Методический материал "Свойства текстильных волокон" по учебной дисциплине "Материаловедение»

Название

Происхождение

Преимущества

Недостатки

ВТО

Натуральные волокна растительного происхождения

1.Лён

Однолетние и многолетние травы с цельными листьями, расположенными поочерёдно или изредка противоположно.

Цветки строго пятимерные. Кроме пяти развитых тычинок, имеется пять недоразвитых в виде зубчиков или нитей, сидящих против лепестков; завязь цельная.

Плод — пятигнёздная коробочка, каждое гнездо которой подразделяется ещё на два полугнезда, содержащих по одному семени. Семена маслянистые.

Она сделана из натурального волокна, обладает отличной гигроскопичностью, способна поддерживать постоянный теплообмен, лён снижает температуру воздушной прослойки около кожи и остаётся прохладным на ощупь даже под палящим солнцем.

Ткань хорошо пропускает воздух, что позволяет коже дышать.

Антибактериальные свойства льна не дают шанса бактериям и грибкам атаковать организм человека.

Гипоаллергенные свойства ткани – находка для людей, страдающих различными аллергическими заболеваниями.

При ношении льняной одежды не возникает статического электричества.

Ткань не ухудшает своих качеств после многочисленных стирок и намного прочнее других, легко отстирывается от загрязнений, становится мягче и податливее с каждой стиркой, при правильном уходе имеет неограниченный срок службы.

Она износостойка, прочная, сохраняет структуру и цвет длительное время, не протирается при ношении.

Формоустойчива, ткань не прилипает к телу даже во влажной среде и создаёт удивительное ощущение комфорта.

Лён может помогать в заживлении ран, снимать усталость и накапливать отрицательные заряды.

Лён мнётся и может дать сильную усадку при стирке.

Нельзя кипятить льняное платье, даже если оно белого цвета.

Нельзя предварительно замачивать льняные изделия, особенно из некрашеного льна.

Концентрированная кислота разрушает лён.

Горит лён ярко-жёлтым пламенем с искрами, тлеет медленно, образуется легко растираемый пепел.

180°С

2.Хлопок

Волокно растительного происхождения, покрывающее семена хлопчатника, важнейшее и наиболее дешёвое, распространённое растительное волокно.

Обладает высокой гигроскопичностью (способностью впитывать влагу). Волокно при набухании увеличивается примерно на 40 % по объёму. В отличие от других тканей, у хлопка при намокании прочность не понижается, а повышается (примерно на 15 %).

Довольно прочен.

Не растворяется в органических растворителях (например, в муравьиной кислоте, уксусе, спирте), что позволяет использовать эти легкодоступные реактивы для очистки сложных пятен на хлопковых тканях в домашних условиях.

Хорошие гигиенические свойства (по совокупности гигроскопичности и воздухопроницаемости), способность к усадке.

Волокно не вызывает аллергии.

Как и все натуральные ткани, чувствителен к свету — после 940 часов воздействия солнечных лучей прочность снижается вдвое.

чувствителен к длительному воздействию высоких температур — после трёх суток нагревания до 150 °C прочность уменьшается вдвое.

Термопластичен — способен «запоминать» форму после нагревания (другими словами — поддаётся утюжке), что позволяет добавлять хлопок в костюмные ткани из синтетических волокон для улучшения свойств.

Ткани без обработки легко сминаются и истираются; устойчивость к истиранию решается добавлением синтетических тканей (капрона).

чувствителен к действию Чувствителен к неорганическим кислотам и щелочам; обработка щелочами (например, едким натром) применяется при изготовлении ткани.

Чувствителен к деятельности микроорганизмов (другими словами — гниёт).

При горении хлопок источает запах жжёной бумаги. Горит ярко-жёлтым пламенем со светящимися искрами, сгорает быстро, с образованием серого пепла, который легко растирается.

Большая величина необратимых деформаций (растягивание изделия) вследствие малой величины упругой деформации.

Хлопковая одежда медленно сохнет.

130°С

Натуральные волокна животного происхождения

1.Шёлк

Мягкая ткань из нитей, добываемых из кокона тутового шелкопряда. Изначально шёлк происходил из Китая и был важным товаром, который доставлялся в Европу по Шёлковому пути. Толщина волокна — 20—30 микрометров. Длина шёлковой нити (шелковины) из одного кокона достигает 400—1500 м. Нить имеет треугольное сечение и, подобно призме, преломляет свет, что вызывает красивое переливание и блеск.

