ШВЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Комплексный износ текстильных материалов

Износ почти всегда происходит в результате воздействия на материал целого комплекса факторов, состав которого зависит от вида изделия и условий его эксплуатации. В процессе изнашивания такие факторы могуг действовать одновременно или циклически повторяться (например, светопогода, стирка, химическая чистка и т. п.; А. Н.Соловьев называет их комбинированными). В частно­сти, при эксплуатации верхней одежды параллельно и последова­тельно действуют механические факторы, светопогода, химичес­кая чистка; изнашивание постельного и нательного белья проис­ходит от многоциклового растяжения, изгиба, истирания, пота и многократной стирки. Значимость факторов внутри группы раз­лична, и среди них всегда можно выделить два-три, определяю­щих износ. При комплексном изнашивании в значительной степе­ни сказывается влияние не только отдельных факторов, но и эф­фект их взаимодействия.

Действие светопогоды. При эксплуатации швейных изделий ма­териалы подвергаются одновременному действию климатических факторов: света, температуры, влаги и химического состава возду­ха, прежде всего кислорода, которое приводит к фотодеструкции. Комплекс этих факторов носит название «светопогода».

Разрушение материалов от светопогоды является результатом проявления прежде всего трех взаимосвязанных реакций: фотоли­за, фогоокисления и фотогидролиза. Повышение температуры ус­коряет процесс фотодеструкции текстильных волокон.

Наибольшей устойчивостью к действию светопогоды обладают материалы из шерстяных волокон, наименьшей — из натурально­го шелка. Малой устойчивостью обладают полиамидные и поли­эфирные материалы, а наиболее устойчивыми являются хлорино-

Рис. 2.77. Зависимость потери прочности тканей от длительности инсоляции:

! — шелковое полотно; 2— виеколюе полотно; J - капроновое полотно; 4— чистошерстяной креп; .*> - хлопчатобумажная бязь; б — коломенок нолульпя ной

Вые и нитроновые. Меньшей, чем у синте­тических материалов, устойчивостью к све - топогоде обладают вискозные, триацетат­ные и особенно ацетатные материалы. На рис. 2.77 приведены кривые изменения раз­рывной нагрузки тканей разного волок­нистого состава и строения под действием светопогоды.

Фотодеструкция затрагивает прежде все­го волокна, расположенные на поверхно­сти материала; во внутренние слои толстых, плотных материалов солнечная радиация и окислительные процессы проникают труд­нее, поэтому разрушение таких материалов протекает медленнее, иногда даже не затрагивая внутренние слои.

Существенное влияние на износ материалов от светопогоды оказывают отделочные операции, часть которых повышает изно­состойкость, другая, наоборот, снижает. Наличие в структуре тка­ни аппретов и отделочных препаратов (водоупорных, противогнило­стных, малоусадочных и малосминаемых) в определенной степе­ни защищает волокна от инсоляции и замедляют процесс фото­деструкции. Мерсеризованные хлопчатобумажные материмы в меньшей степени подвержены износу, чем немерсеризованные.

Характер влияния красителей на устойчивость материма к све - топогоде зависит от их химического строения и величины дисперс­ности. Красители, с одной стороны, защищают полимеры воло­кон от разрушающего действия солнечной радиации, с другой - способствуют активизации окислительных процессов. Прямые кра­сители замедляют процессы деструкции. Активные красители, об­разуя с полимером активные связи, изменяют их надмолекуляр­ную структуру и повышают устойчивость к свету. В то же время кубовые красители для хлопчатобумажных тканей способствуют ухудшению их свойств под действием светопогоды.

Цвет материма, который является результатом избирательного поглощения светового потока материмом, также может оказывать влияние на его светостойкость. Поданным Ф. X. Садыковой, поте­ря прочности при инсоляции вискозных нитей, окрашенных ку­бовыми красителями в желтый и оранжевый цвета, составила 16 Гг. зеленый — 11,5, синий и коричневый — 11, неокрашенных —
10 % первоначальной разрывной нагрузки. В связи с этим при ин­соляции тканей с многоцветным печатным рисунком можно на­блюдать явление зонального износа, когда отдельные участки ри­сунка заметно отличаются по степени разрушения.

Устойчивость материалов к действию светопогоды определяют двумя способами: в естественных условиях и лабораторными мето­дами. При испытании в естественных условиях пробы размещают на специальных стендах, располагающихся на открытом простран­стве с ориентацией на юг и под углом 45° к горизонту. Такое испы­тание наиболее приближено к реальным условиям носки, однако серьезными недостатками являются большая продолжительность испытания (недели и месяцы) и невозможность задавать и конт­ролировать метеорологические условия. Доза облучения зависит от климатической зоны, времени года, облачности и других факто­ров и поэтому не может характеризоваться продолжительностью инсоляции в часах и неделях. Для учета суммарной дозы облучения используют показатель условной дозы облучения (УДО), опреде­ляемый с помощью фотоэлемента. За эталон в 5000 УДО принята доза облучения в 2190 Дж/см2, которую получают пробы за один безоблачный июльский день с 8 до 18 ч.

В лаборатории устойчивость к светопогоде оценивают с помо­щью приборов искусственной погоды (АИП) — федометрах, фьюд - житометрах, везерометрах и др. Они представляют собой камеру, в которой располагаются лампы искусственного освещения, устрой­ства, регулирующие влажностный и температурный режимы. Ис­следования показали, что АИП по-разному и не полностью во­спроизводят естественные климатические условия прежде всего из - за несоответствия солнечному спектру излучения искусственных источников света.

При оценке устойчивости материалов к действию светопогоды используют различные критерии: изменение разрывной нагрузки, стойкости к истиранию, вязкости раствора полимера волокна, жесткости при изгибе и др.

Действие стирки. При стирке износ материалов происходит под действием комплекса физико-химических и механических факто­ров. К физико-химическим факторам относится действие моюще­го препарата, температуры и влаги, к механическим — мокрое истирание материала о материал и детали стиральной машины, многократные деформации растяжения, изгиба, сжатия и круче­ния.

Износ при многократно повторяющихся стирках является след­ствием разрушений, происходящих в волокнах, нитях и структуре ткани, трикотажного и нетканого полотен. Деструкция молекуляр­ной и надмолекулярной структур волокон происходит под дей­ствием комплекса физико-химических факторов, усиленного мно­гократными деформациями при наличии влаги. Под действием теп-

Рис. 2.78. Изменение разрывной нагрузки по осно­ве Ра и утку Ру и устойчивости к истиранию // хлопчатобумажной бязи арт. 263 в процессе мно­гократных стирок (по данным И. С. Галык и др.)

Лоты и влаги волокна находятся в высоко - эластическом состоянии, при котором уско­ряются окислительные реакции, гидролиз ча­сти молекул, перестройка надмолекулярной структуры, развитие микродефектов и т. п.

Изменения, происходящие в структуре ма­териала и нитей, связаны в основном с дей­ствием механических факторов в условиях повышенной температуры и влаги. В процессе первых 10 — 20 стирок происходят перерас­пределение напряжений в нитях и существенная перестройка и некоторая стабилизация структуры; в тканях изменяется фаза стро­ения, в трикотаже — форма и размеры петель. Позднее под влия­нием многократных деформаций и истирания ослабляются фрик­ционные связи между волокнами и нитями, происходят расшаты­вание и постепенное разрушение структуры материала.

В качестве примера на рис. 2.78 приведены кривые изменения разрывной нагрузки и выносливости, характеризующие кинетику износа хлопчатобумажной ткани в процессе многократных стирок. В отличие от понижения прочности при разрыве ткани некоторое повышение ее устойчивости к истиранию связано с уплотнением структуры после первых стирок.

В реальных условиях разрушение материала происходит в ре­зультате действия комплекса факторов, а именно носки и стирки (рис. 2.79).

Устойчивость материалов к многократной стирке определяют на стиральных машинах с использованием мыльного раствора или моющих средств и чаще всего оценивают изменением показателен разрывной нагрузки и устойчивости к истиранию.

Комплексные методы оценки износостойкости материалов. Про­цесс изнашивания текстильных материалов имеет сложный харак­тер и является результатом одновременного и периодического дей­ствия многих факторов, степень влияния которых зависит от кон­кретных условии эксплуатации изделия.

Наиболее приближенным к условиям эксплуатации комплекс­ным методом определения износостойкости материалов является Опытная носка изделий. Сущность метода заключается в том, что партия изделий," изготовленных из определенного вида материа­лов, передается группе лиц-носчиков с примерно одинаковым образом жизни и режимом трудовой деятельности. С учетом цели опытной носки устанавливаются условия, срок эксплуатации из­делий и способы наблюдения за процессом изнашивания. При пе­риодическом осмотре изделий определяются внешние признаки и топография износа; проводятся некоторые измерения деформа­ции участков, толщины, числа пиллей и т. п. Часть изделий изы­мается у носчиков, и из них отбирают пробы материала для прове­дения лабораторных испытаний.

Для оценки износостойкости в процессе опытной носки чаще всего используют кинетические критерии изменения свойств ма­териала, позволяющие выявить характер изнашивания. По резуль­татам опытной носки устанавливают срок службы материала по предельной изношенности 2/з nccii партии изделий. Продолжитель­ность опытной носки изделий значительна и может составлять для бельевых изделий 1,5 года, костюмов 3 года, пальто 4 года. Кроме того, опытная носка требует больших затрат на изготовление из­делий.

В связи с этим стремятся заменить опытную носку экспресс - методами комплексной оценки износостойкости материалов. Су­ществует два направления в применении подобных методов. Пер­вое из них — это создание приборов и установок комплексного воз­действия, в которых материал подвергается одновременному дей­ствию нескольких изнашивающих факторов. Например, в аппарат искусственной погоды помещается прибор, совмещающий исти­рание с многократным растяжением и изгибом. Это в известной степени позволяет имитировать носку верхней одежды. Однако подобного рода устройства весьма сложны и не всегда позволяют с достаточной точностью воспроизвести условия реальной носки и установить, какой из факторов износа является основным. По­этому это направление не получило широкого распространения.

Чаще применяют метод комплексного испытания, при котором одна и та же проба материала подвергается последовательно воз­действию ряда факторов на соответствующих приборах. В зависи­мости от вида материала, его назначения и условий эксплуатации разрабатывается программа комплексного испытания, включаю­щая в себя набор факторов износа, выбор приборов, последова­тельность, параметры и продолжительность испытаний, а также цикличность повторения выбранного комплекса испытаний. Мно­гочисленные исследования износостойкости различных видов ма­териалов, проведенные с использованием метода комплексных испытаний, показали, что при удачно разработанной программе и правильном выборе критериев оценки достигается сравнительно точное соответствие результатов экспресс-метода результатам опыт­ной носки.