Лекции - по текстильному материаловедению и технологии обработки текстильных материалов с презентацией и раздаточным материалом - файл Лекции (текст).doc. Материаловедение. Свойства текстильных материалов
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
Бийского педагогического государственного университета
имени
Научный редактор :
канд. … наук, доцент
Рецензент:
канд. … наук, доцент
Т Текстильное материаловедение [Текст]: Учебно-методический комплекс дисциплины / Сост.: ; Бийский пед. гос. ун-т им. . – Бийск: БПГУ им. , 2008. – с….
Учебно-методический комплекс дисциплины разработан в соответствии с Государственным стандартом высшего профессионального образования. Он содержит учебную программу курса, материалы к лекционным, лабораторным и практическим занятиям, методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов, контрольные задания для текущей и итоговой проверки знаний.
Для студентов педагогических вузов, обучающихся по специальности – Технология и предпринимательство.
Ó БПГУ им. , 2008.
Ó Сост.: , 2008.
Утверждаю
Декан факультета
____________________
«_____» ____________
Рабочая программа
Кафедра Технологии
(наименование кафедры, обеспечивающей преподавание дисциплины)
Шифр и наименование
https://pandia.ru/text/78/008/images/image015_7.gif" width="578" height="2 src="> Текстильное материаловедение
(шифр с указанием цикла подготовки (ГЭС, ЕН, ОПД, ДС, СД), наименование дисциплины)
Статус обязательная
(обязательная, элективная, факультативная)
Специальности
(направления) Технология и предпринимательство
(коды специальностей (направлений)
Формы обучения дневная
https://pandia.ru/text/78/008/images/image019_5.gif" width="530">(общий объем дисциплины, час.)
Распределение по семестрам
Рабочая программа составлена на основании ГОС направлений и специальностей высшего профессионального образования, утвержденного приказом Министерства образования и науки РФ от 01.01.2001 года.
ДС Текстильное материаловедение
Разработчик старший преподаватель
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры
«Технология»
Заведующий кафедрой _____________________
Одобрена Ученым советом факультета технологии и профессионально-педагогического образования
«_______»_____________________ Председатель __________________________
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Курс
Цель
Структура
Задачи лекционных занятий
Задачи лабораторных занятий
Задачи практических занятий:
Работа над разделом
В процессе освоения дисциплины студенты конспектируют литературу по темам курса, готовят рефераты, выполняют домашние задания, промежуточные и итоговые тесты.
Преподаватель осуществляет все виды контроля: текущий, промежуточный, итоговый: текущий – на лекциях, лабораторных и практических (в форме опроса, проверки конспектов по теме); промежуточный – по завершению изучения модуля; итоговый – по завершению курса (итоговые тесты).
В процессе изучения дисциплины «Текстильное материаловедение» студенты должны иметь представление: о видах текстильных волокон и способах получения текстильных материалов, о методах исследования материалов для швейной промышленности, о месте и роли науки «Текстильное материаловедение» в современной текстильной и «модной» индустрии; знать: ассортимент современных тканей и материалов для изготовления швейных изделий, основные параметры и свойства волокон, применяемых в текстильной промышленности; классификацию ткацких переплетений, процесс их получения и свойства, которые они придают ткани; процессы технологической отделки тканей, ее особенности в зависимости от волокнистого состава ткани; свойства, которые придает ткани та или иная отделка; основные принципы определения сортности ткани; основы стандартизации ткани, принципы работы с артикулами ткани и торговыми прейскурантами; особенности работы с различными текстильными материалами; нормативно-техническую документацию на изготовление одежды; основные принципы конфекционирования текстильных материалов; уметь: определять волокнистый состав и структуру текстильного материала; подбирать технологические режимы обработки материала в соответствии с его текстильными характеристиками; определять по внешнему виду лицевую и изнаночную сторону ткани, волокнистый состав, направление нити основы и утка; составлять конфекционную карту; владеть: органолептическим методом определения волокнистого состава материала; лабораторными методами исследования свойств текстильных волокон и текстильных материалов; методикой подбора материала на изделие в конфекционной карте.
Итогом курса является зачет . Зачет складывается из многих компонентов. В процессе освоения дисциплины преподавателем осуществляется рейтинг-контроль, который включает написание конспектов, выполнение домашних заданий, результаты промежуточных и итоговых тестов, посещаемость занятий, защиты лабораторных работ . На основании общей суммы ставится зачет.
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-НОРМАТИВНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ
1.1. УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
( рабочая модульная программа)
1.1.1. Цели и задачи дисциплины
Курс «Текстильное материаловедение» изучает строение и свойства материалов, используемых для изготовления швейных изделий; изменения, происходящие в строении и свойствах материалов под воздействием различных факторов производства швейных изделий и их эксплуатации, а также основные виды материалов и стандартные методы оценки их качества.
Цель курса – сформировать у студентов целостное представление о материалах швейного производства и способствовать развитию инженерного мышления, а также научить использовать на практике основные методы исследования материалов.
Структура курса текстильного материаловедения предусматривает лекции, лабораторные и практические занятия.
Задачи лекционных занятий : ознакомить студентов с основами науки «Текстильное материаловедение», с основными технологическими процессами текстильного производства; развить способности делать самостоятельные выводы из наблюдений над фактическим материалом.
Задачи лабораторных занятий : освоение методов исследования текстильных материалов и принципов составления нормативно-технологической документации, развитие способности делать самостоятельные выводы из наблюдений.
Задачи практических занятий: проверка понимания студентами содержания рекомендованной литературы, изучение различных изменений, происходящих в строении и свойствах материалов под воздействием различных факторов.
Работа над разделом начинается с обсуждения вопросов по той или иной проблеме теоретического курса. При подготовке предлагаемых вопросов студентам необходимо самостоятельно изучить рекомендуемую литературу и ознакомиться с содержанием лекции на заданную тему.
1.1.2. Содержание дисциплины
ДС «Текстильное материаловедение»
Предметом изучения учебного курса текстильного материаловедения являются материалы, используемые для изготовления швейных изделий, а так же строение и свойства этих материалов.
Тематическое содержание курса
Введение
Общие сведения о дисциплине, ее цели, задачи. Место и значение дисциплины «Текстильное материаловедение» в подготовке специалиста. Классификация текстильных материалов по назначению, волокнистому составу. Современные направления в развитии науки «Текстильное материаловедение».
1. Текстильные волокна
Общие сведения о текстильных волокнах. Понятие «текстильное волокно». Свойства текстильных волокон.
Натуральные волокна. Хлопок. Хлопок-сырец. Хлопковое волокно: строение, химический состав, свойства. Лен. Льняное волокно: строение, химический состав, свойства. Шерсть. Шерстяное волокно: строение, химический состав, свойства. Шелк натуральный. Шелк-сырец: сведения о получении. Шелковое волокно: строение, химический состав, свойства.
Волокна химического происхождения. Классификация химических волокон. Общие сведения о способе получения, область применения. Искусственные волокна: их виды, химический состав, основные свойства, строение. Синтетические волокна: их виды, химический состав, свойства, строение. Минеральные волокна: их виды, применение, общая характеристика.
2. Основы технологии текстильного производства
Пряжа и нити. Понятие о пряже и прядении. Основные операции процесса прядения. Способы прядения, системы прядения хлопка, льна, шерсти, натурального шелка, искусственных волокон. Классификация пряжи. Свойства пряжи. Дефекты пряжи. Классификация нитей. Свойства нитей. Дефекты нитей. Влияние качественных показателей пряжи и нитей на качество ткани.
Ткачество. Общие сведения о ткани и ткачестве. Процесс образования ткани на ткацком станке. Виды ткацкого оборудования. Дефекты ткацкого производства, их виды и влияние на качество ткани.
Отделка тканей. Общие сведения об отделке тканей, ее назначение. Отделка хлопчатобумажных тканей. Технологические операции отделки: их виды, назначение и сущность. Красители и другие составы для отделки тканей, их применение. Виды и характеристика рисунков на ткани, способы нанесения рисунков. Показатели качества отделки. Отделка льняных тканей. Виды отделки, назначение и технологические особенности. Показатели качества отделки. Отделка шерстяных тканей. Особенности отделки гребенных и суконных тканей, основные технологические операции. Специальные пропитки для отдельных видов тканей. Показатели качества отделки. Отделка тканей из натурального шелка. Отделка тканей из химических волокон. Виды отделки, технологические операции отделки, их назначение. Особенности отделки с учетом химического состава и строения ткани. Специальные виды отделок.
3. Состав, строение и свойства тканей
Состав ткани. Классификация тканей по волокнистому составу. Методы определения волокнистого состава ткани. Органолептический анализ как основной метод исследования ткани. Приемы органолептического метода определения волокнистого состава ткани. Отличительные признаки хлопчатобумажных тканей; тканей из натурального и искусственного шелка; чистошерстяных, полушерстяных и смешанных тканей.
Общие сведения о строении тканей. Понятие о ткани. Плотность ткани. Показатели плотности ткани. Ткацкие переплетения.
Свойства ткани. Влияние волокнистого состава, строения и особенности отделки на свойства ткани. Классификация свойств ткани. Геометрические свойства и поверхностная плотность ткани. Толщина ткани; факторы, влияющие на образование толщины ткани. Влияние толщины ткани на выбор модели изделия и технологические операции.
Ширина ткани: стандартная, фактическая, рациональная. Масса ткани. Механические, физические, оптические свойства ткани: виды, значение и характеристика. Технологические свойства ткани, их характеристика.
4. Сортность тканей
Оценка качества текстильных материалов. Общие сведения о нормативно-технической документации, определяющей сорт текстильных материалов. Факторы, влияющие на определение сорта ткани. Оценка ткани по физико-механическим показателям. Оценка ткани по порокам внешнего вида. Оценка ткани по устойчивости окраски.
5. Ассортимент тканей
Стандартизация тканей. Классификация тканей по волокнистому составу, по назначению. Артикул ткани. Торговый прейскурант.
Ассортимент платьевых тканей.
Ассортимент костюмных тканей.
Ассортимент пальтовых тканей.
Ассортимент подкладочных и прокладочных тканей, специальных тканей.
6. Ассортимент материалов для швейных изделий
Трикотажное полотно. Строение трикотажного полотна. Способы получения трикотажного полотна. Особенности отделки трикотажа. Ассортимент трикотажных полотен. Свойства трикотажного полотна. Особенности проектирования швейных изделий из трикотажных полотен. Особенности технологической обработки трикотажа.
Нетканые текстильные материалы. Общая характеристика нетканых материалов. Классификация нетканых материалов по способу получения. Основные технологические процессы получения нетканых полотен. Основные свойства нетканых полотен. Область применения. Нетканые прокладочные материалы.
7. Конфекционирование пакета материалов на изделие
Основные сведения. Понятие «конфекционирование». Принципы конфекционирования. Основные требования к конфекционированию пакета материалов на изделие. Конфекционная карта как часть нормативно-технической документации. Основные этапы конфекционирования. Требования, предъявляемые к текстильным материалам и фурнитуре.
Конфекционирование пакета материалов на изделие легкой одежды: подбор основного материала; выбор отделочных материалов ; подбор прокладочных материалов; подбор скрепляющих материалов и фурнитуры.
Конфекционирование пакета материалов на изделие верхней одежды: подбор основного материала; выбор отделочных материалов; подбор подкладочных материалов; подбор прокладочных материалов; подбор скрепляющих материалов и фурнитуры.
1.1.3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
(требования к знаниям, умениям, навыкам, приобретенным в результате изучения дисциплины)
Студенты должны обобщить и углубить полученные знания, пользоваться основными понятиями и параметрами строения и свойств материалов, основными методиками и техническими средствами испытания материалов, методами определения и оценки их качества, анализировать и определять состав и структуру материалов, проводить измерения и оценку параметров состава, строения и свойств материалов, пользоваться испытательной техникой, средствами измерений при решении материаловедческих задач, формулировать требования, предъявляемые к материалам для швейных изделий, оценивать пригодность материалов для конкретных швейных изделий с учетом их назначения и условий эксплуатации.
Требования к зачету
При проведении зачета учитывается написание конспектов, выполнение домашних заданий, результаты промежуточных и итоговых тестов, посещаемость занятий, защиты лабораторных работ.
1.1.4. Учебно-методическая карта дисциплины
Текстильное материаловедение 80 часов
для студентов образовательной профессиональной программы
Технология и предпринимательство по дневной форме обучения
Трудоемкость |
раздела, темы | Лекционный курс | Индивидуальные занятия | Самостоятельная работа студентов | Формы контроля |
|||||||
|
кредитах | Вопросы, изучаемые на лекции | практические | лабораторные | |||||||||
Введение | Общие сведения о дисциплине, ее цели, задачи. Место и значение дисциплины «текстильное материаловедение» в подготовке специалиста. Классификация текстильных материалов по назначению, волокнистому составу. Современные направления в развитии науки «текстильное материаловедение» | Проверка домашнего задания на лабораторном занятии |
||||||||||
Понятие «текстильное волокно» | ||||||||||||
Свойства текстильных волокон: геометрические, механические, физические, химические | ||||||||||||
Хлопок. Хлопок-сырец. Хлопковое волокно: строение, химический состав, свойства |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Лен. Льняное волокно: строение, химический состав, свойства |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Шерсть. Шерстяное волокно: строение, химический состав, свойства. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Шелк натуральный. Шелк-сырец: сведения о получении. Шелковое волокно: строение, химический состав, свойства. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Классификация химических волокон. Общие сведения о способе получения, область применения |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Искусственные волокна: их виды, химический состав, основные свойства, строение. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Синтетические волокна: их виды, химический состав, свойства, строение. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Минеральные волокна: их виды, применение, общая характеристика. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Понятие о пряже и прядении. Основные операции процесса прядения |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Способы прядения, системы прядения хлопка, льна, шерсти, натурального шелка, искусственных волокон |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Классификация пряжи. Свойства пряжи. Дефекты пряжи |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Классификация нитей. Свойства нитей. Дефекты нитей. | 1. Проверка домашнего задания на лабораторном занятии |
|||||||||||
Общие сведения о ткани и ткачестве |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Процесс образования ткани на ткацком станке |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Виды ткацкого оборудования. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Дефекты ткацкого производства |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Общие сведения об отделке тканей, ее назначение |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Отделка хлопчатобумажных тканей. Технологические операции отделки: их виды, назначение и сущность. Красители и другие составы для отделки тканей, их применение. Виды и характеристика рисунков на ткани, способы нанесения рисунков. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Отделка льняных тканей. Виды отделки, назначение и технологические особенности. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Отделка шерстяных тканей. Особенности отделки гребенных и суконных тканей, основные технологические операции |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Отделка тканей из натурального шелка. Виды отделки, технологические операции отделки, их назначение. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Отделка тканей из химических волокон. Виды отделки, технологические операции отделки, их назначение. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Специальные виды отделок. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на занятии |
||||||||||||
Классификация тканей по волокнистому составу |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Методы определения волокнистого состава ткани. Отличительные признаки хлопчатобумажных тканей; тканей из натурального и искусственного шелка; чистошерстяных, полушерстяных и смешанных тканей | 1. Проверка домашнего задания на лабораторном занятии 3. Контроль присутствия на лекции и лабораторном занятии |
|||||||||||
Понятие о ткани. Плотность ткани. Показатели плотности ткани. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Ткацкие переплетения Классификация ткацких переплетений. Простые ткацкие переплетения. Мелкоузорчатые ткацкие переплетения. Комбинированные ткацкие переплетения. Сложные ткацкие переплетения. Крупноузорчатые ткацкие переплетения | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Классификация свойств ткани |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Геометрические свойства и поверхностная плотность ткани. Толщина ткани; факторы, влияющие на образование толщины ткани. Влияние толщины ткани на выбор модели изделия и технологические операции. Ширина ткани: стандартная, фактическая, рациональная. Масса ткани. | 1. Проверка домашнего задания на лабораторном занятии 3. Контроль присутствия на лекции и лабораторном занятии |
|||||||||||
Механические, свойства ткани: виды, значение и характеристика | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Физические свойства ткани: виды, значение и характеристика. | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Оптические свойства ткани: виды, значение и характеристика. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Электрические свойства ткани: виды, значение и характеристика. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Износостойкость тканей | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Определение сорта текстильных материалов | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Оценка ткани по физико-механическим показателям |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Оценка ткани по порокам внешнего вида | 1. Проверка домашнего задания на лабораторном занятии 3. Контроль присутствия на лекции и лабораторном занятии |
|||||||||||
Оценка ткани по устойчивости окраски |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
1. Проверка домашнего задания на лабораторном занятии 3. Контроль присутствия на занятии |
||||||||||||
Стандартизация тканей |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Ассортимент платьевых тканей. | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Ассортимент сорочечных тканей. | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Ассортимент костюмных тканей. | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Ассортимент пальтовых тканей. | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Ассортимент плащевых тканей и материалов. | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Ассортимент подкладочных материалов | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Ассортимент прокладочных материалов | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Строение трикотажного полотна |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Способы получения трикотажного полотна |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Особенности отделки трикотажа |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Ассортимент трикотажных полотен | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Свойства трикотажного полотна |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Особенности технологической обработки трикотажа |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Общая характеристика нетканых материалов. Классификация нетканых материалов по способу получения |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Основные технологические процессы получения нетканых полотен |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Основные свойства нетканых материалов. Область применения | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Нетканые прокладочные материалы | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии 3. Контроль присутствия на лекции и практическом занятии |
|||||||||||
Понятие «конфекционирование». Принципы и основные требования к конфекционированию пакета материалов на изделие. Конфекционная карта. Основные этапы конфекционирования. Требования, предъявляемые к текстильным материалам и фурнитуре. |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Конфекционирование пакета материалов на изделие легкой одежды |
2. Контроль присутствия на лекции |
|||||||||||
Конфекционирование пакета материалов на изделие верхней одежды | 1. Проверка домашнего задания на практическом занятии |
Учитель: Мироничева Наталья Леонидовна учитель технологии МБОУ «Раздольненская школа – лицей № 1»
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА.
