При выборе каких параметров обработки тканей влияет влажность волокон

При выборе каких параметров обработки тканей влияет влажность волокон

Физические свойства волокон характеризуют их способность к поглощение и испарение влаги; тепловые и оптические свойства; устойчивость к действию света и погоды.

Гигроскопические свойства волокон характеризуют их способность поглощать из окружающей среды и испарять в него поглощены водяные пары и воду. Оценивают гигроскопические свойства волокон тремя показателями: фактической, кондиционной и максимальной влажностью.

Фактическая влажность W ф(%) — показывает, какую долю от массы сухого волокна составляет масса влаги, которую оно содержит при

фактических атмосферных условиях. Рассчитывают фактическую влажность по формуле:

где: М и Мс — соответственно: масса волокна (г) до и после высушивания до постоянной массы.

Кондиционная влажность W к (%) — показывает влажность волокна при нормальных атмосферных условиях, то есть при влажности воздуха W п = 65 % и температуре воздуха Тп = 20 °С.

Максимальная влажность волокна Wmax (%) — влажность волокна при максимальной влажности воздуха W п = 100 % и при температуре воздуха Тп = 20°С ± 2°С.

Гигроскопические свойства волокон имеют большое значение для гигиеничности одежды. Высокую гигроскопичность имеют все натуральные волокна и вискоза; нізьку — все синтетические (кроме вінолу) и ацетатные волокна. Благодаря гигроскопичности волокон одежда поглощает пот, который выделяет кожа человека, и испаряет ее в окружающую среду. Испарение пота снижает температуру тела. Волокна при поглощении влаги выделяют тепло. Это приводит к увеличению давления водяных паров в волокне, что, в свою очередь, вызывает удаление доли влаги из волокна и поглощения волокном тепла. Эффект охлаждения тела уменьшается. Таким образом, как при поглощении влаги волокном, так и при ее испарении, волокна защищают тело человека от резкого воздействия окружающей среды. Чем выше степень поглощения влаги волокном, тем выше его защитная действие и гигиеничность.

В таблице 4 приведена кондиционная влажность различных волокон при нормальных атмосферных условиях (при температуре 20°С и влажности воздуха 65%), а также их фактическая влажность (при влажности воздуха 95%, когда волокна на ощупь остаются сухими).

Таблица 4. Влажность волокон

Влажность волокна, % при относительной влажности воздуха

Набухание волокон. При погружении волокон в воду впитывают ее, но с разной скоростью и в неодинаковом количестве. Способность волокон до впитывания воды называется набуханием. При набухании волокна увеличивают свои размеры, возможно изменение их прочности. Набухание волокон влияет на формовочные способности материалов, на процессы отделки и покраски материалов, на процессы их после высушивания влажных обработок, а также на процессы влажно-тепловой обработки изделий из этих материалов. Быстро и в большом количества впитывают воду целлюлозные волокна, волокна шерсти впитывают ее еще в большем количестве, но медленно, синтетические (кроме вінолу) и триацетатные волокна практически не набухают. Разная способность волокон к набуханию объясняется их химическим составом и молекулярной структурой. Так, при погружении в воду целлюлозных волокон молекулы воды проникают между молекулярными цепями целлюлозы, раздвигают их и вызывают набухание волокна. В волокнах хлопка молекулы целлюлозы расположены более плотно, чем в искусственных волокнах, связи между ними более прочные, поэтому их набухание меньше набухания вискозных волокон.

При набухании волокон увеличивается их длина: хлопка, шерсти, капрона — на 1,2%, в шелковой — на 1,7%, в вискозного волокна — на 3-5%. Чем выше набухание волокон, тем более они теряют прочность при увлажнении (исключением является волокна хлопка и льна) и тем больше будет усадка тканей из этих волокон. И Наличие влаги в волокнах при влажно-тепловых обробленнях изделий способствует более быстрому их нагреву и лучшему формированию, так как вода выполняет роль пластификатора, который обеспечивает переход волокон в высокоэластичное состояние.

В среде с влажностью воздуха около 0° с волокон начинает испаряться влага. Синтетические волокна высушиваются быстро; хлопок, натуральный шелк и вискоза — медленно; шерсть — еще медленнее.