Нечувствителен к воздействию органических растворителей (уксус, спирт).

Высокая гигроскопичность и впитываемость.

Высокая прочность.

Хорошо растягивается и вытягивается.

Красота.

Воздухопроницаемость.

Легкость и нежность.

Хорошие гигиенические свойства.

После соответствующей обработки шёлковые ткани приобретают:

хорошую драпируемость, блеск.

Шёлк может служить при температуре 100-110°С

Обладает средней теплостойкостью — при длительном воздействии высоких температур прочность на разрыв снижается незначительно, но ткань становится более хрупкой.

Очень низкая светостойкость — после воздействия в течение всего 200 часов солнечным излучением прочность уменьшается вдвое.

Реагирует только с концентрированными растворами кислот и щелочей.

Шёлк нельзя кипятить.

Во влажном виде прочность уменьшается.

Шёлк горит медленно, издаёт запах горелых перьев, загорается вяло, в пламени спекается, при вынесении из пламени горение прекращается, на конце образуется рыхлый спёк.

На конце сгоревшей шёлковой нитки остаётся мягкий шарик тёмно-серого цвета.

При температуре 140°С шёлк разрушается.

Теплостойкость 100-110°С.

Термостойкость140°С.

2.Шерсть

Собранный для переработки волосяной покров животных (овец, коз, верблюдов и др.). Основную массу перерабатываемой в промышленности шерсти составляет овечья.

От извитости шерсти зависят упругость и пористость готовой ткани; овечья шерсть обладает большим упругим удлинением, поэтому она мало мнется и очень эластична; под действием горячей воды растяжимость шерсти сильно повышается — на 25—50 % по сравнению с первоначальной длиной. Гигроскопичность шерсти в нормальных условиях составляет 15—17 %, а в условиях повышенной влажности шерсть поглощает до 40 % влаги, оставаясь сухой на ощупь. Набухшая в воде шерсть после высыхания принимает первоначальную форму, на этом свойстве основаны такие виды обработки шерсти, как декатировка, утюжка, прессовка.

Шерсть рекомендуется отбеливать перекисью натрия, перборатом натрия, гидросульфитом натрия или ронгалитом в слабокислой среде. Для выведения пятен с шерсти можно применять любые растворители, так как они на волокна шерсти не оказывают отрицательного действия.

Термостойкость шерсти невысокая: предельная температура сушки 60—70 °С; при температуре 100—105 °С шерсть теряет влагу, волокно становится жестким и ломким, а при 120 °С шерсть желтеет и начинает разлагаться. Шерсть обладает низкой теплопроводностью, поэтому шерстяные ткани отличаются высокими теплозащитными свойствами. При горении шерсть издаёт запах палёных волос.

Щёлочь, особенно едкий натр, разрушает волокно шерсти, и изделие становится рыхлым (расползается).

Для отбеливания шерсти не следует применять соединения, содержащие хлор, так как от хлора шерсть темнеет, становится жесткой, сильно снижается крепость волокон.

Горит аналогично шёлку.

100-110°С

Изделие утюжат через проутюженник бязевой(ткань) с лица и с изнанки.

3.Асбест

Материал, входящий в группу асбестотехнических изделий. Представляет собой изделие из гибких и очень тонких волокон хризотилового или амфиболового асбеста.

Текстильное волокно, изготовленное на ткацком станке путём переплетения асбестовой пряжи.

Асботкань спокойно выдерживает температуру до 500 °С. Существенные изменения появляются при нагреве до 700 °С, механические свойства полотна резко ухудшаются.

Асбестовая ткань используется для:

-повышения прочности цемента;

-наполнения изоляторов, смол и пластмасс;

-фильтрации в разных сферах промышленности;

-повышения износостойкости различных элементов.

Асботкань — единственный материал, который не имеет аналогов по своим свойствам. Более безопасные замены стоят дороже, а их механические свойства значительно уступают асбесту.

Асбестовая ткань обладает:

-гибкость полотна;

-механическая прочность;

-высокий срок эксплуатации;

-устойчивость к воздействию грибков, микроорганизмов;

-устойчивость к воздействию щелочей и кислот;

-пожаробезопасность.

Асботкань имеет низкие показатели тепло-, электро- и звукопроводности.

При 1500 °С материал начинает плавиться.

Асботкань во время механического воздействия выпускает мелкодисперсную пыль, которая раздражает слизистые и накапливается в легких. Поэтому материал не является полностью безопасным. Во время работы с асбестовым полотном важно иметь средства индивидуальной защиты: респираторы, очки и т.д.

500-700°С

Химические волокна искусственного происхождения

1.Вискоза

Вискоза – это искусственная ткань из натурального сырья, целлюлозы.

Вискозные материалы выпускаются в разных видах, похожих на шелк, лен, шерсть, хлопок.

Выбирается из древесины ели, пихты, сосны.

Физические характеристики: теплостойкость, гигроскопичность, устойчивость к действию света, способность к набуханию у вискозы отличные.

Химическая устойчивость характеризуется специалистами как средняя.

Материал вызывает приятные тактильные ощущения.

Ткань термолабильна, летом воспринимается как прохладная, зимой – как комфортно теплая.

Хорошие сорбционные качества нитей позволяют легко фиксироваться частичкам красителя. Ткани легко и прочно окрашиваются, имеют красивый внешний вид.

Вискоза очень легкая, абсолютно не создает ощущения тяжести на теле.

Гигроскопические качества обеспечивают приятное чувство в любой климатической зоне.

Хорошая проницаемость для молекул воздуха позволяет телу «дышать» под покровом ткани.

Материал не образует статического электричества.

Полотна красиво драпируются, имеют блестящую поверхность, удовлетворяют требованиям взыскательных эстетов.

Материал прекрасно стирается, высушивается без всяких повреждений целостности.

Удлиняется на 22%. Устойчива к действию всех органических растворителей.

Самая гигиеничная из всех химических волокон.

Механические характеристики: способность к истиранию, прочность имеют не самые высокие показатели. Во влажном состоянии прочность еще больше уменьшается — на 60%.

Ткань тянется.

Набухание увеличивает усадку ткани до 14%. Ткань сильно мнётся. Горит быстро, жёлтым пламенем, образуя лёгкий сероватый пепел с характерным запахом жжёной бумаги.

Нельзя выкручивать в сыром виде, от воды остаются пятна.

Теплостойкость 140-150°С

Термостойкость до 170°С

1.1 Полинозная

Смесовый материал, совмещающий в себе качества вискозы и полиэстера.

Вискоза придала общему «детищу» свою мягкость, гигроскопичность, нежность, способность «дышать», а полиэстер добавил прочность, крепкость волокон, устойчивость к деформации и растяжению, способность не мяться, эластичность. Кроме этого, ткань гипоаллергенна, поэтому ее без опаски могут носить все, кто не переносит шерсть и прочие ворсистые материалы.

Обычно в ткани присутствуют 30% вискозы и 70% полиэстера. А минимальное содержание вискозы в составе – 23 %. Очень часто к этому составу добавляют несколько процентов три-четыре эластана для придания полотну большей эластичности и мягкости. В результате мы получаем мягкую, красивую ткань, эластичную и комфортную.

Не рекомендуется использовать хлоросодержащие растворы, отбеливатели и агрессивную бытовую химию при уходе за этой тканью.

Для этого материала характерно образование катышек со временем.

1.3 Мтилон

Мтилон — химически модифицированное вискозное волокно, получаемое путем прививки к макромолекулам целлюлозы мономеров полиакрилонитрила, в результате чего волокно по внешнему виду и на ощупь напоминает шерсть. Шерстеподобное вискозное волокно применяется для изготовления ковров.

Отличается от вискозного волокна светостойкостью и устойчивостью к истиранию.

2.Ацетатная

Ткань ацетат – это такое полотно, при производстве которого используется и натуральное сырье, и химические реагенты, что позволяет получить материю, похожую на шелк, но, при этом более дешевую.

Изделия из ацетата прекрасно сохраняют форму, благодаря высокой эластичности

Одежда из этой ткани отлично сохраняет тепло тела.

В отличие от натуральных материалов, не подвержен воздействию насекомых и плесени.