Предмет: Технология. Программы по технологии для базового уровня составлена на основе ООО ФГОС
Класс: 5;
Дата:
Раздел: Создание изделий из текстильных и поделочных материалов.
УМК: учебник 5 класс О.А.Кожина, Е.Н.Кудакова, С.Э.Маркуцкая. Рабочая тетрадь 5 класс стр. 31-36.
Тип урока: комбинированный
ТЕМА: Материаловедение. Свойства текстильных материалов.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА : Определение нитей основы и утка в ткани.
Полотняное переплетение нитей в ткани. Изготовление образца полотняного переплетения.
ЦЕЛИ УРОКА: усвоение учащимися информации о текстильных волокнах натурального происхождения; формирование умений и навыков работы с тканями из натуральных волокон; научиться различать ткани натурального происхождения из хлопка и льна; придерживаться правил техники безопасной работы и сан. гигиены, организовывать рабочее место при работе с текстильными материалами. Совершенствовать навыки определения тканей из натуральных волокон, умения различать пряжу, нити, ткань. Познакомиться с ткацкими переплетениями. Строение полотняного переплетения.
Дидактические: Закрепить умения обучающихся различать хлопчатобумажные и льняные волокна и формулировать требования ктканям из натуральных волокон.
Закрепить знания обучающихся по теме «Текстильные материалы» и обобщить знания о волокнах
Образовательные: обеспечить усвоение учащимися знаний элементов материаловедения; сформировать умения определять нити основы и утка, лицевую и изнаночную сторону" ткани; распознавать ткани полотняного переплетения.
Ознакомить учащихся с различными видами натуральных волокон и тканей.
Научить различать ткани хлопчатобумажные от льняных.
Способствовать формированию у обучающихся представления о последовательности изготовления тканей на ткацком станке.
Расширить знания о работе ткацкого станка и особенностях переплетения нитей;
Способствовать развитию познавательного интереса к предмету,
Воспитательные: Способствовать воспитанию аккуратности, внимательности, точности при выполнении работы, элементам самоконтроля.
Способствовать правильной организации рабочего места и соблюдению правил техники безопасности.
Способствовать воспитанию эстетического вкуса, уважения к труду и интереса к профессиям швейного производства способствовать воспитанию интереса профессии текстильной промышленности; воспитывать интерес к предметам быта.
Развивающие:
Развивать комплекс знаний умений и навыков о свойствах ткацких переплетений и свойствах волокон (развивать логическое мышление).
Развивать умения определять нить основы и утка с учетом их свойств, расцветки и рисунка ткани;
Развитие творчества и фантазии; точности и абстрактного мышления посредством работы с образцами тканей.
Развитие способности анализировать свою деятельность.
Развивать умения в выборе и подготовке ткани, закрепить умения определять полотняное переплетение ткани её выбора и влияние на изделие.
Методическое оснащение урока : карточки – памятки, образцы тканей х\б и льняные
Дидактическое обеспечение : рабочая тетрадь, учебник, макет ткацкого станка, образцы нитей и волокон.
Оформление классной доски: Тема урока, новые термины.
ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ: ОБЪЕКТ ТРУДА:
Образцы переплетений. Образцы полотняного переплетения
МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ: биология, география, ИЗО.
ТИП УРОКА: комбинированный
УЧАЩИЕСЯ должны:
Знать: Уметь:
1.Краткие сведения о 1.Определять в тканях направление
текстильных волокнах нити основы и утка.
натурального происхождения; 2.Определять лицевую и
изнаночную стороны,
2.Строение нитей: 3.Изготавливать полотняное
свойства нитей основы и утка; переплетение
лицевая и изнаночная сторона.
3.Структура полотняного
переплетения
ХОД ЗАНЯТИЯ:
Этап. Организационный момент
Цель этапа:
настроить учащихся к учебной деятельности и на получение новых знаний
создать условия для мотивации ученика, внутренней потребности включения в учебный процесс
приветствие
проверка явки учащихся
заполнение классного журнала
проверка готовности учащихся к уроку
настрой учащихся на работу
Личностные УУД
Осуществляемые действия:
эмоциональный настрой на урок и т.д.
проявление эмоционального отношения в учебно-познавательной деятельности
Познавательные УУД
Осуществляемые действия:
активное слушание
выдвижение предположений о теме урока
:
формулирование собственных ожиданий
Коммуникативные УУД
Осуществляемые действия:
слушание собеседника
Формируемые способы деятельности:
построение понятных для
собеседника высказываний
Техника безопасности и сангигиена.
II. этап. Актуализация опорных знаний
Цель этапа: - организовать актуализацию изученных способов действий, достаточных для изложения нового знания
Актуализировать мыслительные операции, необходимые для изложения нового знания
Организовать фиксацию затруднений в выполнении учащимися задания или в его обосновании.
Личностные УУД
Осуществляемые действия:
активизация имевшихся ранее знаний
активное погружение в тему
Формируемые способы деятельности:
умение слушать в соответствии с целевой установкой
принимать и сохранять учебную цель и задачу
дополнять, уточнять высказанные мнения
Познавательные УУД
Осуществляемые действия
слушают вопросы учителя
отвечают на вопросы учителя
Формируемые способы деятельности:
формирование умения находить ответы на вопросы.
Коммуникативные УУД
Осуществляемые действия:
взаимодействие с учителем во время опроса
Формируемые способы деятельности:
формирование компетенции в общении, включая сознательную ориентацию учащихся на позицию других людей как партнеров в общении и совместной деятельности
формирование умение слушать, вести диалог в соответствии с целями и задачами общения
III этап. Изложение нового материала
Цель этапа:
Сформулировать и согласовать цели урока
Организовать уточнение и согласование темы урока
Организовать подводящий или побуждающий диалог по объяснению нового материала
Организовать фиксацию преодоления затруднения
Таким образом, ребята, с чем мы будем знакомиться на сегодняшнем уроке?
Ещё раз озвучивание темы и цели урока и задач, необходимых решить на уроке.
Проверка знаний учащихся:
ВОПРОСНИК:
1.Правила внутреннего распорядка, в кабинете обслуживающего труда.
2.В чем отличие кабинета технологии обслуживающих видов труда от остальных
кабинетов?
3.Организация рабочего места ученицы?
4.Что изучает предмет обслуживающего труда?
Чувственный и житейский опыт .
Вы как будущие хозяйки должны уметь отличать натуральные волокна от ненатуральных какие вы можете назвать. Кто скажет, зачем это нужно в быту?
Перечислите виды материалов, которые вас окружают?
Перечислите из каких материалов они сделаны? (древесина, ткань, пластмасса, стекло, металл и т.д.)
Какие ткани вам знакомы?
Кто из вас знает что служит сырьем для тканей?
Сырье - материал для дальнейшей промышленной обработки
Учащиеся рассматриваю виды натурального сырья, хлопок, лен, шерсть, шёлк). ОБРАЗЦЫ ИЗ УЧЕБНЫХ НАБОРОВ
Хлопок лен
Шерсть Шелк
Слева на доске размещены учебно-наглядные пособия «Виды волокон».
Рассказываю о выращивании и истории возникновения льняного и хлопчатобумажного волокна подробно.
Дежурные раздают таблицы - памятки: классификация текстильных волокон.
На столах розданы карточки с четырьмя видами тканей.
Задание учащимся: определить и подписать виды хлопчатобумажных и льняных тканей и их свойства.
ВОПРОСНИК:
1.Кто из вас знает, где и кем изготавливаются ткани?
2.Назовите сказки, в которых встречаются ткацкие профессии?
3.Что получают из волокон? (Цветная таблица - карточки, Мадзигон.)
КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЛОКОН
Растительные Минеральные Животные
Х Л А Ш Ш
л ё с е ё
о н б р л
п е с к
о с т
к т ь
| Волокно | Прочность | Извитость |
||||
| Хлопок | ||||||
| Блестящее |
Задание: Возьмите в левую руку прядь ваты, указательным пальцем и большим правым вытяните несколько волокон не отрывая из пучка и проверните в пальчиках. Получили пряжу. (вклеить)
| Свойства | Свойства |
||||
| Свойства | Свойства |
||||
| Свойства | Свойства |
||||
| Свойства | Свойства |
||||
Информация нового материала.
Применение волокнистых материалов на производстве и в быту;
Материаловедение - изучает строение и свойства тканей, п рименяемых в ш вейной промышленности.
Процесс получения ткани:
Из волокон маленьких, тонких, прочных тел, получают:
Пряжа - нить, выработанная из коротких волокон, путем их скручивания, предназначенная для производства тканей.
Профессия - прядильщица.
Цель прядения - получение равномерной по толщине пряжи.
Нить - пряжа более скрученная, используется для швейных машин и в ткацком производстве.
Профессия - крутильщица, сновальщица,
Пряжа поступает на ткацкие фабрики,
Ткачество - переплетение нитей основы и утка.
Нить основы - нити, идущие вдоль ткани.
Нити утка - проходят поперек ткани и. огибая крайние нити основы образовывает кромку - неосыпающийся край ткани с двух сторон шириной 0.5- 2.0 мм. (зависит от вида ткани),
Ткань - материал, изготовленный на станке путем переплетения нитей или пряжи.
Получаем ткацкие переплетения - это чередование нитей, основы и утка в определенной последовательности.
Существует четыре основных вида переплетения :
полотняное, сатиновое, саржевое, атласное.
Нити в тканях с этим переплетением переплетаются по разному, что и дает им различный внешний вид и свойства тканей.
Полотняному переплетению характерно наиболее частое переплетение нитей основы и утка.
Рапорт - переплетения - это минимальное переплетение число нитей, после которых переплетения повторяются.
Показываю на примере работ учащихся макеты изготовления
полотняного переплетения нитяным способом и из бумаги.
Бригадным способом учащиеся на миниатюрных ткацких станках выполняют переплетения,
Делаю акцент на цветовом решении нити основы и утка.
Определение нитей основы и утка :
По кромке нить основы параллельна КРОМКЕ;
По степени растяжения нитей основы и утка по извитости и звуку; по толщине нитей.
Определение лицевой и изнаночной сторон ткани : -
С лицевой стороны рисунок более яркий;
В гладкоокрашенных тканях ворсинки находятся с изнаночной стороны(лицевая более гладкая).
Ткацкие дефекты(обрывы нитей узелки т.д.) всегда с изнаночной стороны
Регулятивные УУД
Осуществляемые действия:
самостоятельное определение темы урока
осознание целей и задач обучения
восприятие, осмысление, запоминание учебного материала
осмысление темы нового материала и основных вопросов, подлежащих к усвоению
Формируемые способы деятельности :
формирование умения учиться высказывать своё предположение на основе работы с материалом учебника
формирование умения оценивать учебные действия в соответствии с поставленной задачей
формирование умения слушать и понимать других
формирование умения формулировать свои мысли в устной форме
Познавательные УУД
Осуществляемые действия:
развитие и углубление потребностей и мотивов учебно-познавательной деятельности
развитие умения получать информацию из рисунка, текста и строить сообщения в устной форме
развитие умения проводить сравнение изученных объектов по самостоятельно выделенным основаниям
развитие умения осуществлять поиск необходимой информации, используя дополнительные источники информации
развитие умения строить простые рассуждения
Формируемые способы деятельности :
формирование умения осуществлять познавательную и личностную рефлексию.
IV. Физкультминутка
V. Первичное закрепление знаний учащихся
Самостоятельная работа в рабочей тетради.
Цель этапа: зафиксировать алгоритм выполнения организовать усвоение учащимися нового материала (в парах или группах)использование различных способов закрепления знаний, вопросов, требующих мыслительной активности, творческого осмысления материала Самостоятельную работу можно провести как индивидуально. Так и разбиться на пары или группы.
Работа с учебником: записать определение пряжа, прядение, основа, уток, кромка, ткачество, переплетение, полотняное, отделка ткани.
Выполнить зарисовку переплетения с применением чертёжных инструментов.
Разбиться на группы и выполнить задание:
Этапы выполнения работы:
Продумать возможные идеи и сделать выбор коллекции тканей х/б и льняной, что бы вы хотели оформить из выбранного образца (4-6 образцов тканей). Предложите, какие материалы их цветовое решение вы бы хотели использовать и обоснуйте это. Определить образцы тканей полотняного переплетения.
Контроль сформировавшихся знаний. Обсуждение выполненных эскизов:
обращение учителя по поводу ответа ученика к классу с предложением: дополнить, уточнить, исправить, взглянуть на изучаемую проблему с иной стороны,
выявление умений у учащихся узнавать и соотносить факты с понятиями, правилами и идеями.
Формирование умения и навыков учащихся: практическая работа
«Изготовление образца полотняного переплетения».
анализ работы;
обеспечение необходимыми материалами;
правила ТБ и организации рабочего места;
самостоятельность выполнения задания;
контроль с целью выявления недостатков и их устранение;
текущий инструктаж;
самоконтроль и взаимоконтроль учащихся;
Подведение итогов практической работы:
что нового узнали на уроке?
Чему научились на уроке?
Где можно использовать приобретенные знания и умения?
Мотивация оценок за урок, выставление в журнал и в дневники.
Личностные УУД
Осуществляемые действия:
осмысление темы нового материала и основных вопросов, подлежащих усвоению
применение на практике и последующее повторение нового материала
Формируемые способы деятельности:
формирование умения выказывать своё отношение к новому материалу, выражать свои эмоции
формирование мотивации к обучению и целенаправленной познавательной деятельности
Коммуникативные УУД
Осуществляемые действия:
формирование умения учитывать позицию собеседника, осуществлять сотрудничество и кооперацию с учителем и сверстниками
Формируемые способы деятельности:
формирование умения строить речевое высказывание в соответствии с поставленными задачами
VI . Домашнее задание. Инструктаж учителя по выполнению домашнего задания
Цель этапа:
включить новый способ действий в систему знаний учащихся
тренировать способность применять новый алгоритм действий в стандартной и не стандартной ситуации
Познавательные УУД
Осуществляемые действия:
творческая переработка изученной информации
поиск в традиционных источниках (в словарях, в энциклопедиях)
поиск в компьютерных источниках (в сети Интернет, в электронных книгах, в электронных каталогах, архивах, с помощью поисковых программ, в базах данных)
поиск в других источниках (в социуме, в радиовещании, телевещании, в аудио-, видеоисточниках)
Формируемые способы деятельности :
развитие и углубление потребностей и мотивов учебно-познавательной деятельности
поиск и выделение информации
применение методов информационного поиска, в том числе и с помощью компьютерных средств
VII. Уборка рабочих мест
VIII. Рефлексия учебной деятельности на уроке
Цель этапа:
Организовать фиксацию нового содержания, изученного на уроке
Организовать фиксацию степени соответствия результатов деятельности на уроке и поставленной цели в начале урока.
Организовать проведение самооценки учениками работы на уроке
по результатам анализа работы на уроке зафиксировать направления будущей деятельности
Рефлексия учителя и учащихся о достижении целей урока
объективная и комментированная оценка результатов коллективного и индивидуального труда учащихся на уроке
выставление отметок в классный журнал и в дневники учащихся
Коммуникативные УУД
Осуществляемые действия:
оценка и самооценка учебной деятельности
обобщение и систематизация знаний
учащиеся выражают свои эмоции по поводу урока
Формируемые способы деятельности :
формирование умений полно и точно выражать свои мысли
Объявление домашнего задания:
наклеить в тетрадь образцы тканей и карточки-памятки;
изготовить творческое задание из кусочков тканей хлопка и
льна.
Уборка рабочего места.
05.19.01 «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности» по техническим наукам
ПРОГРАММА-МИНИМУМ
кандидатского экзамена по специальности
05.19.01 «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности»
по техническим наукам
Введение
В основу настоящей программы положены следующие дисциплины: материаловедение для производств легкой промышленности; текстильное материаловедение.
Программа разработана экспертным советом Высшей аттестационной комиссии Министерства образования Российской Федерации по химии (по химической технологии) при участии Московского государственного текстильного университета имени А.Н. Косыгина и Московского государственного университета дизайна и технологии.
1. Материаловедение производств легкой промышленности
Материаловедение - наука о строении и свойствах материалов. Взаимосвязи материаловедения с физикой, химией, математикой, с технологией кожевенных, меховых, обувных и швейных изделий. Значение материаловедения в повышении качества и конкурентоспособности этих изделий. Основные направления развития материаловедения в легкой промышленности.
Полимерные вещества. Волокнообразующие, пленкообразующие и клеющие полимерные вещества: целлюлоза, белки (кератин, фиброин, коллаген), полиамиды, полиэтилентерефталаты, полиолефины, полиакрилонитрилы, полиимиды, полиуретаны, поливиниловый спирт и др., особенности их строения и основные свойства. Аморфное и кристаллическое состояние полимеров. Молекулярные и надмолекулярные структуры синтетических полимеров, иерархические структуры в природных полимерах. Ориентированное состояние полимеров.
