Поиск


ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №37

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕКСТИЛЬ" №36

                    ( читать ... )

Ссылки партнеров

Технологии


Технологии/Нетканые объемные утеплители и наполнители. Часть 3. Оценка качества, исследование свойств, потребительские предпочтения

Нетканые объемные утеплители и наполнители. Часть 3. Оценка качества, исследование свойств, потребительские предпочтения

01 августа 2014
Рынок легкой промышленности №110, 2014

Мухамеджанов Габит Кульжабаевич


Требования к верхней одежде, в пакет которой входит утеплитель. 
Зимняя верхняя одежда, состоящая из тканей верха и подкладки, а также утепляющей прокладки, должна удовлетворять целому комплексу требований.

К ним относятся:  высокие теплозащитные свойства (низкая теплопроводность и достаточно высокое суммарное тепловое сопротивление) • защита человека от внешней влаги, не препятствующая удалению влаги с поверхности одежды (влагоотдача и паропроницаемость) • предохранение от охлаждения в состоянии покоя,  не вызывающее перегрева при выполнении интенсивной физической работы (применительно к рабочей и профессиональной одежде).

Климатические особенности России обусловливают использование нетканых утеплителей (НУ)  не только высокого качества, адаптированных к реальным условиям носки одежды, но и по доступной  цене.

Исходя из этих требований,  на смену  примитивной, избыточной по массе  специальной и рабочей одежде на российский рынок пришли современные инновационные материалы, способные обеспечить полную защиту человека от различных воздействий окружающей среды (холода, ветра, дождя и влаги). В настоящее время имеется большое количество НУ и нетканых наполнителей (НН), удовлетворяющих высоким требованиям потребителей, отличающихся   по структуре, свойствам и способам изготовления.

В зависимости от области применения и условий эксплуатации, требования к этим материалам могут быть различными. Вкратце рассмотрим отдельные потребительские свойства НУ и НН.

Потребительские свойства нетканых утеплителей и наполнителей

Поверхностная плотность  определяет массу волокна и других составных элементов структуры НУ и НН, а также цену готовых изделий. С увеличением поверхностной плотности от 100 до 500 г/м2 соответственно увеличивается их себестоимость и цена. Во всех рекламных проспектах и каталогах указано конкретное значение поверхностной плотности. По этому показателю можно судить о толщине, структуре и теплозащитных свойствах.

Воздухопроницаемость определяет  пористость, объемность НУ и НН и обеспечивает циркуляцию воздуха в пододежном пространстве  и комфортность одежды. Высокая воздухопроницаемость пакета одежды создает дискомфорт, поэтому для ее снижения  иногда используют ветрозащитные прокладки в качестве дополнительного слоя. Воздухопроницаемость предотвращает накопление пота. Основные типы и виды НУ имеют воздухопроницаемость более 1000 дм3 /(м2•с).

Теплозащитные свойства являются одной из важнейших характеристик утеплителей, предназначенных в качестве теплоизоляционных прокладок в одежде. Теплозащитные свойства НУ характеризуются суммарным тепловым сопротивлением (R) и теплопроводностью (λ).

Значения суммарного теплового сопротивление пакета материалов  в соответствии  с ГОСТ Р 12.4.236-2011 «Система стандартов безопасности труда. Одежда специальная для защиты от пониженных температур. Технические требования» должны соответствовать требованиям, сведенным в таблицу.

Значения R установлены в таблице при  воздухопроницаемости материала верха не более 40 дм3/(м2с). С увеличением воздухопроницаемости от 10 до 40 дм3/(м2с) тепловое сопротивление увеличивается для всех зон. Например, для особого климатического пояса диапазон R  составляет 0,669…0,823 оС . м2/Вт.

Теплопроводность НУ в зависимости от температуры окружающего воздуха колеблется в пределах 0,033…0,045 Вт/(Мк) при температуре 10±5оС и 0,053…0,051 Вт/(мк)  при температуре 25±5оС.

Деформационные характеристики: восстанавливаемость после 1-го и 10-го цикла сжатия • остаточная (пластическая) деформация после 1-го и 10-го цикла сжатия • устойчивость к многократному сжатию (последняя должна быть не менее 70%).

Некоторые типы синтепонов в особенности из регенерированных волокон имеют низкую устойчивость к многократному сжатию (менее 70%), что отражается на восстанавливаемости после сжатия нагрузок, например, после развакуумирования. Утеплитель из регенерированных волокон плохо восстанавливается , что связано с низкими деформационными характеристиками.