Мало пропускает воду и отлично сохнет.

Легко отстирывается и почти не требует глажки.

Обладает грязеотталкивающими свойствами.

С помощью него можно создавать удивительно красивые драпировки.

Прекрасно окрашивается, очень обширная цветовая палитра.

При постоянной носке, а также частой стирке и глажке вещи быстро теряют нарядный вид.

Материя не прочная, не обладает стойкостью к истиранию.

Не смотря на дополнительную обработку нитей, вещи из ацетатного шелка могут накапливать статическое электричество.

Плохо впитывает пот, в жару в таких вещах вам может быть не совсем комфортно.

Разрушается под воздействием кислоты и щелочи, растворяется в ацетоне. Одежду из этой ткани нужно носить максимально осторожно.

Имеет свойство выгорать под воздействием прямых солнечных лучей.

Изделия могут дать усадку при стирке.

В мокром состоянии теряет прочность на 30%. Гигроскопичность 6-15%. Горят ацетатные волокна медленно, жёлтым пламенем, образуя оплавленный бугорок, характерный запах уксуса.

Теплостойкость 80-90°С

Термостойкость 140-150°С

2.1 Триацетатная

Триацетат – это искусственная ткань, созданная химической переработкой целлюлозы. Материал имеет невысокую стоимость, хорошие потребительские качества, что обеспечивает его популярность.

Материал получают ацетилированием отходов целлюлозы.

Способ удобен возможностью использования любых отходов целлюлозы: хлопковой или предварительно подготовленной древесной. Основой полимера являются связанные звенья глюкозы в β-форме. В молекулах мономерных остатков остаются свободными три группы, которые могут ацетилироваться – образовывать сложные эфиры.

Большая тепло- и светостойкостью.

Химически волокна устойчивы ко многим реагентам.

Триацетат вызывает приятные ощущения на коже, не провоцирует раздражения, аллергические реакции.

Материал легко отстирывается, не требуя особых средств и усилий.

Ткань пропускает воздух, не создает парникового эффекта для человека в одежде из нее.

Триацетат продается по доступной цене, имея при этом внешний вид шелка.

Механические свойства волокон триацетата характеризуются низкой прочностью, которая на 60% уменьшается во влажном состоянии. У материала невысокая устойчивость к истиранию, средняя упругость, большая склонность к удлинению (до 30% в сухом виде).

Физические свойства характеризуются маленькой гигроскопичностью.

Неустойчивы к ацетону.

Несмотря на химическое модифицирование, нити не выдерживают нагрузок на разрыв в мокром состоянии.

На ацетатных тканях после сминания остаются следы сгибов, которые не выравниваются.

Теплостойкость 150-160°С

Термостойкость до 170°С

Химические синтетические волокна

1.Полимидные волокна-

капрон.

Получают из продуктов переработки каменного угля и нефти.

Гибкость. При сильных нагрузках и растягивании не поддается деформации формы.

Стойки к истиранию и различным изгибам.

Изделия быстрее высыхают, чем из ткани органического происхождения, благодаря водоотталкивающим свойствам.

Во время пожара не обладает горючестью, не вспыхивает. Только плавится и тлеет.

Не боится ультрафиолета, под воздействием которого не выгорает и не теряет первоначальную цветовую гамму.

Стойкий к образованию плесени, грибка.

Может эксплуатироваться в агрессивных условиях, так как не подвержен к разъеданию солями, кислотами и щелочами.

Материал не колется, приятен для тела человека.

Технологи на предприятиях без труда окрашивают его в любые цветовые решения.

При ручной и машинной стирке остается в первоначальной форме (не садится, не мнется).

Высокопрочный, так как состоит из нитей, одна из которых может выдержать колоссальную нагрузку в 1,5 кг (в 2,5 раза прочнее стали).

Низкий удельный вес придает изделию «невесомость».

Низкая поглощаемость влаги.

Из-за того, что волокно имеет высокую теплопроводность, то в одежде из него зимой будет холодно, а летом жарко.

Нет возможности вывести пятна от жировых загрязнений.

Непригодность к эксплуатации при температуре выше 40 градусов. В это момент происходит ломка и крошение.

Низкая гигроскопичность приводит к повышенной электризации.

