К текстильным материалам относятся те, которые состоят из текстильных волокон и нитей, и, конечно, сами волокна и нити.

Почти все они состоят из полимеров — высокомолекулярных соединений.

Текстильными волокнаминазываются протяженные тела, гибкие и прочные, с малыми поперечными размерами, ограниченной длины, пригодные для изготовления текстильных изделий

Текстильными нитяминазываются прочные тела также со сравнительно небольшими поперечными размерами, но значительной длины, используемые для изготовления текстильных изделий.

Одиночные нити, не делящиеся в продольном направлении без разрушения, называются элементарными.Они в большинстве случаев являются составными частями комплексных, т.е. продольно сложенных нескольких элементарных.

Лишь немногие текстильные изделия изготовляют непосредственно из волокон; чаще всего волокна перерабатывают в один из основных видов нитей — в пряжу. Для этого они в достаточно распрямленном состоянии располагаются в небольших количествах в продольном направлении и скрепляются между собой скручиванием или другими способами.

 Средние значения длин волокон отдельных видов колеблются в пределах от нескольких миллиметров (единиц или десятков) до нескольких метров (единиц). Нити же вырабатывают большой непрерывной длины, измеряемой многими сотнями и тысячами метров; их легко можно делить на отрезки любой длины. Пряжу и комплексные нити непосредственно или после скручивания перерабатывают в разнообразные текстильные изделия.

По источникам получения волокна и нити делят на два типа — натуральные, которые образуются в природе без непосредственного участия человека (например, развиваются в растениях — хлопок, лубяные волокна — лен, пенька, джут и др.; на коже животных — шерсть, выделяются насекомыми из желез — шелк), и химические, изготовляемые заводским путем в результате проведения различных химических, физико-химических и других процессов. К химическим относятся искусственные, которые изготовляют из природных полимеров, и синтетические, для которых сами полимеры предварительно необходимо синтезировать из более простых соединений (мономеров).

Волокна и элементарные нити называют исходными текстильными материалами.

Единое определение для всех текстильных изделийв виду их большого разнообразия давать нецелесообразно; их основные типы проще перечислить, тем более что они общеизвестны. Прежде всего следует назвать изделия в виде полотен и среди других в первую очередь — ткани, от латинского названия которых — textum — получили наименование и все родственные материалы, а также перерабатывающая их промышленность (текстильная) и работающие а ней люди (текстильщики).

Ткани - обычно вырабатывают путем переплетения в них двух взаимно перпендикулярных систем параллельно расположенных нитей — продольных, называемых основой, и поперечных, называемых утком.

Трикотаж - получают или из одной нити, или многих нитей одной системыпутем образования петель и их переплетения.

Нетканые полотна - получаютскреплением различными способами слоёв волокон – холстов илипараллельно расположенных нитей и др.

К текстильным изделиям относятсятакже крученые изделия канаты, верёвки и т.п., валяльно-войлочные изделия и др. Большая часть текстильных изделий, прежде чем использоваться потребителем, нуждается в дополнительной обработке. Например, из ткани предварительно шьют одежду, бытовые вещи и т. д. Такие окончательно переработанные материалы целесообразно называть готовыми изделиями.

Лишь немногие текстильные изделия (например, чулки и др.) сразу выпускаются как готовые, но и их, чтобы сделать годными для потребителя, приходится дополнительно обрабатывать.

ПРЕДМЕТ ТЕКСТИЛЬНОГО МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЯ

О строении текстильных материалов.Строение, или, как иначе его называют, структура, любых материалов и предметов раскрывается путем познания следующих трех факторов:

- химического состава, форм, размеров и других характеристик частиц, слагающих материал;

- расположения частиц относительно друг друга;

-  связей между частицами.

Все текстильные материалы имеют сложные структуры, которые изучаются на разных уровнях. Ввиду малости размеров структурных частиц их рассматривают, прибегая к различным физическим методам, дающим различные степени увеличения. Для изучения описанных первых уровней строения, часто называемых текстильной структурой, обычно достаточно различных способов световой и растровой электронной микроскопии. Если в изучении строения идти глубже, то необходимо характеризовать продольные частицы — макрофибриллы, из которых состоят волокна или элементарные нити, и далее изучить надмолекулярную и молекулярную структуру слагающего их вещества. Здесь исследования требуют более сложных физических методов — электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа, различных видов спектроскопии и др. Для познания природы веществ, слагающих волокна и нити, используют химические анализы.

Из сказанного следует, что всегда необходимо учитывать, на каком уровне проводилось изучение строения. Естественно, что сложность структур текстильных материалов резко сказывается на их свойствах.

