью специального приспособления. При этом определяют разрушающую нагрузку и стрелу прогиба материала (стрелу прогиба /, мм, устанавливают по шкале удлинения разрывной машины).
Для трикотажных полотен прн продавливании их шариком диаметром 20 мм по величине стрелы прогиба рассчитывают увеличение поверхности материала Р, %. по формуле
Р= 13,7/—87,5.
Для трикотажных полотен метод продавливания шариком стандартизован. По данным 3. А. Торкуновой, коэффициент
А
-чт
А А 1
■3=-
Т
1 1 Т
Рис. 2.7. Виды проб, применяемых при двухосном растяжении материала
т
|—►-

корреляции между разрывной нагрузкой, полученной при про- давливании пробы трикотажа шариком, и разрывной нагрузкой, полученной при растяжении полоски вдоль петельных столбиков, равен 0,91, вдоль петельных рядов — 0,96. Коэффициенты корреляции между показателями удлинения при растяжении полоски трикотажа и величиной стрелы прогиба при продавливании пробы шариком соответственно равны 0,79 и 0,86.
Для изучения поведения материала при пространственном растяжении применяют испытательные приборы с мембраной (рис. 2.8,6). Мембрана изготовляется из резинового изотропного, гибкого и тонкого материала. Пробу испытываемого материала вместе с подложенной под нее мембраной заправляют в круглый зажим прибора. При испытании воздух или жидкость, нагнетаемые под мембрану, равномерно распределяются во всех направлениях и растягивают мембрану и расположенный на ней материал. При таком испытании определяют давление и стрелу прогиба / (удлинение материала), при которых произошло разрушение материала.
Результаты немногочисленных опытов показывают, что текстильные материалы при растяжении с помощью мембраны
жение проб
Рис. 2.8. Пространственное растя- вильной формы шарового сег-
разрушаются одновременно на значительной части испытываемой пробы. При этом форма образующейся поверхности пробы для многих видов текстильных материалов существенно отличается от пра-
мента, что свидетельствует
о сложном характере деформации и разрушения этих материалов;
Полуцикловые неразрывные характеристики. К основным полуцикловым неразрывным характеристикам, получаемым при одноосном растяжении текстильных материалов, относятся: усилие Рад, развиваемое в материале при его растяжении па заданную величину г за определенное время /; удлинение материала 8р(г> при действии заданной нагрузки (усилия) Р в течение определенного времени I. Эти характеристики используют главным образом в исследовательских работах.
Характерная особенность текстильных материалов—их значительная растяжимость. При этом зависимость между нагрузкой и удлинением (см. рис. 2.4) имеет, как правило, сложный характер, свидетельствующий об изменении жесткости материала по мере его растяжения. Показатель жесткости выступает как характеристика сопротивления материала, его структурных элементов деформированию. Легкорастяжимые материалы обладают меньшей жесткостью, малорастяжимые — большей жесткостью.
В качестве одной из характеристик жесткости текстильных материалов при растяжении используется модуль жесткости Е (называемый также начальным модулем первого рода, модулем продольной упругости). Модуль жесткости оценивается отношением напряжения о, развиваемого в материале, к относительной деформации материала г для участка прямой пропорциональной зависимости на диаграмме напряжение — деформация и выражается в паскалях.
Модуль жесткости можно также характеризовать углом наклона а\ и аг прямолинейного участка на диаграмме напряжение— деформация (рис. 2.9).
При растяжении упругих материалов модуль жесткости достаточно полно характеризует их жесткость. Для текстильных материалов модуль жесткости целесообразно оценивать

Рис. 2.9. Диаграмма на- - Рис. 2.10. Диаграмма растяжения пряжение — удлинение ма-трикотажа (по А. Н. Соловьеву)
териала
напряжением, вызывающим удлинение материала на 1 %, т. е. напряжением в начальной стадии деформирования, при котором материал сопротивляется изменению размеров и формы. При удлинении текстпльпых материалов на 1 % в основном проявляется упругая часть полной деформации материала, а получаемые величины модуля имеют реальный характер.
Проф. А. Н. Соловьев предложил оценивать жесткость материалов при растяжении модулем начальной жесткости Еи модулем текущей жесткости /;'Те и модулем текущей конечной жесткости Е*. к.
Модуль начальной жесткости Еи Па, соответствует напряжению в образце материала при его растяжении на 1 % и характеризует сопротивление материала деформированию.
Е\ = Ор/вр,
где Ср — напряжение прн разрыве, Па; ер — удлинение при разрыве, %; К. — показатель жесткости, определяющий характер диаграммы напряжение — удлинение.
Показатель К рассчитывается по формуле
где г| — коэффициент полноты диаграммы напряжение — удлинение.
Модуль начальной жесткости Е{ достаточно полно характеризует сопротивление деформированию малорастяжимых материалов. Сопротивление легкорастяжимых материалов модуль Ех характеризует ориентировочно. По данным проф. А. И. Коб- лякова, значения модуля Е{ для трикотажных полотен очень малы и составляют 1 • 10~~3—1 • 10-4 мкПа. Причем при испытании полотна по ширине величина Е, на 2- 8 порядков меньше, чем при испытании по длине.
Установление модуля начальной жесткости Е\ позволяет описать зависимость напряжение — деформация для материала: а~Е{ек. Расчет по этой формуле показателей трикотажных полотен свидетельствует о хорошем совпадении их с экспериментальными данными при напряжениях, близких к разрывным. Для начального периода растяжения наблюдаются значительные отклонения расчетных данных от экспериментальных.
Для легкорастяжимых материалов при расчете модуля начальной жесткости А. Н. Соловьев предложил не учитывать начальную зону диаграммы (рис. 2.10), так как в этой зоне жесткость материала практически не проявляется. В этом случае начальный модуль жесткости Ег+и Па, для второй зоны
Ег+1 = 0р/(8р—г)*3, где ар — напряжение прн разрыве, Па; 8Р — удлинение при разрыве, %;
Кг—показатель жесткости, определяющий характер диаграммы напряжение — удлинение во второй зоне.
Ка==(1—Т1я)/'п*-
где
т)2 = 51/52.
Здесь 5] — площадь фигуры АСО (см. рис. 2.10); 52—площадь фи- гурьт АРСО (точка А — начало отхода кривой растяжения от оси абсцисс).
Зависимость напряжение — удлинение для второй зоны Диаграммы может быть описана как
<Т=Е2+1 (в —2)*’.
Модуль текущей жесткости ЕТ8 (при 2=0) позволяет оценить сопротивление материала деформированию при любой величине удлинения. Модуль ЕТе рассчитывается как первая производная от о=Е\ёк\
г? Ло ц- р К—1
ЛТ8— - —
ав
Конечную жесткость материала оценивают модулем текущей конечной жесткости Ег.к, рассчитанным для момента разрыва пробы материала (при 2=0 и е = ер) по формуле
Ет.к^КЯе*-1.
Прочностные свойства материалов. Прочность — важное свойство материалов, которое постоянно привлекает к себе внимание исследователей и всесторонне изучается. Основная проблема прочности — раскрытие механизма разрушения материалов, выяснение причин несоответствия (занижения) фактической прочности материалов теоретическому ее значению.
Предложено несколько теорий, объясняющих процесс разрушения тел. Сторонники критического характера разрыва (теории критического напряжения)—А. Гриффит и его последователи,— рассматривая прочностные свойства, исходят из предположений о том, что любое реальное тело в отличие от идеального не обладает совершенной структурой и содержит значительное количество дефектов (микротрещин), ослабляющих его. Разрушение наступает тогда, когда в результате действия нагрузки перенапряжение у вершины хотя бы одной из микро- трещин достигает величины, соответствующей теоретической прочности, определяемой силами межатомных связей. При этом микротрещина начинает расти со скоростью распространения упругих волн (со скоростью звука)' и вызывает разрушение материала.
Гипотеза о существовании дефектов (микротретцин) экспериментально была подтверждена акад. Л. Ф. Иоффе и его сотрудниками, которые показали, что напряжение у вершины поверхностной микротрещины во много раз превышает значение напряжения, определяемого отношением действующей нагрузки к площади поперечного сечения ослабленной пробы образца. Было установлено, что развитие микротрещин есть результат действия не среднего, а максимального, критического, напряжения. Работы А. Ф. Иоффе и его сотрудников объяснили разницу между теоретическим и экспериментальным значениями прочности.
Однако такой чисто механический подход к решению проблемы прочности, основанный на предположении о критическом характере разрыва, ие вскрывает сущности явлений, происходящих в нагруженных телах при их разрушении во времени. С позиции этой теории невозможно объяснить разницу в значениях прочности материала при различных скоростях его деформирования.
Академики А. П. Александров и С. Н. Журков предложили статистическую теорию прочности, согласно которой разрыв материала происходит не одновременно по всей поверхности разрушения, а начинается с самого опасного дефектного участка, где перенапряжение достигает величины, близкой к теоретической прочности. Затем разрыв наступает на новом опасном участке микротрещины и т. д. В результате роста трещин разрушается материал.
Таким образом, статистическая теория прочности рассматривает разрушение как процесс, протекающий во времени. Основное положение статистической теории прочности состоит в том, что вероятность появления наиболее опасных дефектов значительно меньше, чем менее опасных, и самый опасный дефект, расположенный на поверхности, определяет прочность материала. Практика испытания материалов подтверждает этот факт. Пробы, имеющие малые размеры (минимальное поперечное сечение), характеризуются повышенной прочностью. С уменьшением размеров проб текстильных материалов их прочность возрастает.
При изучении прочностных свойств было замечено, что процесс разрушения материала, имеющий временной характер, зависит не только от величины действующей нагрузки, но и от температуры испытания, структуры материала.
Фундаментальные исследования в области прочностных свойств, выполненные С. Н. Журковым и его сотрудниками, привели в 50-х годах к созданию кинетической теории прочности твердых тел. Согласно этой теории разрушение материалов происходит не столько за счет действующей механической силы, сколько за счет теплового движения (флуктуаций) структурных элементов (атомов).
Важную роль при межатомных взаимодействиях играет не равномерность теплового движения — энергетические флуктуации, которые являются следствием хаотического теплового движения. Отдельные атомы при этом приобретают кинетическую энергию, во много раз большую, чем средняя. В результате превышения энергии возрастают и тепловые растягивающие усилия в межатомных связях. Разрыв материала происходит главным образом в результате флуктуаций тепловой энергии, термического распада межатомных связей. Действующее механическое напряжение уменьшает энергетический барьер, активизирует и направляет процесс разрушения. Таким образом, механическая прочность материалов согласно теории С. Н. Журкова определяется не чисто механической, а кинетической природой, обусловленной тепловыми движениями атомов.
С позиции кинетической теории прочности главными факторами, влияющими на прочность материалов, являются абсолютная температура Т, действующее напряжение 0 и длительность воздействия напряжения т. Фундаментальной характеристикой прочности служит долговечность. Основное уравнение долговечности имеет вид
Параметр то не зависит от природы и структуры материала, Величина его составляет 10-!2—10~!3 с; это время соответствует длительности одного теплового колебания атомов. 1/п — энергия активизации разрушения, т. е. энергия связей, которую необходимо преодолеть, чтобы разрушить материал; у — структурно-чувствительный коэффициент, сильно зависящий от структуры материала. Коэффициент у характеризует неоднородность напряжений в объеме тела и указывает, во сколько раз истинное локальное напряжение, под действием которого практически происходит разрушение, выше среднего напряжения, а — постоянное напряжение, действующее в процессе испытания. — универсальная газовая постоянная, Т — абсолютная температура испытания.
Работы Г. Н. Кукина, А. А. Аскадского, Л. П. Косаревой и других сотрудников МТИ подтвердили возможность применения основных положений кинетической теории прочности для описания разрушения текстильных нитей.
Исследования Б. А. Бузова и Т. М. Резниковой (МТИЛП) показали, что температурно-временная зависимость прочности пригодна и для таких достаточно сложных сетчатых систем, как ткани. Были изучены кратковременная и длительная прочности хлопчатобумажных и капроновых тканей при одноосном растяжении в широком диапазоне температур. Испытанию подвергались пробы тканей размером 5x50 мм в диапазоне времени (с), составляющем 5—6 порядков. В процессе опытов фиксировалось фактическое время разрушения проб. Выпол-
1д?>ненные эксперименты под-
5 _твердили возможность при
менения основного уравнения долговечности для описания процесса разрушения ткани, однако с некоторыми изменениями. Как известно, ткань является материалом сложного строения, поэтому определение для нее величины а — постоянного напряжения, действующего в процессе ис- пытания, — представляет \\ значительные трудности. -/2|.N Вследствие этого для рас
Р. МПа 7
чета долговечности ткани вместо величины о была ис-
п 011 ~ „пользована эквивалентная
Рис. 2.11. Зависимость долговечности „п
ткапи арт. 52188 от нагрузки при тем- си величина И давление,
пературе:создаваемое постоянной на-
/ ... +бо “С; 2 ... +зо °С; з ... +20 °с; грузкой и определяемое на
... —30 °С; 5 ... —60 °С
единицу площади поперечного сечения ткани. За площадь поперечного сечения принималась площадь начального сечения пробы ткани по системе нагружаемых нитей основы (утка). Суммарная площадь поперечного сечения пробы определялась как произведение числа нитей, непосредственно участвующих в сопротивлении растяжению, на среднюю площадь поперечного сечения этих нитей. Таким образом, долговечность ткани изучалась при постоянной нагрузке, а расчет ее выполнялся по формуле
т=т0 ехр ~ .
* КТ
Результаты исследований, представленные на рис. 2.11, свидетельствуют о том, что основные закономерности температурно-временной зависимости прочности характерны и для таких сложных сетчатых систем, как ткани. Полученные значения параметров С/0 и у согласуются со значениями параметров подобных исследований волокон и нитей:
ХлопчатобумажнаяКапроновая
параметрткань арт. 3104ткань арт. 52188
Ц0, кДж/моль145190
у, м3/кмоль0,72,5
Прочность тканей. При одноосном растяжении вдоль нитей основы или утка прочность тканей, характеризуемая разрыв
ной нагрузкой Рр. т, зависит прежде всего от прочности и числа непосредственно воспринимающих нагрузку продольных нитей испытываемой пробы. В ткани нити благодаря взаимному переплетению связаны трением в единую систему. Поэтому средняя разрывная нагрузка на одну нить полоски ткани Рр. п. т, расположенной в направлении действующей силы, может быть больше разрывной нагрузки для такой же нити Рр.н в свободном состоянии.
Разрывную нагрузку ткани Рр. т рассчитывают но следующей формуле:
Рр. Т = Рр. н. тЯ = Рр. ЖцП,
где Л — число нитей в сечении полоски ткаии; К — коэффициент использовании разрывной нагрузки нити в ткани, равный 0,8—1,2; т]—-коэффициент неоднородности нитей по разрывной нагрузке, равный 0,85.
Коэффициент К тем больше, чем чаще связи и больше углы обхвата, определяющие площадь трения взаимно перпендикулярных систем нитей. С ростом длины перекрытий нитей уменьшается число связей и значение коэффициента К. Поэтому полотняное переплетение, имеющее частые связи между нитями, при прочих равных условиях обеспечивает наибольшую прочность ткани.
При повышении плотности ткани увеличиваются углы обхвата нитей и, следовательно, поверхность трения, возрастает связанность элементов ткани, становится больше сила взаимного давления нитей основы и утка и степень сцепления волокон в пряже. В результате растут коэффициент К и прочность ткаии. За пределами оптимальной плотности не только прекращается рост прочности, но и вследствие перенапряжения нитей происходит ослабление ткани.
Крученая пряжа, волокна которой достаточно сильно связаны круткой, укрепляется переплетением в ткани меньше, чем слабо скрученная одиночная пряжа.
Неоднородность нитей по разрывной нагрузке снижает прочность ткани. Первыми воспринимают нагрузку и разрываются нити, обладающие наименьшим удлинением, после этого нагрузка перераспределяется на оставшиеся нити, в результате чего иа каждую из них приходится все большее усилие, а разрыв ткани происходит раньше, чем при условии одновременного разрыва всех нитей.
Учитывая распределение усилий, действующих на нити в ткаии при се растяжении (рис. 2.12), К. И. Корицкий предложил определить нагрузку Рр. „. т по формуле
Рр. н.т=(Рр.н-|-^)'ПС08 Р,
где Р—нагрузка, обусловленная действием сил трения и уменьшением длины скольжения волокон; |3 — угол наклона нитей к линии приложения растягивающей силы в момент разрыва.
Величина Р зависит от трения нитей, силы нормального давления и прогиба нити; она рассчитывается по формуле

Рис. 2.12. Распределение усилий, действующих на нить в ткани (по данным К. И. Корицкого)
Р = ЦРр. н5ШЩ

го 50 100 М 180
Ризрыбнпя нагрузка и удлинение, %
Рис. 2.13. Диаграмма разрывной нагрузки Рр и удлинения ер ткани при ее растяжении в различных направлениях (значения Рр и ер по основе приняты за 100 %):
1 — кривая разрывной нагрузки; 2 — кривая
разрывного удлинения
где [х — коэффициент трения нитей; Рр. н51П р — сила нормального давления на одну ннть растягиваемой системы; к — величина, пропорциональная прогибу нити.
Таким образом, разрывная нагрузка ткани с учетом параметров ее структуры может быть определена по формуле
Рр. т “ Рр. вЯ XX (1 + Ц.51п|3/1)Т|С05|3.
Ткани являются анизотропными телами, поэтому их прочность в различных направлениях неодинакова (рис. 2.13). При приложении усилий растяжения под углом к нитям основы и утка прочность ткани меньше, чем при приложении усилий в продольном или поперечном направлении. Объясняется это прежде всего тем, что при растяжении проб, вырезанных под углом к нитям основы и утка, обоими зажимами разрывной машины оказывается зажатой лишь часть нитей пробы. Кроме того, прочность даже этой зажатой части нитей используется не полностью, так как пити располагаются под некоторым углом к действующей силе.
Удлинение тканей. В направлении основы или утка ткани удлиняются вследствие распрямления и удлинения нитей, расположенных вдоль действующей силы. Обычно распрямление нитей требует меньших усилий, чем их растяжение, сопряженное с изменением наклона спиральных витков крутки, распрямлением и скольжением волокон. Поэтому удлинение ткани, особенно в начале ее растяжения, находится в прямой зависимости от числа изгибов нити, приходящихся на единицу ее длины, и глубины изгибов. В свою очередь число изгибов нити
определяется переплетением и плотностью ткани, а глубина изгиба — толщиной нитей перпендикулярной системы и фазой строения ткаии. Поэтому при прочих равных условиях ткани полотняного переплетения имеют наибольшее удлинение. С увеличением плотности удлинение ткани растет до определенного предела, после которого связанность элементов ткани делается настолько большой, что способность к растяжению уменьшается.
Фаза строения оказывает большое влияние на удлинение ткани, особенно в начале нагружения, когда растяжение ткани происходит в основном за счет распрямления нитей. Ткани пятой фазы строения могут иметь близкие показатели удлинения и по основе, и по утку, так как изогнутость их нитей одинакова. Ткани же остальных фаз строения обладают большим удлинением в направлении изогнутой системы.
Исследования, выполненные в МТИЛПе Б. А. Бузовым и П. Д. Алыменковой, показали, что при растяжении пробы деформация ткани имеет сложный характер: она зависит от направления растяжения относительно нитей основы или утка. Механизм деформации определяется растяжением и сжатием нитей, их изгибом в плоскости ткани, изменением угла между нитями основы и утка, образованием на отдельных участках продольных складок.
Сложный характер деформации вызывает неравномерность удлинения отдельных участков пробы. На рис. 2.14 представлены графики деформации ткани по участкам пробы в зависимости от направления растяжения (угла ф) и величины полного удлинения пробы (в процентах от разрывного), схематически показан также характер изменения размеров и формы проб.
Для рассмотренных случаев растяжения проб, вырезанных по основе (ф = 0°) и под углом ф=15°, ф = фпР, ф=30° и ф = 45° к основе, деформация крайних участков проб, примыкающих к зажимам, значительно больше, чем средних участков. Особенно заметна разница в степени деформации участков при растяжении проб под углами ф=15° и ф = фпр (где фпр — угол растяжения пробы, в которой все нити основы, расположенные в рабочей зоне разрывной машины, закреплены только одним концом: одна половина нитей—в верхнем зажиме, а другая половина — в нижнем зажиме).
Для проб, вырезанных под углом 45° к основе (ф = 45°), кривые растяжения ткани по участкам расположены почти рядом, что свидетельствует о более равномерном распределении общего удлинения по участкам пробы. Однако на первом этапе растяжения (примерно до 20 % удлинения пробы) больше деформируется средний участок и немного меньше — крайние. При дальнейшем растяжении крайние участки начинают деформироваться больше, чем средний.
"п; X
V; -/\— * .! .... .1
к

10 го 30 40 50 Удлинение прсЬы вп, % д
/:? го зо чо 50
Удлинение пробы еП, %
ю го зо чо Удлинение продыеп,
10 ■
■50
Рис. 2.14. Деформация отдельных участков проб ткаии при растяжении:
а —ф=0°; б — ф=фпр;' в — ф=45э; г — Ф=15°; с) — ф=30°
Сложный характер распределения деформаций связан с тем, что нити в пробах по-разному расположены относительно зажимов и, следовательно, по-разному воспринимают прикладываемую нагрузку. Это наглядно видно на схемах изменения размеров и формы проб (см. рис. 2.14). При растяжении ткани по основе (ф = 0°) зона наибольшего поперечного сокращения располагается в центральной части .пробы. При растяжении
ткани под углами 15°, фпр и 30° наблюдается резкое изменение формы и размеров проб. В пробе (ф 15°) появляются две зоны наибольшего поперечного сокращения, которые располагаются ближе к зажимам; в пробах (<р = фпр, ф = 30°) зоны наибольшего поперечного сокращения смещаются к центральной части пробы, а сами пробы приобретают сложную конфигурацию, В пробе (ф = 45°) максимальное поперечное сокращение наблюдается в центральной зоне, а сама проба получает достаточно правильную форму. Выявленные закономерности деформации ткапи по участкам пробы при ее растяжении и изменения формы проб представляют значительный интерес для конструкторов и технологов швейного производства.
Прочность и удлинение трикотажа. При расчете ориентировочных значений разрывной нагрузки трикотажа Ртр учитывают число нитей п, сопротивляющихся растягивающим усилиям в каждом петельном ряду или столбике, разрывную нагрузку нити Рр н и плотность полотна П — число петельных рядов (Яв) или столбиков (Яг), участвующих в разрыве. Расчет ведут по формуле
Ртр — Рр. иТьП •
Разрывную нагрузку по горизонтали для трикотажа главных переплетений, в котором п= 1, рассчитывают по формуле
Ртр. Г — Рр. цПъ-
В трикотаже производных переплетений в каждом ряду имеются две нити, т. е. я = 2, поэтому расчетная формула принимает вид
Ртр. Г = 2Рр, цПв.
Для трикотажа кулирных переплетений, в котором в каждой петле столбика имеются две ветви, т. е. п = 2, разрывную нагрузку по вертикали определяют по формуле
Ртр.в = 2Рр. ИЯГ.
В трикотаже основовязапых переплетений п~^3, и разрывную нагрузку, действующую по вертикали, рассчитывают с учетом этой величины.
Для трикотажа расчетное значение разрывной нагрузки, как правило, превышает значение нагрузки, полученное экспериментально, что объясняется, во-первых, неравномерностью нитей по прочности, и, во-вторых, сложным пространственным расположением нитей в петлях трикотажа относительно направления прикладываемого усилия.
Удлинение трикотажа значительно больше, чем тканей. В начале растяжения трикотажа происходит упорядочение петельной структуры, затем форма петель изменяется, одни участки распрямляются, другие изгибаются.
При приложении растягивающих усилий в направлении петельных столбиков (но вертикали) увеличиваются размеры петельных палочек и уменьшаются размеры игольных дуг и протяжек, т. е. уменьшается петельный шаг А и увеличивается высота петельного ряда В. При приложении усилий растяжения в направлении петельных рядов, наоборот, увеличиваются размеры дуг, протяжек и, следовательно, петельный шаг А и уменьшаются размеры петельных палочек, определяющих высоту петельного ряда В. Для каждого. переплетения существуют предельные значения высоты петельного ряда В и петельного шага А.
Относительное разрывное удлинение элементарной ячейки по длине трикотажного полотна ев, %, определяется по формуле
ев= {100(Втах — В0)}/В0,
а относительное разрывное удлинение ее по ширине полотна ег, %,— по формуле
ег= {100 (Лтах—Л0)}М0,где В0, А0 — высота петельного ряда и петельный шаг исходного недефор- мироваиного образца, мм; Втах, Лтах — высота петельного ряда и петельный шаг к моменту разрыва образца, мм.
При переходе из одного участка петли в другой нить, напрягаясь, деформируется. Таким образом, прикладываемые нагрузки вызывают не только относительное перемещение нитей в петлях, но и изменение размеров самих нитей. Преобладание того или иного фактора зависит от соотношения сил, необходимых для растяжения нитей и их перемещения. Так как при растяжении трикотажного полотна наблюдается значительное увеличение углов обхвата нитей в петлях, в некоторых случаях сила, необходимая для смещения точек контакта, оказывается больше прочности нити, тогда нить разрывается, а полотно разрушается. Поскольку удлинение нити требует значительно больших усилий, чем изменение конфигурации петли, прирост длины нити на последних стадиях растяжения происходит при нагрузке, близкой к разрывной, и составляет небольшую долю от общего удлинения трикотажа.
Помимо изменения ориентации нити в петлях при растяжении трикотажа изменяется ориентация петельных столбиков и рядов относительно направления действия растягивающей силы. Это особенно заметно при растяжении трикотажного полотна под углами к петельным рядам и столбикам. Наибольшее растяжение трикотажного полотна происходит по ширине и в направлении под небольшими углами к петельным рядам (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Диаграммы:
а —- разрывной нагрузки; б — разрывного удлинения трикотажных полотен при растяжении в различных направлениях: 1 — переплетение гладь;
2 — переплетение двуластик (интерлок); 3 — переплетение пике
Прочность и удлинение нетканых полотен. Прочность прошивных нетканых полотен определяется свойствами волокнистого холста и скрепляющей его ниточной сетки. При разрыве нетканого полотна прежде всего рвутся прошивные нити, а затем уже растаскиваются волокна холста. Разрывная нагрузка для прошивного нетканого полотна Рр. н. п может быть определена как сумма разрывных нагрузок для волокнистого холста Рх и нитей прошнвпой сетки Рс:
Рр. н. п= Рх Непрочность закрепления волокон в холсте значительно меньше прочности одиночных волокон и определяется в основном силами трения и сцепления волокон, зажатых в каждой петле. Поэтому при растяжении пробы (полоски) в направлении ориентации волокон происходит главным образом их растаскивание, а не разрыв. С увеличением массы волокон и их длины растут силы трения и сцепления, возникающие между волокнами, однако разрыва волокон, как правило, не наблюдается. В нетканом полотне двухгребеночного переплетения обеспечивается лучшее закрепление волокон, чем в полотне одно- гребеночного переплетения. Поэтому большая часть нетканых полотен, используемых для верхней одежды, вырабатывается с применением двухгребеночного переплетения.
Прочность прошивных нетканых полотен по длине больше, чем по ширине. В результате отделочных операций, главным образом валки, прочность по ширине таких полотен может быть увеличена почти вдвое. При этом полотна с более частой прошивкой, в которых движение волокон ограничено, меньше уплотняются в процессе валки и потому получают меньшее упрочнение. Разрывное удлинение прошивных нетканых полотен по ширине и длине очень различается. Однако при начальных нагрузках эти полотна имеют значительные деформации в обоих направлениях, что неблагоприятно отражается на устойчивости формы одежды в процессе носки.
Прочность и удлинение клееных нетканых полотен зависит от вида волокнистого материала, расположения волокон, типа связующего, его количества и характера распределения. Под действием растягивающих усилий происходят поворот и распрямление формирующих нетканые полотна волокон, растяжение распрямленных волокон и, наконец, перемещение волокон относительно друг друга. Разрывная нагрузка Рр. н. п клееных нетканых полотен рассчитывается по формуле
Рр. II. П = РЛ,где Рв — разрывная нагрузка волокон, расположенных в сечении пробы полотна; К — коэффициент использования разрывной нагрузкн волокон.
Средства для испытания материалов на растяжение. Разрывную нагрузку и разрывное удлинение текстильных материалов определяют на разрывных машинах.
В зависимости от времени нагружения материала до его разрушения различают испытания статические (кратковременные— продолжительность нагружения до 1—1,5 мин, длительные — продолжительность нагружения от нескольких минут до 103—104 ч) и динамические (при импульсных нагрузках ударного характера).
В соответствии с требованиями стандартов разрывные машины для статических испытаний делят на жесткие и нежесткие. К жестким относятся разрывные машины, у которых смещение зажима, связанного с силоизмерителем, не превышает 0,5 мм. В таких машинах применяют электронные или торсионные силоизмерители. Для создания электронных си- лоизмерителей используют тензометрические, индуктивные, емкостные, трансформаторные и другие датчики силы.
Из этой группы машин для испытания текстильных материалов применяют разрывные машины с механическим приводом МРС, МР (СССР), 1102 фирмы «Инстрон» (Великобритания), 2Е-100 (ГДР), 1384 фирмы «Цвик» (ФРГ) и др., работающие с постоянной скоростью перемещения одного из зажимов и растягивающие пробу с равномерной скоростью деформирования. Скорость перемещения подвижного зажима на этих машинах может устанавливаться от 1 до 1000 мм/мин.
Разрывные машины первой группы отличаются большой жесткостью, имеют надежную конструкцию, но требуют большой точности при их изготовлении. Применяют эти машины главным образом в исследовательских работах.
Ко второй группе — нежестких машин — относят разрывные машины, у которых смещение зажима, связанного с сило- измерителем, может достигать 30—40 мм при максимальном усилии. Эти машины оснащены рычажно-маятниковым силоиз- мерптелем и имеют постоянную скорость перемещения нижнего зажима. Для испытания текстильных материалов применяют машины РТ-250М-1 (с устройством для записи диаграммы в координатах нагрузка--деформация) и РТ-250М-2 (рис. 2.16).
!ЩШЗ,
Рис. 2.16. Схема разрывной машины РТ-250М-2
При растяжении пробы материала 11 нозникает усилие, которое через верхний зажим 7 и рычаг 5 отклоняет маятник 4. Маятник перемещает рейку 3, которая вращает рабочую стрелку, показывающую усилие на шкале
нагрузок 2. Деформация пробы измеряется рейкой 9, соединенной с нижним концом штока 10. Указатель шкалы деформации 8 связан через корректирующее устройство 6 с рычагом 5 маятникового енлоизмернтеля. При отклонении маятника от вертикального положения корректирующее устройство 6 и указатель шкалы опускаются на величину, равную вертикальному перемещению верхнего зажима. Нижний зажим перемещается с помощью электродвигателя 1. Таким образом, деформация пробы определяется как разность перемещения верхнего и нижнего зажимов.
Испытательные лаборатории швейных предприятий и учебных заведений оснащены в основном разрывными машинами типа РТ-250, которые отличаются несложной конструкцией, простотой и удобством обслуживания.
Разрывные машины типа РТ-250 иногда модернизируют, заменяя рычажно-маятниковый енлоизмерптель электронным. Для этого в верхней части машины устанавливают датчик силы, с которым соединяют верхний зажим (рис. 2.17).
Разрывные машины для динамических испытаний применяются сравнительно редко, в тех случаях, когда нужно моделировать динамические нагрузки, например нагрузки, испытываемые тканями в момент раскрытия парашюта. К ним относится машина маятникового типа (рис. 2.18). Маятник с грузом поднимают па высоту Н\. Падая с этой высоты, о и получает ускоренное движение по дуге и накапливает при этом запас

Рис. 2.17. Схема тепзометриче- ского силоизмерителя:'
г . г '

