Всі текстильні матеріали потрібно розглядати як складні конструкції, які доводиться вивчати на різних рівнях (волокна-нитки-полотна).
Майже всі текстильні волокна складаються з полімерів - високомолекулярних сполук (ВМС). Головними особливостями будови цих речовин є:
1.Макромолекули ВМС представляють собою довгі гнучкі утворення, що складаються з великого числа груп атомів (елементарних ланок), з'єднаних між собою хімічними зв'язками.
2.Число ланок, зване ступенем полімеризації (n), в макромолекулах коливається в широких межах - від декількох сотень до десятків тисяч. Наприклад, макромолекула целюлози (C6 H10 O5) n, для бавовни n = 5-15 тисяч, льону n = 36тисяч, віскози n = 500-800.
3.Дліна макромолекул в сотні і тисячі разів перевищує їх поперечні розміри.
4.У межах одного полімеру макромолекули мають широкий діапазон коливань по довжині, т. Е. ВМС мають полидисперсностью, в результаті властивості волокон неоднорідні.
5.Деформація всіх полімерів складається з 3-х частин: пружною, еластичної і пластичної. 6.Раствори всіх полімерів мають велику в'язкість, число розчинників обмежена.
У деяких полімерів, що утворюють текстильні волокна, елементарні ланки мають хімічні зв'язки не тільки в поздовжньому, а й в поперечному напрямку. Відомі три види структур макромолекули: лінійна, розгалужена, сітчаста.
У лінійній структурі кожна ланка пов'язано тільки з двома сусідніми; в розгалуженої - деякі ланки пов'язані більш ніж з двома іншими ланками, в результаті від основного ланцюга утворюються відгалуження у вигляді невеликих бічних ланцюгів; в сітчастої - лінійні ланцюга пов'язані між собою поперечними хімічними зв'язками.
Поряд з хімічною будовою полімеру на його властивості впливає характер розташування макромолекул в структурі, т. Е. Його надмолекулярна структура. Волокноутворюючих полімери за своєю надмолекулярної структурі відносяться до фібрилярні з'єднанням. Розгорнуті макромолекулярні ланцюги, розташовуючись щодо один одного послідовно-паралельно, утворюють найпростіші структурні елементи полімерів - лінійні пачки. Окремі пачки утворюють мікрофібрили, на основі яких формуються більші агрегати - фібрили.
Мікрофібрили за своєю будовою неоднорідні і мають чергуються кристалічні і аморфні ділянки, співвідношення яких залежить від виду полімеру. Довгі ланцюгові макромолекули можуть послідовно проходити через кілька кристалічних і аморфних областей, переходити з однієї мікрофібрили в іншу, міцно з'єднуючи їх в структурі фібрили. Така будова волокнообразующих полімерів надає волокнам достатню міцність, гнучкість і еластичність. Структурні елементи не повністю заповнюють обсяг волокна, між ними розташовуються мікропорожнечі, пори. Від пористості залежить здатність волокон до поглинання рідин, набухання, фарбування і т. Д.
Природно, що складні структури текстильних волокон різко позначаються на їх властивості.
Характеристики властивостей волокон Властивості - це основні відмінні риси матеріалів, якими вони наділені: геометричні, механічні, фізичні, хімічні. Властивості вивчають за допомогою різних приладів і методів і висловлюють величинами, званими характеристиками. Числові вирази характеристик називаються показниками.
Геометричні властивості - це розмірні характеристики, до яких відносяться довжина і товщина.
Довжина волокна L (мм) - відстань між кінцями распрямленного, але не розтягнутого волокна. Товщина волокон змінюється від 2 до 60 мкм. Безпосереднє вимірювання товщини волокон утруднене, т. К. Форма їх поперечного перерізу вельми різноманітна, тому товщину волокон оцінюють за непрямими величинами.
Лінійна щільність волокна Т (текс) показує масу одиниці довжини і визначається як відношення маси волокон m (мг) до їх довжині L (м): Т = m / L (1.1)
Чим менше лінійна щільність, тим тонше волокно і менше його поперечний переріз. Лінійна щільність волокон - текс (Т) прийнята в якості міжнародної одиниці виміру.
Раніше для оцінки тоніни волокон (ниток) використовували метричний номер N. який визначається відношенням довжини волокна (нитки) L (м) до його масі m (г): N = L / m. Чим тонше волокно або нитка, тим вище номер. Між N і Т існує співвідношення: Т · N = 10 3.
