автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.08, диссертация на тему:Исследование влияния светопогоды и других факторов на физико-механические свойства хлопко-лавсановых тканей

ВВЕДЕНИЕ. 5

Ч А С Т Ь I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

ГЛАВА I. КЛИМАТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПОТРЕБИТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

§ 1.1. Влияние света на потребительные свойства текстильных материалов. 10

§ 1.2. Влияние температуры воздуха на потребительные свойства текстильных материалов. 24

§ 1.3. Влияние влажности воздуха и газового состава атмосферы на потребительные свойства тканей;. 29

§ 1.4. Влияние микроорганизмов на свойства текстильных материалов. 34

ГЛАВА П. ОСНОВНЫЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ,ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ОДЕЖНЫМ ТКАНЯМ В УСЛОВИЯХ ВЛАЖНО-ТРОПИЧЕСКОГО КЛИМАТА

§ 2.1. Основные черты влажно-тропического климата СРВ. 37-

§ 2.2. Основные физико-механические требования,предъявляемые к одежным тканям в условиях влажно-тропического климата СРВ. 41

Ч А С Т Ь П. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА Ш. МЕГОда И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

§ 3.1. Анализ выбора исследуемых тканей. 49

§ 3.2. Методика изучения физико-механических свойств тканей под действием естественной светопогоды. 50-

§ 3.3. Методика изучения физико-механических свойств тканей под влиянием,искусственной светопогоды. 54

§ 3,4. Методика изучения устойчивости тканей к истиранию. ••.60

§ 3.5. Методика изучения устойчивости тканей к многократному изгибу.69

§ 3.6. Методика изучения усадки тканей после инсоляции и промежуточных стирок.78

ГЛАВА 1У. РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

§4.1. Изучение изменения разрывной нагрузки и разрывного удлинения тканей после естественной инсоляции. 82-

§4.2. Изучение изменения прочности и удлинения тканей после естественной инсоляции с промежуточными стирками в умеренных условиях.97

§4.3. Изучение устойчивости тканей к истиранию.99

§4.4. Изучение устойчивости тканей к многократному изгибу.110

§ 4.5. Изучение усадки тканей после инсоляции и стирок. 119-

§ 4.6. Изучение механических свойств тканей после искусственной инсоляции.121

1. Изучение прочности и удлинения тканей после искусственной инсоляции.121

2. Изучение устойчивости тканей к истиранию.126

3. Изучение устойчивости тканей к многократному изгибу.128

§4.7. Электронномикроскопическое изучение исследуемых волокон после воздействия светопогоды.130

ГЛАВА У. ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ТКАНЕЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРОКА ИХ СЛУЖБЫ

§ 5.1. Изучение кинетики изменения прочности при разрыве и устойчивости к истиранию тканей после естественной инсоляции.135

§5.2. Изучение определения срока службы тканей. 140

ОБЩИЕ ВЫВОДа.145

Важной задачей, поставленной ХХУТ съездом КП(Х перед работниками текстильной промышленности и научными организациями, является расширение и обновление ассортимента, повышение качества продукции, увеличение выпуска высококачественных товаров, пользующихся повышенным спросом у потребителей* В материалах ХХУ1 съезда КПСС указывается: "Первостепенное значение в условиях партии по подъему благосостояния народа приобретает расширение производства и улучшение качества товаров народного потребления, развития сферы услуг" [ I, с. 48].

В основных направлениях экономического и социального развития СРВ на 1981-1985 годы, принятых У съездом КПВ, перед текстильной промышленностью поставлена важная задача - в течение этой пятилетки добиться максимального получения сырья с целью дальнейшего увеличения объема производства текстильных материалов, расширения ассортимента текстильных изделий и повышения их качества, чтобы полнее удовлетворить необходимые потребности в одежде трудящихся.

В свете этих решений значительно возрастает роль текстильного товароведения* Значение свойств материала, знание закономерностей их изменения в реальных условиях эксплуатации - все это создает базу улучшения качества продукции, экономного расходования сырья, обеспечения новых технологических процессов, планирования потребностей в тканях в народном хозяйстве.

В последние годы в связи с широким развитием производства химических волокон появилась возможность удовлетворять потребности текстильной промышленности в волокнистом .сырье. Это дает возможность не только расширить ассортимент тканей для одежды и улучшить их качество, придавая им новые свойства, создавая ряд новых тканей

- б с более высокими свойствами, но и создать предпосылки для замены некоторых видов дорогостоящих природных волокон более экономичными химическими волокнами.

Использование химических волокон позволило применить в текстильной промышленности новую, высокопроизводительную технологию производства пряжи, тканей и других изделий, что приводит к значительному росту производительности труда и более эффективному расходованию капиталовложений.

