Лекция по материаловедению на тему Нетканые материалы. Комплексные материалы
Тема: « Нетканые полотна . Комплексные материалы.
Рынок швейных изделий является сегодня одним из наиболее развитых и динамичных, в силу спроса на эту продукцию со стороны массового покупателя. Динамичность рынка проявляется в частой смене производителями ассортимента и постоянной работе над новыми моделями. Развитость - в широком предложении как различных видов готовых изделий, так и комплектующих для их производства: мехов, тканей, нетканых материалов, фурнитуры, прикладных материалов.
Цель настоящего занятия заключается в том, чтобы помочь конструкторам и технологам сориентироваться в многообразии нетканых материалов, предлагаемых для изготовления швейных изделий, лучше понять их структуру, достоинства и недостатки.
Современные нетканые материалы наиболее перспективны для применения в качестве, как материалов верха, так и прокладочных материалов благодаря их относительной дешевизне, широкому диапазону технических параметров и высоким эксплуатационным характеристикам. Это обусловлено активным использованием при разработке современных нетканых материалов последних достижений химии полимеров и применением в составе технологических линий по их производству компьютерных методов управления машинами и механизмами.
Нетканые материалы текстильные изделия из волокон или нитей, соединённых между собой без применения методов ткачества.
История развития отрасли нетканых материалов
Началом эпохи нетканых материалов считаются 1930-е годы. Первые образы были созданы в Европе. Это были полотна из вискозных волокон, скрепленных между собой химическими связующими. Несколько позже были освоены и другие способы их получения, различающиеся как по виду сырья, так и по способу скрепления. Интерес к нетканым полотнам возник мгновенно. Выяснилось, что формирование текстильных полотен нетрадиционными способами и возможность использования в них всех известных видов волокон как индивидуально, так и в самых разных сочетаниях (зачастую невозможных при классических способах получения тканей и трикотажа) наряду со свойствами, присущими тканым изделиям, придают им совершенно новые качества. Современные нетканые материалы - один из основных видов текстильной продукции во многих странах. По данным международной ассоциации производителей нетканых материалов (EDANA) в 2010 в мире было выпущено 14.102.600 тонн нетканых материалов. Основные эксплуатационные свойства нетканых материалов - их легкость и прочность, которые прекрасно дополняются невысокой ценой, удобством использования, морозо- и огнестойкостью. У нетканых материалов - очень широкий диапазон температур использования - от -60 до +100 °C.
Классификация
Нетканые материалы в зависимости от методов скрепления подразделяются на три класса:
скрепленные механическим способом;
скрепленные физико-химическим способом;
скрепленные комбинированным способом.
Исходное сырье
Нетканые материалы вырабатываются как из натуральных (хлопковых, льняных, шерстяных), так и из химических волокон (например, вискозных, полиэфирных, полиамидных, полиакрилонитрильных, полипропиленовых), а также вторичного волокнистого сырья (волокна, регенерированные из лоскута и тряпья) и коротко-волокнистых отходов химической и других отраслей промышленности. Основой нетканых полотен служат волокнистые холсты, слои ниток, ткани и трикотажные полотна, полимерные пленки, сетки. Часто для повышения прочности волокнистого холста на его поверхности или между слоями располагают каркас в виде поперечной системы нитей, сетки из нитей основы и утка, редкой ткани, полимерной пленки.
Технологии получения
Технологический процесс изготовления нетканых полотен независимо от способа производства состоит из четырех этапов:
1. Подготовка сырья (рыхление, очистка от примесей и смешивание волокон, перемотка пряжи и нитей, приготовление связующих, растворов химикатов и т. д.).
2.Формирование основы из волокнистого холста или каркаса из пряжи – при этом используют волокнистую массу из волокон различного происхождения и в различных сочетаниях и формируют волокнистый холст. В качестве каркаса могут быть использованы малоплотные ткани, нетканые полотна и тд.
