Определение усадки. Механизм изменения размеров материалов

В процессе хранения, при влажно-тепловой обработке, при стирках и химических чистках и т. п. текстильных материалов происходит изменение их линейных размеров: длины, ширины и толщины.

Термин изменение линейных размеров принят как стандартный, однако на практике более привычными являются термины усадка — уменьшение размеров и притяжка - увеличение размеров. Наиболее часто наблюдается усадка материалов, реже - притяжка. Усадка и притяжка определяют размеростабильность как самих материалов, так и изделий из них.

В соответствии с ГОСТ 30157.0 — 95 изменение линейных размеров после мокрой обработки (или химической чистки) У, %, определяют по формуле

У = (L₁ – L₀) 100 / L₀

где L₁ — длина участка после мокрой обработки;

L₀ — длина участка материала до мокрой обработки.

Ранее было принято величину усадки считать положительной, а притяжки - отрицательной.

Механизм изменения размеров материалов.

Многочисленные исследования показали, что в основе изменения линейных размеров текстильных материалов лежат две причины: релаксационный процесс и набухание волокон, приводящее к увеличению поперечника нитей.

В процессе создания и особенно отделки и крашения текстильные материалы подвергаются значительным растягивающим нагрузкам, под действием которых в их структуре накапливаются эластические деформации, проявляющиеся в удлинении волокон и нитей и перестройке структуры материала. Эти деформации в условиях текстильного производства не успевают полностью исчезнуть и при мокрых обработках и последующих сушках в отделочном производстве частично фиксируются. При хранении материалов в сухом состоянии релаксационный процесс имеет замедленный характер, однако для трикотажных полотен его результат (усадка и притяжка) может быть весьма заметным. Поэтому предусматривается выдерживание полотен перед раскроем из них деталей изделий.

Под действием влаги и теплоты релаксационный процесс протекает быстрее. Влага, проникая в структуру волокон, ослабляет межмолекулярные связи, а теплота повышает кинетическую энергию молекул и атомов. Все это способствует снятию внутренних напряжений, возобновлению релаксационного процесса и установлению нового равновесного состояния. Уменьшению внутренних напряжений в структуре материала способствуют также механические воздействия при носке, стирке и химической чистке изделий. Механические воздействия заставляют волокна и нити преодолевать силы трения в местах их контакта. В результате релаксационного процесса происходят укорочение волокон и нитей и перестройка структуры материала.

При увлажнении текстильных материалов наблюдается набухание текстильных волокон — увеличение их объема и особенно поперечных размеров. В результате набухания волокон изменяется поперечное сечение пряжи или комплексной нити, обычно имеющее эллиптическую форму, степень его сплющивания уменьшается. Увеличение диаметра нити и изменение формы ее поперечника приводят к уменьшению ее длины, что связано со спиралеобразным расположением волокон в структуре нити. Чем выше крутка, тем сильнее напряжены волокна, больше угол наклона спирали и усадка нити по длине. Поэтому ткани из нитей креповой крутки при смачивании имеют значительную усадку.

Увеличение поперечника текстильной нити, кроме того, приводит к структурной перестройке текстильного материала, изменению изгиба и расположения нитей в переплетениях. Несмотря на то, что после высыхания поперечные размеры волокон значительно уменьшаются (хотя и не полностью), возникшие изменения в структуре текстильных нитей и материала сохраняются благодаря устойчивости нового состояния.

Изменения линейных размеров после мокрых обработок в значительной степени зависят от волокнистого состава материала. Наиболее склонны к усадке материалы из натуральных и гидратцеллюлозных волокон, так как они хорошо впитывают влагу и сильно набухают. Усадка большинства материалов из химических волокон в меньшей степени зависит от действия влаги, но она возможна при действии повышенной температуры (тепловая усадка), особенно если волокна при их изготовлении подвергались значительной вытяжке.

Помимо указанных выше причин усадка шерстяных материалов может возникать в процессе постепенного сваливания (сцепление, перепутывание и уплотнение) шерстяных волокон при носке и многократных стирках.

Кинетика усадки материалов имеет довольно сложный характер. Исследования процесса усадки шерстяных тканей при замачивании, проведенные О.В. Исаевой, показали, что можно выделить две фазы проявления усадки (рис. 40). При погружении в воду, особенно нагретую, ткань сразу начинает сокращаться в размерах.- однако дальнейшему повышению усадки препятствует увеличение объема волокон из-за их набухания, поэтому процесс перестройки структуры замедляется.

Рис. 40. Циклограмма изменения усадки ткани во времени при зама-Замачивание Сушка

В первые минуты сушки, пока ткань насыщена влагой, ее размеры остаются неизменными. При высыхании процесс перестройки структуры возобновляется. По мере сокращения влаги в ткани релаксационные процессы в структуре материала замедляются, и усадка прекращается. Таким образом, процесс усадки протекает как на этапе увлажнения, так и на этапе сушки материала, причем на последнем этапе доля усадки превышает 50-60% общей величины усадки.

В условиях стирки на величину усадки ткани при сушке существенное влияние оказывает остаточное влагосодержание после отжима: чем выше влажность, тем больше усадка. При этом после высыхания ткани до влагосодержания 20% ее линейные размеры практически больше не меняются.

Дата добавления: 2014-01-04