Рис. 2.18. Принципиальная схема разрыпной машины маятникового типа для динамических испытаний
/ — упругая балка; 2 —датчик; 3 — зажим
энергии, достаточный для того, чтобы подняться на высоту с противоположной стороны дуги. Если в зажимах (неподвижном 1, укрепленном на станине машины, и подвижном 2, находящемся па маятнике) закреплена проба, маятник, падая, разрывает пробу и затрачивает на это часть своей энергии в результате чего он поднимается только на высоту к2.
В разрывных машинах для динамических испытаний усилие к пробе прикладывается со скоростью до 120 м/мин. В результате испытания определяется работа, затраченная на разрыв пробы, по формуле
#р = тм(/1г—й2),где тм — масса маятника.
Измерительное устройство машины градуируют непосредственно в единицах затраченной работы (Дж), что позволяет ие вычислять работу, а снимать показания по шкале измерительного устройства. Работу, затраченную на разрыв пробы, можно рассчитать и по формуле
Я = тиг (соз ф2—соз фг),
где ф! — угол попорота маятника при подъеме п исходное положение; Фг—угол отклонения маятника после разрыва пробы; г — радиус центра тяжести маятника.
Растяжение материалов при изготовлении и эксплуатации швейных изделий. При изготовлении швейных изделий материалы испытывают действие небольших по величине нагрузок. По данным ЦНИИШПа и МТИЛПа, при раздублировании ткани и сматывании ее с рулона, перемещении на браковочно- мерильных машинах, при настилании, выполнении операций
стачивания и формования величина действующей на ткань нагрузки составляет 1—2 % разрывной, а значение полной деформации растяжения достигает 2—5 %.
Б. П. Поздняковым установлено, что в белье из бязи и сатина в направлении нитей основы растяжение ткани больше, чем в направлении нитей утка. Наибольшее удлинение ткани происходит в рукавах, в области локтя, оно не превышает 5 %.
В работе Л. Н. Панковой, выполненной под руководством Г. Н. Кукииа, изучались величины и распределение усилий растяжения ткани в мужской одежде с использованием тензомет- рического метода измерения. По данным этой работы, на спинке мужского пиджака в области среднего и нижнего участков шва проймы ткань испытывает наибольшие нагрузки, достигающие на отдельных участках 16 Н на полоску шириной 10 мм.
Б. А. Бузовым проводились исследования деформации ткани на различных участках мужской верхней одежды. Результаты исследований показали, что распределение и величины деформации растяжений ткани в этой одежде зависят от характера движений человека. Наибольшее растяжение ткань испытывает па тех участках одежды, где при движении человека наиболее резко увеличиваются размеры его тела. Установлено, что при выполнении человеком резких движений на спинке и рукавах изделий в зонах, прилегающих к среднему и нижнему участкам проймы, ткань испытывает наибольшее растяжение. Причем в диагональных направлениях (под углом 22,5; 67,5 и особенно 45° к нитям основы) растяжение ткани значительно больше, чем по основе или утку, и составляет 10--15 %. На отдельных участках одежды растяжение достигает 20—22 %, что соответствует 35—40 % разрывного удлинения. По основе ткань растягивается на 3' -5 °/о, а по утку — на 6—9%, причем наибольшее удлинение по утку составляет около 50 % разрывного, а по основе — не более 20% разрывного. Аналогичные результаты были получены при изучении деформации растяжения ткани в деталях детской одежды Ю. А. Костиным и др.
На участках одежды, расположенных на уровне плечевого пояса или линии талии, т. е. выше или ниже линии груди, растяжение ткани значительно меньше, чем в области средней и нижней частей проймы.
Величина и распределение деформации растяжения ткани по участкам одежды зависят также от соответствия размера одежды размерам тела человека, его физического развития. С увеличением размеров тела человека изменяется не только удлинение ткани, но и характер распределения ее деформации по участкам одежды.
Наибольшее растяжение полотна в трикотажных изделиях (верхних и бельевых) наблюдается иа участках спинки и полочки в области средней и нижней частей проймы. Растяжение трикотажного полотна в изделиях зависит от вида полотна и
его растяжимости, вида изделия и условий его эксплуатации, характера движений, выполняемых человеком, и других факторов. По данным В. П. Румянцева и А. И. Коблякова, максимальное растяженне трикотажного полотна в мужской сорочке (фуфайке) на сшшке в области среднего н нижнего участков проймы составляет 8—25 % (5—12 % разрывного удлинения). В верхних трикотажных изделиях, по данным А. А. Карцевой, относительное удлинение полотна на тех же участках спинки не превышает 5 %, а в изделиях спортивного назначения полотно деформируется на 35—55 % (в зависимости от растяжимости полотна).
Значительный интерес представляют результаты, полученные Б. А. Бузовым при измерении деформации ткани в одежде одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Исследованию подвергалась мужская одежда свободного и прилегающего покроя, изготовленная из хлопчатобумажной диагонали. Участки измерения деформации показаны па рис. 2.19.
Для анализа деформации ткани па участках одежды при определении растяжения в двух взаимно перпендикулярных направлениях был использован коэффициент ноперечпого сокращения материала К. Для хлопчатобумажной диагонали, из которой были изготовлены изделия, коэффициент поперечного сокращения при растяжении стандартных полосок, вырезанных в направлении нитей основы, утка и под углами 22,5; 45 и 67,5° к нитям основы, изменяется от —0,92 до —1,33 (для полосок, вырезанных вдоль нитей основы, от —0,92 до —1, вдоль нитей, утка'от —1 до —1,25, под углом 22,5° к нитям утка от —0,93 до —1,33, под углом 45° от —1,08 до —1,33, под углом 67,5° от — 1,09 до —1,33). Очевидно, уменьшение абсолютного значения

Рис. 2.19. Участки измерения деформации в мужской одежде:
т
а — свободной фо.рмы; б — прилегающей формы
коэффициента поперечного сокращения свидетельствует о том, что ткань в направлении, перпендикулярном основному растяжению, испытывает сдерживающее усилие. При растяжении ткани одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях коэффициент будет с положительным знаком.
Результаты определения деформации ткани на различных участках одежды представлены в табл. 2.5.
Таблица 2.5
Значения коэффициента поперечного сокращения ткани (по данным Б. А. Бузова)
Покрой Одежды Ориентирная точка пи шво проймы (см. рис. 2.]9) Направление основного растяжения Значение коэффициента К для участков, расположенных на расстоянии от орнентирных точек, см
3 9 15
Свободный Гг Вдоль утка —1,25 —0,71 —0,54
•- Под углом к утку, град 22,5 —1,22 —1,29 —
45 —1,43 —0,88 —0,83
67,5 -1,14 —0,66 —0,53
Вдоль основы —1,29 —0,32 —1,02
Вдоль утка —0,17 — —
Под углом к утку, град 22,5 —0,86 —1,13 —0,76
45 —1,28 —1,16 —0,32
67,5 —0,68 —1,22 —1,08
Вдоль основы —. —0,47 —
Прилегающий Ог Вдоль утка —0,56 —0,54 —0,45
(плотно) Под углом к утку, град 22,5 —0,74 —0,84 —0,47
45 —0,83 —0,43 +0,30
67,5 —0,65 —0,49 —0,11
Вдоль основы — —0,29 —
о2 Вдоль утка —0,88 —0,23 —0,23
Под углом к утку, град 22,5 —0,84 +0,37 + 0,11
45 —1,22 +0,33 +0,34
67,5 —0,53 +0,48 + 0,77
Вдоль основы —0,39 ■— —
Из представленных в таблице данных видно, что иа боль
шинстве участков снинки в одежде свободного покроя значение коэффициента поперечного сокращения соответствует значениям, полученным при растяжении стандартных полосок из указанной ткаии. В одежде прилегающего покроя па многих участках абсолютное значение коэффициента поперечного сокращения ткани меньше значений, полученных при испытании стандартных полосок, т. е. на этих участках в направлениях, перпендикулярных основному растяжению, ткань испытывает сдерживающее усилие; на отдельных участках коэффициент К имеет положительное значение, свидетельствующее о том, что ткань растягивается одновременно в двух взаимно перпендикулярных направлениях.
Таким образом, деформация ткапи па некоторых участках одежды, особенно прилегающего покроя, существенно отличается от деформации при растяжении стандартных полосок, когда ткань, растягиваясь в направлении прикладываемой нагрузки, в перпендикулярном направлении только сужается. В этом случае метод перехода от деформации к нагрузке путем одноосного растяжения стандартных полосок на разрывной машине не позволяет определять действительные значения нагрузок, испытываемых ткапыо в одежде.
Большое влияние на характер распределения и величину деформации растяжения материала в одежде оказывают конструктивные особенности одежды, расположение швов в ней, вид материала и его свойства, условия окружающей среды и другие факторы.
Растяжение материала в одежде при ее эксплуатации можно определить несколькими методами: непосредственным измерением, методом «нитки» и тензомстрированнем.
При использовании метода непосредственного измерения предварительно на участке одежды в направлении нитей основы, утка или под углом к ним отмечают две точки. Далее, измеряя расстояние между этими точками до начала движения (человек находится в исходном положении) и в момент выполнения движения (на некоторое время движение должно быть задержано), определяют величину растяжения материала на данном участке. Этим методом можно определять растяжение материала только на отдельных, открытых, участках одежды при однократных движениях. Точность результатов измерения невысокая.
При использовании метода «нитки» па участке одежды в выбранном направлении отмечают две точки и между ними прокладывают отрезок хлопчатобумажной нитки в 6 сложений. Один конец нитки закрепляют в первой точке, а другой ее конец во второй точке протягивают в виде одного стежка через материал и оставляют свободным.
В исходном положении на питке при входе ее в материал во второй точке делают отметку. В результате растяжения материала па данном участке и изменения расстояния между двумя заданными точками происходит перетягивание нитки за счет ее свободного конца. После выполнения одного движения на свободном конце нитки делают вторую отметку. Расстояние между двумя отметками на ннтке и характеризует растяжение материала на данном участке в заданном направлении.
С помощью нитки можно измерять растяжение материала на различных участках одежды и при самых различных движениях. Точность измерения значительно выше, чем при непосредственном измерении.
Тензомстрироваиис — наиболее совершенный и точный метод измерения деформации . растяжения материала в одежде.
Этот метод предусматривает использование упругого элемента в виде П-образной скобы 1 (рис. 2.20), изготовленной из фосфористой бронзы толщиной Рис. 2.20. Схема упругого зле- 0,1—0,15 мм, с наклеенными на мента на иглах верхнюю часть тензорезисто-
рами 2 (проволочными датчиками сопротивления). Скоба на материале 4 закрепляется с помощью игл 3. Примеиение упругих элементов в ниде скобы позволяет измерять деформацию растяжения и сокращения материала на самых различных участках одежды при многократных движениях и с записью процессов деформации.
В ИвТИ (В. В. Веселовым и др.) для измерения деформации материала применялись аналогичные скобы с повышенной жесткостью боковых стоек, к концам которых были припаяны горизонтально расположенные иглы. С помощью этих игл скобу «пришпиливают» к материалу.
Одноцикловые характеристики. В швейном производстве, в частности при разматывании рулона полотна, настилании его для раскроя, выполнении швов, влажно-тепловой обработки и т. п., материалы подвергаются действию, как правило, небольших по величине нагрузок, значение которых составляет 1-2 % разрывных.
В зависимости от способности материала сопротивляться этим воздействиям устанавливаются режимы технологических операций.
При эксплуатации одежды материалы, из которых она изготовлена, в редких случаях подвергаются однократному воздействию непрерывно возрастающей и доходящей до разрушающей нагрузки. Обычно материалы деформируются в результате действия усилий, величины которых значительно меньше разрывных: они составляют в основном для тканей 1—3 даН на ширину полоски 5 см и только на отдельных участках одежды достигают 8—9 даН. При эксплуатации трикотажных изделий напряжение от растяжения трикотажа составляет около
1 МПа.
Таким образом, и в производстве швейных изделий, и при их эксплуатации на материал действуют небольшие по величине нагрузки, которые, чередуясь с разгрузкой и отдыхом, расшатывают структуру материала и приводят к его ослаблению; происходящие при этом изменения в размерах и форме материала на отдельных участках одежды значительно ухудшают ее внешний вид.
Изучение получаемых при испытаниях в цикле нагрузка —- разгрузка — отдых характеристик механических свойств текстильных материалов представляет большой интерес, а результаты подобных исследований могут использоваться при конструировании деталей одежды, ее изготовлении, при разработке новых материалов с улучшенными свойствами.
Исследованием тканей при растяжении их нагрузками меньше разрывной начали заниматься в начале XX в. русские ученые. Однако эти работы в то время не получили развития.
Успехи в изучении механических свойств полимеров, достигнутые в последние десятилетия, способствовали развертыванию работ по изучению механических свойств текстильных материалов и исследованию релаксационных явлений, вызванных внешними воздействиями на материалы. Значительные работы в этой области выполнили Г. Н. Кукин, А. Н. Соловьев, А. И. Кобля- ков, И. И. Шалов, А. В. Матуконнс, В. М. Мил а иное, В. П. Склянников и др.
Сетчатое строение тканей и петельное строение трикотажа обусловливают образование многочисленных связей. Все связи, действующие в материале, принято разделять па две группы: внешние, определяемые особенностями строения материала, и внутренние, обусловленные особенностями строения нитей (пряжи) и волокон.
При переплетении нитей в ткани между ними возникают силы трения и сцепления. В точках контакта нитей основы и утка эти силы значительно возрастают. Кроме того, структура ткани представляет собой пространственную решетку, форма и размеры которой в значительной степени определяют способность ткаии деформироваться. В зависимости от вида переплетения, фазы строения ткани изменяются изгиб и взаиморасположение нитей основы и утка, углы обхвата нитей. Все эти внешние связи, определяемые особенностями строения ткани, оказывают существенное влияние па проявление сил трения и сцепления между нитями и в конечном счете на деформационную способность ткани.
Наряду с внешними связями в ткани действуют внутренние связи, определяемые силами трения и сцепления между волокнами в нитях (пряже), силами межатомных и межмолекулярных связей в волокнах.
В трикотаже внешние связи характеризуются силами трения и сцеплсиия, возникающими между нитями нетель. Вследствие петельного строения трикотажа его внешние связи несколько слабее и подвижнее, чем в ткаии. Для изменения этих связей требуется приложить меньшее усилие. Внутренние связи в трикотаже, как и в тканях, обусловлены силами трения и .сцепления между волокнами, составляющими пить, и силами межатомных и межмолекулярных связей в волокнах.
Нетканые полотна существенно отличаются по своему строению от тканей и трикотажа, их волокнистое строение в значительной степени определяет образование связей, влияет па их механические свойства. Для прошивных нетканых полотен внешние связи определяются главным образом силами трения и сцепления волокон, образующих материал. Эти силы в свою очередь зависят от расположения волокон в материале (ориентированное или неориентированное), вида волокон, способа прошивания и т. п.
Для клееных нетканых полотен внешние связи, кроме того, в значительной степени дополняются силами склеивания отдельных волокон связующим веществом. В зависимости от количества связующего вещества силы склеивания волокна могут быть очень значительными и оказывать преобладающее влияние на механические свойства материала, на его деформационную способность.
Таким образом, ткани, трикотаж, нетканые полотна имеют сложное строение, которое в значительной степени влияет на их деформационную способность, на характер развития релаксационных процессов.
Релаксационными называют процессы, протекающие во времени и приводящие к установлению равновесного состояния материала. Релаксационные процессы в текстильных материалах наблюдаются при всех видах механических воздействий на материал (растяжение, изгиб, сжатие и. др.) и являются их характерной особенностью. Эти процессы в текстильных материалах оказывают большое влияние как на качество изготовления, так и па эксплуатацию пшенных изделий.
Одноцикловые испытания при растяжении материалов можно выполнять многими методами, поскольку цикл нагрузка — разгрузка — отдых может осуществляться различно. Рассмотрим четыре основных из этих методов.
йметод. Первая половина цикла (нагружение) соответствует режиму ползучести, а вторая — режиму уменьшения деформации за счет исчезновения высокоэластической деформации. В качестве входного возбуждения используется нагрузка (рис. 2.21, а).
йметод. Первая половина цикла соответствует режиму релаксации усилия, вторая — режиму астригнации усилия. В качестве входного возбуждения используется изменение деформации в виде широкого импульса, а в качестве выходной функции — изменение внутреннего усилия в пробе во времени (рис. 2.21, б).
йметод. Первая половина цикла соответствует режиму релаксации напряжения, вторая — режиму уменьшения деформа-

Рис. 2.21. Графики однородных (а, б) и смешанных (8, г) методов одпо- цикловых испытаний при одноосном растяжении текстильных материалов: а — выходная функция е—/(0; б —выходная функция />«*/(/); в— па участке / выходная функция Я =»/(/); г —на участке / выходная функция в*»НО
дни за счет исчезновения высокоэластической деформации. В первой половине цикла в качестве выходной функции используется изменение усилия, во второй половине — изменение деформации (рис. 2.21, в).
й метод. Режим испытания состоит из трех частей: ползучести, релаксации напряжения, уменьшения деформации за счет исчезновения высокоэластической деформации (рис. 2.21, г).
Помимо этих четырех методов к одиоцикловым испытаниям относят метод, при котором пробу постепенно деформируют, а затем постепенно разгружают. Осуществляется этот метод испытания за относительно короткое время на разрывных машинах.
Число испытаний может быть увеличено вследствие варьирования амплитуды возбуждающей функции. Зависимость же релаксационных характеристик от температуры и относительной влажности воздуха требует учета и этих факторов.
Из одноцикловых характеристик, получаемых при растяжении текстильных материалов, наибольший интерес представляет изучение релаксации напряжения или деформации и определение полного удлинения и его составных частей. При изучении релаксации напряжения (усилия) регистрируют величину усилия при заданном постоянном удлинении (см. рис. 2.21, б). По степени уменьшения напряжения за определенное время делают сравнительную оценку материалов. Следует отмстить, что проявление релаксации напряжения у тканей имеет почти одинаковый характер, поэтому эта характеристика не получила широкого распространения.
Наиболее широко изучается релаксация деформации материала при действии на него постоянной нагрузки меньше разрывной. Если к пробе текстильного материала приложить постоянную нагрузку (рис. 2.22), то она начнет деформироваться
(растягиваться). При этом, как правило, в начальный период приложения нагрузки происходит значительная деформация мате-' риала. С течением времени деформация постепенно затухает и при достижении определенной величины, соответствующей заданной нагрузке, деформация прекращается — устанавливается равновесное состояние (здесь и в дальнейшем под равновесным состоянием понимается «техническое равновесное» состояние, при котором небольшое изменение материала еще продолжается). Зафиксированной в этот момент деформацией материала определяется величина полного удлинения

Разгрузка.
Рис. 2.22. Изменение во времени деформации растяжения пробы при постоянной нагрузке и отдыхе
I = /-к ^о>
где I.„ — длина пробы материала, измеренная к моменту окончания действия на него заданной нагрузки; —первоначальная длина пробы.
Полная деформация, проявляющаяся в материале при действии постоянной нагрузки, слагается из трех компонент (частей) : упругой, высокоэластической и пластической. Однако выделить эти части во время действия нагрузки как при релаксации деформации, так и в период условно установившегося равновесия не представляется возможным. В определенных условиях все три компоненты полной деформации при действии нагрузки проявляются и развиваются одновременно.
Упругая часть (/у) полной деформации текстильных материалов возникает вследствие появления энергии, вызванной упругим (обратимым) изменением связей. Из-за изменения напряжения связей, находившихся до этого в равновесии, и развивается упругая часть деформации, которая распространяется в материале с огромной скоростью. При этом в первый период действия нагрузки упругая часть деформации, очевидно, является результатом незначительного изменения внешних связей, определяемых силами трения и сцепления между волокнами, проявлением межмолекулярных связей.
С течением времени действия нагрузки происходит существенное изменение связей. Вновь образовавшиеся связи в первый момент своего проявления вследствие незначительного изменения напряжения пополняют упругую часть. Таким образом, по мере роста полной деформации материала происходит непрерывный процесс изменения в связях. При этом, очевидно, все связи в первый момент своего проявления выступают как упругие. С ростом полного удлинения материала изменяются внутренние связи — межволоконные и межмолекулярные в волокнах.
Высокоэластическая (4)—изменяющаяся во времени часть полной деформации. Возникновение этой части деформации объясняется тем, что связи, проявившиеся в первый момент развития упругой части деформации, по мере действия внешних сил продолжают накапливать энергию. Этот процесс, протекающий во времени, и приводит к появлению внутренних напряжений, способствующих обратимости высокоэластической части деформации. Участие связей в возникновении эластической части деформации продолжается до тех пор, пока энергия, накопившаяся в связях, не достигнет определенного значения, превышающего предельное для данной связи, и не произойдет нарушения этих связей. Нарушение действовавших связей, очевидно, приводит к появлению новых связей, которые в первый Момент проявления пополняют упругую часть деформации и участвуют в возникновении эластической части. Следовательно, при релаксации деформации материала происходит непрерывное качественное изменение связей, участвующих в возникновении упругой, а затем высокоэластической частей деформации. Высокоэластическая часть деформации в текстильных материалах в связи с особенностями их строения проявляется в течение длительного времени.
Пластиче ска я часть (/п) полной деформации появляется в материале вследствие необратимого изменения (нарушения) внешних и внутренних связей. Под действием нагрузки в результате накопления энергии происходит нарушение связей, сопровождающееся перегруппировкой элементов структуры материала. При этом, очевидно, в первую очередь нарушаются менее устойчивые и слабые внешние связи: происходит необратимое сближение нитей и перемещение их в точках контакта, увеличиваются изгибы одних и распрямление других нитей либо изгибы всех нитей и т. п.
Рассмотренные выше особенности деформации материала при действии па него нагрузки, выражающиеся в проявлении трех составных частей полной деформации, характерны и для цикла отдыха, наступающего после разгрузки материала.
После освобождения материала от действия нагрузки происходит обратный релаксационный процесс. Однако участвующие в этом процессе связи, естественно, качественно отличаются от тех связей, которые принимали участие в возникновении упругой и эластической частей деформации па первом этапе ее развития при действии нагрузки. Причем высокоэластическая часть деформации при обратном релаксационном процессе также проявляется длительное время. Этот процесс сопровождается некоторым изменением и пластической части деформации.
Благодаря различной скорости проявления упругой и высокоэластической частей деформации при отдыхе возможно разделение полной деформации на составные части. Вследствие возникновения упругой и высокоэластической (с очень малым периодом релаксации) частей деформации материал в первый момент после снятия нагрузки сокращается по длине. При отдыхе в связи с проявлением высокоэластической части деформации он продолжает укорачиваться. По истечении определенного и притом значительного времени релаксация деформации замедляется и практически прекращается.
Очевидно, такое разделение полной деформации растяжения на составные части условно.
Известно, что упругая часть деформации распространяется в материалах со скоростью, близкой к скорости звука. На существующих же приборах первый отсчет деформации производится обычно через 2 —5 с после разгрузки. За это время, естественно, исчезает не только упругая часть деформации, по и какая-то часть высокоэластической с малым периодом релаксации. Таким образом, фиксируемое значение упругой части полной деформации несколько выше фактического. Эту часть (компоненту) полной деформации 1У принято называть быстрообратимой.
Высокоэластическая часть деформации проявляется в течение длительного времени (сотен часов). При массовых испытаниях текстильных материалов наблюдения за отдыхом материала ограничиваются несколькими часами. Проявляющуюся за это время отдыха часть деформации /0 принято называть медленнообратимой. Часть эластической деформации, которая не успела проявить себя за короткое время отдыха, попадает в пластическую и несколько превышает ее истинную величину. Поэтому правильнее эту часть деформации /п называть остаточной.
Таким образом, значения частей полной деформации растяжения текстильного материала, получаемые после освобождения его от действия нагрузки и отдыха, носят условный характер. Следует отметить, что и полное удлинение материала, сЬик- сируемое при действии малых нагрузок, также условно. Дело в том, что релаксация деформации в текстильных материалах продолжается значительное время, при этом чем выше чувствительность прибора, регистрирующего деформацию, тем дольше можно наблюдать релаксационный процесс. Кроме того, на проявление релаксации деформации материала существенное влияние оказывают условия окружающей среды (влажность, температура и др.). Однако, несмотря па условный характер полного удлинения и его составных пастей, описанный способ изучения релаксации деформации и определения компонент полного удлинения текстильного материала при действии па пего малых нагрузок благодаря наглядности и относительной простоте наиболее распространен и широко используется.
В дальнейшем для краткости термины «условная полная деформация», «условная быстрообратимая (упругая) деформация», «условная медленнообратимая (высокоэластическая) деформация» и «условная остаточная (пластическая) деформация» будут написаны без слова «условная». Одпако при употреблении этих терминов их следует понимать в условном значении.
Полная абсолютная деформация растяжения, развившаяся в материале к моменту разгрузки, слагается из трех компонент (частей):
= 1у 1э 1п-
Значения этих компонент определяются так:
1у~Ък1Э = ЬК—1^2 Ьо,где Ь1 — длина пробы материала в момент первого измерения сразу же после снятия нагрузки; — длина пробы после отдыха в течение определенного (заданного) времени.
Полную деформацию растяжения и ее составные части часто выражают в относительных величинах (относительная полная е, относительная быстрообратимая еу, относительная медленнообратимая 8э, относительная остаточная еп), получаемых делением абсолютных значений на первоначальную длину пробы материала:
вН Ь0- еу - /у/10; 8Э~/Э/Х,0^бп = /п/Л-0.Для выражения полученных значений деформаций в процентах их умножают на 100.
При изучении деформаций растяжения текстильных материалов для их сравнения принято также компоненты полной деформации выражать в долях от полной:
Лбу ~ ~Дбэ^бз/б^Вц/в.
при этом
Дву + Деэ + Аеп = 1.Учитывая условный характер быстрообратимой и медленнообратимой компонент, их часто объединяют под общим названием обратимая часть полной деформации; деформация остаточная — необратимая часть.
Влияние различных факторов на проявление одноцикловых характеристик. Релаксация деформации текстильных материалов как при растяжении, так и при отдыхе после освобождения от действия статической нагрузки продолжается длительное время. В тканях техническое равновесие в основном устанавливается через 300—400 ч действия статической нагрузки и 100— 200 ч отдыха после освобождения от нагрузки. В трикотаже релаксация деформации растяжения при действии нагрузки и при отдыхе продолжается еще более длительное время. На рис. 2.23 приведены кривые, показывающие изменение дефор-
;ггп
- И ■■' I
'170
150
150
140
80
50
40
30
.о 15 й4-
Я
*/2 Сэ
9
8
1
6
5
4
' 3 2 1
>-
.1 I ... л—й- \ .
Ч
11 N
7 . У.-""!
N
,]
“I—
11
■;г_
"1
■!"1
V. I
■'/ 11 !! ;)!;' II
);
г<Н!
-о1
3 ■
х—
^ 2 ;
■—/-V-1
<—7—т
!! и 1
■Х4
,1
-х>х.
12 34 14 120 \1 2 3 4 24 ПС 1240
Время, ч
Нагрузка . ОтЗь'х ~ Уазгрузка
мации тканей (по основе) и трикотажа (вдоль петельных рядов) во времени при действии нагрузки и при отдыхе.
Как видно из графиков, наиболее интенсивно релаксационный процесс протекает в первый период действия нагрузки или отдыха. С течением времени релаксация деформации затухает и устанавливается относительно равновесное состояние. Следует отметить, что величина нагрузки в долях от разрывной в пределах 0,1—0,25 для тканей и 0,01—0,05 для трикотажа не оказывает существенного влияния на время релаксации деформации как при действии нагрузки, так и при отдыхе.
Величина статической нагрузки, действующей на материал, значительно влияет на величину полной деформации растяжения материала и соотношение составных частей полного удлинения. При увеличении нагрузки растет полная деформация и существенно изменяются ее части: быстрообратимая, медленнообратимая и остаточная. В тканях развитие деформации, вызванное увеличением нагрузки, сопровождается нарушением отдельных связей и приводит к росту остаточной деформации; доли быстрообратимой и медленнообратимой деформаций при повышении статической нагрузки уменьшаются.
Проявление полной деформации и ее составных частей в значительной степени зависит от структуры ткани: плотности, вида переплетения, характера отделки и т. п. Условные значения полной деформации и ее компонент, полученные при испытании стандартных проб, вырезанных по основе (нагрузка-—0,25 от
Рис. 2.23. Релаксация деформации тканей и трикотажа (по данным Г. Н. Кукина и Л. И. Коблякова):
/ — льняная ткань; 2 — хлопковая ткань (бязь); 3 — капроновая ткань; 4 — шерстяная ткань; 5 — штапельная вискозная ткань; 6 — трикотаж переплетения двуластик; 7 — трикотаж переплетения гладь; 8 — трикотаж переплетения ластик

разрывной, время действия нагрузки 1 ч, отдых 2 ч), приведены в табл. 2.6.
При приложении нагрузки под углами к нитям основы или утка растет полная деформация ткани и изменяется соотношение составных частей: доля обратимой части уменьшается, а доля необратимой увеличивается. Особенно увеличивается полная деформация и доля ее необратимой части при приложении нагрузки в направлении под углом 45° к ннтям основы (утка). Это объясняется поворотом нитей основы и утка в точках их пересечения (перехода) и связано главным образом с плотностью материала и видом переплетения. Чем меньше
Таблица 2.6
Значения компонент полной деформации тканей
Ткань Полная
деформация,
% Доли комп
быстро
обратимой онент полной
медленно-
обратимой деформации
остаточной
Ситец ■ 3 0,35 0,3 0,35
Ткань карманная 3 0,8 од 0,1
Бортовка льняная 5,5 0,36 0,19 0,45
Шелк рукавный 5,5 0,54 0,19 0,27
Саржа подкладочная 1,5 0,66 0,34 —
Шерстяная костюмная 11 0,9 0,1 —
» » 11 0,7 0,2 0,1
» » 17 0,6 0,15 0,25
» » И 0,5 0,25 0,25
» » 10 0,9 0,1 —
10 0,6 0,3 0,1
плотность материала и больше длина перекрытия, а следова-
тельно, слабее связи между нитями, тем легче поворачиваются нити в точках их пересечения. Поэтому уже при малых нагрузках, действующих на ткани в направлении под углом к нитям основы (утка), наблюдается значительное полное удлинение ткани с увеличением доли необратимой части деформации.
В табл. 2.7 приведены значения полной деформации и ее обратимой и необратимой частей, полученные при растяжении проб шириной 100 мм при нагрузке, равной 19,6 II (2 кге) и приложенной под углом 45° к основе.
Как видно из таблицы, соотношение обратимой и необратимой частей деформации растяжения зависит от вида переплетения, поверхностного заполнения материала, его волокнистого состава.
Проявление составных частей деформации растяжения трикотажа по сравнению с тканями имеет некоторые особенности, определяемые петельным строением трикотажа. Так, незначительное увеличение статической нагрузки при кратковременном ее действии приводит к резкому увеличению полного удлинения с преимущественным развитием упругой деформации. Со
временем действия статической нагрузки изменяется соотношение частей полной деформации растяжения трикотажа: обратимая часть деформации уменьшается, необратимая растет. При значительном увеличении статической нагрузки увеличивается остаточная часть полной деформации трикотажа.
Таблица 2.7
Значения деформации для некоторых тканей при приложении нагрузки под углом 45° к основе (по данным Т. А. Модестовой н Б. А. Бузова)
Ткань (волокнистый состав) Переплете
ние Поверх
ностное
зополне-
ние, Полная
деформа
ция,
% Доли компонент полной деформации
необра
тимой обрати
мой
Бязь (хлопковая) Полотняное 75 36 0,37 0,63
Платьевая (вискозная) » 76 32 0,42 -0,58
Панама (вискозная) » 75 39,6 0,4 0,6
Шотландка (вискозная) » 72 25,4 0,2 0,8
Платьевая (шерстяная) 75 38 0,21 0,79
Поплин (хлопковый) 84 18 0,17 0,83
Кашемир (хлопковый) Саржевое 95 38 0,38 0,67
Саржа (полушелковая) 90 42 0,4 0,6
Кашемир ' (полушерстя » 89 36,4 0,3 0,7
ной) Сукно (шерстяное) 89 &28 0,23 0,77
Шевиот (полушерстяной) » 97 35,2 0,14 ОД
Бостон (шерстяной) » 98 26,2 0,1 0,9
Таким образом, чем меньше, нагрузка, действующая на материал, и время ее действия, тем больше доля упругой компоненты. Поэтому одежда, материал которой при носке испытывает кратковременное действие незначительной нагрузки, лучше сохраняет форму и размеры.
Большое влияние на развитие релаксационных процессов в текстильных материалах оказывают влага и температура. При поглощении паров воды из окружающей среды и еще в большей степени при непосредственном погружении текстильных изделий в воду молекулы воды, проникая между макромолекулами, формирующими текстильные волокна, ослабляют их связи, т. с. влага действует как пластификатор.
Особенности релаксационных процессов в ткани под влиянием влажности и температуры при режимах, близких к условиям швейного производства, изучались во МТИЛПе. Эксперименты проводились с чистошерстяной тканью драп арт. Н-3339 на релаксометре, схема которого приведена ниже (см. рис. 2.27). Всего было задано шесть режимов испытаний (табл. 2.8).
Размер проб 35X200 мм. Постоянная нагрузка — 1 % разрывной. Время нахождения пробы под нагрузкой 5 мии, из них в течение 2 мин на пробу действовала нагрузка и в течение 3 мин происходила релаксация прн зафиксированной деформации. Температура пропаривания проб с целью увлажнения 100 ±5 °С. Отдых после разгрузки при температуре 20 °С—60 мин.
г
к.
щ

хЕ
ыЦ
у
1
I
кг
24
го зо
Отвык
0 10
Ч0 50 ВО г^.нин I
Нагрузка
Рис. 2.24. Релаксация деформации чистошерстяной ткани (нагрузка — 1 % разрывной)
е,%Как видно из графиков, пред-
10\ставленных на рис. 2.24, значе
ние полной деформации при дей- 9\-_Аствип постоянной нагрузки сос
тавило 6--7% и только для режимов III и IV- -8 - 9%; доли компонент полной деформации при отдыхе в заданных режимах существенно различаются. Так, при повышеппп температуры сушки от 20 (режим /) до 160 °С (режим II) время активной релаксации деформации увеличивается. Повышение влажности ткапи от 15 (режим I) до 25 % (режим III) практически не влияет на характер релаксации деформации, в то же время доля остаточной деформации ткани (режим III) заметно возрастает.
Пропаривание с одновременным действием нагрузки и сушка ткани как при температуре 20°С (режим III), так и при температуре 160 °С (режим IV) заметно увеличивают долю остаточной деформации; при этом сушка при температуре 160 °С приводит к увеличению периода активной релаксации ткаии.
Предварительное пропаривание проб (режимы V и VI) и последующая их сушка при температуре 160 °С способствуют
Таблица 2.8
Параметры режимов исследования релаксационных процессов в тканн (драп арт. Н-3339)
Режим Влажность
пробы»
% Температура, еС, при действии нагрузки
в течение первых 2 мин в течение последующих 3 мин (сушка)
I 15 20 20
II 15 20 160* * * *
III 25* 100** 20
IV 25 100** 160
V 25 2о* * * 20
VI 25 20* * * 160
* Влажность проб, равную 25%, иолучали после их пропаривания. ** Пробы пропаривались при действии нагрузки.
**• Пробы пропаривались до закрепления их в зажимы релаксометра. **** Пробы нагревались до температуры 60—70 “С.

