Общие сведения о волокнообразующих полимерах

Введение

В создании дизайна одежды, при разработке новых моделей ведущее место принадлежит материалам, их художественно-колористическому оформлению, структуре и свойствам.

Многообразие материалов для одежды, отличающихся по способу производства, строению и другим показателям, определяют разнообразие их свойств и особенности переработки и эксплуатации. Знание свойств позволяет грамотно использовать материалы по назначению, выбирать рациональные режимы обработки, тем самым создавая качественную, комфортную одежду с высокими эстетическими показателями.

Как показывает практика, значительное количество дефектов швейных изделий возникает при одностороннем учете свойств материалов, например, при преимущественном учете художественно-колористического оформления и игнорировании эксплуатационных. Для создания качественных швейных изделий необходим всесторонний учет свойств материалов, влияющих на процесс изготовления одежды и определяющих срок ее эксплуатации.

При работе с индивидуальным потребителем необходим также более тщательный подбор моделей и материалов с учетом особенностей фигуры, внешних данных заказчика, для создания индивидуального неповторимого образа в одежде.

При создании многослойной одежды проблема усугубляется еще и тем, что необходимо подбирать комплектующие материалы в пакет одежды (материалы верха, подкладочные, прокладочные и др.), соответствующие друг другу по эстетическим, технологическим и эксплуатационным свойствам. Расширение ассортимента отечественных материалов и рынка импортных текстильных товаров делают эту проблему особенно актуальной.

В предлагаемом пособии рассмотрены строение и свойства материалов, влияющих на процесс изготовления и эксплуатации одежды. Проанализированы свойства материалов, определяющие эстетический вид изделия, формообразования, формо- и размеростабильность, параметры технологической обработки и др. Рассмотрены также изменения свойств материалов в процессе изготовления и эксплуатации швейных изделий и их влияние на качество, долговечность одежды.

 

Структура и свойства волокон и нитей

Общие сведения о волокнообразующих полимерах

Основным структурным элементом всех текстильных материалов (ТМ) являются текстильные волокна. Текстильное волокно – гибкое, протяженное и прочное тело с малыми поперечными размерами ограниченной длины. Элементарное волокно – волокно, которое не делится в поперечном направлении без разрушения. Текстильная нить отличается от текстильного волокна значительной длиной, насчитывающей десятки или сотни метров. Может быть одиночной и комплексной.

Большинство элементарных волокон состоит из волокнообразующих полимеров (ВОП). Полимеры – природные и синтетические соединения, структурным элементом которых является макромолекула, состоящая из большого числа повторяющихся элементарных звеньев, соединенных между собой химическими связями.

–А–А–А–А–А– А – элементарное звено

Число звеньев в макромолекуле называется степенью полимеризации и колеблется от нескольких сотен до нескольких десятков тысяч. В связи с этим полимеры имеют большую молекулярную массу, превышающую 10³ и доходящую порой до 10⁶–10⁷ кислородных единиц. Таким образом, ВОП являются смесями молекул с разной степенью полимеризации. Эта их особенность называется полидисперсностью.

На свойства волокон и нитей влияют многие характеристики строения и свойств волокнообразующих полимеров: структура макромолекул, надмолекулярная структура и др. [1, 3].

К характеристикам молекулярной структуры относятся химическое строение, молекулярная масса, полидисперсность и форма макромолекул. Надмолекулярная структура характеризуется взаимным расположением макромолекул, ориентацией фибрилл и др. [1, 2].

Ниже рассмотрено влияние структурных характеристик ВОП на свойство волокон.

1. Химическое строение элементарного звена и в первую очередь нали­чие сильно полярных функциональных групп гидроксильных (ОН), карбок­сильных (СООН) и других. Эти группы способны притягивать молекулы во­ды и вступать в реакции химического взаимодействия. Во­локна, содержащие эти группы имеют повышенную гигроскопичность, как правило, хорошо окрашиваются. Например, элементарное звено полиэтиленового во­локна [– СН ₂ – СН ₂ –] не содержит указанных групп и обладает очень низкой гигроскопич­ностью, плохо смачивается.

