ВСТУПЛЕНИЕ

Физические свойства 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 влажностьWф(%) - показывает, какую долю от массы сухого волокна составляет масса влаги, которую оно содержит при

фактических атмосферных условиях. Рассчитывают фактическую влажность по формуле:

w™ =^Г-Г/Мс*100 (%)

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

Кондиционная влажность Wк (%) - показывает влажность волокна при нормальных атмосферных условиях, то есть при влажности воздуха Wп = 65 % и температуре воздуха Т_п = 20 °С.

Максимальная влажность волокна W_max (%) - влажность волокна при максимальной влажности воздуха Wп = 100 % и при температуре воздуха Т_п = 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

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

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

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.