преимущественному развитию обратимой части деформации (режим VI).
Таким образом, релаксация деформации ткаии при отдыхе значительно изменяется в зависимости от режимов обработки ткани и существенно влияет иа качество выполнения технологических операций в швейном производстве.
Приборы для определения одноцикловых характеристик. Для определения одноцикловых характеристик материалов применяют приборы двух типов: 1) работающие по принципу постоянного растяжения пробы материала; 2) работающие по принципу постоянной нагрузки на пробу (релаксометры).
При испытании материалов на приборах первого типа изучают изменения усилия в пробе материала, получившей постоянное заданное удлинение. Схема прибора первого типа, разработанного Г. Н. Кукипым п А. И. Кобляковым, показана на рис. 2.25. При испытаниях на этом приборе вращением рукоятки 1 все нижние зажимы 2 опускаются на определенную величину, а пробы ткаии 3 при этом получают заданную деформацию. Релаксация усилия (напряжения) в материале регистрируется с помощью тензометрического силоизмерителя— балки 5, иа которой закреплен верхний зажим 4.
Для изучения релаксации усилия в материале при постоянном растяжении пробы используют механический релаксометр МР, разработанный во МТИЛПе Г. П. Румянцевой, Б. А. Бузовым, В. П. Коротаевым (рис. 2.26). Прибор оснащен 16 зажимами, каждый из которых связан с механизмом задания деформации. Испытания на приборе МР позволяют регистрировать величины усилий по контуру пробы (круглой формы), моделировать напряженное состояние иа образцах других форм, приближая испытания материалов к условиям их эксплуатации.
Для изучения релаксации деформации и определения составных частей полной деформации растяжения материала используют приборы второго типа: стойку, РТ-6, Р-5, Р-МТИЛП н др.
В релаксометре Р-А^ТИЛП, разработанном Б. А. Бузовым и Д. Г. Петропавловским (рис. 2.27), для устранения влияния
В
н
й |У Й
3
2
.. /
Рис. 2.25. Схема прибора для испытания пробы материала при постоянной де- ' формации

1 г 3 4

Рис. 2.20. Схема механического релаксомстра МР:
/—проба; 2 — зажимы; #--тяга; 4 —тензометр; 5— рычаг;0 — кронштейн; 7 — стопорный винт; 8 --стойка; 9 — плита; 10ролик; И — трос; 12 — вал; 13— блок; И, 15 - зубчатое колесо;10 — пинт; 17 — ходовая гайка; 18 — лружлна; 19 — ось
массы нижнего подвижного зажима 10, а также жестко соединенных с ним штока 9 и грузовой площадки 4 на динамику релаксационного процесса гибкая связь 14 соединена непосредственно с нижним концом пробы через полый шток 9 и отверстие в основании нижнего подвижного зажима 10. Конструкция зажима 10 позволяет быстро разгружать пробу благодаря особому ее закреплению.
Прибор оснащен съемной термокриокамерой, что даст возможность изучать релаксацию деформации материалов в широком интервале температур.
Модельные методы изучения релаксационных процессов. При изучении механических свойств полимерных материалов широкое применение получили модельные методы. Они используются для описания зависимостей между напряжением, временем его действия и деформацией, для составления дифференциальных уравнений деформации. В последнее время механические модели использовались для описания релаксации нитей (Г. Н. Ку- киным, А. Н. Соловьевым, А. В. Матуконисом, Ф. Винклером), трикотажа (А. И. Кобляковым), тканей (Б. А. Бузовым, Д. Г. Петропавловским). Модельные методы изучения релаксационных процессов в текстильных материалах представляют большой научный интерес, а результаты изучения позволяют прогнозировать поведение материалов в различных условиях эксплуатации.
Простейшей механической моделью является модель, предложенная Максвеллом (рис. 2.28),— последовательно соединенные идеально упругая пружина и поршень, погруженный в вязкую жидкость, течение которой подчиняется закону Ньютона. Под действием приложенной внешней силы ст мгновенно проявляется упругая деформация пружины еу и в течение всего
_*у
Л1
+
ъ
41
1
П
где Е—модуль упругости; 1 /Л — 111 дагливость пружины.
Напряжение вязкого элемента будет такое, как и упругого. Поэтому согласно закону Ныотопа
О--Ц0,
времени действия внешней силы развивается вязкое течение—необратимая часть деформации 8ц. В каждый момент времени полная деформация к определяется как сумма деформаций ку и к1Ь т.е. 8 = 8у + в„. Дифференцируя по времени ( это равенство, получаем
Рис. 2.27. Схема релаксометра Р-МТИЛП:
/ — основание; 2, /4 —гибкая связь; 3 — стопка; 4 — грузовая площадка; 5— груз; 6, 11, 18— балка; 7 — роликовая направляющая; 8 — винтовой фиксатор; 9 грузовой шток; 10 — зажнм подвижной; 12 — зажим неподвижный; 13 — проба; . 15, 16 -- шкив; 17 — ось; 19 — индикатор; 20 — фиксатор
йа
~1Г
йг
<11
<1 с.
Для упругой пружины ПО закону Гука
где

_*и_
си
- Ае.ч. ( й1
а
Г]
V =

Таким образом, дифференциальное уравнение, описывающее деформацию, имеет вид
Дв _ 1_ Ла о
д.1 Е <11 ч\
При г = сопз1

т
Рис. 2.29. Трехкомпонентная модель Кельвина—Фойгта
ИЛИ
Интегрируя это выражение от 0 до I и от а0 ДО о, получаем
п— а0ехр
т
где 0о — начальное напряжение; I — время; т — константа, характеризующая теми релаксации напряжения во нремени или время релаксации напряжения в пробе .материала.
При %=■( напряжение а = а0е-1, т. е. т — есть время, за которое начальное напряжение а() уменьшится в е раз. При а= = сопз1;

Е г)
Для текстильных материалов, имеющих эластический характер деформации, предложены более сложные механические модели.
А.И. Кобляков для изучения механизма растяжения трикотажа использовал трехкомпоиентную модель Кельвина—Фойгга (рис. 2.29), в которой первый элемент соответствует начальной фазе релаксации, второй элемент -замедленной фазе и третий— фазе с заторможенными процессами. Модель, использованная А. И. Кобляковым, хорошо описывает процесс деформирования при напряжении в пробе материала, не превышающем 10 % разрывного.
В общем виде уравнение деформации для такой эластической (механической) модели имеет вид
При постоянном напряжении

или

После снятия внешних усилий
(2.1)где Ть тг, т3 (01, 03, 0з)—среднее время релаксации (запаздывания) соответственно быстронротекающнх, замедленных и заторможенных процессов; 01, 02, оз — деформации со средним временем релаксации и, тг, тз; Р-1, 62, р,з—деформации, исчезающие со средним временем запаздывания Оь 02, 03.
Для периода отдыха А. И. Кобляков предложил следующий графоаналитический метод расчета параметров уравнений. Уравнение (2.1) записывается в таком виде:

(2.2)где
сс*-1/0,; (2.3) а2— 1/02; (2.4) а3-1/03. (2.5)
Первое граничное условие модели: при ^ = 0 е — Е] -|-ег4- р.8 ~е0,
где Ео - деформация пробы перед разгрузкой, или полная деформация. Второе граничное условие: при /=оо
е» —ех-г в, -|-е3 —0.Последовательность расчета параметров модели по методу Л. И. Коблякова следующая.
Определяют параметры р,3, «з и 0з- Для этого из равенства (2.2) исключают компоненты, характеризующие быстро- и медленнонротекающие процессы:


(2.6)Тогда релаксационный процесс заторможенной эластической деформации будет описан как
1д(Е-В2!гХ?-5^Х:5)
Г'
ко Ч \
Т-/7-Г О
Е*
60 ПО 130 л.^\\‘л\
Рис. 2.30. Графики для определения параметров обобщенной трехкомнонент- ной модели (но данным А. И. Коблякопа)
10 10 с 30 Ь, мин О /Ут Ь, чин
■ ь•>8
Ь
После логарифмирования этого равенства получают уравнение
е-т: 1йея—4 е-
Данное уравнение является уравнением прямой вида ух= = Л-гВ1, где
Л = 1^ е3; (2.8)В=-0,4343а3. (2.9)
По значениям ]
е и / строят график (рис. 2.30, а), на котором отмечают участок прямой М]Ми совпадающий с наибольшим числом экспериментальных точек. Далее способом наименьших квадратов рассчитывают значения А и В:
.— ЫЖу) _ ^ я21у\ — 2 ух
пЪР — (27)3 ’ ~~ я2<а —(20а
Затем устанавливают параметры модели р.3) ц3, 03, используя равенства (2.8, 2.9, 2.5).
Определяют параметры гг, «2, 02. Для этого из равенства
исключают только компоненты быстрообратимой части деформации. Тогда
—’а ,1 , „—о.Л в — &2& * " »
или
е—еае“ау = е8е“Ч(2.10)
Обозначив е — еяё~а** г и прологарифмировав выражение (2.10), получают уравнение прямой
18е' = 1
ег—(а21
е)1,
пли у2 = С+Б(, где
С = 1
е2;-- (2.11) ' И = — 0,4343а2. (2.12)
По значениям 1^р/ и I строят график (рис. 2.30, б), на котором отмечают участок прямой Л?2^2. Затем рассчитывают параметры С и 5:
^ 2(22у2 - 2Шу2 ^ ___ яЗ(у2 — 2(2у2 _ п212 — (2()2 ' ’/г2<2 —(202
Расчет параметров 82, аг, 02 выполняют, используя равенства (2.11, 2.12, 2.4).
Определяют параметры еь щ, 0|. Для этого уравнение
приводят к виду
— аЛ— а.4
г—е2е • •—г3е ----- гхе
Испол[>зуя принятое обозначение е— е3е”"аз^е н обозначив е —е2е~а'‘( — в , записывают е = г1ё~а'(-
После логарифмирования 1 ^в" = 1 ^ е 1—(ои1
е) I получают уравнение прямой у3= С + П, где
0=18*45 (2-13)Р=— 0,4343а,. (2.14)
По значениям 1
е" и I строят график (рис. 2.30, б), на котором отмечают отрезок прямой М3Ы3. Затем рассчитывают параметры О и Р:
О =. р _ п^1у3-Т,1Т.у» .
п.Е*2-(Е<)г ’ ~ пЕ*г-(Х<)2
Используя равенства (2.13, 2.14, 2.3), устанавливают параметры 81, Й1, 0).
Рассмотренный графоаналитический метод расчета процесса релаксации деформации трикотажных полотен обеспечивает хорошее совпадение расчетных величин с экспериментальными данными.
Применение этого метода Б. А. Бузовым и Д. Г. Петропавловским выявило возможность использования трехзвеппой модели Кельвина --- Фойгта для количественного описания релаксации деформации тканей как в режиме ползучести, так н п режиме эластического восстановления. Однако методика расчета параметров моделей потребовала уточнения и корректировки. Эксперименты показали, что на начальном этапе, который составляет 0,1—-0,15 с, величина деформации, а также темн замедления ее дальнейшего развития зависят от уровня нагрузки, вида материала и направления растяжения. Одпако во всех случаях эксперимента отмечалось, что деформацию ткапи на этом этапе составляет преимущественно упругая компонента, развивающаяся в линейной зависимости от времени. Поэтому при определении быстропротекающнх процессов предложено вести расчет по двум первым точкам экспериментальной кривой, что существенно уменьшает погрешность вычислении всех параметров модели.
Многоцикловые характеристики. При изготовлении и особенно при эксплуатации одежды материал испытывает многократно повторяющееся растяжение, которое вызывает изменение структуры материала п приводит к ухудшению его свойств. .) одежде этот процесс сопровождается изменением размеров и формы одежды, образованием на отдельных участках одежды вздутий (в области локтя, колена и др.).
Изучение поведения текстильного материала при воздействии па него мпогоциклового растяжения позволяет полнее оценивать эксплуатационные н технологические свойства материалов.
Процесс постепенного изменения структуры и свойств материала вследствие его многократной деформации называется утомлением. В результате утомления материала появляется усталость — нарушение или ухудшение свойств материала, не сопровождающееся существенной потерей массы.
В начальный период многократного воздействия в соответствии с циклом нагрузка — разгрузка (порядка десятков и сотен циклов) материал деформируется, по структура его, как правило, стабилизируется. На этой стадии многократного растяжения вначале отмечается быстрый прирост остаточной циклической деформации. Затем в результате некоторой упорядоченности структуры материала прирост замедленной деформации, пополняющей остаточную часть, практически прекращается, а доля высокоэластической деформации, проявляющейся за время, совпадающее со временем отдыха в каждом цикле, возрастает. Этот факт объясняется тем, что в начальный период цикла более подвижные и слабые связи нарушаются, перегруппировываются элементы структуры материала, сближаются соседние пити и волокна, возникают новые связи. Одновременно происходит ориентация волокон относительно осей нитей и молекулярных цепей полимера. В результате материал упрочняется.
Дальнейшее увеличение числа циклов многократного растяжения, не сопровождающееся ростом нагрузки (деформации) в каждом цикле, не вызывает заметного изменения структуры материала и его свойств. Дело в том, что материал, претерпев структурные изменения в первый период, в дальнейшем приспосабливается к новым условиям. Внешние и внутренние связи, участвующие и сопротивлении действию нагрузки в каждом цикле, в условиях установившегося режима растяжения проявляются в виде упругой и эластической циклической деформаций с малым периодом релаксации. В этих условиях материал в состоянии выдерживать многие десятки тысяч циклов без резкого ухудшения свойств.
В заключительной стадии мпогоциклового воздействия (десятки и сотни тысяч циклов) вследствие утомления материала наступает его усталость. Явление усталости наблюдается на отдельных наиболее слабых участках или в местах, имеющих какие-либо дефекты. В этот период происходит интенсивный рост остаточной циклической деформации материала и его разрушение.
При многоцикловом растяжении материала получают характеристики: выносливость, долговечность, остаточную циклическую деформацию и се компоненты, предел выносливости.
Выносливость пР — число циклов, которое выдерживает материал до разрушения при заданной деформации (нагрузке) в каждом цикле.
Долговечность 1Р-—время от начала многоциклового растяжения до .момента разрушения при заданной деформации (нагрузке) в каждом цикле.
Остаточная циклическая деформация е0. ц — деформация, накопившаяся за определенное, заданное число циклов. Остаточная циклическая деформация состоит из пластической и высокоэластической, период релаксации которой превышает время разгрузки и отдыха и каждом цикле. Определяют Воль %, НО формуле
е0. ц1 : Ю0/о_ ц/ 1о,
где /0. ц —■ абсолютное удлинение пробы материала после ладанного числа циклов; — зажимная^ (рабочая) длина пробы материала.
/0. ц и Ьо,где Ь\—длина пробы к моменту разгрузки.
Практика показывает, что при сравнительно малой деформации (нагрузке), задаваемой в каждом цикле, материал может выдерживать большое число циклов без разрушения и без заметного нарастания остаточной циклической деформации. С учетом этого обстоятельства текстильные материалы принято характеризовать пределом выносливости. Под пределом выносливости понимается то Наибольшее значение деформации (нагрузки), задаваемое в каждом цикле, при котором материал выдерживает очень большое число циклов нагружения. Для каждого материала предел выносливости устанавливается экспериментально.
Влияние некоторых факторов на многоцикловые характеристики. С увеличением плотности и заполнения ткани и трикотажа растет связанность их элементов и возрастает выносливость к многократным растяжениям. Материалы, характеризующиеся однородностью и устойчивостью связей, обладают большей выносливостью.
Нагрузки, многократно прикладываемые под разными углами относительно нитей основы или утка, приводят к накапливанию разной но величине остаточной деформации. Г.сли нагрузка прикладывается под небольшим углом к нитям основы или утка, то структура изменяется незначительно и сравни-
тсльно медленно накапливается в материале остаточная циклическая деформация.
При циклических нагрузках, действующих в направлениях, близких к углу 45°, наблюдаются многократный поворот нитей основы п утка в точках контакта и непрерывное изменение угла между нитями. В результате нити разрыхляются, структура материала расшатывается. Все это приводит к быстрому накапливанию остаточной циклической деформации.
Для трикотажного полотна утомление и накапливание остаточной циклической деформации существенно зависят от его предварительного статического растяжения. Как известно, при статическом растяжении полотна на определенную величину повышается однородность его структуры, возрастает устойчивость внешних и внутренних связей. Такое предварительно напряженное полотно при многократном растяжении деформируется с преобладанием упругой компоненты в каждом цикле, а накапливание остаточной циклической деформации в полотне заметно уменьшается. При этом, одпако, существенно возрастает доля заторможенной высокоэластической компоненты. С течением времени эта компонента проявляется и приводит к изменению размеров полотна. При конструировании деталей одежды эту особенность поведения трикотажного полотна при многократном растяжении необходимо учитывать.
Величина остаточной циклической деформации материала в значительной степени зависит от его волокнистого состава. Материалы, выработанные из волокон, обладающих большой упругостью (синтетических, шерстяных, натуральных шелковых и др.), при многоцикловом воздействии нагрузки характеризуются незначительной остаточной циклической деформацией.
Введение в состав материала волокон, обладающих малой упругостью, приводит к росту остаточной циклической деформации. Так, по данным ЦНИИшерсти, у чистошерстяной ткани бостон при растяжении в каждом цикле па 2 % после 50 тыс. циклов остаточная циклическая деформация по основе состав-)' ляет 1,6%, а у полушерстяного трико (43% шерсти) при тех же режимах мпогоциклового воздействия — 5,9%.
Выносливость материала и интенсивность накапливания остаточной циклической деформации в большой степени зависят от величины нагрузки (деформации) в каждом цикле. Для всех материалов увеличение нагрузки (деформации) в цикле приводит к резкому снижению выносливости, интенсивному нарастанию остаточной циклической деформации.
Приборы для определения многоцикловых характеристик. Для многократного одноосного растяжения текстильных материалов предназначены приборы нескольких типов. Различают приборы: 1) сохраняющие в каждом цикле постоянство амплитуды абсолютной заданной циклической деформации; 2) сохраняющие в каждом цикле постоянство амплитуды относительной
заданной циклической деформации; 3) сохраняющие в каждом цикле постоянство амплитуды заданной циклической па- грузкн (механического давления).
Приборы первого и второго тннов, сравнительно простые по конструкции и обслуживанию, получили наибольшее распространение. К приборам первого типа относят: УП-1 (разработан кафедрой материаловедения КТИЛПа и СКВ Минвуза СССР), ротационный пульсатор (разработан в Каунасском политехническом институте—КПП) и ПКМ-1 (разработай в МТИ Г. II. Кукипым и модернизирован А. И. Кобляковим,
В.П. Румянцевым и А. И. Новиковым).
На приборе УП-1 многократное растяжение пробы 3 (рис.
а) осуществляется путем возвратно-поступательного перемещения нижнего зажима 2 от эксцентрикового механизма /. Верхний зажим 4 соединен со штоком 5, который под действием противовеса 6 может перемещаться вверх, выбирая накапливающуюся остаточную циклическую деформацию.

11а ротационном пульсаторе проба 3 (рис. 2.31, б) в виде тру'бки закрепляется в зажимах 2 к 4. Зажим 4 соединен с головкой 5 вала и при вращении вала циклически деформирует пробу. Зажим 2 пульсатора связан с противовесом 1, с помощью которого происходит выбирание остаточной циклической деформации.
На приборе ПКМ-1 проба 3 (рис. 2.31, в) получает многократное растяжение путем возвратно-поступательного движения верхнего зажима 2, от эксцентрика 1, связанного со штоком 4, который под действием противовеса 5 перемещается вниз и выбирает остаточную циклическую деформацию.
К приборам второго типа относится прибор М. И. Павловой и А. И. Исаева. Проба материала 3 (рис. 2.31, г) закрепляется в зажимах 4 и 5. При работе прибора путем вращения эксцентрика 6 проба получает многократное растяжение. Под действием противовеса 2 выбирается остаточная циклическая деформация, которая регистрируется самописцем /.
К приборам третьего типа относят различные пульсаторы. Приборы этого типа считаются удобными для исследований, однако они имеют довольно сложную конструкцию, что затрудняет их широкое изготовление и применение.
Разработай ряд приборов, предназначенных для двухосного и многоосного многоциклового растяжения текстильных материалов. К числу таких приборов принадлежат: прибор мембранного типа, пульсатор МРД-1 (разработан в МТИ А. И. Коб- ляковым и В. П. Румянцевым), приборы ЕРОТ-2 (разработан в КПП М. М. Гутаускасом), ПРД-5 (разработай в МТИ А. И. Кобляковым и А. И. Новиковым) и др.
2.2.2. ИзгибТекстильные материалы легко изгибаются при незначительных нагрузках и даже под действием собственной тяжести. В зависимости от вида одежды, особенностей ее моделей и конструкций требования к изгибаемости тканей, трикотажных и нетканых полотен могут быть различны. Так, материалы для одежды строгих форм, с. прямыми линиями (например, для мужских пальто и костюмов) должны характеризоваться достаточной жесткостью и песмипаемостью. Материалы для женских платьев с мягкими складками, сборками и т. п. должны легко изгибаться и хорошо драпироваться.
При изготовлении одежды (особенно ири выполнении швов, подгибании нижних срезов рукавов, брюк, юбок и т. п.) требуется, чтобы материал обладал способностью изгибаться. Одиако образование иа материале одежды в процессе ее эксплуатации неисчезающих складок, морщин и т. д. приводит к изменению размеров и формы одежды, к ухудшению ее качества.
Таким образом, в производстве швейных изделий свойства материалов при изгибе играют важную роль, а требования к ним часто носят противоречивый характер. Ниже приведена классификация характеристик, получаемых при изгибе (схема 2.2).
Полуцикловые неразрывные характеристики. В соответствии со схемой 2.2 к ним относятся жесткость при изгибе, дра- пируемость и закручиваемость.
Жесткость при изгибе. Под жесткостью тела понимается его способность сопротивляться изменению формы при действии внешней силы. Применительно к текстильным материалам жесткость — это их сопротивляемость условно-упругой деформации (состоящей нз упругой и высокоэластической частей с быстрым периодом релаксации), вызванной действием приложенных сил. Жесткостью при изгибе называют способность материала сопротивляться изменению формы при действии внешней изгибающей силы.
Па жесткость текстильных материалов влияет их волокнистый состав, структура, свойства волокон и нитей, а также структура и отделка самого материала. Чем больше распрямлены и ориентированы цепные молекулы волокпообразующего полимера, тем больше внутреннее трепие, ограничивающее перемещение цепей молекул, тем меньше гибкость волокон.
Классификация характеристик изгиба материалов

Например, большая жесткость льняной ткани объясняется высоким модулем жесткости льняных волокон. Из-за низкого .модуля жесткости шерстяных волокон жесткость шерстяной ткани небольшая.
При круглой форме сечения волокна оказывают большее сопротивление изгибающим усилиям, чем при плоской. Жесткость волокон растет с увеличением их толщины.
С повышением крутки возрастает слитность нитей и вместе с этим их жесткость. Поэтому в направлении нитей основы, имеющих более высокую крутку, чем инти утка, жесткость ткани при изгибе больше, чем в диагональном направлении и в направлении утка. Жесткость ннтей при увеличении крутки растет до известного предела. За пределом критической крутки, когда участки волоком, лежащие в периферийных слоях, перенапряжены, сопротивление пятен изгибу падает. Поэтому ткани из нитей креповой крутки обладают хорошей гибкостью и дра- * Шфуемостыо.
Одним из основных факторов, влияющих на жесткость ткани, является нереплетепие в ней нитей. С увеличением длины перекрытий и уменьшением числа связей между системами нитей жесткость ткаии уменьшается. Например, жесткость тканей саржевого переплетения меньше, чем полотняного.
Увеличение плотности ткаии приводит к повышению жесткости всей системы. При увеличении толщины материала его жесткость возрастает.
Значительно влияют па жесткость тканей отделочные операции, в особенности аппретирование. Например, обработка шерстяных камвольных тканей карбамолом увеличивает их жесткость в 1,5 раза.
Жесткость тканей также зависит от атмосферных условий. Под действием температуры и влажпостп жесткость тканей изменяется, причем в менее плотных тканях эти изменения связаны со свойствами волокон, в более плотных — со структурой самой ткани. В процессе раскроя, прн настилании жесткие ткапи меньше мнутся, не имеют перекосов и заминок, благодаря чему обеспечивается большая точность выкраиваемых детален.
В теории упругости жесткость при изгибе В выражается произведением модуля продольной упругости Е на момент инерции сечения тела относительно нейтральной оси /;
В---Е1.
Момент инерции характеризует способность тела сопротивляться изгибу в зависимости от размеров и формы поперечного сечения. Модулем продольной упругости определяется способность тела изгибаться, но уже в зависимости от матери-
ала тела. Модуль продольной упругости Е = аД, характеризуя упругие свойства твердых тел, находится в прямолинейной зависимости от напряжения о и деформации г. Однако текстильные материалы, деформируясь, не подчиняются закону Гука, а упругие деформации их являются лишь частью полной деформации, соответствующей данному напряжению. Формула, приведенная выше, может быть справедлива лишь для очень малых, кратковременных нагружений текстильных материалов, при которых доля условно-упругой деформации составляет большую часть. Поэтому большинство методов оценки жесткости при изгибе текстильных материалов основано на экспериментальном определении некоторых параметров материала при изгибе, а рассчитываемые значения жесткости имеют условный характер.
Приборы, используемые для определения жесткости материалов при изгибе, могут быть двух типов: 1) приборы, на которых материал изгибается под действием распределенной нагрузки (собственной тяжести пробы); 2) приборы, на которых материал изгибается под действием сосредоточенной нагрузки. К первому типу относятся приборы, па которых материал испытывают методом консоли (прибор ПТ-2 и др.). Согласно ГОСТ 10550—75 методом консоли испытывают легко изгибающиеся материалы, имеющие абсолютный прогиб более 10 мм (/15=10 мм). Проба 4 (рис. 2.32, а) располагается на опоре 3 и прижимается к ней грузом 5, создающим контакт испытываемой пробы с плоскостью опорной площадки. При испытании боковые стороны опорной площадки опускаются (рис.
б), а вместе с ними прогибается проба 4. В зависимости от жесткости пробы прогиб может быть больше или меньше. С помощью винта указатель прогиба 1 поднимают до касания с концами пробы и по шкале 2 определяют абсолютную величину прогиба.
Условное значение жесткости Е1, мкН-см2, вычисляют для проб продольного и поперечного направления по формуле
Е1 = 42046т/А,
где т— -масса пяти проб (полосок), вырезанных и соответствующем направлении, г; А — функция относительного прогиба /о, определяемая по таблице (ГОСТ 10550—75).

Рис. 2.32. Схема прибора П'Г-2 для определения жесткости материала методом консоли:
а -- при поднятой опоре; б — при опуь\опной опоре
Относительный прогиб пробы рассчитывают по формуле
Го=т,где / — окончательный прогиб пробы; / — длина свешивающихся концов пробы, равная 7 см.
Для характеристики жесткости материала определяют также коэффициент жесткости Ккт, представляющий собой отношение продольной жесткости материала к его поперечной жесткости:
Ке1 ~ Е1 ироц1(Е1 попер)-
Метод определения условной жесткости по стреле прогиба конца коисольно расположенной полоски ткани основан па приближенном решении дифференциального уравнения линии изгиба для случаев больших прогибов. Следует отметить, что аналитические методы расчета характеристик жесткости текстильных материалов при изгибе пока не получили значительного развития.
Ниже приведены ориентировочные значения условной жесткости текстильных материалов различного назначения (по данным ЦНИИШПа):
Материалы
Ткани для мужских пальто
Ткани для женских пальто
Трикотажные полотна для пальто Ткани для костюмов Трикотажные полотна для костюмов Ткапи для платьев и сорочек
Джинсоные ткапи (брючные, костюмные) для молодежи
для сродного и старшого возраста для детей
Ткани для мешковины карманов
Т ри котажиыс полотна для мешковины карманов
Прокладочные ткани с клеевым покрытием для пальто костюмов плащей платьев
Условная жесткость, мкИ • см-
30 000—150 000 20 000—100 000 До 15 000 4000 -9000
7000—10 000 (по ширине) До” 7000
50 000—120 000 (по основе) 15 000—50 000 (по утку)
20 000— 50 000 (по основе') 10 000—15 000 (но утку)
000—25 000 (по основе)
000—10 000 (по утку)
3 000—10 000
1 000 (по длине)
3 000 (по ширине)
2000—7000
1000—5000
1000—2000
К приборам второго типа относится прибор ПЖУ-12М (ГОСТ 8977—74), па котором жесткость определяется величиной нагрузки (Р), необходимой для прогиба согнутой кольцом пробы па Уз первоначального диаметра. На приборе ПЖУ-12М испытывают материалы, обладающие значительной жесткостью: искусственную кожу, дублированные материалы, бортовые ткапи, нетканые клееные прокладочные полотна, пакеты одежды и т. п.
Коэффициент жесткости материала, определяемой методом кольца, КР, рассчитывают по формуле

попер*
Ниже приведены нормативные значения нагрузки Р, сН, характеризующей условную жесткость некоторых видов текстильных материалов (ГОСТ 24684—81):
Группа
жесткости

Бортовые тканые материалы
Прокладочные нетканые материалы
4,5—7 7,1—15 Болес 15
До 2 2,1—7 Более 7
II
III

К приборам, в которых проба изгибается под действием сосредоточенной нагрузки, принадлежит продольный изгиба- тель ПИ, разработанный во МТИЛПе Б. А. Бузовым и В. Н. Пантелеевым (описан в ГОСТ 12.4.090—80). На этом приборе определяется усилие, необходимое для продольного изгиба шва одежды или материала, а также работа, затрачиваемая при изгибе. Прибор ПИ обладает достаточно высокой чувствительностью и позволяет фиксировать изменение сопротивления материала продольному изгибу в зависимости от его волокнистого состава, вида переплетения, плотности, а также многоцикловых воздействий.
Проба 3 (рис. 2.33) крепится, в двух зажимах. Зажим 4 от электродвигателя 5 через червячную передачу получает возвратно-поступательное движение. Зажим 2 находится на кон- солыго закрепленной балке /, являющейся теизометрическим силоизмсрителсм, с помощью которого фиксируется величина сопротивления продольному изгибу. При сближении зажимов проба получает продольный изгиб. В первый период приложения силы проба сжимается в плоском положении, преодолевая фрикционные силы, действующие в ней. При этом небольшим деформациям соответствует быстрое увеличение нагрузки, а кривая, характеризующая зависимость Р = Д/), поднимается круто вверх (рис. 2.34) до тех нор, пока прикладываемое усилие не выведет пробу из плоского положения, что будет соответствовать перегибу кривой в точке К. После этого кривая начинает расти плавно. Усилием, соответствующим точке РКр, после которого начинается изгиб ткапи, характеризуется предел устойчивости материала.