Однако, наряду с положительными свойствами синтетические волокна, как правило, обладают низкой гигроскопичностью, гладкой поверхностью, электризуемостью, невысокой способностью окрашиваться. Низкая гигроскопичность текстильных изделий из синтетических волокон, в особенности из лавсановых волокон, препятствует удалению испаряемой организмом человека влаги в окружающую среду, что снижает их гигиенические свойства. Повышенная электризуемость изделий вызывает неприятные ощущения и способствует быстрой загрязняе-мости изделия. Чтобы преодолеть недостатки синтетических волокон, вырабатывают ткани из смеси натуральных и химических волокон или из смесей различных волокон.

Целесообразность применения полиэфирных волокон для изготовления изделий народного потребления, в том числе для изготовления текстильных материалов, обусловлена высокой устойчивостью к свето-погоде, стойкостью к истиранию, сминанию, способностью сохранять приданную форму, а также шерстоподобным видом волокна.

Высокая прочность, упругость и прядильная способность лавсановых волокон позволяют вырабатывать из них, в смеси с хлопковыми волокнами, ткани высокого качества. Для смешивания с хлопком используют лавсановые волокна в различных соотношениях. Лавсан придает тканям хорошую износостойкость, малую сминаемость, пониженную усадку. Хлопок, в свою очередь, хорошо впитывая и пропуская водяные пары, влагу, снижает электризуемость смеси, а также обеспечивает необходимые гигиенические свойства изделий £ 11,14 ] .

В последнее время растет популярность тканей из смеси хлопка с лавсаном, которые применяются как для одежды бытового назначения, так и для технических целей. Наряду с увеличением количества выпускаемой продукции повышаются и требования к их качеству. Как при выборе сырья для выработки ткани, так и при оценке потребительных свойств ткани необходимо учитывать и другие свойства: технологические, эстетические, гигиенические - воздухопроницаемость, водопроницаемость и т.д. Однако, было установлено, что одним из самых важных потребительных свойств текстильных материалов является устойчивость к действию еветопогоды, так как во время изготовления и эксплуатации текстильные изделия очень часто подвергаются воздействию атмосферных условий: света, температуры, влажности и т.д., от процессов прядения и до заключительных операций отделки изделий, от начала и до конца процесса их эксплуатации. Следовательно, существует много конкретных областей, где устойчивость к изнашиванию от воздействия еветопогоды играет значительную роль.

Наряду с другими свойствами, светоустойчивость текстильных материалов определяет срок их службы в процессе эксплуатации. Причем, было установлено, что светопогода оказывает существенное влияние на все потребительские свойства материалов, в основном, на физико-механические свойства, которые как главный элемент и определяют их срок службы. Итак, в литературе встречается очень много работ советских и зарубежных исследователей, которые посвящены вопросу исследования устойчивости текстильных материалов к действию еветопогоды. Ряд исследователей указывает на актуальность и важность данной проблемы [кукин Г.Н., Колесников П.А., Садов Ф.И., Пугачевский Г.§., Палладов С.С., Семак Б.Д.^.

Однако, к сожалению, к настоящему времени вопрос о влиянии светопогоды на физико-механические свойства тканей из смеси хлопка и лавсана изучен недостаточно. Причем, применительно к условиям климата СРВ этот вопрос почти не рассматривается. В связи с тем, что исследование светоустойчивости текстильных материалов, которые используются в условиях очень интенсивной солнечной радиации и очень часто подвергаются сильно^ разрушению светопогоды, имеет немалое практическое и теоретическое значение. Причем, в настоящее время ткани из смеси хлопка с лавсаном широко приме-• няются для изготовления одежды. Кроме того, если исходить из нужд потребителя, изучение и выявление характеристик изменения свойств материалов в реальных условиях эксплуатации позволяет прогнозировать срок службы изделий и планирование их производства, а также создают предпосылку дальнейшего исследования влияния атмосферных условий и с целью повышения качества текстильных материалов.

Целью настоящей работы является исследование влияния светопогоды и других факторов на физико-механические свойства тканей из смеси хлопка и лавсана для изготовления одежды, используемой в условиях влажно-тропического влимата Вьетнама.

Исходя из поставленной цели в работе решались следующие задачи:

1. Исследование влияния влажно-тропического климата на физи-ко-механичеекие свойства тканей.

2. Изучение физико-механических свойств тканей при воздействии умеренной светопогоды.

3. Изучение физико-механических свойств тканей после инсоляции в умеренных условиях с промежуточными стирками.

4. Изучение влияния искусственной инсоляции на физико-механические свойства тканей.

5. Изучение влияния светологоды на структуру поверхностных слоев волокон.

6. Изучение кинетики изменения свойств тканей и определения расчетного срока их службы после естественной инсоляции.

Научная новизна:

- в работе впервые изучены физико-механические свойства хлоп-ко-лавсановых тканей, используемых в производстве одежды для влажно-тропических районов Вьетнама, подвергающихся воздействию естественной светопогоды в условиях климата СРВ;

- на основании полученных экспериментальных данных определена кинетика изменения физико-механических свойств исследуемых тканей в процессе естественной инсоляции;

- выведена формула, характеризующая, в общем виде, зависимость некоторых физико-механических свойств материала от времени при воздействии различных факторов внешней среды.

