Обработка результатов
σ
— коэффициент поверхностного натяжения воды (72,86 10
-3
Н/м при температуре 20°С)
g
— ускорение свободного падения (9,8 м/с
2
)
ρ
— плотность воды (1000 кг/м
3
)
r
— радиус капилляра, м
h
– высота подъёма жидкости, м
Ткань –
радиус капилляра
АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ
в современном мире существует большое количество различных тканей и чтобы их использовать по назначению нужно знать их свойства
НОВИЗНА
исследование
в рамках школы проводится впервые
использование цифрового микроскопа
Оборудование
Ткань
Плотность, г/м
2
(табличные
данные)
Особенности капиллярной структуры текстильных изделий
Булыгин Илья,
Никитенко Дмитрий,
Сычёв Михаил,
учащиеся 7 класса
МБОУ «Павлозаводская СОШ»
Результаты работы
изучена теория по темам «Свойства жидкостей», «Свойства тканей»;
подготовлен печатный отчёт по исследовательской работе;
разработана презентация;
сформированы умения проводить исследовательскую работу
Практическая значимость
знание капиллярных свойств тканей позволит нам в дальнейшем использовать их рационально
Теоретическое обоснование
Капиллярность —
движение жидкости по узкому отверстию, вызванное поверхностным натяжением между жидкостью и окружающим ее материалом.
Капиллярные явления:
растения;
почва;
использование тканей,
промокательной бумаги, фитилей;
сушка капиллярно-пористых тел;
строительство;
бумажная промышленность;
пищевая промышленность:
ткацкое производство
Исследуемые ткани
(флис, брезент, мембранная ткань)
МЕТОДЫ РАБОТЫ
поиск;
эксперимент;
расчеты;
анализ;
сравнение
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
ресурсы сети Интернет, научно-популярная литература
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ
январь – март 2015
г.
ОЖИДАЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
РАБОТЫ
проведение эксперимента;
подготовка п
ечатного
отчёта;
разработка отчётной презентации;
формирование умений проводить исследовательскую работу
различные ткани имеют различный радиус капилляров
из исследуемых материалом наибольшая капиллярность характерна для марли, наименьшая
–
для брезента, мембранной ткани
для уменьшения капиллярной структуры, материалы обрабатывают специальной пропиткой, закрывающей капилляры
пористые материалы могут гарантировать 100% водонепроницаемость
чем меньше капилляр, тем больше высота подъёма жидкости
Исследуемые ткани
(хлопок, лён, шёлк)
нахождение зависимости между высотой подъёма жидкости по капилляру ткани
и его радиусом
ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЯ
ткани
ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
капиллярная структура различных видов тканей
ГИПОТЕЗА
капиллярный подъём воды в тканях определяется радиусом капилляра
ЗАДАЧИ
поиск информации о свойствах жидкости и свойствах тканей;
изучение структуры различных тканей с помощью цифрового микроскопа;
оценка радиуса капилляров;
разработка текстового отчёта о работе;
разработка компьютерной презентации.
Исследуемые ткани
(марля, нетканое полотно, шерсть)
Высота подъёма жидкости –
радиус капилляра
Радиус, 10
-5
м
Физические свойства тканей
В зависимости от количества гидрофильных групп, способных притягивать и удерживать около себя воду, текстильные волокна обладают большей или меньшей гигроскопичностью, поэтому, при одинаковой относительной влажности и температуре воздуха различные текстильные материалы обладают различным влагосодержанием. На рис. 11-54 приведены изотермы сорбции. Изотермы получены при температуре 25° С. Относительная влажность воздуха в % равна:
где Р — абсолютное давление водяных паров в условиях сорбции в кГ/см 2; Р0 — абсолютное давление водяных паров при насыщении в кГ/см 2 .
