Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физические основы свойств текстильных материалов»

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Пермский государственный педагогический университет

Кафедра технологии и методики преподавания технологии

Учебно-методический комплекс

по дисциплине «Физические основы свойств текстильных материалов»

Специальность 260901 - Технология швейных изделий

Пермь

2009

Автор-составитель: доц, к. ф-м. н. .

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физические основы свойств текстильных материалов» составлен в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 260 901 «Технология швейных изделий».

Дисциплина относится к дисциплинам по выбору цикла «общих математических и естественнонаучных дисциплин».

Адресовано студентам, изучающим курс «Физические основы свойств текстильных материалов»

Утверждено на заседании учебно-методической комиссии физического факультета: Протокол № «___» ________________2009___ г. Председатель УМК__________________

Утверждено на заседании кафедры технологии и методики преподавания технологии : Протокол № «___» ________________2009__ г. Зав. кафедрой _______________

Содержание

1.Рабочая программа дисциплины

1.  Цели и задачи изучения дисциплины

2.  Требования к уровню освоения дисциплины

3.  Объем дисциплины, формы текущего и промежуточного контроля

3.1.Объем дисциплины и виды учебной работы

3.2. Распределение часов по темам и видам учебной работы

4. Содержание разделов, основных тем учебной дисциплины

5.Темы практических работ

6. Тематика курсовых работ и методические указания по их выполнению

7.Учебно-методическое обеспечение дисциплины

7.1 Список литературы

7.2 Материально-техническое и информационное обеспечение дисциплины

7.3. Методические указания для студентов

7.4. Методические указания для преподавателей

11. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведения промежуточных и итоговых аттестаций

Приложение 1. Вопросы к зачету

Приложение 2 Экзаменационные билеты

I. Рабочая программа дисциплины

1.  Цели и задачи изучения дисциплины

Программа составлена на основе рекомендаций для разработки учебно-методического обеспечения учебного процесса вузов, подготовленных Учебно-методическим объединением по образованию в области технологии, конструирования изделий легкой промышленности (Утверждено 12.06.2001, руководителем департамента образовательных программ и стандартов профессионального образования ).

Требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы по направлению подготовки дипломированных специалистов ГОС высшего профессионального образования по специальности 260901.65 Технология швейных изделий относительно дисциплины «Физические основы свойств текстильных материалов» следующие: изучение физических явлений и приложение их к текстильным материалам.

Физические основы свойств текстильных материалов представляет собой комплексную дисциплину, которая содержит основные сведения о физических явлениях, и свойствах текстильных материалов. Успешное изучение ряда специальных дисциплин, а также дальнейшая деятельность студентов многих специальностей может стать успешной лишь при усвоении этих вопросов.
Дисциплина «Физические основы свойств текстильных материалов» является дисциплиной по выбору в цикле общих математических и естественнонаучных дисциплин для студентов данной специальности, поэтому в процессе ее изучения студенты должны научиться использовать знания по физике, теоретической механике, теплотехнике, владеть рациональными приемами поиска, хранения и использования научно-технической информации, организовывать и осуществлять научные исследования, работать с современными материалами, используемыми в промышленности.

Основная цель и задачи курса «Физические основы свойств текстильных материалов» как учебной дисциплины - дать теоретические основы и практические навыки работы с материалами, используемыми в швейной промышленности.

Воспитательной задачей курса является формирование профессиональной готовности к творческой инженерной деятельности в процессе промышленного изготовления одежды.

Курс базируется на знаниях студентов, полученных при изучении дисциплин: высшей математики, физики, инженерной графики, неорганической химии, теоретической механики, сопротивления материалов, деталей машин, прикладной математики,

В процессе изучения дисциплины студенты знакомятся с практическими приложения фундаментальных знаний.

2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины «Физические основы свойств текстильных материалов»

Программа учебной дисциплины «Физические основы свойств текстильных материалов» определяет совокупность необходимых для профессиональной подготовки знаний, навыков и умений, которыми должен обладать студент в соответствии с требованиями ГОС.

По завершении курса студент должен:

Знать:

-  Физические явления;

-  основные свойства текстильных материалов;

3.Объем дисциплины, формы текущего и промежуточного контроля

3.1.Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов в 6 семестре
Общая трудоемкость дисциплины	50
Аудиторные занятия	24
Лекции	12
Практические занятия	12
Самостоятельная работа	26
Вид итогового контроля	зачет

3.2. Распределение часов по темам и видам работы

№ п/п	Раздел дисциплины	Лекции	Практические занятия
1.	Физико-механические свойства Приборы для испытаний	2	2
2.	Гигроскопические свойства Проницаемость текстильных изделий	2	2
3.	Теплопроводность, тепловые свойства материалов	2	2
4.	Оптические свойства. Приборы для испытаний.	2	2
5.	Электрические свойства, Электризуемость материала.	2	2
6.	Акустические свойства. Шумопоглощение. Радиационное загрязнение	2	2
Итого	12	12

4.  Содержание курса.

Тема 1. Физико-механические свойства

Физическими называются такие свойства, которые опреде­ляют их способность поглощать в себя - различные жидкости, твердые частицы, звук; пропускать через себя - воздух, пары воды, воду, твердые частицы, тепло и др., и отражать от своей поверхно­сти свет.