Рис. 2.33. Схема прибора ПИ для определения сопротивления ткани продольному изгибу
Р„
кр
Рис. 2.34. Кривая зависимости Р—НО при изгибе материала (но данным Б. А. Бузова и В. Н. Пантелеева) :
I. нм
ЯсН

Р — нагрузка, сН; / — перемещение подвижного зажима, мм
При испытании материалов методом продольного изгиба можно рассчитывать работу изгиба У?и, которая определяется па графике как площадь, ограниченная кривой Р = [(1) и осью абсцисс.
Драпируемость. Это способность текстильных материалов в подвешенном состоянии образовывать мягкие подвижные складки. Драпируемость зависит от гибкости материала п его массы. Чем жестче структура материала, чем большие усилия требуются для его изгиба, тем хуже драпируемость. При увеличении поверхностной плотности материала его драпируемость улучшается. Особенно хорошо драпируются тонкие гибкие и тяжелые материалы, они образуют мелкие складки.
Драпируемость текстильных материалов определяют различными методами. Простой и распространенный метод заключается в следующем. Проба размером 200X400 мм вдоль длинной стороны складывается в три складки, затем прокалывается иглой с одной стороны и подвешивается па время, равное 30 мин. Драпируемость характеризуется относительным показателем Д, %, который рассчитывается по формуле
Д = 100 — Л/2,
где А — расстояние между углами нижнего края пробы, находящейся и подвешенном состоянии, мм.
Чем больше значение Д, тем лучше драпируемость материала. Недостатком этого метода является то, что он не даст характеристики драпируемости материала одновременно в двух направлениях.
Представление о драпируемости материала в двух направлениях дает дисковый метод. При определении драпируемости этим методом проба 1 (рис. 2.35, а), вырезанная в виде круга, располагается на диске 3 и прижимается диском 2. Диск 3 поднимают, края пробы при этом свешиваются, принимая ту пли иную форму. Освещая диск 2 сверху пучком параллельных
Рис. 2.35. Определение драпируемоети материала дисковым методом: а -- схема прибора; б — г — проекции проб
лучен, получают па бумаге проекцию пробы. Хорошо драпирующиеся материалы (рис. 2.35, б) имеют в проекции сильно изрезанный контур с глубокими впадинами. В этом случае площадь получаемой проекции значительно меньше площади исходной пробы. Плохо драпирующиеся материалы имеют площадь проекции, приближающуюся к площади пробы (рис. 2.35, в). Проба, проекция которой изображена на рис. 2.35, г, обладает хорошей драпируемостыо по утку и плохой по основе.
Драпируемость материала, определяемая дисковым методом, характеризуется двумя величинами: соотношением размеров осевых линий А и В, проведенных через центр проекции пробы (у ткани в направлении нитей основы и утка, у трикотажа вдоль петельных рядов и столбиков), и коэффициентом драпируемоети /Сд, рассчитываемым но формуле
Кц=--{30 — 5„)/50,где 50 — площадь исходной пробы, мм2; 5П — площадь проекции пробы, определенная с помощью планиметра, мм2.
Соотношение размеров осевых линий В/А, равное 0,95—1,1, показывает, что драпируемость материала в обоих направлениях одинаковая. Если В/А >1,1, материал имеет хорошую драпируемость в поперечном направлении, если В/А<0,95, дра- ннруемость его лучше в продольном направлении.
Показатель драпируемоети имеет важное значение для пальтовых, платьевых и костюмных тканей: он учитывается при выборе их для изделия. Ориентировочные значения коэффициента драпируемоети /Сд для некоторых тканей приведены в табл. 2.9.
Закручиваемость. Этой способностью обладает в основном трикотаж. Нити в процессе вязания получают деформации изгиба и растяжения, приобретают изогнутую форму. Трение между нитями, волокнами способствует сохранению нитью изогнутой формы. При этом в нити развиваются не только пласти-
ческие деформации, способствующие сохранению нитью данной формы, но и упругие, сообщающие нити внутренние напряжения, пока она находится в связи с соседними нитями, и исчезающие при разрезании полотна.
Напряженное состояние нити проявляется в стремлении трикотажных полотеп одинарных переплетений к закручиванию с краев. Если из трикотажа переплетения гладь вырезать образец и оставить его в свободном состоянии, то он сразу же начнет закручиваться с изнаночной стороны на лицевую по линии петельных столбиков и с лицевой стороны на изнаночную по линии петельных рядов. Степень закручивания трикотажа пропорциональна упругости нити и зависит от плотности вязания, способа отделки полотна.
Таблица 2.9
Коэффициенты драпируемости тканей
Оценка драпируемости при значениях /С
Ткани хорошая
более удовлетворительная плохая,
менее
Шелковые 83 75—85 75
Хлопчатобумажные
Шерстяные 65 45-65 . 45
платьевые 80 68—80 68
костюмные 65 50-65 50
пальтовые 65 42—65 42
Чтобы уменьшить закручиваемость готового полотна, его каландрируют. Каландрирование закрепляет петли в трикотаже, вдавливая их друг в друга и расплющивая нити, образующие петли. При этом увеличиваются силы сцепления между нитями п уменьшается возможность нитей распрямляться при разрезании трикотажа.
Одноцикловые неразрывные характеристики. К ним относятся несмипаемость и сминаемость текстильных материалов.
Н с с м и н а е м о с т ь — свойство материала сопротивляться изгибу, смятию и восстанавливать первоначальное состояние после снятия усилия, вызвавшего его изгиб, смятие. Способность материала сопротивляться изгибу зависит от его жесткости, а способность разглаживаться, восстанавливая первоначальное состояние, — от упругости.
Между условно-упругой деформацией и несминасмостыо существует зависимость, характеризуемая коэффициентом корреляции порядка 0,8—0,9. Если материал наделен значительной долей быстроисчезающей деформации, изделия из него обладают хорошей песминаемостью. Если же в материале преобладает доля пластической деформации, одежда, смятая в процессе носки, не восстанавливает свою первоначальную форму.
С м и н а е м о с т ь Ю называется свойство текстильных материалов под действием деформации изгиба и сжатия образовывать непсчезающие складки и морщины. Сминаемость является следствием проявления в текстильном материале пластических и эластических деформаций с медленным периодом релаксации.
Сминаемость есть характеристика, обратная несминаемости. Материалы для одежды должны обладать оптимальной несми- наемостью (смипасмостью). Очень высокая несминаемость, как и чрезмерная сминаемость, — отрицательный фактор, осложняющий процесс изготовления одежды, ухудшающий ее внешний вид и качество.
Несминаемость материала в значительной степени зависит от его волокнистого состава и структуры. Повышенную нссми- наемость имеют материалы, выработанные из волокон, обладающих высокой упругостью, способных быстро восстанавливать размеры н форму после деформирования (шерстяных, синтетических волокон). В материалах из волокон, обладающих разной упругостью, в начале эксплуатации упругие волокна преодолевают влияние менее упругих и смятые участки одежды восстанавливают свою форму. Постепенно в процессе эксплуатации нарастают усталостные явления в упругих волокнах и основную роль начинают играть менее упругие волокна, поэтому складки и морщины становятся устойчивыми, ухудшается внешний вид одежды.
С увеличением крутки нитей повышается пх упругость и уменьшается сминаемость тканей.
Текстурированпые нити обладают большой деформацией, основную часть которой составляют исчезающие компоненты. Рыхлая, пористая структура дает возможность этим нитям растягиваться и изгибаться под действием незначительных усилий, почти без напряжения, благодаря чему после-удаления нагрузки, вызвавшей их изгиб или растяжение, они легко восстанавливают первоначальную форму, а изделия из них практически не мнутся.
Сминаемость тканей и трикотажа зависит от расположения нитей, их взаимной связанности. Наименьшую сминаемость тканям придают переплетения типа креповых, имеющие неравномерно разбросанные перекрытия. Наибольшую сминаемость имеют ткани полотняного переплетения, для изгиба которых требуется наименьшее усилие. Сминаемость тканей с более длинными перекрытиями, например тканей атласного переплетения, меньше, так как усилия, возникающие в наружных слоях нити при сгибании такой ткани, противодействуют ее изгибу.
Сминаемость тканей зависит также от их плотности. Ткани большей плотности, взаимный сдвиг нитей в которых ограничен, имеют большую упругость, лучше сохраняют форму в одежде и меньше мнутся. Ткапп рыхлой структуры, элементы которой смещаются без особых усилии, обладают значительной смннаемостыо.
Трикотаж малосминаем. Нити, образующие петли в трикотаже, имеют сложное пространственное расположение, поэтому при смятии трикотажа в нем меньше участков нитей, подвергающихся одинаковой деформации, чем в ткаии. Напряженные в разной степени участки нитей трикотажа помогают быстрее восстановить его первоначальные размеры.
Значительно уменьшают смннаемость тканей различные несминаемые отделки.
Материалы во влажном состоянии и при повышенной температуре легко сминаются. Это свойство материалов используется в швейном производстве при выполнении различных операций влажио-теиловой обработки, когда необходимо получить устойчивое смятие материала (образование складок, подгибание ппза рукавов, брюк и т. п.).
Для определения песмипаемости (сминаемости) применяют различные методы. В зависимости от характера образуемых на материале складок приборы для определения песмипаемости (сминаемости) материалов разделяются па два тина:
приборы, производящие ориентированное смятие образцов и 2) приборы, выполняющие неориентированное смятие.
Все ткани, кроме шерстяных, испытывают па ориентированное смятие на приборах РМТ или смятиемере (ГОСТ 19204—■ 73). Для этого пробу 1 (рис. 2.36, а) складывают под углом 180°, после чего в течение 15 мин выдерживают се под грузом 2. Несмипаемость X, %, в этом случае характеризуют отношением угла восстановления а к углу полного сгиба -у=180° и определяют в продольном и поперечном направлениях по формуле
100а/у = 0,555а.
Несмипаемость хлопчатобумажных тканей характеризуется суммарным углом восстановления после смятия по основе и утку.
Смипаемость шерстяных тканей определяется па приборе СТ-1 (ГОСТ 18117—80). Пробу / перегибают так, чтобы образовались три складки (рис. 2.36, б) и выдерживают под нагрузкой в течение 5 мин. После разгрузки и З-мпнутного отдыха измеряют высоту складки к, мм. Коэффициент емппаемо- сти К о рассчитывают по формуле
Кс=~- к!20 = 0,0ок,где 20 - ширина металлической пластины, использованной для образования склпдки ткапи, мм.

Рис. 2.36. Определение несминаемости и сминаемости материалов
Показатель несминаемости текстильных материалов имеет важное значение как прн изготовлении, так и при эксплуатации швейных изделий. В настоящее время для тканей и других текстильных материалов введены нормативы несминаемости (табл. 2.10). Для шелковых тканей (ГОСТ 18484—73) выделены три группы несминаемости, %: несминаемая — более 55; малоемннаемая — 46—55; средпесминаемая — 30—45. ЦПИИШПом рекомендуются следующие значения песминаемо- сти, %: для тканей плащевых с пленочным покрытием и с гид- рофобизирующей пропиткой — 90, тканей бортовых — 70; трикотажных платьевых полотен — 55—60, костюмных — 70; нетканых клееных прокладочных полотен — 75.
При эксплуатации одежды происходит преимущественно неориентированное смятие материала. Самым простым и доступным методом смятия при испытании материала является сжатие рукой собранного в комок материала с последующей визуальной оценкой его сминаемости. Изменение внешнего вида текстильного материала из-за появления складок и морщин очень заметно, когда стороны складок образуют острый угол. В этом случае грани складок по-разному отражают свет и поэтому складки становятся особенно видны па материале, множество складок создаст неровную поверхность.
При этом методе испытания приняты оценки степени сми- насмости материала: сильно сминаемый, сминаемый, слабо сминаемый. Естественно, такой метод испытания субъективен. Однако при достаточном практическом опыте работы и сравнении материалов с большой разницей и степени сминаемости применение его даст неплохие результаты.
Несминаемость текстильных материалов при неориентированном смятии определяют па приборе НСТП, разработанном проблемной лабораторией кафедры материаловедения МТИ и ЦНИХБИ. НСТП —прибор настольного типа, предназначается для однократного и многократного неориентированного смятия одновременно двух цилиндрических рабочих проб. При испытании платформа нагружения 2 опускается п сжимает рабочую
Государст
Ткани Несминаемость, %, не менее венный
стандарт
Хлопчатобумажные с отделкой синтетическими смолами сорочечные платьевые Хлопчатобумажные с разрезным ворсом (бархат)
Льняные и полульняные одежные Льняные и полульняные одежные с малосминаемой отделкой Льнолавсановые с содержанием лавсана менее 50 %
50 % и более Из натурального крученого шелка платьевые
Шелковые и полушелковые жаккардовые платьево-костюмные синтетические остальные Шелковые из синтетических нитей (по основе) н нитей других видов (по утку)
платьевые
платьево-костюмные Вискозные платьево-костюмные Полушерстяные для школьной формы мальчи ков
Чистошерстяные платьевые Полушерстяные с лавсаном с другими волокнами
220, 185 (после стирки) 17 504—80 200, 175 » »
150 (190) (до химчистки) 9 727—78 135 (175) (после пяти химчисток)
2523 007—78
4223 007—78
50 ..15 968—77
5515 968—77
3020 723—75
4615 138—76
3015 138—76
4614 938—79
465 067—82
509 619—77
0,45*21 231—75
0,3*
0,4*18 208—72
0,6*18 208—72
* Указана сминаемость по ГОСТ 18117—80.
пробу 1 (рис. 2.30, в). Несминаемость материала в этом случае характеризуется способностью рабочей пробы восстанавливать высоту после смятия и отдыха и оценивается коэффициентом несминаемости /<”„ по формуле
К„-ЯСШ0)где Ис—средняя высота рабочей пробы после смятия и отдыха, мм; Н0— средняя начальная высота несмятоп рабочей пробы, мм.
Многоцикловые разрывные характеристики при изгибе. Текстильные волокна и нити при однократном изгибе разрушаются очень редко. Дело в том, что критические радиусы изгиба г,,,,, при которых возможно разрушение волокон и нитей, чрезвы-
чайно малы. Расчеты показывают, что радиус Лф, мкм, составляет для шерстяных волокон 15—20, хлопковых 80—90, льняных 160—180, синтетических 10- 20, хлопчатобумажной пряжп 1000—1300. Если учесть, что волокна и пити при изгибе текстильного материала имеют некоторую свободу перемещения, то приведенные значения гкр можно еще уменьшить.
При таких малых радиусах волокна и нити в текстильных материалах в процессе изготовления из них швейных изделий и последующей их эксплуатации практически не изгибаются, и разрушения материала в швейных изделиях при однократных изгибах не происходит.
Многократный изгиб — один из основных видов деформации текстильных материалов в условиях эксплуатации швейных изделий. В результате действия небольших по величине, по многократно прикладываемых изгибающих нагрузок материал утомляется, образуются складки, изгибы, замины и т. п.
При многократных изгибах на сравнительно небольших узких участках сгиба материала в местах образования складок, морщин и т. ц. возникают зоны предразрушения. В зависимости от степени устойчивости межволоконных и внутриволокоппых связей процесс утомления материала проходит более или менее интенсивно. Затем наступает усталость и материал разрушается. Усталость материала от многократных изгибов является не только следствием механических воздействий, но и результатом проявления физических и химических процессов, взаимосвязанных и дополняющих друг друга.
При испытаниях материалов па многократный изгиб определяют показатели следующих характеристик: выносливости — число изгибов, которое выдерживает материал до разрушения; долговечности — время от начала многократного изгиба до разрушения материала; изменение разрывной нагрузки пробы материала после заданного числа изгибов.
Исследования, выполненные в ЦНИИШПе, показали, что выносливость тканей при многократном изгибе в значительной степени зависит от режимов испытания (угла изгиба, натяжения пробы материала при изгибе). Существенное влияние на выносливость ткани оказывает также ее структура и волокнистый состав. В табл. 2.11 приведены данные о выносливости тканей при многократном изгибе (ширина пробы 10 мм).
Испытания тканей на многократный изгиб выполняют на приборах, называемых изгибателями. Схема рабочей части одного из изгибателей представлена на рис. 2.37, а. Пробу материала 2 закрепляют в зажимах 1 и 3. Зажим 1 жестко крепится па. диске, который поворачивает этот зажим вправо и влево па заданный угол. Таким образом проба получает многократный двойной изгиб. К зажиму 3 подвешен груз 4, натягивающий пробу. Выносливость материала определяется числом двойных изгибов до разрушений цробы.
Натяжение пробы оказывает большое влияние на выносливость материала при изгибах. Обычно грузом создается натяжение образца, составляющее 10—15% разрывной нагрузки. На результаты испытаний влияет также форма губок зажима. С увеличением радиуса изгиба материала длительность испытаний увеличивается.
: аа
Рис. 2.37. Испытание материалов па многократный изгиб
В процессе эксплуатации одежды материал, как правило, подвергается пространственному изгибу при разных радиусах кривизны и малых усилиях, а не излому по строго определенной линии сгиба, как па изгибателе. Поэтому особый интерес представляют результаты испытания материалов на многократное неориентированное смятие. Испытания проводят на приборе НСТП (см. рис. 2.36, в), оснащенном для этого специальным съемным зажимом. Рабочая проба закрепляется в зажиме и получает многократное смятие при постоянной нагрузке 7 даН. После 20 циклов смятия измеряют высоту смятой рабочей пробы. Коэффициент несминаемости материала Кл1. я, %, определяют по формуле
Кп-м = ШНс1Н0,
где //с-—средняя высота смятой рабочей пробы (в серии из пяти смятий) сразу после 20 циклов, а затем после 30 мин отдыха; На—средняя высота несмятой рабочей пробы, мм.
Показатели выносливости тканей
Для испытания материалов иа многократное неориентированное смятие используют также прибор МПИ-1 (разработан
В.Н. Пантелеевым), на котором проба испытывает изгиб
Ткань ± 90° ± 135' 10 15 20 10 15 20
Таблица 2.11
Средняя выносливость, тыс. двойных изгибов, при постоянных нагрузках 10, 15 и 20% разрывной и угле изгиба
Бязь хлопчатобумажная 49,9 12,0 5,2 23,9 5,1 2,4
Сатин хлопчатобумажный 27,5 12,6 7,0 16,5 7,7 —
Крепдешин из натурального 4,6 2,3 1,3 2,3 1,1 0,7
шелка Шевиот шерстяной 17,0 6,6 1,9 22,0 4,6 0,6
Платьевая вискозная 16,9 9,0 1,0 5,9 1,8 0,9
с большим радиусом кривизны, что приближает условия испытания к реальным условиям эксплуатации материала в швейных изделиях. Прибор (рис. 2.37,6) имеет 60 зажимов, расположенных в два ряда: 2 — неподвижные и 5 — подвижные, совершающие перемещение в вертикальной плоскости па заданную величину. Проба 1 при перемещении нижнего зажима свободно изгибается, а гребень складки истирается о серошинельное сукно 3, укрепленное на планке 4. Па приборе МПИ-1 одновременно можно испытывать 30 проб. Влияние многократного изгиба оценивают в данном случае по изменению сопротивления пробы продольному изгибу. Недостатком прибора является длительность испытания (десятки и сотни тысяч циклов многократного изгиба).
2.2.3. Тангенциальное сопротивление (трение)
Многие показатели свойств текстильных материалов, такие, как сопротивление истиранию, устойчивость нитей к раздвиганию в швах, осыпаемость нитей из срезов ткаии, прочность и растяжимость, распускаемость трикотажа и другие, в значительной степени определяются силами внешнего трения при контактном взаимодействии материалов, нитей и волокон, формирующих эти материалы. От трения зависят условия выполнения и параметры многих технологических операций изготовления швейных изделий (настилания материалов и их разрезания, стачивания па швейных машинах), а также выбор конструкций швов, методов обработки открытых срезов материалов и т. д. В зависимости от трения определяется назначение материала. Например, в качестве подкладки используются материалы с малым тангенциальным сопротивлением.
Таким образом, трение текстильных материалов играет важную роль в технологии швейного производства и оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики этих материалов.
Сила, противодействующая относительному перемещению одного тела по поверхности другого в плоскости их соприкосновения называется силой трепия скольжения. Основной количественной характеристикой трения является коэффициент трепия скольжения р = /7/Л/, где Р — сила трения, N — сила нормального давления.
Существенное влияние на проявление сил трепия скольжения оказывают состояние поверхности материалов, давление между ними, скорость приложения нагрузки, время контакта, температура, влажность и т. д. Кроме того, трение скольжения всегда сопровождается выделением тепла, явлениями трибоэлектричества.
Природа трения при контактных взаимодействиях твердых тел очень сложна. Большинство материалов имеет неровную
шероховатую поверхность. При соприкосновении такие поверхности контактируют в основном выступающими участками. При увеличении давления эти участки сплющиваются и в зависимо-' сти от природы материала, характера поверхности возможно межатомное или межмолекуляриое взаимодействие, сваривание в точках контакта.
Согласно современным представлениям, развиваемым в нашей стране И. В. Крагельским, Г. М. Бартеневым и др., возникновение сил трения обусловливается проявлением фактического контакта двух соприкасающихся поверхностей и нарушением этого контакта при скольжении. Внешнее трение твердых тел имеет двойственную (молекулярно-механическую и адгезионно-деформационную) природу.
И. В. Крагельский предложил молекулярно-механическую теорию, согласно которой проявление сил трения есть результат механического и молекулярного взаимодействия соприкасающихся поверхностей. При соприкосновении материалов, имеющих мнкроиеровности, выступы и углубления, возникают фрикционные связи, обусловленные взаимным сцеплением неровностей, молекулярным взаимодействием на участках совпадающих микроскопических выступов или поверхностным взаимодействием (рис. 2.38). Природа этих связей зависит от вида материала и носит вязкоупругий характер. Площадь контактов, обусловленных этими связями, обычно очень мала, значительно меньше площади соприкосновения материалов.
Таким образом, суммарные силы трения определяются двумя основными факторами: силами межмолекулярного взаимодействия и силами механического сцепления материалов, действующими не по всей поверхности соприкосновения материалов, а только па, площади их фактических контактов. При условии действия сил сцепления наряду с силами трения скольжения суммарная сила представляет собой силу тангенциального сопротивления. Так как текстильные материалы характеризуются крайне неровной шероховатой поверхностью, имеющей глубокие внадипы и выступы, то во всех случаях соприкосновения этих материалов будет проявляться сила тангенциального сопротивления.
Связями, действующими в зоне контакта, определяется элементарная сила тангенциального сопротивления т, которая может быть представлена как
т = а+ рп,
где а и (5 — коэффициенты, зависящие от природы соприкасающихся поверхностей; п—элементарная нормальная сила.
Суммируя все элементарные силы тангенциального сопротивления на всей площади фактического контакта 5ф, получаем

Рис. 2.39. Определение коэффициента тангенциального сопротивления материала методом наклон ггой плоскости

Рис. 2.38. Соприкосновение двух шероховатых поверхностен
где а5ф — сила сцепления; (ЗЛ' — сила тренпя скольжения; N — общая сила нормального давления.
Основная характеристика, определяющая тангенциальное сопротивление, — коэффициент тангенциального сопротивления [т. о, представляющий собой отношение сил тангенциального сопротивления (или трения) Т0 к силе нормального давления Л/, т. с.
/т. с = Го/Л/•Подставив в формулу значение 7’0 = а5ф+рА/, получим соотношение
/т. С — С&5ф/Л/ “Г Р-
Расчеты силы тангенциального сопротивления для реальных условий представляют большие сложности. Поэтому в практике принято значение коэффициента тангенциального сопротивления определять экспериментально. Существует несколько методов определения этого коэффициента. Наиболее простым и широко применяемым для текстильных материалов является метод наклонной плоскости, при котором трение поверхности материала определяют следующим образом. На наклонной плоскости (рис. 2.39) укрепляют испытываемый материал. Колодку массой т,; обтягивают таким же материалом. Изменяя угол ■у, фиксируют его величину, при которой колодка начинает перемещаться. Сила тангенциального сопротивления Т0 и сила нормального давления N соответственно равны:
Т0 — тк5ту; N — тксо5 у.
Коэффициент тангенциального сопротивления /т. с рассчитывают по формуле
/т. с = Т0Ш — тк зш у/(тк соз у) = у.
Значение коэффициента тангенциального сопротивления для различных тканей изменяется в широких пределах (от 0,3 до 1) и зависит от многих: из указанных выше факторов, а также от волокнистого состава и вида нитей, переплетения

Рис. 2.40. Кривые изменения коэффициента тангенциального сопротивления тканей:
с - при трении ткаии о ткань; б —при трении ткани о стальную полированную поверхность; 1 - для сатина; 2■ для шеииота полушерстяного; 3 — для серошппельного сукна; 4 — для бяш
и плотности материала и т. д. На графиках (рис. 2.40) показана зависимость коэффициента тангенциального сопротивления некоторых тканей от величины нормального давления.
Для определения силы тангенциального сопротивления текстильных материалов в КТИЛПс разработано приспособление к разрывной машине, в котором использован зажим Эдерлся для текстильных волокон. При испытании материалов с применением этого приспособления показателем силы тангенциального сопротивления служит усилие, необходимое для смещения пробы относительно губок зажима.
Раздвигаемость и осыпаемость тканей. Силы тангенциального сопротивления удерживают нити в тканях, препятствуют их смещению. Если силы тангенциального сопротивления нитей недостаточны, чтобы противостоять механическим усилиям, испытываемым тканью, нити сдвигаются и осыпаются.
Степень закрепления нитей в ткани оценивается показателями ее раздвигаемости и осыпаемости. Раздв игаемо- стыо ткани называют смещение нитей одной системы относительно нитей другой системы под действием внешних сил.
Ос ы п а е м о.с т ь — это выпадение нитей из открытых срезов ткани.
Нити в ткапн удерживаются силами трепня и сцепления. Чем меньше коэффициент трепия, тем легче пить выскальзывает из среза и легче смещается в ткапи. Чем больше площадь поверхности контакта нитей основы с нитями утка, тем больше поверхность, на которой развивается трение. С увеличением плотности и уменьшением длины перекрытий растет коэффициент связанности ткапи и уменьшается возможность смещения и осыпания нитей. Так, в тканях полотняного переплетения возможность смещеппи и осыпания нитей меньше, чем в тканях сатинового переплетения.
Увеличение плотности одной системы нитей вызывает уменьшение длины волн другой, противоположной, системы, что в свою очередь приводит к увеличению угла обхвата нптей противоположной системы. В результате этого сцепление между нитями увеличивается, смещение и отделение каждой крайней нити требуют все большего усилия. Таким образом, с повышением плотности одной системы осыпание нитей противоположной системы уменьшается.
В тканях ]-й фазы строения больше осыпаются пити утка, а в тканях 9-н фазы — нити основы. Осыпание нитей в тканях 5-й фазы строения при одинаковой плотности и толщине пряжи основы и утка примерно одинаковое в обоих направлениях.
Большой осыпаемостью и раздвигаемостыо обладают ткани с резко различающимися толщинами нитей основы и утка. Существенно изменяют связанность нитей в ткани отделочные операции. Опаливание, стрижка, ширеиие увеличивают обособленность нитей в ткапи, повышая возможность их раздвигания и осыпания. Аппретирование и валка закрепляют нити и, наоборот, уменьшают раздвигаемость и осыпаемость тканей.
Существует ряд признаков, характерных и для раздвигаемое™, и для осыпаемости тканей, тем не менее нельзя считать причины этих двух явлений полностью одинаковыми. Если раздвигаемость швов зависит прежде всего от возможности смещения нитей по причине малой плотности ткани и слабого закрепления нитей в ее структуре, то па осыпаемость швов большое влияние оказывает жесткость нитей, определяющая их стремление распрямиться и, освободившись от искусственно изогнутого положения, выскользнуть из ткани. Жесткость нитей затрудняет их взаимную связь и, следовательно, увеличивает осыпаемость тканей.
Нити осыпаются в различных направлениях ткани неодинаково. Нити основы осыпаются легче, чем нити утка, что объясняется их большей круткой, придающей нитям жесткость и гладкую поверхность. Наиболее интенсивно осыпаются нити при разрезании ткапи под углами около 15е" к основе, наименее интенсивно — под углом 45°. Поэтому для уменьшения осыпаемости зубцы по краю тканей высекают под углом 45°. Для легкоосыпающихся тканей ширину шва увеличивают в 1,5— 2 раза, усложняют его конструкцию.
Таким образом, осыпаемость тканей вызывает необходимость введения дополнительных операции в швейном производстве, увеличивает нормы расхода тканей из-за дополнительных припусков па швы.
Осыпаемость ткапи определяется на разрывной машине с помощью несложного приспособления (рис. 2.41). Усилие, необходимое для сбрасывания иглами 1 двухмиллиметрового слоя нитей из среза пробы (полоски) ткаии 2 шириной 30 мм, служит показателем осыпаемости. Различают ткани: легкоосы-

Рис. 2.42. Схема прибора ТДТШИШПа для определения осыпаемости ткаии: /—•зажим; 2 — проба ткани
Рис. 2.41. Схема присиос о б л е и и я ЦНИХБИ для определения осыпаемости ткани
нающиеся, выдерживающие усилие до 2,9 даП; средней осыпаемости, выдерживающие усилие 3—в даН; неосынающиеся, выдерживающие усилие более 6 даН. Хлопчатобумажные ткани ситец и бязь имеют показатель осыпаемости 10—12 даН, шерстяная ткань бостон — более 7 даП, шелковая подкладочная — около 2 даН.
Исследуя осыпаемость тканей, А. М. Рыжникова (ЦНИИШП) установила, что главным фактором, вызывающим осыпание нитей, является трепие, а существенное влияние на осыпаемость оказывает влага. А. М. Рыжникова предложила осыпаемость стираемых тканей определять в мокром виде, а нестираемых в сухом виде па приборе ПООП (рис. 2.42). Показателем осыпаемости в этом случае служит ширина, мм, образовавшейся бахромы нитей (с точностью до 0,1 мм).
Во ВНИИПХВ разработаны метод и прибор ПООТ для определения осыпаемости тканей (ГОСТ 3814—81). Пробу (на приборе возможно одновременно испытывать 20 проб) размером 30X40 мм закрепляют в зажим прибора так, чтобы длина свободно провисающего конца пробы составляла 20 мм. За каждый цикл движения абразива (щетки) пробы подвергаются воздействию с двух сторон, испытывая комплексное действие удара, трения, изгиба и встряхивания. За показатель осыпаемости принимается размер бахромы, образующейся в результате
выпадения нитей из пробы ткани после 5000 циклов воздействия абразива на пробу.

Рис. 2.43. Схема приспособления для определения раздвигаемости ткани:
1 — проба ткани; 2— зажим .
Раздвигаемость ткапи определяется па разрывных машинах с помощью приспособления (рис. 2.43). Усилие, которое необходимо приложить, чтобы вызвать смещение нитей ткани, служит показателем раздвигаемости.
Различают легкораздвигающиеся ткани, для которых усилие составляет 8—9 даН, ткани средней раздвигаемости, для которых усилие равно 9—11 даН, и нераздвигающиеся, для которых усилие составляет более 11 даН.
Раздвигаемость шелковых тканей определяется на приборе, разработанном во ВНИИПХВ (рис. 2.44). При испытании тканей на этом приборе устанавливают величину усилия, вызывающего сдвиг одной системы нитей относительно другой и характеризующего устойчивость ткани к раздвигаемости. Приняты следующие показатели раздвигаемости шелковых и полушелковых тканей (кроме ворсовых), креповых из натурального шелка и тканей для вечерней одежды (табл. 2.12).
Распускаем ость трикотажа. Это способность петель трикотажа при обрыве нити перемещаться и выскальзывать из других петель.
Основная причина распускаемости трикотажного полотна при обрыве нити — нарушение его равновесного состояния. Под равновесным понимают такое состояние трикотажа, при котором он не проявляет стремления к дальнейшему изменению размеров и имеет наиболее высокую их устойчивость. Обрыв нити в петле сопровождается нарушением установившегося в трикотажном полотне равновесного состояния. Под действием упругих сил оборвавшиеся концы нити стремятся занять новое положение, при этом они перемещаются по нитям соседних петель и выскальзывают из них. Основной силой, препятствующей выскальзыванию нитей, является сила тангенциального сопротивления, развивающаяся на участках соприкосновения

Рис. 2.44. Схема прибора ВНИИПХВ для определения раздвигаемости шелковой ткани:
/ — груз массой 120 г; 2 — полоска ткани; 3 —резиновые губки; 4 — барабан для наматывания при испытании полоски тканн; 5 — механизм нагружения; 6 — шкала нагрузок
оборвавшейся нити с нитью соседних петель. Если эта сила но своей величине может противостоять упругим силам оборвавшейся иити, которые стремятся переместить ее, нарушение в переплетении ограничивается одной петлей. Если же сила тангенциального сопротивления не может препятствовать упругим силам нити, пить выскальзывает из соседних петель, переплетение нарушается на этом участке и трикотаж распускается. Под действием внешних сил процесс распускания трикотажа значительно ускоряется и сопровождается нарушением переплетения па значительной площади с образованием дыр.
Таблица 2,12
I
Усилие раздвигания тканей, даН
Ткани
Поверхностная плотность ткани, г/м2
подкладочпые
корсстлыо
блузочные, платьевые, костюмные, сорочечные

TOC \o "1-5" \h \z До 800,60,9—
81 — 1000,80,9—
101—12011—
. 121—1401,21,22
Более 14021,22,5
Таким образом, силы тангенциального сопротивления нитей, их упругость в значительной степени определяют распускае- мость трикотажа. Распускаемость различных трикотажных полотен неодинакова, она зависит от волокнистого состава и толщины нитей, длины нити в петле, вида переплетения, плотности и других факторов.
Трикотажные полотна, выработанные из пряжи и нитей, характеризующихся значительным коэффициентом тангенциального сопротивления, имеют пониженную распускаемость. К ним относятся полотна из шерстяной, хлопчатобумажной пряжи, текстурированпых нитей, нитей фасонной крутки. Наибольшей распускаемостью обладают полотна кулириых переплетений, наименьшей — основовязапых и комбинированных.
Кулирный трикотаж может распускаться в направлении петельных рядов и столбиков. А. С. Далидович, анализируя распускаемость трикотажных переплетений (глади) при обрыве нити в петле, предложил ориентировочно рассчитывать силу С? (рис. 2.45), которая стремится вытянуть концы оборванной пити Ь из соседних петель и перетянуть нить из петли П в петлю С, т. е. распустить петельный столбик и увеличить дыру в полотне, по формуле
С1 = е»а1т(1аКЛЩ,где (г — коэффициент трения' нити о нить; а — угол обхвата нити; <1 — диаметр нити; Кв — напряжение нити при изгибе; / — длина иити в полу- остове петли.
Анализ формулы показывает: с уменьшением длины нити в остове петли распу- скаемость трикотажа уменьшается; рас.пу- скаемость зависит от диаметра нити и упругости изгибаемой в петли нити; распу- скаемость уменьшается с увеличением коэффициента трепия [л и угла обхвата а.
{

