ШВЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Проницаемость

Способность текстильных материалов пропускать воздух, пар, воду, жидкости, дым, пыль, газы, радиоактивные излучения на­зывается проницаемостью. Характеристика, обратная проницаемо­сти, показывающая способность текстильного материала сопро­тивляться прониканию воды, пара и т. д., носит название непро­ницаемости или упорности.

Воздухопроницаемость. Это способность текстильных материа­лов пропускать воздух. Она характеризуется коэффициентом воз­духопроницаемости Вр, дм3/(м2- с), который показывает, какое ко­личество воздуха проходит через единицу площади в единицу време­ни при определенной разнице давлений по обе стороны материала:

Вр = V/(St),

Где V — объем воздуха, прошедшего через материал, дм3; S — Площадь материала, м2; т — длительность прохождения воздуха, с. При условии наличия разницы давлений р по обе стороны ма­териала воздух проникает через материал в направлении от боль­шего давления к меньшему. Это явление называют инфильтрацией. Перепад давлений выражается в паскалях или миллиметрах водя­ного столба (1 мм вод, ст, « 9,8 Па),

При повышении разницы давлений увеличивается количество проходящего через материал воздуха (рис. 2,53), причем для плот­ных тканей эта зависимость близка к линейной, для более редких — к степенной. Связь между перепадом давлений и скоростью V про­хождения воздуха через материал может быть выражена уравнени­ем, предложенным X, А, Рахматуллиным:

Р = av + bir,

Где a, b — коэффициенты, различные для тканей с разной возду­хопроницаемостью и зависящие от параметров их структуры.

Для плотных тканей, в порах которых наблюдается ламинарное движение воздуха, обычно пренебрегают вторым членом уравне­ния, для более редких тканей, в которых движение воздуха турбу­лентное, — первым.

Воздухопроницаемость чаще всего определяют при перепаде дав­лений р = 5 мм вод, ст, (49 Па), что соответствует перепаду давле­ний в пододежном слое и окружающем воздухе в климатических условиях средней полосы России, где скорость ветра не превыша­ет 8- 10 м/с.

IC. 2. 53. Зависимость воздухопро- дцаемости тканей от перепада дав­лений:

Чистошерстяной драп; 2— мадапа - T; 3 — миткаль; 4 — суровое полот - | но; 5 — вольта; 6 — шелковая сетка

Воздухопроницаемость со­временных материалов колеб­лется в широких пределах: 3,5 — '1500 дм3/(м2' с) (табл. 2.14).

Воздушный поток проходит через поры текстильного мате­риала, поэтому показатели воз- "' опроницаемости зависят от

Структурных характеристик материала, определяющих его порис - [лгость, число и размеры сквозных пор. Материалы из тонких силь­но скрученных нитей имеют большое число сквозных пор и соот-

I

Ветственно большую воздухопроницаемость по сравнению с мате­риалами из толстых пушистых нитей, в которых поры частично закрыты выступающими волокнами или петлями нитей. С увеличе­нием заполнения ткани существенно снижается ее воздухопрони­цаемость, причем с увеличением поверхностного заполнения на 1 % (при Es > 85 %) воздухопроницаемость уменьшается примерно в 2 раза.

Наименьшей воздухопроницаемостью при равных условиях об­ладают ткани полотняного переплетения. С увеличением длины перекрытий повышается рыхлость тканей и соответственно увели­чивается их воздухопроницаемость. Так, для шерстяных тканей при увеличении перекрытий в 2,3 раза воздухопроницаемость возрас­тает более чем в 2 раза.

Трикотажные полотна обладают большей воздухопроницаемо­стью по сравнению с тканями, так как петельным строением три­котажа обусловливается наличие крупных сквозных пор,

С увеличением объемной массы материала и его толщины воз­духопроницаемость снижается, так как уменьшаются число сквоз­ных пор и их размеры, особенно у материалов плотной структуры.

Воздухопроницаемость холстопрошивных нетканых полотен, тканей и трикотажа с начесом, где сквозные поры практически отсутствуют, зависит от толщины и их общей пористости.

При прохождении воздуха через поры материала часть энергии затрачивается на трение воздуха о материал, а часть — на преодо­ление инерционных сил внешней среды, что отражается на ско­рости прохождения воздуха через материал. Поэтому на показате­ли воздухопроницаемости влияют не только пористость материа­ла, число пор в его структуре, но и размеры пор. Чем крупнее по­ры, тем меньше энергии затрачивается на преодоление трения воздуха о материал, тем выше скорость прохождения воздуха.

