Материаловедение изделий легкой промышленности

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 

Федеральное государственное бюджетное 

образовательное учреждение высшего образования 

«Казанский национальный исследовательский 

технологический университет» 

 
 
 
 
 
 

 

В. П. Тихонова, Г. Р. Рахматуллина, Д. К. Низамова 

 
 
 

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ  

ИЗДЕЛИЙ ЛЕГКОЙ  

ПРОМЫШЛЕННОСТИ 

 

Учебное пособие 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Казань 

Издательство КНИТУ 

2018 

 
- 2 -

УДК 67.03.06(075) 
ББК 37.02я7

Т46

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета  

Казанского национального исследовательского технологического университета 

 

Рецензенты: 

директор ООО «Ялкын», канд. техн. наук Н. А. Дегтярев 

менеджер ООО «Торговый дом Йола Казань» 

канд. техн. наук Р. Р. Шагивалиева 

 
 
 
 

 
Т46 

Тихонова В. П. 
Материаловедение изделий легкой промышленности : учебное по-
собие / В. П. Тихонова, Г. Р. Рахматуллина, Д. К. Низамова; Мин-
обрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во 
КНИТУ, 2018. – 132 с. 
 
ISBN 978-5-7882-2612-5

 
Подробно рассмотрены строение и свойства материалов легкой промыш-

ленности. 

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подго-

товки «Технология изделий легкой промышленности» (29.03.01 и 29.04.01). 
Также будет полезно для студентов, обучающихся по направлению «Техноло-
гии и проектирование текстильных изделий» (29.03.02 и 29.04.02). 

Подготовлено на кафедре плазмохимических и нанотехнологий высо-

комолекулярных материалов. 

 
 

 
 
 
 

ISBN 978-5-7882-2612-5
© Тихонова В. П., Рахматуллина Г. Р., 

Низамова Д. К., 2018

© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2018

 

УДК 67.03.06(075) 
ББК 37.02я7

 
- 3 -

Содержание 

 

ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................ 6 
ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ВОЛОКОН, СОСТАВЛЯЮЩИЕ  
ВОЛОКНИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ ............................................................ 7 
Классификация волокон. Волокнообразующие полимеры  
и их строение ...................................................................................... 7 
Молекулярное строение волокнообразующих полимеров ................ 8 
ТЕКСТИЛЬНЫЕ НИТИ .......................................................................... 11 
Классификация текстильных нитей ................................................... 11 
Пряжа. Гребенная, кардная, аппаратная системы прядения.  
Строение пряжи ................................................................................. 12 
Комплексные нити. Получение и структура ...................................... 16 
Текстурированные нити, их получение, особенности строения  
и свойств ........................................................................................... 17 
Свойства текстильных нитей: геометрические, механические, угол 
кручения, коэффициент крутки, укрутка ........................................... 19 
ШВЕЙНЫЕ НИТКИ. ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ .................................. 25 
ТКАНИ ...................................................................................................... 28 
Общие сведения о производстве тканей. Классификация  
ткацких переплетений ....................................................................... 28 
Основные характеристики структуры тканей ....................................... 38 
Фазы строения и опорная поверхность тканей. Определение  
структуры тканей .............................................................................. 42 
ТРИКОТАЖНЫЕ ПОЛОТНА ................................................................ 46 
Производство трикотажных полотен ................................................. 46 
Строение и классификация трикотажных полотен .............................. 50 
Характеристики строения трикотажа .................................................... 55 
НЕТКАНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ................................................................... 56 
Сырье для производства нетканых материалов .................................... 56 
Производство и разновидности нетканых материалов ........................ 57 
Способы изготовления различных нетканых материалов ................... 60 
Строение нетканых полотен .............................................................. 70 
Общая характеристика утепляющих, прокладочных  
и подкладочных материалов .............................................................. 72 
Утепляющие материалы ......................................................................... 73 
Оценка качества утепляющих материалов ........................................ 76 
Прокладочные материалы ................................................................. 79 
Подкладочные материалы ................................................................. 80 

 
- 4 -

ИСКУССТВЕННЫЕ МАТЕРИАЛЫ ..................................................... 81 
Искусственный мех и методы его получения ....................................... 81 
Искусственная кожа и пленочные материалы ................................... 82 
Структура искусственных кож .......................................................... 83 
Пленочные материалы ....................................................................... 84 
КОЖЕВЕННОЕ И МЕХОВОЕ СЫРЬЕ ................................................. 84 
Шкура животного. Строение кожевой ткани ........................................ 84 
Волосяной покров шкур животных. Строение волоса ....................... 89 
Химический состав шкуры животного и ее топография .................... 92 
Классификация основных видов кожевенного и мехового сырья,  
их характеристика ............................................................................. 93 
Мелкое сырье .................................................................................... 93 
Крупное сырье ................................................................................... 93 
Конские шкуры ................................................................................. 94 
Шкуры овец ...................................................................................... 95 
Шкуры коз ......................................................................................... 95 
Свиное сырье .................................................................................... 95 
Классификация сырья мехового производства .................................. 96 
Овечье меховое сырье ....................................................................... 96 
Меховое сырье морского зверя .............................................................. 99 
Факторы, влияющие на свойства сырья ............................................. 99 
Методы съемки шкур и возможные пороки  .................................... 101 
Первичная обработка сырья ............................................................ 102 
Основные методы консервирования. Их преимущества  
и недостатки ........................................................................................... 103 
Дезинфекция и хранение сырья ........................................................... 108 
Пороки кожевенно-мехового сырья ..................................................... 109 
Сортировка, кожевенного и мехового сырья ...................................... 112 
СВОЙСТВА ОСНОВНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ  
В ПРОИЗВОДСТВЕ ИЗДЕЛИЙ ЛЕГКОЙ  
ПРОМЫШЛЕННОСТИ ......................................................................... 112 
Геометрические свойства материалов. Параметры качества  
волосяного покрова ............................................................................... 113 
Механические свойства материалов .................................................... 118 
Деформация при растяжении применительно к коже, кожевой  
ткани меха и шубной овчины ............................................................... 119 
Сжатие и твердость материалов ........................................................... 121 
Изгиб материалов .................................................................................. 122 
Фрикционные свойства материалов .................................................... 123 

 
- 5 -

Физические свойства ............................................................................. 124 
Электрические свойства материалов ............................................... 125 
Формовочная способность материала ............................................. 126 
Износ и износостойкость материалов .............................................. 127 
Износостойкость материалов при истирании .................................. 128 
Стойкость к старению ..................................................................... 129 
Оценка износостойкости материалов в результате опытной  
носки ............................................................................................... 129 
Библиографический список .................................................................. 130 
 
 
 

 
- 6 -

ВВЕДЕНИЕ 

 

Материаловедение − прикладная наука (дисциплина), которая 

изучает свойства и строение материалов. Эта наука развивалась от про-
стого к сложному: от общего описания внешних признаков материалов 
к современным характеристикам их структурных параметров и свойств 
на микро- и макроскопическом уровнях; от методов органолептической 
оценки качества к физическим и химическим методам контроля мате-
риалов, основанным на использовании современных средств измери-
тельной техники; от принципов оценки качества готового материала к 
принципам контроля и формирования необходимого качества матери-
ала в процессе его изготовления, к управлению качеством продукции. 

Объем современного материаловедения чрезвычайно велик и 

охватывает все области техники и производства. Любая технология 
начинается с решения ряда материаловедческих задач: установление 
критериев выбора материалов с учетом назначения изделия и реальных 
условий его производства и эксплуатации, определение допустимых 
параметров и режимов обработки материала. Только на основе глубо-
ких и всесторонних знаний строения и свойств материалов можно раз-
работать современную технологию изготовления изделия высокого ка-
чества [1]. 

Успехи в развитии химии, физики, математики и других фунда-

ментальных наук, создание совершенных и высокоточных средств из-
мерительной техники существенно обогащают материаловедение и со-
здают условия для постоянного развития этой прикладной науки. Ис-
пользуя современные средства анализа структуры и изучения свойств, 
материаловеды расширяют свои познания о материалах, открывают но-
вые их качественные стороны, выдают обоснованные рекомендации по 
рациональному использованию существующих материалов и разраба-
тывают новые материалы с улучшенными свойствами. Материаловеде-
ние играет важную роль в решении задач, связанных с улучшением ка-
чества выпускаемых изделий легкой промышленности, снижением ма-
териалоемкости продукции. 

Все материалы, используемые в производстве изделий легкой 

промышленности, можно разделить на следующие группы: 

1. Основные материалы, используемые в качестве верха изделия 

(искусственные и натуральные меха и кожи, трикотажные и нетканые 
полотна, ткани, пленочные материалы). 

 
- 7 -

2. Подкладочные и прокладочные материалы (бортовая, волося-

ная ткань, флизелин, коленкор, хлопчатобумажные, шелковые, синте-
тические ткани, искусственные и натуральные меха, синтетический 
трикотаж, полотна и др.). 

3. Утепляющие материалы (вата, ватин, поролон, пух, синтепон). 
4. Материалы для соединения деталей изделий (швейные нитки, 

пряжа, клей).  

5. Прикладные материалы, используемые для укрепления и от-

делки изделий (ленты, шнуры, тесьма, кружева, ранты и др.). 

6. Фурнитура − вспомогательные изделия, которые служат для за-

стегивания изделий и в качестве украшения (пуговицы, застежка-мол-
ния, кнопки, крючки, петли, пряжки и т.д.). 

 «Материаловедение в производстве изделий легкой промыш-

ленности» − это специальная дисциплина, необходимая для подго-
товки бакалавров и магистров по направлению подготовки «Техноло-
гия изделий легкой промышленности», тесно соприкасающаяся с ря-
дом смежных научных дисциплин, например с химией (неорганиче-
ской и органической), физикой, математикой. 
 

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ВОЛОКОН, СОСТАВЛЯЮЩИЕ  

ВОЛОКНИСТЫЕ МАТЕРИАЛЫ 

 

Классификация волокон. Волокнообразующие полимеры 

и их строение 

 

Волокна − это протяженные тонкие гибкие тела, длина которых 

во много раз превосходит их поперечные размеры [2]. В основу клас-
сификации волокон положены их происхождение (получение) и хими-
ческий состав [3]. Таким образом, все волокна по своему происхожде-
нию делятся на два класса: натуральные (природные) и химические.  

Натуральные волокна существуют в природе и образуются без 

непосредственного участия человека. К ним относятся волокна расти-
тельного происхождения, такие как хлопок, лен, пенька, джут; волокна 
животного происхождения, например шерсть, натуральный шелк, и 
волокна минерального происхождения – асбест.  

Натуральные растительные волокна состоят из целлюлозы. Их 

получают из семян растений (хлопок), из стеблей (лен, пенька, джут, 
рами, кенаф), из листьев (абака или манильская пенька, сизаль). Нату-

 
- 8 -

ральные волокна животного происхождения состоят из белков кера-
тина (шерсть различных животных) и фиброина (шелк тутового или 
дубового шелкопряда). 

Химические волокна делятся на искусственные, синтетические 

и минеральные.  

Искусственные волокна могут быть получены из природных вы-

сокомолекулярных материалов (ВМС) − из сырья растительного, жи-
вотного и минерального происхождения. Искусственные волокна цел-
люлозные (из сырья растительного происхождения) – вискозное, аце-
татное, триацетатное, медно-аммиачное, полинозное, сиблон − содер-
жат соединения целлюлозы. Искусственное белковое волокно содер-
жит белки – казеин (казеиновое), зеин (соебобовые).  

Синтетические волокна производят из ВМС, полученных путем 

синтеза. Синтетические волокна содержат сложные ВМС – полимеры, 
состоящие из гибких длинных линейных и слаборазветвленных мак-
ромолекул. В зависимости от строения основной цепи полимера син-
тетические волокна делятся на карбоцепные и гетероцепные.  Кар-
боцепными называются волокна, которые получают из полимеров, 
имеющих в основной цепи макромолекул только атом углерода. К ним 
относятся полиакрилонитрильные, поливинилхлоридные, поливинил-
спиртовые, полиакриловые волокна. Гетероцепными называются во-
локна, изготовленные из полимеров, имеющих в строении основной 
цепи макромолекул, кроме атомов углерода, другие элементы (напри-
мер, О2, N2 и др.). К ним относятся полиамидные, полиэфирные, поли-
уретановые волокна. 

Минеральные волокна получают из низкомолекулярных соеди-

нений. 

По химическому составу все волокна, кроме минеральных, пред-

ставляют собой органические вещества. Это различные природные 
или полученные химическим путем ВМС. Минеральные волокна со-
держат только неорганические вещества. 
 

Молекулярное строение волокнообразующих полимеров 

 
Макромолекулы природных и синтетических волокнообразую-

щих полимеров могут иметь различное строение и расположение (ори-
ентацию) в волокне.  

 
- 9 -

Целлюлоза (клетчатка) – природный полимер. Ее молекула 

представляет собой длинную вытянутую цепь, состоящую из глюко-
зидных остатков, соединенных через атом кислорода:  

 

(... -С6Н10О4-О- С6Н10О4-О- С6Н10О4-О-О- С6Н10О4-О-...)n, 

где  n=5000...6000. 
 

Макромолекулы природных белков состоят из различных амино-

кислотных остатков, соединенных в длинные полипептидные цепи [4]:  

 
(… -NH-CH-CONH-CH-CO-…)n 

               |                   | 
            - R1              - R2 

 
В макромолекулах кератина (шерсть) может быть 600 − 700 таких звеньев, 
в макромолекулах фиброина (шелк) и серицина – около 300. Синтетические 
полимеры могут быть получены в результате реакции полимеризации 
или поликонденсации.  

Полимеризация−это процесс образования высокомолекулярного 

вещества путем многократного присоединения молекул низкомолекулярного 
вещества к активным центрам в растущей молекуле полимера 
nА → (А)n. Поликонденсация – это реакция, когда два или более мономеров 
соединяются в цепь, образуя полимер, при этом обычно образуется 
побочный продукт низкомолекулярного соединения (Н2О, 
спирты): 

 

nA(H)+nB(OH) →  (AB)n+nH2O. 

 
Макромолекулы волокнообразующих полимеров различаются 

по своему строению и имеют различную структуру (рис. 1). 

Последовательность соединения и пространственное расположение 
радикальных остатков мономеров в макромолекулах полимера 
могут быть различными. Соединяясь между собой, радикальные 
остатки мономеров могут образовывать полимеры линейной, разветвленной 
или сетчатой структуры (рис. 1).  

 

 

 
- 10 -

 

Рис. 1. Схемы структур макромолекул: 1−3 – линейная с прямой (1),  
с зигзагообразной (2), циклоцепной (3) цепью; 4 – 5 – разветвленная  

с короткими (4) и длинными (5) ответвлениями; 6 – лестничная;   

7 – плоская 

 
Линейные полимеры (или цепные) – полимеры, сильно вытянутые 
по длине, которая во много раз превышает их поперечное сечение 
(толщину) [4]. Разветвленные – это полимеры, состоящие из макромолекул 
с боковыми ответвлениями различной сложности и длины.  Сетчатые – 
это полимеры, макромолекулы которых соединены химическими 
связями и образуют трехмерную структуру сетки. Формирование 
волокон может осуществляться только из полимеров, имеющих 
линейную или разветвленную структуру, так как полимеры сетчатой 
структуры не плавятся и не растворяются. 

 Надмолекулярная структура у волокнообразующих полимеров 

представляет собой фибриллярные соединения, т. е. пачки и пучки 
макромолекул полимеров объединяются межмолекулярными связями 
в микрофибриллы, которые, в свою очередь, формируются в более 
крупные полимеры – фибриллы. Расположение молекул в пачках и 
пучках последовательно-параллельное относительно друг друга. Расположение 
фибрилл в волокне может быть хаотичным или частично 
ориентированным. От степени ориентации фибрилл в волокне зависят 
физико-механические свойства этого волокна (прочность, упругость, 
плотность, пористость, намокаемость и т. д.). 
 
 

 
- 11 -

ТЕКСТИЛЬНЫЕ НИТИ 

 

Классификация текстильных нитей 

 
В современном текстильном производстве используется обширный 
ассортимент разнообразных по строению нитей. Помимо классических 
видов пряжи, комплексных, комбинированных нитей и мононитей 
применяют пленочные нити и нитеподобные вязаные, тканые, 
плетеные текстильные изделия (шнуры, ленты, тесьма и т.п.). 

Текстильная нить представляет собой текстильный продукт неограниченной 
длины и относительно малого поперечного сечения, состоящий 
из текстильных волокон и (или) филаментов (ГОСТ 13784 – 
94). Структурные элементы текстильной нити могут соединяться склеиванием, 
круткой либо, в случае использования филаментных нитей, 
без крутки [5]. 

Все текстильные нити можно разделить на следующие группы: 

мононити, комплексные нити, пряжа, пленочные нити и комбинированные 
нити. По волокнистому составу они могут быть однородными, т. е. 
состоящими из одного вида волокна или нитей, и неоднородным (в слу-
чае пряжи – смешанными), состоящими из волокон или нитей различ-
ного химического состава. В зависимости от числа сложений и опера-
ций кручения различают одиночные, трощеные, однокруточные и мно-
гокруточные нити. Одиночная нить – это некрученая или крученая 
нить, полученная за одну операцию формования. Трощеная нить со-
стоит из двух или более одиночных нитей, соединенных без скручива-
ния. Однокруточная нить состоит из двух или более одиночных нитей, 
скрученных за одну операцию. Многокруточную нить получают в ре-
зультате одной или более операций кручения двух или более текстиль-
ных нитей, одна из которых по крайней мере является однокруточной. 

