CC BY
69
УДК 675
Л. Ю. Махоткина, О. И. Голованева, Ю. В. Голованева
СОЗДАНИЕ МОДЕЛЕЙ ОДЕЖДЫ ИЗ НОВЫХ ВИДОВ МАТЕРИАЛОВ С ЗАДАННЫМИ
СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ НАТУРАЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Ключевые слова: полимеры, проектирование одежды, новые виды материалов, безотходная технология, рациональное
использование сырья.
Изготовление современной одежды из новых видов материалов возможно на основе натуральных полимеров с использованием дополнительных наполнителей из отходов швейного производства. Рассмотрены примеры создания новых видов материалов и выявлена возможность их использования в современных моделях одежды.
Key words: polymers, designing clothes, new types of materials, waste technology, efficient use of raw materials.
Production of modern clothes of new materials possible based on natural polymers with additional fillers from waste garment production. The examples of the creation of new kinds of materials and identified the possibility of their use in modern models of clothes.
На сегодняшний день переработка и рациональное использование сырья, особенно отходов производства, является одной из важнейших проблем для предприятий мира.
Несмотря на то, что за последние несколько лет достигнут огромный прогресс в области создания и применения различных материалов, все же остается проблема разработки более совершенных и специализированных материалов, а также оценка взаимосвязей между их производством и влиянием на окружающую среду [1].
Материал рассматривается как искусственно созданное и обработанное человеком вещество, или комбинация веществ. Обнаружено, что свойства материалов могут видоизменяться в результате термической обработки или добавления различных веществ [2]. Таким образом, появились десятки тысяч новых материалов с различными свойствами, что позволило удовлетворить самые сложные потребности современного общества.
Стоит отметить, что из одного и того же материала можно сделать объекты для широкого спектра функций [3]. Пока материал существует сам по себе, никаких функций у него нет; есть только возможности или свойства, позволяющие изготовленному из него изделию удовлетворять потребности человека.
Так острая нужда в сырье для текстильной промышленности, расширение сырьевой базы и освобождение от иностранного хлопка позволили использовать отечественные лубяные волокна и их отходы для получения лубяного волокна [4]. Известен способ получения модифицированного волокна с высокими влагопоглощающими свойствами, что расширяет его технологические возможности (Патент ЯИ 2129171).
Еще одним примером стало получение комбинированного материала, так называемый ламинат, который включает текстильное полотно и мембрану на изнаночной стороне (Патент №2473293). Он обладает высокими гигиеническими показателями и водоупорностью. Мембрану формируют из раствора по-лиэфируретана, поверхностно-активного вещества (2-этилгексил)-фталат, микрокристаллической цел-
люлозы, пигментной пасты диметилформамид (ДМФА).
Успехи современных технологий, которые сделали нашу жизнь столь комфортной, связаны с тем, что стали доступными подходящие материалы. Становится очевидным, что перспективным направлением развития материалов является производство инновационных тканей, которые адаптированы к потребностям человека [5]. Полимеры используют в виде растворов, пленок, сеток и т.д. Их применение обеспечивает фиксацию формы изделия в процессе эксплуатации.
«Умными» (intelligent) материалами называют группу новых искусственно разрабатываемых веществ, которые оказывают существенное влияние на многие современные технологии. Эти материалы способны чувствовать изменения в окружающей среде и отзываться на них определенным образом. В интеллектуальной одежде может быть определена регулируемая теплоемкость изоляции, возможность для контроля реального времени владельца или их способности изменить фактуру и цвет ткани [6]. Концепция «умных» материалов также была распространена на сложные системы, построенные как из «умных», так и традиционных веществ.
На сегодняшний день созданы новые виды материалов из микроорганизмов, такие как бактерии, грибы и водоросли: волокна Lyocell, вискозное волокно Modal, провискоза - симбиоз вискозы и лайо-цела, NatureWorks - материал, разлагаемый микроорганизмами. Японские ученые используют новозеландское молоко для создания молочного волокна, а американский DuPont разработал новый полимер на основе кукурузных злаков под названием Sorona. У Центрального St Martins Великобритании есть потенциал, чтобы изменить бактерии генетически для производства целлюлозных материалов на основе чая, содержащего симбиотические культуры бактерий и дрожжей, которые могут быть водонепроницаемым. Тайваньская компания Singtex получает ткань из кофейной гущи, отличающаяся высокой прочностью, устойчивостью к неприятным запахам и ультрафиолетовому облучению.
Разработан метод защиты текстильных материалов от биоповреждений и влаги с помощью силиконовых полимерных покрытий, способные под действием факторов среды (влаги, трения, светопогоды) выделять антимикробные вещества, например, па-рабены, антибиотики широкого спектра. Самоочищающиеся ткань из хлопка с пленкой N-TiO2 и Agi сама себя чистит от пятен и бактерий под воздействием обычного солнечного света. Итальянское волокно Luminex создается вводом различных токо-проводящих волокон, определенное местоположение переключателя определит активацию волокон в одном пяти доступных цветов.
Но, несмотря на широкие эксперименты, которые были проведены, лишь малая их часть нашла практическое применение. Это объясняется тем, что не все применяемые химические препараты экономически выгодны (требуют длительного времени сушки и фиксации), некоторые из них токсичны и малопригодны для производственного использования.
На основании этого становится актуальной проблема поиска путей соединения натуральных полимеров и отходов текстиля для получения нового материала, обладающего с одной стороны прочностью и упругостью, а с другой стороны эстетичностью и многофункциональностью, адаптированного к потребностям человека в современном мире.
Войлок - это один из натуральных полимеров, являющийся текстильным полотном, которое состоит из механически упрочненных волокон [7]. Процесс войлоковаляния в наше время превратился из традиционного ремесла в яркую форму художественного выражения. Дизайнеры только в 20-м веке открыли эстетическую красоту войлока, в то время как его многофункциональная практичность использовалась еще несколько веков назад народами Турции, горного Алтая, Монголии и др.
Само слово «войлок» тюркского происхождения, которое обозначает плотный материал из валяной шерсти. Принцип войлоковаляния основан на свойствах шерстных волокон [8]. Кутикула волокон под воздействием воды и пара становится липкой, благодаря чему материал приобретает плотность и фак-турность.
В настоящее время производством войлока занимаются целые промышленные предприятия, которые ежегодно совершенствуют свои технологии. Благодаря современным методикам войлоковаляния эти нетканые материалы могут приобретать и разнообразные цвета и различные свойства: дополнительную упругость или хрупкость, мягкость или жесткость и т. д.
Известен способ получения прессованного войлока, когда сырой войлок подвергается сушке вместе с прессующим приспособлением с целью сохранения его первоначальной формы (Патент SU 18941). Войлок позволяет создавать изделия или цельноформованные детали из него путем укладывания слоев шерстяных волокон и клеевого прокладочного материала с разреженной структурой. Он обеспечивает уменьшение толщины войлочных деталей при сохранении прочности; получение равномерной по толщине детали с зонами, отличающими-
ся по свойствам; повышение прочности материала; сохранение привлекательного внешнего вида войлока с лицевой и изнаночной стороны изделия (Патент №2457764).
А дизайнер из Германии Себастьян Херкнер, руководствовался не только эстетической стороной, он создал часы из войлока, которые на 60% состоят из переработанных отходов (полимеры, пластиковые бутылки). Так Херкнер вносит свой вклад в решение экологических проблем.
В результате нашего исследования выявлено, что использование натурального полимера-войлока достаточно перспективно, что объясняется хорошими показателями потребительских свойств шерстяных войлочных материалов. Преимущества изделий:
- возможность изготовления объемных деталей без швов;
- уменьшение количества спецопераций и необходимого оборудования;
- снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления.
Однако анализ имеющихся материалов показал и некоторые их недостатки (рис. 1).
Показатели потребительских свойств войлочных материалов
-ЗЁГ-^-
Гигиенические
iг
Эксплуатационные
воздухопроницаемость
у/
износостойкость
влагоемкость
устойчивость к пиллингуемости
Недостатки войлочных материалов
Не держит форму V Отсутствие растяжимости
Не поддается ВТО
Рис. 1 - Показатели потребительских свойств войлочных материалов
Следующий этап исследования - создание образцов новых материалов на основе натурального полимера-войлока с использованием дополнительных наполнителей из отходов швейного производства и исследование свойств полученных образцов. Для изготовления образцов использованы лоскуты ткани различные по волокнистому составу, нитки, шерсть, а также медная проволока, китовый ус, клеевая ткань и полиэтиленовая пленка.
Изготовление образцов происходило в несколько этапов:
1 этап - отбор видов наполнителей;
2 этап - соединение слоев шерсти и наполнителя мокрым валянием;
3 этап - сушка образцов;
4 этап - испытание образцов.
Из 24 полученных образцов отобрано 8 для проведения испытаний. Все лоскутки измельчались и насыпались между слоями выложенной шерсти.
Испытания позволили определить свойства образцов, которые необходимо учитывать при эксплуатации изделий. Проведены испытания данных образцов с различными характеристиками и способами получения на разрывную нагрузку, капиллярность, усадку материала, прочность окраски, что необходимо учитывать для дальнейшей эксплуатации изделий из данных видов материалов.
Самое большое удлинение выявлено у образцов с добавлением трикотажа. Снижение разрывной нагрузки наблюдается у образцов с проволокой, из-за ее наличия в слоях образуются полые туннели в структуре войлока. В ходе проведения испытаний самым прочным оказался образец с текстильной клеевой, которая сделала образец жестким и плотным.
В результате проведения опыта на капиллярность стало очевидно, что капиллярность зависит от волокнистого состава наполнителей в образцах.
Из опыта валяния известно, что в процессе мокрого валяния уменьшаются размеры полотна. Стало интересно выяснить, насколько уменьшатся образцы при наличии различных наполнителей. Данный эксперимент проводился одновременно с процессом валяния. Усадка определялась в процентах как отношение разности размеров до и после мокрой обработки к первоначальному размеру по формуле: У=100%х(Ь1- Ь2)/ Ь1, где Ь1 - начальная длина образца; Ь2 - конечная длина после стирки.
Таблица 1 - Показатели готовых образцов
Полученные данные показали, что самый большой процент усадки дал эталонный образец из чистой шерсти, а самый маленький - образец с текстильной клеевой. Отсюда следует, что чем меньше наполнителя присутствует в экспериментальном образце, тем больше процент усадки. Этот коэффициент важно рассчитать для последующей работы, так как для изготовления изделий из войлока нужно будет делать два комплекта выкроек: выкройки-оригиналы реальных размеров и выкройки-шаблоны для выкладывания войлока с учетом коэффициента усадки после валяния.
Изделия из войлока в процессе эксплуатации не рекомендуют стирать и гладить, поэтому целесообразнее сдавать их в химчистку. Экспериментальные образцы сохранили свой внешний вид кроме образца с кусочками вваленного драпа, которые стали чуть бледнее, окрасив ситец.
На основе проведенных экспериментов стало очевидно, что полученные образцы обладают разными свойствами [9]. Каждое из этих свойств позволило определить функциональное использование новых материалов, разработать оригинальные технологии их получения:
- вваливать проволоку и магниты,
- добавлять различные лоскутки текстиля,
- «пакетировать» войлок слоями тонких прозрачных тканей,
- получить новые фактуры поверхности,
- приваливать кусочки тонких тканей с изнанки в качестве подкладки. Экспериментальные образцы представлены в таблице 1.
Образец №1 войлок и текстильная клеевая Образцы №2 войлок и трикотаж, №4 войлок и кружево Образцы №3 войлок и органза, №6 войлок и драп Образец №5 войлок и проволока Образец №7 войлок и трикотаж ш
Прочный, не поддается усадке, отлично держит форму Имеют хорошие показатели прочности и формо-устойчивости При хороших показателях дают своеобразную «жатую» фактуру поверхности за счет текстильных лоскутов (утилизация отходов) Показатели практически совпадают с эталонным образцом, но есть способность образовывать необычную объемную форму За счет трикотажа самый мягкий, растяжимый, с приятной фактурой
Благодаря экспериментам можно высчитать нужный процент синтетического и искусственного наполнителя, что позволит приобрести новые свойства войлоку, но сохранить его экологичность. Так же войлок становится более пластичным, а изделия из него легкими, современными, эстетичными. При этом расход натурального полимера существенно уменьшаются.
На заключительном этапе данного исследования разработаны изделия одежды из полученных мате-
риалов с заданными свойствами. При этом учитывалось:
- способность к формоустойчивости;
- необычная фактура материала;
- волокнистый состав наполнителя;
- прочность полученного материала.
В результате получились изделия, которые соединяют технику мокрого валяния, переработку отходов от текстильного производства и пошив (рис. 2).
Рис. 2 - Модели изделий из полученных материалов
Подобные исследования могут служить базой в разработке методики художественного проектирования современной одежды из полимерных материалов.
Литература
1. Влияние факторов окружающей среды на материалы легкой промышленности. Монография. А.П.Жихарев, И.Ш.Абдуллин, Л.Ю. Махоткина / Казань. 2011. -232 с.
2. Махоткина Л.Ю., Жуковская Т.В., Хузина Л.М. Использование нетрадиционных полимерных материалов природного происхождения в производстве изделий
легкой промышленности. Вестник Казанского технологического университета. 2012. Т. 15. № 16. С. 99-100.
3. Махоткина Л.Ю., Семенова Г.Е., Голованева О.И. Использование ресурсосберегающей технологии при изготовлении швейных изделий из полимерных материалов. Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 14. С. 162-164.
4. Коган А.Г. Нетрадиционные пути использования отходов текстильной промышленности, Технический текстиль №24, 2010 г.
5. Махоткина Л.Ю., Голованева О.И. Проектирование современной одежды из полимерных материалов на основе трансформации чувашского орнамента Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 3. С. 47-49.
6. Махоткина Л.Ю., Хузина Л.М Антропометрические исследования в системе производства изделий из полимерных материалов Вестник Казанского технологического университета. 2013. Т. 16. № 6. С. 101-103.
7. Гусев Е.В. Технология валяльно - войлочного производства. Москва: Легпромбытиздат, 1988 г., 416с.
8. Мертвищев Ю.И. Технология и оборудование валяль-но - войлочного производства. Москва: Легпромбытиз-дат, 1990 г.
9. Махоткина Л.Ю., Голованева А.В., Голованева О.И. Исследование технологических свойств органического полимерного волокна при проектировании одежды Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. № 2. С. 87-90.
© Л. Ю. Махоткина - д-р тех. наук, профессор зав. кафедрой конструирования одежды и обуви КНИТУ, lili_makh@mail.ru; О. И. Голованева - канд. пед. наук доцент, зав. кафедрой инженерно-педагогических технологий ФГБОУ ВПО "ЧГПУ им. И. Я. Яковлева", xelga2501@yandex.ru; Ю. В. Голованева - учащаяся МАОУ «Гимназия №5», Juliakreuz8@gmail.com.
© L. Yu. Makhotkina - dr. teh.nauk, professor head. сhair of designing clothes and shoes KNITU, lili_makh@mail.ru O. I. Golovaneva - kand.ped.nauk associate professor, head. the department of design and technology garments "CSPU them. I.Y. Yakovlev", xelga2501@yandex.ru Yu. V. Golovaneva - student Gymnasium №5, Juliakreuz8@gmail.com.