По оси ординат откладывают относительную равновесную влажность Wp, т. е. отношение веса водяных паров к весу сухого волокна при сорбционном равновесии в %. По приведенным изотермам можно получить средние данные о равновесной (нормальной) влажности различных волокон. Процесс присоединения адсорбционно связанной влаги происходит при значительном выделении тепла. Наибольшее количество тепла выделяется при присоединении первого мономолекулярного слоя. Адсорбционно связанная влага обладает свойством упругого тепла, а ее пленка толщиной 0,1 мк — расклинивающим свойством.
При поглощении влаги волокна набухают, что увеличивает объем волокна больше по поперечнику и меньше по длине. Это явление объясняется тем, что структурные элементы волокна — макромолекулы, микрофибриллы, фибриллы расположены вдоль оси волокна или под небольшим углом к ней. Физико-химически связанная влага играет главную роль в процессах влажно-тепловой обработки тканей, так как она является пластификатором вещества волокон, ослабляет межмолекулярные связи и облегчает переход волокон в высокоэластическое состояние.
К физико-механическому способу связи материала с влагой относятся структурная связь (жидкость, захватываемая при образовании структуры коллоидного тела), капиллярная связь и связь в микрокапиллярах. Капиллярная жидкость делится на жидкость в макрокапиллярах (радиус капилляра r -5 см) и жидкость в микрокапиллярах (r> -5 см). Такое деление на макро- и микрокапилляры обусловлено явлением капиллярной конденсации пара в капиллярах. В сквозных капиллярах с радиусом r≤10 -5 см может происходит капиллярная конденсация пара, т. е. эти капилляры могут заполняться влагой во влажном воздухе, не соприкасаясь с жидкостью. Если же радиус сквозного капилляра r≥ 10 -5 см, то капиллярной конденсации не происходит, а капилляр заполняется водой только при непосредственном соприкосновении с. жидкостью.
Читайте также: Поделка мышка из ткани выкройки
В несквозных (замкнутых) капиллярах независимо от величины радиуса происходит поглощение влаги из влажного воздуха. Связь смачивания обусловлена прилипанием воды при непосредственном соприкосновении ее с поверхностью тела. Влага такой связи удерживается непрочно и может быть удалена испарением. Влага физико-механической формы связи не является пластификатором волокна, но при выполнении процессов влажно-тепловой обработки изделий из текстильных материалов ускоряет нагревание волокон и создает благоприятные условия для равномерности прогрева всех участков материала.
Гигроскопичность тканей, трикотажа и нетканых материалов в зависимости от их структуры (плотности, толщины), и от свойств волокон оказывает влияние на скорость влагопоглощения и влагоотдачи. Для тканей характерна также более высокая сорбция водяных паров в начальный момент помещения их во влажную атмосферу, а затем этот процесс замедляется (рис. 11-55). Как видно из графика, состояние равновесной влажности у тканей из синтетических волокон наступает через несколько часов, а у вискозных, хлопчатобумажных и шелковых тканей это состояние наступает только к концу вторых суток.
Рис. 11-55. Кривые сорбции-десорбции водяных паров тканями: 1 — вискозными; 2 — из натурального шелка; 3— хлопчатобумажными; 4 —из капрона; 5 — из лавсана.
Еще более разной оказывается скорость десорбции. Ткани и трикотаж, выработанные из синтетических волокон при помещении их в атмосферу с влажностью, равной 0%, быстро теряют влажность, а в тканях и трикотаже из хлопчатобумажной пряжи, из вискозных и шелковых нитей этот процесс протекает медленно.Считается, что более медленное протекание процессов сорбции и десорбции в гидрофильных волокнах и особенно в таких, как шерсть и вискоза, является следствием их высокого теплового эффекта смачивания. Показателем скорости влагопоглощения является капиллярность. Капиллярность. Капиллярность материалов является характеристикой водопоглощающей способности продольных пор в материале. Подъем воды не может происходить по порам, находящимся на поверхности ткани, и по сквозным порам или просветам, образующимся в ткани из-за неплотного прилегания нитей друг к другу, ввиду их малой протяженности и большого диаметра.
