Лекции по "Текстильному материаловедению"

Кенаф, джут получают из однолетних растений семейства мальвовых  и липовых. Из кенафа и джута вырабатывают мешочные и тарные ткани; используют для транспортирования и хранения влагоемких товаров.

Шерсть — волокно из снятого волосяного покрова овец, коз, верблюдов, кроликов и других животных. Шерсть, снятую стрижкой в виде цельного волосяного покрова, называют руном. Шерстяные волокна состоят из белка кератина, содержащего, как и другие белки, аминокислоты.

Шерстяные волокна под  микроскопом можно легко отличить от других волокон — их наружная поверхность покрыта чешуйками. Чешуйчатый слой состоит из мелких пластинок в форме конусообразных колец, нанизанных друг на друга, и представляет собой ороговевшие клетки. За чешуйчатым слоем следует корковый — основной, от которого зависят свойства волокна и изделий из них. В волокне может быть и третий — сердцевинный слой, состоящий из рыхлых, заполненных воздухом клеток. Под микроскопом видна и своеобразная извитость шерстяных волокон.

Рис.11 Строение шерстяного волокна: 1 - Чешуйчатый (кутикула), 2 – Корковый, 3 - Сердцевинный

В зависимости от того, какие слои в шерсти присутствуют, она может быть следующих видов: пух, переходный волос, ость, мертвый волос (рис. 12).

 

Рис. 12. Волокна шерсти под микроскопом:

1— продольный вид; 2— форма поперечного среза  волокон; а — тонкая шерсть, б— полутонкая и полугрубая  шерсть, в— ость, г— мертвый волос

 

Пух — тонкое, сильно извитое, шелковистое волокно без  сердцевинного слоя. Переходный волос  имеет прерывистый рыхлый сердцевинный слой, благодаря чему он неравномерен по толщине, прочности, имеет меньшую  извитость.

Ость и мертвый волос имеют большой сердцевинный слой, характеризуются большой толщиной, отсутствием извитости, повышенной жесткостью и хрупкостью, малой прочностью.

В зависимости от толщины  волокон и однородности состава  шерсть подразделяют на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую. Важными показателями качества шерстяного волокна являются его длина и толщина. Длина шерсти влияет на технологию получения пряжи, ее качество и качество готовых изделий. Из длинных волокон (55—120 мм) получают гребенную (камвольную) пряжу — тонкую, ровную по толщине, плотную, гладкую.

Из коротких волокон (до 55 мм) получают аппаратную (суконную) пряжу, которая, в отличие от камвольной, более толстая, рыхлая, пушистая, с  неровностями по толщине.

Свойства шерсти по-своему уникальны — ей присуща высокая свойлачиваемость, что объясняется наличием на поверхности волокна чешуйчатого слоя.

Благодаря этому свойству из шерсти производятся фетр, суконные ткани, войлок, одеяла, валяная обувь. Шерсть обладает высокими теплозащитными свойствами, имеет высокую упругость. Щелочи на шерсть действуют разрушающе, к кислотам она устойчива. Поэтому если шерстяные волокна, содержащие растительные примеси, обработать раствором кислоты, то эти примеси растворяются, а шерстяные волокна остаются в чистом виде. Такой процесс очистки шерсти называют карбонизацией.

Гигроскопичность шерсти высокая (15—17 %), но в отличие от других волокон она медленно поглощает  и отдает влагу, оставаясь на ощупь  сухой. В воде она сильно набухает, площадь поперечного сечения  при этом увеличивается на 30—35 %. Увлажненное волокно в растянутом состоянии можно зафиксировать сушкой, при повторном увлажнении длина волокна снова восстанавливается. Это свойство шерсти учитывается при влажно-тепловой обработке швейных изделий из шерстяных тканей для сутюжки и оттяжки их отдельных деталей.

Шерсть — достаточно прочное волокно, удлинение при  разрыве высокое; в мокром состоянии  волокна на 30 % теряют прочность. Недостатком  шерсти является малая термостойкость — при температуре 100—110°С волокна  становятся ломкими, жесткими, снижается их прочность.

Из тонкой и полутонкой шерсти, как в чистом виде, так  и в смеси с другими волокнами (хлопковыми, вискозными, капроновыми, лавсановыми, нитроновыми), вырабатывают камвольные и тонкосуконные платьевые, костюмные, пальтовые ткани, нетканые полотна, трикотажные изделия, платки, одеяла; из полугрубой и грубой — грубосуконные пальтовые ткани, валяную обувь, войлок.

