Кукин Г.Н. и др. Текстильное материаловедение. Текстильные полотна и изделия

Подождите немного. Документ загружается.

нения свойств. Термостойкость (теплоемкость) зависит в ос-

новном от волокнистого состава [1].

Текстильные полотна с высокой термостойкостью (выше

500 °С) являются жаростойкими.

На показатели термостойкости и теплостойкости сущест-

венно влияют пористость, толщина, характер поверхности по-

лотен.

Термостойкость полотен важна при обработке в швейном-

производстве. Так, при соприкосновении полотен с нагретой

поверхностью пресса или при опаливании в сухих материалах

из-за малой теплопроводности волокон могут возникнуть пере-

грев и разрушение. В увлажненных материалах (полотнах)

прогрев происходит более равномерно и возможность поврежде-

ния волокнистого состава меньше. В этих случаях необходима

оптимизация соотношения между температурой нагрева, дав-

лением, влажностью и временем давления на поверхность по-

лотен.

По М. М. Михайлову, электроизолирующие материалы по

теплостойкости делятся на пять классов в зависимости от мак-

симальной температуры, при которой эти материалы приме-

няются:

A. 7'

msx

=94—105 °С — из хлопка, шелка, вискозных нитей;

B. Tjnax

1Ю—130°С—-из асбеста, содержащие органиче-

ские вещества;

ВС. Т

тах

—

125—145°С—из стеклянной пряжи и асбеста'на

теплостойких лапах;

СВ И С. Гщах (пределы не установлены)—полотна и изде-

лия из стеклянной пряжи и асбеста без связующих веществ.

При небольшом, но длительном нагреве происходит посте-

пенное ухудшение свойств текстильных полотен, т. е. явление,

получившее название теплового старения.

Морозостойкость. Это свойство текстильных полотен и из-

делий характеризует их способность в увлажненном состоянии

выдерживать без разрушения многократное замораживание —

оттаивание без видимых признаков разрушения и ухудшения

прочности. Основной причиной разрушения материала при низ-

ких температурах является расширение воды, заполняющей его

поры. Морозостойкость зависит в основном от структуры мате-

риала. Чем меньше относительный объем пор, доступных для

проникания воды, тем выше морозостойкость. Повышения мо-

розостойкости текстильных полотен можно достичь в резуль-

тате увеличения доли закрытых пор, повышения плотности

наружных слоев материала или гидрофобизации его поверх-

ности.

Морозостойкость текстильных полотен из негигроскопичных

или малогигроскопичных волокон (нитей) значительно выше,

чем полотен из широко распространенных растительных воло-

182

кон (хлопка, льна), а также Из многих химических волокон,

в которых при охлаждении не происходит фазового перехода

воды, содержащейся в волокнах.

При снижении температуры до —50 °С разрывная нагрузка

тканей из химических нитей возрастает на 35—50 %', а разрыв-

ное удлинение тканей при пониженных температурах уменьща-

ется на 10—30 % [4]. С понижением температуры существенно

снижается также устойчивость к многократным изгибам и исти-

ранию.

При пониженных температурах влага переходит из жидкой

фазы в твердую (лед), что и влияет на свойства материала,

так как объем влаги в твердой фазе больше. В результате уве-

личивается жесткость полотен при механических воздействиях

всех видов. Поэтому многократное охлаждение — нагревание

влажного полотна может приводить к существенным измене-

ниям структуры.

Огнестойкость. Воздействием на текстильные полотна и из-

делия огня определяется их огнестойкость. По стойкости

к пламени огня полотна разделяются на негорючие (асбесто-

вые, стеклянные, углеродные, хлориновые и др.), загорающиеся,

но прекращающие горение и тление после удаления из пламени

(шерстяные, полиэфирные и др.), и горючие, продолжающие

гореть и тлеть после удаления из пламени (хлопчатобумаж-

ные, лубяные, вискозные и др.).

Оценка огнестойкости проводится по воспламеняемости,

легкости возгораемости и горючести (скорости возгора-

ния) .

Испытания текстильных полотен на огнестойкость прово-

дят при вертикальном, наклонном (45°), горизонтальном поло-

жении элементарных проб с использованием нагретой прово-

локи.

В качестве показателей огнестойкости текстильных полотен

применяют следующие:

воспламеняемость — легкость или отсутствие возгорания,

характеризуемые температурой и временем воспламенения

пробы;

горючесть — скорость горения пробы, продолжительность

остаточного горения в секундах, время горения пробы после

удаления ее из зоны огня;

продолжительность остаточного тления — время в секундах

свечения пробы после ее удаления из зоны огня;

обугливаемость — высота в миллиметрах почерневшего уча-

стка в результате термического разрушения волокон и нитей

пробы.

