CC BY
62
УДК 677
Н. М. Тимошин, М. А. Тимошина
СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ТРИКОТАЖНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕРМОБЕЛЬЯ
Ключевые слова: Трикотажный материал, термобелье, структура, волокно.
Проведен анализ волокнистого состава и строения трикотажных материалов для термобелья. Выявлена взаимосвязь многослойной структуры материала с функциями трикотажа, предназначенного для производства термобелья.
Keywords: Knitted material, thermal underwear, structure, fiber.
The analysis of the fiber composition and structure of knitted materials for thermal underwear. The interrelation of the multilayer structure of the material with the functions of knitted material for the thermal underwear.
Одежда, предназначенная для занятий различными видами спорта, а также для активного отдыха, является продуктом массового промышленного производства и должна отвечать сложному комплексу требований, которые предъявляют к ней потребители. Термобелье относится к первому слою одежды, который соприкасается с телом человека и должен обеспечивать необходимый воздухо- и влагообмен [1]. В зависимости от своего назначения одежда первого слоя может способствовать отводу излишков тепла от человеческого тела, поддерживать температурное равновесие с окружающей средой, либо защищать тело от воздействия низкой температуры окружающего воздуха. Термобелье используют для носки во время занятий спортом, активного отдыха и туризма, во время какой-либо физической деятельности в неблагоприятных климатических условиях [2]. Термобелье используется в профессиональной деятельности сотрудников служб спасения, подразделений министерства внутренних дел, армии, природоохранных инспекций, работников метеослужб и лесных хозяйств, а также нефтяной и газовой промышленности.
Термобелье - это функциональное нижнее белье, назначение которого заключается в обеспечении терморегуляции организма человека, на качественно более высоком уровне, чем тот, который может обеспечить обычное белье. Терморегуляция - поддержание оптимальной для организма человека температуры глубоких областей тела в условиях меняющейся температуры окружающей среды путем регулирования процессов теплопродукции и теплоотдачи (в том числе в результате потоотделения) [2]. Термобелье должно обладать хорошей способностью сохранять оптимальную температуру воздуха в пододежном пространстве, что достигается путем использования специальных разработанных материалов и технологий.
В качестве материала для производства термобелья используются трикотажные полотна. Трикотаж (фр. tricotage — вязаные изделия) — текстильный материал (трикотажное полотно),
структура которого представляет соединённые между собой петли, в отличие от ткани, которая образована в результате взаимного переплетения двух систем нитей (основы и утка), расположенных по двум взаимно
перпендикулярным направлениям. Для
трикотажного полотна характерны растяжимость, эластичность и мягкость, что делает его оптимальным материалом для изготовления термобелья, используемого для занятий спортом и активного отдыха. При изготовлении термобелья наиболее часто используются трикотажные материалы, так как трикотажное переплетение по сравнению с тканым, обеспечивает наибольшую гибкость и мягкость полотна, что позволяет создавать одежду с высокими эргономическими показателями [3].
Свойства и качество термобелья определяются, прежде всего, составом и строением текстильных волокон и материала, а также типом обработки материала или готового изделия [2].
Трикотажные материалы, используемые для производства термобелья, имеют двухслойную «ячеистую» структуру [4] при этом «ячейки» внутреннего слоя материала отводят влагу от тела человека, а структура внешнего слоя материала работает на максимальное распределение выделенной влаги по поверхности материала и ее быстрое испарение за счет капиллярного эффекта. «Ячеистая» структура материала позволяет задерживать
дополнительный объем воздуха внутри текстильного материала, создавая при этом защитную теплоизоляционную воздушную прослойку [3]. За счет разницы давления между прослойкой, состоящей из теплого воздуха, у поверхности человеческого тела и холодной внешней средой, происходит выталкивание паров влаги от тела к поверхности термобелья. Попав на поверхность термобелья, влага испаряется или переходит в слои верхней одежды, с которых осуществляется вывод влаги наружу.
Структура двухслойного трикотажного материала, используемого для производства термобелья, представлена на рис. 1.
избыток тепла от тела
внутренние НиТи — трикотажа
влага
воздух
Рис. 1 - Структура трикотажного материала для производства термобелья
Повышение теплоизоляционных свойств материалов достигается использованием в их составе волокон с низкой теплопроводностью (полипропилен, полиэфир, шерсть).
Полипропиленовые волокна -
синтетические волокна, получаемые формованием из расплава полипропилена. Обладают хорошими теплоизоляционными и эластичными свойствами (по устойчивости к двойным изгибам превосходят полиамидные волокна), стойки к действию кислот, растворов щелочей, органических растворителей [5].
Полипропиленовое волокно (РР) относится к классу химических веществ, называемых полиолефинами [5]. Полипропилен получают полимеризацией пропилена. Эти вещества химически инертны, имеют довольно простую молекулярную структуру (состоят только из углерода и водорода).
Одним из преимуществ
полипропиленовых волокон является их невысокая стоимость по сравнению с полиамидными и шерстяными волокнами, что позволяет использовать данные волокна для изготовления широкого ассортимента продукции разных ценовых сегментов. Кроме этого, полипропилен является единственным
синтетическим материалом, изначально обладающим антистатическими свойствами, что позволяет не обрабатывать его антистатиком. Он является наилучшей основой для материалов (волокон, нитей, полотен, тканей), используемых в производстве нательной спортивной одежды, термобелья и термоносков, обладает хорошими гигиеническими свойствами, рекомендован даже для производства средств лично гигиены.
Достаточно часто в состав материалов для производства термобелья входит полиэфир. Полиэфирное волокно — синтетическое волокно, формируемое из расплава полиэтилентерефталата или его производных [5].
Достоинствами полиэфирных волокон является незначительная сминаемость, отличная свето- и атмосферостойкость, высокая прочность, хорошая стойкость к истиранию и к органическим растворителям. Полиэфир чрезвычайно устойчив
к деформации, не сминается и хорошо держит форму, поэтому его часто применяют для улучшения формоустойчивости готовых трикотажных изделий, которые в процессе эксплуатации подвергаются частым деформациям. Волокна полиэфира обладают отличными теплоизоляционными характеристиками, что делает актуальным их применение в составе изделий, обеспечивающих оптимальную терморегуляцию человеческого организма.
Добавление в состав материалов для термобелья натуральных волокон улучшает теплоизоляционные свойства изделий, а хорошие гигроскопические свойства обеспечивают вывод влаги с поверхности тела человека. Наиболее широкое распространение для производства трикотажных материалов для термобелья получили волокна хлопка и шерсти.
Хлопчатобумажное волокно - волокно растительного происхождения, покрывающее семена хлопчатника. Основным веществом (94— 96 %), из которого состоит хлопковое волокно, является целлюлоза. Для хлопчатобумажных волокон характерны относительно высокая прочность, химическая стойкость (он долгое время не разрушается под воздействием воды и света), теплостойкость (130—140 °С), средняя гигроскопичность (18—20 %) и малая доля упругой деформации, вследствие чего изделия из хлопка сильно сминаются и дают большую усадку [5]. Стойкость хлопка к истиранию невелика.
Особенностью хлопчатобумажных
волокон является их способность прекрасно впитывать влагу: до 20% от собственного веса, не становясь при этом влажными на ощупь, и 65%, не отдавая влагу в форме капель [5]. Полотна из хлопчатобумажных волокон обладают хорошей воздухопроницаемостью, высокой сорбционной способностью, слабой электризуемостью, но их теплозащитные свойства невелики. Эти свойства делают актуальным использование
хлопчатобумажных волокон для изготовления внешнего влаговыводящего слоя двухслойных трикотажных материалов для производства термобелья, которое предназначено для носки в теплое время года.
Для производства теплосберегающего термобелья по-прежнему остается актуальным использование натуральных волокон, которые обладают хорошими теплозащитными
свойствами. К таким волокнам относятся, прежде всего, шерстяные. Шерсть — собранные для переработки волокна волосяного покрова млекопитающих животных (овец, коз, верблюдов и др.). Основное вещество, из которого состоят шерстяные волокна, является кератин, относящийся к белковым соединениям. Шерстяные волокна обладают низкой теплопроводностью, что делает их превосходным материалом для производства изделий, предназначенных для носки при пониженной температуре окружающей среды. Шерсть обладает большим упругим удлинением, поэтому
она мало мнется и очень эластична. Гигроскопичность шерстяных волокон в нормальных условиях составляет 15—17%, а в условиях повышенной влажности волокна поглощают до 40% влаги, при этом оставаясь сухими на ощупь [3]. К недостаткам использования шерстяных волокон можно отнести подверженность накапливанию статического заряда, а также высокую стоимость, что приводит к уменьшению процентного содержания шерстяных волокон в составе текстильных материалов, использованию шерсти в качестве теплозащитного компонента для производства теплосберегающего термобелья.
В процессе носки термобелье сорбирует на себя выделения потовых и сальных желез, загрязняется пылью, слущивающимся эпителием, обсеменяется микроорганизмами. Разложение органических загрязнений приводит к образованию летучих продуктов распада — антропотоксинов, при этом уменьшается воздухопроницаемость, а вместе с этим увеличивается масса термобелья. Ношение загрязненного термобелья способствует нарушению функции кожи и может благоприятствовать размножению нательных паразитов.
В двухслойных трикотажных материалах, применяемых для производства термобелья, основной средой для развития микроорганизмов является внутренний слой материала, находящийся в непосредственном контакте с поверхностью кожи, и имеющий синтетический волокнистый состав. Структура синтетических волокон отличается от натуральных, и, являясь инородным субстратом для микроорганизмов, синтетические волокна не являются для них средой развития [3].
Таким образом, оптимальным для производства термобелья широкого назначения является использование двухслойных
трикотажных текстильных материалов. Структура трикотажа обеспечивает изделию необходимую эластичность, чтобы не стеснять движений при занятиях спортом. Двухслойное строение делает возможным транспорт влаговыделений (потоотделений) от человеческого тела к
наружному слою одежды, а также обеспечивает необходимую теплоизоляцию человеческого тела. Для изготовления внутреннего слоя двухслойных трикотажных материалов целесообразно использовать полипропиленовые и полиэфирные волокна, которые благодаря гидрофобности поверхности превосходно осуществляют транспорт влаги с поверхности кожи в верхние слои одежды. Для внешнего слоя оптимальными являются волокна натурального происхождения (хлопок, шерсть), которые обладая хорошей капиллярностью, приводят к распределению по поверхности материала выведенной влаги и дальнейшему ее испарению.
Кроме того, для материалов термобелья необходимыми функциями является уменьшение загрязнений изделий выделениями потовых и сальных желез, блокирование развития микроорганизмов и появления неприятных запахов, что может быть достигнуто путем придания используемым материалам
бактериостатических и/или антибактериальных свойств.
Литература
1. Лисенкова, И.Ю. Биокинематическое исследование системы «человек-одежда-окружающая среда» для проектирования одежды спортсменов-черлидеров с улучшенными эргономическими параметрами / И.Ю. Лисенкова, В.А. Солодянников, Р.Г. Тихонов // Ученые записки университета им. П.Ф. Лесгафта. - 2013. - № 5 (99). - С. 71-72.
2. Метелёва, О.В. Новая технология повышения защитных свойств одежды для туризма и активного отдыха / О.В. Метелёва, Е.П. Покровская // Сервис в России и за рубежом. - 2013. - № 1 (39). - С. 86-96.
3. Григорьева, Е.Г. Трикотаж комбинированных переплетений / Е.Г. Григорьева // Дизайн. Материалы. Технология. - 2013. - Т. 2, № 27. - С. 84-85.
4. Букина, Ю.А. Современные материалы для производства спортивной одежды и термобелья / Ю.А. Букина, Е.А. Сергеева // Вестник Казанского технологического университета. - 2013. - №9. - С. 112-114.
5. Химические волокна: основы получения, методы исследования и модифицирование: учебное пособие для химико-технологических факультетов высших учебных заведений / под ред. Т. В. Дружининой. - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2006. - 472 с.
© Н. М. Тимошин - ассистент каф. ТХНВИ КНИТУ, [email protected]; М. А. Тимошина - старший преподаватель каф. ФизВС КНИТУ, [email protected].
© N. M. Timoshin, assistant of the department «The technology chemical and natural fibers and articles», KNRTU [email protected]; M. A. Timoshina, lecturer of the department « Physical Education and Sports», KNRTU, [email protected].
