Исследовательская работа по Технологии
«Сравнение свойств натуральных и синтетических материалов»
Содержание
Введение
Цель
Задачи
Теоретическая часть
Классификация волокон
Свойства натуральных волокон
Свойства химических волокон
Гигиенические свойства тканей
Исследовательская часть
Опыт №1
Опыт №2
Опыт №3
Вывод
Заключение
Список литературы
Введение
При выборе ткани для одежды часто встает вопрос: «Что лучше синтетика или натуральные материалы?» С прошлого столетия точно известно: хлопок и шерсть — это хорошо для организма, а синтетика – плохо. Сегодня в отношении состава тканей не все так однозначно. Среди них появились новые, в том числе комбинированные и с особыми свойствами. Попробуем сравнить свойства разных тканей.
Цель
Сравнить свойства разных текстильных материалов и выяснить какие из них лучше подходят для одежды.
Задачи:
Изучить состав текстильных материалов
Исследовать свойства текстильных материалов.
Узнать, одежду из каких материалов предпочтительнее выбирать.
Теоретическая часть
Одежда является своеобразным кольцом защиты от неблагоприятных природных условий, механических воздействий, предохраняет поверхность тела от загрязнения, избыточного солнечного излучения, других неблагоприятных факторов бытовой и производственной среды.
Текстильные материалы состоят из текстильных волокон. Волокна отличаются друг от друга по химическому составу, строению и свойствам. В основу существующей классификации текстильных волокон положено два основных признака – способ их получения (происхождение) и химический состав, так как именно они определяют основные физико-механические и химические свойства не только самих волокон, но и изделий, полученных из них.
Классификация волокон
С учетом классификационных признаков волокна делятся на: натуральные и химические.
К натуральным волокнам относят волокна природного (растительного, животного) происхождения: хлопок, лен, шерсть и шелк. К химическим волокнам – волокна, изготовленные в заводских условиях. При этом химические волокна подразделяются на искусственные и синтетические.
Свойства натуральных волокон
Волокна растительного происхождения
Хлопок
Хлопок — волокно, покрывающее семена растения хлопчатника. Волокна вместе с семенами называются хлопком-сырцом, а после отделения их от семян получают хлопок-волокно.
Гигроскопичность хлопка высока. Хлопок быстро впитывает влагу и быстро ее отдает, т. е. быстро высыхает.
Волокна хлопка имеют хорошую термостойкость. Волокна хлопка горят желтым пламенем и сгорают полностью, образуя серый пепел. При сжигании волокна ощущается запах жженой бумаги.
Лен.
Лен относится к лубяным волокнам, т. е. волокнам, которые содержатся в стеблях, листьях или плодах растений.
Физико-химические свойства льна близки к свойствам хлопка. Гигроскопичность его при нормальных условиях равна 12%. Лен быстро впитывает и отдает влагу. Особенностью льна является его высокая теплопроводность, поэтому на ошупь волокна льна всегда прохладны. Эти свойства делают лен незаменимым для летней одежды.
Волокна льна окрашиваются и отбеливаются труднее, чем хлопок, поскольку имеют интенсивную природную окраску.
Горит лен так же, как хлопок.
Волокна животного происхождения
Шерсть
В текстильной промышленности в основном перерабатывается овечья шерсть.
В овечьей шерсти встречается волокно четырех видов: пух , переходный волос, ость и мертвый волос .
Шерсть, состоящая из волокон одного вида, называется однородной, а из смеси волокон разного вида — неоднородной.
шерсть применяют для выработки различных камвольных костюмных и пальтовых тканей, суконных костюмных и пальтовых тканей, грубосуконных тканей
Износостойкость тонкой шерсти выше, чем грубой.
Свойлачиваемость — это способность шерсти в процессе валки образовывать застил. Наибольшей способностью свойлачиваться обладает тонкая упругая сильно извитая шерсть.
Шерсть при нормальных условиях поглощает 13 — 16 % влаги от своей массы, т. е. обладает наибольшей гигроскопичностью. Она медленно впитывает влагу и медленно ее отдает в окружающую среду. Под действием тепла и влаги волокно приобретает способность удлиняться
Шерсть начинает терять прочность при нагревании до температуры 110°С и выше.