Строение материалов. Текстильные материалы. Текстильные волокна, их классификация. Строение, состав и свойства основных видов волокон; растительного происхождения, животного происхождения, искусственных (из природных полимеров), синтетических (из синтетических полимеров), из неорганических соединений. Модифицированные текстильные волокна, особенности их строения и свойства. Текстильные нити, основные виды и разновидности, особенности их строения и свойства. Ткани, трикотажные и нетканые полотна; способы их получения и строение. Характеристики структуры текстильных материалов и методы их определения. Основные виды текстильных материалов для одежды, обуви и их характеристика.
Кожевенно-меховые материалы. Способы получения кожи и меха. Теории дубления. Состав и строение кожи и меха, основные структурные характеристики и методы их определения. Виды кож и мехов для одежды, обуви и их характеристика. Искусственные и синтетические кожи и меха, способы их получения и строение. Основные виды искусственных и синтетических кож и мехов, их характеристика. Биополимерные материалы. Материалы полученные с участием ферментативных систем.
Резины, полимерные композиции, пластикаты, картоны, применяемые в легкой промышленности, способы их получения и состав. Основные характеристики строения этих материалов и методы их определения.
Скрепляющие материалы: швейные нитки и клеевые материалы. Виды швейных ниток, способы их получения, особенности строения. Основные характеристики строения ниток и методы их определения. Клеевые материалы. Современные теории склеивания. Способы получения, состав и строение клеевых материалов, применяемых в швейном и обувном производствах. Основные виды клеевых материалов и их характеристика.
Геометрические свойства и плотность материалов.
Длина, толщина, ширина материалов, площадь шкур кожи и меха, методы определения этих характеристик.
Масса материала, линейная и поверхностная плотность материала, методы определения этих характеристик.
Плотность, средняя плотность, истинная плотность материалов.
Механические свойства материалов.
Классификация характеристик механических свойств. Теории прочности и разрушения твердых тел. Кинетическая теория прочности.
Полуцикловые разрывные и неразрывные характеристики, получаемые при растяжении материалов, приборы и методы их определения. Расчетные методы определения усилий при разрыве материалов. Двухосное растяжение. Прочность при раздирании. Анизотропия удлинений и усилий при растяжении материалов в различных направлениях.
Одноцикловые характеристики при растяжении. Составные части полной деформации. Ползучесть и релаксационные явления в материалах, методы определения спектров релаксации. Модельные методы изучения релаксационных явлений в материалах. Многоцикловые характеристики при растяжении, утомление и усталость материалов, приборы и методы определения характеристик усталости.
Полуцикловые и одноцикловые характеристики, получаемые при изгибе материалов, методы и приборы их определения. Многоцикловые характеристики, получаемые при изгибе материалов. Напряжения и деформации возникающие при сжимающих усилиях. Зависимость толщины материала от внешнего давления. Многократное сжатие материалов.
Трение материалов, современные представления о природе трения.
Факторы, определяющие трение материалов. Методы испытания трения для различных материалов. Раздвижка и осыпаемость нитей в тканях.
Физические свойства материалов.
Сорбционные свойства материалов. Формы связи влаги с материалами. Кинетика сорбции водяных паров материалами. Гистерезис сорбции. Тепловые эффекты и набухание материалов при сорбции влаги. Основные характеристики гигроскопических свойств материалов, приборы и методы их определения.
Проницаемость материалов. Воздухопроницаемость, паропроницаемость, водопроницаемость, методы и приборы определения этих характеристик. Проницаемость радиоактивных, ультрафиолетовых, инфракрасных лучей через материалы. Влияние состава, структуру и свойств материалов на их проницаемость.
Тепловые свойства материалов. Основные характеристики тепловых свойств материалов, приборы и методы их определения. Влияние параметров структуры и других факторов на тепловые свойства материалов. Влияние повышенных и пониженных температур на материалы.
Теплостойкость, термостойкость, огнестойкость материалов.
Оптические свойства. Основные характеристики оптических свойств, приборы и методы их определения. Влияние технологических и эксплуатационных факторов на оптические свойства материалов.
Электрические свойства материалов. Причины и факторы электризации и электропроводности материалов. Основные характеристики электризуемости и электропроводности материалов, приборы и методы их определения.
Акустические свойства материалов.
Изменение строения и свойств материалов в процессе переработки и при эксплуатации. Износостойкость материалов.
Изменение размеров материалов под воздействием влаги и тепла.
Усадка и притяжка материалов при замочке и влажно-тепловой обработке. Приборы и методы определения усадки материалов.
Формовочная способность материалов. Основные факторы и причины формообразования и формозакрепления материалов. Методы и приборы определения формовочной способности материалов.
Износостойкость материалов. Основные критерии износа. Причины износа. Истирание, стадии изнашивания и механизм истирания и факторы его определяющие. Пиллинг, причины его образования. Методы и приборы определения устойчивости материалов при истирании.
Физико-химические факторы износа. Воздействие света, светопогоды, стирки и др. факторов на материалы. Комбинированные факторы износа. Опытная носка. Лабораторное моделирование износа.
Надежность материалов, основные характеристики надежности. Оценка и прогнозирование характеристик надежности материалов.
Неразрушающие методы испытания материалов и их применение.
Качество и сертификация материалов.
Качество материалов. Отбор проб и выборок материалов. Сводные характеристики результатов испытаний, доверительные границы. Статистические модели. Вероятностная оценка качества. Методы статистического контроля и измерения качества, уровни качества. Номенклатура показателей качества для различных групп материалов.
Экспертный метод оценки качества. Системы управления качеством, отечественные и международные стандарты на управление качеством. Сертификация. Система и механизм сертификации. Основные условия сертификации. Обязательная и добровольная сертификация. Сертификация материалов и изделий в легкой промышленности.
2. Материаловедение производств текстильной промышленности
Текстильное материаловедение и его развитие.
Классификация текстильных материалов. Основные виды натуральных и химических волокон, нитей и изделий из них. Области их рационального использования. Волокна, нити и изделия технического и специального назначения. Их классификация, особенности строения и свойства. Современная стандартная терминология. Экономика и значение для различных отраслей промышленности основных видов текстильных материалов. Перспективы их производства.
Место текстильного материаловедения среди других технических наук, его связи с фундаментальными науками, с текстильной технологией.
Развитие текстильного материаловедения и задачи, стоящие перед ним.
Основные научные школы текстильного материаловедения направления выполненных ими научных работ. Выдающиеся отечественные и зарубежные ученые в области текстильного материаловедения, их работы. Роль кафедры текстильного материаловедения МГТУ в развитии отечественного текстильного материаловедения.
Текстильные волокна, их состав и строение.
Классификация текстильных волокон, полимерные вещества, составляющие волокна. Особенности их строения.
Развитие научных взглядов на строение полимерных веществ, составляющих волокна. Современные взгляды по этому вопросу.
Надмолекулярные структуры волокнообразующих полимеров.
Основные полимеры, составляющие волокна: целлюлоза, кератин, фиброин, полиамиды, полиэфиры, полиолефины, поливинилхлориды, полиакрилонитрилы, полиуретаны. Новые виды полимеров, используемые для высокомодульных, жаро- и теплостойких волокон и нитей. Их характеристики. Модифицированные химические волокна: мтилон, полинозные, трилобал, шелон, сиблон и другие. Особенности их строения и свойства.
Кирюхин Сергей Михайлович - доктор технических наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ. После окончания в 1962 г. Московского текстильного института (МТИ) успешно работал в области материаловедения, стандартизации, сертификации, квалиметрии и управления качеством текстильных материалов в ряде отраслевых научно-исследова- тельских институтов. Постоянно сочетал научно-исследовательскую работу с преподавательской деятельностью в высших учебных заведениях.
по настоящее | ||
С. М. Кирюхин работает в Московском | государственном |
стильном университете им. А. Н. Косыгина профессором кафедры текстильного материаловедения, имеет более 150 научных методических работ по качеству текстильных материалов, в том числе учебники и монографии.
Шустов Юрий Степанович - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой текстильного материаловедения Московского государственного текстильного университета имени А. Н. Косыгина. Автор 4 книг по текстильной тематике и более 150 научно-методических публикаций.
Область научно-педагогической деятельности - оценка качества и современные методы прогнозирования физико-механических свойств текстильных материалов различного назначения.
УЧЕБНИКИ И УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИИ
С. м. КИРЮХИН, Ю. С. ШУСТОВ
ТЕКСТИЛЬНОЕ
МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Рекомендовано УМО по образованию в области технологии и проектирования текстильных изделий в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям 260700 «Технология и проектирование текстильных изделий», 240200 «Химическая технология полимерных волокон и текстильных материалов», 071500
_> «Художественное проектирование изделий текстильной и легкой промышленности» и специальности 080502 «Эконо-
мика и управление на предприятии»
МОСКВА «КопосС» 2011
4r Ь
К 43
Р е д а к т о р И. С. Тарасова
Р е ц е н з е н т ы: д-р техн. наук, проф.А. П. Жихарев (МГУДТ), д-р. техн. наук, проф.К. Э. Разумеев (ЦНИИшерсти)
Кирюхин С. М., Шустов Ю.С.
К 43 Текстильное материаловедение. - М.: КолосС, 2011. - 360 е.: ил. - (Учебники и учеб. пособия для студентов высш. учеб. заведений).
ISBN 978 - 5 - 9532 - 0619 - 8
Приведены общие сведения о свойствах волокон, нитей, тканей, трикотажных и нетканых материалах. Рассмотрены особенности их строения, способы получения, методы определения показателей качества. Освещены контроль и управление качеством текстильных материалов.
Для студентов высших учебных заведений по специальностям «Технология текстильных изделий» и «Стандартизация и сертификация».
Учебное издание
Кирюхин Сергей Михайлович, Шустов Юрий Степанович
ТЕКСТИЛЬНОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ
Учебное пособие для вузов
Художественный редактор В. А.Чуракова Компьютерная версткаС. И. Шаровой Компьютерная графикаТ. Ю. Кутузовой
Корректор Т. Д.Звягинцева
УДК 677-037(075.8) ББК 37.23-3я73
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящее учебное пособие предназначается для студентов высших учебных заведений, изучающих дисциплину «Текстильное материаловедение» и смежные с ней курсы. Это прежде всего будущие инженеры-технологи, работа которых связана с получением и переработкой текстильных материалов. Инженер может успешно управлять технологическими процессами и совершенствовать их только при условии, что он хорошо знает особенности строения и свойства перерабатываемых материалов и специфику требований, предъявляемых к качеству выпускаемой продукции.
Учебное пособие содержит необходимые сведения о строении, свойствах и оценке качества основных видов текстильных волокон, нитей и изделий, основные сведения о стандартных методах испытаний текстильных материалов, об организации и проведении технического контроля на предприятии.
Показатели и характеристики свойств, по которым оценивается качество текстильных материалов, нормируются действующими стандартами. Знание, правильное применение и строгое соблюдение стандартов, распространяющихся на текстильные материалы, обеспечивает выпуск продукции заданного качества. При этом особое место занимают стандарты на методы испытания свойств текстильных материалов, с помощью которых оценивают и контролируют показатели качества продукции.
Контроль качества продукции не ограничивается только правильным применением стандартных методов испытаний. Большое значение имеет рациональная организация и эффективное функционирование всей системы контрольных операций на производстве, что на предприятии осуществляется отделом технического контроля.
Технический контроль обеспечивает выпуск продукции заданного качества, осуществляя входной контроль исходного сырья и вспомогательных материалов, конт-
исходного сырья и вспомогательных материалов, контроль и регулирование свойств полуфабрикатов и комплектующих изделий, параметров технологического процесса, показателей качества вырабатываемой продукции. Однако для планомерного и систематического повышения качества необходимо постоянно выполнять комплекс различных мероприятий целенаправленного воздействия на условия и факторы, определяющие качество продукции на всех стадиях его формирования. Это приводит к необходимости разработки и внедрения на предприятиях систем управления качеством.
Способы получения и особенности переработки текстильных материалов излагаются кратко и только по мере необходимости. Более глубокое изучение этих вопросов должно осуществляться в специальных курсах по технологии получения и переработки отдельных видов волокон, нитей и текстильных изделий.
«Текстильное материаловедение» может быть использовано в качестве базового для студентов-материаловедов, заканчивающих обучение на соответствующих кафедрах по различным специальностям и специализациям. Для углубленного изучения строения, свойств, оценки и управления качеством текстильных материалов студентам-ма- териаловедам рекомендуются специальные курсы.
Студенты-экономисты, дизайнеры, конфекционеры и др., обучающиеся в вузах текстильного профиля, тоже могут использовать это пособие.
Настоящее учебное пособие подготовлено на основе опыта работы кафедры текстильного материаловедения МГТУ им. А. Н. Косыгина. В нем используются материалы ранее изданных известных и широко применяемых аналогичных учебных изданий, прежде всего «Текстильного материаловедения» в трех частях профессоров Г. Н. Кукина,
А. Н. Соловьева и А. И. Коблякова.
В учебном пособии пять глав, в конце которых приведены контрольные вопросы и задачи. Список литературы включает в себя основные и дополнительные источники. Основные литературные источники приведены в порядке их значимости для изучения курса.
Г л а в а 1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. ПРЕДМЕТ ТЕКСТИЛЬНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ
Текстильное материаловедение является наукой о строении, свойствах и оценке качества текстильных материалов. Такое определение было дано в 1985 г. С учетом изменений, которые произошли с того времени, а также особенностей развития подготовки специалистов-материаловедов более полным и глубоким может быть следующее определение:текстильное материаловедение является наукой о строении, свойствах, оценке, контроле качества текстильных материалов и управлению им.
Основополагающими началами данной науки является изучение текстильных материалов, используемых человеком в различных видах его деятельности.
Текстильными называют и материалы, состоящие из текстильных волокон, и сами текстильные волокна.
Изучение различных материалов и составляющих их веществ всегда являлось предметом естественных наук и было связано с техническими средствами получения и переработки этих материалов и веществ. Поэтому текстильное материаловедение относится к группе технических наук прикладного характера.
Большинство текстильных волокон состоит из высокомолекулярных веществ, в связи с чем текстильное материаловедение тесно связано с использованием теоретических основ и практических методов таких фундаментальных дисциплин, как физика и химия, а также физикохимия полимеров.
Так как текстильное материаловедение является технической наукой, для ее изучения необходимы и общеинженерные знания, получаемые при изучении таких дисциплин, как механика, сопротивление материалов, электротехника, электроника, автоматика и др. Особое место занимает физико-химическая механика (реология) волокнообразующих полимеров.
В текстильном материаловедении, как и в других научных дисциплинах, широко применяются высшая математика, математи-
ческая статистика и теория вероятностей, а также современные вычислительные методы и средства.
Знание строения и свойств текстильных материалов необходимо при выборе и совершенствовании технологических процессов их получения и переработки, а в конечном счете - при получении готового текстильного изделия заданного качества, оцениваемого специальными методами. Таким образом, для текстильного материаловедения необходимы Методы измерения и оценки качества, являющиеся предметом сравнительно новой самостоятельной дисциплины - квалиметрии.
Переработка текстильных материалов невозможна без контроля качества полуфабрикатов на отдельных этапах технологического процесса. Разработкой методов контроля качества также занимается текстильное материаловедение.
И наконец, последним из широкого круга вопросов, связанных
с текстильным материаловедением, является вопрос управления качеством продукции. Такая связь очень естественна, ведь без знания строения и свойств текстильных материалов, методов оценки и контроля качества невозможно управлять технологическим процессом и качеством вырабатываемой продукции.
Текстильное материаловедение следует отличать от текстильного товароведения, хотя между ними много общего. Товароведение является дисциплиной, основные положения которой предназначены для изучения потребительских свойств готовой продукции, используемой как товар. Товароведение уделяет внимание и таким вопросам, как способы упаковки товаров, их транспортирование, хранение и т. п., которые в задачи материаловедения обычно не входят.
Из других родственных дисциплин следует еще сказать о материаловедении швейного производства, имеющем много общего с текстильным материаловедением. Отличие заключается в том, что строению и свойствам волокон и нитей в швейном производстве уделяется меньше внимания, чем текстильным полотнам, зато добавляются сведения об отделочных материалах нетекстильного характера (натуральной и искусственной коже, мехе, клеенках и т. п.).
Обратим внимание на значение текстильных материалов в жизни человека.
Считается, что жизнь человека невозможна без пищи, жилья и одежды. Последняя преимущественно состоит из текстильных материалов. Портьеры, занавески, постельное белье, покрывала, полотенца, скатерти и салфетки, ковры и напольные покрытия, трикотажные изделия и нетканые материалы, шнурки, шпагаты и многое, многое другое - все это текстильные материалы, без которых жизнь современного человека невозможна и которые во многом делают эту жизнь комфортной и привлекательной.
Текстильные материалы используются не только в быту. Статистические данные показывают, что в промышленно развитых странах умеренного климата из общего количества потребляемых текстильных материалов на одежду и белье расходуется 35...40 %, на бытовые и хозяйственные потребности 20...25 %, в технике потребляется 30...35 %, на прочие потребности (тару, культурные нужды, медицину и др.) до 10 %. Конечно, в отдельных странах эти соотношения могут существенно колебаться в зависимости от социальных условий, климата, развития техники и др. Но можно смело утверждать, что нет практически ни одной материальной, а в отдельных случаях и духовной сферы деятельности человека, где бы не использовались текстильные материалы. Это обусловливает весьма значительный объем их производства и достаточно высокие требования к их качеству.