Натуральный шелк по своим  свойствам и себестоимости —  ценнейшее текстильное сырье. Получают его разматыванием коконов, образуемых гусеницами шелкопрядов. Наибольшее распространение и ценность имеет шелк тутового шелкопряда, на долю которого приходится 90 % мирового производства шелка (рис. 13).

 

 

Рис. 13. Натуральный шелк под микроскопом: 1 — продольный вид; 2 — форма поперечного среза

 

Из всех природных  волокон натуральный шелк — самое  легкое волокно и наряду с красивым внешним видом обладает высокой  гигроскопичностью (11 %), мягкостью, шелковистостью, малой сминаемостью.

Натуральный шелк обладает высокой прочностью. Разрывная нагрузка шелка в мокром состоянии снижается примерно на 15 %. Натуральный шелк устойчив к кислотам, к щелочам — нет, имеет низкую светостойкость, относительно низкую термостойкость (100—110°С) и высокую усадку. Из шелка вырабатывают платьевые, блузочные ткани, также швейные нитки, ленты, шнурки.

Асбестовое  волокно является минеральным натуральным волокном.

Асбест (горный лен)–  это тонковолокнистый белый или  зеленовато-желтый минерал c шелковистым  блеском, образующий прожилки, которые  имеют поперечно-волокнистое строение с длиной волокон от долей миллиметра до 5–6 см (изредка до 16см) толщиной менее 0,0001мм. По химическому составу асбестовые минералы являются водными силикатами магния, железа, кальция и натрия.

Замечательным свойством  этого минерала является способность распушаться в тонковолокнистую массу, подобную льняной или хлопковой, пригодной для изготовления несгораемых тканей.

Асбест обладает уникальными  свойствами: высокой термостойкостью (температура плавления 1550°С), стойкостью к действию щелочей, кислот и других агрессивных жидкостей, эластичностью и выдающимися прядильными свойствами. Обладает высокими сорбционными, тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами. Его прочность при растяжении вдоль волокон выше прочности стали.

Особенности горения: не горит

Другого материала с  подобным набором свойств в природе  просто нет.

Асбест идёт на изготовление несгораемых текстильных изделий, теплоизоляционных изделий, различных  наполнителей для пластмасс, для  асбестоцемента. Волокна асбеста прядутся обычно в смеси с хлопком или химическими волокнами.

Асбестовая ткань используется для пошива жароизоляционной одежды и относится к первичным средствам  пожаротушения небольших очагов при воспламенении веществ, горение  которых не может происходить без доступа воздуха.

Температура рабочей  среды до 500°С.

Асбополотно (полотно  нетканое асбестовое), используется в  качестве теплоизоляционного материала  для изоляции горячих поверхностей. Температура до +400°С.

Химические  волокна

Свойства синтетического волокна и, получаемого из него, материала можно задавать наперед. Физико-механические и физико-химические свойства синтетических волокон можно изменять в процессах формования, вытягивания, отделки и тепловой обработки, а также путём модификации, как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера волокна химические, обладающие разными свойствами.

Пряжа

Волокнистый состав оказывает  существенное влияние на структуру  пряжи. Длинные, грубые, прямые волокна (лен, грубая гребенная шерсть) располагаются в пряже компактно, нить получается плотной, жесткой, ее поверхность в большинстве случаев гладкая, только иногда на гладкой поверхности нити выступают отделившиеся концы прямых волокон. Тонкие, сильно извитые волокна, трудно поддающиеся распрямлению в прядении, образуют нить мягкую, более рыхлую, с пушистой поверхностью.

Существенно влияют на структуру  нити и расположение волокон в  ней процессы прядильного производства.

Рис. 14. Схема строения пряжи: а — гребенного и кардного прядения; б — аппаратного прядения.

 

Ткани

Ткань представляет собой  пространственную сетку из прямоугольных  или квадратных ячеек, образуемых двумя  взаимно перпендикулярными системами  нитей — основными, расположенными вдоль ткани, и уточными, лежащими поперек ткани. Различной последовательностью переплетения основных и уточных нитей в тканях создаются разнообразные рисунки — нити основы и утка огибают одна другую или перекрывают сразу несколько нитей, располагаясь то с лицевой, то с изнаночной стороны ткани. Переплетение не только придает тканям различный внешний вид, но и изменяет их свойства. Так, чем чаще переплетаются нити, переходя с лицевой стороны на изнаночную и обратно, тем больше они связаны между собой, сильнее напряжены, структура ткани жестче, а прочность больше. Нити с частыми изгибами придают поверхности ткани матовость, а длинные перекрытия, проходящие над несколькими нитями, делают ее гладкой и блестящей. Ткани, поверхность которых образована длинными перекрытиями, устойчивее к истиранию, но нити, слабее закрепленные в общей структуре ткани, легче осыпаются по ее срезу.