Синтетика может привести к аллергическим высыпаниям на коже.

Капрон при внесении в пламя плавится, загорается с трудом, горит голубоватым пламенем. Если расплавленная масса капрона начинает капать, то горение прекращается, на конце будет оплавленный бурый шарик, ощущается запах сургуча.

При 160°С полное расплавление.

ТеплоСТК 100-110°С

ТермоСТК

60-150°С

1.1 Шелон

Структурно-модифицированное полиамидное лёгкое волокно. По своим свойствам близок к натуральному шёлку.

1.2 Мегалон

Модифицированное полиамидное волокно, близкое по гигроскопичности к хлопку, но превосходящее его по прочности и износостойкости в 3 раза.

1.3 Трилобал

Профилированные полиамидные нити, имитирующие натуральный шёлк. Трёхгранные профилированные полиамидные нити и нити плоского сечения придают изделию мерцающий блеск.

2.Полиэфирные волокна-

Лавсан.

Продукт переработки нефти.

Прочность;

устойчивость к сминанию;

упругость;

невосприимчивость к действию микробов;

способность сохранять тепло;

отсутствие усадки;

устойчивость к действию ультрафиолета;

инертность по отношению к химическим реагентам;

простота ухода;

лёгкость;

морозостойкость;

удлинение 20-60%;

устойчивость к стирке;

на ткани из лавсана хорошо сохраняются складки.

Плохая проницаемость воздуха;

маленькое водопоглощение;

подверженность образованию статического электричества;

устойчивость к действию многих красителей;

жесткость;

разрушается кислотой и щёлочью;

линейная плотность 0,17-0,83 текс;

гигроскопичность 0,5-0,7%. Горит лавсан жёлтым, коптящим пламенем, образуя на конце твёрдый чёрный шарик. Необходимость термофиксации при 140°С, возникает тепловая усадка.

ТермоСТК 150-200°С.

ТеплоСТК 160-170°С.

Рекомендуется 120°С.

3.Полиуретановые волокна.

Спандекс.

Ликра (амер.)
Лайкра (евр.)

Относится к эластомерам. Из нефти, каменного угля и природного газа.

Обладает уникальной эластичностью: при разрывном удлинении 600-800%, эластичное восстановление сразу после снятия нагрузки составляет 90%, а через 1 мин-95%;

вещи из спандекса мягкие на ощупь;

не впитывает влагу и плотно облегает кожу, из-за чего подходит для пошива купальников;

особенностью является отменная прочность;

легко поддается окрашиванию, поэтому ткани со спандексом можно применять для создания яркого концертного образа;

не мнется, имеет малый вес, материал тонкий, поэтому одежду удобно хранить;

устойчивость к истиранию;

лёгкость, мягкость, хемостойкость;

не меняет свои свойства в мокром виде.

Требует бережного ухода, материал чувствителен к высоким температурам;

вещь из спандекса нужно аккуратно носить, потому что полотно склонно к образованию затяжек;

низкая гигроскопичность;

не высокая прочность и светостойкость. Горит как лавсан.

ТеплоСТК 80-100°С.

4. Полиакрилонитрильные волокна. Нитрон.

(Акрил, либо ПАН)

Изготавливается из переработки каменного угля, нефти, природного газа.

Под влиянием ультрафиолета не теряет цвет и не разрушается;

выдерживает высокую температуру;

на ощупь мягкий, приятный;

хорошо сохраняет форму;

обладает высокими теплоизоляционными свойствами;

быстро сохнет;

выдерживает воздействие ацетона, бензина, щелочей и кислот средней концентрации;

стойкость к действию бактерий, плесени, моли. Применяется как заменитель шерсти;

хорошо окрашивается;

нитрон стоек к некоторым видам ядерных излучений;

при спец. Обработки нитрон чернеет и способен выдержать до 600°С.

Не способен впитывать влагу(гигроскопичность 1,5-6%);

не пропускает воздух;

в процессе эксплуатации образуются катышки;

легко электризуется;

впитывает жиры, в результате этого возникают пятна, которые трудно вывести;

низкая стойкость к истиранию;

линейная плотность 0,17-0,83 текс;

разрушается щелочами;

прочность в 2-е ниже капрона;

самый большой % удушья от ядовитого газа, выделяемый нитроном при пожаре;

высокая пожароопасность. Горит жёлтым коптящем пламенем со вспышками, образуя на конце спек.

ТеплоСТК 160-170°С.

ТермоСТК

До 200°С.

Утюг-100-110°С.

5.Поливинилхлоридные – (ПВХ)

Исходными материалами служат этилен и ацетилен.

Прочность волокна в мокром виде не изменяется. Сильно удлиняются. Не набухают в воде, высокая паропроницаемость. Морозостойкость. Устойчивы к действию микроорганизмов и плесени, щелочей, спирта и бензина. Хорошо электризуются, что позволяет использовать в медицине.

Не гигроскопичны. Низкая теплопроводность. При сушке, в потоке горячего воздуха волокна дают необратимую усадку.

ТеплоСТК 60-70°С.

5.1 Хлорин

Модифицированное поливинилхлоридное волокно.

Высокая климостойкость. Не растворяется даже в царской водке. Сильно электризуется.

При кипячении теряет форму. Волокно матовое и малоупругое. Линейная плотность 0,29-0,5 текс. Хлорин не горит, при внесении в пламя волокно спекается, ощущается запах хлора.

При 60°С даёт сильную усадку.

ТеплоСТК 60-70°С.

ТермоСТК 100°С.

6.Поливинилспиртовые волокна. Винол.

Вырабатывают из поливинилового спирта.

Применяется в ажурных изделиях, а также при изготовлении гипюра.

Наиболее гигроскопичны (5-14%). Стойкость к истиранию, к действию мыльносодовых растворов. Придаёт шелковистый блеск. Высокая теплостойкость. После стирки не скатывается. Химически и светостойкое.

В мокром состоянии теряет прочность на 15-25%. При введении в пламя винол усаживается, а затем горит жёлтоватым пламенем, образуется твёрдый наплыв светло-бурого цвета. Пилингуемость и быстрое загрязнение.

Рекомендуется до 200°С.

220°С раплавляется.

7. Полиолефиновые (полипропиленовые и полиэтиленовые)

Продукты переработки нефти – пропилен и этилен.

Самые лёгкие синтетические волокна. Высокая прочность, устойчивость к действию микроорганизмов, моли, плесени, моющих средств, кислот, щелочей, окислителей, восстановителей. Применяются для создания прочных не тонущих и не гниющих канатов.

Негигроскопичны и лёгкоплавки. Полиэтилен тянется лучше, чем полипропилен.

Полиэтилен плавится при 130-135°С.

Полипропилен при 170°С.

Неорганические химические волокна

1.Металлосодержащие волокна

Вырабатывают в виде нитей, путём постепенного вытягивания металлической проволоки. Так получаются медные, стальные, серебряные и золотые нити.

Для производства антистатических тканей «Чайковский текстиль» применяет металлосодержащие антистатические нити, которые встраиваются в структуру ткани клеткой и образуют замкнутый контур, по которому происходит стекание заряда. Заряд моментально "растекается" по "клеткам", в результате чего снижается до безопасной величины - происходит мгновенное угасание заряда в материале.

Можно придать разные цвета путём нанесения на них цветных лаков. Они более упруги и обладают блеском, придают нарядный вид.

Обеспечивают снижение до безопасной величины удельного поверхностного электрического сопротивления до 104– 105 Ом и менее.

Способствуют рассеиванию статического заряда.

Обеспечивают моментальное стекание заряда

Не воспламеняются под действием заряда.

Сохраняют антиэлектростатические свойства в течение 100 циклов стирки.

Лёгкоплавкость, обязательное применение подклада, так как колется, вызывает дискомфорт.

2.Стекловолокно

Изготавливается из расплавленного стекла в виде элементарных волокон.

Не горит, хемостоек, обладает электро-, тепло- и звукоизоляционными свойствами.

Механическая прочность: удельное сопротивление выше, чем у стальной проволоки. Стеклоткань не лопается при воздействии высоких температур. Ткань легка. Стабильность при перепадах температур. Стойкость к ультрафиолету. Стойкость к влажной среде. Сохраняет первоначальный вид даже при длительном использовании. Экологическая безопасность. Гибкость и минимальная чувствительность к ударам.

Опасно для здоровья, дискомфортно.