Воздухопроницаемость зависит также от влажности материала: с увеличением влажности материала его воздухопроницаемость снижается. Например, при 100%-ной влажности шерстяных сукон­ных тканей воздухопроницаемость по сравнению с воздушно-су­хим их состоянием снижается в 2 — 3 раза. Уменьшение воздухо­проницаемости материалов при увлажнении связано с набухани­ем волокон и появлением микро - и макрокапиллярной влаги, что вызывает резкое сокращение числа и размеров пор и в конечном итоге приводит к повышению аэродинамического сопротивления материала и соответственно к снижению коэффициента воздухо­проницаемости, При увеличении влажности до 25 % коэффициент воздухопроницаемости практически остается постоянным, так как вид связи влаги с материалом носит физико-химический характер' При изменении влажности в интервале 25 — 55 %, когда в матери­але появляется физико-механически связанная влага, происходи1 резкое снижение воздухопроницаемости материала, при дальне»"

>цс. 2.54, Изменение воздухоиро - ииаемости ткани в зависимо­сти от числа слоен: / — лраи; 2 — сукно

Число слоев ткани

Нем увеличении влажности до 100% воздухопроницаемость про - олжает падать, но менее интенсивно.

На воздухопроницаемость материалов оказывает влияние тем - ■ература воздуха и материала. Установлено, что с повышением емпературы от 20 до 120 °С уменьшается воздухопроницаемость, то, вероятно, связано с увеличением вязкости воздуха, а также ювышением амплитуды колебаний молекулярных цепей полиме - а волокна.

Деформация текстильных материалов вызывает существенные вменения в их структуре (в частности, нарушается пористость), ТО приводит к изменению воздухопроницаемости. Так, при не - Ьмметричном двухосном растяжении ткани наблюдается вначале [екоторое уменьшение воздухопроницаемости, а затем ее возрас-

Ние до 60% исходного значения. Это обусловлено сложным ха - хтером перестройки структуры материала, которая связана с стяжением и сжатием нитей основы и утка,

I При проектировании одежды необходимы сведения не только ■.воздухопроницаемости материалов, из которых изготовляются I Или иные изделия, но и о воздухопроницаемости пакета одеж - й. Как показали исследования, с увеличением числа слоев мате - *ала снижается общая воздухопроницаемость пакета (рис, 2,54), аиболее резкое снижение воздухопроницаемости (до 50 %) на­едается при увеличении числа слоев материала до двух; даль - Ьйщее повышение числа слоев влияет в меньшей степени, С вве - |НИем воздушных прослоек между слоями воздухопроницаемость Взрастает и приближается к воздухопроницаемости одного слоя, I Общая воздухопроницаемость многослойного пакета одежды 1>Жет быть рассчитана с точностью до 10 % по формуле Клейтона

L D, ,1

С

II с

Рис. 2.55. Схема прибора для опреде­ления воздухопроницаемости мац--

Риалов:

/ — проба материала; 2 — счетчик расхо­да воздуха; 3 — камера разрежения; 4 __

Манометр

Д*щ= W(WBa+ /Bb+... + /В„),

Где Вп, Вь .,., Вп — коэффициенты воздухопроницаемости каждо­го слоя в отдельности.

Воздухопроницаемость текстильных материалов определяют на специальных приборах (рис, 2.55). Принцип действия этих прибо­ров заключается в создании разницы давлений между окружающей средой и камерой, на которой крепится проба материала (/;, > в результате чего воздух проходит через пробу. Разрежение в каме­ре создается с помощью вентилятора или насоса, разницу давле­ний р устанавливают по манометру, а количество воздуха, про­шедшего через пробу, определяют по счетчику. Далее вычисляют коэффициент воздухопроницаемости.

Воздухопроницаемость текстильных материалов обеспечивает естественную вентиляцию пододежного слоя, что особенно важно для летней и спортивной одежды. Стандартами предусмотрены нормативы воздухопроницаемости для материалов различного на­значения и волокнистого состава (табл. 2.15).

Для трикотажных полотен, предназначенных для изготовления детских бельевых и спортивных изделий, согласно ГОСТ Р 50720 — 94 установлены оптимальные нормы воздухопроницаемости не ме­нее 300 дм3/(м2- с), допустимые — 150 дм3/(м2- с); ДОЯ спортивных подростковых 200 дм3/(м2-с); для купальных изделий оптималь­ные нормы установлены не менее 400 дм3/(м2-с), допустимые — 200 дм3/(м2 ■ с).

