Лекции по "Текстильному материаловедению"

Содержание

1. Текстильное материаловедение

1.1. Вводная лекция: «Текстильное материаловедение», классификация текстильных материалов, основные термины и понятия

1.2. Лекция №2. Характеристика текстильных  материалов

1.3. Лекция №3. Строение и свойства  текстильных материалов 

1.4. Лекция №.4. Область использования текстильных материалов

1.5 Лекция №5. Получение и первичная  обработка текстильных материалов

1.7. Основные выводы

2. Технология обработки текстильных материалов

2.1 Лекция №6. Технология  прядения

2.2. Лекция №7. Технология  ткачества

2.3. Лекция №8. Технология трикотажа

2.4. Лекция №9. Технология нетканых  материалов

2.6 Лекция №10. Отделка текстильных  материалов

2.7. Основные выводы

Список литературы

Приложение 1. Раздаточные материалы к лекционному курсу

Приложение 2. Слайды к  лекционному курсу

 

1. Текстильное материаловедение

1.1. Вводная лекция: «Текстильное  материаловедение», основные термины  и понятия

Текстильным материаловедением называется наука, которая изучает строение, свойства и оценку качества текстильных материалов.

К текстильным материалам относятся те, которые состоят из текстильных волокон и нетей, и сами волокна и нити.

Текстильные материалы
Текстильные волокна		Текстильные нити
Пряжа		Мононити	Элементарные нити	Полоски
			Комплексная нить
Текстильные изделия (ткани, трикотаж, нетканые полотна)

 

Рис.1 Общая классификация  текстильных материалов

 

 

Текстильными  волокнами называются протяженные тела, гибкие и прочные, с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодные для изготовления текстильных изделий.¹

Текстильные волокна подразделяют на два класса: натуральные и химические. По происхождению волокнообразующего вещества натуральные волокна подразделяют на три подкласса: растительного, животного и минерального происхождения, химические волокна — на два подкласса: искусственные и синтетические.

Волокна являются исходным материалом для изготовления текстильных  товаров и могут применяться  как в естественном, так и в  смешанном виде. Свойства волокон  влияют на технологический процесс  переработки их в пряжу. Поэтому  важно знать основные свойства волокон и их характеристики: толщину, Длину, извитость. От толщины волокон и пряжи зависит толщина получаемых из них изделий, которая влияет на их потребительские свойства.

Текстильная нить – это гибкое прочное тело с малыми поперечными размерами значительной длины, которое используется для изготовления текстильных изделий².

Пряжа состоит из продольного и последовательно расположенных более или менее распрямленных волокон и соединенных в непрерывную нить скручиванием³.

Существует две градации текстильных нитей и пряжи. Это первичные нити, те есть полученные непосредственно с текстильных машин, и вторичные нити, которые получаются в результате дальнейшей переработки первичных нитей с целью изменения их внешнего вида и свойств.

Мононить – это одиночная нить, не делящаяся в продольном направлении без разрушения, и может быть использована для изготовления текстильных изделий⁴.

Комплексная нить – состоит из нескольких продольно расположенных элементарных нитей, соединенных между собой скручиванием, склеиванием, перепутыванием⁵.

Полоски – это изделия, образованные в результате деления бумаги, фольги, пленки на элементарные полоски с последующим их скручиванием⁶.

Ткани – изделия, полученные путем переплетения в них двух взаимно перпендикулярных систем параллельно расположенных нитей – продольных, называемых основой, и поперечных, называемых утком⁷.

Трикотаж - изделия, получаемые из одной нити, или многих нитей одной системы путем образования петель и их переплетения⁸.

Нетканые полотна - изделия, получаемые скреплением различными способами слоев волокон  - холстов или параллельно расположенных нитей и др⁹.

В следующих лекциях  познакомимся более подробно с разновидностями  текстильных материалов,  их строением  и способами их получения и  переработки.

1.2. Лекция №2. Характеристика текстильных материалов

Текстильные волокна

Текстильные волокна (нити) многообразны по своему происхождению, способу производства и химическому  составу.

Практически все волокна  состоят из полимеров – молекул-цепочек.

Полимеры (от греч. polymeres, «поли»- много, «мерос»- часть) - химические соединения, макромолекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Звенья связаны друг с другом очень прочно большими химическими силами, поэтому полимеры обладают исключительной прочностью. Но при этом полимерные молекулы очень гибкие. Сочетание высокой прочности с гибкостью – характерное свойство полимерных материалов.

По происхождению полимеры делятся на: природные (биополимеры) и синтетические. Природные полимеры лежат в основе всех натуральных и искусственных волокон.

Натуральные волокна  существуют в природе в готовом  виде, они образуются из природных  полимеров, которые формируются  в растениях или на кожном покрове  животных. Так волокна хлопка, льна состоят из полимера целлюлозы, волокна шерсти – из полимера белка кератина, нити натурального шелка из полимеров белка фиброина.

Искусственные волокна  получают в заводских условиях после  извлечения и химической обработки  природных полимеров. Например: из целлюлозы получают вискозное, ацетатное, триацетатное волокна, из белков – казеиновое и зеиновое волокна.

Для получения синтетических  волокон осуществляют синтез новых, не существующих в природе в готовом  виде, высокомолекулярных соединений (полимеров) из низкомолекулярных веществ (сравнительно простых молекул).

Искусственные и синтетические  волокна относятся к химическим волокнам, потому что химические волокна - это волокна, изготовляемые промышленными  способами.