О свойствах текстильных материалов. Свойствами материалов называют их основные отличительные особенности.

Свойства делят по их характеру на:

-  геометрические— определяющие форму и размеры материалов,

- механические— выражающие действие на них сил и полей,

- физические— описывающие воздействие других тел или видов энергии, но при условии, что при этом не изменяется их химический состав,

- химические — связанные с изменениями их химического состава,

- биологические— говорящие о взаимоотношениях с живыми организмами (в основном микроорганизмами).

 Эти основные особенности делят на группы, охватывающие ряд частных свойств (например, говоря о физических свойствах, отмечают среди них тепловые, оптические, электрические и др.). Изучение свойств с помощью чувств человека (на взгляд, на ощупь и т. д.), так называемыми органолептическими способами, не гарантирует правильную их оценку, а многие свойства вообще невозможно изучить органолептически. Поэтому эти способы сейчас уже мало применяются в материаловедении. В современных условиях частные свойства изучают с помощью различных приборов и методов и выражают определенными величинами, имеющими конкретные размерности и называемыми характеристиками. Числовые выражения характеристик именуют показателями. Часто термином «показатель» объединяют оба последних понятия.

Геометрические свойства описывают размеры и формы материалов. Одной из их характеристик является длина, выражаемая для различных текстильных материалов метрами, сантиметрами, миллиметрами и т. д. Конкретная длина какого-либо материала, например хлопкового волокна, равная 35 мм, является показателем этой характеристики.

Следует подчеркнуть, что часто понятие «свойство» смешивают с требованиями, предъявляемыми к их показателям. Так, иногда говорят о «гигиенических свойствах». Но гигиена — наука о сохранении здоровья человека. Гигиена предъявляет различные требования к текстильным материалам. Один и тот же материал может в одних условиях быть гигиеничным, в других нет. Например, материал с хорошими теплозащитными свойствами в зимних условиях для зимней одежды гигиеничен, так как предохраняет от охлаждения, в летних условиях он будет негигиеничен, так как будет вызывать перегрев. Материал в обоих случаях один и тот же, с низкой теплопроводностью. Итак, следует говорить не о гигиенических свойствах, а о гигиенических требованиях к материалам. Подобные требования носят название эргономических. Они определяются эргономическими свойствами человека и устанавливаются с целью оптимизации его деятельности. К эргономическим свойствам человека относятся антропометрические, физические, психофизиологические, психологические его свойства, обуславливающие эффективность его деятельности в системе человек — изделие — среда (ГОСТ 16035—70).

Иногда пользуются терминами «прядильные свойства», «пошивочные свойства», «технологические свойства» и другими, имея в виду те частные свойства или характеристики, необходимый уровень показателей которых обеспечивает какие-либо процессы переработки. Однако, учитывая разнообразие процессов и вследствие этого различие требований, перечисленные термины часто являются недостаточно определенными. В этих случаях лучше говорить о требованиях.

 Потребительные свойства -  разные свойства материалов, определяющие их полезность, а не  какие-либо отдельные, оценивающие частные особенности данного материала.

Качество материалов связано с особенностями материалов, т. е. с показателями их свойств. При оценке качества некоторого конкретного материала эти показатели сравниваются с требованиями к их уровню. При этом, конечно, следует учитывать, правильно ли используется материал по его назначению.

ГОСТ 15467—79 определяет качество продукции как «совокупность свойств, обуславливающих ее пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением». Таким образом, качество не является неизменным понятием.

Рекомендуемая литература:

1. Кукин Г.Н. Соловьев А.Н. Текстильное материаловедение (исходные текстильные материалы): Учебник для вузов. 2 -е изд., перераб. и доп. - М.: /Легпромбытиздат, 1985.-216 с.

2. Кукин Т.Н. и др. Текстильное материаловедение (волокна и нити):Учебник для вузов 2 -е изд. перераб. и доп.). Г. И. Кукин А.Н. Соловьев, А.И. Кобляков - М.: /Легпромбытиздат, 1989.-352 с.

3. Кукин Г.Н. и др. Текстильное материаловедение (текстильные полотна и изделия): Учебник для вузов / Г.Н. Кукин, А.Н. Соловьев, А.И. Кобляков 2- е изд. перераб .идоп.-М.: /Легпромбытиздат., 1992 . -272 с.

4. Садыкова Ф.Х., Текстильное материаловедение и основы текстильных производств. М.: Легпробытиздат, 1989г.

5. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению: Учеб. пособ.для вузов / Кобляков А.И.Дукин Г.Н.,Соловьев А.И. и др. 2-е изд. перераб. и доп. - М :/Лепромбытиздат, 186.-344 с.