Рис.. 2.45. Схема распускания переплетения гладь
Для снижения распускаемостн необходимо уменьшить растяжимость трикотажа, длину нитей в петлях или увеличить толщину нитей, коэффициент трепия нити о нить и угол обхвата нитей.
Вид переплетения оказывает существенное влияние па распускаемость трикотажного полотна. Наибольшей распускаемостыо обладает трикотаж переплетения гладь: оп может распускаться и в направлении вязания, и в направлении, обратном вязанию. Полотно переплетения гладь с заработанными краями можно распустить только в направлении, обратном вязанию. Трикотаж переплетения ластик характеризуется меньшей распускаемостыо, чем трикотаж переплетения гладь. Оспововязапые полотна распускаются в направлении, обратном вязанию.
2.3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТЕКСТИЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
К физическим свойствам текстильных материалов относится их способность к поглощению и проницаемости, теп- лофизические, электрические, оптические и акустические свойства. Многие из этих свойств определяют способность одежды защищать тело человека от воздействия окружающей среды (холода, жары, солнечных лучей, атмосферных осадков, пыли и т. д.), своевременно удалять из-под одежного слоя пары и газы (пот, углекислый газ и др.), сохранять в пододежном слое необходимый для жизнедеятельности организма микроклимат, т. е. обусловливают гигиеничность одежды.
С другой стороны, физические свойства текстильных материалов имеют и технологическое значение, так как их проявление при проведении операций изготовления пшенных изделий определяет параметры технологических процессов (влажно- тепловой обработки, стачивания, разрезания и др.), качество их выполнения.
ПоглощениеТкапи, трикотажные и нетканые полотна способны к поглощению различных веществ, находящихся в газообразном, парообразном или жидком состоянии. В зависимости от окружающих условий материалы могут удерживать поглощен
ные вещества или отдавать их в окружающую среду. Как правило, поглощение сопровождается изменением ряда механических (прочность, жесткость, деформация и др.) и физических (теплозащитные, оптические, электростатические и др.) свойств, размеров и массы материалов.
Текстильные материалы относятся к капиллярно-пористым телам, имеющим сложную систему пор и капилляров, различающихся размерами и характером расположения. Поры в текстильных материалах образуются в результате неплотного расположения макромолекул, микрофибрилл, фибрилл в структуре волокон, между волокнами и нитями в структуре самого материала. В зависимости от размеров различают микропоры, радиус которых меньше 10-7 м, и макропоры, радиус которых больше 10-7 м. Установлено, что микропористая структура материалов связана прежде всего с особенностями строения текстильных волокон и нитей, а макропористая — со строением самих материалов, степенью их заполнения волокнистым материалом. В связи с этим поглощение веществ структурой текстильных материалов представляет собой весьма сложный процесс.
Гигроскопические свойства. Текстильные материалы при их производстве, изготовлении швейных изделий и эксплуатации одежды постоянно взаимодействуют либо с водяными парами воздуха, либо с водой. Поэтому одними из важнейших физических свойств текстильных материалов являются гигроскопические свойства — способность текстильных материалов поглощать и отдавать водяные пары и воду.
Поглощение паров влаги из окружающей среды текстильными материалами происходит путем сорбции водяных паров волокнами, представляющей собой сложный физико-химический процесс. Процесс сорбции водяных паров является обратимым, и в определенных условиях происходит отдача — десорбция водяных паров. Сорбция состоит пз нескольких процессов. С первого же момента, когда текстильный материал попадает в среду с большой относительной влажностью воздуха, начинает протекать процесс адсорбции — притягивания поверхностью волокон паров воды, которые образуют на ней плотную полимолекулярпую пленку. Силы, притягивающие молекулы воды, возникают в результате того, что у макромолекул, расположенных на поверхности волокна, не полностью уравновешены межмолекулярпые связи с соседними макромолекулами. В связи с тем что волокна имеют пористое строение, действительная поверхность сорбции волокои значительно больше их наружной поверхности. Адсорбция протекает очень быстро, и равновесное состояние достигается в течение нескольких секунд. При насыщении поверхности волокои водяными парами происходит процесс проникания (диффузии) молекул воды в межмолекулярное

Рис. 2.46. Кривые сорбции и десорбции водяных паров тканями:
— вискозными; 2 — из натурального шелка; # — хлопчатобумажными; 4 — капроновыми; 5 — лавсановыми; / — относительная влажность воздуха 80 %:
— относительная влажность воздуха 0 %
пространство, т. е. процесс абсорбции. В результате процесса абсорбции водяные пары поглощаются всем объемом волокон. В отличие от адсорбции диффузионный процесс проникания влаги в глубь волокна протекает медленно и время достижения равновесного состояния составляет несколько часов.
Процесс сорбции водяных паров очень неравномерен (рис. 2.46). В первый период сорбции происходит интенсивное поглощение влаги волокнами, однако по мере насыщения их водяными парами скорость поглощения заметно падает и наступает сорбционное равновесие, при котором дальнейшее поглощение влаги прекращается. Влажность материала, которая соответствует сорбционному равновесию, называется равновесной влажностью. При изменении относительной влажности и температуры воздуха равновесная влажность материала также меняется. Об этом можно судить по кривым зависимости равновесной влажности волокон Ц7Р от относительной влажности воздуха ср при постоянной температуре (25 °С), которые называются изотермами сорбции (рис. 2.47). С повышением относительной влажности воздуха равновесная влажность материала увеличивается.
При десорбции наиболее интенсивная отдача влаги происходит в первый момент процесса; по мере приближения к новому равновесному состоянию скорость десорбции снижается (см. рис. 2.46). Однако равновесная влажность материала при десорбции выше равновесной влажности при сорбции в одинаковых атмосферных условиях, т. е. изотермы сорбции и десорбции не совпадают (рис. 2.48), наблюдается гистерезис сорбции. Это связано с тем, что при десорбции часть абсорбированной влаги, находящейся в межмолекулярпом пространстве, может удерживаться в надмолекулярной структуре волокна вследствие ее неуравновешенности.
Кривые сорбции и десорбции текстильных материалов (см. рис. 2.46) наглядно показывают, что волокна различных видов обладают разной способностью поглощать влагу. Это обуслов-
щ, °и
ЗОг
10 20 30 40 50 60 7О во 90?,%
Рис. 2,47. Изотермы сорбции водяных паров текстильными волокнами: 1 — хлопком; 2 — шелком-сырцом; 3 — льном; 4 — шерстью; 5 — лавсаном; 6 — нитроном; 7 — найлоном; 8 — ацетатом
15 -
14 - 12 - 10 - 8 - 6 - 4 -
1-3 30 40 50 БО 10 80 <309,%'
Рис. 2.48. Изотермы хлопкового волокна (по данным Е. П. Чернова):
I — сорбции; 2 — десорбдии

лено прежде всего химическим составом и надмолекулярной структурой волокон. Наличие в макромолекулах волокон сильнополярных гидрофильных групп (ОН, МНг, СООН, СОМТ и т. п.) создает значительное силовое поле, которое притягивает и удерживает молекулы воды. Поэтому целлюлозные (хлопок, лен, вискоза) и белковые (шерсть, шелк) волокна обладают большой способностью поглощать водяные пары. Из искусственных волокон небольшой гигроскопичностью обладают ацетатные волокна, так как в элементарном звене целлюлозы гидроксильные группы частично или полностью заменены гидрофобными ацетильными.
Большинство синтетических волокон и нитей (особенно полиэфирные, полиолефиновые, поливинилхлоридные) обладают малой способностью к поглощению влаги, так как в их составе почти отсутствуют гидрофильные группы.
Структура волокон, характер расположения макромолекул, степень их упорядоченности, ориентации, а также степень аморфности и кристалличности структуры, ее пористость определяют размеры активной поверхности сорбции и возможность легкого и затрудненного проникания молекул воды в глубь волокон. Рыхлая, малоупорядочен пая структура вискозных волокон по сравнению с хлопковыми обусловливает их более высокую способность (в 1,8 раза) к поглощению влаги, несмотря па их одинаковый химический состав. В волокнах шерсти макромолекулы имеют более разветвленную структуру, чем в натуральном шелке, поэтому плотность их упаковки немного меньше, в результате чего влажность шерстяных волокон и материалов из них выше, чем шелковых.
При сорбции паров влаги в микрокапиллярах и в замкнутых капиллярах текстильных материалов происходит конден
сация (сжижение) паров из влажного воздуха, в результате чего капилляры наполняются жидкостью. Поэтому материалы из гидрофобных волокон, имеющие большое количество мелких замкнутых капилляров, могут хорошо сорбировать влагу, приближаясь по показателям, влажности к хлопчатобумажным и шерстяным материалам (в частности, это относится к тканям из профилированных волокон и нитей).
При непосредственном соприкосновении текстильного материала с водой вода поглощается как путем диффузии ее молекул в полимер, так и путем механического захвата ее частиц структурой материала. В последнем случае существенную роль играют процессы смачивания и капиллярного впитывания.
Смачивание — это полное' или частичное растекание жидкости по поверхности материала. Оно может характеризоваться краевым углом смачивания 0 (рис. 2.49), который образуется поверхностью материала и касательной к поверхности раздела жидкость — воздух. Способность материала к смачиванию определяется прежде всего химической природой волокон, их способностью к адсорбции влаги и характером поверхности, ее микрорельефом, шероховатостью.
Капиллярное впит ы в а и и е воды обусловлено подъемом жидкости по макрокаииллирам при соприкосновении их с поверхностью воды. Степень капиллярного поглощения влаги зависит от способности волокон смачиваться, от строения и расположения капилляров в структуре материала. Впитывание и перемещение влаги в текстильных материалах происходят, как правило, по продольным капиллярам (порам), расположенным в пряжи и нитях. В связи с этим капиллярное перемещение жидкости в трикотаже значительно меньше, чем в тканях (рис. 2.50). В волокнистом холсте нетканых полотен имеется большое количество капилляров, поэтому нетканые материалы впитывают влаги больше, чем ткапи и трикотаж.
Таким образом, влага может быть связана с материалом различными способами. По интенсивности энергии связи влаги с материалом акад. П. А. Рсбиндер выделяет три вида связи-, химическую, физико-химическую и фпзико-механпческую. К химически связанной относится гидратационная влага.
К физико-химически связанной влаге принадлежит сорбционная влага, влага поглощения водяных паров волокнами. Влага этого вида связи играет существенную роль в процессах влажно-тепловой обработки материалов при изготовлении швейных изделий, так как, проникая между макромолекулами волокон и ослабляя связи между ними, она способствует
Рис. 2.49. Краевой угол смачивания для волокон:
а — не смачиваемых жидкостью (О >У(Г); б не полностью смачиваемых жидкостью (0<9О°)

ю го зо но50 60
Время, с
1 — вискозного:2 —
шерстяного; 3 — хлопкового; 4 — ацетатного
Рис. 2.50. Кривые впитывания влаги материалами:
1 — хлопчатобумажным пязально-прошивным нетканым полотном; 2 — хлопчатобумажной тканью с начесом; 3 — ситцем; 4 — полушерстяной костюмной тканью; 5 — платированньгм трикотажем из хлопковнскозной пряжи; 6 — хлопчатобумажным трикотажем переплетения гладь; 7 — полушерстяной пальтовой тканью; 8 — шерстяным трикотажем переплетения пике
перестройке структуры деформированных волокон текстильных материалов.
К физико-механически связанной влаге относится капиллярная влага, влага смачивания. В процессах влажнотепловой обработки эта влага не является пластификатором волокон, но се присутствие создает благоприятные условия для равномерного и быстрого прогревания всех участков материала. В процессе сушки в первую очередь удаляется физико-механически связанная влага, затем физико-химически связанная влага, а при длительном нагревании и высокой температуре может быть удалена и химически связанная влага. Скорость удаления влаги зависит от вида связи и условий сушки. Наиболее быстро удаляется влага физико-механической связи, поэтому материалы, изготовленные из волокои с низкими сорбционными свойствами (триацетатные, полиэфирные, полиакрилонитрильные и др.), способны к быстрому высыханию.
Поглощение волокнами влаги сопровождается выделением тепла, называемым теплотой сорбции. Различают интегральную теплоту сорбции, показывающую, какое количество тепла выделяется при полном насыщении 1 г сухого волокнистого материала, и дифференциальную теплоту сорбции, которая показывает, какое количество тепла выделяется прн поглощении 1 г воды текстильным материалом. Показатели теплоты зависят от влажности волокон (рис. 2.51). Чем выше влажность волокна, тем меньшее количество тепла выделяется при поглощении водяных паров. Волокна, обладающие высокой гигроскопичностью (шерстяное, вискозное, хлопковое), при сорбции влаги выделяют большее количество тепла по сравнению с волокнами малой гигроскопичности (ацетатное волокно). Способность текстильных материалов выделять тепло при поглощении влаги — важное теплозащитное свойство для одежды, так как выделяемое тепло компенсирует резкое снижение температуры воздуха при выходе человека из теплого помещения иа холодный воздух, содержащий больше водяных паров.
При поглощении влаги волокнами наблюдается увеличение их размеров, особенно поперечника (табл. 2.13), т. е. происходит набухание волокон. Значительное увеличение поперечных размеров волокон по сравнению с их длиной связано с продольной ориентацией макромолекул фибрилл в структуре волокон. Молекулы воды, проникая в глубь волокна, ослабляют связи между макромолекулами, увеличивают расстояние между ними. Гидрофильные волокна (вискозное, шерстяное, льняное, хлопковое) обладают большей способностью к набуханию, чем волокна малой гигроскопичности. Значительное набухание вискозных волокон по сравнению с другими целлюлозными волокнами обусловлено их рыхлой структурой, малой плотностью расположения макромолекул, что облегчает проникание молекул воды.
Таблица 2.13
Изменение размеров текстильных волокон при набухании
Увеличение площади Увеличение длины,
поперечного сечения, °о %
TOC \o "1-5" \h \z Хлопковое суровое20—341
Хлопковое мерсеризованное26—400,2
Льняное40-470,1—0,2
Шерстяное22 -261,1—1,2
Шелковое18—201,3 -4,7
Вискозное40—654—7
Ацетатное6—80,1—0,3
Капроновое3-52—3
Нитроновое5—61,5—2
Изменения, происходящие в. структуре волокон и материалов при поглощении ими влаги, являются причиной существенных различий в показателях физико-механических свойств одного и того же материала с разной степенью влажности. Поэтому для обьективной оценки свойств текстильных материалов их исследования рекомендуется проводить при опреде-
ленной, так называемой нормальной относительной влажности воздуха, равной 65%.
Гигроскопические свойства текстильных материалов имеют существенное значение для технологических процессов их обработки, изготовления швейных изделий и эксплуатации одежды. Для доброкачественного выполнения операций отделки и крашения текстильных материалов необходима хорошая смачиваемость материала, его высокие сорбционные свойства. Чтобы повысить смачиваемость текстильных волокои, часто используют повсрхпостпо-активпые вещества (смачиватели), которые понижают поверхностное натяжение жидкости и создают гидрофильные слои на поверхности гидрофобных волокон.
Гигроскопические свойства текстильных материалов определяют их назначение в одежде. Так, для белья, платьев, блузок, сорочек и т. д. требуются материалы, обладающие высокими сорбционными свойствами, способностью к смачиванию и капиллярному впитыванию влаги. Для верхних изделий (пальто, плащи и т. п.), которые при носке подвергаются воздействию атмосферных осадков, необходимы материалы с пониженной способностью к смачиванию.
Характеристики гигроскопических свойств. При оценке гигроскопических свойств текстильных материалов используют ряд характеристик: влажность, гигроскопичность, влагоотдача, водопоглощаемость, капиллярность.
Влажность Ш'ф, %, показывает, какую часть массы материала составляет масса влаги, содержащейся в нем при фактической влажности воздуха.
Ш'ф = 100 (тф—тс)1тс,
где /Яфмасса образца при фактической влажности воздуха, г; тс — масса абсолютно сухого образца, г.
Кондиционная влажность%, материала (при
атмосферных условиях, близких к нормальным, 1^п = 65 % и Г = 20 °С) определяется кондиционной влажностью составляю- ' щих его волокои и может быть рассчитана по формуле
Ш,к = (Р1^1+Р2Ш,2)/Ю0,
где И7!, Щ — кондиционная влажность составляющих волокон, %; р ь Р2-—содержание волокон в материале, %.
Гигроскопичность Ш'г, %. — влажность материала при 98 %-ной относительной влажности воздуха и температуре 20±2 °С.
И7Г = 100 (тв. э—тс)1тс,
где шв. э — масса пробы материала, выдержанной в эксикаторе при 98 %-ной относительной влажности воздуха, г.
Показателями влажности и гигроскопичности характеризуются сорбционные свойства текстильных материалов.
Водопоглощаемость Пв, %, характеризуется количеством влаги, поглощенной материалом при его полном погружении в воду.
/7В = 100 (тв-— т0)1т0,
где тя — масса пробы материала после замачпнання в воде, г; та — первоначальная масса пробы, г.
Влагоотдача В0, %, характеризует дссорбционную способность материала; она определяется количеством влаги, отданной в среду с относительной влажностью воздуха 0 % материалом, имевшим гигроскопическую влажность.
$о “ 100 (шв_ э Шс, э)/(^п. э тс),
где Шв.а — масса пробы материала после выдерживания в эксикаторе при 98 %-пои влажности воздуха, г; тс. э — масса пробы после высушивания в эксикаторе с концентрированной серной кислотой, г.
Капиллярность к, мм,— характеристика поглощения влаги продольными капиллярами материала. Она оценивается высотой подъема жидкости в пробе материала, погруженной одним концом в воду, в течение ! ч.
Методы определения большинства характеристик гигроскопических свойств материалов можно разделить на прямые и косвенные, Прямые методы основаны на отделении влаги от материала и раздельном определении их массы. К ним относятся: метод высушивания пробы до постоянной массы (принят в качестве стандартного); методы, основанные на экстрагировании влаги из материала водоноглощающими жидкостями; днетиллянионный метод.
Косвенные методы оценки основаны на измерении физической величины, функционально связанной с влажностью материала. К этим методам принадлежат: коидуктометрическнй метод, основанный на изменении электрического сопротивлении датчика в зависимости от влажности материала; емкостный метод, который основан па изменении диэлектрических свойств материала в зависимости от содержания влаги.
ПроницаемостьСпособность текстильных материалов пропускать воздух, пар, воду, жидкости, дым, пыль, газы, радиоактивные излучения называется проницаемостью. Характеристика, обратная проницаемости, показывающая способность текстильного материала сопротивляться прониканию воды, пара и т. д., носит название непроницаемости, или упорности.
Воздухопроницаемость. Эго способность текстильных материалов пропускать воздух. Она характеризуется коэффициентом воздухопроницаемости ВР, дм3/(м2-с), который показывает, какое количество воздуха проходит через еди-
пицу площади в единицу времени при определенной разнице давлений по обе стороны материала.

Рис. 2.52. Зависимость воздухопроницаемости тканей от перепада давлений:
1 — чистошерстяного драпа; 2 -• мадаполама; 3 ~ миткаля; 4 — полотна сурового; 5 —• вольты; 6 — шелковой сетки
Вр = 1//(5т),где V — количество воздуха, прошедшего через материал, дм3; 5 — площадь материала, м2; т — длительность прохождения воздуха, с.
Воздух проникает через материал при условии наличия разницы давлений р но обе стороны материала в направлении от большего давления к меньшему. Это явление называют инфильтрацией. Перепад давлений выражается в паскалях или миллиметрахводяного
столба (1 мм вод. ст.^ ~9,8 Па).
При повышении разницы давлений увеличивается количество проходящего через материал воздуха (рис. 2.52), причем для плотных тканей эта зависимость близка к линейной, для более редких — к степенной. Связь между перепадом давлений и скоростью прохождения воздуха через материал V может быть выражена уравнением, предложенным X. А. Рахматуллиным:
р = аю -1 - Ьу2,
где а, Ь — коэффициенты, различные для тканей с разной воздухопроницаемостью и зависящие от параметров их структуры.
Для плотных тканей, в порах которых наблюдается ламинарное движение воздуха, обычно пренебрегают вторым членом уравнения, для более редких тканей, в которых движение воздуха турбулентное,— первым.
Воздухопроницаемость чаще всего определяют при перепаде давлений р = Ъ мм вод. ст. (49 Па), что соответствует перепаду давлений в пододежпом слое и окружающем воздухе в климатических условиях средней полосы СССР, где скорость ветра не превышает 8—10 м/с.
Воздухопроницаемость современных материалов колеблется в широких пределах: от 3,5 до 1500 дм3/(м2-с) (табл. 2.14).
Воздушный поток проходит через поры текстильного материала, поэтому показатели воздухопроницаемости зависят от структурных характеристик материала, определяющих его пористость, число и размеры сквозных нор. Материалы из тонких сильно скрученных нитей имеют большое число сквозных пор и
соответственно боль/ную воздухопроницаемость по сравнению с материалами из толстых пушистых нитей, п которых поры частично закрыты выступающими волокнами или петлями нитей. С увеличением плотности ткани существенно снижается ее воздухопроницаемость, причем с увеличением поверхностного заполнения 1/а 1% (при Еы>>85%) воздухопроницаемость уменьшается примерно в 2 раза.
Таблица 2.14
Группирование тканей по воздухопроницаемости (по данным 11. Л. Архангельского)
Г руппн Виды тканей ! Общая характеристика коздухонро- Яр. дм'1 (м-с). при р — 5 мм под. ст. (49 Па)
тканей ницае.мости группы тканей I Плотные драп и сукно, хлопчатобумажные ткани, диагональ, начесное сукно Костюмные шерстяные ткани, сукно, драп Очень малая Менее 50
II Малая 50 -135
III Бельевые, платьевые, демисезонные, легкие костюмные ткани Ниже средней 135-375
IV Легкие бельевые и платьевые ткани Средняя 375 -1000
V Наиболее легкие платьевые ткани с большими сквозными порами Повышенна}! 1000—1500
VI Марля, сетка, канва, ажурный и филейный трикотаж Высокая Более 1500
Наименьшей воздухопроницаемостью прн равных условиях обладают ткани полотняного переплетения. С увеличением длины перекрытий повышается рыхлость тканей п соответственно увеличивается их воздухопроницаемость. Так, для шерстяных тканей при увеличении перекрытий в 2,3 раза воздухопроницаемость возрастает более чем в 2 раза.
Трикотажные полотна обладают боль/пей воздухопроницаемостью по сравнению с тканями, так как петельным строением трикотажа обусловливается наличие крупных сквозных пор.
С увеличением объемной массы материала и его толщины воздухопроницаемость снижается, так как уменьшается число сквозных пор п их размеры, особенно у материалов плотной структуры.
Воздухопроницаемость холстопрошнвных нетканых полотей, тканей и трикотажа с начесом, где сквозные поры практически отсутствуют, зависит от толщины и их общей пористости.
При прохождении воздуха через норы материала часть энергии затрачивается па трение воздуха о материал, а часть па преодоление инерционных сил внешней среды, что отражается па скорости прохождения воздуха через материал. Поэтому па показатели воздухопроницаемости влияют не только пористость материала, число пор в его структуре, но и размеры пор. Чем крупнее поры, тем меньше энергии затрачивается па преодоление трения воздуха о материал, тем выше скорость прохождения воздуха.
Воздухопроницаемость зависит также от влажности материала: с увеличением влажности материала воздухопроницаемость его снижается. Например, при 100 %-ной влажности шерстяных суконных ткапеп воздухопроницаемость по сравнению с воздушно сухим их состоянием снижается в 2—3 раза. Уменьшение воздухопроницаемости материалов при увлажнении связано с набуханием волокон и появлением микро- и макрокапиллярной влаги, что вызывает резкое сокращение числа п размеров пор п в конечном итоге приводит к повышению аэродинамического сопротивления материала и соответственно к снижению коэффициента воздухопроницаемости. При увеличении влажности до 25 % коэффициент воздухопроницаемости практически остается постоянным, так как вид связи влаги с материалом поепт физико-химический характер. При изменении влажности в интервале 25—55 %, когда в материале появляется физико-механически связанная влага, происходит резкое снижение воздухопроницаемости материала, при дальнейшем увеличении влажности до 100 % воздухопроницаемость продолжает падать, по менее интенсивно.
На воздухопроницаемость материалов оказывает влияние температура воздуха и материала. Установлено, что с повышением температуры от 20 до 120°С уменьшается воздухопроницаемость, что, вероятно, связано с увеличением вязкости воздуха, а также повышением амплитуды колебаний молекулярных цепей полимера волокна.
Деформация текстильных материалов вызывает существенные изменения в их структуре (в частности, нарушается пористость)., что приводит к изменению воздухопроницаемости. Так, при несимметричном двухосном растяжении ткапи наблюдается вначале некоторое уменьшение воздухопроницаемости, а затем ее возрастание до 60 % исходного значения. Это обусловлено сложным характером перестройки структуры материала, кото рая связана с растяжением и сжатием пнтей основы и утка.
При проектировании одежды необходимы сведения не только о воздухопроницаемости материалов, из которых изготовляются те или иные изделия, по и о воздухопроницаемости пакета одежды. Как показали исследования, с увеличением числа слоев материала снижается общая воздухопроницаемость пакета (рис. 2.53). Наиболее резкое еппженне воздухопроницаемости (до 50%) наблюдается при увеличении числа слоев материала до двух; дальнейшее повышение числа слоев влияет в меньшей степени. С введением воздушных прослоек между
слоями воздухопроницаемость возрастает и приближается к воздухопроницаемости одного слоя.

/ 2 ^ 4 5 В 1 д Э Уизяо сго<!
.т’М"!/
Рис. 2.53. Изменение воздухопроницаемости ткани в зависимости от числа слоев:
1 — драпа; 2 — сукна
Общая воздухопроницаемость многослойного пакета одежды может быть рассчитана с точностью до 10 % по формуле Клейтона:
Вобщ ~
1
+ 1/й„
!Ва-\ 1 /ВЬ-]-
где Ва, Вь, ..., вп — коэффициенты воздухопроницаемости каждого слоя в отдельности.
Воздухолропицае м о с т ь текстильных материалов определяют на специальных приборах (рис. 2.54).
Р, ^Р1
Рис. 2.54. Схема прибора для определения воздухопроницаемости материалов
Принцип действия этих приборовзаключается
б создании разницы давлений между окружающей средой и камерой 3, на которой крепится проба материала 1 (р! > р2), в р.е-; зультатс чего воздух проходит через пробу. Разрежение в камере создается с помощью вентилятора или насоса, разницу давлений р устанавливают по манометру 4, а количество
воздуха, прошедшего через пробу, определяют но счетчику 2. Далее вычисляют коэффициент воздухопроницаемости.
Воздухопроницаемость текстильных материалов обеспечивает естественную вентиляцию пододежного слоя, что особенно важно для летней и спортивной одежды. Однако высокая воздухопроницаемость теплозащитной одежды может снизить ее тепловое сопротивление. Для обеспечения необходимой теплоизоляции воздухопроницаемость материала верха в одежде не должна превышать 40 дм3/(м2 • с) при скорости воздуха менее 2,5 м/с и 7—10 дм3/(м2-с) при скорости воздуха более 2,5 м/с.
Воздухопроницаемость текстильных материалов является также технологическим свойством, так как она оказывает в.птя-
нис на параметры влажпо-тепловоп обработки швейных изделии па паровоздушных прессах и манекенах.
Влагопроницаемость. Способность текстильных материалов проводить влагу из среды с повышенной влажностью в среду с пониженной влажностью является важным гигиеническим свойством. Благодаря этому свойству обеспечивается вывод излишков парообразной и капельно-жидкостной плаги из пододеж- пого слоя или изоляция тела человека от воздействия внешней влаги (атмосферные осадки, гидроизоляционная одежда и т. п.).
Процесс прохождения влаги через текстильный материал — сложный многоступенчатый процесс. Он складывается из диффузии влаги через поры в структуре материала и прохождения влаги путем сорбции и десорбции ее волокнами материала. В процессе влагопрохождения можно выделить три характерных периода. В первый период происходят диффузия плаги по толщине материала п интенсивная сорбция влаги гидрофильными волокнами, протекает процесс влагопоглощения. Во втором периоде происходит процесс диффузии влаги через материал и одновременно продолжается процесс дальнейшей сорбции влаги подокнами; при этом наблюдается некоторое уменьшение диаметров капилляров из-за набухания волокон. Третий период характеризуется наступлением динамического равновесия, при котором процессы сорбции и десорбции водяных паров уравновешены и протекает процесс диффузии влаги через поры.
Влагопроводность материала существенно зависит от сорбционных свойств волокон и нитей, составляющих материал, и пористости структуры материала. Установлено, что процесс влагопрохождения у гидрофильных и гидрофобных материалов неодинаков. Гидрофильные материалы активно поглощают влагу и таким образом как бы увеличивают поверхность испарения, что практически не характерно для гидрофобных материалов. Наступление динамического равновесия у гидрофильных материалов требует значительного времени, а у гидрофобных происходит очень быстро.
В зависимости от плотности структуры материала преобладает тот или иной способ прохождения паров влаги. В материалах плотной структуры (с поверхностным заполнением более 85%) преобладает способ проникания влаги путем ее сорбции- десорбции волокнами материала, поэтому паропроницаемость таких материалов зависит главным образом от сорбционных свойств волокон, пх способности поглощать влагу. В материалах с поверхностным заполнением менее 85% пары влаги проходят, как правило, через поры материала, и паропроницаемость этих материалов зависит от их структурных параметров (плотности, вида переплетения, толщины нитей и т. п.). При заполнении по массе менее 30% способность тканей пропускать водяные пары существенно не зависит от гидрофильпости волокон и нитей.
На влагопроводность материала оказывает влияние движение воздуха. При малых скоростях воздуха преобладает процесс прохождения влаги путем сорбции-десорбции. С увеличением скорости воздуха проявляется более активно процесс диффузии влаги через норы. При скорости воздуха 3—10 м/с наблюдается тесная корреляционная связь между показателями воздухопроницаемости и влагопроницаемости.
Влагопроводность текстильных материалов оценивают различными характеристиками.
Коэффициент паропроницаемости Вп, г/(м2-ч), показывает, какое количество водяных паров проходит через единицу площади материала в единицу времени.
Вн — А1(8т),
где А — масса водяных паров, прошедших через пробу материала, г; 5 — площадь пробы материала, м2; т — время испытания, ч.
Коэффициент паропроницаемости зависит от величины воздушной прослойки к— расстояния от поверхности материала до воды, мм; с ее уменьшением коэффициент Вл увеличивается. Поэтому в обозначении коэффициента паропроницаемости всегда указывается величина к, при которой проводились испытания. Величина воздушной прослойки при проведении испытаний должна быть минимальной, так как сопротивление прохождению паров влаги складывается из сопротивления слоя воздуха и сопротивления самого материала.
Увеличение перепада температур воды и воздуха и уменьшение относительной влажности воздуха вызывают значительное повышение паропроницаемости. Проведение испытаний при температуре воды 35—36'°С приближает условия испытания к условиям эксплуатации одежды, так как эта температура соответствует температуре тела человека.
Относительная паропроницаемость, В0, %,— отношение количества паров влаги А, испарившихся через испытываемый материал, к количеству паров влаги В, испарившихся с открытой поверхности воды, находившейся в тех же условиях испытания:
В0= 100 А/В.
Для тканей, по данным II. А. Архангельского, относительная паропроницаемость колеблется в пределах 20—50%.
Сопротивление паропроницаемости — характеристика, обратная проницаемости, показывает, какое сопротивление оказывает материал прохождению через него паров влаги. Сопротивление выражается толщиной, мм, неподвижного слоя воздуха, обладающего одинаковым сопротивлением с испытываемым материалом. Сопротивление паропроницаемости зависит от характера расположения волокон и нитей в структуре материала, от его толщины и плотности, вида волокна. Сопротивление паропроницаемости может быть рассчитано но формуле
Я = '-00,, (0-9 + 0>345т) б + 0,5,
100 ”■
где Ет — заполнение ткани по массе, %; б — толщина материала, мм; 0,5 — коэффициент, показывающий внешнее сопротивление ткани, которое определяется характером расположения волокон и нитей на ее поверхности.
И. А. Димитриева предложила объединить ткани в четыре группы в зависимости от их сопротивления пароироницаемости (табл. 2.15).
Таблица 2.15
Группирование тканей в зависимости от их сопротивления прониканию водяных паров
Сопротивление
иаропроницаемости,
мм
Группа
ткяисй
Виды тканей