Методика испытаний текстильных полотен на огнестойкость

изложена в «Лабораторном практикуме по текстильному мате-

риаловедению» [2].

183

4. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Оптические свойства дают ]возможиость оценивать способность

текстильных полотен количественно и качественно изменять

световой поток, в результате чего проявляются их цвет, блеск,

прозрачность и белизна.

Световой поток

— видимая часть спектра электромагнит-

ных излучений. Часть Ф

отражается от поверхности, часть рас-

сеивается при прохождении через материал Ф

, часть Ф

про-

ходит.

Ф = Ф

+ Ф

+ Ф,. (V.36)

Показателями свойств являются коэффициенты отражения

ро=Фо/Ф, поглощения а=Ф

/Ф, пропускания т=Ф

/Ф.

Отражательная способность полотен, так же как поглоще-

ние и рассеивание, зависит от их строения, поверхности, пере-

плетения, химического состава волокон и нитей, молекулярного

строения, красителя и др.

Ткани атласного переплетения имеют очень высокую отра-

жательную способность. Полотна с длинным ворсом также об-

ладают достаточно высокой отражательной способностью. На-

оборот, полотна из текстурированных нитей, аппаратной пряжи,

нитей с высокой круткой (креповой) рассеивают световой

поток.

Существенное влияние оказывают также красители, кото-

рые проявляют большую избирательную способность к погло-

щению светового потока. Избирательность поглощения зави-

сит от количества и характера распределения частиц красителя

в волокнах. Естественно, полотна с малым поверхностным за-

полнением хорошо пропускают свет.

Цвет. Текстильные полотна могут иметь ахроматические и

хроматические цвета. При равномерном поглощении полотнами

света имеют йесто ахроматические цвета: белый цвет при пол-

ном отражении, черный цвет при полном поглощении и серый

цвет при неполном поглощении. Эти цвета по светлоте разли-

чаются значениями коэффициента отражения:

=Ф

/Ф, (V.37)

где Ф

— поток отраженного света; Ф — поток падающего света.

Крайними по светлоте являются белое полотно (р

=0,85) и

черный бархат р

=0,002.

Спектры отражения поверхностей показаны на рис. V.17. Ко-

эффициент отражения у ахроматических полотен одинаков для

световых лучей любых длин волн. При органолептической

оценке ахроматические цвета полотен разделяют на ярко-бе-

лые, светло-серые, средне-серые, темно-серые, черные и глу-

боко-черные. Светлота оценивается по ахроматической шкале

184

Рис. V.17. Спектры отражения поверх-

ностей, имеющих цвета:

I — хроматические; 2—4 — ахроматические

—

белый; 3 — серый; 4 — черный)

с набором эталонов цвета от бе-

лого до черного и с замеренным

коэффициентом отражения.

При избирательном поглоще-

нии диффузионный рассеянный

поток состоит в основном из из-

лучений, имеющих определенную

длину волны Я хроматических

цветов. Мощность излучений хро-

матических цветов в зависимости от длины волны излучений

показана на рис. V.18. Анализ кривых спектров излучения пока-

зывает, что распределение мощности излучения для разных

цветов существенно различно и типично.

При ориентировочной оценке цвета излучений с непрерыв-

ным спектром выделяют три линейно независимых цвета, опти-

ческое смешение которых в разной пропорции дает возмож-

ность получить любой цвет. Спектр излучения делят на три

зоны: первую (излучение от 380 до 480 им), вторую (излучение

580 680 780

Длина

Волны,

мм

! !

( 1

1 1

i 1

Х\

"i !

180480560 П

Ю 380 71

Ю 380 780 380 „Я

ЯО 460 560

180 380

780 380

180 380

780

Длинадоящ

$ ни

Рис. V.18. Спектры излучения светящихся тел, имеющих цвет:

а — красный; б —оранжевый; в —желтый; г — зеленый; д — голубой; е

—

синий; ж —

фиолетовый; з — пурпурный

185

от 480 до 560 нм) и третью (излучение от 560 до 780 нм).

Сумма монохроматических лучей первой зоны, воздействуя на

глаз, дает ощущение синего цвета, второй зоны — зеленого

цвета и третьей зоны — красного. Таким образом, цвет любого

сложного излучения является результатом воздействия на глаз

излучения синего, зеленого и красного цветов.