Лекция 2. Классификация текстильных волокон и нитей, принципы классификации. Натуральные и химические волокна и нити

Признаками для классификации текстильных материалов обычно являются особенности строения, происхождение материалов или способ выработки, химический состав, а иногда и области их использования.

Первый из этих признаков наиболее удобен для построения общей классификации основных текстильных материалов, так как они существенно отличаются друг от друга прежде всего по своему строению.

Общая классификация текстильных материалов охватывает три основных раздела:

- I — волокна и элементарные нити,

- II — первичные и вторичные нити;

- III — разнообразные изделия.

Между разделами располагаются различные полуфабрикаты,  представляющие собой промежуточные состояния материалов, в которых они обычно находятся кратковременно,  в следующих один за другим процессах переработки. Полуфабрикаты в классификацию основных материалов не вводятся и рассматриваются в соответствующих технологических курсах. Например, для того чтобы получить пряжу из большинства видов волокон, их обычно последовательно превращают в следующие полуфабрикаты: холсты, прочес, ленту и, наконец, в ровницу, из которой уже вырабатывается пряжа. При этом материалы очищаются от примесей и сора, волокна в них распрямляются, параллелизуются, а сами полуфабрикаты выравниваются вдоль своей длины, уменьшаются по толщине и ширине, постепенно приближаясь к пряже. Следует также учитывать, что могут быть неотделанные и отделанные изделия. Так, сотканная неотделанная ткань носит название суровой, прошедшая же операции химического облагораживания, крашения и других обработок — окрашенной и отделанной.

В I раздел входят ТМ, которые являются исходными текстильными материалами — волокнами, элементарными нитями, полотнами. Все они не состоят из других текстильных материалов, а наоборот, другие текстильные материалы состоят изних. Сами они слагаются из волокнообразующих или низкомолекулярных полимерных веществ.

Пряжаявляется основным родом нитей; на ее долю в мировом производстве приходится примерно 85% всех видов нитей. Она изготовляется из волокон почти всех видов и из их смесей. Волокна в пряже располагаются по ее длине в более или менее распрямленном виде и соединяются в основном скручиванием, а иногда склеиванием.

Комплексные нитиявляются вторым по своему значению родом нитей. Кроме натурального шелка, все они относятся к химическим нитям. В подавляющем большинстве случаев все составляющие их элементарные нити получаются из одного и того же полимера. Чтобы удерживать элементарные нити в комплексной вместе, при выработке последней ей сообщают крутку или перепутывают составляющие ее элементарные нити между собой воздушной струей (пневмокомпактирование).

Скручиванием полосок получают так называемые разрезные нити. Непосредственно из первичных нитей простого и болеесложного строения (фасонных, текстурированных и др.) вырабатывают изделия многих видов, однако в ряде случаев для увеличения разнообразия изделий первичные нити сначала перерабатывают во вторичные. Так, одинаковые или разнородные нити продольно складывают (стращивают) и скручивают вместе, получая крученые нити, или видоизменяют их структуру последовательным кручением в разных направлениях, получая крученые текстурированные нити, или, сообщая специальную крутку, добиваются получения на них петелек, утолщений и других эффектов, вырабатывая фасонные нити, и т. д. Все эти нити и относятся ко вторичным.

III раздел общей классификации охватывает разнообразные изделия. Основная часть их делается из нитей в виде полотен. В их числе прежде всего ткани— гибкие прочные изделия относительно малой толщины, сравнительно большой ширины и различной длины, обычно образованные двумя взаимно перпендикулярными системами нитей (продольные - основные и поперечные— уточные), соединяемых переплетением за счет поочередного перекрытия друг друга. Затем — трикотаж, также гибкие прочные изделия малой толщины, но разнообразной формы, получаемые из одной или многих параллельных нитей путем образования петель и их взаимного переплетения.

В виде полотен, получаемых из нитей, вырабатывается и часть так называемых нетканых изделий, или, иначе, нетканых материалов. В отличие от тканей в них две системы нитей, лежащие под углом друг к другу, не переплетаются, а провязываются дополнительной нитью. Этот способ получения нетканых полотен не является единственным. Многие из них вырабатываются непосредственно из волокон.

*** Условные обозначения на схемах:

ВМС — высокомолекулярные соединения, НМС — низкомолекулярные соединения, НМВ — низкомолекулярные вещества, СВМ — сверхвысокомодульные материалы, в — волокна, эн — элементарные нити, мн — мононити, тв — технические волокна, мн — мононити, рп — разрезные полоски, фв — волокна из фибриллизованной пленки, ХМ — химически модифицированное, РУ — разноусадочные волокна, БК — бикомпонентные волокна.