Легкие тонкие ткапи из синтетических, вис-До I козных волокон, натурального шелка
Сравнительно плотные вискозные ткани, тка-1—2,5 ни из капроновых комплексных нитей, смешанной пряжи (капрон с шелком)
Полушерстяные ткапи для верхней зимней2,5—3,5 одежды
Специальные ткани, парусинаБолее 3,5
Влагоироницаемость текстильных материалов — одно пз ценных гигиенических свойств, так как обеспечивает удаление влаги из пододежного слоя. Организм человека в процессе жизнедеятельности постоянно выделяет пары воды, накопление которых в пододежном слое может вызвать неприятные ощущении, прилипаемость одежды, намокание прилегающих слоев, что приводит к снижению теплозащитных свойств изделия. Высокая влагоироницаемость текстнльиых материалов обеспечивает постоянную относительную влажность воздуха в пододежном слое, создает комфортные условия для жизнедеятельности организма.
Проницаемость текстильных материалов при прохождении через них капельно-жидкой влаги оценивается с помощью характеристик водопроницаемости и водоупорности.
Водопроницаемость—способность текстильных материалов пропускать воду при определенном давлении. Основная характеристика этого свойства — коэффициент водопроницаемости В1Ъ дм3/(м2-е); он показывает, какое количество воды проходит через единицу площади материала в единицу времени.
Ви = УУ(5т),где V—количество поды, прошедшее через пробу материала, дм3; 5 —
■ площадь пробы, м2; т — время, с.
Коэффициент водопроницаемости определяют, замеряя время прохождения через пробу материала воды объемом 0,5 дм3 под давлением // = 5- Ю3 Па.
Водоупорность — сопротивление текстильных материалов прониканию через них воды. Водоупорность может характеризоваться наименьшим давлением, при котором вода начинает проникать через материал. Этот принцип определения водоупорности материала положен в основу конструкции прибора — пенетрометра (рис. 2.55). На пенетрометре пробу 2 материала закрепляют на цилиндре /, в который подается вода. Цилиндр связан с манометром, с помощью которого замеряется давление воды 11 (мм вод. ст. или Па) на материал в момент появления на его поверхности первых трех капель воды.
Другой метод оценки водоупорности материалов — метод кошеля (рис. 2.56)—состоит в том, что в подвешенную пробу наливают воду до высоты Н. Водоупорность' определяют по времени с момента наполнения кошеля водой до момента просачивания третьей капли или по максимальной высоте слоя воды, при которой материал не пропускает воду в течение 24 ч.
Водопроницаемость и водоупорность зависят от структурных показателей заполнения тканей, трикотажных и нетканых полотен, от их толщины, сорбционных свойств и способности к смачиванию. Для ряда швейных изделий, защищающих человека от атмосферных осадков (плащей, пальто, костюмов, зонтов, палаток и т. п.), водоупорность материалов имеет большое значение.
Рис. 2.56. Схема определении водоупорности материала методом кошеля
Рис. 2.55. Схема пенетрометра для определения водоупорности
Пылепроницаем ость. Текстильные материалы в процессе носки изделий способны пропускать в пододежный слой или удерживать в своей структуре частицы пыли. Это приводит к загрязнению как самих материалов, так и слоев одежды, располагаемых под ними. Частицы пыли проникают сквозь материал в основном тем лее путем, что и воздух: через сквозные поры материала. Удерживаются частицы пыли в структуре материала вследствие механического сцепления их с неровностями поверхности волокон и масляной смазки. Кроме того, процессу захвата материалом частиц пыли способствует их электризуемость при трспии. Мельчайшие частицы ныли (менее 50 мкм) не имеют зарядов, однако способны при трении друг о друга или о ткань приобретать заряд короткой продолжительности. При наличии па по
верхности материала слоя статического электричества заряженные частицы пыли притягиваются к поверхности волокон, где они впоследствии удерживаются благодаря механическому сцеплению или масляной смазке. Поэтому чем выше электри- зуемость материала, тем в большей степени он загрязняется. Рыхлая пористая структура материала пз волокон с неровной поверхностью обладает способностью захватывать большее количество пыли и удерживать ее более длительное время, чем плотная структура материала, имеющего гладкие ровные волокна. Так, было установлено, что наибольшей пылеемкостью обладают шерстяные и хлопчатобумажные ткани, а добавление в них лавсановых волокон уменьшает пылеемкость.
Различают пылеемкость и пылепроницаемость. Пылепро- ницаемость -способность материалов пропускать частицы пыли. Она может характеризоваться коэффициентом п ы- •непроницаемости Яп, г/ (см2 • с).
Пп = т1/(8х),
где гп\ — масса пыли, прошедшей через пробу материала, г; 5 — площадь пробы, см2; г — время, с.
Относительная пылепроницаемость Я0, %. показывает отношение количества пыли, прошедшей через материал ть к количеству пыли, взятой для испытания т0.
П0 = 100т,/т0.
Пылеемкость — способность материала воспринимать и удерживать пыль. Она характеризуется относительной пылеемкостью Яс, %, отношением количества пыли, поглощенной материалом т2, к количеству пыли, взятой для испытания т0.
Пе — 100 т21т0.
Показатели пылепропицаемости и пылеемкости различны для текстильных материалов разных видов (табл. 2.16).
Таблица 2.16
Пылепроницаемость и пылеемкость материалов (по данным М. И. Сухарева)
Материал Пори- ! Коэффициент поздухонро- Отиоситол!. пая мыле- Относите 1 мая
стость. ! пицаемости. ироницао- ■ иылес.мко
дм-У(м--с) моеть. % ; •»
Ткань пальтовая 88,6 19,1 0,6 27,2
» косномна я 71,7 34,7 1,6 19,4
Хлопчатобумажное прошив 78,7 27,7 0 9,4
ное нетканое полотно Хлопчатобумажное прошнн- 90,1 32,5 0 17,4
нос нетканое полотно из очесов
Показатели пылепроницасмости и лылсемкости определяют путем засасывания через материал с помощью пылесоса навески пыли, имеющей определенный состав и размер частиц. Методом взвешивания устанавливают количество пыли, прошедшей через материал и осевшей на материале.
Теплофизические свойства
Под действием тепловой энергии текстильные материалы проявляют ряд свойств: способность проводить тепло (теплопроводность, тепловое сопротивление, температуропроводность); способность поглощать тепло (теплоемкость); способность изменять или сохранять свои свойства (тепло- и термостойкость, огнестойкость, морозостойкость). Теплофизические свойства текстильных материалов имеют важное значение при проектировании одежды с заданными теплозащитными свойствами, при выполнении влажно-тепловой обработки швейных изделий н их эксплуатации в различных климатических, производственных и бытовых условиях.
Теплопроводность текстильных материалов. Процесс передачи тепла весьма сложен. Различают три способа переноса тепла: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.
Теплопроводность — процесс переноса тепла в твердом теле, неподвижной жидкости или газе между участками с различной температурой. Механизм теплопроводности связан с тепловым движением микрочастиц (атомов, молекул) тела и энергетическим взаимодействием между ними.
Конвекция--процесс переноса тепла в жидкости или газе путем перемещения их частиц. Тепловое излучение--перенос тепла в виде электромагнитных волн: излучаемая телом в окружающее пространство тепловая энергия превращается в лучистую, а при поглощении лучистой энергии телом она превращается в тепловую.
Интенсивность теплопроводности оценивается коэффициентом теплопроводности /., Вт/(м-К), который показывает, какое количество тепла проходит в единицу времени через
м2 материала толщиной 1 м прн разности температур в 1 К-
Я, = Фб/[(7’] —Гг) 5],где Ф — тепловой поток, Вт; б — толщина материала, м; Ти Т2 — температуры поверхностей материала. К; .9--площадь поверхности материала, м2.
О теплопроводности текстильных волокон можно судить по данным, приведенным ниже:
Хлопок X, Вт(м-К) 0,05
Лем 0,04
Шерсть 0,03
Шелк 0,04
Воздух 0,02
Вода 0,00
Текстильные материалы обладают сложной пористой структурой, состоящей из волокон и заполненных воздухом пор. Поры располагаются как между волокнами, так и внутри волокон; формы и размеры их разнообразны: микро- и макрокапилляры, сквозные и замкнутые. Перенос тепла в подобных материалах с неоднородной пористой структурой осуществляется благодаря теплопроводности волокон и воздуха, находящегося в замкнутых порах, конвекции через сквозные поры, теплоизлучения стспкамп нор. Поэтому коэффициент теплопроводности текстильных материалов условен: он характеризует способность материала передавать тепловую энергию не только вследствие теплопроводности, но и путем конвекции и теплоизлучения.
Для материалов одежды коэффициент теплопроводности % колеблется в пределах 0,033—0,07 Вт/(м-К).
Учитывая, что текстильные материалы обладают высокой пористостью, сравнительно малой площадью контакта между отдельными волокнами и мало различаются по теплопроводности, можно считать, что теплопроводность их определяется в значительной мере теплопроводностью воздуха в замкнутых порах и конвекцией через открытые поры. С увеличением пористости структуры до определенного предела теплопроводность текстильных материалов снижается, так как теплопроводность воздуха ниже теплопроводности волокон. Однако при дальнейшем повышении пористости, когда появляются незамкнутые сквозные поры, теплопроводность материалов повышается, так как важную роль начинает играть конвекция.
С.Г. Зырип предложил следующую формулу для определения коэффициента теплопроводности ткани в зависимости от теплопроводности волокон и воздуха п пористости ткапи:
4^ВОЛ ^воз
где Япол, Х,поа — соответственно коэффициенты теплопроводности волокна и воздуха, Вт/(м-К); |3 — доля объела волокон в объеме ткани.
Данная формула применима при наличии в структуре ткапи большого количества замкнутых пор и отсутствии сквозных. В менее плотных тканях необходимо учитывать различные участки структуры: поля контакта площадью /*'3,4, поля просвета площадью свободные поля площадью /’Г),6 (см. с. 58). Характер передачи тепла на этих участках будет разным. Поэтому предложено определять коэффициент теплопроводности % по формуле
к — -|- ф2^2 + ( 1ф!Ф2) К
где >ч, >-2 — соответственно коэффициенты теплопроводности нитей и газовой среды пор; л3 — коэффициент теплопроводности многослойной системы; ф|, Ф2 — относительное значение площадей соответственно полей контакта и полей просвета. ф1 = /-’з,4/Р; <$2.=Рт1Р (здесь Р — общая площадь) .
Теплопроводность текстильного материала зависит от вида связи влаги с материалом. Эта зависимость носит сложный ступенчатый характер. Зависимость коэффициента теплопроводности воздушно-сухих тканей от их влажности имеет линейный характер и может быть выражена формулой
^-вл = ^сух •+- оМ,
где ?„вл> ^.сух — коэффициенты теплопроводности соответственно влажной и абсолютно сухой ткани, Вт/(м-К); 47-—влажность ткани, %; а—постоянный коэффициент (для шерстяных тканей а = 0,0024, для хлопчатобумажных а=0,0039).
Дальнейшее повышение влажности текстильных материалов приводит к уменьшению их теплозащитных свойств, так как вода, которая конденсируется в порах и капиллярах, имеет по сравнению с воздухом значительно больший коэффициент теплопроводности (см. с. 213).
Способность материалов препятствовать прохождению тепла, т. е. их теплозащитные свойства, характеризуют тепловым сопротивлением Я, м2 • К/Вт:
К = Ш.Как видно пз формулы и подтверждено экспериментально (рис. 2.57), тепловое сопротивление текстильных материалов существенно зависит от их толщины; характер зависимости линейный.
Если в материале имеется большое число сквозных нар, значительная часть тепла переносится через материал движущимся воздушным потоком, что значительно снижает теплозащитные свойства материала. С увеличением воздухопроницаемости и повышением скорости воздушного потока резко уменьшается тепловое сопротивление материала (рис. 2.58).
Перенос тепла из нододежпого слоя в окружающую среду определяется не только теплопроводностью материала одежды, но и теплоотдачей — процессом обмена теплом между поверхностью материала и газовой средой, который осуществляется одновременно вследствие теплопроводности и конвекции.
Интенсивность конвективного теплообмена (или теплоотдачи) характеризуется коэффициентом теплоотдачи а, Вт/(м2-К), который показывает, какое количество тепла передается в единицу времени через единицу поверхности при разности температур в 1 К.
сс = Ф/[5(Тм—Тг)],где Тм — температура поверхности материала, К; Тг — температура газовой среды, К-
Чаще всего для характеристики теплозащитных свойств текстильных материалов, из которых изготавливается одежда,

ьк?р:'ГП'ь доз:%‘:.п н?гп поп
м/с
Рис. 2.58. Зависимость теплового сопротивления ткапи от скорости воздушного потока (по данным П. Л. Колесникова):
/ — бобрика; 2 — сукна; 3 — драиа

Рис. 2.57. Зависимость теплового сопротивления ткани от ее толщины в условиях спокойного воздуха
в условиях, близких к эксплуатационным, определяется суммарное тепловое сопротивление /?сум, м2 • К/Вт:
^сум = 1/«1 -| ■ 6/А-)- \/а2.
Оно включает сопротивление теплопсреходу 1 /<я из пододеж- ного слоя воздуха к внутренней поверхности материала, тепловое сопротивление материала 6/А- и сопротивление теплопере- ходу от наружной поверхности материала во внешнюю среду 1/аг. Значения суммарного теплового сопротивления текстильных материалов при скорости воздуха 1 м/с и сжатии пробы до 490 Па приведены ниже:
Материал^сум* м2'К/Вт
TOC \o "1-5" \h \z Ватилип одежный0,327
Мех искусственный0,246
Ватин хлопчатобумажный в два слоя0,237
Шинельное сукно0,172
Фланель0,149
Молескин0,156
Диагональ шерстяная0,129
Бязь0,112
На теплозащитные свойства изделий существенно влияет число слоев материала в пакете одежды. С увеличением числа слоев материала суммарное тепловое сопротивление пакета возрастает, что связано как со сложением теплового сопротивления отдельных слоев, так и с наличием воздушных прослоек между слоями.
Теплоемкость. Это способность текстильных материалов поглощать тепло при повышении температуры. Согласно кинетической теории тепла подводимая тепловая энергия превращается в кинетическую энергию внутреннего движения атомов и молекул тела, в частности волокиа. При снижении температуры кинетическая энергия движения атомов и молекул уменьшается, т. е. тело (материал) в определенных условиях способно отдавать тепло.
Характеристикой данного свойства материала является удельная теплоемкость.
Удельная теплоемкость С, Дж/(кг• К), — количество тепла, которое необходимо сообщить материалу массой 1 кг, чтобы повысить его температуру на 1 К.
С = (2/[т(7’к-7’0)],
где (} — количество тепла, Дж; т — масса материала, кг; Тк — температура нагрева материала, К; Т0 — первоначальная температура материала, К-
Удельная теплоемкость текстильных материалов для одежды колеблется от 1,09• 103 до 2,18* 103 Дж/(кг-К). Наибольшей теплоемкостью обладают материалы из натуральных волокон животного происхождения (шерстяных, шелковых) и химических (капроновых, триацетатных); у материалов из хлопковых, льняных, вискозных, лавсановых волокон теплоемкость меньше.
Теплоемкость—важное теплофизическое свойство материалов для одежды, определяющее их тепловую инерцию. Материалы с большей теплоемкостью обладают лучшими теплозащитными свойствами.
Температуропроводность. Способность текстильных материалов выравнивать температуру в различных точках, передавать тепло от более нагретых участков к менее нагретым характеризуется коэффициентом температуропроводности а, м2/с. Он зависит от коэффициента теплопроводности и удельной теплоемкости материала:
а = К1(Ср),
где р — плотность материала, кг/м3.
Коэффициент температуропроводности показывает скорость выравнивания температуры, т. е. определяет теплоинерционные свойства текстильных материалов. Значения коэффициента температуропроводности материалов колеблются от 7,17 до 16,33 м2/с и зависят от объемной массы материала и вида волокна. Из натуральных волокои наибольшим коэффициентом температуропроводности обладает хлопок, наименьшим — шерсть.
Температуропроводность в значительной степени влияет на теплозащитные свойства материалов. Материалы для зимней
одежды должны иметь минимальный коэффициент температуропроводности. Температуропроводность играет большую роль в процессах' влажно-тепловой обработки швейных изделий, так как она определяет скорость прогревания обрабатываемых материалов. Наличие влаги в материале значительно повышает его температуропроводность как вследствие более высокой теплопроводности воды, так и вследствие перемещения влаги от более нагретых участков к менее нагретым.
Методы определения характеристик теплофизических свойств. Все методы, используемые в настоящее время для определения характеристик теплофизических свойств текстильных материалов, можно разделить па две группы: 1) методы, основанные па принципе стационарного теплового режима, и 2) методы, основанные на принципе нестационарного (регулярного) режима.
При стационарном тепловом режиме определяют количество тепла, необходимого для сохранения постоянной разности температур двух поверхностей, изолированных друг от друга испытываемым материалом. На таком принципе устроен, в частности, прибор ЦНИИшсрсти для определения коэффициента теплопроводности (рис. 2.59).
Пробу материала 2 располагают между нагревательным элементом 1 и холодильником 3. Устанавливая постоянное значение температур нагревателя Т2 и холодильника Ти контролируют с помощью вольтметра и амперметра расход электроэнергии, идущей на поддержание постоянного перепада температур. По полученным значениям величины тока 1 и напряжения II рассчитывают мощность теплового потока, Вт:
Ф = 11/.
Затем определяют коэффициент теплопроводности, Вт/(м • К): Я, = 08/1(7!— Т2) 5].

Рис. 2.59. Схема прибора ЦПГШ- гасрсти для определения тепловых характеристик материала при стационарном режиме
Недостатки метода стационарного режима — длительность установления теплового процесса (2—5 ч),что приводит к изменению влажности испытываемого материала, п допущение, согласно которому температура нагревателя и холодильника равны температурам соответствующих сторон материала.
Более быстрым и простым является способ нестационарного, или регулярного, режима, при котором определяется скорость охлаждения нагретого тела, изолированного от окружающей среды испытываемым материалом. Этот метод позволяет воспроизве-
/
/
/
Рис. 2.60. Схема прибора ПТС-225 для Рис. 2.61. Термомехапические определения тепловых характеристик кривые для полушерстяной материала при нестационарном режиме пальтовой ткани при влаго-
го во юо т 180 ггот,°с
■ч25у‘

содержании:
1 — О "'с; 2 — 20 %
сти условия теплообмена в одежде, когда изделие одной стороной прилегает к нагретому телу, а другой соприкасается с окружающей средой, б частности с воздухом. Па таком принципе работает прибор для определения суммарного теплового сопротивления материалов для одежды ПТС-225 (рис. 2.60).
Пластина 1 с электронагревателем 2 смонтирована на передней крышке корпуса 3, на которой укрепляют пробу 4. Между пластиной и пробой создают с помощью текстолитового кольца воздушную прослойку толщиной 5 мм. Аэродинамическое устройство 5 позволяет создавать воздушный поток определенной скорости и направления (под углом ф). Температуры пластины и окружающего воздуха измеряют с помощью термопар. Пластину нагревают до определенного значения перепада температур пластины и воздуха и измеряют время охлаждения пластины до заданного перепада температур. По темпу охлаждения вычисляют значения суммарного теплового сопротивления испытываемого материала.
Тепло- и термостойкость. В процессе производства текстиль- пых материалов и изготовления из них швейных изделий, а также в определенных условиях носки одежды (спецодежда) материалы подвергаются продолжительным и непродолжительным воздействиям высоких температур. При установлении режимов этих процессов необходимы сведения об устойчивости материалов к действию повышенных температур.
При нагревании текстильных материалов поглощаемая ими тепловая энергия превращается в энергию движения молекул и атомов, что приводит к ослаблению межмолекулярных связей, увеличению подвижности макромолекул, В результате наблюдается изменение физико-механических свойств материалов: повышение их деформируемости, снижение прочности, выносливости и др. При снижении температуры свойства материала восстанавливаются. При значительном повышении температуры
энергия движения атомов и молекул может превысить энергию внутримолекулярных связей, тогда наступит процесс термической деструкции полимера, что приведет к необратимым изменениям в структуре и свойствах волокон и соответственно текстильных материалов. Об этом можно судить, например, по термомеханнческим кривым, показывающим зависимость деформации материала от температуры (рис. 2.61). На графике можно выделит!) три области, в которых развитие деформации имеет различный характер: с повышением температуры развивается деформация (область /), которая прн переходе материала в высокоэластическое состояние почти по меняется (область
; дальнейшее повышение температуры приводит к интенсивному развитию деформации материала, которая является уже результатом термораспада материала (область III).
Отношение текстильных материалов к высоким температурам обычно характеризуют тепло- и термостойкостью.
Теплостойкость оценивают максимальной температурой, при которой наблюдаемые изменения физико-механических свойств носят обратимый характер. Термостойкость характеризуют температурой, при которой наступают необратимые изменения свойств материала.
Значения тепло- и термостойкости текстильных материалов определяются прежде всего соответствующими характеристиками составляющих их волокон и нитей (см. табл. 1.2).
На показатели тепло- и термостойкости материалов существенное влияние оказывает их толщина, пористость, характер поверхности. После длительного воздействия повышенных температур может произойти изменение таких важных механических свойств, как прочность и жесткость. При соприкосновении материала с нагретой поверхностью в процессах утюжильной обработки, прессования и каландрирования интенсивному воздействию температуры подвергаются прежде всего волокна, находящиеся на поверхности. В сравнительно сухих материалах из-за их малой теплопроводности может произойти значительный перегрев этих волокон, что приведет к их повреждению. В результате изменится цвет волокон, они опалятся, снизится устойчивость материалов к истиранию.
Наличие влаги в материале создает условия для быстрого и равномерного прогревания всей его массы и снижает возможность повреждения отдельных волокон. Существенное влияние на тепло- и термостойкость материала имеют длительность тепловой обработки и давление нагретой поверхности; с их увеличением снижается прочность материала при разрыве и истирании. Поэтому при разработке режимов влажно-тепловой обработки швейных изделий важно установить оптимальное соотношение между такими параметрами, как температура гладильной поверхности, время обработки, давление и начальная влажность материалов.
Устойчивость при пониженных температурах. При понижении температуры от -[-20 до —40 °С текстильные волокна и нити существенно изменяют механические свойства. Разрывная нагрузка натуральных и химических волокон возрастает на 25—60 % (кроме хлопковых и льняных, у которых отмечается снижение разрывной нагрузки на 5—10%), а разрывное удлинение уменьшается на 15—30 %•
На текстильные материалы понижение температуры оказывает аналогичное влияние. Так, при снижении температуры до —50 °С разрывная нагрузка для тканей из химических волокон и нитей возрастает на 35—50 %; разрывная нагрузка для тканей из хлопковых волокон увеличивается па 6—10 % при температуре —10...—15 °С. Разрывное удлинение тканей при пониженных температурах уменьшается на 10—30%. Растяжимость тканей, выработанных из текстурнрованных нитей, при пониженных температурах изменяется незначительно. Например, для ткани из полиэфирных текстурнрованных нитей линейной плотности 11,1 тексХ2 снижение разрывного удлинения составило около 7 %. Такое поведение материалов из текстильных волокон при их растяжении соответствует основным представлениям о физикохимии полимеров при пониженных температурах и объясняется уменьшением тепловой подвижности макромолекул волокнообразующих полимеров.
Под действием нагрузки, меньше разрывной, полная деформация тканей с понижением температуры уменьшается. Изменяется соотношение компонент полной деформации: обратимая часть становится меньше, необратимая часть — больше. Отмечается незначительное сокращение размеров ткани — «холод> ная» усадка. Растяжимость эластичных тканей при пониженных температурах снижается; наибольшее уменьшение показателей упругой и высокоэластической компонент полпой деформации растяжения наблюдается при температуре —20... —35 °С.
При пониженных температурах в условиях повышенной относительной влажности воздуха (85—90 % ) несминаемость тканей уменьшается. Это уменьшение для тканей из натуральных и химических волокон и нитей составляет 20—40 %.
С понижением температуры снижается устойчивость тканей к многократным изгибам. Показатели выносливости и остаточной разрывной нагрузки при температуре —60...—70°С наиболее резко снижаются для тканей из хлопковых волокон и комплексных химических нитей, менее резко — для тканей из текстурнрованных нитей.
Истирание — один из основных видов механического воздействия, которое материал испытывает при эксплуатации швейных изделий. В условиях пониженных температур устойчивость тканей при истирании существенно изменяется. Так, при понижении температуры от +20 до —70 °С выносливость
хлопчатобумажных тканей и тканей из полиамидных нитей снижается более чем в 6 раз. Следует отметить, что показатель выносливости при истирании ткапи из полиамидных нитей в нормальных условиях (температура +20 °С) значительно превосходит этот показатель для других тканей, поэтому, несмотря на резкое снижение выносливости этой ткапи в условиях пониженных температур, абсолютный показатель ее при температуре —70 °С остается достаточно высоким.
С понижением температуры до —70 °С ткани из полиэфирных текстурированпых нитей незначительно (па 10—15%) снижают выносливость при истирании. По абсолютному значению этот показатель при температуре —70 °С для ткапи из полиэфирных текстурированпых нитей несколько выше, чем для ткани из полиамидных нитей.
Опытная носка одежды из тканей, выработанных из полиэфирных текстурированпых нитей, в условиях Крайнего Севера, в арктических и антарктических экспедициях выявила высокую эффективность этой одежды. При пониженных температурах одежда пз этих тканей остается мягкой, износостойкой. Она отличается легкостью и удобством в носке. Даже н очень холодных условиях костюмы обеспечивают тепловой комфорт и сохраняют необходимый влагообмен с окружающей средой. Осмотр одежды после 0-месячпой эксплуатации показал, что ткань верха не имеет существенных механических повреждений и обладает стойкостью к действию нефти и нефтепродуктов. Прожогов и разрушений от горюче-смазочных материалов не обнаружено. Следов истирания и воздействия многократных изгибов не наблюдалось. Эти ткани хорошо очищаются при химической чистке, а костюмы после обработки могут быть повторно использованы.
У одежды, изготовленной из традиционной хлопчатобумажной ткани, в условиях пониженных температур были отмечены быстрый износ ткаии верха и потеря формоустойчивости; высказывались пожелания о еннжепип массы одежды. При действии холода в сочетании с влагой и горюче-смазочными материалами хлопчатобумажные ткани грубеют. Одежда пз хлопчатобумажной ткани не подлежит повторной эксплуатации.
Влага — один из основных компонентов, постоянно присутствующих в текстильных материалах, В условиях повышенной относительной влажности воздуха, прямых контактов с водой количество влаги в материалах существенно возрастает. Прн пониженных температурах влага в зависимости от ее количества, форм связи с веществом материала и других факторов может переходить из жидкой фазы в твердую (лсд) и оказывать определенное влияние иа физико-механические свойства материала. При нагревании происходит обратный процесс — лед переходит в жидкую фазу. Фазовый переход вода — лед сопровождается увеличением объема льда на 9%. Поэтому многократное охлаждение - нагревание влажного материала может вызывать существенные изменения в его структуре и свойствах.
При многократном охлаждении — нагревании текстильных материалов большое значение имеют также такие факторы, как содержание влаги в материале, температура охлаждения, число циклов криолитнческого воздействия, природа волокон (нитей), их структурные параметры, структура материала и др. Например, для хлопчатобумажной ткаии наиболее резкое ухудшение прочностных свойств наблюдается при охлаждении ее от —5 до --40 ‘С, при числе циклов воздействия 100 и более, при содержании влаги в ткани 60 % и более.
В результате многократного охлаждения—нагревания хлопчатобумажной ткани происходят значительные изменения в структуре и свойствах как самой ткани, так и составляющих се волокон. Фазовый переход воды, содержащейся в волокнах, приводит к изменениям в их структуре, что подтверждается данными физико-химических исследований (снижением степени полимеризации, увеличением адсорбции красителя и др.). Наличие влаги в структуре ткапи ведет к изменениям ее структурных элементов: поперечник нитей увеличивается па 30— 40 %. нарушается упорядоченность расположения волокон в нити.
При крнолитическом воздействии прочность тканей снижается. Например, после 100 циклов охлаждения -нагревания хлопчатобумажных тканей, содержащих 100 % влаги, первоначальная прочность их уменьшается на 13% по основе и 7% по утку. При этом увеличиваются плотность расположения нитей в ткани, толщина ткани и ее поверхностная плотность.
Жесткость при изгибе является одной из основных характеристик свойств текстильных материалов, определяющих их способность приобретать заданную пространственную форму и устойчиво ее сохранять в процессе эксплуатации изделий. Хлопчатобумажные ткани саржа и кирза с увеличением числа циклов крнолнтического воздействия увеличивают жесткость как по основе, так и по утку (рис. 2.62). В то же время жесткость ткани полотняного переплетения закономерно снижается. Аналогичные изменения были обнаружены при определении показателей сопротивления этих тканей продольному изгибу (рис. 2.63) на приборе ПИ-1.
Снижение показателей жесткости при изгибе и сопротивления продольному изгибу молено объяснить тем, что фазовый переход вода — лед в ткани полотняного переплетения, имеющей достаточно высокую связанность нитей, очевидно, не приводит к существенному изменению ее структуры, а плотность нитей в этой ткани под влиянием криолиза также изменяется незначительно. В то же время связи между волокнами в иити и между нитями в ткани после многократного охлаждения —

Рис. 2.62. Зависимость жесткости при изгибе ткани от числа циклов воздействия:
I, 2 — кирзы; 3, 6 — саржи; 4, 5 — полотна; 1, 3, 5 — по основе; 2, 4,6 —
110 УТКУ

IV—■—:—;■—
20 ЧО ВО 80 100 Число циклоВ Воздейстбия п
Рис. 2.63. Зависимость сопротивления продольного изгиба ткани от числа циклов воздействия:
/ — кирзы; 2 — саржи; 3 — полотна
нагревания влажной ткани, пилимо, нарушаются, что и приводит к закономерному снижению жесткости этой ткани с увеличением числа циклов криолитического воздействия.
Число циклоВ дазйейсгпЪия п
Рис. 2.64. Зависимость воздухопроницаемости ткани от числа циклов воздействия: /--кирзы; 2 — саржн; 3 — полотна
Воздухопроницаемость тканей по мере увеличения циклов криолитического воздействия возрастает, причем ткани кирза и саржа в значительно большей степени, чем ткани полотно (рис. 2.64).
Капиллярность хлопчатобумажных тканей также возрастает с увеличением числа циклов криолитического воздействия. Резкое увеличение капиллярности объясняется, во-первых, вымыванием аппрета в результате многократного криолитического воздействия и образованием новых микрокапилляров, во- вторых, разрыхлением структуры ткани и преимущественным образованием тонких капилляров, обладающих повышенной всасывающей силой.
Таким образом, у хлопчатобумажных тканей, содержащих повышенное количество влаги, после
многократного охлаждения — нагревания существенно Изменяется структура н ухудшаются физико-механические свойства. Это необходимо учитывать при выборе материалов для швейных изделий, эксплуатируемых в условиях повышенной влажности и холодного климата.
В нормальных условиях смешанные ткаии, содержащие 67 % лавсановых волокон и 33 % вискозных (арт. 82098, 82043, 82108), характеризуются достаточно хорошими капиллярными свойствами. После многократного охлаждения — нагревания этих тканей изменяется кинетика капиллярного проникания: высота капиллярного поднятия влаги снижается, в то же время заполнение капилляров жидкостью для всех уровней капиллярного поднятия увеличивается.
Снижение скорости капиллярного поднятия жидкости в смешанных тканях, вероятно, вызвано, с одной стороны, увеличением радиусов капилляров, а с другой стороны,— нарушением целостности капилляров с малыми радиусами, что приводит к большому разветвлению капиллярных цепей. Увеличение содержания фракций капилляров с большими радиусами после многократного охлаждения — нагревания и приводит к увеличению количества поглощенной жидкости при одновременном снижении скорости ес поглощения.
Ткани из химических волокон обладают достаточно высокой устойчивостью к воздействию влаги и многократного охлаждения— нагревания. Для ткани арт. 82108 снижение прочности составляет по основе всего 4,4%, а по утку 7,6%, для ткапи арт. 82043 соответственно 9,3 и 3,5 %• Ткань арт. 82098 имеет идентичный волокнистый состав, но более рыхлую структуру. После 100 циклов охлаждения—нагревания этой ткани, имеющей водопоглощепие 100 %, ее разрывная нагрузка снижается по основе на 14,9 % и по утку на 17,6 %•
У материалов, состоящих из гидрофобных волокон, способных удерживать влагу в основном под действием сил физико- механических связей, нарушения, вызванные фазовым переходом вода--лед возникают, очевидно, только на уровне макроструктуры материала и не распространяются до молекулярного уровня. Это подтверждается результатами испытания смешанных тканей из химических волокон.
В нормальных условиях фактическая усадка смешанных тканей значительно ниже нормативных показателей. Многократное охлаждение — нагревание смешанных тканей с содержанием влаги 100 % приводит к значительной их усадке. Уже после 20 циклов охлаждения — нагревания усадка тканей по основе и утку в основном превышает нормативный показатель. При дальнейшем увеличении числа циклов крнолитического воздействия усадка тканей по основе составляет 4,5—5 %.
Трикотажные полотна, содержащие более 50 % влаги, после многократного охлаждения — нагревания также существенно изменяют физико-механические свойства. В табл. 2.17 приведены результаты испытания трикотажных полотен различного волокнистого состава и структуры, содержащих 100 % влаги, после 100 циклов охлаждения — нагревания.
Таблица 2.17
Данные испытания трикотажных полотен
Значения коэффициента сохраняемости /<• по показателям
к Плотность Разрывная Разрывное
Артикул н вязания нагрузка удлинение
полотна Поверхно»
плотность по вертикали по горизонтали Толщина по вертикали по горизонтали, я н о. ра я
О сз
в м 1
по горизонтали
271 104 1,04 0,99 1,07 1,04 0,91 0,99 1,16 1,11
492 701 1,01 1,11 1,07 0,99 1,03 1,16 1,14 1,06
080 901 1,17 1,21 1,06 0,57 1,14 1,16 1,54 1,12
130 403 1,08 1,06 1,03 1 0,97 1,10 1,25 1,07
Окончание табл. 2.17
Значения коэффициента сохраняемости К* по показателям
Артикул
полотна Работа
разрыва Разрывная нагрузка нити Условная жесткость при изгибе Несминае-
мость I
Воздухопрони
цаемость
1 Выносливость | при истирании
1 . 1
по вертикали
1 ПО гори- 1 зонтали | 5
Н
сх
О) « и
о я К по горизонтали
1 1 по вертикали по горизонтали 271 104 1,06 1,10 0,73 1,51 1,27 0,86 0,85 1,07 0,74
492 701 1,18 1,24 1,08 0,32 1,36 1,08 1,23 0,57 1,42
080 901 1,76 1,30 — 1,91 1 1,04 0,91 0,81 1,39
130 403 1,21 1,18 — 1,35 1,48 1,11 0,87 0,95 1,09
*к = л/лк, где Л - -значение показателя после охлаждения — нагревания, Ак —
значение показателя контрольной пробы.
Как видно из табл. 2.17, многократное охлаждение — нагревание трикотажных полотен, выработанных переплетением интерлок из чистошерстяной пряжи линейной плотности 31,2 текс (арт. 492701) и из текстурнрованных нитей линейной плотности 22,2 текс (арт. 271104), не приводит к ухудшению основных физико-механических свойств этих полотен. В основном для всех полотен повышаются значения показателей разрывного удлинения, работы разрыва, поверхностной плотности, плотности вязания и немного снижаются значения показателей разрывной нагрузки полотна и нитей, несмннаемости и выносливости при истирании для полотна нз текстурнрованных нитей (арт. 271104), а также значения показателей условной жесткости при изгибе и воздухопроницаемости для чистошерстяного полотна (арт. 492701).
Испытания показали, что устойчивость этих полотен к действию свстопогоды достаточно высокая, а линейная усадка чистошерстяного полотна (арт, 492701) значительно превосходит усадку полотна из текстурированных нитей (арт. 271104). Последнее обстоятельство позволяет при выборе материалов для верхних изделий, эксплуатируемых в условиях холода, отдать некоторое предпочтение полотнам арт. 271104.
Физико-механические свойства трикотажных полотен арт. 080901, выработанных из хлопчатобумажной пряжи линейной плотности 8,33 текс, и арт. 130403, связанных из вискозных нитей линейной плотности 11,1 текс, после 100 циклоп охлаждения- -нагревания существенно улучшаются. Эти полотна имеют также высокую устойчивость к действию свстопогоды. Однако усадка первого полотна (арт. 080901) достигает 21 %, а усадка второго — всего 6%. Учитывая, что полотно из хлопчатобумажной пряжи обладает значительной усадкой, которую трудно компенсировать соответствующими припусками при разработке конструкций деталей изделий, применение этого полотна для одежды, эксплуатируемой в условиях холода и повышенной влажности, нецелесообразно.
Оптические свойства
Оптическими свойствами материалов называют их способность количественно и качественно изменять световой поток. В результате воздействия материала па световой поток проявляются такие его свойства, как цвет, блеск, прозрачность, белизна и др. Оптические свойства текстильных материалов имеют существенное значение при оценке внешнего вида, эстетическом восприятии одежды. Они позволяют выявлять, подчеркивать или, наоборот, скрывать фактуру материала, силуэт, конструктивные особенности изделия, объем фигуры человека.
Световой поток представляет собой видимую часть спектра электромагнитных излучений, имеющих длину воли от 400 до 700 нм. Световой поток Р (рис. 2.65), падающий на текстильный материал, претерпевает ряд изменений: часть его Рр отражается от поверхности волокон, часть Ра поглощается и часть Рх проходит через материал.
Основными характеристиками световых свойств материалов служат коэффициенты: отражения р, поглощения а и пропускания т. Эти коэффициенты представляют собой отношение соответственно отраженного Рр, поглощенного Ра и пропущенного Рх потоков излучения к падающему потоку:
р=/ур; а=Ра/Р; т =/ур. .
На показатели характеристик оптичс- ческих свойств существенное влияние оказывают такие факторы, как природа волокон и нитей, структура волокон, нитей и материалов.