В таблице 5 приведены данные, характеризующие набухание волокон в воде.

Таблица 5. Набухание волокон в воде

Устойчивость волокон к нагреванию. Повышенные температуры влияют на прочность, удлинение, упругость волокон, а также на их внешний вид и химическую структуру.

При повышении температуры большинство волокон снижает свою прочность, при этом растет их удлинения, уменьшается упругость.

В соответствии с характером изменений свойств волокон от действия повышенных температур различают теплостойкость и термостойкость волокон.

Теплостойкость волокон определяется максимальными температурами, действие которых на протяжении долгого времени не ухудшает свойств волокон. После охлаждения волокна до нормальной температуры его свойства восстанавливаются. Температуры теплостойкости обусловливают режимы тепловых обработок материалов в производстве.

Термостойкость волокон характеризуется температурами, действие которых вызывает необратимые изменения свойств волокон. То есть, это такие температуры, которые могут вызвать снижение прочности, удлинения, упругости и даже привести к термическому разрушению волокна в зависимости от степени нагрева и его продолжительности.

Оба показателя имеют большое значение для выбора режимов ВТО в швейном производстве.

В таблице 6 приведены данные, которые характеризуют теплостойкость различных волокон.

Все волокна можно разделить на термопластичные и не термопластичные. К первой группе относятся, в основном, синтетические волокна и некоторые искусственные ацетатные и триацетатные), ко второй — все натуральные и такие искусственные волокна, как вискозные и полінозні.

При кратковременном повышении температуры в термопластичных волокнах возникает разрыв межмолекулярных связей, который вызывает рекристалізацію полимера и сопровождается изменением свойств волокон. При охлаждении термопластичных волокон восстанавливается их структура и механические свойства. При длительном нагревании возникают необратимые изменения свойств волокон.

Таблица 6. Теплостойкость волокон

Предельные температуры теплостойкости, °С

При относительно кратковременном (в течение нескольких часов) нагревании не термопластичных волокон сначала возникает деполимеризация (распад макромолекул), а затем разрушение и обугливание основного вещества волокна.

Читайте также: Характеристика свойства ткани ситец

Тепло — и термостойкость химических волокон может быть повышена стабилизацией. Стабилизация волокон может осуществляться кипячением в воде, действием насыщенного пара, горячего воздуха, столкновением с нагретой металлической поверхностью, инфракрасными лучами, токами высокой частоты и другими способами. Сущность стабилизации заключается в ослаблении молекулярных связей полимера под действием высокой температуры с последующим закреплением их после охлаждения в таких положениях, которые обеспечивают стабильность размеров волокна при тепловых обработках. Синтетические нити можно стабилизировать в свободном и натянутом состоянии. При стабилизации в натянутом состоянии нити вытягиваются, повышается степень ориентации макромолекул, вследствие чего увеличивается их прочность и уменьшается удлинение.

Устойчивость химических волокон к действию высоких температур может быть повышена и введением в полимер незначительных добавок термостабілізаторів (соединений хрома, меди, магния, а также гидрохинона, салициловой кислоты и другое).

Влияние высоких температур на не стабилизированные химические волокна, а также превышение температуры стабилизации вызывают проявление тепловой усадки волокна, что необходимо учитывать при влажно-тепловых обробленнях швейных изделий с целью предотвращения искажения формы изделия. Из натуральных волокон только шерсть способна к небольшой тепловой усадки под действием температур выше 240°С. Однако, уже при температуре 120°С начинается распад шерстяного волокна, наиболее активно протекает при температуре 170-180°С.

В связи с тем, что влажно-тепловая обработка изделий производится кратковременно, его температурный режим может быть значительно выше теплостойкости волокон.

Морозостойкость — это устойчивость волокон к действию низких температур. Большинство волокон не изменяет свои свойства при температуре не ниже 20-25°С. Морозостойкими являются натуральные и искусственные волокна; синтетические волокна менее морозостойкие. Так, хлорин уже при температуре -20°С теряет эластичность, при -25°С становится хрупким, хрупким; капрон становится хрупким при температуре -40°С, вінол — при -50°С, лавсан — при -70°С.