Однако высокая воздухопроницаемость теплозащитной одежды может снизить ее тепловое сопротивление. Для обеспечения необ­ходимой теплоизоляции воздухопроницаемость основного матери­ала в верхней одежде не должна превышать 40 дм3/(м2- с) при ско­рости воздуха менее 2,5 м/с и 7— 10 дм3/(м2-с) при скорости воз­духа более 2,5 м/с.

Воздухопроницаемость текстильных материалов является так>ке технологическим свойством, так как она оказывает влияние на параметры влажно-тепловой обработки швейных изделий ил ровоздушных прессах и манекенах.

Влагопроницаемость. Способность текстильных материалов пР° водить влагу из среды с повышенной влажностью в среду с поН

Таблица 2.15

Нормы воздухопроницаемости тканей

Коэффициент воз - духоп рони цае мости

Вр, дм7(м2-с), не менее

Льняные:

Костюмные остальные

Сорочечные:

Из химических волокон

F из смешанной пряжи

[енной влажностью является их важным гигиеническим свойством, благодаря этому свойству обеспечивается вывод излишков паро - (5разной и капельно-жидкостной влаги из пододежного слоя или Йоляция тела человека от воздействия внешней влаги (атмосфер­ные осадки, гидроизоляционная одежда и т. п.). ( Процесс прохождения влаги через текстильный материал — кожный многоступенчатый процесс. Он складывается издиффу - Ии влаги через поры в структуре материала и прохождения влаги |^тем ее сорбции и десорбции волокнами материала. В процессе Йагопрохождения можно выделить три характерных периода. В пер - Ый период происходят диффузия влаги по толщине материала и нтенсивная сорбция влаги гидрофильными волокнами, проте­ст процесс влагопоглощения. Во втором периоде происходит юцесс диффузии влаги через материал и одновременно продол - 1ется процесс дальнейшей сорбции влаги волокнами; при этом [блюдается некоторое уменьшение диаметров капилляров из-за бухания волокон. Третий период характеризуется наступлением Иамического равновесия, при котором процессы сорбции и де - рбции водяных паров уравновешены и протекает процесс диф - йии влаги через поры.

Влагопроводность материала существенно зависит от сорбци - НЫх свойств волокон и нитей, составляющих материал, и пори - Ости структуры материала. Установлено, что процесс влагопро - *ВДения у гидрофильных и гидрофобных материалов неодинаков, профильные материалы активно поглощают влагу и таким об - Som как бы увеличивают поверхность испарения, что практ­Ики не характерно для гидрофобных материалов. Наступление

Динамического равновесия у гидрофильных материалов трсбуе] значительного времени, а у гидрофобных происходит очень бы­стро.

В зависимости от плотности структуры материала преобладав тот или иной способ прохождения влаги. В материалах плотной струк­туры (с поверхностным заполнением более 85 %) преобладает спо­соб проникновения влаги путем ее сорбции-десорбции волокнами материала, поэтому влагопроницаемость таких материалов зави­сит главным образом от сорбционных свойств волокон, их способ­ности поглощать влагу. В материалах с поверхностным заполнени­ем менее 85 % влага проходит, как правило, через поры материа­ла, и влагопроницаемость этих материалов зависит от их структур­ных параметров (плотности, вида переплетения, толщины нитей и т. п.). При заполнении по массе менее 30% способность тканей пропускать влагу существенно не зависит от гидрофильности во­локон и нитей.

На влагопроводность материала оказывает влияние движение воздуха. При малых скоростях воздуха преобладает процесс про­хождения влаги путем сорбции-десорбции. С увеличением скорос­ти движения воздуха проявляется более активно процесс диффу­зии влаги через поры. При скорости воздуха 3—10 м/с наблюдает­ся тесная корреляционная связь между показателями воздухо - и влагопроницаемости.

Способность текстильных материалов пропускать пары влаги называется паропроницаемостью.

Коэффициент паропроницаемости Bh, г/(м2-ч), показывает, ка­кое количество водяных паров проходит через единицу площади материала в единицу времени:

Bh = A/(ST),

Где А — масса водяных паров, прошедших через пробу материала, г: S — площадь пробы материала, м2; т — продолжительность испы­тания, ч.

Коэффициент паропроницаемости зависит от величины воз­душной прослойки /; — расстояния от поверхности материма Д° воды, мм; с ее уменьшением коэффициент Bh увеличивается. По­этому в обозначении коэффициента паропроницаемости всегда указывается величина h, при которой проводились испытания. Ве­личина воздушной прослойки при проведении испытаний должна быть минимальной, так как сопротивление прохождению паров влаги складывается из сопротивления слоя воздуха и сопротивЛ^' ния самого материала.

Увеличение перепада температур воды и воздуха и уменыиеН|,е относительной влажности воздуха вызывают значительное поны шение паропроницаемости. Проведение испытаний при темпер3 туре воды 35 —36 "С приближает условия испытания к условия

}ксплуатации одежды, так как эта температура соответствует тем­пературе тела человека.

Относительная паропроницаемость В0, %, — отношение массы jiapofl влаги А, испарившихся через испытываемый материал, к массе паров влаги В, испарившихся с открытой поверхности воды, находившейся в тех же условиях испытания:

[ Во=100А/В.

I Для тканей, по данным Н. А.Архангельского, относительная паропроницаемость 20 — 50 %.

I Сопротивление паропроницаемости — характеристика, обратная проницаемости, показывает, какое сопротивление оказывает ма­териал прохождению через него паров влаги. Сопротивление вы­ражается толщиной, мм, неподвижного слоя воздуха, обладаю­щего одинаковым сопротивлением с испытываемым материалом. Сопротивление паропроницаемости зависит от характера распо­ложения волокон и нитей в структуре материала, от его толщины И плотности, вида волокна. Сопротивление паропроницаемости иожет быть рассчитано по формуле

(0,9 + 0, ЪЛЕт) 5 + 0,5,

1UU - ьт

Ie Ет — заполнение ткани по массе, %; 8 — толщина материала, М; 0,5 — коэффициент внешнего сопротивления ткани, которое пределяется характером расположения волокон и нитей на ее оверхности.

И. А. Димитриева предложила объединить ткани в четыре груп - fci в зависимости от их сопротивления паропроницаемости Вбл. 2.16).

Влагопроницаемость текстильных материалов — одно из цен­ное гигиенических свойств, так как обеспечивает удаление влаги рпододежного слоя. Организм человека в процессе жизнедеятель - рсти постоянно выделяет пары воды, накопление которых в под - ржном слое может вызвать неприятные ощущения, прилипае - >сть одежды, намокание прилегающих слоев, что приводит к сни - *нию теплозащитных свойств изделия. Высокая влагопроницае - >сть текстильных материалов обеспечивает постоянную относи - Иьную влажность воздуха в пододежном слое, создает комфорт - 'е условия для жизнедеятельности организма. , Проницаемость текстильных материалов при прохождении че - р них капельно-жидкой влаги оценивается с помощью характе - устик водопроницаемости и водоупорности. Водопроницаемость — способность текстильных материалов про - Кать воду при определенном давлении. Основная характеристи-

Та б л и ца 2.16

Ка этого свойства — коэффициент водопроницаемости Вн, дм3/(м2' с); он показывает, какое количество воды проходит через единицу площади материала в единицу времени:

Ян = У/(ST),

Где V — количество воды, прошедшее через пробу материала, дм'; S — площадь пробы, м2; т — время, с.

Коэффициент водопроницаемости определяют, замеряя время прохождения через пробу материала воды объемом 0,5 дм3 под дав­лением Я = 5 • 103 Па.

Для материалов с пленочным покрытием или водоотталкиваю­щей отделкой коэффициент водопроницаемости определяют при дождевании в течение 10 мин (ГОСТ 30292 — 96).

Водоупорность (водонепроницаемость) — сопротивление тек­стильных материалов проникновению через них воды. Водоупор­ность может характеризоваться наименьшим давлением, при ко­тором вода начинает проникать через материал (табл. 2.17). Этот принцип определения водоупорности материала положен в осно­ву конструкции прибора пенетрометра (рис. 2.56). На пенетрометре пробу материала закрепляют на цилиндре, в который подается вода. Цилиндр связан с манометром, с помощью которого замеряется давление воды Я (мм вод. ст. или Па) на материал в момент появ­ления на его поверхности первых трех капель воды.

Другой метод оценки водоупорности материалов — метол ко­шеля (рис. 2.57) — состоит в том, что в подвешенную пробу надп~ вают воду до высоты Я. Водоупорность определяют по времени с момента наполнения кошеля водой до момента просачивания треть' ей капли или по максимальной высоте слоя воды, при котор^' материал не пропускает воду в течение 24 ч.