Таким образом, впитывание и перемещение влаги в текстильных материалах происходит по продольным порам, имеющимся в нитях и пряже. Подъем воды между отдельными нитями не происходит, так как нити в силу переплетения не образуют между собой непрерывного капилляра. Этим, в частности, можно объяснить тот факт, что трикотажные полотна выработанные из такой же пряжи и нитей, как и ткани обладают по сравнению с тканями меньшей капиллярностью. На рис- 11-56 представлены кривые, характеризующие сравнительную скорость впитывания воды некоторыми видами тканей, трикотажа и нетканых материалов. Анализ приведенных кривых показывает, что величина капиллярности зависит не только от волокнистого состава материала, но и от его структуры.
Для оценки гигиенических свойств тканей, трикотажа и нетканых материалов имеет значение не только начальная скорость водопоглощения, определяющая интенсивность смачивания, но и постоянная скорость перемещения воды по ним, а также скорость высыхания материалов. Процесс высыхания материалов сопровождается изменением температуры соприкасающейся с ним поверхности. Скорость высыхания тканей, трикотажа и нетканых материалов зависит от природы волокон, из которых эти материалы изготовлены, а также от структуры материала. Целесообразность носки льняных изделий в жаркое время года, так как они способствуют снижению температуры поверхности кожи и быстрому удалению потовыделений из пододежного пространства.
Рис. 11-56. Кривые скорости впитывания влаги: I, 2, 3 — хлопчатобумажными неткаными вязально-прошивными материалами; 4 — хлопчатобумажными начесными тканями; 5 — ситцем; 6 — костюмными тканями полушерстяными с лавсаном; 7 — платированными полотнами хлопчатобумажными с вискозным шелком; 8 — хлопчатобумажным трикотажем переплетения гладь; 9 — пальтовыми тканями полушерстяными с лавсаном: 10 — трикотажными шерстяными полотнами пике.
7. Свойства тканей
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТКАНЕЙ
Читайте также: Все шерстяные ткани для обивки мебели
Основными показателями физических свойств тканей являются их гигроскопичность, намокаемость, водоупорность, воздухопроницаемость, паропроницаемость, теплозащитные свойства, пылеемкость и пылепроницаемость.
Эти свойства определяют гигиеничность тканей и одежды из нее.
К тканям различного назначения предъявляются различные требования в отношении их гигиенических свойств. Ткани для верхней одежды, особенно зимней, должны обладать в первую очередь теплозащитными свойствами, кроме того, водостойкостью и ограниченной воздухопроницаемостью. Для бельевых тканей важны гигроскопичность, воздухопроницаемость и намокаемость, для костюмных — теплозащитные свойства, воздухопроницаемость, водоупорность, незагрязняемость.
Гигроскопичность. Гигроскопичность — это свойство ткани изменять свою влажность в зависимости от влажности и температуры окружающей среды. Это свойство важно прежде всего для бельевых тканей, которые должны легко впитывать влагу, выделяемую кожей человека, и испарять ее в окружающую среду, тем самым поддерживая тело в гигиеничном состоянии.
Гигроскопичность тканей характеризуется нормальной влажностью волокон, из которых она состоит, т. е. влажностью волокон при нормальных условиях.
Наилучшей гигроскопичностью обладают льняные и хлопчатобумажные ткани, а также ткани из натурального шелка и гидратцеллюлозного волокна. Такие ткани используются для изготовления белья и легкой одежды. Шерстяные ткани, хотя и обладают значительной гигроскопичностью, но влагу впитывают и испаряют медленно. С этой точки зрения шерстяные ткани целесообразно использовать для верхней одежды.
Скорость поглощения и отдачи влаги зависит не только от гигроскопичности волокон, но и от структуры ткани. Чем плотнее и толще ткани, тем медленнее они впитывают и отдают влагу и тем лучше обеспечивают постоянство влажности и температуры воздушной прослойки между одеждой и телом человека.