Стойкость к светопогоде у шерсти значительно выше, чем у хлопка и льна. Прочность волокон уменьшается на 50 % при облучении ее прямыми солнечными лучами в течение 1120 ч. При горении шерсти ощущается запах жженого рога, при вынесении из пламени горение прекращается.
Шёлк
Шелком называется нить, являющаяся продуктом выделения шелкоотделительных желез гусениц шелкопряда перед превращением их в куколки.
Ткани из натурального шелка мало сминаются.
При нормальных условиях шелк-сырец поглощает 10,5 % влаги.
По химической стойкости натуральный шелк превосходит шерсть.
Волокна натурального шелка теряют прочность при температуре более 110°С. Под действием прямых солнечных лучей шелк разрушается быстрее, чем все прочие натуральные волокна. Прочность волокна снижается на 50% при облучении его в течение 200 ч. При горении шелк ведет себя так же, как и шерсть.
Свойства химических волокон
Искусственные волокна
Вискозные волокна
Исходным сырьем для получения вискозных волокон и нитей является древесная целлюлоза.
Волокна и нити выпускаются блестящими (резкий холодный блеск) и матированными.
Волокно имеет хорошие гигроскопические свойства. При нормальных условиях оно поглощает приблизительно 13% влаги от всей массы. Имеет большую усадку при набухании. Волокно обладает хорошей светостойкостью и средней стойкостью к истиранию.
Волокно термопластично. Изделия могут в течении длительного времени эксплуатироваться при температуре 100 – 120˚С без потери прочности. Характер горения волокна как у хлопка.
Ацетатное волокно.
Сырьем для получения ацетатного волокна является целлюлоза хлопкового пуха.
Упругость ацетатного волокна значительно больше, чем вискозного, и поэтому ткани из этого волокна меньше сминаются. Волокна значительно меньше набухают в воде, обладают хорошими теплоизоляционными свойствами, высокой светостойкостью, пропускают ультрафиолетовые лучи, равномерно и глубоко окрашиваются.
При нормальных условиях волокно поглощает 6 — 6,5% влаги, температура плавления 250 — 260° С. Волокна имеют малую стойкость к истиранию, повышенную электризуемость, недостаточную теплостойкость, приводящую к появлению на изделиях дефектов при температуре свыше 140 — 150 °С, сминаемы при стирке.
Синтетические волокна
Капрон.
Мономером для получения капрона является капролактам, который синтезируется из фенола и бензола.
Капрон обладает самой высокой стойкостью к истиранию; если его устойчивость принять за 100 %, то у хлопка она будет составлять 10 %, у шерсти — 5 %, а у вискозного волокна — 2 %. Капрон устойчив к действию микроорганизмов. Прочность в мокром состоянии снижается не более чем на 10 %.
К недостаткам необходимо отнести следующие свойства: низкую гигроскопичность (при нормальных условиях поглощает 3,5 — 4,5 % влаги), низкую светостойкость и термостойкость (уже при температуре 65° С начинает необратимо терять прочность). Температура плавления 215 — 255°С.
Лавсан.
Лавсан является прочным волокном, обладает высокими устойчивостью к смятию (приблизительно в 2 раза большей, чем шерсть), упругими свойствами, хорошей формоустойчивостью (хорошо сохраняет приданную форму: плиссе, гофре). Волокно имеет высокую стойкость к истиранию. Лавсан обладает высокой светостойкостью (по этому показателю уступает только полиакрилонитрильным волокнам), имеет шерстоподобный внешний вид, теплостоек и превосходит по этому показателю все химические и натуральные волокна, кроме специальных термостойких. Небольшое снижение прочности наблюдается лишь при температуре 160 — 170 "С.
Основным недостатком является низкая гигроскопичность. При нормальных условиях поглощает 0,4 — 0,5 % влаги, электризуется, плохо окрашивается.
Нитрон.
Волокно имеет достаточно высокую прочность, но меньшую, чем у капрона и лавсана, разрывное удлинение 18 — 25%. По упругим свойствам волокно находится между капроном и лавсаном, по теплостойкости не уступает лавсану. Оно шерстоподобно, имеет хороший и теплый гриф, по теплопроводности приближается к шерсти, легко подвергается чистке, не изменяет свои свойства в мокром состоянии.