Рис. 2.65. Прохождение светового потока через текстильный материал
Отражение светового потока может быть зеркальным, когда световой поток изменяет свое направление, но остается в плоскости падения, и рассеянным в разных направлениях. Это зависит от характера поверхности волокон и их расположения в материале. Так, волокна с гладкой, ровной поверхностью в большей степени обладают зеркальным отражением, чем волокна, имеющие шероховатую неровную поверхность (шерсть, профилированные волокна и т. п.). Материалы, в которых волокна в нитях расположены параллельно (комплексные нити пологой крутки), а переплетения имеют прямолинейные перекрытия нитей (сатиновое, атласное переплетения в тканях, переплетения сукно, шарме в трикотажных полотнах), преимущественно зеркально отражают световой поток. Материалы, имеющие в своей структуре сильно изогнутые волокна и нити (например, текстурированные нити, пряжу аппаратного прядения, нити креповой крутки) и переплетения с большим количеством изгибов нитей, отражают световой поток рассеянно. Следует также отметить анизотропию в характере отражения светового потока текстильными материалами: когда плоскость падения светового потока совпадает с продольным направлением волокон и нитей, преобладает зеркальное отражение, когда же она совпадает с поперечным направлением волокон и нитей — рассеянное. По изменению коэффициента отражения р можно обнаружить дефекты внешнего вида материала.
Световой поток, проходящий через волокно, изменяется и качественно, и количественно: часть его Ра поглощается веществом волокна, часть Рр, Р’ диффузионно рассеивается, а часть проходит через волокно. Диффузионное рассеивание светового потока обусловлено неравномерностью строения волокна, которое, как известно, имеет структурные элементы различной плотности, часто неравномерно и неплотно расположенные по толщине волокна.
Поглощение светового потока может быть равномерным, когда волны всех длин спектра поглощаются в одинаковой степени, и избирательным, когда преимущественно поглощаются волны определенных длин (нспоглощенная часть светового спектра в этом случае отражается). Поглощающая способность волокон и ннтей определяется химическим составом и молекулярным строением вещества волокон и красителя (или пигмента). Красители и пигменты проявляют наибольшую способ
ность к избирательному поглощению светового потока. Величина избирательного поглощения зависит, кроме того, от количества и характера распределения частиц красителя в волокнах, от прозрачности и равномерности структуры последних.
В материалах редкой структуры часть падающего светового потока проходит через промежутки между волокнами и нитями (сквозные поры), не изменяясь качественно и количественно.
Цвет. Человек, рассматривающий материал со стороны падающего потока излучений, воспринимает световой поток как отраженный и диффузионно рассеянный вверх, что вызывает у него ощущение цвета.
Если материал равномерно поглощает поток излучений, то воспринимаемый световой поток вызывает у человека ощущение того или иного ахроматического цвета (от белого до черного) в зависимости от степени поглощения падающего потока излучений. При полном отражении возникает ощущение белого цвета, при неполном поглощении — серого цвета (различных оттенков), а при полном — черного.
Прн избирательном поглощении диффузионно рассеянный световой поток состоит в основном из излучений, имеющих определенную длину волн. В этом случае воспринимаемый световой поток дает ощущение хроматического цвета, причем излучения различных длин волн вызывают разные цветовые ощущения.
Зрительное восприятие цвета — сложный психофизический процесс, слагающийся из логической обработки качественной и количественной информации, получаемой в результате преобразования видимого излучения зрительным аппаратом человека. Возникающее ощущение цвета имеет несколько качественных и количественных характеристик.
Цветовой топ — основная качественная характеристика ощущения цвета, которая позволяет устанавливать общее между цветовыми ощущениями образца материала и цветом спектрального излучения. Различие цветовых тонов оценивается цветовыми порогами. В видимом спектре различают около 130 порогов цветового тона, в пурпурных цветах 20—30 порогов.
Насыщенность — качественная характеристика ощущения цвета, позволяющая различать два ощущения цвета, имеющих один и тот же цветовой тон, по разную степень хроматич- ности. Эта характеристика оценивается порогами насыщенности. Наибольший порог насыщенности у спектральных цветов; порог насыщенности ахроматического цвета равен нулю.
Светлота — количественная характеристика ощущения цвета, показывающая степень общего между данным цветом и белым. Светлота иесамосветящихся тел зависит от их световых свойств, в частности от отражательной способности.
Как отмечалось ранее, восприятие цвета очень сложный процесс, па который влияет ряд факторов физического, физиологического п психологического характера. Эти факторы необходимо учитывать как в производстве текстильных материалов (при разработке рисунков, подборе цветов, крашении и печатании), так и в производстве швейных изделий (при моделировании, конструировании и выборе материала для конкретных изделий).
Цвета красные, оранжевые, желтые, желто-зеленые называют теплыми; они в восприятии человека ассоциируются с представлениями о солнечном свете, теплых, нагретых телах. Цвета зелено-голубые, голубые, синие, фиолетовые называют холодными, так как они связаны с представлениями о цвете льда, металла. Белые и теплые цвета яркие, выступающие; оии хорошо выявляют поверхность материала, его фактуру, конструктивные элементы изделия, подчеркивают объемность фигуры, придают ей полноту. Темные и холодные цвета, наоборот, скрывают поверхность, объемность материала. Швейные изделия, изготовляемые из материалов светлых и теплых цветов, требуют тщательной обработки, так как малейшие ее неточности будут выглядеть как дефекты внешнего вида изделия.
Понятия теплых и холодных цветов не совпадают с физическими понятиями теплых и холодных окрасок. Теплота солнечного света или нагретого тела обусловливается инфракрасным излучением. Поэтому окраски, отражающие в большей степени инфракрасные лучи, меньше нагревают материал и носят названия холодных, а окраски, поглощающие инфракрасные лучи, в большей мерс нагревают материал и поэтому называются теплыми. Очевидно, для летнего сезона следует рекомендовать материалы с холодной окраской, а для осенне-зимнего сезона — с теплой.
Существенно влияют на восприятие цвета характер освещения, его спектральный состав и мощность. При смене источника освещения может произойти изменение светлоты, насыщенности и топа цвета. При солнечном освещении теплые цвета воспринимаются меиее насыщенными и менее светлыми, а холодные— более светлыми, чем при вечернем освещении. Поэтому для изделий, надеваемых в яркий, солнечный день ве- ссннс-лстпсго сезона, рекомендуются материалы насыщенных цветов и рисунков. При смене источника освеи1,ення или увеличении его мощности без изменения спектрального состава изменяется цветовой тон, что необходимо учитывать при определении назначения материала (например, для дневных или вечерних платьев). Влияние источников освещения учитывают также при определении оптических свойств материалов, предусматривая источники с определенными, стандартизированными характеристиками излучения.
Восприятие цвета зависит от состава воспринимаемого светового потока, от соотношения хроматического и ахроматического излучений, что определяется характером поверхности материала и оптическими свойствами волокон. На прозрачных волокнах цвет ощущается более насыщенным, так как они в большей мере избирательно поглощают световой поток, чем непрозрачные. На гладкой, блестящей поверхности цвет воспринимается более ярким, светлым, чем иа неровной. Цвет материалов, имеющих большую толщину или ворсовую поверхность, способствующую многократному отражению излучений волокнами, воспринимается более насыщенным, менее светлым. Изменение длины или наклона ворса меняет условия отражения потока излучений, а вместе с этим и цвет материала. По этой же причине мы отлипаем цвет более изношенных участков одежды от цвета менее изношенных.
На ощущение цвета влияет расположение цветов — так называемый одновременный контраст, который приводит к изменению как светлоты, насыщенности, так и цветового тона. При расположении рядом двух разноярких участков ахроматических цветов изменяется их светлота: у границы раздела менее светлый участок становится светлее и, наоборот, более темный участок — темнее. Серый рисунок на черном фоне повышает свою светлоту.
Аналогичную картину наблюдают при соприкосновении хроматических цветов с ахроматическими. Чем больше различие в светлоте, тем сильнее световой контраст.
При соприкосновении хроматических цветов воспринимаемый световой поток как бы суммируется и ощущается как новый цвет. Например, па красном фоне оранжевый цвет желтеет, желтый зеленеет, зеленый голубеет. Одновременный контраст широко используется в текстильном производстве при выполнении рисунков на материалах, а также в швейном производстве при подборе комплектов одежды, деталей изделий, фурнитуры и т. п. При использовании одновременного контраста принимают во внимание не только соотношение цветов, по и размеры участков цветов. При этом учитывают законы гармонии цвета, т. с. такое сочетание цветов, которое вызывает положительную эстетическую оценку, воспитывает чувство красоты.
При изготовлении текстильных материалов и швейных изделий существенное значение имеет точная оценка цветового различия по топу, насыщенности и светлоте. Необходимость оценки цветового различия возникает в разных ситуациях: во- первых, при воспроизведении цвета стандартного образца в процессе окрашивания текстильных материалов, когда необходимо подобрать красители таким образом, чтобы цвет окрашенного образца был тождествен цвету эталона. Во-вторых, такая оценка нужна при установлении разнооттепочности материала, которая возникает в результате изменения условий или нарушения технологических режимов крашения и отделки и выражается в наличии участков материала, различающихся по цвету. Разиооттеночиость материала значительно затрудняет технологический процесс изготовления швейных изделий, в частности расчет кусков для настила, раскрой полотен в пастиле и комплектование деталей. Поэтому разиоогтеиочность материала должна контролироваться как при его производстве, чтобы оперативно устранять вызывающие ее причины, так и при изготовлении швейных изделий, чтобы не допускать появления разнооттеночности в стачиваемых деталях.
Цветовое различие выявляется и при оценке устойчивости окраски материала к различным факторам воздействия: свету, влажности, теплу, химическим веществам, находящимся в атмосфере, моющим препаратам, потовыделениям и т. д. Изменение цвета под действием этих факторов происходит в результате изменения состояния молекул красителя и химических процессов, приводящих к деструкции красителя. Степень протекания этих процессов зависит от интенсивности и продолжительности действия факторов, а также от устойчивости красителя.
Фотохимический процесс выцветания, происходящий при действии видимого излучения, очень сложен. Энергия поглощенной части потока излучений вызывает возбуждение молекул красителя, увеличивает скорость их движения. При этом возникают вторичные процессы (часто окислительного характера), приводящие к деструкции красителя, особенно в присутствии влаги или кислорода воздуха. Подобные процессы протекают и при действии тепла, энергия которого также вызывает тепловое движение молекул красителя и способствует его деструкции. Изменение цвета может носить обратимый или необратимый характер. В первом случае изменяется состояние молекул красителя, наблюдается их тепловое движение; по окончании действия возбуждающего фактора (света, тепла) молекулы возвращаются в первоначальное состояние и, следовательно, цвет восстанавливается. Например, при утюжильной обработке изделия часто наблюдается кратковременное изменение цвета материала, который восстанавливается при его охлаждении. Однако более длительное или более интенсивное тепловое воздействие может вызвать необратимые процессы деструкции красителя, что приведет к появлению цветовых пятен на изделии.
При эксплуатации швейных изделий имеет значение и прочность связи красителя с волокном, которая может нарушаться под действием воды, химических препаратов, механических факторов. В результате происходит частичное удаление красителя из структуры волокна, что вызывает изменение цвета и окрашивание соприкасающихся поверхностей.
Устойчивость окраски текстильных материалов оценивается по комплексу физико-механических и химических воздействий: света, светопогоды, увлажнения, сухого и мокрого трения, пота, мыльного раствора, химической чистки, утюжильной обработки. Комплекс физико-механических и химических воздействий для конкретных материалов устанавливается в зависимости от их назначения, условий, в которых они находятся при изготовлении и эксплуатации изделий.
Однозначное определение цвета с помощью точных характеристик— основная задача колориметрии. В повседневной жизни цвет характеризуют цветовыми ощущениями, словарным определением, что является довольно субъективным п неточным методом оценки цвета.
Болес точный метод колориметрии — визуальное сравнение образца с эталоном, при котором тождество ощущений воспринимается как тождество цветов. Таким методом оценивают разнооттеночпость, сравнивая цвета различных участков материала, степень устойчивости окраски к различным воздействиям, сопоставляя степень посветления окраски и закрашивания белого миткаля с эталонами соответствующих шкал посветления и закрашивания. Для оценки отраженного от материала светового потока, его спектрального состава используют систему цветовых характеристик, включающих в себя доминирующую длину волны Я, чистоту цвета р и яркость В. Хроматический цвет представляет собой смешение монохроматического излучения с ахроматическим. Доминирующая длина волны показывает длину волны монохроматического излучения, которое нужно смешать с ахроматическим, чтобы получить цветность данного образца. Ниже приведены длины волн монохроматического излучения (цветов, составляющих белый дневной свет):
Монохроматический
цвет
Длина полны ям
620—760
590—620
530—590
490—530
470—490
430—470
390—430
Красный
Оранжевый
Желтый
Зеленый
Голубой
Синий
Фиолетовый

Соотношение монохроматического и ахроматического излучений определяет чистоту цвета, которая оценивается отношением яркости монохроматического излучения к яркости всего воспринимаемого излучения В, %:
Яркость представляет собой интенсивность излучения Л/, приходящегося на единицу площади Д5, расположенной перпендикулярно направлению света.
В = А1/(А8).
Песамосветящиеся тела, к которым относятся и текстильные материалы, характеризуются коэффициентом яркости г, который определяется путем сравнения яркости данной поверхности В с яркостью идеально белой поверхности Вб, коэффициент отражения которой равен единице.
г - В/Вб.
Любой цвет может быть также выражен через три лииейпо независимых цвета. Независимость этих цветов состоит в том, что каждый из них не может быть получен смешением двух других цветов. Согласно закону смешения цветов цвет О можно получить, смешивая основные цвета Л, В и С соответственно в количествах а, Ь и с:
О = аА + ЬВ + сС.
В соответствии с гипотезой трехмерного выражения цвета любой цвет может быть представлен в виде вектора, величина и расположение которого в пространстве определяются системой координат и величинами векторов основных составляющих цветов. Векторы реальных цветов образуют объем, который носит название цветового конуса (рис. 2.66). Поверхность АВСО цветового конуса является геометрическим местом векторов монохроматических цветов, а поверхность АСО — пурпурных цветов, получаемых смешением цветов коротковолновой и длинноволновой частей видимого спектра. Внутри цветового конуса располагаются векторы реальных хроматических цветов, среди которых находится и вектор ОБ ахроматического цвета.
Цветовым графиком называется плоскость сечения цветового конуса, проходящая через точки векторов основных цветов (рис. 2.67). Он является геометрическим местом точек пересечения его плоскости векторами цветов. Эти точки пересечения называют точками цветности. Вид цветового конуса и цветового графика зависит от выбранной системы координат, однако основные характеристики и соотношения в конусе и графике любого вида сохраняются.
х
Рис. 2.66. Цпетоион конус
о
Рис. 2.67. Цветовой график
При колориметрических измерениях синтезируют цвет, тождественный с цветом образца, из трех эталонных (единичных) цветов и составляют уравнение цвета. Результаты измерений представляют в виде координат цвета или цветности образца. В зависимости от выбора единичных цветов получают разные системы измерений. Наибольшее распространение из этих систем получили система КОВ Международной осветительной
комиссии (МКО) и более совершенная система ХУ2 (МКО), принятые как стандартные.
Основные цвета системы КОВ задаются как монохроматические излучения с длинами волн 700, 540 и 435,8 нм, которые ощущаются как красный, зеленый и синий цвета. Уравнение цвета в этой системе имеет вид
ц=т -\ 00-\-вв,а уравнение цветности
Ц гК+ёО + ЪВ,где Я, О, В и г, /г. Ъ — координаты цвета и цветности.
Система ХУ2 задается через систему КОВ с помощью ряда векторных уравнений.
Положенные в основу колориметрии уравнения цвета позволяют объективно и с достаточной точностью описывать и измерять цвет, определять цветовые различия при воспроизведении цвета в процессе крашения, при оценке разнооттеночное™ и устойчивости окраски. Например, величину малых цветовых различий между измеряемым объектом и эталоном можно рассчитать в системе ХУЪ по формуле
А Е [(и]-и2)2 + (м)2 (щ-щП \
где «1*, У|*а,1*=/'(Ха, у3, г о) — • координаты эталона цвета; щ*, о2*> а>2* = —/(.V, у, г)—текущие координаты измеряемого цвета.
Эти методы определения цвета и цветовых различий позволяют разрабатывать автоматизированные системы контроля разнооттсночности в процессе крашения и при приеме текстильных материалов па швейных предприятиях.
белизна. Для песамосветящихся тел, к которым относятся и текстильные материалы, понятие «свстлота» часто заменяется понятием «белизна», которая показывает общее в ощущениях цвета данной и идеальном белой поверхности. В понятие «белый материал» вкладывается представление о поверхности, хорошо рассеивающей световой поток, т. е. имеющей малую степень избирательного поглощения. Белизну текстильных материалов повышают путем химического и физического воздействия (беление, мытье, чистка), подцветкой синими красителями и пигментами, с помощью оптических отбеливающих веществ. Она является одной из важнейших характеристик качества неокрашенных текстильных материалов.
В практике обычно нет четкого различия между светлотой и белизной. Под светлотой чаще всего понимается оценка яркости, а под белизной — коэффициент яркости. Светлота и белизна измеряются порогами различия. В диапазоне от абсолютно черного до идеально белого цветов насчитывают 300—■ 400 порогов. Ахроматические (серые) шкалы имеют ступени различия, каждая из которых включает в себя несколько порогов по светлоте (белизне).
Белизна текстильных материалов оценивается коэффициентом яркости г, измеренным при длине волны 540 им, и коэффициентом подцветки р, рассчитанными как отношение коэффициентов яркости, измеренных при длине волн 540 и 410 нм:
Р ~ Г41й/Г540*
Материалы считаются тождественными по белизне, если коэффициенты их яркости отличаются не более чем на 1 %, а коэффициенты подцветки — не более чем на 0,03.
Кроме того, белизну текстильных материалов можно оценивать по отражательной способности их поверхности:
ад -= ЮОр,рло,
где ш — белп.чма материала, %; рг— коэффициент отражения образца материала; р,-0— коэффициент отражения эталонной белой пластины.
Блеск. Это специфическое восприятие человеком светового потока, состоящего из зеркально отраженных и диффузионно рассеянных излучений. Чем выше составляющая зеркального отражения, тем сильнее блеск материала. Поэтому степень блеска текстильного материала определяется прежде всего характером поверхности волокон и нитей, их расположением в структуре материала. Блеск поверхности меняется в зависимости от угла наблюдения, от расположения зеркально отражающих участков.
Блеск текстильных материалов может быть желательным или нежелательным явлением в зависимости от назначения материала. Для увеличения блеска при изготовлении материала используют воЛоКйа и нити с гладкой ровной поверхностью, переплетения с длинными перекрытиями, применяют специальные виды отделки (мерсеризацию, каландрирование) с целыо расположения большинства волокон на поверхности в одной плоскости. Чтобы уменьшить блеск материала, стремятся создать условия для увеличения рассеивания светового потока. Для этого, например, при формовании химических волокон в их структуру вводят частицы двуокиси титана, которые увеличивают диффузионное рассеивание светового потока. Использование переплетений с частым изгибом нитей, применение операций начесывания и валки способствуют созданию шероховатости поверхности материала, пространственному расположению волокон, что приводит к многократному отражению светового потока, увеличению его рассеивания.
При утюжильной обработке и прессовании деталей одежды на отдельных участках их появляется повышенный блеск (ласы), что ухудшает внешний вид изделия. Причиной появления лас является неравномерность распределения давления прессования по поверхности детали из-за наличия на ней утолщенных участков (у швов, вытачек, карманов и др.). В результате значительного давления волокна па этих участках располагаются преимущественно в одной плоскости, нити сплющиваются, появляются плоские участки с сильным зеркальным отражением. При совместном действии влаги, тепла и давления эти изменения поверхности материала могут быть достаточно устойчивыми. Для устранения появившихся лас изделие обрабатывают острым паром при одновременном воздействии щеток (отпаривание).
Местный блеск (лоск) появляется на участках материала, подвергающихся в процессе эксплуатации изделия сильному совместному действию давления и трения. Появление лоска связано со сплющиванием нитей, с разрушением в результате изнашивания выступающих на поверхности волокон, в результате чего образуются участки с повышенным зеркальным отражением светового потока.
Блеск текстильных материалов оценивается сравнением отражающих способностей поверхностей образца и эталона (например, стеклянной пластины) или сопоставлением показателей отражения светового потока поверхностью данного материала, определенных при разных углах наклона.
Ф == 10 1п —,а?
где ф — число блеска; аи а2 — количество отраженного света, падающего на поверхность под углом 22,5 и 0°.
Установлено соотношение между числом блеска и ощущением блеска человеком:
Число блеска ф Ощущение поверхности
0,5—IГлубоко.матокая
1—2Матовая
4Полумаговая
8Блестящая
8—10 Высокоблестящая
Прозрачность. Она связана с ощущением проходящего через материал потока излучений и дает представление о толщине материала. При рассмотрении материала со стороны выхода светового потока в поле зрения наблюдателя попадает поток, состоящий из потока, диффузионно рассеянного вниз, потока направленного пропускания и потока, проходящего между волокнами. Таким образом, прозрачность материала определяется как прозрачностью волокон и нитей, так и плотностью их расположения в структуре материала. Поток, проходящий между волокнами, в зависимости от плотности материала многократно рассеивается, отражаясь от поверхности волокон. В материалах редкой структуры, например ажурных переплетений, в которых имеются крупные сквозные поры, часть светового потока может проходить, не изменяя своего направления. Коэффициент пропускапия светового потока материалом х зависит от поглощательной и отражательной способностей волокон, толщины нитей, вида переплетепия и толщины самого материала (с увеличением толщины материала коэффициент стремится к нулю).
Прозрачность материала можно ощущать и со стороны падающего потока света, когда световой поток проходит через материал дважды, отражаясь от поверхности, на которой расположен материал. При этом в определенной мере воспринимаются оптические свойства материала и расположенной под ним поверхности.
ЭлектризуемостьТекстильные материалы в процессе их производства, а также изготовления и эксплуатации швейных изделий постоянно соприкасаются с поверхностями однородных и неоднородных тел. В результате возникновения и нарушения контакта па соприкасающихся поверхностях образуются заряды статического электричества, происходит электризация материалов. Способность материалов в определенных условиях накапливать на поверхности статическое электричество называется электризуемостью.
При соприкосновении (трении) текстильных материалов па их поверхности протекает одновременно два процесса: процесс генерации (возбуждения, возникновения) зарядов статического электричества определенной полярности и процесс диссипации (рассеивания) зарядов. Электризация тел обнаруживается, когда равновесие между этими процессами нарушается.
В настоящее время законченной теории, объясняющей электризацию тел, пока еще нет. Наибольшее распространение получила теория, рассматривающая электризацию как результат перехода носителей зарядов (электронов или ионов) с одной контактирующей поверхности на другую. При соприкосновении диэлектрика, в частности текстильного волокна, с металлом с поверхности последнего сходят электроны, имеющие определенный уровень энергии, и «прилипают» к поверхности диэлектрика, сообщая ему отрицательный заряд. Однако на прак^ тике волокна при соприкосновении с металлами могут заряжаться как отрицательно (например, поливинилхлоридные волокна, нитрошелк, фторлон), так и положительно (капроновые лавсановые, вискозные, природные волокна). Электризацию диэлектрика положительными зарядами в этом случае объясняют присутствием на его поверхности электронов, способных при определенных условиях, покидая диэлектрик, оставлять «дырки», которые можно рассматривать как положительные заряды. В результате отрицательные электроны и положительные «дырки» образуют между контактирующими поверхностями двойной электрический слой.
Ряд исследователей считают, что причина электризации диэлектриков ориентация полярных молекул, расположенных на поверхности. Текстильные волокна являются полимерными диэлектриками, макромолекулы которых имеют полярные группы и, следовательно, постоянные дипольпые моменты. На поверхности тел равновесие зарядов нарушено, и поэтому существует определенный поверхностный потенциал, величина которого зависит от поляризации молекул, характера их расположения в поверхностном слое и его плотности. При соприкосновении двух поверхностей возникает электрическое поле, под действием которого происходит ориентация диполей, в результате чего между контактирующими поверхностями возникает двойной электрический слой. При нарушении контакта поверхностей двойное электрическое поле разъединяется и каждая из контактирующих поверхностей оказывается заряженной электричеством противоположного знака.
Электризация материалов представляет собой поверхностный эффект, возникающий в результате нарушения контакта между двумя поверхностями. При трении электризация повышается вследствие того, что само трение — это ряд последовательных возникновений и нарушений контактов трущихся поверхностей. Повышение поляризации и диполяризации молекул при трении связано с тем, что выделяющееся тепло способствует большей подвижности диполей и их более легкой ориентации.
Механизм электризации осложняется такими факторами, как электрохимическое сродство, наличие посторонних адсорбированных веществ па поверхности тел, общее состояние
поверхностей, приходящих в соприкосновение, состояние внешней среды.
Электризуемость текстильных материалов оценивается величиной заряда, т. е. его плотностью сг, Кл/см2, и полярностью заряда (его знак бывает положительным и отрицательным). Так как электризуемость материалов тесно связана с рассеиванием зарядов статического электричества, то одной из основных характеристик электризуемости является удельное электрическое сопротивление р, Ом-м.
В связи с тем что в настоящее время нет методики раздельного определения объемного и поверхностного удельного сопротивления для текстильных материалов, практически измеряют суммарное удельное сопротивление. Подобной стандартной характеристикой для тканей н трикотажных полотен служит удельное поверхностное электрическое сопротивление р„. Под поверхностью в этой характеристике понимается площадь соприкосновения материала с электродами определенного размера при заданной нагрузке. Следует отметить, что удельное поверхностное сопротивление в значительной степени зависит от поверхности соприкосновения материала с электродами прибора; с увеличением этой поверхности удельное сопротивление уменьшается.
Знак электрического заряда, возникающего на поверхности соприкасающихся поверхностей, зависит от химического строения вещества.
Данные табл. 2.18 показывают, какую полярность приобретают материалы, указанные в головке таблицы, при трении их о материалы, указанные в боковике. При трении однородных материалов возникающие заряды по величине очень малы, трудноуловимы, поэтому линию, обозначающую электризацию однородных материалов, называют нейтральной. Она расположена по диагонали таблицы и служит как бы границей, разделяющей отрицательную и положительную полярности материалов при их электризации.
При трении текстильных материалов величины электрических зарядов резко возрастают в течение первых 10 с, затем увеличение зарядов замедляется, достигая насыщения, после чего наблюдается даже некоторое снижение электризации. Поэтому величину заряда определяют обычно в момент насыщения, т. е. электризуемость оценивают по максимальной величине'заряда.
Плотность электрического заряда, возникающего на поверхности материала, и его удельное поверхностное электрическое сопротивление зависят прежде всего от волокнистого состава материала (табл. 2.19).
Наименьшей плотностью зарядов и наибольшей электропроводностью характеризуются хлопчатобумажные материалы, а также материалы из гидратцеллюлозпых волокон и нитей
Трибоэлектрический ряд материалов (по данным А. И. Меркуловой)
Полиэтилен низкого давления
Материал
I а
*
Мех натуральный Шерсть
Шелк натуральный
Полиамид
Ацетат
Вискоза
Хлопок
Лен
Дерево
Кожа человека Триацетат
Полиэтилен высокого давления
Пенополиуретан Полиэфир Полиакрилонитрил Пленка ПВХ Полиэтилен низкого давления *о Полипропилен
V
— Хлорин
_ /
- /
— /
+