Светостойкость волокон — это их устойчивость к длительному воздействию солнечного света (процесса инсоляции) в атмосферных условиях.

Длительное воздействие света в атмосферных условиях приводит к снижению прочности и относительного удлинения волокон, ухудшение других свойств и внешнего вида (появление желтизны) вследствие фотохимического распада основного вещества волокна. Разрушение волокон происходит быстрее при повышении температуры и влажности воздуха. Волокна имеют разную светостойкость: наиболее устойчивым является нитрон, устойчивы также к воздействию света натуральные волокна, вискоза; наименьшее устойчивость имеют: капрон, натуральный шелк, спандекс, хлорин.

Светостойкость волокон может быть повышена покраской и стабилизацией пигментами. Обработка химических волокон двуокисью титана для снижение их блеска способствует снижению світлостійкісті волокон.

4. Основные свойства волокон и их размерные характеристики

Гигроскопичность — это способность материала поглощать из окружающей среды и отдавать в окружающую среду водяные пары и воду. Гигроскопичность волокна характеризуется его влажностью при нормальных условиях (температура 20 ‘С, относительная влажность воздуха б5%). Количество гигроскопической влаги в волокне зависит от его химической структуры, от относительной влажности и температуры воздуха. Наличие в волокнах полярных групп — ОН, — NН₂, — СООН, — СОNН обусловливает большую гигроскопичность и хорошую окрашиваемость волокон. Отсутствие таких групп в большинстве синтетических волокон является причиной их малой гигроскопичности, трудности окрашивания и значительной химической стойкости. Чем больше относительная влажность воздуха, тем больше влажность волокон. Чем выше температура воздуха, тем ниже влажность волокон.

Впитываемая волокном влага проникает между макромолекулами и ослабляет связи между ними, вследствие чего уменьшается прочность волокон и увеличиваются их мягкость, гибкость и удлинение. Исключением являются волокна хлопка, у которых при увеличении влажности разрывная нагрузка увеличивается примерно на 15%.

Влажность волокон W, %, определяют путем их высушивания в сушильном шкафу от массы при фактической влажности воздуха mф до сухой массы mс и рассчитывают по формуле W = (mф — mс)/mс х 100.

В табл. 4 приведена кондиционная влажность различных волокон при нормальных условиях (при 20 С и 65 % относительной влажности воздуха), а также фактическая влажность при относительной влажности воздуха 95 %, когда волокна на ощупь остаются сухими.

4. Влажность волокон

Волокно Влажность волокна, %, при относительной влажности воздуха, %
65 95
Хлопок 8 18 — 20
Лен 12 19 — 21
Шерсть 15 — 17 38 — 40
Шелк натуральный 11 37 — 39
Вискозное 11 — 12 35 — 40
Ацетатное 7 13 — 15
Триацетатное 5 5 — 6
Капрон 5 7 — 8
Лавсан 0,5 0,6 — 0,7
Спандекс 0,8 0,9
Нитрон 1,5 6
Хлорин и поливинилхлорид 0,5 0,7 — 0,8
Винол 5 — 7 10 — 14

Благодаря гигроскопичности волокон одежда поглощает пот, выделяемый кожей человека, и отдает его в окружающую среду. Испарение потовых выделений понижает температуру человеческого тела. Волокна при поглощении влаги выделяют тепло. Это приводит к увеличению давления водяных паров в волокне, что в свою очередь вызывает удаление части влаги из волокна и поглощение волокном тепла. Эффект охлаждения тела уменьшается. Таким образом, как при поглощении влаги волокном, так и при ее испарении волокна защищают тело человека от резкого влияния окружающей среды. Чем выше поглощаемость влаги волокном, тем сильнее его защитное действие, тем выше его гигиеничность.

При погружении в воду волокна впитывают ее. Различные волокна впитывают воду с разной скоростью и в неодинаковом количестве. Целлюлозные волокна, например, впитывают воду быстро и в большом количестве, волокна шерсти впитывают ее медленно и еще в большем количестве, синтетические волокна впитывают воду очень мало. При впитывании воды волокна набухают,размеры их изменяются.

