Лекція 1. Загальні відомості про волокна

Зміст лекції

1.Мета та завдання  дисципліни «Матеріалознавство».

2.Текстильне волокно. Класифікація волокон, основні властивості.

1.Матеріалознаство – це наука, яка вивчає будову, властивості, асортимент та якість матеріалів,  що використовують для виготовлення швейних виробів.

Об’єктом  вивчення дисципліни «Матеріалознавство» є текстильні матеріали. В про­цесі масового та індивідуального виробництва одягу викори­стовують ряд  швейних матеріалів, таких як тканини,  неткані та трикотажні полотна, натуральне та штучне  хутро, дубльовані та плащові матеріали, натуральні та штучні шкіри, швейні нитки, фурнітуру, клейові, оздоблювальні матеріали. Основними постачальниками матеріалів для одягу є текстильна, трикотажна, шкіряна, хутряна  промисловості. Традиційний асортимент тканин і матеріалів поповнюється за рахунок оптимального підбору необхідних видів сировини.  Розширюється спектр функціонального оздоб­лення, підвищується комфортність і захисні властивості тка­нин. Водночас велика увага приділяється декоративним ефектам матеріалів - багатству фактури, виразності рельєфу та блиску, складній орнаментації. Для грамотного використання  матеріалів необхідно знати  види, основні характеристики, властивості та область застосування тих чи інших матеріалів. Грунтовні знання з основ матеріалознавства та їх уміле застосування є однією з умов поліпшення якості швейних виробів.

Одяг є багатошаровим виробом, що складається з основних і допоміжних матеріалів. У  пакет матеріалів для виготовлення виробу входять такі групи матеріалів:

§  основні матеріали (матеріали, з яких виготовляють деталі верху швейного виробу);

§  підкладкові матеріали (матеріали, з яких виготовляють деталі підкладки швейного виробу);

§  прокладкові  матеріали (матеріали, з яких отримують деталі прокладки для швейного виробу);

§  утеплювальні матеріали (матеріали для теплоізоляційних прокладок у одязі);

§  фур­нітура,

§  оздоблювальні  матеріали,

§  матеріали для з’єднання деталей виробу.

Одяг повинен відповідати  ряду вимог, які значною мірою обумовлюють і вимоги до  одягових матеріалів.  Гігієнічні вимоги - це вимоги, спрямовані на збереження здоров'я людини в процесі експлуатації швейного виробу. Основними гігієнічними показниками одягу є повітропроникність, гігроскопічність, теплозахисні властивості, стійкість до забруднення, зручність у динаміці  та статиці, водонепроникність і ін. Гігієнічні вимоги залежать від  призначення виробу. Білизна і літній одяг повинні мати високу повітропроникність і гігроскопічність, здатність до легкого прання. Зимовий одяг повинен бути теплозахисним,  плащі — водонепроникними, тощо. Технічні вимоги – такі вимоги, що стосуються якості швейних матеріалів для виготовлення одягу. Усі текстильні матеріали повинні відповідати вимогам ДСТУ, обов’язково встановлюють сортність того чи іншого виду  матеріалу відповідно до ДСТУ.  Естетичні вимоги  - пов’язані з модою. Одяг будь – якого призначення повинен бути не тільки зручним, функціональним, а ще й виразним, красивим. Економічні вимоги  до одягу обумовлені його вартістю. Модний, сучасний одяг повинен бути доступним широкому колу споживачів.

2. Текстильне волокно, або  волокно — це гнучке, міцне тіло з малим поперечним перерізом, граничної довжини, придатне для виготовлення пряжі та текстильних матеріалів. Текстильна нитка відрізняється від волокна значно більшою довжиною — десятки та сотні метрів. Для виготовлення текстильних матеріалів вико­ристовують різноманітні волокна та нитки, що відрізня­ються за хімічним складом, будовою і властивостями. Саме ці фактори визначають основні фізико-хімічні влас­тивості, зовнішній вигляд, зносостійкість текстильних ма­теріалів і значною мірою впливають на параметри техно­логічного процесу виготовлення виробів та їх якість. Основою класифікації  текстильних волокон та ни­ток  є їх походження. До натуральних відносять волокна рослинного та тва­ринного походження, а також мінеральні — усі ці волокна утворюються завдяки природним процесам без втручан­ня людини. Натуральні волокна рослинного походження складаються з целюлози. Їх отримують з поверхні насіння рослин (бавовна), із стебел (льон, коноплі, джут), із листя (абака, сизаль). Натуральні волокна тваринного похо­дження складаються із кератину (вовна  тварин) або фіброїну (шовк тутового або дубового шовкопряда, па­вутинний шовк).                                                                                                              Хімічні волокна створюються у заводсь­ких умовах шляхом формування їх із природних або син­тетичних полімерів. Штучні волокна та нитки виробля­ють із високомолекулярних сполук, які зустрічаються в природі (целюлоза, білки). Синтетичні волокна та нитки виробляють із високомолекулярних сполук, які синтезують із низькомолекулярних сполук.

Текстильні волокна характеризуються геометричними, механічними, фізичними та хімічними властивостями.

До основних геометричних властивостей волокон від­носять довжину, товщину, форму поперечного перерізу, звитість. 

Форму поперечного перерізу волокон  визначать під мікро­скопом. Елементарне волокно льону при поперечному перерізі має форму багатогранника.

