Показники термостабільності волокон, що найбільш широко використовуються при виготовленні швейних виробів

Вид волокна	Температура склування Тск, 0С	Температура переходу у в’язкотекучий стан Тт, 0С	Температура плавлення Тпл, 0С	Температура термічної деструкції Тдест, 0С
Поліамід 11 (ПА)	46	173-180	186-190	>280
Поліамід 66 (ПА)	82	235	253-265	>300
Поліакрілонітрільне (ПАН)	62-71	145-155	165-175	387
Полівінілхлоридне (ПВХ)	80,5	80-115	200-210	-
Поліефірне (ПЕ)	83-90	200	230-238	115-180
Поліуретанове (спандекс) (ПУ)	-	170-230	230-290	-
Віскозне козеїнове(Віс)	-	-	-	175
Віскозне целюлозне (Віс)	-	-	-	150
Вовна (Вовна)	-	-	-	135
Шовк натуральний (Шовк)	-	-	-	150

Слід відмітити, що ступінь кристалічності полімеру залежить від температури нагріву . При чому при збільшенні кристалічності підвищується зминність текстильних матеріалів. В зв’язку з цим текстильні матеріали піддаються додатковій обробці спеціальними хімічними засобами, що в свою чергу вносить певні складнощі в реалізацію процесів ВТО (ускладнюється процес дублювання).

Таким чином, можна констатувати, що різноманітна морфологічна будова полімерів суттєво впливає на комплекс фізико-механічних властивостей текстильних матеріалів, і як наслідок, на операції ВТО деталей одягу.

3. Гігротермічні і фізико-механічні властивості полімерних матеріалів

Підлягаючи в процесі виробництва і експлуатації різним гігротермічним впливам, текстильні матеріали значно змінюють свої структурні і деформаційні властивості . Ці зміни викликані молекулярним характером і пов’язані з поглинанням вологи дисперсним тілом. Вологообмінні властивості матеріалів визначають можливість поглинати або віддавати вологу і впливають на кінетику фізико-механічних процесів, які протікають в матеріалах при тепло-волого-силовому впливі.

Важливим моментом при оцінці деформаційних властивостей матеріалів для одягу є фізичні стани полімерів та форми і види зв’язків вологи більшості аморфних полімерів характерні чотири фізичних стани: кристалічне і три некристалічних (склоподібний, високоеластичний, в’язкотекучий), а також два фазових стани: кристалічне та у вигляді рідини . Перехід полімеру з одного стану в інший здійснюється в визначених температурних межах (рис.3.1). Для полімерів з високим вмістом кристалічності притаманні склоподібний стан (бавовна) або склоподібний і високоеластичний стани (вовна).

Для процесів ВТО швейних виробів важливим є склоподібний та високоеластичний стани, а при зварюванні термопластичних матеріалів – температура в’язкої текучості.

В інтервалі температур Т_хр – Т_ск (рис.3.1) відбувається експлуатація швейного виробу. Тому формостійкість одягу в значній мірі визначається в’язкопружними властивостями текстильних матеріалів. При температурі нагрівання матеріалів вижче склоподібного стану Т_ск полімер переходить у високоеластичний стан. Величина температури Т_ск для полімерів різна і залежить від складу і його будови . В інтервалі температур Т_ск – Т₁ (область ВТО) в полімері повністю розвивається високоеластична деформація, величина якої після досягнення температури Т₁ змінюється не суттєво. Значення температури Т₁ не є константою і вимагає корегування із урахуванням значень температур термостійкості, теплової усадки тканини, руйнування барвника та оздоблювальних речовин. При досягненні полімером температури Т_т розвивається пластична деформація, пов’язана з текучістю полімеру. Стабілізація отриманого технологічного ефекту ВТО забезпечується за рахунок охолодження полімеру до температури Т_ск. При цьому бажано, щоб охолодження було максимально інтенсивним. Практика свідчить, що вирішити це питання на діючому пресовому обладнанні дуже складно.

Рис.3.1. Термомеханічні криві полімерів:

1 – синтетичні волокна;

2 – волокна вовни;

3 – волокна бавовни, льону.

Як правило в склоподібному стані деформації полімерних матеріалів малі і зворотні. При переході матеріалу у високоеластичний стан має місце скачкоподібна зміна деформації, що дозволяє завершувати стадію підготовки матеріалу до деформування при Т₁ ≤ 100 ºС.

Другою, не менш важливою складовою забезпечення необхідної якості технологічного ефекту на операціях ВТО, є застосування зволоження матеріалів (за виключенням операцій дублювання). При цьому цей процес може бути реалізований різними способами: за рахунок дії пари, отриманої при контакті попередньо зволоженого пропрасувувача з нагрітою поверхнею подушки преса, а також при застосуванні пари, виготовленої за межами подушок (використання індивідуальних парогенераторів або централізованого приготування пари в котельній).