		Физико-механические свойства Износостойкость. Причиной износа тканей является воздействие на них сложного комплекса различных факторов: механических, физико-химических и биологических. К механическим воздействиям относятся истирание и многократные растяжения и изгибы, а также сжатие и кручение; к физико-химическим — действие света, атмосферы, влаги, температуры, пота, моющих средств при стирке и химической чистке; к биологическим - процессы гниения, вызываемые различными микроорганизмами. Большое значение имеет продолжительность воздействия на 1капь того или иного комплекса одновременно пли последовательно действующих факторов, приводящих к ее разрушению в различных частях одежды. От истирания одежда изнашивается преимущественно на локтях, коленях, по шаговым швам брюк, краям карманов. В результате неравномерного износа изделие приходит в негодность. Долговечность изделия зависит не только от износостойкости ткани, но и от конструкции изделия, качества его изготовления и характера носки. Большое значение имеет укрепление отдельных деталей одежды (наколенники, налокотники и др.). Износ ткани начинается с износа нитей на лицевой стороне, которые образуют вершинами своих изгибов опорную поверхность ткани. Чем больше опорная поверхность ткани, тем выше ее износостойкость. При носке одежды в результате истирания тканей на отдельных ее участках уменьшается пушистость, вследствие чего поверхность ткани становится гладкой и блестящей. Критериями износостойкости тканей являются: ухудшение механических свойств (прочность, упругость, жесткость и другие), увеличение воздухопроницаемости. Износостойкость ткани определяют в основном двумя способами: лабораторным изнашиванием образцов тканей посредством истирания на приборах ТИ-1, ИТС, ИТ-3, ИТ-ЗМ и ИТ-ЗМ-1 и опытной ноской изделий. Стойкость ткани к истиранию. Это свойство ткани является одним из основных показателей, характеризующих ее прочность и зависящих от строения поверхности ткани, а также от сопротивления волокон или материала трепню. Стойкость ткани к истиранию определяется по ГОСТ 15967—-70 «Ткани текстильные. Метод определения стойкости к истиранию». При испытании тканей па истирание испытываемый образец на специальном приборе подвергается действию истирающей поверхности. Износ ткани при истирании характеризуется числом циклов до разрушения используемого образца. Стойкость ткани к истиранию па сгибах определяется на приборе ИТС (рис. 2). Образцы испытуемой ткани па специальном устройстве заправляются в форме петли в кассету 1, которая вставляется в вертикальные направляющие2 прибора гак, чтобы сгибы полосок 3 касались поверхности абразива (капроновой щетки)4.  Кассету / с заправленными образцами нагружают грузомР. Б процессе испытания капроновая щетка получает возвратно-поступательное движение по направляющим5 от электромотора6 через передачу 7,8, 9, 10 и при своем движении поперек сгибов ткани истирает их. Длина хода щетки - 100 мм, скоростьциклов в минуту. Прибор имеет устройство, которое позволяет в качестве абразивного материала вместо капроновой щетки использовать ткань. Перед испытанием устанавливают счетчик 11 на заданное число циклов, который останавливает прибор автоматически. Истертые и контрольные полоски испытывают на прочность и разрыв. Стойкость ткани к истиранию на сгибах характеризуется измерением прочности при разрыве и определяется отношением разности показателей прочности до и после истирания к показанию прочности до истирания. где /7,,— потеря прочности в результате истирания; Р— средняя прочность ткани до истирания, кгс; Ра— средняя прочность ткани после истирания по сгибам, кгс. Стойкость к истиранию тканей с пропиткой или покрытием высокомолекулярными веществами определяют на приборе ВПИИПИК но ГОСТ 8975—59. Для испытания вырезают два образа диаметром по 130 мм каждый. Истирание осуществляется двумя пуансонами-истирательными площадью в 1 см2 каждый. Образен, взвешенный с точностью до 0,01 г, укрепляется па площадке прибора, на шток надевается груз массой в 1 кг, чем создается удельное давление 0,5 кгс/см2 па образец. Частота вращения рабочей площадки устанавливается равной 200 об/мин. После пуска мотора площадка с пуансонами опускается на образец. Испытание продолжается не более 10 ми - |>ч 1. Стойкость тканей к истиранию для спецодежды должна определяться 800—1000 циклами испытаний. Прочность ткани на разрыв при растяженииявляется одним из основных механических свойств ткани для одежды, регламентируемых ГОСТ. Прочность ткани характеризуется величиной разрывной нагрузки в абсолютных единицах или в относительных величинах через разрывное напряжение или разрывную длину. Прочность материала сильно меняется в зависимости от массы сырья. Относительная прочность, характеризуемая разрывной нагрузкой, приведенной к единице площади поперечного сечения материала (разрывное напряжение) или к единице массы (разрывная длина), является сопоставимой величиной. Сопротивление тканей разрывным усилиям определяется структурой материала: переплетением нитей, плотностью, видом отделки. Определение прочности н удлинения ткани для одежды осуществляется па разрывных машинах по ГОСТ 3813—72 «Ткани текстильные. Методы определения прочности тканей». Жесткость тканей. Это свойство характеризует способность ткани сопротивляться изменению формы. При моделировании и шитье одежды применение жестких тканей затрудняет придание готовым изделиям необходимых форм, усложняет их обработку. Одежда из жестких тканей стесняет движение человека, увеличивает утомляемость рабочего. При настилании жесткие ткани не тянутся, не образуют залипав и перекосов при раскрое, но в то же время они легко смещаются при раскрое, в процессе шитья они прорубаются и сильно затупляют иглы. Жесткость ткани при изгибе характеризуется произведением условного модуля упругостиЕ на момент инерции / сечения испытуемого материала. Жесткость при изгибе определяется как среднее арифметическое результатов пяти испытаний. Испытание тканей на определение жесткости при изгибе производится на приборе ПТ-1 конструкции Ц11ИИЛВ но ГОСТ 10550—63. Полоску испытуемой ткани1 помещают на площадку2 таким образом, чтобы средняя линия образца совпадала со средней  линией площадки. На середину полоски ткани шириной 2 см устанавливают груз3 массой 500 г. С помощью защелки4 включается механизм5, под воздействием которого площадка, поддерживающая образец в горизонтальном положении, опускается и | кань свободно провисает с двух сторон. Замер величины прогиба концов полоски осуществляется указателями прогиба6, которые с помощью винтов7 поднимаются до соприкосновения со средней нишей каждого из свисающих концов полоски. На шкале8 фиксируется величина прогиба каждой стороны полоски. Жесткость тканей с пропиткой или покрытием высокомолекулярными веществами (каучуком, поливинилхлоридом и другими) проверяется методом кольца с помощью прибора, изображенною на рис. 4, по ГОСТ 8977—59. Прибор состоит из технических весов с укороченными чашками  и подъемного столика 2 для закрепления образца. Над левой чашкой весов укреплен бункер 3. Бункер заполняется металлическими шариками определенной массы в зависимости от жесткости испытуемой ткани. Размеры образца устанавливаются соответствующими ГОСТ или ТУ на испытуемые материалы. Образец помещается на столик прибора лицевой стороной вверх таким образом, чтобы концы образца сходились встык в виде кольца. Положение столика устанавливается регулятором 4. После соприкосновения площадки 5 и образца стрелку 6 весов устанавливают на шкале 7 в нулевое положение. Прибор работает от мотора 8 и включается путем нажатия на кнопку 9, после чего начинается погружение образца металлическими шариками, падающими равномерно из бункера на чашку весов. При соприкосновении стрелки 6 с подвижным упором 10, который устанавливается в соответствии с заданным прогибом кольца, прибор автоматически выключается. За результат испытания принимается масса шариков, падавших на чашку весов до автоматического выключения прибора. Жесткость определяется как среднее арифметическое трех результатов испытания ткани отдельно по основе и утку. Показатели физико-механических свойств и прочность окраски тканей для спецодежды общего назначения должны соответствовать нормам, приведенным в табл. 1. Технологические свойства К технологическим относятся свойства тканей, влияющие на их обработку, на всех стадиях технологического процесса производства одежды. Наиболее важным свойством при изготовлении производственной одежды является усадка. Усадка. Усадка — это сокращение размеров ткани при закачивании, стирке, влажно-тепловой обработке. Это отрицательное свойство ткани, так как оно приводит к значительным потерям в производстве и ухудшает качество готовых швейных изделий.