В световых потоках этих цветов преобладают излучения од-

ной из соответствующих зон. Для световых потоков других цве-

тов характерна более высокая мощность излучений: красной и

зеленой зон (с более мощным излучением в красной зоне) —

излучения оранжевого цвета; при одинаковой мощности крас-

ной и зеленой зон — излучение желтого цвета; зеленой и синей

зон — излучения голубого цвета и т. д.

В результате изучения зависимости между спектральным

составом излучений и цветом получены [7] следующие положе-

ния: 1) если излучения отличаются по цвету, то они различны

по спектральному составу, и одинаковы по цвету, если излуче-

ния одинаковы по спектральному составу; 2) одинаковые по

цвету излучения необязательно должны иметь один и тот же

спектральный состав.

Зрительное восприятие цвета — сложный психофизический

процесс, результат преобразования видимого излучения зри-

тельным аппаратом человека. Основной качественной характе-

ристикой ощущения цвета для полотен является цветовой тон.

Различие цветовых тонов оценивается цветными порогами.

Всего в видимом спектре насчитывается около 130 порогов, во

внутренних цветах — 20—30 порогов.

Различие двух ощущений цвета при одном и том же цвето-

вом тоне, но разной степени хроматичности характеризуется на-

сыщенностью, которая оценивается порогами насыщения., Наи-

больший порог насыщения у спектральных цветов и нулевой

у ахроматических. Большое число порогов насыщения прихо-

дится на коротковолновую и длинноволновую части спектра.

Для оценки цвета текстильных полотен важное значение

имеет количественная характеристика цвета —

светлота,

пока-

зывающая степень общего между данным цветом и белым.

Светлота несамосветящихся тел зависит от их световых свойств,

в том числе от отражательной способности, изменения яркости.

Окраска текстильных полотен имеет теплые (красные, оранже-

вые, желтые, желто-зеленые) и холодные (зелено-голубые, го-

лубые, синие, фиолетовые) цвета.

Белые и теплые цвета — яркие, хорошо выявляют фактуру

полотен, в одежде подчеркивают объемность фигуры. Темные и

холодные цвета скрывают поверхность, объемность материала.

Нужно заметить, что понятия теплых и холодных окрасок и

теплых и холодных цветов не совпадают. Теплота солнечного

света — инфракрасное излучение. Материал, поглощающий это

186

излучение, называют теплым, а когда происхо^'т отражение,

называют холодным.

Цвет полотен зависит также от соотношения хроматического

и ахроматического излучений, характера поверхности, оптиче-

ских свойств волокон или нитей. На гладкой блестящей поверх-

ности цвет воспринимается более ярким, светлым, чем на не-

ровной. На ощущение цвета влияют расположение цветов и

контраст, которые приводят к изменению светлоты, насыщен-

ности и цветового тона.

Наличие, например, двух разноярких участков ахроматиче-

ских цветов приводит к изменению их светлоты: менее светлый

светлеет, более темный темнеет. Серый рисунок на черном

фоне повышает свою светлоту. Световой контраст меняется при

соприкосновении хроматических и ахроматических цветов.

В случае хроматических цветов световой поток как бы сумми-

руется и меняется. Например, на красном фоне оранжевый

цвет желтеет, желтый зеленеет, зеленый голубеет.

Важное негативное явление представляет разнооттеночность.

Отраженный от материала световой поток, его спектраль-

ный состав оценивают по следующим показателям:

доминирующая длина волны А,;

чистота цвета, %

Р = Br 100/В, (V.38)

где — яркость монохроматического излучения; В — яркость всего воспри-

нимаемого излучения;

В = AZ/AS, (V.39)

где Л/ — интенсивность излучения; AS — площадь, на которую действует

излучение.

Коэффициент яркости текстильных полотен

г = В/В

где Be—яркость идеально белой поверхности, коэффициент отражения ко-

торой равен 1.

При определении цвета согласно международной колоримет-

рической системе МКО приняты при расчете цвета следующие

монохроматические излучения: красный R (Л.=700 нм), зеле-

ный G (Ji,=546,l нм), синий В (\ = 435,8 нм). Эти цвета, как

указывалось, основные. Мощность излучения красного R со-

ставляет 1 лм, зеленого G — 4,6 лм, синего В — 0,06 лм. При

оптическом смешении этих излучений в таких количествах по-

лучается белый цвет. Координатами цвета в системе единичных

цветов R, G, В приняты их координаты г, g, b. Они называются

также координатами цветности:

r+g + b=m, (V.40)

где т

—

модуль.

r = r/m, g

==g!m,

b = b/m. (V.41)

187

Рис. V.19. Цветовой конус,

Рис. V.20. Цветовой график системы,

основными цветами которой являются

монохроматические излучения с длиной

волны 700; 546,1; 435,8 им (точка Е

—

равноинтенеивный источник света)

В этом случае модуль характеризует цвет с количественной

стороны, а координаты цветности—с качественной.

Таким образом, векторы реальных хроматических цветов

образуют объем, называемый цветовым конусом, поверхность

ОВАС (рис. V.19) которого является геометрическим местом

векторов монохроматических цветов, а поверхность АСО — пур-

пурных цветов, получаемых смешением цветов коротковолновой

и длинноволновой частей видимого спектра. Внутри конуса на-

ходятся векторы реальных хроматических цветов. Вектор OD —

вектор ахроматического цвета.

Плоскость сечения цветового конуса, проходящую через

точки векторов основных цветов, называют цветовым графиком

(рис. V.20), где RGB — цветовой треугольник, на плоскость ко-

торого нанесены монохроматические излучения от 435,8 до

700 нм. На рисунке приведено построение точки F, соответст-

вующей монохроматическому излучению 510 нм, координаты

цветности которой г(Х) =—1,3321, g{X) = 1,9318; Ь{Х) =0,4053.

Так как координата г отрицательна, то влево от точки В отло-

жен отрезок BCi = 1,3321 BR. На продолжении стороны RG тре-

угольника откладывается отрезок RC

= 1,9318. Через точки С\

и С

проводятся линии, параллельные сторонам BG и BR тре-

угольника. Их пересечение является местонахождением излуг

чения 510 нм.

Отложив отрезок GC

, равный 0,4053, и проведя через точку

Сз прямую, параллельную RG, получим точку F.

Линия спектральных цветов — линия, на которой располо-

жены точки монохроматических излучений, проходит через вер-

шины цветового треугольника, охватывая всю его площадь (см.

рис. V.20).

Цветовой график имеет особенности. Монохроматические из-

лучения с длиной волны от 546,1 (вершина треугольника G) до

188

700 нм (вершина треугольника R) находятся на линии, прак-

тически совпадающей со стороной треугольника RG. Коорди-

ната цветности Ь (К) для этих цветов составляет всего 0,0001—

0,004. Это свидетельствует о том, что спектральные цвета в диа-

пазоне 546,1—700 нм могут быть получены смешением прак-

тически только двух цветов: R и G.

Цветности всех излучений с длинами волн более 700 нм

оказываются одинаковыми с цветностью спектрального цвета

Я=200 нм. Важной особенностью цветового графика является

то, что большое количество цветов располагается вне треуголь-

ника RGB на площади, ограниченной стороной треугольника

BG и линией GFB. Все эти цвета имеют отрицательную коор-

динату цветности г.

Перечисленные и другие существенные недостатки системы

расчета привели к созданию системы,, более удобной для вы-

числения. В новой системе реальные цвета заменены тремя

реально не воспроизводимыми цветами X, У, Z. Эти цвета ле-

жат вне поля реальных цветов, однако они располагаются так,

что образованный ими треугольник охватывает все поле реаль-

ных цветов.

Выбор основных цветов X, Y, Z исходит из предпосылки ус-

ловий определения третьей характеристики цвета — яркости.

Принимая во внимание, что любой произвольный цвет выража-

ется через основные цвета R, G, В, яркость цвета можно рас-

считывать по яркости основных цветов:

= rB

+gB

+ bB

, (V. 42)

где В

, ВО, ВВ — яркости основных единичных цветов R, G. В.

Яркость единичных основных цветов X, Y, Z по аналогии

с формулой (V.42)

=хВ

+ уВу + гВ

, (V.43)

где х, у, 2 —координаты цветности цвета F в системе XYZ\ Вх, Вт, Вг —

яркости основных единичных цветов X, Y, Z.

Из этого выражения следует, что при яркости любых двух

цветов, равной нулю, существенно упрощается их определение.

При колориметрических измерениях синтезируют цвет, тож-

дественный с цветом пробы, из трех эталонных цветов состав-

ляют отмеченное выше уравнение цвета.

Более обстоятельно материал по этому вопросу изложен

в учебном пособии «Цветоведение> [7].

Белизна. Одним из важнейших показателей качества белых

текстильных полотен и изделий является белизна. В понятие

белизны обычно вкладывается ощущение цвета белой поверх-

ности как хорошо рассеивающей световой поток поверхности.