Миграция волокон из структуры утеплителя


Дальнейшее широкое использование нетканых материалов в качестве утеплителей в зимней спецодежде для военнослужащих обусловлено исследованием такого важного показателя качества, как миграция волокон – скрытый дефект, который может проявляться в процессе носки и эксплуатации одежды в зимних условиях.

Одним из показателей, характеризующих качество НУ, является отсутствие миграции волокон, выражающейся в  проникновении волокон сквозь ткани верха и подкладки изделий. Торчащие волокна или короткий пух в процессе носки образуют закатанные шарики (пилли), что естественно портит внешний вид одежды. В отдельных случаях, когда куртка, пуховик или спецодежда покрыты такими шариками, дальнейшая носка такого изделия становится невозможной.

Таким образом, исследование данного показателя, в частности, выявление причин возникновения и способы устранения миграции волокон в спецодежде для военнослужащих,  является актуальной задачей, направленной на улучшение качества и увеличение срока службы изделий. Изучение этой проблемы также обусловлено появлением новых способов изготовления НУ и широким использованием синтетических волокон, в том числе регенерированных и из отходов производства.

Ведь потребителю необходимо предложить широкий ассортимент НУ не только по качеству, но и по цене. Здесь затрагивается комплекс вопросов, связанных с правильным выбором вида  и природы сырья тканей верха, подкладки и НУ на стадиях проектирования и постановки продукции на производство. Поэтому проектировщикам и технологам-швейникам важно знать, какие виды тканей верха и подкладки, а также НУ следует выбирать, чтобы минимизировать возникновение миграции волокон.

Механизм возникновения миграции волокон из НУ представляет собой довольно сложное явление, зависящее от многих факторов, обусловливающих появление этого дефекта в процессе носки утепленной зимней одежды. Поскольку этот дефект проявляется только при носке изделий, необходимо  провести широкие экспериментальные исследования, направленные на прогнозирование миграции волокон на стадиях проектирования, изготовления и выбора вида материалов для создания пакета спецодежды. Поэтому швейнику-проектировщику и швейнику-технологу необходима достоверная информация о возможности или невозможности возникновения миграции волокон в процессе носки одежды.

Так, изучив причины возникновения миграции волокон на различных типах, видах и структурах пакета одежды (покровная ткань + подкладка + утеплитель + прокладка), можно предварительно принять меры к исключению  этого дефекта.

Анализируя результаты миграции волокон в спецодежде, способы изготовления и используемое сырье НУ, условно выделим следующие фазы или стадии возникновения миграции волокон:

1-я фаза – ослабление структуры всех элементов пакета одежды или изделий вследствие многократных деформаций растяжения, сдвига, кручения, а также трения и истирания в процессе носки и эксплуатации, накопления статического электричества от трения между слоями пакета;  переориентация части волокон из горизонтального в перпендикулярное положение к плоскости, проникновение переориентированных волокон в структуру тканей верха и подкладки с образованием «мостиков» между утеплителем и покровной тканью, с одной стороны, а также между утеплителем и подкладкой, с другой стороны;

2-я фаза – вылезание волокон на наружные поверхности верха и подкладки, образование торчащих на поверхности волокон или пуха;

3-я фаза – отрыв коротких или грубых (остевых) слабозакрепленных волокон и пуха с поверхности ткани и их выпадение;

4-я фаза – образование пилей (мелких узелков, клубочков) из мигрировавших волокон, расположенных близко друг к другу благодаря воздействию трения и истирания;

5-я фаза – отрыв слабозакрепленных пилей и образование новых пилей.

Разумеется, приведенные схемы возникновения миграции волокон носят условный характер, так как в ряде случаев фазы 4 и 5 могут не проявляться, поскольку короткие и грубые волокна в отличие от длинных и извитых не подвержены пилингообразованию. При этом короткие волокна выпадают из структуры,  не образуя пилей. Таким образом, наиболее отрицательное влияние на качество   изделия оказывают фазы 2 и 4.

Что способствует миграции волокон?  Выделим пять основных причин: 1) относительная подвижность конструктивных элементов (слоев) пакета при воздействии различных видов  деформации  (растяжения, кручения, сжатия, изгиба); 2) трение между слоями пакета и накопление статического электричества; 3) свободное расположение и наличие незакрепленных концов волокон в структуре НУ, что создает высокую объемность и пористость; 4) наличие в структуре НУ грубых волокон, легко проникающих сквозь ткани верха и подкладки ; 5) неплотная структура тканей верха  и подкладки, при которой поры в них превышают диаметр волокон.

Кроме того, миграция волокон обусловлена природой,  видом, характеристикой, структурой  и составом смески волокон НУ, тканей верха, подкладки и прокладки, из которых состоит пакет одежды (изделия).

Мигрируют более грубые, менее извитые и слабозакрепленные  в структуре утеплителя волокна. Длинные (свыше 60 мм) и извитые (с извитостью более 5 см-1) прочно удерживаясь в структуре НУ , мигрируют на наружную поверхность верха и подкладки и образуют пили.

Взаимное перемещение слоев пакета одежды происходит при недостаточном их скреплении (пристегивании) и меньшем сцеплении. В процессе носки одежды миграции волокон главным образом проявляется на тех ее участках, которые в большей степени подвержены воздействиям деформаций (прежде всего деформаций растяжения, изгиба и кручения), а также изменению формы – на рукавах, локтях и спине.

Испытание пакетов одежды с неткаными утеплителями. Для изучения миграции волокон  предложен метод и прибор ОИМ-15 (ГОСТ  26464-85).   Сущность метода заключается в измерении массы и (или) количества волокон, мигрировавших из НУ через заданную площадь пакета за единицу времени.

Принцип работы прибора основан на моделировании условий носки одежды путем воздействия на испытуемый пакет деформации (растяжения, сдвига и кручения). Основной частью прибора является упругая оправка, представляющая собой стальную пластину, завулканизированную в прочную и пористую резину. Оправка с надетым на нее  пакетом закрепляется  в зажиме привода, получающего возвратно-поступательное движение.

Для проведения испытаний предварительно формируют пакет, состоящий в основном из трех слоев: ткани верха, подкладки и утеплителя. Иногда можно использовать четвертый слой – межподкладку из марли или тонкого слоя спанбонда.

Каждый слой пакета раскраивают размером 350 Х 210 мм с припуском на швы 20 мм. Утеплитель , выкроенный размером 350 Х 210 мм без припуска на швы , располагают между верхом и подкладкой. На сформированный пакет со стороны подкладки накладывают оправку, затем скрепляют края пакета ручными застежками. Миграцию волокон определяют при испытаниях с показателями: частота колебания оправки, Гц…50 • амплитуда колебания оправки, мм…50 • время испытания, ч…8.

После окончания испытания пакет снимают с прибора и проводят визуальный осмотр. При наличии мигрировавших волокон на поверхности ткани верха и подкладки  их осторожно снимают пинцетом, собирают на доску-укладчик, подсчитывают общее количество  и (или) взвешивают на аналитических весах общую массу волокон на заданной поверхности пакета.

Коэффициент миграции по количеству (Кn)  в шт/м2ч и (или) массе (Кm)  в мг/м2•ч мигрировавших волокон определяют путем пересчета с рабочей площади пакета (0,06 м2) на 1 м2 поверхности пакета и вычисляют по формуле:

Кn =Σ n/(S∙t);    Кm =Σ m/(S∙t),

где n – общее количество мигрировавших волокон на ткани верха и подкладки в отдельности; m – общая масса мигрировавших волокон на ткани верха  и подкладки в отдельности, мг ; S – рабочая площадь пакета; м2, t – время испытания, ч.

Другой метод определения миграции волокон предусмотрен в ГОСТ Р 12.4.236-2007, согласно которому из резиновой трубки хаотически перемещаются внутри вращающегося куба, стороны которого оклеены пробковыми пластинами. Пакет материалов претерпевает воздействиям разнонаправленных усилий. Пакеты соприкасаются друг с другом и с пробковыми пластинами сторон куба, в результате чего плохо закрепленные в структуре утеплителя волокна перемещаются между нитями, волокнами верхнего слоя пакета и выходят на поверхность. Миграцию волокон оценивают после четырех часов неориентированных воздействий. Однако, по нашему мнению, этот метод не совсем точно моделирует условия носки одежды.

В дальнейших исследованиях по оценке миграции волокон ориентировались на использование метода, изложенного в ГОСТ 26464-85 .

Оценка потребительских предпочтений и критерии выбора утеплителей


Разнообразие типов и структур НУ ставит в весьма трудное положение производителей одежды. Исследователями рынка текстильной и легкой промышленности приведен опрос среди швейных предприятий страны  с целью выявления основных предпочтений в выборе утеплителей для пошива одежды ("Швейники выбирают утеплители", диаграмма).

Конечно, за прошедшее время в производстве утеплителей произошли существенные изменения, а именно: появились новые типы синтетических утеплителей (холлофайбер, шелтер, термофинн). Их предприятия-производители оснащены современным технологическим оборудованием западноевропейских фирм и используют в основном импортное сырье. При проведении опроса, разумеется, продукция названных предприятий не учтена. Тем не менее, общая тенденция потребительских предпочтений в выборе утеплителей сохраняется. На диаграмме  показана оценка потребительских предпочтений.

При анализе потребительских предпочтений следует выделить: региональную особенность потребления • функциональную особенность одежды • ориентация одежды на целевую группу потребителей • серийность производства.

Как отмечают аналитики рынка одежды, в Уральском, Сибирском, Приволжском и Волго-Вятском регионах в выборе утеплителей доминирует ватин и синтепон. В центральном  районе и в крупных городах швейные предприятия способны более гибко выбирать утеплитель в соответствии с функциональными особенностями запускаемой в производство одежды и заданным соотношением качества и цены. В результате потребительские предпочтения здесь ориентированы в сторону известных брендов и отечественных утеплителей нового поколения, несмотря на их высокую цену.

Анализируя приведенную диаграмму, следует отметить, что значительная доля предприятий продолжает использовать в качестве утеплителей в составе одежды синтепон и натуральные (ватин, пухоперовое сырье). За последние годы количество производителей синтепона резко возросло из-за технологичности, дешевизны и возможности использования отечественных сырьевых ресурсов, в том числе на основе регенерированного волокна. К тому же появилась возможность закупать синтепон в своем регионе в непосредственной близости от своего производства, не тратя средства на транспортировку.

С появлением отечественных утеплителей нового поколения произойдет постепенное вытеснение импортных отечественными, которые по своим качественным характеристикам не уступают импортным аналогам, а по некоторым свойствам даже лучше. К тому же утеплители нового поколения созданы с учетом климатических условий и функциональных особенностей использования форменной и специальной одежды в различных регионах России.

В частности, отечественные производители все чаще выигрывают конкурсы и тендеры.

Потребители выбирают утеплители по следующим признакам: цене •  качеству (отсутствию внешних дефектов – неравномерности по толщине, резко выраженным утонениям или утолщениям, отсутствию загрязнений, соответствию показателей физико-механических свойств паспортным данным о качестве • технологичности, применимости утеплителя к одежде, запускаемой в производство • экологичности • предоставлению льгот и преференций при продаже • близостью географического расположения производителя утеплителя, уменьшению транспортных затрат.

Какие потребительские свойства ценят производители одежды при выборе тех или иных типов (марок, артикулов) утеплителей: в хлопчатобумажном и шерстяном ватине – натуральность, дешевизну, технологичность, удобство по толщине при раскрое на детали одежды •  в пухоперовом сырье - натуральность, экологичность и термозащитные свойства • в тинсулейте - легкость, теплоизолирующую способность, устойчивость к деформациям и миграции волокон, мягкость • в файбертеке – объемность, воздухопроницаемость, формоустойчивость и теплоизоляцию • в холлофайбере – теплоизоляцию, формоустойчивость, объемность и устойчивость к деформациям и миграции волокон • в синтепоне – дешевизну, легкость, объемность (при том, что теплоизоляция у него хуже, чем у утеплителей нового поколения).

В дальнейшем доля утеплителей нового поколения на российском рынке швейного производства постепенно будет расти, постепенно вытесняя утеплители зарубежных производителей, несмотря на отсутствие волокон отечественного производства.

Журнальный вариант доклада, зачитанного на конференции «Текстиль-2014: новые технологии и продукты на российском рынке» (Москва, 19 февраля 2014 года, в рамках деловой программы Федеральной ярмарки «Текстильлегпром»).

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

НАШИ  ЖУРНАЛЫ И СПРАВОЧНИКИ

Смотреть архив

АНОНСЫ:
ЖУРНАЛ "РЫНОК ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" №118

                    ( читать ... )

ЖУРНАЛ "РЫНОК ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ" №117

                    ( читать ... )