Тема 2. Гигроскопические свойства

Проницаемость текстильных изделий

Гигроскопические свойства текстильных материалов, харак­теризуют их способность поглощать водяные пары и воду и отда­вать их в окружающую среду. В зависимости от окружающих усло­вий материалы могут удерживать поглощенные вещества или отда­вать их. Поглощение часто сопровождается изменением массы, размеров, механических и физических свойств текстильных мате­риалов. Поглощение паров осуществляется путем адсорбции, аб­сорбции и капиллярной конденсации, зависящих, главным образом, от волокнистого состава изделий.

Сорбция - сложный физико - химический процесс поглоще­ния волокнами паров влаги. Сорбция включает в себя адсорбцию, притягивание поверхностью волокон паров воды, которые обра­зуют на ней плотную полимолекулярную пленку. Это происходит в очень короткий промежуток времени (несколько секунд) при попа­дании материала в среду с большей относительной влажностью воздуха. Притягивание молекул воды происходит за счет сил мак­ромолекул расположенных на поверхности волокна, не полностью уравновешенных межмолекулярными связями с соседними макро­молекулами. Чем больше поверхность сорбента, выше давление и относительная влажность среды и ниже температура, тем выше ад­сорбция влаги. Затем идет медленный процесс (несколько часов) проникания (диффузии) молекул вглубь волокон, называемый аб­сорбцией. В результате этого процессе водяные пары поглощаются всем объемом волокон. Капиллярная конденсация заключается в сжижении паров воды в стенках капилляров волокон. Процесс сорбции водяных паров является обратимым, при изменении усло­вий (уменьшение влажности и давления и увеличения температуры) внешней среды происходит отдача водяных паров, десорбция. При сорбции в первый период происходит интенсивное поглощение вла­ги, затем процесс замедляется и наступает сорбционное равновесие, при котором поглощение влаги прекращается. Влажность материа­ла, соответствующая сорбционному равновесию, называется равно­весной влажностью. При изменении температуры и влажности ок­ружающей среды меняется и величина равновесной влажности.

Влажность показывает процентное содержание массы воды, содержащейся в материале, к массе абсолютно сухого материала.

Фактическая влажность Wф, % - это влажность материала при фактической влажности воздуха

где: mB - масса материала при фактической влажности возду­ха, г.

mc - масса сухого материала, г. Кондиционная влажность Wk, % - условная влажность при­нятая в стандартах! Обычно численно равно нормальной влажно­сти

Wh%, определяется при нормальных условиях среды (температура воздуха t = 20°С, влажность (φ = 65 %)

Когда расчет, за текстильные материалы производится по массе, которая зависит от атмосферных условий, применяют ус­ловную величину называемую кондиционной массой mк, которая рассчитывается по формуле:

где: mф - фактическая масса материала, кг.

Wk - кондиционная влажность, пробы, %

Wф - фактическая влажность пробы, %.

Гигроскопичность определяется отношением массы воды, содержащейся в пробе после длительного выдерживания ее при относительной влажности воздуха 100 % к массе высушенной про­бы.

Для измерения гигроскопичности полотен вырезают пробы - полоски размером 50 х 200 мм и помещают их в эксикатор, в кото­ром предварительно устанавливается влажность 100%. После дли­тельного (в течении 4 ч) выдерживания проб во влажном воздухе определяют их массу mB. Затем пробы высушивают до постоянной массы mс. Гигроскопичность в % рассчитывают по формуле:

Для измерения влагоотдачи пробы ткани увлажняют при от­носительной влажности воздуха 100% так же, как и при определе­нии гигроскопичности. Затем их помещают в эксикатор с серной кислотой, относительная влажность воздуха в котором около 2%. После 4 - часового выдерживания в этих условиях пробы взвешива­ют, а потом высушивают в сушильном шкафу до постоянной мас­сы.

Влагоотдачу в % рассчитывают по формуле:

где: mB - масса увлажненной пробы, г;

mCK - масса пробы после выдерживания в эксикаторе с сер­ной кислотой, г;

mc - масса пробы после высушивания до постоянной массы, г.

Водопоглощение и водоемкость характеризуют способность текстильных полотен поглощать воду при полном погружении в нее.

Для определения водопоглощения и водоемкости вырезают пробы размером 50x50 мм и определяют их массу m0. Потом пробы на определенное время (от 1 до 10 мин) погружают в воду. После выдерживания в воде пробу вынимают, с помощью фильтроваль­ной бумаги снимают удерживаемую поверхностью пробы влагу и определяют массу mB. Водопоглощение Вп вычисляют по формуле, %:

Водоемкость (намокаемость) характеризуется количеством поглощенной воды в пересчете на 1м2 ткани, г/м2.

где F - площадь замоченной в воде пробы, мм.

Привес влаги Пв, % - характеризует количество влаги, по­глощенной материалом в результате сорбции, капиллярной конденсации и водопоглощения

Влажность и гигроскопичность тканей различного волокнистого состава.

Ткани	Влажность ткани % после выдерживания при относительной влажности воздуха
	φ=65 % влаж­ность	φ =100% гигроско­пичность
Хлопчатобумажная	6	10
шелковая	8,9	14
вискозная	11,9	20
капроновая	3,7	6
лавсановая	0,7	1
Полотно из смешанной пряжи
70% капрона,30% шелка	4,3	7,2
30% капрона,70% шелка	6,5	11,8

Гигроскопические свойства зависят в основном от природы волокнистого состава материала.

Капиллярность текстильных полотен и изделий характеризу­ет поглощение влаги продольными капиллярами материала и оце­нивается высотой h подъема жидкости в пробе, погруженной од­ним концом в жидкость на один час. Капиллярность изделий зави­сит не только от способности волокон и нитей смачиваться, но и от направления капилляров. В тканях капиллярное поглощение зна­чительно выше чем в трикотаже, за счет; ориентированного распо­ложения нитей вдоль и поперек полотна. Капиллярность в значи­тельной степени зависит так же от отделки изделий.

2. Проницаемость текстильных изделий

Проницаемость текстильных изделий характеризует их спо­собность пропускать через себя воздух, пар, пыль, жидкость, тепло, радиоактивное излучение, звук и т. д. Характеристика обратная проницаемости, обусловленная способностью сопротивляться про­хождению через текстильные материалы различных частиц, назы­вается непроницаемостью или упорностью.

Воздухопроницаемость

Воздухопроницаемость - это способность текстильных мате­риалов пропускать через себя воздух. Она характеризуется коэф­фициентом воздухопроницаемости Вр, который показывает сколь­ко воздуха V (M3) прошло через площадь S в один метр квадратный изделия за время равное одной секунде при определенной разности давления воздуха по обе стороны испытуемой пробы

Воздух будет проходить через материал, только при условии создания перепада давления Р по обе стороны образца. С увеличе­нием перепада давления увеличивается объем воздуха проникаю­щего через образец.

Эту зависимость можно выразить формулой Р=αВР + βВр  (11. 9)

где ВР - коэффициент воздухопроницаемости, дм3/м2 с Р - перепад давления по обе стороны материала (Па) α и β - эмпирические коэффициенты зависящие от структуры изделия.

Для плотных материалов коэффициент р очень мал и фор­мула 11. 8 имеет вид Р = αВр  (

т. е. имеется прямолинейная зависимость, а коэффициент а определяет угол наклона прямой. Для изделий бытового назначе­ния используют перепад давления равный 50 Па, что соответствует реальным условиям эксплуатации.

Приборы для определения воздухопроницаемости основаны на принципе создания перепада давления с двух сторон образца и фиксирования количества воздуха прошедшего через пробу в еди­ницу времени.

Воздухопроницаемость полотен зависит от их структуры и прежде всего от размера и формы пор между нитями, толщины и состояния поверхности полотна, вида переплетения, крутки нитей и т. д. Чем больше пористость тканей, тем больше их воздухопро­ницаемость. При одинаковой пористости большая воздухопрони­цаемость у толстых тканей с крупными порами, чем у тонких с мелкими порами. При одинаковой пористости большая воздухо­проницаемость у тканей с более длинными перекрытиями. Наи­меньшая проницаемость у тканей с полотняными переплетением, большая при саржевом, еще большая - при атласном.

Ветропроницаемость

Ветропроницаемость характеризуется объемом свободно движущегося потока воздуха, который проникает через единицу площади изделия в единицу времени. Поток воздуха при испыта­ниях создают с помощью специальных вентиляторов, обеспечи­вающих его равномерность. Надо иметь в виду, что часть воздуха проходит через образец, а часть его огибает. Ветропроницаемость сильно влияет на теплозащитные свойства, что хорошо известно из практики.

2. 3. Водопроницаемость

Водопроницаемость характеризует способность изделий пропускать через себя воду. Характеристикой водопроницаемости является коэффициент водопроницаемости, который выражается количеством воды V (дм), проходящим через 1 м2 поверхности по­лотна за 1 с при давлении жидкости g, Па

где V - объем воды, прошедшей через пробу площадью F за время Т.

Водопроницаемость чаще всего определяется на дождеваль­ной установке. Образец смачивается водой, вытекающей из сосуда в виде дождя, под определенным постоянным давлением. Через определенное время измеряют объем воды прошедший через ткань и собравшейся в водосборнике и рассчитывают коэффициенты во­допроницаемости по формуле Водопроницаемость зависит от толщины изделия, его пористости, волокнистого состава и вида отделки. Величина водопроницаемости для фильтровальных тка­ней до 50 дм3/м2с, а для обувных В ≈0,01 дм3/м2 с.

Для тканей, предназначенных для использования в качестве водоотталкивающих (плащи, брезенты, палаточные и т. д.) и имеющих специальные пропитки определяют водоупорность.

Водоупорность — это сопротивление текстильных изделий просачиванию через них воды. За показатели водоупорности при­нимают минимальное давление воды на испытуемый образец, вы­зывающее появление третьей капли жидкости на противоположной поверхности образца. Эту характеристику определяют на специ­альных приборах называемых пенетрометрами. Иногда применяют метод « кошеля «, при этом воду наливают в ткань, которая закреп­лена в виде мешочка, до высоты Н, а водоупорность характеризуют временем, после которого просачивается третья капля воды или ее определенный объем. Для повышения водоупорности применяют различные пропитки и пленки.

Паропроницаемость

Характеризует способность изделий пропускать водяные па­ры из среды с повышенной влажностью воздуха в среду с меньшей влажностью.

Паропроницаемость - это чрезвычайно важное свойство для одежды и обуви, которое обеспечивает удаление испарений через материал.

Проникновение паров воды через полотно может происхо­дить двумя путями; 1) поглощением водяных паров одной стороной материала и отдача их другой стороной; 2) через поры между ни­тями. Таким образом, паропроницаемость полотен зависит от по­ристости полотна и от гигроскопичности составляющих его воло­кон и нитей.

Общий принцип оценки паропроницаемости полотен состо­ит в том, что два стакана заполняют водой так, чтобы расстояние от поверхности воды до края стакана h было одинаково в обоих стаканах. Стакан 1 покрывают исследуемой пробой, стакан 2 оста­ется открытым. Оба стакана взвешивают и помещают в камеру, где поддерживается определенная относительная влажность воздуха и температура (φ= 60%, t =20°С). Через определенное время стаканы вновь взвешивают, чтобы определить убыль воды из них за счет испарения. Рассчитывают коэффициент паропроницаемости Bh

где: А - убыль воды в мг из стакана, покрытого пробой,

F - площадь пробы, м2,

Т - время испарения, сек.

Для тканей относительная паропроницаемость лежит в пре­делах%, а абсолютная для одежных 1,1 - 1,7 мг/м2 с.

Сопротивление паропроницаемости R характеризуется толщиной неподвижного воздуха, обладающего одинаковым сопро­тивлением с испытуемым образцом. Сопротивление паропрони­цаемости зависит от поверхностного заполнения полотен. Легкие тонкие ткани имеют сопротивление паропроницаемости R < 1,0 мм, ткани для верхней зимней одежды R = 2,5 - 3,5 мм, и специаль­ные ткани, такие как парусина обладают сопротивлением R > 3,5 мм.

2. 5. Пылепроницаемость

Пылепроницаемость характеризуют способность текстиль­ных изделий пропускать через себя в пододежный слой или удер­живать частицы пыли. Частицы пыли проникают через материал через сквозные поры. Удерживаются частицы пыли в текстильных материалах за счет механического сцепления с поверхностью воло­кон, а притягиваются благодаря наличию на них слоя статического электричества. Материалы с рыхлой структурой и с большей тол­щиной захватывают большее количество ныли и удерживают ее более длительное время, а следовательно такие материалы больше загрязняются.

Пылепроницаемость характеризуют коэффициентом пыле - проницаемости Пп, выражающийся массой пыли m, г, прошедший через пробу площадью S, м2 за время т, сек.

Способность текстильных изделий воспринимать и задержи­вать пыль называется пылеемкостью. Коэффициент пылеемкости Пе, характеризует массу пыли m, г, задержанной образцом мате­риала, площадью S, м2, за время испытания Т, сек.

Относительной пылеемкостью Пое, %, характеризуется от­ношение количества пыли поглощенной материалом тг, г, к коли­честву пыли взятой для испытания m0, г.

Вышеперечисленные показатели определяют либо путем за­сасывания пыли определенного состава и размеров через материал с помощью пылесоса, либо засыпанием муки в мешочки и воздей­ствием на них механических ударов. Последний вид испытаний характерен для тканей идущих на изготовления тарных мешков, предназначенных для хранения сыпучих материалов. Для пальтовых тканей относительная пылепроницаемость П = 0,6 %, а относи­тельная пылеемкость Пое = 27,2 %, для х/б Нетканного материала соответственные П = 0,0 %, Пое = 9,4 %.

Проницаемость текстильных изделий для радиоактивных излучений

К радиоактивным излучениям относятся α, β, γ - лучи и по­ток нейтронов

α - Лучи - положительно заряженные тяжелые частицы, выде­ляемые ядрами радиоактивных элементов, задерживаются тек­стильными материалами, обладающими достаточной плотностью.

β - Лучи - поток электронов, задерживаются лучше материа­лами с большей толщиной и плотностью, а так же с увеличением числа слоев.

γ - Лучи представляют собой электромагнитное излучение с малой длиной волны.

Нейтроны - нейтральная частица атомных ядер. Для большинства текстильных материалов, последние два вида излучений легко проникают через них, даже при наличии нескольких слоев.

Тема 3. Теплопроводность, тепловые свойства материалов

К тепловым или термическим свойствам относятся свойства, которые характеризуют отношение материала к действию на него тепловой энергии. Для текстильных материалов измеряют тепло­защитные свойства, теплостойкость, огнестойкость, морозостой­кость. Для одежных текстильных полотен, особенно тех, которые используются для предохранения человеческого организма от из­лишних тепловых потерь или перегрева, особенно важное значение имеют характеристики теплозащитных свойств.

Теплозащитные свойства

О теплозащитных свойствах материалов судят по тепловому сопротивлению R и коэффициенту теплопередачи К.

Коэффициент теплопередачи К определяет тепловой поток, проходящий через 1 м2 полотна данной толщины, при разности температур на противоположных поверхностях полотна в 1°С,

где Q - мощность теплового потока в ваттах, проходящего через полотно;

F - площадь полотна, м2;

t1 - t2 - разность температур поверхностей полотна, в0 С. Тепловое сопротивление R - величина, обратная коэффици­енту теплопередачи, R

где: в - толщина текстильного изделия, м.

Коэффициент теплопередачи, а следовательно, й тепловое сопротивление зависят от видов передачи тепла: теплопроводности самого вещества, теплопроводности воздуха в порах, конвенкций (перемещения) воздуха и теплоизлучения с поверхности полотна.

Текстильные полотна имеют пористую структуру, поэтому их теплозащитные свойства в большой степени зависят от их структуры (пористости), чем от теплопроводности самого волокна, из которого состоит полотно. Теплопроводность спокойного воз­духа меньше теплопроводности волокон, коэффициент теплопро­водности, Вт/м град составляет: для воздуха - 0,02, шерсти 0,03, шелк 0,04, льна 0,04, хлопка 0,05, воды 0,6. Следовательно, теплоизоляционные свойства одежных материалов зависят от толщины слоя неподвижного воздуха, а следовательно, от наличия в них мелких пор. Сквозные поры не препятствуют перемещению воздуха и ухудшают теплоизолирующие свойства полотна.

Теплоизоляционные свойства текстильных полотен зависят от их гигроскопичности. Тепловое сопротивление воды достаточно низкое, поэтому с увеличением влажности текстильных полотен ухудшаются их теплоизоляционные свойства.

Для оценки теплоизоляционных свойств различных тек­стильных полотен используют различные приборы и методы ста­ционарного и регулярных режимов.

При стационарном тепловом режиме определяют количество тепла, необходимого для сохранения постоянной разности темпе­ратур двух поверхностей изолированных друг от друга испытывае­мых материалов. Недостатком этого метода является длительность установления теплового процесса, что приводит к изменению влажности материала, а следовательно и значений характеристик тепловых свойств. Более простым и быстрым является метод регу­лярного режима, при котором определяется скорость охлаждения нагретого тела, изолированного от окружающей среды испыты­ваемым материалом. Коэффициент теплопроводности λ, Вт/м град для изделий разных структур и назначения представлен в таблице 11. 2.

Теплоемкость

 - это способность текстильных материалов поглощать тепло при повышении их температуры. Ее характеристикой является удельная теплоемкость С, Дж/кг град - количество тепла Q, Дж которое необходимо сообщить материалу массой один килограмм, чтобы повысить его температуру на 1°С.

где Q - количество тепла, Дж га - масса материала, кг

t1 - t2 - разность термодинамических температур,0 С. Удельная теплоемкость текстильных материалов находится в пределах от 0,до 2,Дж/кг град.

Тепло - термостойкость, морозостойкость и огнестойкость

Термостойкость, характеризует верхний предел рабочих температур, выше которой наступает деструкция материалов Теплостойкость текстильных материалов определяется мак­симальной температурой, выше которой наступает ухудшение свойств, не позволяющих дальнейшее использование этих материа­лов. Термо - и теплостойкость зависят в основном от волокнистого состава и на них влияет толщина, пористость и другие характери­стики. Морозостойкость, определяется способностью изделий в увлажненном состоянии выдерживать многократное заморажива­ние - оттаивание без видимых признаков разрушения и ухудшения прочности. Причиной разрушения, в этом случае, является расши­рение воды н порах материала. Морозостойкость зависит в основ­ном от структурных характеристик изделий. Морозостойкость не­гигроскопичных материалов значительно выше. Огнестойкость, определяется воздействием на текстильные изделия огня и их способностью сопротивляться возгораемости. По огнестойкости изделия делятся на негорючие (асбест и др.), вое­пламеняющиеся, но прекращающие гореть и тлеть вне пламени (шерсть, лавсан и др.) и горючие (хлопок, лен, вискоза и др.)

В качестве показателей огнестойкости используют: воспла­меняемость, горючесть, продолжительность остаточного тления и обугливаемость.

4. Оптические свойства

 - это свойства, воспринимаемые в зрительных ощущениях. Оптические свойства материала характеризуют их способность количественно и качественно изменять световой поток, опреде­ляющий их цвет, блеск, прозрачность и белизну. Световой поток Ф представляет из себя видимую часть спектра электромагнитных излучений. При прохождении его через материал, часть его Фа по­глощается веществом волокон, часть отражается Фо, часть пропус­кается Ф1.

Коэффициент пропускания R, характеризует отношение по­тока излучения, пропущенного изделием Фг, к потоку излучения подающему на него Ф.

Коэффициент отражения ρ, определяется отношением отра­женного потока Фо, к падающему Ф

Коэффициент поглощения а. показывает отношение погло­щенного потока Фа к падающему Ф

Все три коэффициента зависят от строения текстильных из­делий, состояния их поверхности, переплетения, волокнистого со­става, красителей и других характеристик.

Одно из важных световых явлений - цвет изделий. Цветовое ощущение зависят от воздействия на глаз потока электромагнитно­го излучения в диапазоне видимого спектра с длиной волн λ от 380 до 760 нм (1нм = 10 -9м). Если материал равномерно поглощает све­товой поток, то возникает ощущение ахроматического цвета, при полном отражении - белого, при неполном поглощении - серого и при полном поглощении - черного. При избирательном поглоще­нии воспринимаемый световой поток дает ощущение хроматиче­ского цвета, зависящего от длины волны излучения. Хроматиче­ские цвета делятся на теплые (красный, оранжевый, желтый) и хо­лодные (фиолетовый, синий, голубой). Характеристиками цвета являются:

цветовой тон, качественная характеристика устанавливаю­щая общее между световыми ощущениями образца и цветом спек­трального излучения, он определяется длиной отражаемой и по­глощаемой световой волны. Имеется около 130 порогов цветового тона.

Светлота, количественная характеристика ощущения света, показывающая степень общего между данным цветом и белым. Она характеризуется коэффициентом отражения Ко.

где So - отраженный световой поток S - падающий световой поток.

 - Насыщенность, качественная характеристика отражения цвета, позволяющая различать два ощущения цвета, имеющего один и тот же световой тон, но разную степень хроматичности.

Восприятие цвета очень сложный процесс, который зависит от состава светового потока (источника освещения), фона и факту­ры - состояния окрашенной поверхности. Белые и теплые цвета хорошо выявляют поверхность изделий, их фактуру, а холодные, наоборот, скрывают.

Отраженный от материала световой поток и его спектраль­ный состав оценивают цветовыми характеристиками, такими как:

доминирующая длина волны - это длина волны монохрома­тического излучения, которую нужно смешать с ахроматическим, чтобы получить необходимую цветность образца.

чистота цвета Р, соотношение монохроматического и ахроматического излучения

Для текстильных материалов очень важной является харак­теристика - белизна, характеризующая общее в ощущениях цвета данной и идеально белой поверхности. Белизну оценивают по от­ражающей способности W, %, поверхности текстильных изделий.

где Ру - коэффициент отражения образца материала

Ро - коэффициент отражения эталонной белой пластины

Блеск - это специфическое восприятие человеком отраженно­го светового потока, состоящего из зеркально отраженного и диф­фузионно рассеянного излучений. Чем выше составляющая зеркаль­ного отражения, тем сильнее блеск. Блеск текстильных материалов оценивается отражающей способностью их поверхности по срав­нению с отражением от эталона при разных углах наклона. Опре­деляют число блеска U

где a1 и а2 - количество отраженного света падающего на по­верхность под углом 22;5°и 0°.

Блеск зависит от состояния поверхности, переплетения и структуры изделий. В химических волокнах, для снижения блеска, используют матирование, добавления в раствор или расплав мель­чайших частиц двуокиси титана.

Прозрачность - это ощущение проходящего через материал потока излучения, дающего представление о его глубине.

Устойчивость окраски определяется способностью сохранять ее при различных воздействиях: света, непогоды, стирки, глаже­ния, пота, воды, трения и других. Под действием этих факторов происходят физико - химические изменения в структуре красителей и нарушается прочность их связей с волокнами, что приводит к изменению цвета материала и закрашиванию соприкасающихся по­верхностей. Прочность окраски к каждому воздействию определя­ется степенью просветления первоначальной окраски и степенью закрашивания белого материала в результате этого воздействия, которые определяются с помощью эталонов окрасок. Каждому эталону соответствует определенный балл - от 1 до 5, причем балл 1 означает низшую, а балл 5 высшую оценку степени стойкости окраски.

5. Электрические свойства, Электризуемость материала.

К электрическим свойствам относятся электростатические (электризуемость) и диэлектрические (диэлектрическая проницае­мость, удельное сопротивление и другие)

 - Электризуемость - это способность материалов к генерации и накоплению в определенных условиях зарядов статического элек­тричества. Электризация имеет поверхностный эффект и развива­ется при трении.

Поверхности заряженные одноименным знаком, отталкива­ются друг от друга. Разряды накопленного электричества могут привести к нежелательным последствиям. Уничтожение или уменьшение статического электричества достигается увлажнением воздуха, его ионизацией, покрытием изделий масленой пленкой или антистатиками и другими способами.

 - Электрическая прочность (пробивная напряженность) Еп кв/мм, определяется отношением напряжения, при котором проис­ходит пробой материала Иа, кв, к его толщине в, мм.

Пробивная напряженность возникает в основном по воздушным порам, поэтому при различных пропитках она резко возрастает.

 - Диэлектрическая проницаемость Е - это способность тек­стильных полотен реагировать на внешнее электрическое поле, она показывает во сколько раз увеличивается емкость конденсатора при замещении воздуха между его пластинками испытываемым мате­риалом.

где Со - емкость материала заполненного воздушным ди­электриком

См - емкость конденсатора заполненного текстильным ма­териалом

Диэлектрическая проницаемость сильно зависят от влагосодержания материалов.

 - Электрическая проводимость характеризует процесс пере­мещения электрических зарядов в результате действия внешнего электрического поля. Эта характеристика зависит от силы и плот­ности тока, напряженности электрического поля, состава, строе­ния, размеров и формы текстильных материалов. Удельная элек­трическая проводимость, σ, ом - 1 •м - 1 определяется:

где ρ - удельное электрическое сопротивление, ом • м. Удельное электрическое сопротивление для хлопчатобумажного трикотажного полотна 2,1 •108 ом • м, для шерстяного 1,для шелковой ткани 3,8, а для капроновой 1,2ом м

6. Акустические свойства. Шумопоглощение

Акустическими называют свойства характеризующие отно­шение текстильных материалов к звуку. Из них наиболее важными являются звукоизолирующие и звукопоглощающие. Частотный диапазон звуковых колебаний воспринимаемых человеком нахо­дится от 01.01.010 Гц. Звуки с частотой ниже 16 Гц называют инфразвуковыми, а свыше 20 кГц - ультразвуковыми. При падении звуковой волны на текстильные изделия с энергией J, Вт/м, проис­ходит отражение звука J отр, поглощение его J погл и прохождение звука через материал J прох.

J = J погл + J отр + J прох  (

Определяют показатели акустических свойств:

Коэффициент звукопоглощения

В технической акустике вместо τ определяют звукоизоляцию, которого характеризуют величиной ЗИ, децибел.

ЗИ = 10lg (1/τ)  (

Текстильные материалы широко используются в качестве звукоизолирующих. Звукоизоляция обычно увеличивается с повы­шением поверхностной плотности изделий.

5.  Темы практических занятий

1.  Приборы для определения механических свойств материалов

2.  Проницаемость текстильных изделий

3.  Приборы для определения электропроводности и электризуемости материала

4.  Радиоактивность и защита от радиационного загрязнения

5.  Шумозащита

6.Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1 Список литературы

Основная:

1.   Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности (швейное производство) [Текст] : учеб. для студентов вузов / , ; ред. - 2-е изд., стер. - М. : Академия, 20с.

2.   Материаловедение швейного производства [Текст] : учеб. пособие для студентов / , . - 2-е изд., стер. - М. : Академия, 20с.

3.  Светлов, процессы в материалах и изделиях лёгкой промышленности [Текст] : учеб. пособие для вузов / . - М. : Академия, 20с.

4.  Стельмашенко, для одежды и конфекционирование [Текст] : учеб. для студентов вузов / , ёнова. - 2-е изд., доп. - М. : Академия, 20с.

Дополнительная:

1.  Алиева материалов легкой промышленности. Ростов/на-Дону. «Феникс». 2007

2.  , , Мишаков в производстве легкой промышленности. – М.: Издательский центр «Академия», 2004

3.  , Соловьев материаловедение. Во­локна и нити. - М.: Легпромбытиздат, 1989.

4.  П. Материаловедение текстильных и кожевенно-меховых материалов. - М.: Легпромбытиздат, 1989.

5.  Орленка словарь одежды. - М.: Лег­промбытиздат, 1996.

6.  .Технологические дисциплины. Материаловедение. - Бирск: БГСПА, 2003.

7.  Промышленная технология одежды / и др. - М.: Легпромбытиздат, 1988.

8.  , Кудряшова материаловедение и основы текстильных производств. - М.: Лег­промбытиздат, 1989.

9.  Стелъмашенко свойства текстильных ма­териалов. - М.: Экономика, 1982.

10.  , . Материалы для изготовле­ния и ремонта одежды. - М.: Высшая школа, 1997.

11.  Стелъмашенко и качество тканей. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.

12.  Тагер –химия полимеров. – М., Химия, 1986.

13.  Материально-техническое и информационное обеспечение дисциплины

Проведение лекционных и практических занятий должно поддерживаться демонстрационными опытами.

При отсутствии аппаратуры для исследования физических свойств тканей необходимо иметь схемы и рекламные материалы с техническими характеристиками.

14.  Методические указания студентам

Используя ткань в изделиях, необходимо знать условия, при которых оно будет использоваться. В связи с этим, знание физических свойств материала является гарантией того, что используемая ткань наилучшим образом будет служить в изделии.

15.  Методические рекомендации от преподавателя

Занятие будет интересным и полезным, если оно сопровождается постановкой демонстраций. Подготовка опытов, где объектом будет ткань, залог качественной подготовке специалистов как в теоретическом, и особенно в практическом плане.

11. Материалы, устанавливающие содержание и порядок проведение промежуточных аттестаций.

В качестве промежуточной аттестации по дисциплине является зачет

Вопросы к зачету:

1.  Что такое деформации и какие они бывают

2.  Что такое модуль Юнга, коэффициент Пуассона

3.  Каков физический смысл модуля Юнга

4.  Какова природа упругих свойств газов. Жидкостей, мономеров и полимеров

5.  Какова природа высокой эластичности

6.  Что такое ползучесть материалов

7.  Чем обусловлены поверхностные явления

8.  Что такое поверхностное натяжение

9.  Что такое капиллярные явления

10.  Что такое смачивание

11.  Какие свойства относятся к гигроскопическим

12.  Какие процессы называются явлениями переноса

13.  Какие законы описывают явления диффузии, внутреннего трения, теплопроводности

14.  Что такое сорбция, абсорбция

15.  Охарактеризуйте теплофизические свойства материалов

16.  Что такое электризация и электризуемость

17.  Охарактеризуйте три основных механизма электризуемости человека

18.  Охарактеризуйте физические методы придания антистатических свойств, их достоинства и недостатки

19.  Каково воздействие статического электричества на организм человека

20.  Что такое относительная диэлектрическая проницаемость, диэлектрические потери.

21.  От чего зависит возможность высокочастотного разогрева материалов

22.  В чем состоят явления отражения, поглощения, преломления света

23.  В чем состоит явление люминесценции

УМК разработан на основании требований ГОС и учебного плана специальности 260901 «Технология швейных изделий»

рассмотрен и утвержден на заседании кафедры «Технологии и методики преподавания технологии»

Протокол № ___ от «___»__________2009__г.

Заведующий кафедрой _________________

подпись