Низкой гигроскопичностью обладают ткани из синтетических волокон, поэтому их не рекомендуется использовать для изготовления белья, Гигроскопичность ткани при фактической влажности воздуха вычисляют отношением количества влаги, содержащейся в образце ткани, к массе высушенного образца по формуле, аналогичной формуле для определения влажности волокон.
Намокаемость. Намокаемость — способность тканей впитывать капельно-жидкую влагу. Это свойство очень ценно для таких изделий, как полотенца, простыни, а также белье, сорочки и платья.
Характеристикой намокаемости тканей является их водопоглощаемость и капиллярность.
Водопоглощаемость тканей характеризуется количеством поглощенной воды в процентах к массе ткани при непосредственном соприкосновении ее с водой.
Капиллярность тканей характеризуется высотой, на которую поднимается смачивающая жидкость по капиллярам. Капиллярность определяют с помощью полоски ткани размером 300Х50 мм, опущенной одним концом в сосуд с жидкостью (водный раствор эозина концентрацией 2 г/л). При этом измеряют высоту подъема жидкости, зависящую от скорости поглощения влаги волокнами, структуры пряжи (нитей) и продолжительности погружения в жидкость. Например, капиллярность ткани из мэрона выше, чем из комплексных капроновых нитей, а капиллярность последней выше, чем ткани из элементарных капроновых нитей; капиллярность ткани из хлопка с вискозным волокном выше, чем капиллярность ткани из хлопка с лавсаном и т. д. Высокая капиллярность свидетельствует о хорошей способности данной ткани впитывать влагу пододежного слоя.
Таким образом, необходимая одежде гигиеничность обеспечивается рядом свойств тканей, причем недостаток одних в отдельных случаях может быть компенсирован наличием других. Например, невысокая гигроскопичность тканей из синтетических волокон может быть компенсирована высокой водопоглощаемостью и капиллярностью, если синтетическая нить пушистая, извитая, а ткань имеет рыхлую структуру.
Водоупорность. Водоупорность — свойство ткани сопротивляться прониканию через нее воды. Большое значение это свойство имеет для специальных тканей (брезентов, парусин, палаточных), плащевых тканей, а также для пальтовых и костюмных шерстяных тканей.
Водоупорность ткани зависит от ее структуры и характера отделки. У тканей плотных, а также у сильно уваленных и обработанных водоупорными пропитками водоупорность выше.
Наиболее простым способом определения водоупорности ткани является испытание «кошелем». Водоупорность характеризуется временем, по истечении которого третья капля воды, налитой в «кошель» из испытуемой ткани, просачивается через нее.
Водоупорность тканей может быть определена также с помощью пенетрометра или дождевального аппарата.
Величиной, обратной водоупорности, является водопроницаемость, которая характеризуется количеством воды, дм³, проходящей за 1 с через 1 м² ткани при определенном давлении.
Воздухопроницаемость. Воздухопроницаемость — это свойство ткани пропускать воздух и обеспечивать вентилируемость одежды.
К тканям различного назначения предъявляются различные требования воздухопроницаемости. Сорочечно-платьевые и бельевые ткани должны обладать наибольшей воздухопроницаемостью. Ткани для верхней и зимней одежды должны обладать ограниченной воздухопроницаемостью, должны быть ветростойкими и не допускать переохлаждения тела человека в результате проникания чрезмерного количества холодного воздуха в пододежное пространство.
Читайте также: Ткань образующая покровы растения
Воздухопроницаемость тканей зависит от наличия пор, которых у тканей тонких, малоплотных и неаппретированных больше, а у толстых, плотных, аппретированных — меньше. Проникание воздуха через ткань зависит от скорости движения человека или скорости ветра.
Воздухопроницаемость тканей определяют на приборах УПВ-2 и ВПТМ-2. В этих приборах с помощью насоса создается разрежение воздуха с одной стороны ткани. Зная площадь образца S, м², через которую проходит воздух, и количество воздуха V, м³, прошедшего за определенный промежуток времени Т, с, при постоянном перепаде давления, рассчитывают коэффициент воздухопроницаемости ткани В, дм³/(м² x с), но формуле В = V/SТ.