К недостаткам следует отнести легкую электризуемость, низкую гигроскопичность (при нормальных условиях поглощает 0,8 — 1 % влаги), трудность окрашивания, малую стойкость к истиранию.
Спандекс.
Название "спандекс" часто используется как родовое для всех нитей подобного вида, таких как спандекс, лайкра, вирен и др. Нити обладают большой обратимой растяжимостью (в 2 — 3 раза и более) при сравнительно высокой прочности и малой плотности. Их широко используют для производства трикотажных и тканых изделий бытового, спортивного, медицинского и других назначений. Эти нити часто вырабатываются с предохраняющей их обмоткой из пряжи различных видов или комплексных нитей.
Высокоэластичные полиуретановые нити имеют ряд существенных преимуществ перед резиновыми нитями: они являются более прочными (в 2 — 3 раза), обладают большей эластичностью (в 2 — 3 раза), имеют пониженную плотность (7 = 1,2 мг/мм3), более высокую устойчивость к истиранию и значительно более высокую устойчивость к многократным деформациям (в 10 — 20 раз). Существенным недостатком является их сравнительно невысокая термостойкость: при нагревании до 150° С они желтеют, так как начинается термическая деструкция.
Лайкра обычно используется в комбинации с другими видами волокон, как натуральными, так и химическими. Полученные изделия приобретают повышенную мягкость, делаются более изящными, повышается их формоустойчивость, увеличивается срок эксплуатации. При носке одежды появляется ощущение большей комфортности. Изделие при этом сохраняет все лучшие свойства и полное ощущение того вида волокна, которое преобладает в данном изделию
Волокно | Свойства |
Хлопок | Имеет хорошую гигроскопичность, механическую плотность, сравнительно высокую термостойкость, более стоек к действию света чем вискоза и натуральный шелк, но уступает шерсти и льну. |
Лён | Повышенная гигроскопичность (хорошо дышит), высокая прочность и теплопроводность. Лен один из самых экологически чистых материалов используемых при производстве одежды, тем более для самых маленьких. Лен обладает редкостными бактерицидными свойствами – ни бактерии, ни грибок не размножаются на нем. Лен приятен, имеет гладкую, шелковистую поверхность. Лен иногда называют “природным кондиционером” за его чудесную способность “дышать”, что говорит о том, что его можно носить и летом и зимой. Из-за своих свойств лен летом охлаждает, а зимой согревает. |
Шелк. | Самое легкое, мягкое, шелковистое волокно. Оно очень быстро сохнет и практически не повреждается молью. Высокая прочность. Недостатки: Обладает высокой усадкой. Имеет самую низкую светостойкость. Поэтому применяется, в основном, для пошива модной одежды в сочетании с искусственными волокнами. |
Шерсть | Низкая теплопроводность, высокая гигроскопичность, но в отличии от других волокон, медленно поглощает и медленно отдает влагу. |
Синтетические волокна | Обладают высокой износостойкостью, малой сминаемостью, небольшой усадкой, водонепроницаемостью |
Искусственные волокна | Искусственное волокно делают из целлюлозы получаемой из натурального хлопка. У него особая структура - полая внутри с горизонтальными поперечными сечениями. Специалисты называют вискозу "дышащее волокно". Поэтому оно широко применяется при пошиве модной одежды. Когда человек надевает изделие из вискозы жарким летом, он чувствует прохладу и удобство. Изделия из вискозы мягкие и гладкие на теле. Кроме того, они обладают хорошей износостойкостью. |
| |
Свойства тканей
Основное количество тканей, выпускаемых промышленностью, используется для производства одежды. Одежда необходима человеку для защиты тела от неблагоприятных воздействий внешней среды — низкой и высокой температуры, ветра, дождя, снега и др. Кроме этого она защищает от механических и химических повреждений кожного покрова, предохраняет поверхность тела человека от пыли, грязи, микроорганизмов, защищает от укусов насекомых и животных. Свойства тканей определяются характеристиками входящего в их состав волокна.
Какие свойства тканей важны для человека? Принято в первую очередь вспоминать о гигиенических свойствах.
Основными показателями гигиенических свойств тканей являются: отсутствие в тканях вредных для человеческого организма веществ, проницаемость, теплозащитные свойства, пылеемкость и др.