189

Белыми принято также считать поверхности с высоким коэф-

фициентом отражения по всей видимой области спектра или

слабовыраженным селективным поглощением света. Белизну

текстильных полотен повышают путем химического и физиче-

ского воздействия, например белением, мытьём, чисткой, под-

цветкой синими красителями и пигментами, с помощью опти-

ческих отбеливающих веществ. Белизна является также одной

из важнейших характеристик качества неокрашенных поло-

тен.

Точные колориметрические показатели белизны пока не

установлены, поэтому как эталону белизны предпочтение отда-

ется идеально белой поверхности, диффузно отражающей па-

дающие на нее лучи света. Такая условная поверхность пол-

ностью отражает все монохроматические лучи видимой зоны

спектра, и ее белизна принимается равной 100 % (7].

Известно много методов оценки белизны разных материа-

лов. Например, существует оценка белизны двумя показате-

лями: коэффициентом яркости и коэффициентом фодцветки,

рассчитанным как отношение коэффициентов яркости г, изме-

ренных при длине волн

= 540 нм и

Я,

= 410 нм.

? ? = г

/г

. (V.44)

Если коэффициенты яркости отличаются не более чем на

1 %. а коэффициент подцветки — не более чем на 0,03, мате-

риалы по белизне считаются тождественными.

Кроме того, белизну текстильных полотен можно оценивать

по отражающей способности, w, %, их поверхности:

—

- 100/ро, (V.45)

где р

— коэффициент отражения пробы полотен;

ро —

коэффициент отраже-

ния эталонной белой пластины.

Для оценки белизны текстильных полотен применяют раз-

ные приборы — комлйраторы, например электронный компара-

тор цвета ЭКЦ-1 и др.

Блеск. Специфическое восприятие человеком отраженного

светового потока, состоящего из зеркально отраженного свето-

вого потока, называют блеском. Чем выше составляющая зер-

кального отражения, тем сильнее блеск.

Блеск текстильных полотен определяется характером их по-

верхности, расположением нитей и волокон в структуре, пере-

плетением и меняется в зависимости от расположения участков,

отражающих световой поток. Понижение блеска тканей дости-

гается креповым эффектом. На блеск полотен существенно

влияет блеск Нитей и волокон. Блеск тканей в одежде появля-

ется при носке, при образовании плоских микроучастков при

глаженье, при влажно-тепловой обработке. Оценка блеска по-

лотен может производиться сравнением отражающей способно-

го

сти поверхности, например, тканей и эталона при разных утьг^

наклона (от 45 до 80° к нормали). Для этого определяют число

блеска:

q^lOlnfo/aj), (V.46)

где Oi и

02 —

количество отраженного света, падающего на поверхность под

углами 22,5 и 0°.

Число блеска <р Ощущение поверхности

0,5—1 Глубокоматовая

1—2 Матовая

3—4 Полуматовая

4—8 Блестящая

8—16 Высокоблестящая

Гониофотометрический метод оценки блеска полотен осно-

ван на измерении интенсивности / отраженного света под раз-

ными углами а к плоскости падения луча. '

Степень блеска текстильных полотен С, °/о, оценивают также

сравнением коэффициента отражения поверхности пробы с ко-

эффициентом отражения эталона:

С = рот/рот. э, (V.47)

где рот — коэффициент отражения пробы; р

т. •

—

коэффициент отражения

эталона.

Методика испытаний для определения коэффициента отра-

жения с помощью фотометра приведена в «Лабораторном прак-

тикуме по текстильному материаловедению» [2].

Прозрачность. Это свойство текстильных полотен связано

с ощущением проходящего через полотно потока излучений, что

дает представление о глубине наблюдаемого материала. Про-

зрачность зависит от поверхностного заполнения, переплетения,

прозрачности волокон и нитей. Особенно значительна прозрач-

ность тканей, трикотажа, выработанного ажурными или подоб-

ными им переплетениями. Прозрачность как явление может

ощущаться со стороны падающего потока света, когда он про-

ходит через полотно, дважды отражаясь от поверхности, на ко-

торой расположен материал. Важное значение имеет прозрач-

ность полотен или изделий при действии ультрафиолетовых

лучей. Известно, что облучение ультрафиолетовыми лучами

в умеренных дозах полезно человеку, а в больших, чрезмерных

приносит вред. Прозрачность полотен к излучениям характери-

зуется коэффициентом пропускания Кпр, для определения кото-

рого используют спектрофотометры:

Л"„

= /о.ф//ф, (V.48)

где /о.

ф —

ток от ультрафиолетового излучения с пробой исследуемого ма-

териала; /ф — ток от ультрафиолетового излучения без пробы исследуемого

материала.

191