Формирование холста
Скрепление волокнистой основы или каркаса (непосредственно получение нетканого материала)-следующим этапом изготовления нетканых материалов является скрепление волокон в холсте. В зависимости от исходного сырья, способа холстообразования, и требований к конечному материалу можно выбрать один или несколько видов скрепления волокон:
3.1. Вязально- прошивной способ – подготовленный волокнистый холст, каркас из слоев нитей или подготовленные ткани провязывают на специальных вязально-прошивных машинах с помощью трикотажных игл. На лицевой стороне такого полотна располагаются петельные палочки, а на изнаночной – зигзагообразные протяжки. Основа нетканого полотна оказывается как бы внутри редкого основовязаного трикотажа.
Полученное нетканое полотно в зависимости вида прошиваемой основы называют
а) холстопрошивным( маливат) – имеют толстую рыхлую структуру. холстопрошивные нетканые полотна получают при изготовлении волокнистых холстов на машинах « Маливат»
б) нитепрошивным (малимо) –имеют прочную , формоустойчивую структуру, они тоньше и легче холстопрошивных. Их получают припровязывании настила нитей на машине « Малимо»
в) тканепрошивным (малиполь) –провязывают так, что на поверхности каркаса с одной или двух сторон образуется петельный ворс. Используют аппараты « Малиполь». Получают прочные полотна с устойчивой структурой типа махровых, плюшевых, искусственного меха.
3.2. Иглопробивной способ – используется для скрепления волокнистых холстов и холстов дублированных с редкой тканью. Холсты скрепляют на иглопробивных машинах специальными закрепленными в игольнице иглами. Иглы имеют зазубрены и совершают возвратно-поступательное движение перпендикулярно плоскости холста. Проходя через холст, иглы захватывают зазубринами часть волокон и протаскивают их через всю толщину холста, скрепляя таким образом его слои.
3.3. Термический способ (Thermal bonding) - способ термоскрепления основан на скреплении волокон в волокнистом холсте термопластичными связующими, в качестве которого используются термопластичные волокна или порошки по так называемой фильерной технологии получения холста. Суть метода заключается в том, что холст нетканого материала формируется непосредственно из расплава или раствора полимера, который под давлением выдувается через мельчайшие отверстия (фильеры), формируя моноволокна. Направленными потоками воздуха моноволокна переносятся на конвейер, где, остывая, они формируют холст. Как видно, в этом методе отсутствует традиционный процесс чесания волокна. Данная технология позволяет изготавливать материал на основе волокон, диаметр которых в 10-20 раз меньше диаметра традиционных волокон, применяемых в текстильной промышленности. Скрепление холста достигается путем размягчения термопластичных волокон и их сплавление между собой или с другими термопластичными волокнами. В этом процессе можно применить термопластичные волокна, обладающие достаточной термостойкостью, т.е. не разрушающиеся при температуре размягчения (плавления), например полипропиленовые, полиэтиленовые
3.4. Аэродинамический способ (Airlaid). - При данном способе холст формируется под воздействием воздушного потока на поверхности перфорированного барабана или сетчатого конвейера. Предварительно разрыхленные и смешанные волокна обрабатываются быстровращающимся чесальным барабаном (или несколькими барабанами), отделяются от чесальной гарнитуры с помощью воздушной струи и транспортируются воздушным потоком к месту формирования холста
3.5. Клеевой способ – волокна и нити основы или каркаса соединяют с помощью полимерных веществ. Таким способом скрепляют основы нетканых полотен различных видов: холст, систему нитей и тд. Применяют два варианта склеивания: сухое и мокрое. При сухом склеивании используют сухие связующие, имеющие более низкую температуру плавления, чем основная масса холста (нити, пленки, порошки и тд.). При мокром склеивании в подготовленный холст вводят жидкие связующие в виде растворов.
3.6. Комбинированный способ – различные сочетания рассмотренных выше способов.