Для изготовления текстильных  изделий используются различные виды волокон, которые отличаются друг от друга по химическому составу, строению и свойствам

На рис.2 представлена современная классификация текстильных волокон в упрощенном виде.

 

Рис. 2 Классификация текстильных волокон

 

 

Натуральные волокна

Натуральные волокна - это волокна, которые существуют в природе в готовом виде, они образуются без непосредственного участия человека.

Натуральные волокна  бывают растительного, животного, минерального происхождения.

Натуральные волокна  растительного происхождения

Основным веществом, составляющим волокна растительного происхождения, является целлюлоза. Это твердое  трудно растворимое вещество, состоит  из звеньев С6Н10О5. Помимо целлюлозы  в растительных волокнах присутствуют воски, жиры, белковые, красящие вещества и др.

Растительные волокна  могут располагаться:

- на поверхности семян - хлопок

- на стенках плода - капок

- в оболочке плодов - койр

- внутри стебля - лен, пенька, джут, кенаф

- в листьях - абака, сизаль

Наиболее распространенными  из растительных волокон являются хлопок и лен.

Натуральные волокна  животного происхождения

Натуральные волокна  животного происхождения: шерсть, натуральный  шелк

Шерсть - волосяной покров млекопитающих, обладающий прядильными качествами. Волокна шерсти состоят из молекул природного белка кератина.

Шелк - продукт выделения особых шелкоотделительных желез некоторых насекомых (тутовый шелкопряд, дубовый шелкопряд). Нити натурального шелка состоят из полимеров природных белков фиброина и серицина.

Натуральное волокно  минерального происхождения: асбест.

По химическому составу  асбест представляет собой водные силикаты магния, железа, кальция и залегает в горных породах в виде жил  и прожилок.

На рис.3 схематически представлена классификация натуральных  волокон.

 

Рис. 3 Классификация натуральных волокон.

 

Химические  волокна

Химические  волокна - волокна (нити), получаемые промышленными способами в заводских условиях.

Химические волокна  в зависимости от исходного сырья  подразделяются на три основные группы:

1. искусственные волокна получают из природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеинов) путем извлечения полимеров из природных веществ и химического воздействия на них
2. синтетические волокна вырабатываются из синтетических органических полимеров, полученных путем реакций синтеза¹⁰ (полимеризации¹¹ и поликонденсации¹²) из низкомолекулярных соединений (мономеров), сырьем для которых являются продукты переработки нефти и каменного угля
3. минеральные волокна - волокна, получаемые из неорганических соединений.

По химическому составу волокна подразделяются на органические и неорганические волокна.

Органические  волокна образуются из полимеров, имеющих в своем составе атомы углерода, непосредственно соединённых друг с другом, или включающие наряду с углеродом атомы других элементов.

Неорганические  волокна образуются из неорганических соединений (соединения из химических элементов кроме соединений углерода).

На рис.4 схематически представлена классификация химических волокон.

Рис.4 Классификация  химических волокон.

 

Синтетические волокна

Синтетические волокна (нити) - формируют из полимеров, не существующих в природе, а полученных путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений.

На рис.5 схематически представлена классификация синтетических волокон.

 

Рис.5 .классификация синтетических волокон

В качестве исходного  сырья для получения синтетических  волокон используют продукты переработки  газа, нефти и каменного угля (бензол, фенол, этилен, ацетилен...). Вид полученного  полимера зависит от вида исходных веществ. По названию исходных веществ дается и название полимеру. Синтетические полимеры получают путем реакций синтеза (полимеризации или поликонденсации) из низкомолекулярных соединений (мономеров). Синтетические волокна формуют либо из расплава или раствора полимера по сухому или мокрому методу.

Искусственные волокна

Искусственные волокна (нити) - это химические волокна (нити), получаемые химическим превращением природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеинов или морских водорослей).

На рис.6 схематически представлена классификация искусственных волокон.

 

Рис. 6 Классификация искусственных  волокон.

 

Многие путают искусственные  и синтетические волокна. Синтетические  волокна имеют химический состав, подобный которому не встретить среди  природных материалов. Другое дело искусственные волокна. Искусственные волокна получают из полимеров, встречающихся в природе в готовом виде (целлюлоза, белки). Например, вискоза, это та же целлюлоза, что и в хлопке. Только вискозу прядут из древесных волокон.

Пряжа

В зависимости от назначения пряжи к ее внешнему виду и свойствам  предъявляются разные требования. Для  выработки одних материалов нужна  пряжа очень тонкая, гладкая, равномерная  по толщине, для других — наоборот, более толстая, пушистая, рыхлая. Таким  разнообразным требованиям могут удовлетворять только разные по структуре виды пряжи. Структура пряжи определяется видом волокнистого сырья, формой и размерами волокон, их расположением в нитях, количеством в поперечном сечении, равномерностью распределения по длине нити и круткой. В зависимости от волокнистого состава пряжа подразделяется на: 1) однородную, состоящую из одноименных волокон — хлопка, шерсти, льна и т. д.; 2) смешанную — из волокон разного происхождения, соединенных в процессах прядильного производства — шерстяных с хлопковыми, шерстяных с вискозными и лавсановыми и т. д.; 3) неоднородную из строщенных или скрученных нитей разного волокнистого состава — шерстяных с хлопчатобумажными, шерстяных с вискозными и т. д.

Ткани

Ткань является одним  из видов текстильных изделий, главные из которых: тканевые, плетеные, тюлевые, вязаные. Эти изделия отличаются между собой видом пряжи (нитей), из которой они изготовлены, строением, способом изготовления, внешним видом, назначением и т. д.