Различная способность волокон к набуханию объясняется их химическим составом и молекулярной структурой. Так, при погружении в воду целлюлозных волокон молекулы воды проникают между молекулярными цепями целлюлозы, раздвигают их и вызывают набухание волокна. В волокнах хлопка молекулы целлюлозы уложены более плотно, чем в искусственных волокнах, и связи между ними более прочны, поэтому их набухаемость меньше набухаемости вискозных волокон.

Читайте также: Процесс формирования тканей это

При набухании волокон несколько увеличивается их длина: у хлопка, шерсти, капрона — на 1,2, у шелка — на 1,7, у вискозного волокна — на 3 — 5 %.

В табл. 5 приводятся данные, характеризующие набухаемость волокон в воде.

5. Набухаемость волокон в воде

Волокно Увеличение, %
длины волокна площади поперечного сечения волокна объема волокна
Хлопок 1 — 1,2 22 — 42 40 — 45
Лен 1 — 1,2 25 — 40 40 — 45
Шерсть 1,2 — 1,8 18 — 38 36 — 41
Шелк натуральный 1,5 20 30 — 40
Вискозное (комплексное) 3 — 5 40 — 50 80 — 110
Вискозное (штапельное) 5 — 8 50 — 65 95 — 120
Полинозное 60 — 65
Ацетатное 0,1 6 — 11 20 — 25
Триацетатное 12 — 18
Капрон 1,2 2 — 5 10 — 14
Лавсан 3 — 5
Нитрон 4 — 6
Винол 1,1 8 — 10 25

Иногда длина волокон (чаще вискозных) после набухания уменьшается. Это объясняется тем, что до увлажнения молекулы волокна находились в растянутом зафиксированном состоянии, а после набухания волокна приняли равновесное изогнутое положение, что привело к уменьшению длины волокон и вследствие этого — к усадке тканей.

Молекулы воды легко проникают в аморфные участки волокна и с трудом — в кристаллические. Из-за того, что кристаллические участки расположены главным образом по длине волокон, набухание последних по длине очень ограниченно. Хотя у шерсти и нитрона аморфная фаза примерно одинаковая, благодаря большому содержанию полярных групп в шерсти ее аморфная фаза набухает значительно больше. Чем больше набухаемость волокон, тем больше они теряют прочность при намокании (исключая хлопок и лен) и тем большей становится усадочность тканей из них. При набухании волокна могут удержать количество влаги, в два раза превышающее их массу, а после отжима на центрифуге влаги остается 70 — 90 % массы волокна.

Однако после высыхания волокна прирост его поперечного сечения уменьшается и составляет, %:

После набухания
В холодной воде В горячей воде
Хлопок
Вискозное волокно
Шерсть
Натуральный шелк
Капрон
3
4
1
1
0
5
8
12 — 14
12
0

Поглощенная волокном влага удерживается в виде свободной, заполняющей поры, межклеточные пространства, связанной или сорбированной воды, заполняющей межфибриллярные пространства или пропитывающей клеточные оболочки, и гидратационной, или химически связанной, воды.

Наличие сорбированной и гидратационной воды имеет большое значение, потому что в процессах влажно-тепловой обработки тканей она является пластификатором, обеспечивающим переход волокон в высокоэластическое состояние и способствующим формуемости изделий. Свободная вода не является пластификатором волокна, но при влажно-тепловой обработке ускоряет нагревание волокон и формование изделий.

Свободная и сорбированная вода удаляется при сушке волокон сравнительно легко, а гидратационная — лишь в токе сухого нейтрального газа при температуре 120 — 125 ‘С.

Если поместить волокна в среду с влажностью около 0%, из них начинает удаляться влага, причем синтетические волокна теряют влагу быстро, хлопок, натуральный шелк, вискозное волокно высыхают медленнее, а шерсть еще медленнее.

СТОЙКОСТЬ ВОЛОКОН К НАГРЕВАНИЮ

Стойкость к нагреванию у разных волокон различная. Повышенная температура влияет на прочность, удлинение и упругость волокон, а также на их внешний вид и химическую структуру. При повышении температуры разрывная нагрузка большинства волокон понижается, а удлинение увеличивается; лучше проявляются упругие свойства.