Звивистість волокна - число витків на 1 см довжини, підрахована при натяг, відповідному масі 10 метрів волокна.
Механічні властивості характеризують здатність волокон чинити опір дії прикладених зовнішніх сил.
Найбільше значення мають розтягують і згинають сили. При додатку розтягуючого зусилля до повного руйнування волокна визначають наступні характеристики.
Розривне зусилля Рр (Н, сН, гс) - найбільше зусилля, витримується волокном в момент розриву. Межа міцності (розривний напруга) # 963; Р. Па - характеризує розривне зусилля, що припадає на одиницю площі поперечного перерізу.
Відносне розривне зусилля Ро. сН / текс (гс / текс), характеризує розривне зусилля, що припадає на одиницю лінійної щільності: Ро = Рр / Т. (1.6)
Абсолютна розривне подовження lр. мм, - збільшення довжини волокна до моменту розриву: lp = Lp - Lo, (1.7)
де Lo - початкова довжина зразка волокна, мм;
Lp - довжина зразка до моменту розриву, мм.
Відносне розривне подовження # 949; P. %, Показує, яку частину від початкової довжини зразка становить його абсолютне подовження до моменту розриву: # 949; Р = 100lР / Lо. (1.8)
При додатку розтягуючих зусиль менше розривних в циклі «навантаження - розвантаження - відпочинок» визначають повну деформацію і її складові частини (компоненти).
Повна деформація. # 949; повна. % - деформація, яку набуває волокно до кінця періоду навантаження.
пружна деформація # 949; У. % - деформація, яка миттєво зникає після зняття навантаження. Вона є наслідком невеликих змін відстаней між ланками і атомами макромолекул при збереженні зв'язків між ними.
еластична деформація # 949; Е. % - частина повної деформації, яка виникає при навантаженні і зникає після зняття навантаження через певний час. Вона пов'язана з перегрупуванням макромолекул.
Пластична деформація # 949; ПЛ. % - неісчезающая частина повної деформації. Вона обумовлена незворотних зміщенням структурних елементів, розривом зв'язків між макромолекулами.
Від співвідношення пружною, еластичної і пластичної деформації залежить сминаемость текстильних матеріалів, їх формостійкість.
Гнучкість і чіпкість волокон залежать від їх хімічного складу, звивистості, особливостей будови.
Фізичні властивості - гігроскопічні, теплові, оптичні та ін.
Гігроскопічні властивості - характеризують здатність волокон до поглинання вологи; оцінюються фактичної, нормальної, кондиційної і максимальною вологістю.
Фактична вологість Wф. % Показує, яку частину від маси сухого волокна становить волога, що міститься в ньому при даних атмосферних умовах: Wф = 100 (Матв - mС) / mС,. де mф - маса волокон, відповідна фактичним атмосферних умов; mС - маса абсолютно сухого волокна.
Нормальна вологість Wн. % - вологість волокна, витриманого протягом 24 годин при нормальних атмосферних умовах (температура повітря 20 ± 2 ° С, відносна вологість 65 ± 5%).
Кондиційна вологість Wк. % - вологість, умовно встановлена для даного виду волокон, близька до нормальної і використовується при прийманні і здачі продукції.
Максимальна вологість (гігроскопічність) Wг. % - показує вологість волокна, витриманого при відносній вологості повітря 100% і температурі 20 ° С.
Теплові властивості волокон визначають їх поведінку в умовах підвищених або знижених температур.
Морозостійкість характеризується температурою, нижче якої відбувається різке погіршення властивостей волокон.
Теплостійкість характеризується температурою, вище якої відбувається різке погіршення основних властивостей волокон.
Термостійкість характеризується незворотними змінами основних властивостей волокон, які відбулися після тривалого нагрівання.
Тепло- і термостійкість визначають умови експлуатації та вибір режимів волого-теплової обробки (ВТО) волокнистих матеріалів.
Світлостійкість характеризує здатність волокон чинити опір руйнівній дії світла, кисню повітря, вологи і тепла.
Водостійкість характеризує зміну властивостей волокон в мокрому стані.
Хімічні властивості (хемостойкость) характеризують стійкість волокон до дії кислот, лугів і різних хімічних реагентів, які використовуються при виробництві текстильних матеріалів (наприклад, в процесі обробки) і при експлуатації виробів (прання, хімчистка і ін.)