Рекомендуемая литература:

1. Кукин Г.Н. Соловьев А.Н. Текстильное материаловедение (исходные текстильные материалы): Учебник для вузов. 2 -е изд., перераб. и доп. - М.: /Легпромбытиздат, 1985.-216 с.

2. Кукин Т.Н. и др. Текстильное материаловедение (волокна и нити):Учебник для вузов 2 -е изд. перераб. и доп.). Г. И. Кукин А.Н. Соловьев, А.И. Кобляков - М.: /Легпромбытиздат, 1989.-352 с.

3. Кукин Г.Н. и др. Текстильное материаловедение (текстильные полотна и изделия): Учебник для вузов / Г.Н. Кукин, А.Н. Соловьев, А.И. Кобляков 2- е изд. перераб .идоп.-М.: /Легпромбытиздат., 1992 . -272 с.

4. Садыкова Ф.Х., Текстильное материаловедение и основы текстильных производств. М.: Легпробытиздат, 1989г.

5. Лабораторный практикум по текстильному материаловедению: Учеб. пособ.для вузов / Кобляков А.И.Дукин Г.Н.,Соловьев А.И. и др. 2-е изд. перераб. и доп. - М :/Лепромбытиздат, 186.-344 с.

Лекция 3.Основные сведения о строении волокнообразущих полимеро

в. Особенности строения волокон и элементарных нитей.

Лекция 3. Основные сведения о строении и свойствах волокнообразующих полимеров. Получение и способы формования химических нитей, их переработка в текстильном производстве. Модификация химических волокон

Коротко остановимся на общих особенностях строения волокон и элементарных нитей. Структура волокон не является однородной (если ее рассматривать в направлении от периферии к центру волокна). Почти все они имеют несколько (2—З) различных по своему строению (а иногда и химическому составу) концентрических слоев, из которых наружные обычно более уплотнены.

Все натуральные растительные волокна представляют собой одиночные растительные клетки трубчатого строения, т. е. имеющие канал, идущий в направлении их продольной оси и расположенный в середине их поперечного сечения. Шерстяные волокна и шелковые элементарные нити каналов не имеют. Нет их и у химических волокон и элементарных нитей, кроме специально вырабатываемых, так называемых полых волокон.

Волокна и элементарные нити слагаются из концентрически расположенных слоев, состоящих из ориентированных макрофибрилл, в свою очередь объединяющих микрофибриллы. В последних по длине располагаются кристаллиты или другие надмолекулярные образования, чередующиеся с аморфными прослойками. Часть макромолекул всегда участвует в образовании тех и других, переходя из кристаллита в аморфный участок, иногда по нескольку раз (проходные макромолекулы). В микрофибриллах некоторых веществ можно предположить еще наличие агрегатов, состоящих из малого числа макромолекул (например, в веществе шерстяного волокна—кератине, макромолекулы которого имеют спиралевидную структуру, наличие тесного сближения трех молекул в так называемые триплеты). Подобные образования иногда называют протофибриллами.

Микрофибриллы удерживаются друг около друга межмолекулярными силами, а также вследствие перехода отдельных макромолекул из одной микрофибриллы в другую. Поскольку межмолекулярные силы взаимодействуют лишь на малых расстояниях порядка нескольких ангстремов, контакты между макрофибриллами обычно слабее, чем между соседними макромолекулами одной микрофибриллы; поэтому при различных воздействиях (механических, химических) волокна, прежде всего, начинают распадаться на макрофибрилльг. Отдельные концентрические слои у некоторых волокон могут существенно отличаться как по химическому составу макромолекул, так и понаправлению ориентации. Особенно это относится к наружному слою. Основным определяющим направлением ориентации является продольная ось волокна, но нередко макрофибриллы располагаются по отношению к ней под значительными углами (особенно у хлопкового волокна).

Волокна шерсти, кроме того, слагаются из еще более крупных образований— веретенообразных клеток, состоящих из макрофибрилл, которые окружены тонкой мембраной, вместе с другими (матричными) веществами составляющей комплекс, скрепляющий клетки между собой.

Особенности надмолекулярной структуры приводят к тому, чтов теле волокон и элементарных нитей имеется большое число продольных трещин, микропор. Вследствие этого их физические плотности по сравнению со средней плотностью (объемной массой), т. е. с отношением массы к объему по наружному конуру, разнятся па 10—30 % и более. Это обстоятельство приводит к тому, что общая поверхность волокон и элементарных нитей, приходящаяся на единицу массы этих тел — 1 г, составляет десятки, а иногда превышает сотню квадратных метров.