В зависимости от характера изменения свойств волокон под действием повышенных температур различают теплостойкость и термостойкость волокон.

Теплостойкость волокон характеризуется обратимыми изменениями их свойств от действия высоких температур и измеряется при повышенной температуре. Она определяет предельные температуры, которые в течение длительного времени не ухудшают свойства волокон (разрывную нагрузку, эластичность и др.), обусловливает режимы тепловых обработок тканей в текстильном производстве.

Термостойкость волокон характеризуется необратимыми изменениями их свойств от действия высоких температур и определяется после охлаждения волокна до нормальной температуры. Она определяет возможную потерю прочности и удлинения в зависимости от степени нагревания и его продолжительности, обусловливает возможность использования тканей для изготовления тех или иных изделий.

И тепло-, и термостойкость имеют большое значение для определения режимов влажно-тепловой обработки тканей в швейном производстве.

Теплостойкость различных волокон характеризуется следующими предельными температурами, °С:

Хлопок
Лен
Шерсть
Шелк натуральный
Вискозное волокно
Полинозное волокно
Ацетатное волокно
130 — 140
160 — 170
100 — 110
100 — 110
140 — 150
140 — 150
80 — 90
Триацетатное волокно
Капрон
Лавсан
Нитрон
Хлорин
Поливинилхлорид
Винол
150 — 160
100 — 110
160 — 170
160 — 170
60 — 70
65 — 100
180 — 190

Все волокна можно разделить на термопластичные и нетермопластичные. К первой группе относятся в основном синтетические волокна (капрон, лавсан, нитрон, хлорин) и некоторые искусственные (ацетатное, триацетатное), ко второй — все натуральные волокна, а также ряд искусственных (вискозные, полинозные).

При кратковременном повышении температуры в термопластичных волокнах происходит разрыв межмолекулярных связей, вызывающий течение полимера и его рекристаллизацию, сопровождающуюся изменением свойств волокна.

При охлаждении термопластичных волокон восстанавливаются их исходная структура и механические свойства. Если действие повышенной температуры продолжалось длительное время, возникают необратимые изменения свойств волокон. При сравнительно кратковременном (в течение нескольких часов) нагревании нетермопластичных волокон сначала происходит деполимеризация (распад макромолекул), а затем разрушение и обугливание вещества. Потеря разрывной нагрузки волокон зависит от температуры и времени нагрева (табл. 6).

Читайте также: Анаэробное расщепление глюкозы в тканях

6. Термостойкость волокон

Волокно Температура нагревания, ‘С Время действия температуры, ч Уменьшение разрывной нагрузки волокна, %
Хлопок 150 72 50
» 150 300 100
» 170 150 80
Лен 170 150 10
Шелк натуральный 140 Длительно 20 — 30
Шерсть 140 » 15 — 20
» 170 » 40
Вискозное 120 Кратковременно 2
» 140 Длительно 10
» 170 » 55 — 60
Ацетатное 150 72 30 — 35
Триацетатное 170 Длительно 30
Триацетатное * 170 » 15
Капрон 60 » 20
» 120 » 50
» 150 » 75 — 80
Капрон* 150 » 15 — 20
» 150 Кратковременно 0
Лавсан 150 Длительно 50
» 150 Кратковременно 18 — 20
» 180 Длительно 60
» 200 Кратковременно 40
Лавсан* 200 » 23
Спандекс 80 — 120 » 10
Нитрон 150 48 0
» 200 60 40 — 45
Нитрон 180 — 200 Кратковременно 0
Хлорин 100 » 70

Тепло- и термостойкость химических волокон может быть повышена путем их стабилизации. Стабилизация волокон может быть осуществлена кипячением в воде, действием насыщенного или перегретого пара, горячего воздуха или газа, соприкосновением с горячей металлической поверхностью, инфракрасными лучами, токами высокой частоты и другими способами.

Процесс стабилизации предусматривает снятие остаточных напряжений в волокнах, которые возникли при вытягивании или при переработке волокон в пряжу и изделия. В результате волокна не могут самопроизвольно релаксировать при воздействии на них повышенных температур, что предупреждает усадку изделий, образование перекосов, складок, морщин, которые невозможно устранить даже при разутюживании.