Слід зауважити, що роль вологи при ВТО швейних виробів подвійна: в процесі пропарювання, за рахунок теплоти адсорбції (процес конденсації пари на поверхні волокон), здійснюється швидке (за долі секунди) нагрівання волокон, їх пластифікація і одночасно суттєво зменшується тертя між волокнами (волога відіграє специфічну роль мастила). При цьому зволоження матеріалу в процесах ВТО має тимчасовий характер, а її кількість визначається специфікою форм та зв’язків (рис.3.2) .

Рис. 3.2. Схема послідовності видалення вологи різних видів і форм зв’язків при сушки:

1 – крива сушки;2 – термограма сушки.

Враховуючи те, що при зволоженні матеріалів та їх сушки волога є неоднорідною за своїми фізичними властивостями, виникла необхідність визначення діапазону потреб вологи при реалізації технологічних процесів ВТО .

Дослідження показали, що процеси ВТО успішно реалізуються за рахунок нарощування прошарку вологи полімолекулярної адсорбції і частково капілярної вологи мікропор. При цьому адсорбційні процеси на поверхні волокон завершуються при температурі Т ≤ 100⁰С. Надлишок сформованого прошарку вологи при ВТО дозволяє суттєво прискорити протікання деформаційних процесів, а при ВТО бавовняних тканин за рахунок зволоження проявляються високоеластичні властивості. Практично після досягнення в матеріалі за рахунок зволоження температури Т ≤ 100⁰С позитивна роль вологи вичерпується і необхідно здійснити процес сушки шляхом видалення введеного надлишку вологи. Цей процес, як показано в роботі , завершується при температурі (105 – 110⁰С), при цьому різниця в температурах видалення одного і того ж виду зв’язку вологи не перевищує

7 %.

Виходячи з наведених даних процес ВТО був представлений як трьохстадійний . Досягти високої якості обробки можна, якщо в процесі ВТО на кожній з 3-х стадій будуть витримані основні вимоги до параметрів обробки (рис.3.3). На перший стадії обробки під впливом робочого середовища (Q, W) (як правило водяна пара, яка виконує функцію пластифікатора і нагрівача матеріалу) забезпечується підготовка матеріалу до формування. При цьому матеріал необхідно нагріти до температури вищої ніж температура склування Т_ск < Т_I ≤ 100⁰С. На другій стадії нагрітий матеріал формується під впливом силового поля (Р). Водночас тепловий потік Q₂ забезпечує нагрівання і сушку матеріалу при Т_II ≤ 105 – 110⁰С. На третій стадії процесу ВТО здійснюється охолодження матеріалу до температури склування T_III ≤ Т_ск, за рахунок чого забезпечується необхідна формостійкість матеріалу. Сформульовані вимоги до кожної з трьох стадій ВТО являються універсальними і не залежать від типу обладнання, яке використовується. При цьому треба також звернути увагу на рівень енергетичного впливу на матеріал.

Рис.3.3. Технологічна підсистема «Стадії процесу ВТО» в системі енергозабезпечення процесу ВТО:

I – стадія підготовки матеріалу до формування;

II – стадія деформування матеріалу;

III – фіксація отриманої форми;

Q_1, Q_2, Q₃ – тепло різних параметрів, яке підводиться до матеріалу;

W – волога;

Р – тиск.

Як бачимо, на кожній стадії ВТО використовується різна температура нагрівання матеріалу. Тому важливою умовою при виборі температури нагрівання тканин в процесі ВТО є величина теплостійкості, термостійкості тканин, а також температура деструкції барвників. Необхідно також особливу увагу приділяти властивостям полімерів, які входять до складу матеріалу, та їх зміни під впливом температури.

Визначить достатність енергетичного навантаження можна за рахунок контролю температури або вологості , поскільки між ними є певний взаємозв’язок. Виходячи з цього в даній роботі був задіяний температурний принцип контролю за процесом ВТО. При цьому слід звернути увагу, що при неефективному використанні робочої поверхні подушок що притаманне сучасній технології ВТО на паропресах, суттєво погіршуються умови нагрівання пакетів, в т.ч. за рахунок зволоження.

В зв’язку з цим виникає потреба застосовування додаткових засобів, які не допускають втрати пари в зоні не зайнятій виробом.

Таким чином, проведений аналіз вказує, що в основі проведення процесів ВТО лежать деформаційні властивості полімерних матеріалів, які в значній мірі визначаються морфологічними властивостями, що в свою чергу необхідно враховувати при виконання процесів ВТО.