Довжина волокна  L — це відстань між кінцями  випрямленого волокна. Вимірюється у мм, см, м, км.. Від довжини залежить спосіб прядіння, товщина та міцність отриманої пряжі.

Товщину волокон  (лінійна густина) характеризує маса, яка припадає на одиницю довжини волокна. Товщину записують у Текс. Чим менше значення товщини, тим тонше волокно.

Звитість – позитивна властивість волокон, буває плоскою та спіралеподібною. Натуральні волокна мають природну звитість (вовна, бавовна), хімічним волокнам надають звитості з метою покращення їх основних властивостей (розтяжність, об’ємність).

Механічні властивості волокон проявляються при умові дії на них  зовнішніх зусилль, переважно розтягу­вання та згинання, і визначаються такими характеристи­ками, як:

-         розривне зусилля, Рр , сН — найбільше зусилля, яке витримує волокно на момент розривання;

-         розривне напруження,  характеризує розрив­не навантаження, яке припадає на одиницю площі поперечного перерізу;

-          відносне розривне зусилля — характе­ризує розривне навантаження, що припадає на одиницю товщини волокна;

-         абсолютне розривне подовження, мм — приріст довжини волокна у момент розриву.                                                                        

До основних фізичних властивостей волокон відносять:  гіг­роскопічність, набухання, повітропроникність,  теплопровідність, тепло- та термостійкість, світлостійкість, тощо.

Гігроскопіч­ність — здатність волокон поглинати і віддавати вологу.

Гігроскопічні властивості волокон мають велике значення для гігієнічності одягу. Високою гігроскопічністю володіють усі натуральні волокна та віскоза, низькою – усі синтетичні (крім вінолу) та ацетатні волокна. Завдяки гігроскопічності волокон одяг поглинає піт та виводить його у навколишнє середовище. Гігроскопічні властивості оцінюються фактичною кондиційною та максимальною вологістю. Фактична во­логість свідчить, який відсоток від маси сухого волокна становить волога, що  міститься за даних атмосферних умов. Кондиційна во­логість — це вологість волокна за нормальних умов, тобто при температурі повітря 20 °С і його відносній вологості 65 %. Макси­мальна вологість — це вологість волокна при температурі 20 °С і відносній вологості повітря 100 %.

Набухання – це здатність волокон до вбирання води. При занурюванні волокон у воду вони вбирають її з різною швидкістю та в неоднаковій кількості. Здатність волокон до набухання впливає на формовочні властивості, процеси оздоблення та формування матеріалів, процеси ВТО. Швидко та у великій кількості вбирають воду целюлозні волокна, волокна вовни вбирають воду але значно повільніше, синтетичні крім вінолу та триацетатні волокна практично не набухають. При набуханні волокон збільшується їх довжина: бавовни, вовни, капрону – на 1,2%; віскози – на 1,7%. Чим більша здатність волокон до набухання, тим більшою буде усадка тканин з таких волокон.

Повітропроникність — це здат­ність волокна пропускати повітря. Натуральні волокна мають вищі показники гігієнічних властивостей, ніж хімічні.

Теплопровідність – це здатність волокон виводити тепло у навколишнє середовище (льон).

Термічні властивості волокон характеризують їх поведінку при зміні температури. Оцінюються за зміною механічних властивостей під дією температури. Тепло­стійкість — це максимальна температура нагрівання, при якій не спостерігаються зворотні зміни механічних власти­востей текстильних волокон.  Після охолодження волокна до нормальної температури його властивості відновлюються. Теплостійкість обумовлює режими теплових обробок матеріалів у виробництві. Термостійкість характеризується  темпе­ратурами, дія яких викликає незворотні зміни властивостей волокон. Тобто, це такі температури, які викликають зниження міцності, пружності і навіть термічне руйнування волокна. Тепло-та термостійкість впливають на вибір режимів ВТО у швейному виробництві. Усі волокна поділяють на термопластичні або нетермопластичні. До першої групи відносять синтетичні волокна та деякі штучні (ацетатні, триацетатні), до другої – усі натуральні та окремі штучні волокна (віскозні, полінозні). Світлостійкість – це стійкість волокон до тривалої дії сонячного світла (процес інсоляції) в атмосферних умовах. Тривала дія світла у атмосферних умовах призводить до зниження міцності та видовження волокон, погіршення їх зовнішнього виду (жовтизна). Волокна мають різну світлостійкість: найбільш стійкими є нітрон, віскоза, натуральні волокна; найменшу світлостійкість мають натуральний шовк, капрон, хлорин. Світлостійкість волокон можна  підвищити  фарбуванням.

До хімічних властивостей волокон відносять хемостійкість. Хемостійкість – це стійкість волокон до дії різних хімічних реагентів: кислот, лугів, окисників, органічних розчинників та інших хімічних речовин. Хемостійкість волокон обумовлює можливість їх застосування для виробів різного призначення, режими прання та хімічної чистки виробів. Текстильні волокна мають різну стійкість до дії хімічних реагентів. Вовна, натуральний шовк під дією кислот покращують окремі властивості, целюлозні волокна мають низьку стійкість до кислот і високу – до дії лугів. По-різному впливають на волокна і органічні розчинники, які застосовують при хімчистці (ацетон, бензол, етиловий спирт, фенол). Окисники використовують для вибілювання волокон – це перекис водню та гіпохлорид натрію. Окисники руйнують волокна, тому їх застосовують короткочасно.