Сущность стабилизации заключается в ослаблении молекулярных связей полимера под действием высокой температуры с последующим-закреплением их после охлаждения в таких положениях, которые обеспечивают стабильность размеров волокна при тепловых обработках.

Синтетические нити можно стабилизировать в свободном или натянутом состоянии. При стабилизации в натянутом состоянии нити вытягиваются, происходит повышение степени ориентации макромолекул, вследствие чего увеличивается их прочность и уменьшается удлинение.

Стабилизация волокон осуществляется в несколько стадий. Например, капроновые нити в первый раз стабилизируются при промывке в кипящей воде. Если затем нить получает крутку, то необходима повторная стабилизация при температуре на 10 — 20 ‘С выше, чем первая. Однако стабилизация нитей и штапельных волокон не всегда оказывается достаточной, поэтому стабилизации подвергают и ткани.

В табл. 7 приведены рекомендуемые температуры стабилизации различных волокон.

7. Температура стабилизации волокон

Волокно Температура стабилизации, ‘С
в кипящей воде в насыщенном паре в горячем воздухе
Капрон 95 — 105 115 — 130 190
Лавсан 100 115 — 120 200 — 230
Нитрон 105 120 — 130 180 — 200
Хлорин 50 — 65 60 — 70 60 — 85
Винол 200 — 220
Триацетатное 220 — 240
Ацетатное 105 — 130 180 — 220

Продолжительность стабилизации колеблется от 1 до 90 мин в зависимости от температуры, среды и вида стабилизируемого волокна или изделия. Так, в кипящей воде стабилизацию волокон проводят в течение 30 — 90 мин, в насыщенном паре — 10 — 60 мин (для триацетатного волокна 1 — 3 мин), в горячем воздухе — 5 — 30 мин. После тепловой обработки волокна рекомендуется проводить охлаждение, причем чем ниже температура среды, тем эффективнее стабилизация. В результате стабилизации фиксируется форма ткани, уменьшается усадка при стирке, предупреждается усадка при влажно-тепловой обработке, уменьшается набухание волокна в воде, увеличивается теплостойкость волокон и стойкость ткани к сминанию, улучшается внешний вид изделий и изменяются механические свойства волокон, в ряде случаев повышается степень кристалличности волокна.

Стойкость химических волокон к действию высоких температур может быть повышена и введением в полимер небольших добавок термостабилизаторов (соединений меди, хрома и магния, а также гидрохинона, салициловой кислоты и др.). Например, при введении в поликапролактам (капрон) небольшого количества оксифенилбензоксазола после нагревания в течение 2 ч при температуре 200 ‘С разрывная нагрузка волокна падает только на 20 — 22 %, в то время как то же волокно без стабилизатора снижает свою разрывную нагрузку на 80 %. Кроме того, теплостойкость волокна может быть повышена добавлением небольшого (12 — 15 %) количества иных полимеров. Например, теплостойкость поливинилхлоридных волокон может быть повышена добавлением диацетилцеллюлозы, нитроцеллюлозы и др.

При воздействии на нестабилизированные химические волокна повышенной температуры или при превышении температуры стабилизации проявляется тепловая усадка, что очень важно учитывать при влажно-тепловой обработке швейных изделий во избежание искажения формы изделия. Из натуральных волокон только шерсть способна к небольшой тепловой усадке при действии температур выше 240 С. Однако уже при 120 ‘С начинается разложение шерстяного волокна, которое особенно интенсивно происходит при 170 — 180 ‘С.

В связи с тем что влажно-тепловая обработка изделий проводится кратковременно (в течение долей минуты), ее режим может быть значительно выше теплостойкости волокон.

К пониженным температурам различные волокна имеют неодинаковую устойчивость. Хорошо выдерживают пониженные температуры натуральные и искусственные волокна. Синтетические волокна в этом отношении менее устойчивы. Например, хлорин уже при — 20 С теряет эластичность, начиная с — 25 ‘С становится хрупким; капрон становится хрупким при — 40, винол при — 50, лавсан при — 70 ‘С.

  • 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
Sunny Lady