1'т
тт-г-г
-Ьт
/-1-
—/
+ -!- 4-

/ -I-
Н-
Л-
/ -4~ - /

(вискозных и медноаммиачных). Немного выше плотность возникающих зарядов и удельное поверхностное сопротивление у материалов из природных белковых волокон (шерстяных, шелковых). Материалы из синтетических волокон и нитей проявляют при трении наибольшую электризуемость. Ацетатные и триацетатные материалы занимают промежуточное положение. Смешивание натуральных и гидратцеллюлозных волокон и нитей с синтетическими и ацетилцеллюлозными позволяет значительно снизить электризацию материалов,
Таблица 2.19
Показатели электризуемости текстильных материалов (по данным Н. М. Хабалоишили)
Вид материала Удельное электрическое сопротивление р, Ом-м Плотность заряда а, Кл/см2
Трикотаж хлопчатобумажный 2,1-Юз 9,0-10-12
Ткань вискозная 4,9-108 1,08-10-и
Трикотаж медноачмиачный 5,9-108 1,08-Ю-11
» шерстяной 1,7-109 3,42-10—11
Ткань шелковая 3,82-10й 8,55-10—11
» ацетатная 3,2-1013 2,79-10-ю
» триацетатная 9,7-1012 1,6-10-ю
» капроновая 1,29-10м 3,69-10-1»
Трикотаж хлориновый 1,37-10й 3,78-10-1°
» нитроновый 1,66-10й Нет св.
Ткань виско:нноацетатная 8,2-1010 9,9-10—I1
» хлопковискозная 3,2-10» ' 1,17-10-п
» хлопкокапроновая 7,2-1010 ■ 9,9-10-и
» хлопколавсановая 1,4-109 1,71-Ю-ч
» хлопкоацетатная х 5,1 ■ 1010 1,08-10-ю
» ацетатнокапроновая 8,1- 10й 2,88-10-1»
Процесс рассеивания зарядов с поверхности наэлектризованных материалов зависит от электропроводности волокон, а также от наличия в воздухе заряженных частиц (электронов и ионов) и их подвижности. Текстильные волокна и нити обладают диэлектрическими (электроизолирующими) свойствами, их собственная электропроводность невелика. Однако текстильные волокна и нити способны адсорбировать из окружающего воздуха влагу, в результате чего на их поверхности присутствует моно- или полимолекулярный слой влаги. Помимо этого на поверхности волокон и нитей имеются загрязнения в виде различных солей, играющих роль электролитов. Наличие влаги н электролитов создает условия для резкого увеличения электропроводности материалов, повышения скорости стекания зарядов.
По этой причине у синтетических текстильных материалов, характеризующихся сравнительно низким влагосодержанисм,
т
удельнбе поверхностное электрическое сопротивление возра- стает незначительно при уменьшении относительной влажности воздуха от 65 до 35 %. Однако у материалов из натуральных и гидратцеллюлозных волокон удельное поверхностное сопротивление увеличивается почти на три порядка, при этом не изменяется ощутимо поверхностная плотность заряда.
Таким образом, электризуемость материалов не столько связана е процессом генерации (электризации) зарядов, сколько с процессом их рассеивания. Например, из природных волокон наибольшей способностью к электризации обладает шерсть; электризация вискозных волокон выше, чем полиак- рилоннтрильных. В то же время электризуемость шерстяных, хлопковых, вискозных волокон, обладающих высокими гидрофильными свойствами, значительно ниже, чем большинства гидрофобных искусственных и синтетических волокон.
Электризуемость текстильных материалов имеет суточные п сезонные колебания, связанные с ионизацией атмосферы. Например, по некоторым данным летом электризуемость материалов выше, так как солнечная активность в этот период сильнее.
На показатель удельного поверхностного электрического сопротивления оказывает влияние характер поверхности материала. Установлено, что наибольшее поверхностное электрическое сопротивление имеют ткани полотняного переплетения, за ними следуют ткаии атласного и саржевого переплетений.
В большинстве случаев электризуемость текстильных материалов представляет собой отрицательное явление: она вызывает помехи в технологических процессах производства материалов и изготовления пз них швейных изделий. Электризуе- мость материалов в одежде при ее поске вызывает неприятные ощущения у человека, прилипание изделия к телу, быстрое загрязнение в результате притяжения частиц пыли и т. д. Кроме того, электризуемость материалов, особенно возникающая при трении их о кожу человека, оказывает биологические воздействия па человеческий организм. Однако механизм этих воздействий еще до конца не выяснен. Известно, что, с одной стороны, положительное электрическое поле па поверхности кожи человека вызывает ряд патологических реакций со стороны нервной, сердечно-сосудистой и других систем организма; с другой стороны, поле статического электричества отрицательной полярности оказывает благоприятное воздействие па организм. Считают, что предельно допустимой величиной удельного электрического сопротивления, при которой пе возникает неудобств при эксплуатации одежды из текстильных материалов, является 10й—1012 Ом* м.
Важное значение имеет разработка способов снижения элек- тризуемости материалов. Одним из таких способов, нашедших широкое применение, является обработка материалов антистатическими поверхностно-активными веществами (антистатиками). Антистатики, погЛоЩая влагу или йступая с ней во взаимодействие, образуют на поверхности материала слой, способствующий рассеиванию зарядов н тем самым снижению элск- тризуемости материала. Другой эффективный способ снижения электризуемое™ текстильных материалов — поверхностная компенсация зарядов. При изготовлении текстильных материалов компоненты волокнистого состава подбирают таким образом, чтобы при трении об определенный материал, в частности о кожу человека, на поверхности волокон образовывались заряды противоположных знаков, в результате чего происходила бы их взаимная нейтрализация. Суммарная величина электростатического заряда такого материала и его полярность зависят от вида компонентов и их процентного соотношения; можно так подобрать волокнистый состав, чтобы суммарный заряд был равен нулю. Степень электризуемое™ можно также снизить, смешивая гидрофильные и гидрофобные волокна (см. табл. 2.19).
Показатели электризуемое™ текстильных материалов определяют на специальных установках, которые состоят из устройства для трения пробы материала о какую-либо поверхность и прибора для регистрации величины заряда, его полярности и удельного электрического сопротивления.
2.3.6. УсадкаУсадка — изменение линейных размеров текстильных материалов при действии влаги и тепла. В большинстве случаев усадка приводит к уменьшению размеров материала (положительная усадка), значительно реже размеры материала увеличиваются (отрицательная усадка).
Линейная усадка материалов для одежды определяется изменением их размеров по длине и ширине и подсчитывается по формуле, %,
у ^100 —Г1 —!—) 100,
V 1*1 )
где Ь\ — длина и ширина материала до обработки, мм; /-2 — длина или ширина материала после обработки, мм.
Изменение размеров текстильных материалов при влажном и тепловом воздействии обусловлено двумя причинами; протеканием обратного релаксационного процесса и набуханием текстильных волокон и нитей.
В процессе создания, и особенно отделки и крашения, текстильные материалы подвергаются значительным растягивающим нагрузкам, иод действием которых в их структуре накапливаются эластические деформации, проявляющиеся в удлинении волокон и нитей и перестройке структуры материала. Эти деформации в условиях текстильного производства не успевают полностью исчезнуть и при мокрых обработках и последующих сушках в отделочном производстве частично фиксируются. Поэтому в готовом текстильном материале протекает обратный релаксационный процесс. В сухом состоянии при хранении материалов ои имеет замедленный характер, одпако у трикотажных полотен его результат (усадка) может быть весьма заметным. Поэтому предусматривается отлеживание полотен перед раскроем из них изделий.
Под действием влаги и тепла релаксационный процесс протекает быстрее. Влага, проникая в структуру волокон, ослабляет межмолекулярные связи, а тепло повышает кинетическую энергию молекул и атомов. Все это способствует снятию внутренних напряжений, возобновлению обратного релаксационного процесса н установлению равновесного состояния. В результате протекания обратного релаксационного процесса происходит укорочение волокон и нитей и перестройка структуры текстильного материала. Приходя в равновесное состояние, нити ткани изменяют высоту и длину изгиба волн. Так как нити основы в ткани напряжены больше, чем нити утка, то при смачивании они релаксируют сильнее, а при уравновешивании сетчатой структуры ткани получают дополнительный изгиб, приводящий к изменению фазы строения ткани и к большим усадкам ткани в длииу, чем в ширину.
Перестройка структуры трикотажных и вязально-прошшз- ных материалов происходит путем изменения конфигурации петель, смещения точек контакта нитей, изменения соотношения высоты петельного ряда и петельного шага.
При увлажнении текстильных материалов наблюдается набухание текстильных волокон — увеличение их объема и особенно поперечных размеров. В большей степени набухают гидрофильные волокна: натуральные и гидратцеллюлозные (см. табл. 2.13). В результате набухания изменяется поперечник пряжи или комплексной иити, обычно имеющий эллиптическую форму, степень ее сплющивания уменьшается. Увеличение диаметра нити и изменение формы ее поперечника приводит к уменьшению ее длины, что связано со спиралеобразным расположением волокон в структуре нити. Чем выше крутка, тем сильнее напряжены волокна и тем больше усаживаются нити по длине. Поэтому ткани из нитей креповой крутки при смачивании имеют значительную усадку. Увеличение поперечника пряжи или комплексной нити, кроме того, приводит к структурной перестройке текстильного материала, изменению степени изгиба нитей в переплетениях.
Процесс усадки материалов имеет довольно сложный характер. В тканях наблюдаются две его фазы: при смачивании и при сушке. Приведенная на рис. 2.68 циклограмма наглядно показывает, как протекает процесс усадки ткапи во времени
Закачибание
Сц:и ■<а

г~-1 . : “
г о

I Ч 6 8 10 11 п ПроЯол>нит;льнос1~ь оЬрадотки, мин
Рис. 2.68. Циклограмма изменений усадки ткани во времени при замачивании и сушке
при замачивании н сушке. 1"1 ри погружении в иоду, особенно нагретую, ткань сразу сокращает спои размеры; одпако дальнейшему увеличению усадки препятствует увеличение объема волокон и нитей из-за набухания, поэтому процесс замедляется. В первые минуты сушки, пока ткань еще насыщена влагой, ее размеры остаются неизменными. При высыхании ткапи вследствие усиления тепловых колебаний макромолекул обратный релаксационный процесс возобновляется, ткань продолжает уменьшать спои размеры. По мере сокращения количества влаги в ткапи релаксационный процесс затухает и усадка прекращается. Таким образом, процесс усадки протекает как на этапе увлажнения, так и па этапе сушки материала, причем па последнем этапе доля усадки превышает 50—60 %.
Следовательно, усадка текстильных материалов складывается из уменьшения длины ннтей и перестройки структуры материалов. Наибольшее значение положительной усадки наблюдается в направлениях, в которых происходило растяжение материалов при их производстве, чаще всего в долевом направлении полотна (по основе у ткани, вдоль петельных столбиков у трикотажных и прошивных нетканых полотен). Иногда значительная перестройка структуры материала, а именно увеличение высоты волн нитей основы в тканях или уменьшение высоты петельных рядов в трикотаже, приводит к увеличению размеров материала в поперечном направлении.
Для определения доли усадки ткани по длине вследствие увеличения высоты волн нитей и укорочения самих нитей измеряют длину нитей, вынутых из ткани до усадки — /, и после усадки —/2, после чего рассчитывают усадку нити, %:
у„ = АтГ-А.100 = (1 — 100.
Зная длину ткани до усадки Ьх и после усадки 1г, подсчитывают избыточную длину нити:
= ±=-к- 100, или 1Г1 = (—1А 100;
1-1.4^-1/
Е/а=ЁЮ0, илиГ) 100,
1*2 'V Ц /
где V1 — избыточная длина нити до усадки ткапи, %; Иг — избыточная длина нити после усадки ткаии, %.

Разность между избыточными длинами характеризует изгиб нитей А27 в процессе усадки ткани.
Усадка ткани (материала), %, определяется по формуле, приведенной иа с. 244.
Умножив на — —, получим

У = А —100.V Уг^-1 /
Подставив в данную формулу значения —, —1— и

из выражений, полученных выше, найдем формулу для определения величины усадки
у ^ А6/ + Ун(Н- о.ош.)
Ч-0,0Ш2Усадка текстильных материалов обычно не проявляется полностью после первой влажно-тепловой обработки, в большей или меньшей степени она может наблюдаться при последующем повторении этой обработки. Установлено, что при первой стирке тканей проявляется от 50 до 75 % полной усадки (рис. 2.69). Дальнейшее усаживание ткани происходит в период от первой до пятой стирки, после чего размеры ткаии изменяются незначительно. Подобное характерно и для трикотажных полотен, однако усадка их проявляется при большем числе обработок (рис. 2.70).
На усадку текстильных материалов влияют различные факторы, прежде всего их волокнистый состав. Гидрофильпость или гидрофобпость волокон и нитей вызывают большее или меньшее их набухание, от них зависит протекание обратного релаксационного процесса. Существенное влияние на проявление усадки оказывает строение ткани, в частности ее плотность: с уменьшением плотности значительно возрастает усадка.'
По данным 3. А. Торкуновой, увеличение числа петель от 50 до 160 на 100 мм снижает усадку трикотажного полотна в 3 раза. Вид переплетения влияет на усадку полотна в той же степени, в какой он оказывает влияние на подвижность петельной структуры. С увеличением длины нити в петле переплетения гладь, ластик, двуластик, трико, сукно усадка полотна по длине увеличивается, а по ширине уменьшается.
Основовязапые полотна обычно имеют усадку по длине и ширине, кругловязаные полотна при усадке по длине чаще всего расширяются (увеличиваются в поперечном направлении).
При стирке без механических воздействий материал ие приходит полностью в равновесное состояние. Механические воз-

Час по стирок и
Рис. 2.69. Влияние числа стирок па усадку ткаии;

Рис. 2.70. Кривые изменения длины и ширины трикотажных полотен в процессе стирки (по данным Д. Ф. Симоненко):
1 — двуластичного; 2 — начесного; 3 — платироваииого;4 — переплетения
гладь
/ — ситца; 2 — льняного полотна; 3 — полотна из вискозных нитей; 4 — по-' лотиа из вискозной пряжи
действия, испытываемые материалсш в процессе стирки, спо- собствуют преодолению сил трения в местах контакта нитей и возвращению материала под действием упругих сил в равновесное состояние.
Усадка вязально-прошивных нетканых полотен обусловлена главным образом изменением конфигурации скрепляющих нитей и частичной усадкой каркасных нитей. Поэтому се величина зависит от плотности прошивки и вида переплетения этих полотен.
В клееных нетканых полотнах свободно лежащие и скрепленные связующим волокна почти не релаксируют, в результате чего усадка полотна практически отсутствует.
Усадка текстильных материалов влияет па формоустойчи- вость швейных изделий в процессе носки и вызывает ряд трудностей в технологическом процессе их производства. При конструировании швейных изделий необходимо предусматривать припуски, учитывающие усадку материала в готовом изделии и при влажно-тепловой обработке в процессе производства. Причиной искажения формы и ухудшения внешнего вида изделия является разпоусадочность основных, подкладочных и прокладочных материалов, особенно при фронтальном дублировании основных материалов. Проявление усадки при многократных влажно-тепловых обработках необходимо учитывать в производстве изделий, так как с этим свойством связана раз- ноусадочность деталей одежды, подвергаемых разному числу
циклов обработки. Поэтому усадка материалов допустима до известного предела. Превышение усадки относительно предела, предусмотренного государственным стандартом, расценивается как отклонение от норм физико-механических показателей.
По величине усадки ткани подразделяются на три группы (табл. 2.20).
Таблица 2.20
Предельные значения усадки тканей
Группа тканей Усадка, ? , не более Характеристика
тканей
по основе по утку I 1,5 1,5 Безусадочные
11 3,5 2 Малоусадочные
III 5 2 Усадочные
В зависимости от величины усадки бельевые трикотажные
полотна делятся на три группы (табл. 2.21).
Таблица 2.21
Предельные значения усадкн бельевых трикотажных полотен
Усадка, % , не более Характеристика
Группа полотен полотен
по длине по ширине I 2 3 Безусадочные
II 5/6* 7/8* Малоусадочные
III 10 15 Усадочные
* Первая цифр а означает усадку основовязаных полотен, вторая — кругловяза-
Трикотажные полотна из синтетических волокон или с содержанием более 50 % синтетических волокон должны иметь показатели усадки, соответствующие I и II группам. Усадка трикотажных полотен при химической чистке не должна превышать 6 %.
Практика и исследования показали, что для качественного изготовления изделий, при котором может быть гарантирована их формоустойчивость в условиях эксплуатации, усадка материалов в пакете одежды должна составлять не более 1—1,5 %. В связи с этим разработка способов уменьшения усадки текстильных материалов является важной задачей. В настоящее время используют несколько способов уменьшения усадки текстильных материалов: введение в смеси для пряжи (нитей) волокон пониженной гидрофилыюсти; специальную декатировку

Рис. 2.?1. Схема прибора УТМ для определенияусадки ткани
77777777
материалов на ткапеусадочных машинах или при влажно-тепловой обработке; уменьшение гидрофильиости волокон путем введения в их структуру специальных реагентов, частично блокирующих гидроксильные группы макромолекул полимера.
Методы испытания тканей, трикотажных и нетканых полотен должны как можно лучше имитировать условия их эксплуатации. Поэтому методики определения усадки материалов для стирающихся и иестирающихся изделий различны. Усадку материалов, подвергающихся в процессе эксплуатации стирке, определяют путем обработки их в стиральных машинах (хлопчатобумажные, льняные ткани) или в вибрационной машине (шелковые ткани) с последующей сушкой.
Шерстяные ткани, обычно не подвергающиеся стирке, замачивают в воде комнатной температуры. Усадку их определяют па специальном приборе УТ-2 (конструкции ЦПИИтпер- сти), где пробы сначала замачивают, а затем высушивают горячим воздухом.
Оценивают усадку тканей и при влажно-тепловой обработке, выполняемой прессованием или глажением.
Прибор УТМ конструкции ЦНИИШПа (рис. 2.71) позволяет проследить процесс усадки испытываемого материала на стадиях замачивания п сушки. Проба 1 закрепляется в зажимах прибора, верхний из которых неподвижный, а нижиий соединен с коромыслом весов 3. Закрепленная проба помещается в сосуд с водой 2 для замачивания, затем вынимается из сосуда и высушивается электролампами 7. Изменение длины пробы вызывает отклонение коромысла весов. Усадка пробы регистрируется оптическим устройством. Луч света от источника 4 надает на зеркало 6, закрепленное на коромысле весов, и, отражаясь, попадает на фотопленку регистрирующего прибора 5. Изменение усадки во времени записывается в виде циклограммы.
ФОРМОВОЧНАЯ СПОСОБНОСТЬ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Одна из основных задач, решаемых в процессе проектирования и изготовления швейных изделий,— создание устойчивой объемной формы одежды из плоских материалов, какими являются ткани, трикотажные и нетканые полотна. Объемная форма одежды может быть получена двумя способами: во-первых, путем разработки конструкции изделия с максимальным членением его на части, для чего используются вытачки, швы, рельефы, складки н т. п. (при этом чем больше членение детали, тем точнее ее форма будет воспроизводить форму одеваемой поверхности); во-вторых, путем изменения геометрических размеров материала на отдельных участках детали, для чего используются деформационные свойства материала. Применяя второй способ, можно воспроизвести требуемую форму изделия при минимальном членении его на детали, что значительно сиижает трудоемкость обработки изделия и уменьшает расход материала. На практике чаще всего используют комбинированный способ получения объемной формы, сочетающий в себе в большей или меньшей степени указанные выше способы. Применение того или иного способа получения объемной формы одежды зависит от характера поверхности изделия, степени ее кривизны, используемого метода конструирования, деформационных свойств материала.
Способность материала образовывать пространственную форму и устойчиво сохранять се в условиях носки одежды называется формовочной способностью материала. Таким образом, формовочная способность текстильного материала — это его способность к формообразованию и формоза- креплению.
Способность материалов
к формообразованию
Способность текстильного материала к формообразованию определяется его механическими свойствами, способностью к различным видам деформации: утонению, изгибу, растяжению и сжатию.
Утонение — деформация материала вследствие его сжатия но толщине. При утонении в структуре материала наблюдается изменение высоты волн нитей, увеличение углов обхвата нитей, сплющивание нитей в местах контакта, уплотнение всей структуры материала. Для образования пространственной формы утонение не имеет существенного значения, так как толщина текстильных материалов очень мала по сравнению с его другими геометрическими размерами. Однако при обработке таких элементов швейных изделий, как края бортов и воротников, низ изделия, складки и т. п., утонение имеет важное значение; оно играет также положительную роль при закреплении объемной формы изделия.
Изгиб — основной вид деформации при создании в одежде таких элементов формы, как складки, плиссе, гофре, края деталей и т. д. При создании объемной формы чистый изгиб позволяет получить оболочку только развертывающихся поверхностей (цилиндра, конуса). Однако эта оболочка не является устойчивой, так как текстильные материалы обладают малой жесткостью при изгибе (например, по сравнению с металлами). При образовании формы деталей одежды изгиб применяется в сочетании с другими видами деформации материала.
Наряду с изгибом основными видами деформации при получении пространственной формы деталей одежды являются деформации растяжения и сжатия материала на отдельных участках деталей. Вследствие анизотропности строения большинства текстильных материалов в их структуре при растяжении и сжатии в различных направлениях возникают деформации, различающиеся но характеру и величине.
Наибольшая анизотропия деформации растяжения и сжатия в различных направлениях наблюдается у тканей, что связано с их сетчатой структурой. При растяжении ткани в различных направлениях ее общее удлинение происходит вследствие распрямления нитей, их удлинения в результате перемещения и растяжения волокон и, наконец, вследствие изменения угла между нитями основы и утка. Степень участия всех трех видов деформации структуры ткапи в общем удлинении неодинакова и зависит в первую очередь от направления растяжения и величины прикладываемой нагрузки. При растяжении вдоль нитей основы и утка ткань удлиняется вследствие распрямления, а затем при более значительных нагрузках и вследствие растяжения нити. Прн растяжении ткани иод углом к нитям основы и утка удлинение ее в основном является результатом изменения угла между нитями: прямоугольная ячейка ткани превращается в параллелограмм. Распрямление и растяжение нитей появляются нозже, при достижении значительных усилий. Одинаковые по величине усилия, прикладываемые к ткани в различных направлениях, вызывают разные по величине деформации. Наибольшую деформацию ткань получает в направлении диагоналей ее ячеек, так как общее удлинение ткани в этом случае происходит главным образом вследствие изменения угла между нитями (рис. 2.72).
Деформация сжатия ткаии в ее плоскости (сутюживапие) является следствием так называемой принудительной усадки, которая осуществляется с помощью воздействия на ткань тепла, влаги и внешней силы, сжимающей ткань в ее плоскости. Деформация сжатия ткани обусловлена тремя видами деформаций ее структуры: дополнительным изгибом нитей, со-
1, 2, 3 — число циклов су-пожива- ния
/ 2 3 Ч 5
Удлинение гг. к а ни геи тку, %
Рис. 2.72. Векторная диаграмма изменения удлинения ткани при приложении нагрузки 1 да 11 ь различных направлениях:
.'67,5
2 Ч В 8 Ю
С’ус^ис ггкани по утку, %
Рис. 2.73. Векторная диаграмма сокращения размеров ткани при сутюживанин в различных направлениях:
— чистошерстяной костюмной;
— полушерстяной костюмной
кращением длины нитей вследствие усадки и перемещения во- локон, изменением угла между нитями. Степень участия этих видов деформаций в общем сокращении размеров ткапи зависит от направления сутюживапия и числа циклов обработки. Как и при растяжении, наибольшее сокращение размеров ткани при сутюживании достигается по диагоналям ячеек, т. с. в случае, когда в полной мере используется способность ткани изменять угол между нитями (рис. 2.73).
Таким образом, наибольшее изменение размеров ткани (удлинение и сокращение) Наблюдается при изменении угла между нитями. Это явление практически используется при формовании деталей швейных изделий. Способность ткапи изменять угол между нитями основы и утка выделяют как основное формовочное свойство ткани.
Формовочное свойство ткани, т. е. ее способность легко изменять угол между нитями, положено в основу разработанной во МТИЛПе на кафедре технологии швейного производства методики конструирования, в которой использованы основные положения теории чебышевской сети.
Трикотажные полотна обладают значительно большей деформационной способностью по сравнению с тканями. При приложении растягивающей нагрузки в структуре трикотажа изменяется конфигурация петель, нити перетягиваются из одних участков петель в другие, распрямляются и изгибаются. Анизотропия деформационных способностей трикотажа носит несколько иной характер, чем тканей. Наибольшая разница в удлинении наблюдается вдоль петельных столбиков и рядов,
что связано с особенностями петельного строения трикотажа. В других направлениях деформации имеют промежуточное значение. При приложении нагрузки под углом к петельным столбикам одновременно с изменением угла между направлениям и рядов и столбиков (угла (х) происходит их линейная деформация. Поэтому формовочную способность трикотажа оценивают относительной деформацией в направлении петельных столбиков гу или рядов гх в зависимости от изменения угла между ними (рис. 2.74). Многочисленные исследования показали, что для большинства трикотажных полотен эта зависимость носит линейный характер. Установленные зависимости для различных полотен используются при расчете разверток деталей трикотажных изделий, что позволяет получать технологичные конструкции при минимальном расходе материала.

Угол наклона сс°
Рис. 2.74. Зависимость относительной деформации трикотажа в направлении петельных рядом (1, 2, 3) и столбиков (/', 2', 3') от изменения угла между ними: /, 1' — чистошерстяного двуластич- ного; 2, 2' — полушерстяного переплетения двойного пике; 3, 3' -- полушерстяного переплетения неполный жаккард
Па деформационные способности текстильных материалов большое влияние оказывают тепло и влага. Под их воздействием в структуре волокон ослабляются межмолскулярные связи, что увеличивает подвижность макромолекул, их способность к перемещению и деформированию. Кроме того, физико- механически связанная влага играет роль смазки в структуре материала, способствуя более легкому перемещению волокон и нитей при деформировании материала.
Способность материалов к формозакреплениюПри любом виде деформации текстильного материала (утонении, изгибе, растяжении, сжатии, изменении угла между нитями) нарушается равновесное состояние его структуры, в результате чего происходит перестройка элементов структуры: нити перемещаются, изгибаются или выпрямляются, сжимаются в местах контакта, растягиваются и т. п. Это приводит к различным видам деформации волокон, что в свою очередь связано с изменениями в их внутренней структуре и прежде всего с изменением в расположении макромолекул: межмолекулярные связи нарушаются, макромолекулы деформируются и перемещаются относительно друг друга. Процесс
перестройки структуры материала, нитей и волокон протекает до тех пор, пока не установится новое равновесное состояние в соответствии с приложенной внешней нагрузкой. При снятии нагрузки установившееся равновесное состояние вновь нарушается: макромолекулы волокон стремятся вернуться в первоначальное положение, заставляя волокна и нити занять по возможности прежнее расположение в материале, т. с. протекает обратный релаксационный процесс.
Устойчиво закрепить форму текстильного материала в деталях изделия можно, либо фиксируя перестройку структуры материала, нитей (так называемой грубой структуры), либо фиксируя изменение структуры волокон (так называемой топкой структуры).
Закрепление «грубой» структуры материала может быть достигнуто путем склеивания, скрепления нитей и волокон в новом положении, для чего используют синтетические смолы, прокладки с клеевым покрытием и т. п. Указанный способ весьма эффективен, особенно в случае, когда требуется увеличение жесткости материала па отдельных участках изделий, например полочках, рукавах (по низу), бортах, воротниках и т. д. Одпако при таком способе фиксации структуры текстильных материалов значительно снижается их подвижность, способность к деформации, что па большинстве деталей одежды недопустимо при носке изделий, например па деталях рукавов, спнпкн, брюк, юбки и т. д.
Второй способ закрепления деформаций основан на фиксации макромолекул деформированных волокон в их новом положении путем образования прочных межмолекулярных связей. Процесс фиксирования «топкой» структуры материала состоит из разрушения старых межмолекулярных связей, деформирования и перемещения макромолекул в соответствии с деформацией материала, нитей, волокон, восстановления или создания новых связей между макромолекулами в их новом положении. В этом случае прочность закрепления деформации волокон и соответственно самого материала будет зависеть от степени разрушения старых связей, от числа новых связей и их устойчивости к различным видам воздействий в условиях носки изделий (влаги, температуры, деформации), от степени деформирования волокон и количества волокон. Последнее связано со структурой материала. В рыхлой структуре материала волокна соединены между собой слабо, поэтому при деформации материала они будут в большей степени перемещаться относительно друг друга, чем деформироваться. В плотной структуре материала волокна в значительной мере связаны друг с другом, имеют меньшую способность к перемещению, поэтому при деформации материала они будут в большей степени деформироваться. Так как деформация плотного материала тесно связана с деформацией волокои, то устойчивое закрепление последней позволяет нолучйть прочную фиксацию соответствующей формы изделия при сохранении подвижности структуры материала, его способности к обратимым деформациям.
Наиболее распространенный метод фиксации деформации волокон — влажно-тепловая обработка, при которой в волокнах под действием повышенной влажности и тепла ослабляются и разрушаются межмолекулярные связи, происходит перестройка структуры в соответствии с деформацией волокна. При удалении влаги (сушке) и снижении температуры материала связи в новом положении макромолекул восстанавливаются, т. е. деформация волокон, нитей и, следовательно, материала закрепляется. Однако подобное закрепление непрочно; со временем при носке одежды в материале протекает обратный релаксационный процесс и часть зафиксированной деформации исчезает. Степень протекания обратного релаксационного процесса зависит от того, насколько условия эксплуатации изделий близки к условиям влажно-тепловой обработки. Чем больше разница в условиях влажно-тепловой обработки и цоеки изделия, тем прочнее будет закреплена деформация. Процесс перестройки структуры волокон при влажно-тепловой обработке в большой степени зависит от химического состава, надмолекулярной структуры волокна и вида межмолекулярных связей.
В волокнах шерсти иод действием влаги и тепла перестраивается сетчатая надмолекулярная структура: происходят гидролиз дисульфндпых связей и восстановление их в новом положении макромолекул. Поэтому получаемая при влажпо-теп- ловой обработке форма изделий из шерстяных тканей обладает повышенной устойчивостью к действию влаги, тепла и многократных деформаций.
В целлюлозных волокнах (хлопковых, вискозных, льняных) при влажно-тепловой обработке перегруппировываются водородные связи; получаемая перегруппировка, однако, весьма неустойчива к действию воды.
В гидрофобных волокнах (капроновых, лавсановых, нитроновых, триацетатных и др.) связи закрепляются в основном путем тепловой стабилизации. Под действием тепла увеличивается кинетическая энергия движения молекул и атомов макромолекул, в результате чего ослабляются и разрушаются межмолекулярные связи. При охлаждении волокон эти связи восстанавливаются и устойчиво закрепляют деформацию волокна. Получаемая фиксация формы изделия весьма устойчива к действию влаги.
Чтобы повысить степень закрепления формы швейных изделий, в настоящее время разработан ряд методов, основанных на более глубокой структурной модификации деформируемых волокон. Сущность модификации зависит от вида волокна.
Для шерстяных материалов применяют методы фиксаций, основанные па углубленной перестройке существующей сетчатой структуры шерсти. Для этого используют специальные реагенты, действующие на дисульфидные (типа восстановителей) и водородные (мочевина) связи. В результате в большем объеме, чем при влажно-тенловой обработке, разрушаются и восстанавливаются межмолекулярпые связи в структуре волокон.
Для материалов из целлюлозных волокон используют методы, основанные на создании сетчатой надмолекулярной структуры: между макромолекулами этих волокон в отдельных местах образуют химические связи («сшивание» структур). Сущность обработки заключается в том, что в структуру волокна вводятся бифункциональные соединения, способные, с одной стороны, реагировать с целлюлозой (в частности, с группой —ОН), с другой стороны, образовывать поперечные связи, пли мостики, между соседними макромолекулами. К таким соединениям относятся: формальдегид, метилольиые соединения (карбамол, карбазоп и др.), эпоксидные смолы и т. п.
Подобные обработки можно проводить непосредственно при формовании деталей изделий, однако более широко применяется метод предварительной обработки материала. Ткань на текстильном предприятии в процессе окончательной отделки обрабатывается нужными препаратами и высушивается при невысокой температуре (не более 80 ЛС). В таком виде ткань поступает на швейное предприятие, где из нее обычными способами изготовляются изделия. На стадии заключительной отделки при формовании и последующей термофпкеации при высокой температуре (180—190 °С) в волокнах протекают процессы стабилизации структуры, и результате которых изделие приобретает устойчивую в условиях эксплуатации фиксацию формы. Подобная обработка хлопчатобумажных и вискозных тканей получила название «форниз»—формование несминаемых изделий.
ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ТЕКСТИЛЬНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Под износостойкостью текстильных материалов понимается их способность длительное время противостоять действию комплекса разрушающих факторов, которому они подвергаются не только в процессе непосредственной эксплуатации, при стирке, химчистке, но и в швейном производстве (при раскрое, пошиве и влажно-тепловых обработках), при транспортировке и хранении. Изнашивание одежды, протекающее во времени, вызывает изменения в микро- и макроструктуре материалов; эти изменения ухудшают свойства материалов и приводят к их разрушению.
Износостойкость текстильных материалов зависит как от их «грубой» структуры, так и от «тонкой» структуры волокон и элементарных нитей, от особенностей химического состава волокон, их молекулярной и надмолекулярной структуры, от характера механических воздействий, испытываемых волокнами в процессе их переработки сначала в пряжу, а затем в ткань, трикотажное или нетканое полотно. Кроме того, износостойкость материалов связана со строением формирующих их нитей, их линейной плотностью, степенью крутки, структурой и объемом заполнения волокнами самих тканей, трикотажных и нетканых полотен. На износостойкость тканей и трикотажных полотен влияют вид переплетения и величина опорной поверхности, линейное, поверхностное и объемное заполнение и наполнение, заполнение по массе; для нетканых полотен, кроме того, важны число петель на условной длине (плотность провязывания) и частота зон скреплеиия.
Большое влияние на изменение износостойкости текстильных материалов оказывают красильно-отделочные обработки (виды красителей и аппретов, режимы крашения).
Причиной изнашивания материалов для одежды является воздействие сложного комплекса механических, физико-хими- ческих и биологических факторов, приводящее к изменению и ухудшению ряда свойств материалов.
К механическим факторам износа в первую очередь относятся истирание и утомление от многократных деформаций растяжения, изгиба и сжатия.
Истирание материала происходит вследствие его трения об окружающие предметы, всегда связапо с уменьшением массы материала и обычно сопровождается потерей его прочности. Износостойкость в большой степени определяется способностью материала оказывать сопротивление усталостному истиранию. Утомление приводит к образованию неисчезающих деформаций и расшатыванию структуры материала без существенной потери его массы.
Под воздействием механических факторов износа изменяются геометрические размеры деталей одежды, что влечет за собой потерю формы и внешнего вида изделия.
К физико-химическим факторам износа относятся воздействия солнечной радиации, газообразных составляющих атмосферы, температуры, влаги, приводящие к старению, т. е. химической деструкции, волокон.
К биологическим факторам износа относятся процессы гниения, вызывающие развитие различных микроорганизмов, а также повреждения, наносимые насекомыми.
Изнашивание текстильных материалов — многофакторный процесс. Износ их никогда не является следствием действия только одного изолированного фактора. В зависимости от вида изделия износ материала может наступить в результате одно
временного или последовательного истирания, многократного растяжения или изгиба, солнечной радиации, стирки и др. Для большинства видов одежды основной причиной износа остается истирание.
Истирание — механический фактор износаМатериалы при трении об окружающие предметы истираются в точках контакта соприкасающихся поверхностей. Характер разрушения волокон на контактирующих участках зависит от структуры материала и вида истирающих поверхностей. При многократных воздействиях мягких истирающих поверхностей происходит объемное и поверхностное деформирование волокон, износ носит усталостный характер. При наличии же на истирающей поверхности жестких частиц происходит микросрезагше волокон, при котором деформирование отсутствует, а материал изнашивается вследствие потери массы из-за выпадения частиц волокон. Для текстильных материалов наиболее характерен усталостный износ.
Устойчивость к