Гигроскопичность — способность ткани поглощать водяные пары из окружающей атмосферы и удерживать их при определенных условиях. Это одно из важнейших свойств тканей. Ткани с определенной гигроскопичностью являются регулятором тепла между телом человека и окружающей средой. Гигроскопичность тканей зависит от их волокнистого состава, структуры, отделки и др.
Водоупорность — способность текстильных материалов противостоять смачиванию. Для придания тканям водоупорности их поверхность подвергается специальной обработке составами. Поскольку поры при этом не заполняются, такие ткани способны пропускать воздух и водяные пары.
В водонепроницаемых тканях поры заполнены специальным составом, образующим непрерывный слой или пленку, благодаря чему ткани не пропускают пары влаги, воздух, что значительно ухудшает гигиеничность тканей. Показатель водоупорности имеет большое значение для плащевых, пальтовых и костюмных шерстяных тканей. Водонепроницаемость важна для брезентов, палаточных тканей, зонтичных, плащевых и др.
Воздухопроницаемость — способность тканей пропускать воздух и обеспечивать вентилируемость одежды, создавая определенных газовый и влажностный состав пододежного пространства. Гигиенисты утверждают, что при содержании углекислого газа в пододежном пространстве более 0,1 % наступает утомление и обморочное состояние. Чем больше пористость, тем больше воздухопроницаемость.
Теплозащитность — способность сохранять тепло, выделяемое телом человека. Теплозащитные свойства являются одними из важных показателей для многих текстильных изделий, предназначенных для теплой одежды.
Пылеемкость — способность ткани воспринимать пыль и различные загрязнения из окружающей среды. Это — отрицательное свойство тканей, которое зависит от волокнистого состава тканей, ее структуры и отделки.
Электризуемость — это способность материалов накапливать на своей поверхности статическое электричество. При соприкосновении и трении, неизбежных в процессе производства и использования текстильных материалов, на их поверхности непрерывно происходит накапливание и рассеивание электрических зарядов. Электрические разряды – источник неприятных ощущений, а у некоторых особенно чувствительных людей они отрицательно влияют на сердце, сосуды и нервы. Чтобы понизить способность материи собирать электричество, можно обработать ее специальными составами – в продаже представлено довольно много антистатиков.
показатели | ткань |
хлопчатобумажная | шерстяная | искусственная | синтетическая |
гигроскопичность | высокая | Очень высокая | высокая | низкая |
воздухопроницаемость | высокая | средняя | средняя | низкая |
теплозащитность | средняя | высокая | низкая | низкая |
пылеёмкость | средняя | высокая | низкая | высокая |
электизуемость | низкая | низкая | высокая | высокая |
| | | | |
Исследовательская часть
Опыт №1 «Определение уровня гигроскопичности различных материалов»
В ёмкость с водой погрузить изделие из хлопковых, шерстяных и синтетических волокон. Определить в каком случае впиталось жидкости больше.
| Образец №1 носок из хлопка | Образец №2 носок из шерсти | Образец №3 носок из капрона |
гигроскопичность | Высокая | Высокая | Низкая |
Опыт №2 «Определение теплозащитности различных материалов»
В ёмкость налить воду температурой 50ºС, закрыть материалом из шерстяных и синтетических волокон. Через 30 минут измерить температуру воды.
| Образец №1 Без ткани | Образец №2 Шерстяная ткань | Образец №3 Синтетическая ткань |
Температура через 30 минут | 19ºС | 28ºС | 20 ºС |
Опыт №3 «Определение водонепроницаемости различных материалов»
На образец ткани поместить несколько капель воды
| Образец №1 Хлопчатобумажная ткань | Образец №2 полиамид | Образец №3 нейлон | Образец №4 полиэстер |
Водоупорность | Впиталась полностью | Не впиталась | Впиталась частично | Не впиталась |
Выводы
Основным гигиеническим достоинством тканей из натуральных волокон является их высокая гигроскопичность и хорошая воздухопроводность. Именно поэтому хлопчатобумажные и льняные ткани используют для изготовления белья и бельевых изделий. Особенно велики гигиенические достоинства шерстяных тканей – их теплозащитность составляет 75—85 %, у них высокая гигроскопичность.