4. Отделка нетканого материала.– аналогична отделке тканей. При этом учитывают повышенную растяжимость нетканых полотен: все операции отделки протекают при минимальном натяжении полотна. Хлопчатобумажные нетканые полотна отваривают и отбеливают. Полушерстяные нетканые полотна подвергают валке или ворсованию. Нетканые полотна окрашивают, на них наносят рисунок, подвергают заключительной отделке.
Под заключительной отделкой нетканых материалов подразумевается процесс придания нетканым материал необходим свойств, таких как водонепроницаемость, воздухонепроницаемость, негорючесть, стойкость на разрыв и т.д. Для того, что бы придать материалу те или иные свойства прибегают к следующим процессам: пропитка специальными составами, как правило это происходит путем погружения материала в специальную ванну с дальнейшей сушкой материала в специальных печах.
Заключительная обработка
Ассортимент и свойства нетканых полотен
Из нетканых материалов шьют пальто, платья –костюмы, платья, спортивные изделия, купальные костюмы, лечебное белье. Кроме того их используют в качестве утепляющих прокладок, а также в качестве прокладок для придания жесткости деталям одежды. Нетканые материалы получили широкое распространение как заменители ткани благодаря ряду ценных свойств – мягкости, высокой пористости, хорошей воздухопроницаемости, гигроскопичности, достаточной прочности. Вместе с тем нетканые полотна характеризуются сильной сминаемостью и растяжимостью, значительным изменением линейных размеров при стирке, пиллингуемостью.
1. Вязально-прошивные нетканые материалы. Сырье – волокна различного происхождения и их отходы.
1.1. Холстопрошивные полотна – маливат. Это массивные, толстые, рыхлые нетканые материалов, обладающие высокими теплозащитными свойствами, повышенную поверхностную плотность 235-400г\м, удовлетворительную износостойкость, но при этом плохо драпируются и сильно усаживаются. Отделка полотен – гладкоокрашенные, набивные, меланжевые, с буклированной поверхностью.
1.2. Нитепрошивные полотна – малимо. Сырье –нити различного происхождения. Это разнообразные по внешнему виду полотна от изящных прозрачных и полупрозрачных блузочных и гардинных полотен до массивных костюмно-плательных и мебельно-декоративных. Эти полотна малорастяжимы и формоустойчивы, имеют малую усадку и высокую несминаемость, но при этом они обладают пониженной стойкостью к истиранию, поверхностная плотность от 63-103 до 210-310г\м. Отделка – суровые, отбеленные, гладкоокрашенные, меланжевые, с печатным рисунком и т.д.
1.3. Тканепрошивные махровые полотна – малиполь характеризуются наиболее устойчивой структурой, высокими гигиеническими свойствами. Такие полотна по износостойкости и прочности закрепления ворса превосходят аналогичные им ткани, в процессе стирки полотна дают усадкуц в продольном и поперечном направлениях, так как происходит уплотнение каркаса, поверхностная плотности 216-545г\м. Отделка – отбеленные, гладкоокрашенные, набивные, меланжевые, с буклированной поверхностью.
2. Иглопробивные нетканые материалы. Сырье – волокна устойчивые к стирке и химической чистке. Свойства – благодаря высокой пористости обладают высокими теплозащитными свойствами, хорошей воздухо и паропроницаемостью.
Термофайбер - нетканое полотно, состоящее из полого полиэфирного силиконизированного и легкоплавкого волокон. Производится путем формирования холста при помощи чесальной машины и преобразователя прочеса. Данный пласт проходит через термопечь, где происходит легкая фиксация волокна. Термофиксация не позволяет волокну мигрировать за пределы данного холста. Ширина от150 до 220см.,плотность от 80 до 400 г/м2. Используется в качестве утеплителя для одежды, наполнителя для одеял, матрасов, спальных мешков.
