VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

В современном мире одежда при ношении подвергается воздействию внешней среды. Первой преградой на пути непогоды является одежда, а точнее материал, который обладает защитными свойствами способными сдерживать потоки ветра и снега. Кроме того, текстильные материалы встречаются со средой обитания человека не только на открытом пространстве улицы, но и в закрытых помещения, характеризующихся собственными условиями температурно-влажностного режима.

В целях развития новых технологий проектирования швейных изделий, обеспечивающих комфорт и защиту от внешней среды (открытой и закрытой), обладающей собственными параметрами влажности, насыщающей одежду или текстильные предметы быта и изменяющие их исходные свойства, был проведен анализ особенностей сорбционных свойств текстильных материалов и их физические основы.

Важной задачей данного исследования стоит рассмотрение таких физических свойств как сорбция, абсорбция и их взаимодействие с текстильными материалами.

Текстильные материалы относятся к капиллярно-пористым те­лам, так как имеют сложную систему пор и капилляров, отличающиеся характером расположения и размерами. Поры в текстильных мате­риалах образуются в результате неплотного расположения макро­молекул, микрофибрилл, фибрилл в структуре волокон, между волокнами и нитями в структуре самого материала [1].

Одним из важнейших физических свойств текстильных материалов являются гигроскопические свойства — это восприимчивость текстильных материалов поглощать и отдавать водя­ные пары и воду.

Поглощение паров влаги из окружающей среды текстильными материалами происходит по средствам сорбции.Процесс сорбции водяных паров является обратимым, и в опреде­ленных условиях происходит отдача —десорбции водяных паров [2].

Процесс сорбция состоит из нескольких процессов. С того момента, когда текстильный материал попадает в среду с большой относи­тельной влажностью воздуха, начинает протекать адсорбции - это процесс образования полимолекулярной пленки путем притягивания к поверхности волокон паров воды. Силы, которые при­тягивают молекулы воды, возникают вследствие того, что макромолекулы, расположенные на поверхности волокна, не пол­ностью уравновешены межмолекулярными связями с соседними мак­ромолекулами. Так как волокна имеют пористое строе­ние, действительная поверхность сорбции волокон значительно больше их наружной поверхности. Адсорбция протекает быстро, и равновесное состояние достигается в течении 1-2 сек. На рисунке 1 представлены процессы сорбции и десорбции водяных паров различных тканей [3].

Рисунок 1 – Кривые процессов сорбции и десорбции водяных паров тканями: 1— вискозными; 2— из нату­рального шелка; 3 — хлопча­тобумажными; 4 — капроно­выми; 5 — лавсановыми [3].

При воздействии на поверхность волокон водяными парами происходит процесс абсорбции - проникновение молекул воды в межмолекулярное пространство.

Соприкасаясь с волокнами ткани, вода поглощается не только путем диффузии ее мо­лекул в полимер, но и путем механического захвата ее частиц структурой материала. В последнем случае существенным показателем является процесс смачивания и капиллярного впитывания [4].

Сегодня существует повышенный интерес к буферизации (сохранению влаги) в комнатных условиях (как в традиционных строительных материалах, так и в мебели). А потому необходимы инструменты разработки физического расчета свойств материалов, используемых в комнатных условиях.Физические расчеты для текстильных материалов, обладающих свойствами буферизации, являются дефицитными. Свойства ткани определяютсятипом волокна, вращением и скручиванием пряжи, а также весом ткани. Равновесие волокна во многом зависит от содержания влаги и свойств пряжи.

В работе [5] представлены типичные текстильные ткани с холодной вулканизацией полиэфирной пеной для внутренней среды. Текстильные волокна в зависимости от происхождения делятся на две основные группы – натуральные и техногенные. Природные волокна делятся на целлюлозные и белковые, которые в зависимости от регенерации делятся на искусственные и синтетические. Хлопок, лен, рами, сизаль и джут являются целлюлозными волокнами, шерсть и шелк - белковыми волокнами.

Вискоза, ацетат, лиоцелл и модал являются регенерированными волокнами целлюлозы, придающие свойства, аналогичные натуральным. Большие группы синтетических волокон включают как общие волокна (полиэстер, полиамид, акрил и полипропилен), так и специализированные (с крайней прочностью на растяжение и высокими огнестойкими свойствами.

В данном исследовании определяли сорбционные изотермы для полиэфирных и текстильных тканей. В качестве текстильных тканей использовали хлопок, бязь и варп и материалы, используемые вмебельной отрасли. На рисунке 2 приведены толщинаплотности и вещественного состава материалов.

Рисунок 2 – Толщина плотности и вещественного состава материалов [5]

По результатам проведенных исследований [5] были установлены данные, характеризующие сорбционные свойства текстильных материалов (рис.3,4,5).

Рисунок 3 - Изотермы сорбции для холодной вулканизованного полиэфира пены (плотность 36 кг/м³) [5].

Рисунок 4 - Изотерм сорбции для 100% хлопковой ткани (полотняного переплетения, плотностью 563 кг/м³) и 50% хлопок - 50% лен (полотняного переплетения, плотность 605 кг/м³) [5].

Рисунок 5 - Изотерм сорбции для 50% вискозы - 50% шерсть (полотняного переплетения, плотность 297 кг/м³), 15% полиамид - 85% шерсть (скручены вместе, жаккардовые переплетения, плотность 313 кг/м³) и (+) 100% шерсть (войлок, плотность 176 кг / м3) [5].

Полиэфирная пена имеет низкое поглощение влаги ипоказывает отсутствие гистерезиса. Текстильные изделия для домашнего интерьера показывают аналогичные изотермы сорбции. Чистый хлопок показывает больший гистерезис. Высшая равновесная влажность при высокомрезусе была найдена у шерстяной ткани (50% вискоза - 50%чистой шерстяной ткани) и смешанной шерсти с 15% полиамида. В нижнем резусе оказались смесь вискозы с шерстью и чистая шерсть. Полиамид-шерсть микс был на нижнем резусе поглощения влаги по сравнению с двумя другими мебельными тканями. Три шерстяные смеси показывают ожидаемые различия, поскольку вискозные волокна обладают большей влагоемкостью, чем шерстяные. С другой стороны полиамидные волокна имеют низкую влагоемкость. Смесь из шерсти и искусственных волокон не влияет на гистерезис. Мебельные ткани имеют низкое поглощение влаги по сравнению с шерстяными тканями.

Таким образом, проведенный анализ показал, что взаимодействие текстильных волокон с молекулами воды приводит к набуханию волокон материала и их структурной деформации, особенности которой требуют учета в проектировании швейных изделий различного назначения.

Список используемых источников.

1. Черунова, И.В. Теоретические основы комплексного проектирования специальной теплозащитной одежды / И.В.Черунова / автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук / Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса. – Шахты. – 2008.

2. Черунова И.В., Стефанова Е.Б., Меркулова А.В. Развитие технологических решений для теплозащитной одежды /И.В.Черунова, Е.Б Стефанова., А.В.Меркулова // Современные наукоемкие технологии. 2013. № 8-1. С. 34-36.

3. Поглощение.

URL: http://msd.com.ua/shvejnoe-proizvodstvo/pogloshhenie/ (дата обращения 25.01.2016)

1. Строение и основные характеристики материала.

URL: http://www.bibliofond.ru/view.aspx?id=524070 / (дата обращения 20.01.2016 )

1. Svennberg Kaisa .Sorption isotherms for textile fabrics and foam used in the indoor environment / Svennberg Kaisa // Report TVBH-7227 Lund 2005

Department of Building Physics, LTH. С 1-5.

Код для цитирования: Скопировать