Вискозные ткани, получаемые путем химической обработки древесной целлюлозы, характеризуются высокой способностью поглощать своей поверхностью водяные пары, они обладают высокой гигроскопичность. Однако для вискозных тканей характерна длительная испаряемость, что вызывает значительные теплопотери с поверхности кожи и может привести к переохлаждению.
Синтетические ткани имеют хорошую механическую прочность, устойчивы к истиранию, воздействию химических и биологических факторов, обладают антибактериальными свойствами, эластичностью и т. д. К недостаткам следует отнести низкую гигроскопичность и, как следствие, – пот не впитывается волокнами, а скапливается в воздушных порах, ухудшая воздухообмен и теплозащитные свойства ткани. При высокой температуре окружающей среды создаются условия для перегрева организма, а при низкой – для переохлаждения. Синтетические ткани способности поглощать воду в 20—30 раз меньше, чем шерстяные. Кроме того, синтетические ткани способны удерживать неприятные запахи, хуже отстирываются, чем натуральные.
Заключение
Зная основные свойства тканей, можно удачно подбирать материал для одежды, рассчитанной на конкретный сезон. К примеру, летом, весной предпочтительно носить изделия, произведенные из натурального сырья. Наиболее популярные хлопчатобумажные материи изготавливают с добавлением вискозных волокон, некоторого процента синтетики. Благодаря этому ткань остается дышащей и легкой, но ухаживать за ней намного проще.
Кроме этого, зная свойства тканей, необходимо учитывать насколько одежда контактирует с телом человека.
Первый слой комплекта одежды – нательное белье. Основное назначение этого слоя – поглощение пота и других выделений кожи, хорошая вентиляция между кожей и бельем. Поэтому ткани, из которых изготавливается белье, должны обладать высокой гигроскопичностью, быть воздухопроницаемыми и паропроницаемыми. Лучше всего этим требованиям отвечают натуральные ткани.
Второй слой одежды (костюмы, платья) должен обеспечить создание оптимального пододежного микроклимата, способствовать удалению испарений и воздуха из белья и отвечать характеру выполняемой работы. В гигиеническом отношении важнейшим требованием ко второму слою одежды является его высокая паропроницаемость. Для изготовления костюмов и других видов второго слоя можно использовать как натуральные ткани, так и синтетические. Наиболее целесообразны смешанные ткани (например, лавсан в смеси с шерстью), обладающие улучшенными сорбционными свойствами, пониженной электризуемостью, высокой паропроницаемостью, низкой теплопроводностью, сочетающимися с хорошими эксплуатационными качествами и внешним видом.
Основное функциональное назначение третьего слоя (верхней одежды) – защита от холода, ветра, неблагоприятных погодных условий. Ткани для этого слоя должны обладать низкой теплопроводностью, большой ветростойкостью, влагонепроницаемостью (низкой гигроскопичностью), прочностью на истирание. Этим требованиям отвечают натуральные или синтетические меха. Целесообразно использовать комбинации различных тканей (например, сочетать верхний ветрозащитный и влагозащитный слой из синтетической ткани с теплоизоляционной прокладкой из смеси искусственного и натурального меха, шерсти).
Литература
Перепелкин К. Е. Химические волокна: развитие производства, методы получения, свойства, перспективы — СПб: Издание СПГУТД, 2008. — 354 стр.
Роговин 3.А. Основы химии и технологии химических волокон, 4 изд., т. 1-2, М., 1974.
Папков С. П. Теоретические основы производства химических волокон. М.: Химия, 1990. 390 с.
Юркевич В. В., Пакшвер А. Б. Технология производств химических волокон. М.: Химия, 1987. 304 с.
Зазулина З. А., Дружинина Т. В., Конкин А. А. Основы технологии химических волокон. М.: Химия, 1985. 343 с.
Бузов Б. А., Модестова Т. А., Алыменкова Н. Д. Материаловедение швейного производства: Учеб. для вузов,- 4-е изд., перераб и доп.,- М., Легпромбытиздат, 1986—424.
К. Е. Перепёлкин. Современные химические волокна и перспективы их применения в текстильной промышленности. Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева), 2002, т. XLVI, № 1, с. 31-48.