Применение текстильных материалов

Текстильные материалы издавна используются при производстве одежды, белья и других изделий широкого потребления, о чем каждый из нас хорошо знает из собственного опыта. Менее известно применение текстильных материалов в производственных целях, несмотря на то, что оно велико и многообразно. Производство технических текстильных материалов увеличивается каждые 10 лет на 50 %, поэтому в этом разделе остановимся на текстильных материалах, предназначенных для удовлетворения нужд промышленности.

Текстиль широко используется для обивки средств транспорта и мебели, при изготовлении тентовых материалов для автомобилей и строительства легковозводимых надувных конструкций, производства подушек безопасности автомобилей, спортивного инвентаря, изготовления шинного корда, армирования транспортерных лент, искусственных кож.

В последние годы большое развитие приобрело использование геотекстильных нетканых материалов для укрепления грунта при строительстве дорог, в сельском хозяйстве и садоводстве, при возведении гидротехнических сооружений, строительстве подземных коммуникаций и для других целей.

Значительное количество текстильных материалов из полимерных и минеральных волокон используется в производстве армированных пластиков.

Текстильные материалы используются для фильтрации технических жидкостей и очистки аспирационного воздуха в вакуумных, ленточных, рукавных и других фильтрах.

Используются текстильные материалы и для упаковки технической продукции, протирки и полировки различных изделий.

Одним из крупных потребителей текстильных материалов является автомобильная промышленность. На ее примере удобно рассмотреть основные области применения этих материалов и предъявляемые к ним технические требования.

Масса текстильных материалов в составе одного автомобиля среднего класса составляет 60 кг, или 5 % от массы автомобиля. Сюда входят ткани, трикотаж и ковры, используемые для обивки сидений и облицовки салона автомобиля, подушки и ремни безопасности, шумопоглощающие и прокладочные материалы, шинный корд, фильтры и др.

Технические требования к текстильным материалам определяются их назначением, технологией изготовления из них изделий и условиями эксплуатации.

Так, например, ткань для изготовления надувных подушек безопасности должна быть легкой, газонепроницаемой, термостойкой, прочной, устойчивой к ударным нагрузкам быстро расширяющегося газа при срабатывании системы обеспечения безопасности водителя и пассажиров в результате аварийной ситуации.

Иные требования предъявляются к тентовому материалу. Он должен быть прочным при воздействии растягивающих нагрузок, устойчивым к воздействию ультрафиолетового облучения и кислорода, водостойким, тепло- и морозостойким, легко очищаться от грязи и пыли. Этот материал должен поддаваться сварке в переменном электрическом поле высокой частоты (или другим высокопроизводительным способом) с образованием прочных и герметичных сварных швов. И, наконец, тентовый материал должен быть негорючим.

В наибольшей степени этим требованиям отвечают синтетические тентовые материалы многослойной структуры. Внутренний слой изготавливается, как правило, из ткани или нетканого полотна из полиэфирных или полиамидных волокон. Снаружи на текстильную основу наносят полимерное покрытие на основе поливинилхлорида. Синтетические тентовые материалы обладают высокими прочностными свойствами при разрыве и раздире, огнеупорны, масло- и бензостойки, работоспособны в широком диапазоне температур (некоторые виды материалов имеют морозостойкость до -60 °С). Такие материалы легко свариваются в высокочастотном электрическом поле, горячим воздухом и другими способами. Они могут иметь любое цветовое решение, а также быть светопрозрачными. Благодаря специально подобранной стабилизирующей группе поливинилхлоридное покрытие синтетических тентовых материалов устойчиво в течение длительного времени к светотепловому воздействию.

Наряду с синтетическими тентовыми материалами выпускаются льняные и полульняные парусины из льняной, хлопчатобумажной и полиэфирной пряжи. Такие материалы имеют водоупорную пропитку, однако их водоупорность по сравнению с синтетическими тентовыми материалами, имеющими пленочное покрытие, невелика. Тенты из парусины не могут свариваться, а изготавливаются путем пошива. Их долговечность ограничивается 1—2 годами. Преимущества парусины — низкая поверхностная плотность и высокие гигиенические свойства: она воздухопроницаема.

К текстильным обивочным материалам предъявляется ряд общих требований: высокие декоративно-художественные свойства, неогнеопасность, устойчивость к истиранию, драпируемость. Наряду с необходимостью удовлетворять этим требованиям текстильные материалы должны легко очищаться от загрязнений путем влажной чистки, не должны иметь высокую усадку, электризоваться и пиллин- говаться^[1].

Важным свойством обивочных материалов является устойчивость к световому старению, поскольку основное разрушение как самих материалов, так и красителей происходит именно под воздействием солнечного света. Степень разрушения, заключающаяся в изменении цвета материала и его прочностных свойств, зависит от типа применяемых красителей, наличия стабилизаторов и природы волокнообразующего полимера.

Наиболее светостойки ткани из натуральной шерсти. Синтетические ткани по-разному реагируют на воздействие ультрафиолетовых лучей: плохо противостоят их воздействию материалы на основе полиамида, лучше — полиэфирные ткани и трикотаж. Высокой светостойкостью обладают текстильные материалы на основе полиакрилонитрила.

Одним из важных требований к текстильным материалам является устойчивость к воздействию микроорганизмов — биостойкость.

Защита текстильных материалов от биологического старения достигается:

• • введением антисептических препаратов в прядильные растворы или расплавы при формовании волокон;
• • прививкой к волокнам мономеров или полимеров, обладающих антисептическими свойствами;
• • пропиткой текстильных материалов фунгицидами.

Как правило, грибостойкость текстильным материалам придает пропитка их растворами, эмульсиями и суспензиями фунгицидов. Для этих целей используют раствор салициланилида концентрацией 2,5 г/л, раствор 8-оксихинолята меди концентрацией 20 г/л и другие антисептики.

Обивочные текстильные материалы — ткани и трикотаж — изготавливаются из пряжи на основе смесей натуральных и синтетических волокон. Это обеспечивает им достаточно высокие гигиенические (гигроскопичность и воздухопроницаемость) и физико-механические свойства. Такие ткани устойчивы к истиранию, имеют высокую прочность, легко очищаются от загрязнений и т. д.

В наиболее дорогих автомобилях используют обивочные шерстяные и полушерстяные ткани с высоким ворсом (плюш, бархат).

Одним из обивочных материалов не только в автомобилестроении, но и при изготовлении других транспортных средств (вагонов, троллейбусов, трамваев, самолетов), а также мебели являются искусственные кожи. Такие материалы представляют собой текстильную основу с полимерным (полиуретановым или поливинилхлоридным) покрытием.

Текстильная основа — ткань, трикотаж или нетканое полотно — изготавливается из полиэфирных, полиамидных, хлопковых и вискозных волокон. Полимерное покрытие может иметь монолитную или пористую структуру.

Обивочные искусственные кожи обладают высокими прочностными свойствами, драпируемостью, сопротивлением истиранию, устойчивы к воздействию мыльных растворов, бензина и масла, неогнеопасны. Эти свойства достигаются созданием специальных полимерных композиций для пленочного покрытия и пропиткой текстильной основы.

Прекрасные эстетические свойства, несмотря на низкие гигиенические показатели, позволяют использовать искусственные кожи для обивки даже дорогих автомобилей и мебели.

Широко используются для изготовления напольных покрытий в транспортных средствах, офисных помещениях и в быту ковровые текстильные материалы. Они снижают уровень шума в транспортном средстве и помещении, обладают хорошими теплоизоляционными свойствами, удовлетворяют современным эстетическим требованиям.

Напольное покрытие в транспортном средстве работает в жестких условиях. Оно подвержено значительному абразивному износу, воздействию света, агрессивных сред, воды, плесени. Покрытие должно сохранять свои свойства в широком диапазоне температур, иметь хорошие теплозащитные свойства и низкую массу, быть неогнеопасным. С точки зрения технологичности материал должен легко формоваться, иметь адгезию к обмазочным и пропиточным полимерным составам. Для обеспечения этих свойств при производстве ковров учитывают характеристики полимерного сырья, особенности способа изготовления, влияние структуры материала, высоту ворса и другие факторы.

Основным видом сырья для производства текстильных ковров, используемых в качестве напольного покрытия в автомобиле, являются синтетические волокна. Наиболее широко применяются текстурированные крученые непрерывные нити из полиамидных, полиэфирных и полипропиленовых волокон. Они пригодны для любого способа производства ковров. Ковровые материалы из них имеют небольшую массу, хорошие теплозащитные и звукоизоляционные свойства, высокую износостойкость.

Вместе с тем, для каждого типа волокна характерны и свои особенности: полиамидные волокна отличаются повышенной износостойкостью и хорошо поддаются окраске, полиэфирные волокна обладают высокой светостойкостью, полипропиленовые — низкой плотностью.

Лишь тканые прутковые ковры с высоким ворсом изготавливают с применением натуральных шерстяных волокон. Эти покрытия применяются только в автомобилях высшего класса.

По способу производства ковры делятся на прошивные (тафтин- говые), тканые, иглопробивные, вязально-прошивные (малимо), трикотажные, клееные.

Высота ворса имеет первостепенное значение для акустических, теплозащитных и других эксплуатационных свойств коврового материала. Наиболее широко применяются в автомобилестроении материалы с высотой ворса (5±1) мм. При большей высоте ворс деформируется, а при меньшей ковер не обладает необходимыми защитными свойствами. От устойчивости ворсового покрытия к истиранию зависит эксплуатационная долговечность ковра.

С целью предотвращения образования статического электричества, гниения материала и образования плесени ковровые покрытия обрабатывают антистатическими и антисептическими препаратами.

Для исключения проникновения через ковер воды на его изнаночную сторону наносят латексное или другое полимерное покрытие. Такое покрытие укрепляет ворс и способствует сохранению физической структуры материала в процессе эксплуатации.

С целью придания коврам формоустойчивости на их изнаночную сторону наносят полиэтилен, способный при нагревании к формованию. Применение объемно отформованных ковровых покрытий пола автомобиля повышает его эстетические свойства, улучшает акустику в салоне.

Итак, текстильные материалы, изготавливаемые из натуральных, искусственных и синтетических полимерных волокон органической природы, являются важными конструкционными материалами, без которых сегодня не обходится производство различных изделий бытового и технического назначения.

Большое развитие в последние десятилетия получили текстильные материалы из минеральных (стеклянных, базальтовых, асбестовых и других) волокон. Эти материалы используются в производстве армированных пластиков с очень высокими физико-механическими характеристиками.

Текстильные материалы благодаря своей структуре и свойствам используемых для их создания волокон отличаются чрезвычайным разнообразием и высокими техническими и эстетическими свойствами, следствием чего является постоянное расширение их ассортимента. областей и объемов применения в самых различных отраслях экономики.

Контрольные вопросы

• 1. Перечислите виды текстильных материалов. Расскажите об их структуре и способах получения.
• 2. Каковы важнейшие свойства текстильных материалов?
• 3. Расскажите о видах волокон, используемых при получении текстильных материалов.
• 4. Какие полимеры используются для производства искусственных и синтетических волокон?
• 5. Дайте характеристику основным волокнообразующим полимерам.
• 6. Что такое линейная плотность волокна, в чем она измеряется?
• 7. Расскажите об основных областях применения текстильных материалов.
• 8. Расскажите о свойствах и областях применения текстильных материалов с полимерным покрытием.

• [1] Пиллингуемость — это склонность текстильного материала к образованию насвоей поверхности шариков различной формы и величины. Такие шарики, илипилли, образуются в результате истирания волокон. Пиллингуемость зависит оттипа волокна, крутки пряжи, вида переплетения и других факторов.