3. Клееные нетканые материалы в одежде в основном используют для прокладки, обеспечивающей и сохраняющей форму изделия. Флизелин – клееный нетканый материал, используют для фронтального дублирования деталей швейных изделий. В состав волокнистого холста входит смесь хлопка с капроновыми волокнами или смесь капроновых и вискозных волокон, толщина 0,3-0,9мм, поверхностная плотность 90-110г\м. Свойства- легкость, высокая жесткость и упругость, прочность, износостойкость
4.Материалы комбинированного способа изготовления иглопробивным в сочетании с клееным вырабатывают нетканое полотно фильц, содержащее 70% шерсти, его ширина 145 см, поверхностная плотность 210 г\м. в качестве связующего вещества используется латекс. Полотно по внешнему виду напоминает сукно, но при внимательном рассмотрении заметны проколы от игл. Его применяют при изготовлении пиджаков как бортовую прокладку и материал для нижних воротников, выпускают гладкоокрашенный и меланжевый.
Сочетанием прошивного с клеевым изготовляют искусственный мех, на котором ворс вырабатывают пришиванием, а затем приклеиванием закрепляют на основе.
3. Сортность нетканых материалов.
В процессе производства и отделки нетканых материа лов могут возникать различные пороки. Причинами пороков являются низкое качество сырья, нарушение технологического процесса, разладка оборудования.
Основные пороки вязально-прошивных материалов не ровнота готового материала по толщине, зауженная ширина, за масленные и загрязненные полосы, спуски петель, неравномер ная длина и затяжка петель, утолщения у кромки, провязан ный пух и др.
В зависимости от качества нетканые вязально-прошивные полотна выпускаются I и II сортом.
Методика определения сорта нетканых материалов анало гична методике для льняных тканей. В полотнах I сорта откло нения по физико-механическим показателям и распространен ные пороки не допускаются. Для полотен 1 сорта допускается 12 местных пороков, для полотен II сорта 24 местных порока, рассчитанных на условную площадь 30 м2. Для полотен II сорта допускается не более одного распространенного порока. При этом число местных пороков на условную площадь 30 м2 не должно превышать 17.
Клееные прокладочные полотна на сорта не подразделяются. В материале не допускаются дыры, масляные пятна, складки, заломы.
КОМПЛЕКСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Комплексные материалы – это материалы состоящие из двух, трех слоев различных материалов, соединенных между собой разными способами. Они обладают легкостью, упругостью, несминаемостью, ветростойкостью, высокими водо- и теплозащитными свойствами, повышенной жесткостью, плохой драпируемостью, невысокой воздухо-проницаемостью.
Клеевой способ – два слоя материалов соединяют между собой при помощи клея. Для верха используют плотные и износостойкие ткани, трикотажные полотна, искусственный мех, кожу и замшу. В качестве подкладки применяют плотные массивные полушерстяные ткани, трикотажные и нетканые полотна с начесом, искусственный мех с полиакрилонитрильным ворсом, ткани с длинным начесным ворсом ( имитация шубной овчины)
Огневой способ – применяют для дублирования текстильных материалов поролоном. Поверхность рулонного пенополеуретана оплавляют, а затем соединяют с текстильным материалом под давлением и охлаждают.
Прошивной способ – два или три текстильных материала соединяются на многоигольных стегольно-прошивных машинах ниточными швами. В случаях, когда все слои состоят из синтетических термопластичныз материалов, стегальную ниточную строчку заменяют сварной строчкой, выполненной на специальном оборудовании. Строчка на поверхности материала образуют разнообразные выпуклые рисунки: крупные или мелкие равномерно чередующиеся полосы, квадраты, ромбы и т.д. трехслойные стеганые материалы для верхней одежды производят, используя в качестве верха плотные х\б , синтетические или смешанные ткани, в том числе с пленочным покрытием и разнообразными водоотталкивающими пропитками, в качестве подкладки – тонкие гладкие скользящие синтетические ткани и трикотажные полотна. Между лицевым и подкладочным слоями размещается утепляющая прокладка - полиакрилонитрильная ватка, нетканые материалы, пух.
Пошивочные свойства комплексных материалов удовлетворительны. Особенности раскроя и пошива связаны с толщиной материала. Формование с использованием ВТО не проводится, утюжка изделий минимальная со строгим соблюдением температурного режима и при минимальном давлении.