Практическая ценность:

Экспериментальные результаты и теоретическое изучение кинетики изменения свойств тканей создают возможность прогнозировать поведение материалов при длительной эксплуатации и способствуют прогнозированию сроков службы изделий и планированию их производства.

ЧАСТЬ I - АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

В результате проведенных исследований можно сделать следующие вывода:

1. Впервые на основе исследований влияния естественной све-топогоды во влажно-тропических условиях на физико-механические свойства хлопко-лавсановых тканей, предназначенных для изготовления одежды в условиях климата СШ, показано, что длительное воздействие естественной светопогоды на ткани приводит к значительному ухудшению их физико-механических свойств. Происходит существенное снижение разрывной прочности и устойчивости к истиранию, резкое уменьшение устойчивости к многократному двустороннему изгибу.

2. На основании анализа полученных данных при естественной инсоляции выявлены закономерности изменений эксплуатационных свойств тканей. Установлено, что во всех случаях снижение физико-механических показателей тканей по периодам облучения солнечной радиацией не одинаково. Наибольшее ухудшение исследуемых свойств происходит в начальный период воздействия естественной светопогоды (30 дней) и составляет примерно 50% * 70% от общей величины снижения показателей. В следующие периода инсоляции процесс фотодеструкции замедляется.

3. Процесс фотостарения тканей при их инсоляции во влажно-тропических условиях происходит так же, как и в умеренных, но значительно интенсивнее, и наступает примерно в 2 раза быстрее, чем в умеренных условиях.

4. По прочности на разрыв и устойчивости к истиранию установлено, что комплексное воздействие естественной инсоляции и промежуточных стирок оказывает наибольшее влияние на физико-механические свойства тканей, что приводит к снижению показателей в 1,2-1,7 раза больше, чем при отсутствии промежуточных стирок. Однако, в этом случае стойкость к многократному изгибу тканей снижается несколько меньше, чем только при инсоляции. Это явление можно объяснить взаимосвязью стойкости к изгибу материалов с их эластичностью. По-видимому, после стирки ткани приобретают несколько большую эластичность за счет удаления продукта фотодеструкции с поверхности тканей. Установлено, что чем выше эластичность тканей, тем больше их устойчивость к многократному изгибу.

5. После 120 дней воздействия естественной светопогоды и 4-х промежуточных стирок происходит весьма незначительная усадка ткани за счет гидрофобных свойств лавсановых компонентов. Величина всей усадки для исследуемых тканей составляет 1% - 2%. Установлено, что отсутствие способности поглощать воду не приводит к набуханию и ослаблению межмолекулярных связей, и следовательно, ткань не протерпевает усадку.

6. Отмечено, что наиболее чувствительной к воздействию естественной светопогоды является не прочность тканей на разрыв и не устойчивость к истиранию, а прочность при многократных двусторонних изгибах.

7. При искусственной инсоляции на приборе ПДС с люминесцентными лампами дневного света почти у всех исследуемых тканей происходит некоторое изменение их физико-механических свойств. Это проявляется в том, что в начальной стадии облучения (до 16 часов) наблюдается наименьшее снижение прочности при разрыве, тогда прочность при истирании снижается быстрее, чем в последующем периоде инсоляции. Причем, в этом случае изменение стойкости к изгибу носит иной характер: после 4-8 часов инсоляции в некоторых случаях изгибоустойчивость не снижается, а наоборот, значительно увеличивается. При этом, необходимо подчеркнуть, что зависимость исследуемых свойств от длительности облучения имеет неравномерный характер. Это говорит о том, что процесс фотодеструкции тканей при их инсоляции с помощью прибора ПДС с лампами ДС качественно отличается от процесса фотостарения при естественной инсоляции. Известно, что лампы ДС, установленные в приборе, имеют спектр излучения зимнего Солнца и потому оказались непригодными для лавсанового волокна, который имеет максимальное поглощение в области 280-320 нм.

8. В результате действия светопогоды, как показывает элек-тронномикроскопическое изучение, на поверхностных слоях как для полиэфирных волокон, так и для хлопковых, четко обозначаются бугор ки, ямки и трещины. Все это приводит к ухудшению свойств тканей. Установлено, что под воздействием влажно-тропической светопогоды структура поверхностных слоев волокон существенно повреждается, в результате чего ухудшение свойств тканей происходит интенсивнее, чем в умеренных условиях.

9. На основании анализа результатов исследований установлено, что характер и направление процессов фотодеструкции определяется, главным образом, составом и строением текстильных материалов, а скорость - интенсивностью и длительностью действующих факторов.

10. Исследование кинетики изменения физико-механических свойств тканей при естественной инсоляции показало, что изменение свойств тканей экспоненциально зависит от продолжительности воздействия естественной светопогоды и может быть выражено эмпирической формулой:

Рх = ( I - оС ) ( Ро - ахь ) + осР0- е^ (3) где: Р0 - значение исходной прочности;

Рх - значение прочности после "х" циклов воздействия изнашивающих факторов; а, ь, К - расчетные коэффициенты; оС - регулируемый параметр, при этом 0 ^ оС <1.