Графическое изображение  переплетения нитей ткани называется рисунком переплетения. Зарисовка ведется  на клетчатой бумаге, на которой  каждый вертикальный ряд клеток соответствует основной нити, горизонтальный— уточной. Каждая клетка представляет собой пересечение основной нити с уточной. Если в этом пересечении сверху лежит основа, т. е. основное перекрытие, клетку закрашивают, при уточном перекрытии клетку оставляют незакрашенной (рис. 15).

 

Рис. 15. Ткацкое переплетение и его зарисовка на канвовой бумаге

Простые (главные) переплетения

Отличительной особенностью всех простых переплетений является следующее: 1) раппорт по основе всегда равен раппорту по утку; 2) каждая основная нить переплетается с каждой уточной нитью в раппорте только один раз.

 

Рис.16 Простые переплетения

Чем меньше раппорт саржевого переплетения, тем чаще связи, больше слитность ткани и жестче ее структура. При выработке плотных тканей обычно применяют саржевые переплетения с большим раппортом, образующим более крупный рубчик. С увеличением раппорта саржевого переплетения прочность ткани уменьшается.

Атласное переплетение придает ткани гладкую блестящую  поверхность благодаря редким изгибам  основных и уточных нитей. Лицевая  сторона атласного переплетения состоит из настилов основных нитей. Каждая основная нить только один раз в раппорте проходит под уточной нитью. В сатине (уточном атласе), наоборот, лицевая сторона ткани образуется из уточных нитей, которые только по одному разу в раппорте на изнанке ткани проходят под основной нитью.

Сатиновым переплетением  вырабатывают большую группу хлопчатобумажных тканей, называемых сатином. В шелковой промышленности большое распространение имеет атлас. В этом случае на ткацком станке ткани обычно вырабатывают лицевой стороной вниз. Для шерстяных гребенных тканей, поверхность которых должна быть матовой, атласное переплетение применяется очень редко; иногда вырабатывают сатиновым переплетением шерстяные суконные ткани, подвергающиеся сильной валке и ворсовке.

Трикотаж

Трикотаж по способу  образования подразделяется на поперечновязаныи и основовязаный. Поперечновязаным называется такой трикотаж, в котором каждая нить последовательно образует все петли петельного ряда (см. рис.17). Поэтому для образования ряда поперечновязаного трикотажа требуется всего одна нить. Основовязаный называется такой трикотаж, в котором каждая нить образует в каждом петельном ряду только одну петлю (рис.18), затем переходит в следующий петельный ряд, образует следующую петлю и т. д. В результате для образования одного ряда основовязаного трикотажа требуется столько нитей, сколько в нем петель.

Рис. 17. Схема поперечновязаного  трикотажа

Рис. 18. Схема основовязаного трикотажа.

 

Петли, образующие трикотаж, по форме могут быть открытыми, в  которых протяжки, соединяющие соседние петли, не пересекаются друг с другом, и закрытыми, в которых протяжки пересекаются друг с другом (рис.19).

 

 

Рис. 19. Разновидности петель: а  — открытая поперечновязаная; б  — открытая основовязаная; в —  закрытая основовязаная

Нетканые полотна

Для изготовления основной массы нетканых материалов применяют волокнистые холсты, состоящие из кардных ваток-прочесов. Количество этих ваток-прочесов зависит от назначения нетканого материала. Свойства нетканых материалов, состоящих из волокнистых холстов, определяются порядком расположения волокон в холстах. Волокна в холстах могут быть расположены в одном направлении, перекрещиваться благодаря зигзагообразному расположению отдельных ваток по длине холста, или иметь комбинированное расположение, т. е. когда ватки с хаотическим расположением чередуются с ватками с параллельным или перекрестным расположением волокон.

В вязально-прошивных  нетканых материалах волокна в волокнистых  слоях обычно располагаются в  поперечном направлении для создания большой прочности и устойчивости этих материалов по ширине. Прочность и устойчивость вязально-прошивного нетканого материала по длине обеспечивается прошивкой. Для выработки вязально-прошивных нетканых материалов из двух слоев параллельных нитей, расположенных относительно друг друга под некоторым углом, применяется пряжа в основном средней и большой толщины.