Одна из разновидностей поливинилспиртовых волокон благодаря большому количеству гидроксильных групп ОН способна растворяться в воде.

2. Большая молекулярная масса ВОП делает невозможным переход волокон в газообразное состояние, их растворы имеют большую вязкость. Для некото­рых ВОП вообще известно лишь весьма ограниченное число растворите­лей. Полидисперсность ВОП приводит к тому, что волокна часто не имеют от­четливо выраженной температуры плавления. Чаще всего по мере нагре­вания они размягчаются постепенно.

3. Форма макромолекул. Различают линейную, разветвленную и сетча­тую (пространственную) форму макромолекул (рис.1). Большинство тек­стильных волокон состоит из макромолекул линейных структур. Волокна линейных структур обладают значительной гибкостью и высокими дефор­мационными свойствами. Волокна сетчатых структур более жесткие с меньшим удлинением, но, как правило, с высокой прочностью. Например, углеродные волокна, имеющие паркетную форму, обладают очень высокой прочностью и малым удлинением. Поэтому, даже при небольшом изгибе они ломаются.

 

 

Рис. 1. Схема структур макромолекул: а) линейная; б) разветвленная; в) сетчатая; г) паркетная

 

 

4. Взаимное расположение и взаимодействие между макромолекулами, форма расположения макромолекул (надмолекулярная структура). Макромолекулы, группируясь опреде­ленным образом, образуют микрофибриллы, в которых чередуются аморф­ные (а) кристаллические (к) участки (рис. 2, а).

Кристаллические участки более ориентированные и уплотненные, для них характерно наличие кристаллической решет­ки. Степень кристалличности для различных видов волокон колеблется от 40 до 90 %. В аморфных участках отсутствует кристаллическая решетка и это наи­менее ориентированные и уплотненные участки. Чем больше степень кри­сталличности, тем более прочное волокно, аморфные участки обусловли­вают гибкость и сорбционные свойства.

Ориентация фибрилл относитель-но продольной оси волокна обусловливает также прочностные характеристики. Чем более ориентированы фибриллы вдоль оси, тем прочнее волокна. Микрофибриллы удерживаются друг около друга межмолекулярными си­лами, а также вследствие перехода отдельных макромолекул из одной мик­рофибриллы в другую. Микрофибриллы объединяются в более крупные макрофибриллы. Связи между макрофибриллами значительно слабее, чем внутри микрофибрилл. Поэтому, при различных взаимодействиях на волокна они прежде всего распадаются на макрофибриллы.

Для шерсти характерны фибриллярные образования в форме a и b спиралей (см. рис. 2, б, в), a спираль – наиболее извитая форма. Благодаря переходу из a спирали в b при ВТО шерстяные ткани хорошо формуются.

5. Энергия химических связей между атомами (группой атомов) в макромолекуле (200–600 кДж/моль) и энергия связей между макромолекулами (4–40 кДж/моль) влияет на прочность и физические состояния волокон (стеклообразное, высокоэластическое, вязкотекучее).

6. На свойства волокон влияют также их размеры (длина, толщина), характер поверхности и слоистость структуры [2]. Слоистость структуры, как пра­вило, обусловливает меньшую прочность волокну, так как при различных воздействиях волокно в первую очередь разрушается по слоям. Волокна одно­родных структур наиболее прочные. Наличие внутреннего канала способ­ствует лучшим сорбционным свойствам, окрашиванию.

Форма поперечного сечения и характер поверх­ности (гладкая, с наличием продольных бороздок и т.п.) определяет коэф­фициент трения между волокнами в нити. Например, наличие чешуек обу­словливает ряд специфических свойств шерсти, в частности, валкоспособность. Гладкие волокна с круглым поперечным сечением плохо скручиваются в пряжу и обладают понижен­ной сцепляемостью.

Из длинных волокон получают более качественную нить (пряжу), чем из коротких.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: