Оптическими свойствами материалов называют их способность количественно и качественно изменять световой поток. В результа­те воздействия материала на световой поток проявляются такие его свойства, как цвет, блеск, прозрачность, белизна, и др. Опти­ческие свойства текстильных материалов имеют существенное зна­чение при оценке внешнего вида, эстетическом восприятии одеж­ды. Они позволяют выявлять, подчеркивать или, наоборот, скры­вать фактуру материала, конструктивные особенности изделия, объем фигуры человека.

Световой поток представляет собой видимую часть спектра элек­тромагнитных излучений, имеющих длину волн 400 —700 нм. Све­товой поток Р (рис. 2.66), падающий на текстильный материал, претерпевает ряд изменений: часть его Рр отражается от поверхно­сти волокон, часть Ра поглощается и часть Рх проходит через мате­риал.

Основными характеристиками световых свойств материалов слу­жат коэффициенты: отражения р, поглощения а и пропускания т. Эти коэффициенты представляют собой отношение соответствен­но отраженного Рр, поглощенного Ра и пропущенного Рх потоков излучения к падающему потоку:

Р = Рр/Р; а = PJP-, т = PJP.

На показатели характеристик оптических свойств существен­ное влияние оказывают такие факторы, как природа волокон и нитей, структура волокон, нитей и материалов.

Рис. 2.66. Прохождение светового потока через текстильный материал

Отражение светового потока может быть зеркальным, когда све­товой поток изменяет свое направление, но остается в плоскости падения, и рассеянным в разных направлениях. Это зависит от ха­рактера поверхности волокон и их расположения в материале. Так, волокна с гладкой, ровной поверхностью в большей степени обла­дают зеркальным отражением, чем волокна, имеющие шерохова­тую неровную поверхность (шерсть, профи­лированные волокна и т. п.). Материалы, в которых волокна в нитях расположены па­раллельно (комплексные нити пологой крут­ки), а переплетения имеют прямолинейные перекрытия нитей (сатиновое, атласное пе­реплетения в тканях, переплетения сукно, шарме в трикотажных полотнах), преимуще­ственно зеркально отражают световой поток. Материалы, имеющие в своей структуре сильно изогнутые волокна и нити (напри­мер, текстурированные нити, пряжу аппа­ратного прядения, нити креповой крутки)

Переплетения с большим числом изгибов нитей, отражают све­товой поток рассеянно. Следует также отметить анизотропию в ха - зактере отражения светового потока текстильными материалами: когда плоскость падения светового потока совпадает с продоль­ным направлением волокон и нитей, преобладает зеркальное от­ражение, когда же она совпадает с поперечным направлением волокон и нитей — рассеянное. По изменению коэффициента от­ражения р можно обнаружить дефекты внешнего вида материала, j Световой поток, проходящий через волокно, изменяется каче­ственно и количественно: часть Ра поглощается веществом волок­ла, Рр и Р" диффузионно рассеиваются и частично проходят че­рез волокно. Диффузионное рассеивание светового потока обус­ловлено неравномерностью строения волокна, которое, как извест­но, имеет структурные элементы различной плотности, часто не­равномерно и неплотно расположенные по толщине волокна.

Поглощение светового потока может быть равномерным, когда [ролны всех длин спектра поглощаются в одинаковой степени, и .избирательным, когда преимущественно поглощаются волны оп­ределенных длин (непоглощенная часть светового спектра в этом {случае отражается). Поглощающая способность волокон и нитей {определяется химическим составом и молекулярным строением рещества волокон и красителя (или пигмента). Красители и пиг­менты проявляют наибольшую способность к избирательному по­глощению светового потока. Величина избирательного поглоще­ния зависит, кроме того, от количества и характера распределе­ния частиц красителя в волокнах, прозрачности и равномерности Структуры последних.

В материалах редкой структуры часть падающего светового по­тока проходит через промежутки между волокнами и нитями (сквоз- |йые поры), не изменяясь качественно и количественно.

Цвет. Человек, рассматривающий материал со стороны падаю - jero потока излучений, воспринимает световой поток как отра - кенный и диффузионно-рассеянный вверх, что вызывает у него |>щущение цвета.

Если материал равномерно поглощает поток излучений, то вос - ринимаемый световой поток вызывает у человека ощущение того 1и иного ахроматического цвета (от белого до черного) в зависи­мости от степени поглощения падающего потока излучений. При Полном отражении возникает ощущение белого цвета, при непол­ном поглощении — серого цвета (различных оттенков), а при пол­ном — черного.

При избирательном поглощении диффузионно-рассеянный све - эвой поток состоит в основном из излучений, имеющих опреде­ленную длину волн. В этом случае воспринимаемый световой по - Эк дает ощущение хроматического цвета, причем излучения раз - *чных длин волн вызывают разные цветовые ощущения.

Зрительное восприятие цвета — сложный психофизический про­цесс, слагающийся из логической обработки качественной и ко­личественной информации, получаемой в результате преобразо­вания видимого излучения зрительным аппаратом человека. Воз­никающее ощущение цвета имеет несколько качественных и ко­личественных характеристик.

Цветовой тон — основная качественная характеристика ощу­щения цвета, которая позволяет устанавливать общее между цве­товыми ощущениями образца материала и цветом спектрального излучения. Различие цветовых тонов оценивается цветовыми по­рогами. В видимом спектре различают около 130 порогов цветового тона, в пурпурных цветах — 20—30 порогов.

Насыщенность — качественная характеристика ощущения цве­та, позволяющая различать два ощущения цвета, имеющих один и тот же цветовой тон, но разную степень хроматичности. Эта харак­теристика оценивается порогами насыщенности. Наибольший по­рог насыщенности у спектральных цветов; порог насыщенности ахроматического цвета равен нулю.

Светлота — количественная характеристика ощущения цвета, показывающая степень общего между данным цветом и белым. Светлота несамосветящихся тел зависит от их световых свойств, в частности от отражательной способности.

Как отмечалось ранее, восприятие цвета — очень сложный про­цесс, на который влияет ряд факторов физического, физиологи­ческого и психологического характера. Эти факторы необходимо учитывать как в производстве текстильных материалов (при разра­ботке рисунков, подборе цветов, крашении и печатании), так и в производстве швейных изделий (при моделировании, конструи­ровании и выборе материала для конкретных изделий).

Цвета красные, оранжевые, желтые, желто-зеленые называют теплыми; они в восприятии человека ассоциируются с представ­лениями о солнечном свете, теплых, нагретых телах. Цвета зелено - голубые, голубые, синие, фиолетовые называют холодными, так как они связаны с представлениями о цвете льда, металла. Белые и теплые цвета яркие, выступающие; они хорошо выявляют поверх­ность материала, его фактуру, конструктивные элементы изделия, подчеркивают объемность фигуры, придают ей полноту. Темные и холодные цвета, наоборот, скрывают поверхность, объемность материала. Швейные изделия, изготовляемые из материалов свет­лых и теплых цветов, требуют тщательной обработки, так как ма­лейшие ее неточности будут выглядеть как дефекты внешнего вида изделия.

Понятия теплых и холодных цветов не совпадают с физически­ми понятиями теплых и холодных окрасок. Теплота солнечного света или нагретого тела обусловливается инфракрасным излучением - Поэтому окраски, отражающие в большей степени инфракрасные лучи, меньше нагревают материал и носят названия холодных, а рКраски, поглощающие инфракрасные лучи, в большей мере на­гревают материал и поэтому называются теплыми. Очевидно, для летнего сезона следует рекомендовать материалы с холодной ок­раской, а для осенне-зимнего — с теплой.

Существенно влияют на восприятие цвета характер освещения, его спектральный состав и мощность. При смене источника осве­щения может произойти изменение светлоты, насыщенности и гона ивета. При солнечном освещении теплые цвета воспринима­ются менее насыщенными и менее светлыми, а холодные — более светлыми, чем при вечернем освещении. Поэтому для изделий, надеваемых в яркий, солнечный день весенне-летнего сезона, ре­комендуются материалы насыщенных цветов и рисунков. При сме­не источника освещения или увеличении его мощности без изме­нения спектрального состава изменяется цветовой тон, что необ­ходимо учитывать при определении назначения материала (напри­мер, для дневных или вечерних платьев). Влияние источников ос­вещения учитывают также при определении оптических свойств материалов, предусматривая источники с определенными, стан­дартизированными характеристиками излучения.

Восприятие цвета зависит от состава воспринимаемого свето­вого потока, соотношения хроматического и ахроматического из­лучений, что определяется характером поверхности материала и оптическими свойствами волокон. На прозрачных волокнах цвет ощущается более насыщенным, так как они в большей мере изби­рательно поглощают световой поток, чем непрозрачные. На глад­кой блестящей поверхности цвет воспринимается более ярким, гветлым, чем на неровной. Цвет материалов, имеющих большую толщину или ворсовую поверхность, способствующую многократ­ному отражению излучений волокнами, воспринимается более насыщенным, менее светлым. Изменение длины или наклона вор - Еа меняет условия отражения потока излучений, а вместе с этим и цвет материала. По этой же причине мы отличаем цвет более изно­шенных участков одежды от цвета менее изношенных.

На ощущение цвета влияет расположение цветов — так называ - Ьмый одновременный контраст, который приводит к изменению Как светлоты, насыщенности, так и цветового тона. При располо­жении рядом двух разноярких участков ахроматических цветов из­меняется их светлота: у границы раздела менее светлый участок Становится светлее и, наоборот, более темный участок — темнее. Серый рисунок на черном фоне повышает свою светлоту. Анало­гичную картину наблюдают при соприкосновении хроматических Цветов с ахроматическими. Чем больше различие в светлоте, тем рильнее световой контраст.

1 При соприкосновении хроматических цветов воспринимаемый Цветовой поток как бы суммируется и ощущается как новый цвет.

Например, на красном фоне оранжевый цвет желтеет, желтыц зеленеет, зеленый голубеет. Одновременный контраст широко ис­пользуется в текстильном производстве при выполнении рисун­ков на материалах, а также в швейном производстве при подборе комплектов одежды, деталей изделий, фурнитуры и т. п. При ис­пользовании одновременного контраста принимают во внимание не только соотношение цветов, но и размеры участков цветов. При этом учитывают законы гармонии цвета, т. е. такое сочетание цве­тов, которое вызывает положительную эстетическую оценку, вос­питывает чувство красоты.

При изготовлении текстильных материалов и швейных изделий существенное значение имеет точная оценка цветового различия По тону, насыщенности и светлоте. Необходимость оценки цвето­вого различия возникает в разных ситуациях: во-первых, при вос­произведении цвета стандартного образца в процессе окрашива­ния текстильных материалов, когда необходимо подобрать краси­тели таким образом, чтобы цвет окрашенного образца был тожде­ствен цвету эталона. Во-вторых, такая оценка нужна при установ­лении разнооттеночное™ материала, которая возникает в резуль­тате изменения условий или нарушения технологических режимов крашения и отделки и выражается в наличии участков материала, различающихся по цвету. Разнооттеночность материала значитель­но затрудняет технологический процесс изготовления швейных изделий, в частности расчет кусков для настила, раскрой полотен в настиле и комплектование деталей. Поэтому разнооттеночность материала должна контролироваться как при его производстве, чтобы оперативно устранять вызывающие ее причины, так и при изготовлении швейных изделий, чтобы не допускать появления разнооттеночное™ в стачиваемых деталях.

Цветовое различие выявляется и при оценке устойчивости ок­раски материала к различным факторам воздействия: свету, влаж­ности, теплоте, химическим веществам, находящимся в атмосфе­ре, моющим препаратам, потовыделениям и т. д. Изменение цвета под действием этих факторов происходит в результате изменения состояния молекул красителя и химических процессов, приводя­щих к деструкции красителя. Степень протекания этих процессов зависит от интенсивности и продолжительности действия факто­ров, а также устойчивости красителя.

Фотохимический процесс выцветания, происходящий при дей­ствии видимого излучения, очень сложен. Энергия поглощенной части потока излучений вызывает возбуждение молекул красите­ля, увеличивает скорость их движения. При этом возникают вто­ричные процессы (часто окислительного характера), приводящие к деструкции красителя, особенно в присутствии влаги или кис­лорода воздуха. Подобные процессы протекают и при действии теп­лоты, энергия которого также вызывает тепловое движение моле­кул красителя и способствует его деструкции. Изменение цвета может носить обратимый или необратимый характер. В первом слу­чае изменяется состояние молекул красителя, наблюдается их теп­ловое движение; по окончании действия возбуждающего фактора (света, тепла) молекулы возвращаются в первоначальное состоя­ние и, следовательно, цвет восстанавливается. Например, при утю­жильной обработке изделия часто наблюдается кратковременное изменение цвета материала, который восстанавливается при его охлаждении. Однако более длительное или интенсивное тепловое воздействие может вызвать необратимые процессы деструкции кра­сителя, что приведет к появлению цветовых пятен на изделии.

При эксплуатации швейных изделий имеет значение и проч­ность связи красителя с волокном, которая может нарушаться под действием воды, химических препаратов, механических факторов. В результате происходит частичное удаление красителя из структу­ры волокна, что вызывает изменение цвета и окрашивание сопри­касающихся поверхностей.

Устойчивость окраски текстильных материалов оценивается по комплексу физико-механических и химических воздействий: све­та, светопогоды, увлажнения, сухого и мокрого трения, пота, мыльного раствора, химической чистки, утюжильной обработки. Комплекс физико-механических и химических воздействий для конкретных материалов устанавливается в зависимости от их на­значения, условий, в которых они находятся при изготовлении и эксплуатации изделий.

Однозначное определение цвета с помощью точных характерис­тик — основная задача колориметрии. В повседневной жизни цвет характеризуют цветовыми ощущениями, словарным определени­ем, что является довольно субъективным и неточным методом оценки цвета.

Более точный метод колориметрии — визуальное сравнение об­разца с эталоном, при котором тождество ощущений восприни­мается как тождество цветов. Для этих целей используют атласы цветов, которые представляют собой набор цветовых образцов, расположенных по определенной системе. Атлас цветов играет роль визуального цветоизмерительного инструмента. Наибольшее рас­пространение в мировой практике получили атласы Манселлы и Рихтера и ряд других. В России во ВНИИМ им. Д. И.Менделеева созданы атласы цветов АЦ-100 и АЦ-1000, включающие соот­ветственно 450 и 1000 стандартных цветовых образцов. Для ко­ординации работы предприятий, связанной с выбором цветов, в 1986 г. разработан атлас цветов, включающий в себя 1808 образ­цов цвета.

Визуально оценивают разнооттеночность, сравнивая цвета раз­личных участков материала, и устойчивость окраски к различным воздействиям, сопоставляя степень посветления окраски материа­ла и закрашивания белого материала с эталонами соответствую­щих шкал посветления и закрашивания.

Для оценки отраженного от материала светового потока, его спектрального состава используют систему цветовых характерис­тик, включающих в себя доминирующую длину волны а, чистоту цвета р и яркость В. Хроматический цвет представляет собой сме­шивание монохроматического излучения с ахроматическим. Доми­нирующая длина волны показывает длину волны монохромати­ческого излучения, которое нужно смешать с ахроматическим, чтобы получить цветность данного образца. Ниже приведены дли­ны волн монохроматического излучения (цветов, составляющих белый дневной свет):

Монохрома/пи - Длина

Ческий цвет волны, нм

Красный......................................................... 620—760

Оранжевый...................................................... 590 — 620

Желтый........................................................... 530—590

Зеленый.......................................................... 490-530

Голубой.......................................................... 470-490

Синий............................................................. 430-470

Фиолетовый.................................................... 390 — 430

Соотношение монохроматического и ахроматического излуче­ний определяет чистоту цвета, которая оценивается отношением яркости монохроматического излучения В} к яркости всего вос­принимаемого излучения В, %:

Р= твк/в.

Яркость представляет собой интенсивность излучения А/, при­ходящегося на единицу площади AS, расположенной перпендику­лярно направлению света:

B=AI/(AS).

Несамосветящиеся тела, к которым относятся и текстильные материалы, характеризуются коэффициентом /-яркости, который определяется путем сравнения яркости данной поверхности В с яркостью идеально белой поверхности В6, коэффициент отраже­ния которой равен единице:

Г = В/В,.

Любой цвет может быть также выражен через 3 линейно незави­симых цвета. Независимость этих цветов состоит в том, что кажчыи из них не может быть получен смешиванием двух других цветов - Согласно закону смешивания цветов цвет D можно получить, смепш - вая основные цвета А, В и С соответственно в количествах A, B и с-

D = аА + ЬВ + сС.

В соответствии с гипотезой трехмерного выражения цвета лю - (ОЙ цвет может быть представлен в виде вектора, величина и рас­положение которого в пространстве определяются системой коор - донат и величинами векторов основных составляющих цветов. Век - оры реальных цветов образуют объем, который носит название (ветового конуса (рис. 2.67). Поверхность АВСО цветового конуса [вляется геометрическим местом векторов монохроматических (ветов, а поверхность А СО — пурпурных цветов, получаемых сме - циванием цветов коротковолновой и длинноволновой частей ви- [имого спектра. Внутри цветового конуса располагаются векторы сальных хроматических цветов, среди которых находится и век - ■ор OD ахроматического цвета.

Цветовым графиком называется плоскость сечения цветового :онуса, проходящая через точки векторов основных цветов рис. 2.68). Он является геометрическим местом точек пересечения :го плоскости векторами цветов. Эти точки пересечения называют ■очками цветности. Вид цветового конуса и цветового графика за - исит от выбранной системы координат, однако основные харак - еристики и соотношения в конусе и графике любого вида со - раняются.

Y Рис. 2.67. Цветовой конус

О

Рис. 2.68. Цветовой график

При колориметрических измерениях синтезируют цвет, тож­ественный с цветом образца, из трех эталонных (единичных) (ветов и составляют уравнение цвета. Результаты измерений пред - тавляют в виде координат цвета или цветности образца. В зави- имости от выбора единичных цветов получают разные системы [змерений. Наибольшее распространение из этих систем получили истема RGB Международной осветительной комиссии (МКО) и юлее совершенная система AYZ(MKO), принятые как стандартные. )сновные цвета системы RGB задаются как монохроматические [злучения с длинами волн 700 (R), 546 (G) и 435,8 (В) нм, кото-
ла и закрашивания белого материала с эталонами соответствую­щих шкал посветления и закрашивания.

Для оценки отраженного от материала светового потока, его спектрального состава используют систему цветовых характерис­тик, включающих в себя доминирующую длину волны X, чистоту цвета р и яркость В. Хроматический цвет представляет собой сме­шивание монохроматического излучения с ахроматическим. Доми­нирующая длина волны показывает длину волны монохромати­ческого излучения, которое нужно смешать с ахроматическим, чтобы получить цветность данного образца. Ниже приведены дли­ны волн монохроматического излучения (цветов, составляющих белый дневной свет):

Монохромати - Дшна

Ческий цвет волны, нм

Красный......................................................... 620 — 760

Оранжевый...................................................... 590 — 620

Желтый........................................................... 530-590

Зеленый........................................................... 490-530

Голубой.......................................................... 470-490

Синий............................................................. 430-470

Фиолетовый.................................................... 390 — 430

Соотношение монохроматического и ахроматического излуче­ний определяет чистоту цвета, которая оценивается отношением яркости монохроматического излучения В, к яркости всего вос­принимаемого излучения В, %:

Р = MB-JB.

Яркость представляет собой интенсивность излучения А/, при­ходящегося на единицу площади AS, расположенной перпендику­лярно направлению света:

Я= Д//(Д5).

Несамосветящиеся тела, к которым относятся и текстильные материалы, характеризуются коэффициентом /-яркости, который определяется путем сравнения яркости данной поверхности В с яркостью идеально белой поверхности В6, коэффициент отраже­ния которой равен единице:

Г = В/В5.

Любой цвет может быть также выражен через 3 линейно незави­симых цвета. Независимость этих цветов состоит в том, что каждый из них не может быть получен смешиванием двух других цветов - Согласно закону смешивания цветов цвет D можно получить, смеши­вая основные цвета А, В и С соответственно в количествах A, B и с.

D = аА + ЬВ + сС.

В соответствии с гипотезой трехмерного выражения цвета лю - 1бой ивет может быть представлен в виде вектора, величина и рас­положение которого в пространстве определяются системой коор­динат и величинами векторов основных составляющих цветов. Век­торы реальных цветов образуют объем, который носит название цветового конуса (рис. 2.67). Поверхность АВСО цветового конуса является геометрическим местом векторов монохроматических цветов, а поверхность ЛСО — пурпурных цветов, получаемых сме­шиванием цветов коротковолновой и длинноволновой частей ви­димого спектра. Внутри цветового конуса располагаются векторы реальных хроматических цветов, среди которых находится и век­тор OD ахроматического цвета.

Цветовым графиком называется плоскость сечения цветового конуса, проходящая через точки векторов основных цветов!(рис. 2.68). Он является геометрическим местом точек пересечения его плоскости векторами цветов. Эти точки пересечения называют точками цветности. Вид цветового конуса и цветового графика за­висит от выбранной системы координат, однако основные харак­теристики и соотношения в конусе и графике любого вида со­храняются.

Рис. 2.67. Цветовой конус

О

Рис. 2.68. Цветовой график

При колориметрических измерениях синтезируют цвет, тож­дественный с цветом образца, из трех эталонных (единичных) цветов и составляют уравнение цвета. Результаты измерений пред­ставляют в виде координат цвета или цветности образца. В зави­симости от выбора единичных цветов получают разные системы измерений. Наибольшее распространение из этих систем получили система RGB Международной осветительной комиссии (МКО) и более совершенная система AYZ(MKO), принятые как стандартные. Основные цвета системы RGB задаются как монохроматические излучения с длинами волн 700 (R), 546 (G) и 435,8 (В) нм, кото-

Y

Рые ощущаются как красный, зеленый и синий цвета. Уравнение цвета в этой системе имеет вид

Ц= RR+ GG + ВВ,

А уравнение цветности

RR + gG + ЬВ,

Где R, G, В и г, g, b — координаты цвета и цветности.

Система XYZЗадается через систему RGB с помощью ряда век­торных уравнений.

Положенные в основу колориметрии уравнения цвета позволя­ют объективно и с достаточной точностью описывать и измерять цвет, определять цветовые различия при воспроизведении цвета в процессе крашения, при оценке разнооттеночное™ и устойчиво­сти окраски.

Эти методы определения цвета и цветовых различий позволяют разрабатывать автоматизированные системы контроля разноотте­ночное™ в процессе крашения и при приеме текстильных матери­алов на швейных предприятиях.

Белизна. Для несамосветящихся тел, к которым относятся и текс­тильные материалы, понятие «светлота» часто заменяется поняти­ем «белизна», которая показывает общее в ощущениях цвета дан­ной и идеальной белой поверхности. В понятие «белый материал» вкладывается представление о поверхности, хорошо рассеивающей световой поток, т. е. имеющей малую степень избирательного погло­щения. Белизну текстильных материалов повышают путем химичес­кого и физического воздействий (беление, мытье, чистка), под­цветкой синими красителями и пигментами, с помощью оптичес­ких отбеливающих веществ. Она является одной из важнейших ха­рактеристик качества неокрашенных текстильных материалов.

На практике обычно нет четкого различия между светлотой и белизной. Под светлотой чаще всего понимается оценка яркости, а под белизной — коэффициент яркости. Светлота и белизна изме­ряются порогами различия. В диапазоне от абсолютно черного до идеально белого цветов насчитывают 300 — 400 порогов. Ахромати­ческие (серые) шкалы имеют ступени различия, каждая из кото­рых включает в себя несколько порогов по светлоте (белизне).

Белизна текстильных материалов оценивается коэффициентом яркости г, измеренным при длине волны 540 нм, и коэффициен­том подцветки р, рассчитанным как отношение коэффициент^ яркости, измеренных при длине волн 540 и 410 нм:

Р = ^ю/'мо-

Материалы считаются тождественными по белизне, если коэф­фициенты их яркости отличаются не более чем на 1 %, а коэфф"~ циенты подцветки — не более чем на 0,03.

Кроме того, белизну текстильных материалов можно оценивать j^o отражательной способности их поверхности:

I со = 100р,./рго,

I-де ю — белизна материала, %; рг — коэффициент отражения об­разца материала; р„, — коэффициент отражения эталонной белой (щастины.

I Блеск. Это специфическое восприятие человеком светового по­тока, состоящего из зеркально отраженных и диффузионно-рассе­янных излучений. Чем выше составляющая зеркального отраже­ния, тем сильнее блеск материала. Поэтому степень блеска текс - (гильного материала определяется прежде всего характером поверх­ности волокон и нитей, их расположением в структуре материала. |Блеск поверхности меняется в зависимости от угла наблюдения, расположения зеркально отражающих участков. I Блеск текстильных материалов может быть желательным или Нежелательным явлением в зависимости от назначения материала. Для увеличения блеска при изготовлении материала используют ролокна и нити с гладкой ровной поверхностью, переплетения с Длинными перекрытиями, применяют специальные виды отделки (мерсеризацию, каландрирование) в целях расположения боль­шинства волокон на поверхности в одной плоскости. Чтобы умень­шить блеск материала, необходимо создать условия для увеличе­ния рассеивания светового потока. Для этого, например, при фор­мовании химических волокон в их структуру вводят частицы диок­сида титана, которые увеличивают диффузионное рассеивание све­тового потока. Использование переплетений с частым изгибом нитей, применение операций начесывания и валки способствуют Созданию шероховатости поверхности материала, пространствен­ному расположению волокон, что приводит к многократному от­ражению светового потока, увеличению его рассеивания. [ При утюжильной обработке и прессовании деталей одежды на Отдельных их участках появляется повышенный блеск (ласы), что рсудшает внешний вид изделия. Причиной появления лас является неравномерность распределения давления прессования по поверх­ности детали из-за наличия на ней утолщенных участков (у швов, вытачек, карманов и др.). В результате значительного давления волок­на на этих участках располагаются преимущественно в одной плос­кости, нити сплющиваются, появляются плоские участки с силь­ным зеркальным отражением. При совместном действии влаги, Оплоты и давления эти изменения поверхности материала могут Быть достаточно устойчивыми. Для устранения появившихся лас Изделие обрабатывают острым паром при одновременном воздей­ствии щеток (отпаривание).

Местный блеск (лоск) появляется на участках материала, под­вергающихся в процессе эксплуатации изделия сильному совмест­ному действию давления и трения. Появление лоска связано со сплющиванием нитей, с разрушением в результате изнашивания выступающих на поверхности волокон, в результате чего образу­ются участки с повышенным зеркальным отражением световою потока.

Блеск текстильных материалов оценивается сравнением отра­жающих способностей поверхностей образца и эталона (напри­мер, стеклянной пластины) или сопоставлением показателей от­ражения светового потока поверхностью данного материала, оп­ределенных при разных углах наклона:

Ф = 101гА, Qi

Где ф — число блеска; а{, а2 — количество отраженного света, падающего на поверхность под углом соответственно 22,5 и 0°.

Установлено соотношение между числом блеска и ощущением блеска человеком:

Число блеска <р Ощущение поверхности

0,5— 1 ..................................... Глубокоматовая

1 —2....................................... Матовая

3 — 4....................................... Полуматовая

4 — 8....................................... Блестящая

8—16....................................... Высокоблестящая

Прозрачность. Она связана с ощущением проходящего через ма­териал потока излучений и дает представление о толщине материала. При рассмотрении материала со стороны выхода светового потока в поле зрения наблюдателя попадает поток, состоящий из потока, диффузионно-рассеянного вниз, потока направленного пропус­кания и потока, проходящего между волокнами. Таким образом, прозрачность материала определяется как прозрачностью волокон, так и плотностью их расположения в структуре материала. Поток, проходящий между волокнами, в зависимости от плотности мате­риала многократно рассеивается, отражаясь от поверхности воло­кон. В материалах редкой структуры, например ажурных перепле­тений, в которых имеются крупные сквозные поры, часть светово­го потока может проходить, не изменяя своего направления. Ко­эффициент т пропускания светового потока материалом зависит от поглощательной и отражательной способностей волокон, тол­щины нитей, вида переплетения и толщины самого материала (с увеличением толщины материала коэффициент стремится к нулю)- Прозрачность материала можно ощущать и со стороны падаю­щего потока света, когда световой поток проходит через материал дважды, отражаясь от поверхности, на которой расположен мате­риал. При этом в определенной мере воспринимаются оптические свойства материала и расположенной под ним поверхности.

2.3.5. Электризуемость

Текстильные материалы в процессе их производства, а также изготовления и эксплуатации швейных изделий постоянно сопри­касаются с поверхностями однородных и неоднородных тел, В ре­зультате возникновения и нарушения контакта на соприкасающихся поверхностях образуются заряды статического электричества, про­исходит электризация материалов. Способность материалов в оп­ределенных условиях накапливать на поверхности статическое элек­тричество называют электризуемостью.

При соприкосновении (трении) текстильных материалов на их поверхности протекает одновременно два процесса: процесс гене­рации (возбуждения, возникновения) зарядов статического элек­тричества определенной полярности и процесс диссипации (рас­сеивания) зарядов. Электризация тел обнаруживается, когда рав­новесие между этими процессами нарушается.

В настоящее время законченной теории, объясняющей элект­ризацию тел, пока нет. Наибольшее распространение получила теория, рассматривающая электризацию как результат перехода носителей зарядов (электронов или ионов) с одной контактирую­щей поверхности на другую. При соприкосновении диэлектрика, в частности текстильного волокна, с металлом с поверхности пос­леднего сходят электроны, имеющие определенный уровень энер­гии, и «прилипают» к поверхности диэлектрика, сообщая ему от­рицательный заряд. Однако на практике волокна при соприкосно­вении с металлами могут заряжаться как отрицательно (напри­мер, поливинилхлоридные волокна, нитрошелк, фторлон), так и положительно (капроновые, лавсановые, вискозные, природные волокна). Электризацию диэлектрика положительными зарядами в этом случае объясняют присутствием на его поверхности электро­нов, способных при определенных условиях, покидая диэлектрик, оставлять «дырки», которые можно рассматривать как положитель­ные заряды. В результате отрицательные электроны и положитель­ные «дырки» образуют между контактирующими поверхностями Двойной электрический слой.

Ряд исследователей считает, что причина электризации ди­электриков — ориентация полярных молекул, расположенных на поверхности. Текстильные волокна являются полимерными ди­электриками, макромолекулы которых имеют полярные группы |й, следовательно, постоянные дипольные моменты. На поверхно­сти тел равновесие зарядов нарушено, и поэтому существует оп­ределенный поверхностный потенциал, величина которого зави­сит от поляризации молекул, характера их расположения в поверх­ностном слое и его плотности. При соприкосновении двух поверх­ностей возникает электрическое поле, под действием которого про­исходит ориентация диполей, в результате чего между контакти­рующими поверхностями возникает двойной электрическим слои При нарушении контакта поверхностей двойное электрическое поле разъединяется и каждая из контактирующих поверхностей оказы­вается заряженной электричеством противоположного знака.

Электризация материалов представляет собой поверхностны и эффект, возникающий в результате нарушения контакта между двумя поверхностями. При трении электризация повышается вслед­ствие того, что само трение — это ряд последовательных возник­новений и нарушений контактов трущихся поверхностей. Повы­шение поляризации и диполяризации молекул при трении связа­но с тем, что выделяющаяся теплота способствует большей под­вижности диполей и их более легкой ориентации.

Механизм электризации осложняется такими факторами, как электрохимическое сродство, наличие посторонних адсорбирован­ных веществ на поверхности тел, общее состояние поверхностей, приходящих в соприкосновение, состояние внешней среды.

Электризуемость текстильных материалов оценивается величи­ной заряда, т. е. его плотностью а, Кл/см2, и полярностью заряда (его знак бывает положительным и отрицательным). Так как элек­тризуемость материалов тесно связана с рассеиванием зарядов ста­тического электричества, то одной из основных характеристик электризуемое™ является удельное электрическое сопротивление р, Ом • м.

В связи с тем что в настоящее время нет методики раздельного определения объемного и удельного поверхностного электричес­кого сопротивления для текстильных материалов, практически из­меряют суммарное удельное сопротивление. Подобной стандарт­ной характеристикой для тканей и трикотажных полотен служит Удельное поверхностное электрическое сопротивление р5. Под поверх­ностью в этой характеристике понимается поверхность сопри­косновения материала с электродами определенного размера при заданной нагрузке. Следует отметить, что удельное поверхност­ное сопротивление в значительной степени зависит от площади поверхности соприкосновения материала с электродами прибора: с увеличением этой площади удельное сопротивление уменьша­ется.

Знак электрического заряда, возникающего на соприкасающихся поверхностях, зависит от химического строения вещества.

Данные табл. 2.20 показывают, какую полярность приобретают материалы, указанные в головке таблицы, при трении их о мате­риалы, указанные в боковике. При трении однородных материалов возникающие заряды по величине очень малы, трудноуловимы, поэтому линию, обозначающую электризацию однородных мате­риалов, называют нейтральной. Она расположена по диагонали таблицы и служит как бы границей, разделяющей отрицательную и положительную полярности материалов при их электризации.

Таблица 2.10 Материал З .а А А S х X К Шерсть :5 .а 1- с; П (U X э Полиамид Ацетат Вискоза Хлопок Лен Дерево Кожа человека Триацетат Полиэтилен высокого Давления | Полипено - уретан Полиэфир Полиакрило­нитрил Пленка ПВХ Полиэтилен Низкого дав­ления Полипропи­лен Хлорин Натуральный мех 0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + Шерсть - 0 + + + + + + + + + + + + + + + + + Натуральный шелк - - 0 + + + + + + + + + + + + + + + + Полиамид - - - 0 + + + + + + + + + + + + + + Ацетат - - - - 0 + + + + + + + + + + + + + + Вискоза - - - - - 0 + + + + + + + + + + + + + Хлопок 0 + + + + + + + + + + + + Лен 0 + + + + + + + + + + + Дерево - 0 + + + + + + + + + + Кожа человека 0 + + + + + + + + + Триацетат 0 + + + + + + + + Полиэтилен высо­ 0 + + + + + + + Кого давления Пенополиуретан 0 + + + + + + Полиэфир 0 + + + + + Полиакрилонитрил 0 + + + + Пленка ПВХ 0 + + + Полиэтилен низ­ 0 + + Кого давления Полипропилен 0 + Хлорин 0

Трибоэлектрический ряд материалов (по данным А. И.Меркуловой)

При трении текстильных материалов величины электрических зарядов резко возрастают в течение первых 10 с, затем увеличение зарядов замедляется, достигая насыщения, после чего наблюдает­ся даже некоторое снижение электризации. Поэтому величину за­ряда определяют обычно в момент насыщения, т. е. электризуе - мость оценивают по максимальной величине заряда.

Плотность электрического заряда, возникающего на поверхно­сти материала, и его удельное поверхностное электрическое со­противление зависят прежде всего от волокнистого состава мате­риала (табл. 2.21).

Наименьшей плотностью зарядов и наибольшей электропровод­ностью характеризуются хлопчатобумажные материалы, а также ма­териалы из гидратиеллюлозных волокон и нитей (вискозных и мед - ноаммиачных). Немного выше плотность возникающих зарядов и удельное поверхностное сопротивление у материалов из природ­ных белковых волокон (шерстяных, шелковых). Материалы из син­тетических волокон и нитей проявляют при трении наибольшую электризуемость. Ацетатные и триацетатные материалы занимают

Таблица 2.21 Показатели электризуемости текстильных материалов (по данным Н. М.Хабалошвили) Материал Удельное электричес­кое сопротивление р, Ом • м Плотность заряда а, Кл/см2 Хлопчатобумажный трикотаж 2,1 • 108 9,0- 10"р- Вискозная ткань 4,9' Ю8 1,08- 10"u Медноаммиачный трикотаж 5,9- Ю8 1,08- 10"u Шерстяной трикотаж 1,7- 109 3,42- Ю-11 Шелковая ткань 3,82- Ю11 8,55- Ю-11 Ацетатная ткань 3,2- 10п 2,79- Ю"10 Триацетатная ткань 9,7- Ю12 1,6- ю-'° Капроновая ткань 1,29 • Ю14 3,69- КГ10 Хлориновый трикотаж 1,37- Ю14 3,78- Ю"10 Нитроновый трикотаж 1,66- 1014 Нет сведений Вискозноацетатная ткань 8,2- 10ш 9,9- Ю-ч Хлопковискозная ткань 3,2- 108 1,17- Ю-11 Хлопкокапроновая ткань 7,2- 10ш 9,9 • Ю-ч Хлопколавсановая ткань 1,4- 109 1,71 - Ю-ч Хлопкоацетатная ткань 5,1 • 10'° 1,08- Ю-10 Ацетатнокапроновая ткань 8,1 • 10п 2,88- 10ш

Промежуточное положение. Смешивание натуральных и гидратцел - люлозных волокон и нитей с синтетическими и ацетилцеллюлоз - ными позволяет значительно снизить электризацию материалов.

Процесс рассеивания зарядов с поверхности наэлектризован­ных материалов зависит от электропроводности волокон, а также от наличия в воздухе заряженных частиц (электронов и ионов) и их подвижности. Текстильные волокна и нити обладают диэлект­рическими (электроизолирующими) свойствами, их собственная электропроводность невелика. Однако текстильные волокна и нити способны адсорбировать из окружающего воздуха влагу, в резуль­тате чего на их поверхности присутствует моно - или полимолеку­лярный слой влаги. Помимо этого на поверхности волокон и ни­тей имеются загрязнения в виде различных солей, играющих роль электролитов. Наличие влаги и электролитов создает условия для резкого увеличения электропроводности материалов, повышения скорости стекания зарядов.

По этой причине у синтетических текстильных материалов, ха­рактеризующихся сравнительно низким влагосодержанием, удель­ное поверхностное электрическое сопротивление возрастает не­значительно при уменьшении относительной влажности воздуха от 65 до 35 %. Однако у материалов из натуральных и гидратцеллга - лозных волокон удельное поверхностное сопротивление увеличи­вается почти на три порядка, при этом ощутимо не изменяется поверхностная плотность заряда.

Таким образом, электризуемость материалов связана не столь­ко с процессом генерации (электризации) зарядов, сколько с про­цессом их рассеивания. Например, из природных волокон наиболь­шей способностью к электризации обладает шерсть; электризация вискозных волокон выше, чем полиакрилонитрильных. В то же время электризуемость шерстяных, хлопковых, вискозных волокон, об­ладающих высокими гидрофильными свойствами, значительно ни­же, чем большинства гидрофобных искусственных и синтетичес­ких волокон.

Электризуемость текстильных материалов имеет суточные и се­зонные колебания, связанные с ионизацией атмосферы. Напри­мер, по некоторым данным летом электризуемость материалов выше, так как солнечная активность в этот период сильнее.

На показатель удельного поверхностного электрического сопро­тивления оказывает влияние характер поверхности материала. Ус­тановлено, что наибольшее поверхностное электрическое сопро­тивление имеют ткани полотняного переплетения, за ними следу­ют ткани атласного и саржевого переплетений.

В большинстве случаев электризуемость текстильных материа - Юв представляет собой отрицательное явление: она вызывает по­мехи в технологических процессах производства материалов и из­готовления из них швейных изделий. Электризуемость материалов в одежде при ее носке вызывает неприятные ощущения у челове­ка, прилипание изделия к телу, быстрое загрязнение в результат притяжения частиц пыли и т. д. Кроме того, электризуемость мате­риалов, особенно возникающая при трении их о кожу человека, оказывает биологические воздействия на организм человека. Одна­ко механизм этих воздействий еще до конца не выяснен. Известно, что, с одной стороны, положительное электрическое поле на по - верхности кожи человека вызывает ряд патологических реакций со стороны нервной, сердечно-сосудистой и других систем организ­ма; с другой стороны, поле статического электричества отрицатель­ной полярности оказывает благоприятное воздействие на организм. Считают, что предельно допустимой величиной удельного элект­рического сопротивления, при которой не возникает неудобств при эксплуатации одежды из текстильных материалов, является 10"- 1012 Ом м (ГОСТ 15968-87, ГОСТ Р 50720-94).

Важное значение имеет разработка способов снижения электри­зуемое™ материалов. Одним из таких способов, нашедших широкое применение, является обработка материалов антистатическими поверхностно-активными веществами (антистатиками). Антистати­ки, поглощая штагу или вступая с ней во взаимодействие, образу­ют на поверхности материала слой, способствующий рассеиванию зарядов и тем самым снижению электризуемое™ материала. Дру­гой эффективный способ снижения электризуемое™ текстильных материалов — поверхностная компенсация зарядов. При изготов­лении текстильных материалов компоненты волокнистого состава подбирают таким образом, чтобы при трении об определенный материал, в частности о кожу человека, на поверхности волокон образовывались заряды противоположных знаков, в результате чего происходила бы их взаимная нейтрализация. Суммарная величина электростатического заряда такого материала и его полярность за­висят от вида компонентов и их процентного соотношения; мож­но так подобрать волокнистый состав, чтобы суммарный заряд был равен нулю. Степень электризуемое™ можно также снизить, сме­шивая гидрофильные и гидрофобные волокна (см. табл. 2.21).

Показатели электризуемости текстильных материалов опреде­ляют на специальных установках, которые состоят из устройства для трения пробы материала о какую-либо поверхность и прибора для регистрации величины заряда, его полярности и удельного электрического сопротивления.