Из многообразных вопросов, решаемых в рамках текстильного материаловедения, можно выделить следующие:
исследование строения и свойств текстильных материалов, позволяющее целенаправленно проводить работу по повышению их качества;
разработка методов и технических средств измерения, оценки и контроля показателей качества текстильных материалов;
разработка теоретических основ и практических методов оценки качества, стандартизации, сертификации и управления качеством текстильных материалов.
Как и любая другая научная дисциплина, текстильное материаловедение имеет свой генезис, т. е. историю образования и развития.
Интерес к строению и свойствам текстильных материалов, вероятно, появился в то время, когда они стали использоваться в различных целях. История этого вопроса уходит в глубокую древность. Например, овцеводство, которое использовалось, в частности, для получения волокон шерсти, было известно не менее чем за 6 тыс. лет до н. э. Льноводство было широко распространено в Древнем Египте еще около 5 тыс. лет назад. Примерно к этому же времени относятся найденные при раскопках изделия из хлопка в Индии. В нашей стране в местах раскопок стоянок древнего человека вблизи Рязани археологи обнаружили древнейшие текстильные изделия, представляющие собой нечто среднее между тканью и трикотажем. Сегодня такие полотна называют трикотканью.
Первые документально дошедшие до нашего времени сведения об изучении отдельных свойств текстильных материалов относятся к 250 г. до н. э., когда греческий механик Филон Византийский исследовал прочность и упругость канатов.
Однако вплоть до эпохи Возрождения были сделаны только самые первые шаги в изучении текстильных материалов. В начале XVI в. великий итальянец Леонардо да Винчи исследовал трение канатов и влажность волокон. В упрощенной форме он сформулировал известный закон о пропорциональности между нормально приложенной нагрузкой и силой трения. Ко второй половине XVII в. относятся работы известного английского ученого Р. Гука, который изучал механические свойства различных материалов, в том числе нитей из волокон льна и
шелка. Он описал строение тонкой шелковой ткани и был одним из первых, кто высказал идею о возможности изготовления химических нитей.
Потребность в систематических исследованиях строения и свойств текстильных материалов начала ощущаться все больше и больше с возникновением и развитием мануфактурного производства. Пока господствовало простое товарное производство и производителями выступали мелкие ремесленники, они имели дело с небольшим количеством сырья. Каждый из них ограничивался преимущественно органолептической оценкой свойств и качества материалов. Концентрация в мануфактурах больших количеств текстильных материалов потребовала другого отношения к их оценке и вызвала необходимость их изучения. Этому же способствовало и расширение торговли текстильными материалами, в том числе между различными странами. Поэтому с конца XVII - начала XVIII в. в ряде стран Европы устанавливаются официальные требования к показателям качества волокон, нитей и тканей. Эти требования утверждаются правительственными учреждениями в виде различных регламентов и даже законов. Например, итальянские (пьемонтские) регламенты 1681 г. о работе шелковых фабрик устанавливали требования к шелковому сырью - коконам. Согласно этим требованиям коконы в зависимости от содержания шелка в их оболочке и способности разматываться делились на несколько сортов.
В России законы о качестве и способах сортировки исходных волокон, поставляемых на экспорт и на снабжение мануфактур, вырабатывающих пряжу и парусину для флота, а также сукна для снабжения армии, появились в XVIII в. Первым известным по времени издания был закон № 635 от 26 апреля 1713 г. «О браковании пеньки и льна у города Архангельска». Затем последовали законы о ширине, длине и весе (т. е. массе) льняных полотен (1715 г.), о контроле толщины, крутки и влажности пеньковой пряжи (1722 г.), усадке сукон после замачивания (1731 г.), их длине и ширине (1741 г.), о качестве их окраски и об их долговечности (1744 г.) и др.
В этих документах стали упоминаться первые простейшие инструментальные методы измерения отдельных показателей качества текстильных материалов. Так, изданный в России при Петре I в 1722 г. закон требовал контролировать толщину пеньковой пряжи для канатов путем протаскивания ее образцов через отверстия различных размеров, сделанных в железных досках, чтобы установить «такой ли она толстоты, как надлежит быть».
В XVIII в. зарождаются и развиваются первые объективные инструментальные способы измерения и оценки свойств и показателей качества текстильных материалов. Тем самым закладывается фундамент будущей науки - текстильного материаловедения.
В первой половине XVIII в. французский физик Р. Реомюр сконструировал одну из первых разрывных машин и исследовал прочность пеньковых и шелковых
крученых нитей. В 1750 г. в Турине (Северная Италия) появилась одна из первых в мире лабораторий по испытанию свойств текстильных материалов, получившая название «кондицион» и осуществлявшая контроль влажности шелка-сырца. Это был первый прототип ныне действующих сертификационных лабораторий. Позднее «кондиционы» стали появляться и в других странах Европы, например во Франции, где исследовали шерсть, пряжу различных видов и т. п. В конце XVIII в. появились приборы для оценки толщины нитей путем отматывания моточков постоянной длины на специальных мотовилах и взвешивания их на рычажных весах - квадрантах. Подобные мотовила и квадранты выпускали в Санкт-Петер- бурге механические мастерские Александровской мануфактуры - крупнейшего русского текстильного комбината, основанного в 1799 г.
В области изучения свойств текстильного сырья и поисков новых видов волокон следует отметить работы первого члена-корреспондента Российской академии наук П. И. Рычкова (1712-1777 гг.) - видного историка, географа и экономиста. Он был одним из первых русских ученых, работавших в области текстиль-
ного материаловедения. В ряде своих статей, напечатанных в «Трудах Вольного экономического общества к поощрению в России земледелия и домостроительства», он поставил вопросы об использовании козьей и верблюжьей шерсти, о некоторых растительных волокнах, разведении хлопка и др.
В XIX в. текстильное материаловедение активно развивалось практически во всех странах Европы, в том числе в России.
Отметим лишь некоторые основные даты развития отечественного текстильного материаловедения.
В первой половине XIX в. в России возникли учебные заведения, выпускавшие специалистов, которым в учебных курсах уже сообщались сведения о свойствах текстильных материалов. К числу таких средних учебных заведений можно отнести открытую в Москве в 1806 г. Практическую академию коммерческих наук, выпускавшую товароведов, а к числу высших - Технологический институт
в Петербурге, основанный в 1828 г. и открытый для занятий в 1831 г.
В середине XIX в. в Московском университете и Московской практической академии развернулась деятельность выдающегося русского товароведа проф.
М. Я. Киттары, уделявшего в своих работах большое внимание изучению текстильных материалов. Он организовал кафедру технологии, техническую лабораторию, читал лекции, где приводилась общая классификация товаров, в том числе текстильных, руководил разработкой методов испытания и правил приемки текстильных изделий для русской армии.
В конце XIX в. в России при учебных заведениях, а затем на крупных текстильных фабриках стали создаваться лаборатории испытания текстильных материалов. Одной из первых была лаборатория при Московском высшем техническом училище (МВТУ), начало деятельности которой было положено в 1882 г. проф. Ф. М.Дмитриевым. Его преемник, один из крупнейших русских ученыхтекстильщиков проф. С.А.Федоров в 1895-1903 гг. организовал большую лабораторию механической технологии текстильных материалов и при ней испытательную станцию. В своей работе «Об испытании пряжи» в 1897 г. он писал: «В практике, при исследованиях пряжи, до сих пор обыкновенно руководствовались привычными впечатлениями осязания, зрения, слуха. Такого рода определения требовали, конечно, большого навыка. Всякий, кто знаком с практикой бумагопрядения и кто работал с измерительными приборами, знает, что приборы эти во многих случаях подтверждают наши выводы, сделанные на взгляд и на ощупь, иногда же говорят совсем противное тому, что нам кажется. Приборы, таким образом, исключают случайность и субъективизм, и посредством их мы получаем данные, на которых можно построить вполне беспристрастное суждение». В работе «Об испытании пряжи» были обобщены все основные применявшиеся тогда методы исследования нитей.
Лаборатория МВТУ сыграла большую роль в развитии русского текстильного материаловедения. В 1911-1912 гг. в этой лаборатории проводила исследования «Комиссия по переработке описаний, условий приемки и всех кондиций поставки тканей в интендантство», возглавлявшаяся проф. С. А. Федоровым. При этом были проведены многочисленные испытания тканей и уточнены методы этих испытаний. Указанные исследования были опубликованы в работе проф. Н. М. Чиликина «Об испытании тканей», напечатанной в 1912 г. С 1915 г. этот ученый начал в МВТУ чтение особого курса «Материаловедение волокнистых веществ», явившегося первым в России вузовским курсом по текстильному материаловедению. В 1910-1914 гг. в МВТУ был проведен ряд работ выдающимся русским уче- ным-текстилыциком проф. Н. А. Васильевым. Среди них были исследования по оценке методов испытания пряжи и тканей. Глубоко понимая значение испытаний свойств материалов для практической работы фабрики, этот замечательный ученый писал: «Испытательная станция должна быть также одним из отделов фабрики, не добавочной каморкой с двумя-тремя аппаратами, а отделом, оборудованным всем необходимым для успешного контролирования производства, с целесо-
образными аппаратами, по возможности автоматически испытывающими образцы и ведущими записи, и наконец, должна иметь заведующего, могущего не только поддерживать все устройства в состоянии постоянной надлежащей работоспособности, но и систематизировать полученные результаты сообразно преследуемым целям. От такой постановки дела испытаний производство, конечно, только выиграет». Эти замечательные слова следует всегда помнить инженерам-техноло- гам текстильного производства.
В 1889 г. в России организовалось первое научное общество текстильщиков, получившее название «Общество для содействия улучшению и развитию мануфактурной промышленности». В «Известиях» общества, издававшихся под редакцией Н. Н. Кукина, был напечатан ряд работ по изучению свойств текстильных материалов, в частности работы инженера А. Г. Разуваева. В период 1882-1904 гг. этот исследователь провел многочисленные испытания различных тканей. Результаты этих испытаний были обобщены в его работе «Исследование сопротивления волокнистых веществ». А. Г. Разуваев и австрийский инженер А. Розенцвейг были первыми текстильщиками, одновременно (1904 г.) впервые применившими методы математической статистики к обработке результатов испытаний текстильных материалов.
В 1914 г. выдающийся педагог и крупный специалист в области испытаний текстильных материалов проф. А. Г. Архангельский выпустил книгу «Волокна, пряжи и ткани», ставшую первым систематическим руководством на русском языке, в котором описывались свойства этих материалов. Большое значение для развития русского материаловедения имели работы и курсы, читавшиеся в конце XIX - начале XX в. в различных товароведно-экономических высших и средних учебных заведениях Москвы профессорами Я. Я. Никитинским и П. П. Петровым и др. Широкое использование в учебном процессе сведений о текстильных материалах позволяло говорить о достаточно большом накопленном опыте изучения их строения и свойств.
В 1919 г. в Москве на базе прядильно-ткацкого училища был организован текстильный техникум, который 8 декабря 1920 г. был приравнен к высшему учебному заведению и преобразован в Московский практический текстильный институт. История этого высшего учебного заведения началась еще в 1896 г., когда на торго- во-промышленном съезде во время Всероссийской выставки в Нижнем Новгороде было принято решение организовать в Москве школу при Обществе для содействия улучшению и развитию мануфактурной промышленности. В соответствии с данным решением в Москве было открыто прядильно-ткацкое училище, существовавшее с 1901 по 1919 г.
Чтение курса «Текстильное материаловедение» осуществлялось уже с первых лет образования Московского текстильного института (МТИ). Одним из первых преподавателей текстильного материаловедения был проф. Н. М. Чиликин. В 1923 г. в институте доц. Н. И. Слобожаниновым была создана лаборатория испытания текстильных материалов, а в 1944 г. - кафедра текстильного материаловедения. Организатором кафедры и ее первым заведующим был выдающийся ученый текстильщик-материаловед засл. деятель науки проф. Г. Н. Кукин (1907-1991 гг.)
В 1927 г. в Москве был создан первый в нашей стране Научно-исследователь- ский текстильный институт (НИТИ), в котором под руководством Н. С. Федорова развернула свою работу большая испытательная лаборатория «Бюро испытания текстильных материалов». Исследования НИТИ позволили улучшить методы испытания различных текстильных материалов. Так, проф. В. Е. Зотиковым, проф. Н. С. Федоровым, инж. В. Н. Жуковым, проф. А. Н. Соловьевым была создана отечественная методика испытания хлопкового волокна. Изучались строение хлопка, свойства шелка и химических нитей, механические свойства нитей, неровнота пряжи по толщине, широко применялись математические методы обработки результатов испытаний.
В конце 20-х - начале 30-х годов работы по текстильному материаловедению
в нашей стране получили практический выход, заключающийся в стандартизации текстильных материалов. В 1923-1926 гг. в МТИ под руководством проф.
Н. Я. Канарского были проведены исследования, связанные со стандартизацией шерсти. Проф. В. В. Линде и его сотрудники занимались стандартизацией шелкасырца. Были разработаны и утверждены первые стандарты на основные виды нитей, тканей и на другие текстильные изделия. С тех пор работы по стандартизации стали неотъемлемой частью материаловедческих исследований текстильных материалов.
В 1930 г. в Иванове был открыт Ивановский текстильный институт, отделившийся от Иваново-Вознесенского политехнического института, организованного
в 1918 г. и имевшего прядильно -ткацкий факультет. В этом же году в Ленинграде на базе Механико-технологического института им. Ленсовета (бывшего СанктПетербургского технологического института им. Николая I) для удовлетворения потребности отечественной текстильной промышленности в квалифицированных инженерных кадрах был создан Ленинградский институт текстильной и легкой промышленности (ЛИТЛП). Оба этих высших учебных заведения имели кафедры текстильного материаловедения.
В 1934 г. НИТИ был разделен на отдельные отраслевые институты: хлопчатобумажной промышленности (ЦНИИХБИ), промышленности лубяных волокон (ЦНИИЛВ), шерстяной промышленности (ЦНИИшерсти), шелковой (ВНИИПХВ), трикотажной промышленности (ВНИИТП) и др. Во всех этих институтах имелись испытательные лаборатории, отделы или лаборатории текстильного материаловедения, проводившие фундаментальные и прикладные исследования строения и свойств текстильных материалов, а также работы по их стандартизации.
Особенностью работ по текстильному материаловедению является то, что они носят самостоятельный характер и в то же время являются обязательными в науч- но-исследовательских работах инженеров-технологов текстильного и швейного производства. Это связано с получением новых текстильных материалов, совершенствованием технологии их переработки, введением новых видов обработки и отделки и т. п. Во всех этих случаях необходимы тщательное изучение свойств текстильных материалов, исследование влияния различных факторов на изменение свойств и показателей качества исходного сырья, полуфабрикатов и готовых текстильных изделий.
В первой половине XX в. была создана мощная база отечественного текстильного материаловедения, успешно решавшая различные задачи, которые стояли в то время перед текстильной и легкой промышленностью нашей страны.
Во второй половине XX в. развитие отечественного текстильного материаловедения получило новые качественные признаки и направления. Формировались научные школы ведущих ученых-текстильщиков-материаловедов. В Москве (МТИ) это профессора Г. Н. Кукин и А. Н. Соловьев, в Ленинграде (ЛИТЛП) - М. И. Сухарев, в Иваново (ИвТИ) - проф. А. К. Киселев. Начиная с 1950-х годов систематически один раз в четыре года проводились международные научнопрактические конференции по текстильному материаловедению, инициатором которых был заведующий кафедрой текстильного материаловедения МТИ проф. Г. Н. Кукин. В 1959 г. эта кафедра осуществила первый выпуск инженеров-техно- логов со специализацией «текстильное материаловедение». Позднее с учетом требований промышленности и экономической ситуации в стране в МТИ на кафедре текстильного материаловедения стали подготавливать инженеров-технологов по специализациям «метрология, стандартизация и управление качеством продукции». Инженеры-материаловеды становились дипломированными специалистами широкого профиля по качеству текстильных материалов. Аналогичная работа проводилась и на кафедрах материаловедения ЛИТЛП в Ленинграде и ИвТИ
в Иванове. Эти тенденции нашли отражение в работах отделов и лабораторий материаловедения отраслевых научно-исследовательских институтов текстильной и легкой промышленности. Начиная с 1970-х годов существенно увеличился объем материаловедческих работ по стандартизации и управлению качеством текстильных материалов, стали широко применяться методы теории надежности и квалиметрии.
Конец XX в. внес существенные изменения в развитие отечественного текстильного материаловедения. Переход страны на новые формы экономического развития, резкий спад производства в текстильной и легкой промышленности, значительное снижение государственного финансирования науки и образования привели к существенному замедлению темпов развития материаловедческих работ в отраслевых НИИ текстильной и легкой промышленности и на кафедрах материаловедения соответствующих высших учебных заведений, но появилось новое содержание работ по текстильному материаловедению.
Текстильное материаловедение конца XX - начала XXI в. - это автоматические и полуавтоматические испытательные приборы с программным управлением на базе ПК, включая испытательные комплексы типа «Spinlab» для оценки показателей качества хлопкового волокна; это фундаментальные и прикладные комплексные исследования традиционных и новых текстильных материалов, в том числе ультратонких волокон органического и неорганического происхождения, сверхпрочных нитей технического и специального назначения, композиционных материалов, армированных текстилем, так называемых «умных и думающих» (smart) тканей, которые могут изменять свои свойства в зависимости от температуры тела человека или окружающей среды, и многое, многое другое.
Футурологи считают XXI в. веком текстиля как одного из обязательных компонентов комфортной жизни человека. Поэтому можно предположить появление в XXI в. большого разнообразия принципиально новых текстильных материалов, успешная переработка и эффективное использование которых потребуют глубоких материаловедческих исследований.
Развитие текстильного материаловедения, безусловно, базируется на последних достижениях фундаментальных наук, упомянутых выше. В то же время в отдельных публикациях отмечается, что исследования текстильных материалов определили некоторые направления современной науки. Например, считают, что изучение аминокислот кератина волокон шерсти послужило основанием для развития исследований ДНК и генной инженерии. Работа английского материаловеда К. Пирса по изучению влияния зажимной длины на характеристики прочности хлопчатобумажной пряжи (1926 г.) сформировала современную статистическую теорию прочности различных материалов, получившую название «теории слабейшего звена». Контроль и ликвидация обрывности текстильных нитей в технологических процессах текстильного производства были практической основой развития математических методов статистического контроля и теории массового обслуживания и др.
Подробно и детально развитие текстильного материаловедения описано Г. Н. Кукиным, А. Н. Соловьевым и А. И. Кобляковым в их учебниках, в которых дается анализ развития текстильного материаловедения не только в России и в бывших республиках СССР,
но и в странах Европы, в США и в Японии.
Работы по материаловедению будут находить все большее практическое применение в стандартизации, контроле, технической экспертизе, сертификации текстильных материалов и управлении их качеством.
1.2. СВОЙСТВА И ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
Текстильные материалы - это прежде всего текстильные волокна и нити, изготовленные из них текстильные изделия, а также получаемые в процессах текстильного производства различные промежуточные волокнистые материалы - полуфабрикаты и отходы.
Текстильное волокно - протяженное тело, гибкое и прочное, с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодное для изготовления текстильных нитей и изделий.
Волокна могут быть натуральными, химическими, органическими и неорганическими, элементарными и комплексными.
Натуральные волокна образуются в природе без непосредственного участия человека. Иногда их называют природными волокнами. Они бывают растительного, животного происхождения и из минералов.
Натуральные волокна растительного происхождения получают из семян, стеблей, листьев и плодов растений. Это, например, хлопок, волокна которого образуются на семенах растения хлопчатника. Волокна льна, конопли (пенька), джута, кенафа, рами залегают в стеблях растений. Из листьев тропического растения агавы получают волокно сизаль, а из абаки - так называемую манильскую пеньку - манилу. Из плодов кокоса аборигены получают волокно койр, используемое в кустарных текстильных изделиях.
Натуральные волокна растительного происхождения еще называют целлюлозными, так как все они состоят в основном из природного органического высокомолекулярного вещества - целлюлозы.
Натуральные волокна животного происхождения образуют волосяной покров различных животных (шерсть овец, коз, верблюдов, лам и др.) или выделяются насекомыми из специальных желез. Например, натуральный шелк получают от тутовых или дубовых шелкопрядов на стадии развития гусеница - куколка, когда они завивают вокруг своего тела нити, образующие плотные оболочки - коконы.
Волокна животного происхождения состоят из природных органических высокомолекулярных соединений - фибриллярных белков, поэтому их еще называют белковыми или «животными» волокнами.
Натуральное неорганическое волокно из минералов - это асбест, получаемый из минералов группы серпентинов (хризотиласбест) или амфиболов (амфибол-асбест), которые при переработке способны расщепляться на тонкие гибкие и прочные волокна длиной 1...18 мм и более.
В настоящее время в мире производится около 27 млн т натуральных волокон. Рост объемов производства этих волокон объективно ограничен реальными ресурсами природной среды, которые оцениваются в 30...35 млн т ежегодно. Поэтому постоянно увеличивающаяся потребность в текстильных материалах, которая сегодня составляет 10... 12 кг на человека в год, будет удовлетворяться преимущественно за счет химических волокон.
Химические волокна изготовляют при непосредственном участии человека из природных или предварительно синтезированных веществ путем проведения химических, физико-химических и других процессов. В англоязычных странах эти волокна называют man made, т. е. «сделанные человеком». Основным веществом для изготовления химических волокон являются волокнообразующие полимеры, поэтому их иногда называют полимерными.
Различают искусственные и синтетические химические волокна. Искусственные волокна изготовляют из веществ, которые есть в природе, а синтетические - из материалов, которых в природе нет и которые предварительно синтезируют теми или иными способами. Например, искусственное вискозное волокно получают из природной целлюлозы, а синтетическое капроновое волокно - из капролактама полимер;"., получаемого путем синтеза из продуктов нефтеперегонки.
Химические волокна группируют и иногда называют по виду высокомолекулярного вещества или соединения, из которых их получают. В табл. 1.1 приведены наиболее распространенные из них, там же даны принятые в различных странах некоторые наименования химических волокон и их условные обозначения.
Химические волокна для переработки, в том числе в смеси с натуральными волокнами, разрезают или разрывают на отрезки определенной длины. Такие отрезки называются штапельными и обозначаются символом F, а в зависимости от назначения делятся на типы: хлопчатобумажные (Ы), шерстяные (wt), льняные (И), джутовые (jt), ковровые (tt) и меховые (pt). Например, полиэфирное штапельное волокно льняного типа имеет обозначение PE-F-lt.
Высокомолекулярные вещества и соединения
Полиэфирные
Полипропиленовые
Полиамидные
Т а б л и ц а 1.1 |
||
Наименование волокон | Условное |
|
обозначение |
||
Лавсан (Россия), элана (Польша), | ||
дакрон (США), терилен (Великобрита- | ||
ния, Германия), тетлон (Япония) | ||
Меркалон (Италия), пропен (США), | ||
проплан (Франция), ульстрон (Вели- | ||
кобритания), холстлен (Германия) | ||
Капрон (Россия), капролан (США), | ||
стилон (Польша), дедерон, перлон | ||
(Германия), амилан (Япония), нейлон | ||
(США, Великобритания, Япония и др.) |
Полиакрилонитр ильные
Поливинилхлоридные, поливинилиденхлоридные Целлюлозные
Нитрон (Россия), дралон, предана | |
(Германия), анилана (Польша), акри- | |
лон (США), кашмилон (Япония) | |
Хлорин (Россия), саран (США, Be- | |
ликобритания, Япония, Германия) | |
Вискозное (Россия), виллана, данулон | |
(Германия), вискон (Польша), виско- | |
лон (США), дайафил (Япония) | |
Ацетатное (Россия), фортейнез (США, |
|
Великобритания), риалин (Германия), | |
миналон (Япония) |
Химические волокна в большинстве своем органические, но могут быть и неорганические, например стеклянные, металлические, керамические, базальтовые и т. п. Как правило, это волокна технического и специального назначения.
Различают элементарные и комплексные текстильные волокна. Элементарное волокно - это первичное одиночное волокно, не делящееся вдоль оси на мелкие отрезки без разрушения самого волокна.Комплексное волокно - волокно, состоящее из элементарных волокон, склеенных между собой или связанных межмолекуляр-
ными силами.
Примерами комплексных волокон являются лубяные растительные волокна (лен, пенька и др.) и минеральное волокно асбест. Иногда комплексные волокна называют техническими, так как их разделение на элементарные происходит при технологических процессах их переработки.
Мировое производство химических волокон бурно развивается. Возникнув в начале XX в., только в период 1950-2000 гг. оно выросло с 1,7 млн т до 28 млн т, т. е. более чем в 16 раз.
Волокна являются исходным сырьем для изготовления текстильных нитей и изделий.
Подробная классификация текстильных нитей и изделий, особенности их строения, основные этапы получения и свойства даны в гл. 3 и 4.
Рассмотрим свойства и показатели качества текстильных материалов.
Свойства текстильных материалов - это объективная особенность текстильных материалов, проявляющаяся при их получении, переработке и эксплуатации.
Свойства основных видов текстильных материалов подразделяют на следующие группы.
Свойства строения и структуры - строение и структура веществ, образующих текстильные волокна (степень полимеризации, кристалличности, особенности надмолекулярной структуры и т. п.), а также структура и строение самих волокон (порядок расположения микрофибрилл, наличие или отсутствие оболочки, канала у волокон и т. п.). Для нитей это взаимное расположение составляющих их волокон и элементарных нитей, определяемое круткой пряжи и нитей. Строение и структура тканей характеризуются переплетением составляющих ее нитей, их взаимным расположением и числом в элементе структуры тканей (фазы строения тканей, плотность по основе и утку и т. п.).
Геометрические свойства определяют размеры волокон и нитей (длину, линейную плотность, форму поперечного сечения и т. п.), а также размеры тканей и штучных изделий (ширину, длину, толщину и т. п.).
Механические свойства текстильных материалов характеризуют их отношение к действию различно приложенных к ним сил и деформаций (растяжение, сжатие, кручение, изгиб и т. п.).
В зависимости от способа осуществления испытательного цикла «нагрузка - разгрузка - отдых» характеристики механических свойств текстильных волокон, нитей и изделий подразделяются на полуцикловые, одноциюговые и многоцикловые. Полуцикловые характеристики получают при осуществлении части испытательного цикла - нагрузки без разгрузки или с разгрузкой, но без последующего отдыха. Эти характеристики определяют отношение материалов к однократному нагружению или деформированию (например, растяжением материала до разрушения определяется разрывная нагрузка). Одноцикловые характеристики получают в процессе осуществления полного цикла «нагрузка - разгрузка - отдых». Они определяют особенности прямой и обратной деформации материалов, их способность сохранять начальную форму и т. п. Многоцикловые характеристики получают в результате многократного повторения испытательного цикла. По ним можно судить об устойчивости материала к многократным силовым воздействиям или деформациям (стойкости к многократному растяжению, изгибу, стойкости к истиранию и т. п.).
Физические свойства - это масса, гигроскопичность, проницаемость текстильных материалов. Физическими свойствами являются также тепловые, оптические, электрические, акустические, радиационные и другие свойства текстильных волокон, нитей и изделий.
Химические свойства определяют отношение текстильных материалов к действию различных химических веществ. Это, например, растворимость волокон в кислотах, щелочах и т. п. или устойчивость к их действию.
Свойства материалов могут быть простыми и сложными. Сложные свойства характеризуются несколькими простыми свойствами. Примерами сложных свойств текстильных материалов являются усадка волокон, нитей и тканей, износостойкость текстильных изделий, прочность окраски и т. п.
В особую группу следует выделить свойства, определяющие внешний вид текстильных материалов, например цвет ткани, чистота и отсутствие посторонних включений у текстильных волокон, отсутствие пороков внешнего вида у нитей и тканей и т. п.
Одной из важных характеристик свойств текстильных материалов является их однородность или равномерность.
В товароведении текстильной продукции свойства подразделяют на функциональные, потребительские, эргономические, эстетические, социально-экономические и др. Такое подразделение основано главным образом на требованиях, предъявляемых к текстильным товарам потребителем.
Свойства текстильных материалов следует отличать от требований к ним, выражаемым через показатели качества.
Показатели качества - это количественная характеристика одного или нескольких свойств текстильного материала, рассматриваемая применительно к определенным условиям его получения, переработки и эксплуатации.
Существует общая классификация групп показателей качества. Группа показателей назначения характеризует свойства, определяющие правильность и рациональность использования материала и обусловливающие область его применения. К этой группе относят: классификационные показатели, например усадку тканей после стирки, в зависимости от которой ткани подразделяются на безусадочные, малоусадочные и усадочные; показатели функциональной и технической эффективности, например эксплуатационные показатели качества тканей; конструктивные показатели, например линейную плотность нитей, ширину ткани и т. п.; показатели состава и структуры, например волокнистый состав, крутку
нитей, плотность ткани по основе и утку и т. п.
Показатели надежности характеризуют безотказность, долговечность и сохраняемость во времени свойств материала в заданных пределах, обеспечивающих его эффективное использование по назначению. К этой группе относятся такие показатели качества текстильных материалов, как устойчивость к истиранию, многократным деформациям, прочность окраски и т. п.
Эргономические показатели учитывают комплекс гигиенических, антропометрических, физиологических и психологических свойств, проявляющихся в системе человек - изделие - среда. Например, воздухопроницаемость, паропроницаемость и гигроскопичность тканей.
1.1. Вводная лекция: «Текстильное материаловедение», классификация текстильных материалов, основные термины и понятия
1.7. Основные выводы
2. Технология обработки текстильных материалов
2.2. Лекция №7. Технология ткачества
2.3. Лекция №8. Технология трикотажа
2.4. Лекция №9. Технология нетканых материалов
2.6 Лекция №10. Отделка текстильных материалов
2.7. Основные выводы
Список литературы
Приложение 1. Раздаточные материалы к лекционному курсу
Приложение 2. Слайды к лекционному курсу
^
1. Текстильное материаловедение
1.1. Вводная лекция: «Текстильное материаловедение», основные термины и понятия
Текстильным материаловедением
называется наука, которая изучает строение, свойства и оценку качества текстильных материалов.
К текстильным материалам относятся те, которые состоят из текстильных волокон и нетей, и сами волокна и нити.
| ^ Текстильные материалы |
||||
| Текстильные волокна
| Текстильные нити
|
|||
| Пряжа | Мононити | ^
Элементарные нити
| Полоски |
|
| ^
Комплексная нить
| ||||
| Текстильные изделия (ткани, трикотаж, нетканые полотна)
|
||||
Рис.1 Общая классификация текстильных материалов
^ Текстильными волокнами называются протяженные тела, гибкие и прочные, с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодные для изготовления текстильных изделий. 1
Текстильные волокна подразделяют на два класса: натуральные и химические. По происхождению волокнообразующего вещества натуральные волокна подразделяют на три подкласса: растительного, животного и минерального происхождения, химические волокна - на два подкласса: искусственные и синтетические.
Волокна являются исходным материалом для изготовления текстильных товаров и могут применяться как в естественном, так и в смешанном виде. Свойства волокон влияют на технологический процесс переработки их в пряжу. Поэтому важно знать основные свойства волокон и их характеристики: толщину, Длину, извитость. От толщины волокон и пряжи зависит толщина получаемых из них изделий, которая влияет на их потребительские свойства.
^ Текстильная нить – это гибкое прочное тело с малыми поперечными размерами значительной длины, которое используется для изготовления текстильных изделий 2 .
Пряжа состоит из продольного и последовательно расположенных более или менее распрямленных волокон и соединенных в непрерывную нить скручиванием 3 .
Существует две градации текстильных нитей и пряжи. Это первичные нити , те есть полученные непосредственно с текстильных машин, и вторичные нити , которые получаются в результате дальнейшей переработки первичных нитей с целью изменения их внешнего вида и свойств.
Мононить – это одиночная нить, не делящаяся в продольном направлении без разрушения, и может быть использована для изготовления текстильных изделий 4 .
^ Комплексная нить – состоит из нескольких продольно расположенных элементарных нитей, соединенных между собой скручиванием, склеиванием, перепутыванием 5 .
Полоски – это изделия, образованные в результате деления бумаги, фольги, пленки на элементарные полоски с последующим их скручиванием 6 .
Ткани – изделия, полученные путем переплетения в них двух взаимно перпендикулярных систем параллельно расположенных нитей – продольных, называемых основой, и поперечных, называемых утком 7 .
Трикотаж - изделия, получаемые из одной нити, или многих нитей одной системы путем образования петель и их переплетения 8 .
^ Нетканые полотна - изделия, получаемые скреплением различными способами слоев волокон - холстов или параллельно расположенных нитей и др 9 .
В следующих лекциях познакомимся более подробно с разновидностями текстильных материалов, их строением и способами их получения и переработки.
^
1.2. Лекция №2. Характеристика текстильных материалов
Текстильные волокна
Текстильные волокна (нити) многообразны по своему происхождению, способу производства и химическому составу.
Практически все волокна состоят из полимеров – молекул-цепочек.
Полимеры (от греч. polymeres, «поли»- много, «мерос»- часть) - химические соединения, макромолекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев). Звенья связаны друг с другом очень прочно большими химическими силами, поэтому полимеры обладают исключительной прочностью. Но при этом полимерные молекулы очень гибкие. Сочетание высокой прочности с гибкостью – характерное свойство полимерных материалов.
По происхождению полимеры делятся на: природные (биополимеры) и синтетические. Природные полимеры лежат в основе всех натуральных и искусственных волокон.
Натуральные волокна существуют в природе в готовом виде, они образуются из природных полимеров, которые формируются в растениях или на кожном покрове животных. Так волокна хлопка, льна состоят из полимера целлюлозы, волокна шерсти – из полимера белка кератина, нити натурального шелка из полимеров белка фиброина.
Искусственные волокна получают в заводских условиях после извлечения и химической обработки природных полимеров. Например: из целлюлозы получают вискозное, ацетатное, триацетатное волокна, из белков – казеиновое и зеиновое волокна.
Для получения синтетических волокон осуществляют синтез новых, не существующих в природе в готовом виде, высокомолекулярных соединений (полимеров) из низкомолекулярных веществ (сравнительно простых молекул).
Искусственные и синтетические волокна относятся к химическим волокнам, потому что химические волокна - это волокна, изготовляемые промышленными способами.
Для изготовления текстильных изделий используются различные виды волокон, которые отличаются друг от друга по химическому составу, строению и свойствам
На рис.2 представлена современная классификация текстильных волокон в упрощенном виде.
^ Рис. 2 Классификация текстильных волокон
Натуральные волокна
Натуральные волокна - это волокна, которые существуют в природе в готовом виде, они образуются без непосредственного участия человека.
Натуральные волокна бывают растительного, животного, минерального происхождения.
^ Натуральные волокна растительного происхождения
Основным веществом, составляющим волокна растительного происхождения, является целлюлоза. Это твердое трудно растворимое вещество, состоит из звеньев С6Н10О5. Помимо целлюлозы в растительных волокнах присутствуют воски, жиры, белковые, красящие вещества и др.
Растительные волокна могут располагаться:
На поверхности семян - хлопок
На стенках плода - капок
В оболочке плодов - койр
Внутри стебля - лен, пенька, джут, кенаф
В листьях - абака, сизаль
Наиболее распространенными из растительных волокон являются хлопок и лен.
^ Натуральные волокна животного происхождения
Натуральные волокна животного происхождения: шерсть, натуральный шелк
Шерсть - волосяной покров млекопитающих, обладающий прядильными качествами. Волокна шерсти состоят из молекул природного белка кератина.
Шелк - продукт выделения особых шелкоотделительных желез некоторых насекомых (тутовый шелкопряд, дубовый шелкопряд). Нити натурального шелка состоят из полимеров природных белков фиброина и серицина.
^ Натуральное волокно минерального происхождения : асбест.
По химическому составу асбест представляет собой водные силикаты магния, железа, кальция и залегает в горных породах в виде жил и прожилок.
На рис.3 схематически представлена классификация натуральных волокон.
^ Рис. 3 Классификация натуральных волокон.
Химические волокна
Химические волокна - волокна (нити), получаемые промышленными способами в заводских условиях.
Химические волокна в зависимости от исходного сырья подразделяются на три основные группы:
искусственные волокна получают из природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеинов) путем извлечения полимеров из природных веществ и химического воздействия на них
синтетические волокна вырабатываются из синтетических органических полимеров, полученных путем реакций синтеза 10 (полимеризации 11 и поликонденсации 12) из низкомолекулярных соединений (мономеров), сырьем для которых являются продукты переработки нефти и каменного угля
минеральные волокна - волокна, получаемые из неорганических соединений.
^ Органические волокна образуются из полимеров, имеющих в своем составе атомы углерода, непосредственно соединённых друг с другом, или включающие наряду с углеродом атомы других элементов.
^ Неорганические волокна образуются из неорганических соединений (соединения из химических элементов кроме соединений углерода).
На рис.4 схематически представлена классификация химических волокон.
^ Рис.4 Классификация химических волокон.
Синтетические волокна
Синтетические волокна (нити) - формируют из полимеров, не существующих в природе, а полученных путем синтеза из природных низкомолекулярных соединений.
На рис.5 схематически представлена классификация синтетических волокон.
^ Рис.5 .классификация синтетических волокон
В качестве исходного сырья для получения синтетических волокон используют продукты переработки газа, нефти и каменного угля (бензол, фенол, этилен, ацетилен...). Вид полученного полимера зависит от вида исходных веществ. По названию исходных веществ дается и название полимеру. Синтетические полимеры получают путем реакций синтеза (полимеризации или поликонденсации) из низкомолекулярных соединений (мономеров). Синтетические волокна формуют либо из расплава или раствора полимера по сухому или мокрому методу.
^ Искусственные волокна
Искусственные волокна (нити) - это химические волокна (нити), получаемые химическим превращением природных органических полимеров (например, целлюлозы, казеина, протеинов или морских водорослей).
На рис.6 схематически представлена классификация искусственных волокон.
^ Рис. 6 Классификация искусственных волокон.
Многие путают искусственные и синтетические волокна. Синтетические волокна имеют химический состав, подобный которому не встретить среди природных материалов. Другое дело искусственные волокна. Искусственные волокна получают из полимеров, встречающихся в природе в готовом виде (целлюлоза, белки). Например, вискоза, это та же целлюлоза, что и в хлопке. Только вискозу прядут из древесных волокон.
Пряжа
В зависимости от назначения пряжи к ее внешнему виду и свойствам предъявляются разные требования. Для выработки одних материалов нужна пряжа очень тонкая, гладкая, равномерная по толщине, для других - наоборот, более толстая, пушистая, рыхлая. Таким разнообразным требованиям могут удовлетворять только разные по структуре виды пряжи. Структура пряжи определяется видом волокнистого сырья, формой и размерами волокон, их расположением в нитях, количеством в поперечном сечении, равномерностью распределения по длине нити и круткой. В зависимости от волокнистого состава пряжа подразделяется на: 1) однородную, состоящую из одноименных волокон - хлопка, шерсти, льна и т. д.; 2) смешанную - из волокон разного происхождения, соединенных в процессах прядильного производства - шерстяных с хлопковыми, шерстяных с вискозными и лавсановыми и т. д.; 3) неоднородную из строщенных или скрученных нитей разного волокнистого состава - шерстяных с хлопчатобумажными, шерстяных с вискозными и т. д.
Ткани
Ткань является одним из видов текстильных изделий, главные из которых: тканевые, плетеные, тюлевые, вязаные. Эти изделия отличаются между собой видом пряжи (нитей), из которой они изготовлены, строением, способом изготовления, внешним видом, назначением и т. д.
^ Классификация тканей
Ткани различают по типу сырья, из которого они выработаны, по цвету, по фактуре, на ощупь, по отделке.
По типу сырья
натуральные (классические). Они бывают:
растительного происхождения (хлопок, лён, конопля, джут);
животного происхождения (шерсть, натуральный шёлк);
минерального происхождения (ость, остистая ткань, асбест);
искусственные:
из природных веществ органического (целлюлоза, белки) и неорганического (стекло, металлы) происхождения: вискоза, ацетат; металлические нити, люрекс;
из синтетических полимеров, в том числе:
полиамидные ткани (дедерон, хемлон, силон),
полиэстеры (диолен, слотера, тесил),
полипропиленовые ткани,
поливиниловые ткани (кашмилон, дралон).
на гладкокрашеные однотонные (суровое полотно, белая ткань, цветная ткань);
на многоцветные (меланжевые ткани, мулированные, набивные, пестротканные ткани).
на тонкие, приятные на ощупь,
толстые,
редкие,
мягкие,
грубые,
тяжёлые.
сукно (прессованное, гладкое, ворсованное),
байка (вальцованная, ворсованная),
нетканые материалы - войлок, фетр, типа байки, фланели и др.
(вальцованные двухсторонние),
велюр (вальцованный, с выровненным ворсом).
Эксклюзивные
Нарядные
Плательные
Блузочные
Костюмные
Пальтовые
Курточные
Подкладочные
Компаньоны
Обивочные (мебельные)
Шторные
Технические
Другие
с простым (гладким или главным) переплетением - полотняные, саржевые, сатиновые (атласные),
со специальным переплетением - креповые, мелкозернистые ткани (канва),
с составным (комбинированным) переплетением (ткани в клетку, квадратами, полосами),
типа жаккардовых - с крупноузорчатым переплетением (простым и сложным),
с двухслойным переплетением - образуются два самостоятельных полотна ткани, расположенные одно над другим и связанные между собой одной из систем нитью, образующих эти полотна, или специальной нитью основы или утка (износостойкие и теплозащитные тонкосуконные ткани типа драпа и некоторые шёлковые ткани),
с ворсовыми переплетениями - с уточноворсовым переплетением (полубархат, вельвет), с основоворсовым переплетением (бархат, плюш),
с обработанным краем - кромкой.
При определении фактуры ткани необходимо различить правую сторону и изнанку. Правая сторона внешне выглядит значительно наряднее, приятнее на ощупь; цвета на правой стороне ярче и сочнее, рисунок проступает отчётливо. У тканей, у которых обе стороны одинаковы (с двухлицевым переплетением нитей - облегченные драпы, полотно, панама), трудно отличить правую сторону от изнанки. На шерстяных двухсторонних тканях на правой стороне ворс гораздо короче.
По пряже
По системе прядения пряжа может быть гребенной, кардной, аппаратной.
Гребенная пряжа изготовляется из длинноволокнистого хлопка, из длинной шерсти различных видов. Гребенная пряжа отличается гладкостью, ровностью и прочностью. По гребенной системе прядения вырабатывают гладкую, ровную, прочную, эластичную, блестящую пряжу. Ткани из этой пряжи на ощупь очень приятные, мягкие, эластичные, не мнутся, особенно из тонкогребенной шерстяной пряжи (габардин, коверкот и др.). Из более грубых шерстяных тканей данной пряжи (грубогребенной) известен шевиот. Такой тип ткани эластичный, на ощупь жестковатый; поверхность готовой ткани отличается характерным блеском. По гребенной системе прядения вырабатывают и мохеровые ткани, которые значительно мягче и более гладкие, чем шевиот.
Кардную пряжу получают из сырья (хлопок, шерсть и др.) средней длины, которое обрабатывается различными способами, исключая гребнечесание. Ткань из данной пряжи прочная, эластичная, но не одинаковой ровности, отличается небольшой пушистостью.
По аппаратной системе прядения получают пряжу мягкую, пушистую, пониженной прочности, неотличающуюся равномерностью. Из аппаратной пряжи изготовляют тонкосуконные и грубосуконные ткани зимнего назначения (фланель, бумазея, бобрик, сукно шинельное и др.). Ткани из этой пряжи прессуют, вальцуют.
Трикотаж отличается по строению от ткани тем, что состоит из петель, переплетающихся между собой в поперечном и продольном направлениях. Вид переплетения трикотажа определяется формой, размерами, расположением петель и связями между ними. Нить, образующая петлю, находится в силовом взаимодействии с соседними петлями, благодаря чему сохраняются определенные размеры и форма петель. Основными параметрами петли, во многом определяющими физико-механические свойства трикотажа, являются длина нити в петле, номер и волокнистый состав нити.
^ Нетканые полотна
Неткаными называются материалы, образуемые из волокнистой массы, пряжи или тканей, скрепляемых чаще всего путем провязывания нитями, уваливанием и склеиванием. Производство нетканых материалов обладает значительными техническими и экономическими преимуществами в сравнении с производством трикотажа и тканей. Для производства нетканых материалов могут быть использованы стандартные, а также короткие, не пригодные для прядения волокна как натуральные и искусственные, так и синтетические в самых разнообразных сочетаниях, диктуемых требованиями к материалу. Технологический процесс производства нетканых материалов занимает меньше времени благодаря полному отсутствию процессов ткачества и частичному или полному исключению процессов прядения.
Нетканые материалы дают возможность расширить ассортимент изделий, выпускаемых швейной промышленностью.
Нетканые материалы в зависимости от методов скрепления подразделяются на три класса: 1) скрепленные механическим способом; 2) скрепленные физико-химическим способом; 3) скрепленные комбинированным способом. На рис.7 дана классификация нетканых материалов, используемых для изготовления одежды.
^ Рис. 7. Классификация нетканых материалов, скрепляемых механическим способом
Классификация нетканых материалов, образованных путем скрепления волокнистых холстов физико-химическим и комбинированным способами, показана на рис.8.
Рис. 8. Классификация нетканых материалов, скрепляемых физико-химическим и комбинированным способами.
^
1.3. Лекция №3. Строение и свойства текстильных материалов
Натуральные волокна
Хлопок - это волокна, покрывающие семена растений хлопчатника. Хлопчатник - однолетнее растение высотой 0,6-1,7 м, произрастающее в районах с жарким климатом. Основным веществом (94-96 %), из которого состоит хлопковое волокно, является целлюлоза. Хлопковое волокно нормальной зрелости под микроскопом имеет вид плоской ленточки со штопорообразной извитостью и с каналом, заполненным внутри воздухом (рис. 9). Один конец волокна со стороны его отрыва от семени хлопчатника открыт, другой, имеющий коническую форму, закрыт.
^ Рис.9 Хлопковые волокна различной степени зрелости под микроскопом
Хлопковым волокном присуща извитость. Волокна нормальной зрелости имеют наибольшую извитость - 40-120 извитков на 1 см.
Длина хлопковых волокон колеблется от 1 до 55 мм. В зависимости от длины волокон хлопок делят на коротковолокнистый (20-27 мм), средневолокнистый (28-34 мм) и длинноволокнистый (35-50 мм). Хлопок длиной менее 20 мм называют непряд-иым, т. е. из него невозможно выработать пряжу. Между длиной и толщиной хлопковых волокон существует определенная зависимость: чем длиннее волокна, тем они тоньше.
От длины и толщины волокон зависит выбор системы прядения (получения пряжи), что в свою очередь влияет на качество пряжи и ткани. Так, из длинноволокнистого (тонковолокнистого) хлопка получают тонкую, ровную по толщине, с малой ворсистостью, плотную, прочную пряжу 5,0 текс и выше, используемую для изготовления высококачественных тонких и легких тканей: батиста, маркизета, вольты, сатина гребенного и др.
Из средневолокнистого хлопка изготовляют пряжу средней и выше средней линейной плотности 11,8-84,0 текс, из которой вырабатывают основную массу хлопчатобумажных тканей: ситцы, бязи, миткали, сатины кардные, вельветы и др.
Из коротковолокнистого хлопка получают рыхлую, толстую, неровную по толщине, пушистую, иногда с посторонними примесями пряжу - 55-400 текс, используемую для производства фланели, бумазеи, байки и др.
Хлопковое волокно обладает многочисленными положительными свойствами. Оно имеет высокую гигроскопичность (8- 12 %), поэтому хлопчатобумажные ткани обладают хорошими гигиеническими свойствами.
Волокна достаточно прочные. Отличительной особенностью хлопкового волокна является повышенная прочность на разрыв в мокром состоянии на 15-17 %, что объясняется увеличением площади поперечного сечения волокна вдвое в результате его сильной набухаемости в воде.
Хлопок имеет высокую термостойкость - разрушение волокон до 140°С не происходит.
Хлопковое волокно более стойкое, чем вискозное и натуральный шелк, к действию света, но по светостойкости уступает лубяным и шерстяным волокнам. Хлопок обладает высокой устойчивостью к действию щелочей, что используется при отделке хлопчатобумажных тканей (отделка - мерсеризация, обработка раствором едкого натра). При этом волокна сильно набухают, усаживаются, становятся неизвитыми, гладкими, стенки их утолщаются, канал суживается, прочность повышается, блеск усиливается; волокна лучше окрашиваются, прочно удерживая краситель. Из-за малой упругости хлопковое волокно имеет высокую сминаемость, большую усадку, низкую стойкость к воздействию кислотой. Хлопок применяется для производства тканей разного назначения, трикотажа, нетканых полотен, гардинно-тюлевых и кружевных изделий, швейных ниток, тесьмы, шнурков, лент и др. Хлопковый пух применяют в производстве медицинской, одежной, мебельной ваты.
^ Лубяные волокна получают из стеблей, листьев или оболочек плодов различных растений. Стеблевыми лубяными волокнами являются лен, пенька, джут, кенаф и др., листовыми - сизаль и др., плодовыми - койр, получаемый из покрова скорлупы кокосовых орехов. Из лубяных волокон наибольшую ценность представляют льняные.
Лен - однолетнее травянистое растение, имеет две разновидности: лен-долгунец и лен-кудряш. Из льна-долгунца получают волокна. Основным веществом, из которого состоят лубяные волокна, является целлюлоза (около 75 %). К сопутствующим веществам относятся: лигнин, пектиновые, жировосковые, азотистые, красящие, зольные вещества, вода. Льняное волокно имеет четыре-шесть граней с заостренными концами и характерными штрихами (сдвигами) на отдельных участках, возникшими) результате механических воздействий на волокно при его получении (рис. 10).
^ Рис. 10. Волокна льна под микроскопом: 1 - продольный вид; 2 - форма поперечного среза
В отличие от хлопкового льняное волокно имеет сравнительно толстые стенки, узкий канал, закрытый с обоих концов; поверхность волокна более ровная и гладкая, поэтому льняные ткани меньше, чем хлопчатобумажные, загрязняются и легче отстирываются. Эти свойства льна особенно ценны для бельевых полотен. Льняное волокно уникально и тем, что при высокой гигроскопичности (12 %) оно быстрее других текстильных волокон поглощает и выделяет влагу; оно прочнее, чем хлопковое, удлинение при разрыве - 2-3 %. Содержание в льняном волокне лигнина делает его устойчивым к действию света, погоды, микроорганизмов. Термического разрушения волокна не происходит до + 160°С. Химические свойства льняного волокна аналогичны хлопковому, т. е. оно устойчиво к действию щелочей, но не устойчиво к кислотам. В связи с тем, что льняные ткани имеют свой естественный достаточно красивый шелковистый блеск, мерсеризации их не подвергают.
Однако льняное волокно сильно сминается из-за низкой упругости, трудно отбеливается и окрашивается.
Благодаря высоким гигиеническим и прочностным свойствам из льняных волокон получают бельевые ткани (для нательного, столового, постельного белья), летние костюмно-платьевые ткани. При этом около половины льняных тканей вырабатываются в смеси с другими волокнами, значительная часть которых приходится на полульняные бельевые ткани с хлопчатобумажной пряжей по основе.
Из льняных волокон изготавливают также парусины, пожарные рукава, шнуры, обувные нитки, а из очесов льна - более грубые ткани: мешочные, холсты, брезенты, парусины и др.
Пеньку получают из однолетнего растения конопли. Из волокон вырабатывают канаты, веревки, шпагаты, упаковочные и мешочные ткани.
Кенаф, джут получают из однолетних растений семейства мальвовых и липовых. Из кенафа и джута вырабатывают мешочные и тарные ткани; используют для транспортирования и хранения влагоемких товаров.
Шерсть - волокно из снятого волосяного покрова овец, коз, верблюдов, кроликов и других животных. Шерсть, снятую стрижкой в виде цельного волосяного покрова, называют руном. Шерстяные волокна состоят из белка кератина, содержащего, как и другие белки, аминокислоты.
Шерстяные волокна под микроскопом можно легко отличить от других волокон - их наружная поверхность покрыта чешуйками. Чешуйчатый слой состоит из мелких пластинок в форме конусообразных колец, нанизанных друг на друга, и представляет собой ороговевшие клетки. За чешуйчатым слоем следует корковый - основной, от которого зависят свойства волокна и изделий из них. В волокне может быть и третий - сердцевинный слой, состоящий из рыхлых, заполненных воздухом клеток. Под микроскопом видна и своеобразная извитость шерстяных волокон.
^ Рис.11 Строение шерстяного волокна: 1 - Чешуйчатый (кутикула), 2 – Корковый, 3 - Сердцевинный
В зависимости от того, какие слои в шерсти присутствуют, она может быть следующих видов: пух, переходный волос, ость, мертвый волос (рис. 12).
^ Рис. 12. Волокна шерсти под микроскопом:
1- продольный вид; 2- форма поперечного среза волокон; а - тонкая шерсть, б- полутонкая и полугрубая шерсть, в- ость, г- мертвый волос
Пух - тонкое, сильно извитое, шелковистое волокно без сердцевинного слоя. Переходный волос имеет прерывистый рыхлый сердцевинный слой, благодаря чему он неравномерен по толщине, прочности, имеет меньшую извитость.
Ость и мертвый волос имеют большой сердцевинный слой, характеризуются большой толщиной, отсутствием извитости, повышенной жесткостью и хрупкостью, малой прочностью.
В зависимости от толщины волокон и однородности состава шерсть подразделяют на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую. Важными показателями качества шерстяного волокна являются его длина и толщина. Длина шерсти влияет на технологию получения пряжи, ее качество и качество готовых изделий. Из длинных волокон (55-120 мм) получают гребенную (камвольную) пряжу - тонкую, ровную по толщине, плотную, гладкую.
Из коротких волокон (до 55 мм) получают аппаратную (суконную) пряжу, которая, в отличие от камвольной, более толстая, рыхлая, пушистая, с неровностями по толщине.
Свойства шерсти по-своему уникальны - ей присуща высокая свойлачиваемость, что объясняется наличием на поверхности волокна чешуйчатого слоя.
Благодаря этому свойству из шерсти производятся фетр, суконные ткани, войлок, одеяла, валяная обувь. Шерсть обладает высокими теплозащитными свойствами, имеет высокую упругость. Щелочи на шерсть действуют разрушающе, к кислотам она устойчива. Поэтому если шерстяные волокна, содержащие растительные примеси, обработать раствором кислоты, то эти примеси растворяются, а шерстяные волокна остаются в чистом виде. Такой процесс очистки шерсти называют карбонизацией.
Гигроскопичность шерсти высокая (15-17 %), но в отличие от других волокон она медленно поглощает и отдает влагу, оставаясь на ощупь сухой. В воде она сильно набухает, площадь поперечного сечения при этом увеличивается на 30-35 %. Увлажненное волокно в растянутом состоянии можно зафиксировать сушкой, при повторном увлажнении длина волокна снова восстанавливается. Это свойство шерсти учитывается при влажно-тепловой обработке швейных изделий из шерстяных тканей для сутюжки и оттяжки их отдельных деталей.
Шерсть - достаточно прочное волокно, удлинение при разрыве высокое; в мокром состоянии волокна на 30 % теряют прочность. Недостатком шерсти является малая термостойкость - при температуре 100-110°С волокна становятся ломкими, жесткими, снижается их прочность.
Из тонкой и полутонкой шерсти, как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами (хлопковыми, вискозными, капроновыми, лавсановыми, нитроновыми), вырабатывают камвольные и тонкосуконные платьевые, костюмные, пальтовые ткани, нетканые полотна, трикотажные изделия, платки, одеяла; из полугрубой и грубой - грубосуконные пальтовые ткани, валяную обувь, войлок.
Натуральный шелк по своим свойствам и себестоимости - ценнейшее текстильное сырье. Получают его разматыванием коконов, образуемых гусеницами шелкопрядов. Наибольшее распространение и ценность имеет шелк тутового шелкопряда, на долю которого приходится 90 % мирового производства шелка (рис. 13).
^ Рис. 13. Натуральный шелк под микроскопом: 1 - продольный вид; 2 - форма поперечного среза
Из всех природных волокон натуральный шелк - самое легкое волокно и наряду с красивым внешним видом обладает высокой гигроскопичностью (11 %), мягкостью, шелковистостью, малой сминаемостью.
Натуральный шелк обладает высокой прочностью. Разрывная нагрузка шелка в мокром состоянии снижается примерно на 15 %. Натуральный шелк устойчив к кислотам, к щелочам - нет, имеет низкую светостойкость, относительно низкую термостойкость (100-110°С) и высокую усадку. Из шелка вырабатывают платьевые, блузочные ткани, также швейные нитки, ленты, шнурки.
^ Асбестовое волокно является минеральным натуральным волокном.
Асбест (горный лен)– это тонковолокнистый белый или зеленовато-желтый минерал c шелковистым блеском, образующий прожилки, которые имеют поперечно-волокнистое строение с длиной волокон от долей миллиметра до 5–6 см (изредка до 16см) толщиной менее 0,0001мм. По химическому составу асбестовые минералы являются водными силикатами магния, железа, кальция и натрия.
Замечательным свойством этого минерала является способность распушаться в тонковолокнистую массу, подобную льняной или хлопковой, пригодной для изготовления несгораемых тканей.
Асбест обладает уникальными свойствами: высокой термостойкостью (температура плавления 1550°С), стойкостью к действию щелочей, кислот и других агрессивных жидкостей, эластичностью и выдающимися прядильными свойствами. Обладает высокими сорбционными, тепло-, звуко- и электроизоляционными свойствами. Его прочность при растяжении вдоль волокон выше прочности стали.
Особенности горения: не горит
Другого материала с подобным набором свойств в природе просто нет.
Асбест идёт на изготовление несгораемых текстильных изделий, теплоизоляционных изделий, различных наполнителей для пластмасс, для асбестоцемента. Волокна асбеста прядутся обычно в смеси с хлопком или химическими волокнами.
Асбестовая ткань используется для пошива жароизоляционной одежды и относится к первичным средствам пожаротушения небольших очагов при воспламенении веществ, горение которых не может происходить без доступа воздуха.
Температура рабочей среды до 500°С.
Асбополотно (полотно нетканое асбестовое), используется в качестве теплоизоляционного материала для изоляции горячих поверхностей. Температура до +400°С.
^ Химические волокна
Свойства синтетического волокна и, получаемого из него, материала можно задавать наперед. Физико-механические и физико-химические свойства синтетических волокон можно изменять в процессах формования, вытягивания, отделки и тепловой обработки, а также путём модификации, как исходного сырья (полимера), так и самого волокна. Это позволяет создавать даже из одного исходного волокнообразующего полимера волокна химические, обладающие разными свойствами.
Пряжа
Волокнистый состав оказывает существенное влияние на структуру пряжи. Длинные, грубые, прямые волокна (лен, грубая гребенная шерсть) располагаются в пряже компактно, нить получается плотной, жесткой, ее поверхность в большинстве случаев гладкая, только иногда на гладкой поверхности нити выступают отделившиеся концы прямых волокон. Тонкие, сильно извитые волокна, трудно поддающиеся распрямлению в прядении, образуют нить мягкую, более рыхлую, с пушистой поверхностью.
Существенно влияют на структуру нити и расположение волокон в ней процессы прядильного производства.
^ Рис. 14. Схема строения пряжи: а - гребенного и кардного прядения; б - аппаратного прядения.
Ткани
Ткань представляет собой пространственную сетку из прямоугольных или квадратных ячеек, образуемых двумя взаимно перпендикулярными системами нитей - основными, расположенными вдоль ткани, и уточными, лежащими поперек ткани. Различной последовательностью переплетения основных и уточных нитей в тканях создаются разнообразные рисунки - нити основы и утка огибают одна другую или перекрывают сразу несколько нитей, располагаясь то с лицевой, то с изнаночной стороны ткани. Переплетение не только придает тканям различный внешний вид, но и изменяет их свойства. Так, чем чаще переплетаются нити, переходя с лицевой стороны на изнаночную и обратно, тем больше они связаны между собой, сильнее напряжены, структура ткани жестче, а прочность больше. Нити с частыми изгибами придают поверхности ткани матовость, а длинные перекрытия, проходящие над несколькими нитями, делают ее гладкой и блестящей. Ткани, поверхность которых образована длинными перекрытиями, устойчивее к истиранию, но нити, слабее закрепленные в общей структуре ткани, легче осыпаются по ее срезу.
Графическое изображение переплетения нитей ткани называется рисунком переплетения. Зарисовка ведется на клетчатой бумаге, на которой каждый вертикальный ряд клеток соответствует основной нити, горизонтальный- уточной. Каждая клетка представляет собой пересечение основной нити с уточной. Если в этом пересечении сверху лежит основа, т. е. основное перекрытие, клетку закрашивают, при уточном перекрытии клетку оставляют незакрашенной (рис. 15).
^ Рис. 15. Ткацкое переплетение и его зарисовка на канвовой бумаге
Простые (главные) переплетения
Отличительной особенностью всех простых переплетений является следующее: 1) раппорт по основе всегда равен раппорту по утку; 2) каждая основная нить переплетается с каждой уточной нитью в раппорте только один раз.
Рис.16 Простые переплетения
Чем меньше раппорт саржевого переплетения, тем чаще связи, больше слитность ткани и жестче ее структура. При выработке плотных тканей обычно применяют саржевые переплетения с большим раппортом, образующим более крупный рубчик. С увеличением раппорта саржевого переплетения прочность ткани уменьшается.
Атласное переплетение придает ткани гладкую блестящую поверхность благодаря редким изгибам основных и уточных нитей. Лицевая сторона атласного переплетения состоит из настилов основных нитей. Каждая основная нить только один раз в раппорте проходит под уточной нитью. В сатине (уточном атласе), наоборот, лицевая сторона ткани образуется из уточных нитей, которые только по одному разу в раппорте на изнанке ткани проходят под основной нитью.
Сатиновым переплетением вырабатывают большую группу хлопчатобумажных тканей, называемых сатином. В шелковой промышленности большое распространение имеет атлас. В этом случае на ткацком станке ткани обычно вырабатывают лицевой стороной вниз. Для шерстяных гребенных тканей, поверхность которых должна быть матовой, атласное переплетение применяется очень редко; иногда вырабатывают сатиновым переплетением шерстяные суконные ткани, подвергающиеся сильной валке и ворсовке.
Трикотаж
Трикотаж по способу образования подразделяется на поперечновязаныи и основовязаный. Поперечновязаным называется такой трикотаж, в котором каждая нить последовательно образует все петли петельного ряда (см. рис.17). Поэтому для образования ряда поперечновязаного трикотажа требуется всего одна нить. Основовязаный называется такой трикотаж, в котором каждая нить образует в каждом петельном ряду только одну петлю (рис.18), затем переходит в следующий петельный ряд, образует следующую петлю и т. д. В результате для образования одного ряда основовязаного трикотажа требуется столько нитей, сколько в нем петель.
 Рис. 17. Схема поперечновязаного трикотажа |  Рис. 18. Схема основовязаного трикотажа. |
Петли, образующие трикотаж, по форме могут быть открытыми, в которых протяжки, соединяющие соседние петли, не пересекаются друг с другом, и закрытыми, в которых протяжки пересекаются друг с другом (рис.19).
Рис. 19. Разновидности петель: а - открытая поперечновязаная; б - открытая основовязаная; в - закрытая основовязаная
^ Нетканые полотна
Для изготовления основной массы нетканых материалов применяют волокнистые холсты, состоящие из кардных ваток-прочесов. Количество этих ваток-прочесов зависит от назначения нетканого материала. Свойства нетканых материалов, состоящих из волокнистых холстов, определяются порядком расположения волокон в холстах. Волокна в холстах могут быть расположены в одном направлении, перекрещиваться благодаря зигзагообразному расположению отдельных ваток по длине холста, или иметь комбинированное расположение, т. е. когда ватки с хаотическим расположением чередуются с ватками с параллельным или перекрестным расположением волокон.
В вязально-прошивных нетканых материалах волокна в волокнистых слоях обычно располагаются в поперечном направлении для создания большой прочности и устойчивости этих материалов по ширине. Прочность и устойчивость вязально-прошивного нетканого материала по длине обеспечивается прошивкой. Для выработки вязально-прошивных нетканых материалов из двух слоев параллельных нитей, расположенных относительно друг друга под некоторым углом, применяется пряжа в основном средней и большой толщины.
^ Рис. 20. Структура вязально-прошивного нетканого материала арахне, скрепляемого переплетением трико.
При провязывании цепочкой волокнистый холст скрепляется не связанными между собой по ширине материала строчками. При провязывании переплетением трико волокнистый холст или слои нитей (рис.21) оказываются внутри редкого основовязаного трикотажа.
^ Рис.21. Структура вязально-прошивного нетканого материала малимо из слоев нитей, соединенных переплетением трико .
На лицевой стороне такого нетканого материала, видны петли, втянутые в материал, а на изнаночной стороне - зигзагообразно расположенные отрезки прямых нитей - протяжки. При провязывании волокнистого холста переплетением трико, сукно, и особенно трико-цепочка и сукно-цепочка волокна или нити в нетканом материале закрепляются наиболее устойчиво.
При провязывании редких тканей переплетениями, образующими на одной из сторон свободно висящие петли (рис.22), вырабатываются нетканые материалы, напоминающие махровые ткани или плюшевый трикотаж. Для провязывания вязально-прошивных нетканых материалов применяется пряжа как одиночная, так и крученая, комплексные и филаментные нити средней толщины.
^ Рис.22. Структура нетканого материала малиполь.
Иглопробивные нетканые материалы образуются из волокнистого холста с проложенными внутри нитями. Часть волокон в этом материале располагается перпендикулярно к его поверхности (рис.23), благодаря чему достигается связывание волокнистого холста в одно целое и придание нетканому материалу высокой прочности к раздиранию, пористости и мягкости.
^ Рис.23. Структура иглопробивного нетканого материала .
Клееные нетканые материалы, используемые при изготовлении одежды, вырабатываются главным образом путем склеивания: сухого, мокрого и комбинированного. Клееные материалы, полученные сухим склеиванием, представляют собой волокнистый холст, содержащий смесь натуральных, искусственных и термопластичных штапельных синтетических волокон, либо волокнистый холст и каркас, состоящий из системы филаментных синтетических нитей, либо волокнистый холст и сетку из поливинилхлорида и других термопластичных материалов.
Для изготовления одежды в основном применяют клееные материалы, полученные мокрым склеиванием и представляющие собой волокнистый слой или систему нитей из натуральных и искусственных волокон, пропитанных растворами, эмульсиями, дисперсиями, латексами водорастворимых или органических вяжущих веществ, которые склеивают волокна без изменения их химического состава. Волокнистый слой или нити затем подвергают термообработке.
Отличительной особенностью структуры нетканых материалов, получаемых склеиванием, является наличие зон скрепления между собой волокон или нитей связующим веществом. Так в результате склеивания растворами после просушки на волокнах остается склеивающее вещество в виде капелек. Недостатком этого способа скрепления является неравномерное распределение склеивающего материала и осаждение его лишь на периферии волокнистого материала, что приводит к расслаиванию материала. Волокна в таких нетканых материалах обладают малой подвижностью, а материалы жесткостью. При пропитке волокнистых холстов дисперсиями связующего и последующего осаждения дисперсий коагулянтами связующее располагается в волокнистой основе более равномерно в виде отдельных агломератов, отлагающихся как на волокне, так и в межволоконном пространстве.
Происходит образование так называемой сегментной структуры. Пленка склеивающего материала отлагается на волокнах и между волокнами в точках их перекрещивания. При этом в зависимости от вида волокон скрепляющее вещество распределяется или в плоскости волокна, или даже перпендикулярно толщине материала, оставляя свободным от клея большие участки между волокнами, дающие возможность проходить воздуху и влаге. Материалы, получаемые этим способом, обладают повышенной мягкостью, гибкостью и эластичностью. К геометрическим параметрам строения нетканых материалов относятся плотность провязывания вязально-прошивных нетканых материлов, объемный вес и пористость.
^ Свойства тканей, трикотажа и нетканых материалов для одежды
Под свойством материала понимается отличительная его особенность - толщина, вес, прочность и т. д. То, что выражает свойство, называется характеристикой. Каждое свойство может выражаться разнообразными характеристиками. Так, прочность материала характеризуется разрывной нагрузкой, разрывным напряжением или разрывной длиной. Цифровое выражение характеристики называется показателем.
Все многообразие свойств материалов для одежды подразделяют на следующие основные группы:
1) геометрические свойства - толщина, ширина, длина и вес;
2) механические свойства - прочность на разрыв при растяжении, деформация растяжения и ее составные части, деформация изгиба (жесткость на изгиб, драпируемость), тангенциальное сопротивление (смещение нитей, осыпаемость тканей, распускаемость трикотажа) и др.;
3) физические свойства - теплозащитные и сорбционные свойства, воздухо- и водопроницаемость, оптические свойства;
4) усадка при смачивании и стирке, формовочная способность при влажно-тепловой обработке;
5) износоустойчивость - способность материала противостоять действию истирания, многократных растяжений, физико-химических факторов и др.
^
1.4. Лекция №.4. Область использования текстильных материалов
Текстильные материалы служат для удовлетворе-ния потребностей человека, в частности в одежде. Однако, кро-ме одежды, они необходимы и для удовлетворения многих дру-гих потребностей; среди них следует упомянуть бытовые и хозяйственные вещи, например постельное белье и одеяла, поло-тенца, скатерти, салфетки, отделочные материалы, занавески и ковры и многие другие вещи. Широкое применение текстильные материалы нашли в технике, они используются почти во всех от-раслях промышленности.
Также не следует забывать о канатах и тканых приводных ремнях, конвейерных лентах и корде - ред-кой ткани из крученых нитей, составляющей основу автомобиль-ных, авиационных и других шин, разнообразной таре и других упаковочных материалах, о парусах, рыболовных снастях, о раз-нообразной тепловой, электрической и других видах изоляций, о ситах и фильтрах и т.д. Парашюты, костюмы космонавтов и многое другое, необходимое для авиации и покорения космоса, также изготовляется из текстильных материалов. Медицина при-меняет их в качестве перевязочных и протезных материалов. В убранстве театральных, клубных, школьных помещений, в пе-реплетном деле также их используют.
Области применения текстильных материалов подвержены изменениям. Использование в некоторых сокращается, зато воз-никают новые, ранее неизвестные их виды применения. Так, с развитием производства пленочных материалов они часто заме-няют ткани для отдельных видов верхней одежды; нетканые по-лотна широко используются как основа искусственной кожи, фильтры, материалы для покрытия дорог и др.; появились да-же трикотажные протезы кровеносных сосудов, световоды из стеклянных нитей и др. Широкое распространение получили пла-стики, армируемые различными видами волокон, в том числе стеклянными, углеродными. Появились новые волокна, получае-мые дроблением пленок.
При изготовлении одежды широко применяются хлопковое и разнообразные химические волокна, шерсть и в небольших ко-личествах- лен и шелк; для носильного белья - главным обра-зом хлопковое и разнообразные химические волокна; для тех-нических изделий - все виды волокон.
^
1.5 Лекция №5. Получение и первичная обработка текстильных материалов
Натуральные волокна
Хлопок. Собранный с полей хлопок-сырец (семена, покрытые волокнами) поступает на хлопкоочистительные заводы для первичной обработки. В массе хлопка кроме волокон содержатся различные сорные примеси, наличие которых снижает качество хлопка. Их количество зависит главным образом от способа сбора хлопка-сырца, его первичной обработки, а также от разновидности хлопчатника и условий его произрастания.
В процессе первичной обработки на хлопкоочистительных заводах с помощью так называемых зерноотделительных машин от семян последовательно отделяют хлопковое волокно (волокна длиной в основном более 20 мм), пух или линт (волокна длиной менее 20 мм), и подпушек или делинт (короткий волокнистый покров длиной менее 5 мм). На долю хлопкового волокна приходится около 1/3 от общей массы хлопка-сырца. Одновременно происходит очистка от посторонних примесей (частиц листьев, коробочек, стеблей).
Затем волокна прессуют в кипы и отправляют для дальнейшей переработки на хлопкопрядильные фабрики.
Лен . Уборка льна-долгунца.
Убирают лен в период ранней жёлтой спелости. Лен теребят, то есть выдергивают из земли вместе с корнями, затем высушивают, освобождают от семенных головок (очесывают), молотят. После обмолота стебли подвергают первичной обработке.
^ Первичная обработка льна
Цель первичной обработки льна - получить тресту из стеблей льна, а из тресты - волокна.
Для освобождения волокон стебли подвергают действию биологических (мочка) и механических (мятьё, трепание) процессов.
Мочка может производиться различными способами:
Росяная мочка, или расстил. Стебли после обмолота (солому) расстилают на поле ровными рядами. В расстеленной на траве и намокающей от капель росы и дождя соломке бурно развиваются микроорганизмы, разрушающие клейкие вещества внутри стебля.
Процесс образования тресты продолжается иногда три, а иногда и шесть недель - в зависимости от погоды, и, чтобы он шел равномерно по всему слою, разостланную солому приходиться за это время 2-3 раза перевернуть.
Холодноводная мочка. Солому в снопах, тюках, контейнерах и т.п. погружают в водоём на 10-15 суток.
Тепловая мочка применяется на льнозаводах. Солому мочат в воде, подогретой до 36 - 37 °С. Это позволяет получать тресту за 70 - 80 ч, а при использовании ускорителей (мочевина, аммиачная вода и др.) - за 24 - 48 ч. Ещё более сокращают процесс запаривание соломы в автоклавах под давлением 2-3 ат (до 75-90 мин) и замачивание в слабом растворе кальцинированной соды, кислот и специальных эмульсии (до 30 мин).
^ Обработка костры на льнозаводе
На льнозаводе для отделения волокна от костры тресту подвергают механическому воздействию, осуществляя следующие операции:
мятье: тресту пропускают через рифленые вальцы, разрушая тем самым хрупкую древесину, но сохраняя эластичное волокно;
трепание: многократно ударяют по тресте лопастями бильных барабанов;
трясение: на трясилке удаляется осыпающаяся костра.
Шелк. Получение шелка проходит следующие стадии: бабочка тутового шелкопряда откладывает яички (грену), из которых выводятся гусеницы длиной около 3 мм. Питаются они листьями тутового дерева, отсюда и название шелкопряда. Через месяц гусеница, накопив в себе натуральный шелк, через шелкоотделительные железы, расположенные по обе стороны тела, окутывает себя непрерывной нитью в 40-45 слоев и образует кокон. Намотка кокона длится 3-4 дня. Внутри кокона гусеница превращается в бабочку, которая, проделав отверстие в коконе щелочной жидкостью, выходит из него. Такой кокон для дальнейшей размотки непригоден. Коконные нити очень тонкие, поэтому разматывают их одновременно с нескольких коконов (6-8), соединяя в одну комплексную нить. Такая нить называется шелком-сырцом. Общая длина разматываемой нити составляет в среднем 1000-1300 м.
Оставшийся после размотки кокона сдир (тонкая, не поддающаяся размотке оболочка, содержащая около 20 % длины нити), бракованные коконы перерабатывают в короткие волокна, из которых получают шелковую пряжу.
^ Химические волокна
Химические волокна получают путем химической переработки природных (целлюлозы, белков и др.) или синтетических высокомолекулярных веществ (полиамидов, полиэфиров и др.).
Технологический процесс изготовления химических волокон состоит из трех основных стадий - получения прядильного раствора, формирования из него волокон и отделки волокон. Полученный прядильный раствор поступает в фильеры - металлические колпачки с маленькими отверстиями (рис. 6) - и вытекает из них в виде непрерывных струек, которые сухим или мокрым способом (воздухом или водой) затвердевают и превращаются в элементарные нити.
Форма отверстий фильер обычно круглая, а для получения профилированных нитей используют фильеры с отверстиями в виде треугольника, многогранника, звездочек и др. (рис. 24).
^ Рис. 24 Химические волокна под микроскопом: 1 – продольный вид, 2 – форма поперечного среза
При выработке коротких волокон используют фильеры с большим количеством отверстий. Элементарные нити со многих фильер соединяют в один жгут и разрезают на волокна необходимой длины, которая соответствует длине натуральных волокон. Сформированные волокна подвергают отделке.
В зависимости от вида отделки получают волокна белые, окрашенные, блестящие и матированные.
^ Искусственные волокна
Искусственные волокна получают из природных высокомолекулярных соединений - целлюлозы, белков, металлов, их сплавов, силикатных стекол.
Наиболее распространенное искусственное волокно - вискозное, вырабатывается из целлюлозы. Для изготовления вискозного волокна используют обычно древесную, преимущественно еловую целлюлозу. Древесину расщепляют, обрабатывают химическими реагентами, превращают в прядильный раствор - вискозу.
Вискозные волокна вырабатывают в виде комплексных нитей и волокон, их применение различно.
^
2. Технология обработки текстильных материалов
2.1 Лекция №6. Технология прядения
Прядением называется совокупность процессов, в результате которых из бесформенной спрессованной волокнистой массы образуется непрерывная нить. Волокна сначала треплют, подвергая ударным воздействиям, затем чешут игольчатыми поверхностями и формируют из прочеса ленту, т. е. жгут волокон. Ленты для выравнивания по толщине складывают, а затем с помощью вращающихся с нарастающей скоростью валиков вытягивают. Постепенно делая ленты более тонкими и слегка их подкручивая, получают ровницу, и наконец, из ровницы путем вытяжки и крутки формируют нить.
Волокна могут быть длинные или короткие, толстые или тонкие, прямые или извитые. От перечисленных параметров и назначения пряжи зависит выбор системы прядения, конструкция машины, режим обработки. Чтобы обеспечить пряже требуемые свойства, в одних случаях к перечисленным выше операциям добавляют новые, усложняющие и удлиняющие процесс, в других, наоборот, процесс упрощается и укорачивается.
Существуют три основные системы прядения:
аппаратная
кардная
гребенная
Аппаратная система отличается от двух других отсутствием процессов выравнивания и вытяжки. В результате этого волокна в аппаратной пряже неориентированы и изогнуты, а пряжа получается рыхлой и неравномерной по толщине. В гребенном прядении благодаря гребнечесанию, в процессе которого удаляются короткие волокна и хорошо распрямляются и ориентируются оставшиеся длинные, а также благодаря многократным сложениям и вытяжкам пряжа получается равномерной по толщине и гладкой. В кардной пряже волокна также распрямлены и ориентированы, но не так хорошо, как в гребенной, поэтому она менее равномерная по толщине и гладкая.
Чтобы в результате прядения получить пряжу запроектированной толщины, составляют планы прядения, в которых указывают, во сколько раз на разных стадиях переработки нужно сложить и вытянуть полуфабрикат - и какой в результате этого должна быть его толщина при поступлении на каждую машину и выходе с нее.
Смешивание.
Одной из ответственных операций процесса прядения является смешивание. Цель смешивания - составление смеси, обеспечивающей получение пряжи требуемого качества. Смесь может быть составлена из одинаковых по природе волокон - хлопка, льна, шерсти или разных - хлопка с вискозными штапельными волокнами, шерсти с лавсановыми волокнами и т. д.
Для обеспечения определенного качества вырабатываемых изделий смеси стандартизованы. Смешивание волокон осуществляется на разных стадиях их переработки и должно обеспечить получение однородной массы, состоящей из хорошо перемешанных в определенных сочетаниях компонентов смеси.
^ Рис. 25. Схема рабочих органов питателя-смесителя.
Разрыхление и трепание.
На прядильную фабрику волокна поступают в сильно спрессованном виде, упакованные в кипы. В волокнистой массе содержатся сорные примеси, для выделения которых спрессованные пласты волокон разъединяют на клочки. Разрыхление и выделение примесей достигается ударными воздействиями ножевых и колковых барабанов, планочных и игольчатых трепал на свободные или зажатые волокна. При этом происходит выделение крупных примесей под колосниковую решетку.
Воздействием рабочих органов в свободном состоянии подвергаются хлопковые волокна на разрыхлительных машинах типа питателей-смесителей (рис.25). Подаваемые питающей решеткой 1 волокна захватываются иглами игольчатого полотна 2, которые поднимают их и подводят к колкам разравнивающего барабана 3. Колки ударяют по волокнам, размельчают крупные клочки, частично отбрасывают их обратно, мелкие же клочки, оставшиеся на иглах, снимаются с передней части машины съемным валиком 4. Так как волокна на машинах такого типа получают удары рабочих органов, находясь в свободном состоянии, они почти не повреждаются, но количество выделяемых примесей очень незначительно.
Более энергичное воздействие оказывают рабочие органы трепальных машин на зажатые волокна. На рис.26, а показана схема рабочих органов трепальной машины с колковыми или ножевыми барабанами, на рис. 26, б - с планочным трепалом. Медленно подаваемые питающими цилиндрами 1 волокна попадают под быстро вращающиеся колки, ножи, или трепала 2. Отделяющиеся под их ударами от общей массы клочки ударяются о колосниковую решетку 3 и из них выделяются более тяжелые и крупные примеси, падающие в ее отверстия, волокна же под воздействием центробежной силы или тяги воздуха выводятся из машины. Ножевые и колковые барабаны наносят точечные удары, от которых волокна могут частично отклоняться, раздвигаясь в стороны. Поэтому машины такого типа повреждают волокна меньше, чем машины с планочными трепалами. При встряхивании волокон рабочими органами трепальных машин выделяется много пыли и пуха, для их удаления трепальные машины снабжены сетчатыми пылеотделяющими барабанами и конденсаторами, соединенными с вентиляционными устройствами.
^ Рис.26. Схема рабочих органов трепальной машины: а - с ножевым барабаном; б- с трехбильным трепалом.
В зависимости от рода перерабатываемых волокон разрыхление и трепание осуществляется на машинах различных конструкций.
Чесание.
Целью чесания на кардочесальных машинах является разъединение клочков на отдельные волокна и выделение из них наиболее мелких, цепких примесей, которые не были удалены на трепальных машинах. Одновременно волокна несколько распрямляются и получают более параллельное расположение.
Прочес осуществляется между двумя поверхностями, покрытыми игольчатой (кардной) или пильчатой гарнитурой. Если иглы гарнитуры направлены навстречу друг другу, а поверхности двигаются в разные стороны или в одну, но с разной скоростью (рис.27, а), клочки волокон иглами обеих поверхностей растаскиваются в разные стороны - происходит прочес.
^ Рис. 27. Расположение игольчатых поверхностей чесальной машины: а - при прочесе; б - при переходе с одной поверхности на другую.
Кардочесальные машины бывают двух видов: шляпочные, используемые в прядении хлопка и штапельных волокон, и валичные, на которых осуществляется прочес более длинных волокон - шерсти, льняного очеса.
На шляпочных машинах (рис.28, а) игольчатый или пильчатый барабан 1 на одну треть окружен шляпочным полотном 2, состоящим из соединенных между собой цепью металлических планок, покрытых игольчатой (кардной) поверхностью. Гарнитура барабана и шляпок имеет расположение игл навстречу друг другу. Между быстро вращающимся барабаном и медленно движущимся шляпочным полотном волокна хлопка переходят с одной поверхности на другую и прочесываются.
Рис.28. Взаимодействие игольчатых поверхностей: а - главного барабана и шляпочного полотна на шляпочной чесальной машине; б - главного барабана и рабочих валиков на валочной чесальной машине.
На валичных машинах по окружности барабана 1 (рис.28, б) расположено несколько пар рабочих 2 и съемных 3 валиков. Между иглами быстро движущегося барабана и медленно движущегося рабочего валика, имеющими встречный наклон, осуществляется прочес. При этом часть волокон уносится барабаном, часть переходит на рабочий валик. Так как υP<υC<υб, съемный валик своими иглами счищает волокна с рабочего валика и передает их на барабан.
На кардочесальных машинах , используемых при чесании хлопка, штапельных волокон, льняного очеса и гребенной шерсти, прочесанные волокна в виде ватки снимаются с игл гребенкой и направляются в воронку, формирующую из них жгут, называемый лентой. Ленты укладываются витками в ленточные тазы и передаются в ленточный отдел.
В аппаратном прядении прочес осуществляется на двух или трех последовательно расположенных кардочесальных машинах, на так называемом двух- или трехпрочесном аппарате. Последняя из машин снабжена ровничной кареткой, которая преобразует ватку не в ленту, как в предыдущем случае, а формирует из нее ровницу. Осуществляется это с помощью особых делительных ремешков, которые разрывают ватку на узкие полоски. Для придания полоскам круглой формы их ссучивают посредством сучильных рукавов, совершающих возвратно-поступательные движения и скатывающих полоски в ровницу круглого сечения.
Длинноволокнистый хлопок и шерсть помимо кардного чесания подвергают прочесу на гребнечесальных машинах.
Сущность работы гребнечесальной машины периодического действия заключается в следующем: волокна, зажатые тисками 1 (рис.29, а), сначала прочесываются круглым гребнем 2. При этом из бородки вычесывают более короткие волокна, не зажатые тисками, и примеси, а волокна получают распрямление и параллельное расположение. Затем прочесанный конец бородки захватывается отделительными валиками 3 (рис.29, б), тиски открываются, сверху опускается плоский гребень 4 и очесывает противоположный конец бородки. Новая бородка своими концами накладывается на старую, образуя непрерывную ленту.
^ Рис.29. Схема рабочих органов гребнечесальной машины.
Выравнивание и вытяжка.
Ленты, полученные как с кардочесальных, так и гребнечесальных машин, поступают для выравнивания и вытяжки в ленточный отдел. Выравнивание и одновременно смешивание волокон достигается сложением нескольких лент в одну (рис. 30), уменьшающим неровноту вновь получаемой ленты. При этом, чем больше количество складываемых лент, тем равномернее становится продукт.
Вытяжной аппарат ленточных машин состоит из нескольких пар вытяжных валиков. Благодаря нарастающей скорости вращения вытяжных валиков осуществляется постепенное утонение лент.