Паропроницаемость. Паропроницаемость тканей — это их способность пропускать водяные пары и тем самым обеспечивать нормальные условия жизнедеятельности организма человека в одежде.
Пары воды проникают через ткань так же, как и воздух, через поры. Паропроницаемость тканей оценивают коэффициентом паропроницаемости. Чем толще и плотнее ткань, чем больше малогигроскопичных волокон в ткани, тем меньше ее паропроницаемость. Лучшей паропроницаемостью обладают хлопчатобумажные и вискозные легкие тонкие ткани, худшей — пальтовые и плащевые ткани, особенно с пленочным покрытием.
Теплозащитные свойства. Теплозащитные свойства тканей — это их способность сохранять тепло, выделяемое телом человека. Теплозащитные свойства зависят от вида и качества волокнистого материала и структуры ткани.
Волокна характеризуются тем или иным коэффициентом теплопроводности: целлюлозные волокна — наибольшим коэффициентом теплопроводности, особенно льняное волокно, которое всегда рассматривалось как «холодное»; белковые волокна — более низким коэффициентом теплопроводности; шерсть всегда считалась «теплым» волокном. По уменьшению теплопроводности волокна можно расположить в следующий ряд: капроновые, искусственные, лен, хлопок, натуральный шелк, шерсть, нитрон. Кроме теплопроводности волокон, имеет значение их толщина, длина, извитость, упругость. Использование тонких, коротких, извитых и упругих волокон позволяет получать в толще ткани большое количество закрытых пор, заполненных воздухом, который, являясь плохим проводником тепла, сообщает ткани теплозащитные свойства. Лучшими теплозащитными свойствами будут обладать ткани невысокой объемной плотности (0,2 — 0,35 г/см³).
Большое значение для характеристики теплозащитных свойств имеют толщина и плотность ткани. Чем выше эти показатели, тем выше теплозащитные свойства ткани.
Теплозащитные свойства одежды зависят не только от теплозащитных свойств ткани, но и от конструкции, покроя и модели одежды. Одежда из ткани с начесом будет теплозащитной, если начес будет расположен внутрь; две тонкие ткани обладают большей теплозащитностью, чем одна толстая и т. д.
Теплозащитные свойства тканей могут быть определены двумя методами: методом стационарного режима, при котором теплопроводность ткани определяется расчетом коэффициента теплопроводности по расходу электроэнергии, необходимой для сохранения постоянной разности температур с обеих сторон ткани, и методом нестационарного (регулярного) режима, при котором с помощью прибора ПТС-225 определяется скорость охлаждения нагретого тела, изолированного от окружающей среды испытуемым материалом.
Пылеемкость и пылепроницаемость. Пылеемкость ткани — ее способность удерживать пыль и другие загрязнения.
Пылеемкость ткани зависит от структуры ткани, вида волокон и характера отделки ткани. Ткани плотные, с гладкой поверхностью загрязняются меньше, чем рыхлые, шероховатые. Больше всего загрязняются шерстяные ткани, потому что волокна шерсти имеют чешуйчатый слой, способствующий скоплению частиц пыли. Хлопчатобумажные ткани также легко загрязняются вследствие извитости волокон хлопка. Шелковые и льняные ткани загрязняются меньше; это объясняется тем, что волокна шелка и льна имеют гладкую поверхность, слабо удерживающую загрязнения. Мало загрязняются также аппретированные ткани.
Загрязненность ткани определяют различными способами. Наиболее простым способом является испытание ткани на пылеемкость по воздействию загрязняющей смесью. По привесу, а также по внешнему виду образца определяют степень его загрязненности (пылеемкости).
Пылепроницаемость ткани — способность ее пропускать пыль в пододежный слой. Чем толще и плотнее ткань, тем меньше ее пылепроницаемость; это особенно важно при изготовлении спецодежды для рабочих пыльных производств (шахт, цементных заводов, мукомольных производств).
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом