ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН. УСАДКА

Усадка – явление, заключающееся в изменении (уменьшении) размеров текстильных материалов в результате влажно-тепловых обработок, стирок, сушки, глажения, химической чистки, в процессе хранения и пр.

Усадка характеризуется относительным изменением размера полотна, %:

100 , (73)

где – исходный размер полотна, м; – размер полотна после обработки, м.

В отдельных случаях может иметь место увеличение размеров полотна, так называемая притяжка. Как было показано ранее, оптимальной температурой эксплуатации волокнистых материалов является температура, меньшая температуры стеклования: < . В этих условиях мало развиты ползучесть и усадочность.

До начала эксплуатации материалы, в которых в процессе их изготовления накоплены значительные внутренние напряжения, должны быть отрелаксированы. Процесс релаксации, т. е. снятия внутренних накопленных напряжений, должен проводиться при температуре, превышающей температуру стеклования, т. е. > . Процесс релаксации сопровождается изменением линейных размеров полотен – усадкой (или притяжкой), которая происходит при нагреве, действии влаги, одновременном воздействии температуры и влаги (влажно-тепловые обработки, стирка), при длительном вылеживании на воздухе.

Величина усадки готового полотна зависит от режимов его изготовления (и накопленных в этой связи внутренних напряжений) и режимов обработки в целях релаксации, в частности от температуры и продолжительности обработки.

Зависимость усадки от температуры выражается функцией вида

, (74)

где – константа, зависящая от вида волокна; – универсальная газовая постоянная; – энергия активации процессов (потенциальный барьер); Т – температура.

Зависимость усадки от времени описывается функцией

, (75)

где А и в – константы, зависящие от волокнистого состава полотна; t –время.

При увеличении присутствия влаги скорость усадки возрастает.

Основными причинами усадки являются обратный релаксационный процесс и набухание волокон. Обратный релаксационный процессвызывает исчезновение деформаций растяжения, накопленных материалом в процессе его производства. В результате растягивающих усилий при изготовлении и обработках полотна его структурные элементы оказываются в напряженном состоянии. Максимальное влияние на формирование такого состояния оказывают процессы крашения и отделки, при которых материалы растягиваются в мокром состоянии и фиксируются в неравновесном состоянии на каландрах и прессах. Затем в процессах швейного производства под влиянием тепла, влаги и механических воздействий имеет место обратный релаксационный процесс, который обусловлен тепловыми колебаниями, вызывающими перемещение отдельных макромолекул. В исходном состоянии из-за сильного взаимодействия между макромолекулами такие перемещения затруднены. Но при действии тепла и влаги эти взаимодействия ослабляются, и взаимоперемещения элементов структуры материала оказываются возможными.

Набухание волокон, т. е. увеличение их поперечника, связано с проникновением молекул воды в пространства между макромолекулами. В тех случаях, когда происходит увлажнение холодной водой, при высыхании размеры полотен почти полностью восстанавливаются. При увлажнении нагретой водой поперечник натуральных волокон увеличивается и может сохраняться увеличенным после высыхания. Кроме того, при набухании изменяется форма поперечника волокна и изменяется угол наклона волокон относительно пряжи (рис. 26). Чем выше крутка нити, тем сильнее напряжены волокна в нити в скрученном состоянии и тем большей оказывается величина усадки нити по длине.

Рис. 26 Изменение угла наклона волокон

относительно оси нити при набухании: – исходный

угол; – угол после набухания волокон

Изменения линейных размеров после мокрых обработок в значительной степени зависят от волокнистого состава материалов. 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. Кроме указанных причин усадка шерстяных материалов может возникать в процессе постепенного сваливания (сцепление, перепутывание и уплотнение) шерстяных волокон при носке и многократных стирках.

Результаты исследований показывают, что наибольшую долю в изменении линейных размеров ткани составляет структурная усадка, меньшую – укорочение нитей. Таким образом, на усадку оказывает влияние вид переплетения – чем больше связей в структуре и изгибов нитей, тем выше усадка; наибольшую усадку имеют ткани полотняного переплетения. С увеличением длины перекрытий общая величина усадкиуменьшается, так как снижается роль изогнутости нитей и увеличивается роль усадки самой нити (в пределе общая величина усадки стремится к усадке свободной прямолинейной нити). Так как усадка ткани связана в значительной степени с изменением изгиба нитей, то большое значение имеет фаза строения, которая зависит от соотношения линейного заполнения по основе и утку, т. е. от диаметров нитей и расстояний между ними.

Усадка ткани обычно не проявляется полностью после первой влажно-тепловой обработки (глаженье, стирка, химическая чистка), в большей или меньшей степени она может проявляться при повторении этой обработки. Установлено, что при первой стирке прояв­ляется 50…70 % полной усадки, дальнейшая усадка происходит в период до пятой стирки, после чего размеры ткани почти не изменяются (рис.27).

Для трикотажа характерна большая подвижность структуры –
легкость деформирования петель. Поэтому при замачивании и стирке
изменение размеров полотна происходит в основном за счет изменений его петельной структуры. Изменения, происходящие во внутренней структуре нитей и волокон, играют второстепенную роль.

Рис. 27 Влияние числа стирок на усадку тканей:

1 – х-б ситца; 2 – льняной ткани; 3 – ткани из

вискозных нитей; 4 – ткани из вискозной пряжи

Усадка трикотажного полотна проявляется больше в том направлении, в котором оно было вытянуто при вязании и отделочных операциях. Равновесное состояние полотна обусловлено уравновешенностью силтрения нитей в местах их контакта и упругими силами нитей, стремящимися изменить положение петель в полотне. При смачивании и особенно при стирке, сопряженной с механическими воздействиями, изменяются связи между отдельными элементами петельной структуры, меняются точки контакта петель и форма петли. Набухание волокон способствует распрямлению и изменению размеров нитей. Происходящая перестройка структуры трикотажа заключается в изменении соотношения между высотой петельного ряда и величиной петельного шага и, как следствие, приводит к усадке или притяжке полотна. При увеличении толщины нитей, уменьшении высоты и ширины петли ее размеры в направлении, перпендикулярном поверхности полотна, а следовательно, и толщина трикотажа увеличиваются.

Подобно тканям трикотажные полотна резко изменяют свои размеры при первой мокрой обработке. При повторных обработках эти изменения проявляются в меньшей степени. Исследование усадки хлопко-вискозных кулирных полотен в процессе 50 стирок показало, что основная усадка по длине и притяжка по ширине проявляются после 10…15 стирок. На изменение линейных размеров трикотажных полотен при мокрых обработках существенное влияние оказывает их структура. Основовязаные полотна обычно усаживаются по длине и ширине, поперечновязаные (кулирные) полотна при усадке по длине чаще всего имеют притяжку по ширине. Вид переплетения влияет на усадку и притяжку полотна в той степени, в которой он оказывает влияние на подвижность петельной структуры. С увеличением длины петли в полотнах, выработанных переплетениями гладь, ластик, двуластик, трико, сукно, изменение их размеров по длине возрастает, а по ширине уменьшается.

Усадка и притяжка текстильных материалов являются одним из важных показателей их качества. Они оказывают существенное влияние на формо- и размероустойчивость швейных изделий в процессе носки и могут вызывать трудности в техноло­гическом процессе их производства. При конструировании швейных изделий это обуславливает необходимость предусматривать припуски, учитывающие усадку материала в готовом изделии и при влажно-тепловой обработке в процессе производства. Искажения формы и ухудшение внешнего вида изделия могут быть связаны с разноусадочностью основных, прокладочных и подкладочных материалов, особенно при фронтальном дублировании основных материалов. Для изготовления изделий с высокой формо- и размероустойчивостью усадка материалов в пакете должна составлять не более 1… 1,5 % (или, по крайней мере, материалы, входящие в пакет изделия, должны быть равноусадочными).

Превышение усадки относительно предела, предусмотренного государственными стандартами, расценивается как отклонение от норм физико-механических показателей при определении сорта материала. В соответствии с ГОСТ 11207–65 по нормам изменения размеров после мокрой обработки ткани подразделяют на 3 группы (табл. 17).

Таблица 17 Классификация тканей по нормам изменения

размеров после мокрой обработки

Нормы изменения линейных размеров отдельных групп материалов предусмотрены соответствующими стандартами.