По времени промокания при дождевании оценивают водоупор­ность материалов с водоотталкивающей пропиткой или пленоч­ным покрытием (ГОСТ 30292 — 96).

Водопроницаемость, водоупорность и водоотталкивание зави­сят от структурных показателей заполнения тканей, трикотажных и нетканых полотен, от их толщины, сорбиионных свойств и способности к смачиванию. Для ряда швейных изделий, защища­ющих человека от атмосферных осадков (плащей, пальто, костю­мов, зонтов, палаток и т. п.), водоупорность материалов имеет большое значение.

Водонепроницаемость плащевых тканей оценивают также по Способности плащевых материалов к водоотталкиванию, которая

^xttl—

^Ис. 2.56. Схема пенетрометра дли определения водоупорности:

Цилиндрическая камера; 2- рнал

Определяется по состоянию намокшей поверхности пробы после ее дождевания и встряхивания:

Состояние поверхности пробы материала Условные

Единицы (баллы)

TOC o "1-3" h z На поверхности пробы нет капель................................... 100

К поверхности прилипли отдельные маленькие капли....... 90

Проба смачивается легко, смоченная поверхность

Составляет менее трети общей поверхности пробы........... 80

Площадь смоченной поверхности более одной трети

Площади пробы.............................................................. 70

Намокает вся лицевая поверхность, но на изнаночной

Стороне есть отдельные пятна......................................... 50

Намокают лицевая и изнаночная поверхности.................. 0

Нормы водоотталкивания плащевых и курточных тканей из син­тетических нитей (ГОСТ 28486 — 90) следующие:

Вид ткани Баллы,

Не менее

С пленочным покрытием:

В 3 слоя............................................................. 80

В 1 слой.............................................................. 70

С водоотталкивающей отделкой............................ 70

Пылепроницаемость. Текстильные материалы в процессе носки изделий способны пропускать в пододежный слой или удерживать в своей структуре частицы пыли. Это приводит к загрязнению как самих материалов, так и слоев одежды, располагаемых под ними. Частицы пыли проникают сквозь материал в основном тем же пу­тем, что и воздух: через сквозные поры материала. Удерживаются частицы пыли в структуре материала вследствие механического сцепления их с неровностями поверхности волокон и масляной смазки. Кроме того, процессу захвата материалом частиц пыли способствует их электризуемость при трении. Мельчайшие части­цы пыли (менее 50 мкм) не имеют зарядов, однако способны при трении друг о друга или о ткань приобретать заряд короткой про­должительности. При наличии на поверхности материала слоя ста­тического электричества заряженные частицы пыли притягивают­ся к поверхности волокон, где они впоследствии удерживаются благодаря механическому сцеплению или масляной смазке. Поэто­му чем выше электризуемость материала, тем в большей степени он загрязняется. Рыхлая пористая структура материала из волокон с неровной поверхностью обладает способностью захватывать боль­шее количество пыли и удерживать ее более длительное время, чем плотная структура материала, имеющего гладкие ровные во - ijjoKHa. Так, было установлено, что наибольшей пылеемкостью об­ладают шерстяные и хлопчатобумажные ткани, а добавление в них (давсановых волокон уменьшает пылеемкость.

Различают пылепроницаемость и пылеемкость.

Пылепроницаемость — способность материалов пропускать час­тицы пыли. Она может характеризоваться коэффициентом пыле - проницаемости /7П, г/(см2'с):

/7„ = т,/.(5т),

Ще — масса пыли, прошедшей через пробу материала, г; S — Площадь пробы, см2; т — время, с.

Относительная пылепроницаемость /70, %, показывает отно­шение массы пыли, прошедшей через материал, Tns, к массе пыли, взятой для испытания, т0

П0 = 1ООш,//и0.

Пылеемкость — способность материала воспринимать и удер - ,живать пыль. Она характеризуется относительной пылеемкостью Д., %, — отношением массы пыли, поглощенной материалом, ,т2, к массе пыли, взятой для испытания, Mt):

Пс = 100 т2/т0.

Показатели пылепроницаемости и пылеемкости различны для текстильных материалов разных видов (табл. 2.18).

Показатели пылепроницаемости и пылеемкости определяют путем засасывания через материал с помощью пылесоса навески <пыли, имеющей определенный состав и размер частиц. Методом взвешивания устанавливают количество пыли, прошедшей через материал и осевшей на материале.