Текстильная мононить, или монофиламентная нить, представ-

ляет собой элементарную нить достаточной толщины и прочности, 
чтобы быть пригодной для изготовления текстильного материала. 
Натуральной мононитью является конский волос, который использу-
ется при изготовлении прокладочных материалов. Химические моно-
нити изготовляют из синтетических полимеров (чаще всего из поли-
амида). Они имеют круглое или плоскопрофилированное поперечное 
сечение. В последнем случае из-за наличия плоских граней нити при-
обретают повышенный блеск [6]. 

 
- 12 -

К мононитям относятся металлические нити. В древности их из-

готовляли из золота и серебра. В настоящее время их получают спосо-
бом волочения (вытягивания) из меди или ее сплавов или путем разре-
зания на ленточки алюминиевой фольги. На поверхность таких нитей 
наносят тончайший слой золота или серебра и защитную пленку. 
Наиболее известные металлические нити: волока – нить круглого сече-
ния; шющенка – плоская нить в виде ленточки; канитель – спиральная 
нить, полученная из волоки или плющенки, люрекс, или алюнит, – лен-
точки шириной 1 – 2 мм из алюминиевой фольги с цветным покрытием 
(часто под золото или серебро) полиэфирной пленкой. Недостатком 
этих нитей являются небольшая прочность, ломкость и жесткость. 

К мононитям относят также пленочные нити, полученные пу-

тем разрезания полимерной пленки или экспедированием в виде по-
лоски. Пленки могут быть прозрачными и непрозрачными, цветными и 
с металлическим напылением (под золото, серебро, бронзу, перламутр 
и т.п.). Иногда пленочные нити методом термообработки слегка размягчают 
и деформируют, создавая эффекты неровности поверхности. 

Металлические и пленочные мононити используют чаше всего 

для создания декоративных эффектов во внешнем виде текстильных 
материалов. 
 

Пряжа. Гребенная, кардная, аппаратная системы  

прядения. Строение пряжи 

 

Пряжа − это текстильная нить, изготовленная из штапельных 

волокон, обычно скручиванием (ГОСТ 13784-94). Пряжу вырабатывают 
из натуральных (хлопка, льна, шерсти, шелка) и химических штапельных 
волокон (вискозных, полиэфирных, полиамидных, полиакрилонитрильных 
и др.). В зависимости от волокнистого состава пряжа может 
быть однородной, состоящей из волокон одного вида, и смешанной – 
из смеси двух или более видов волокон. Однородную или смешанную 
пряжу из разноцветных волокон называют меланжевой. При создании 
смешанной пряжи состав смеси и ее пропорции подбирают с таким расчетом, 
чтобы максимально использовать положительные свойства составляющих 
волокон и нивелировать отрицательные. При смешивании 
натуральных и химических волокон учитывают соответствие их разме-
ров (толщины и длины) и формы (извитость, профиль, шероховатость). 
Например, при смешивании шерстяных и химических волокон последние 
должны иметь устойчивую извитость. Поэтому часто в этих смесях 
используют бикомпонентные волокна. 

 
- 13 -

По строению различают пряжу одиночную, трощеную и крученую. 
Одиночная пряжа образуется на прядильных машинах при скручивании 
элементарных волокон. Трощеная пряжа состоит из двух или 
более сложенных нитей, не соединенных между собой круткой. Это 
придает нитям большую уравновешенность, чем у одиночной или крученой 
пряжи, поэтому такая пряжа часто используется в трикотажном 
производстве. Крученая пряжа получается скручиванием двух или более 
нитей. Однокруточная пряжа скручивается из двух или трех одиночных 
нитей одинаковой длины. Многокруточная пряжа получается в 
результате двух или более следующих друг за другом процессов кручения. 
Чаще соединяют две однокруточные пряжи. При получении крученой 
пряжи желательно, чтобы направление скручивания было противоположным 
крутке составляющих нитей. В этом случае при окончательной 
крутке составляющие нити раскручиваются до тех пор, пока не 
оказываются закрепленными витками повторной крутки. В результате 
составляющие нити огибают друг друга, располагаясь спиральными 
витками, и образуют плотную нить округлой формы, равномерно за-
полненную волокнами. 

Образование пряжи из волокнистой массы происходит в про-

цессе прядения – самого древнего способа получения текстильных ни-
тей. Классический процесс веретенного прядения складывается из ряда 
операций: разрыхления и трепания, чесания, выравнивания и вытяжки, 
предпрядения и прядения. Основная цель этих операций – разделить 
волокнистую массу на отдельные волокна, очистить их от примесей и 
пыли, равномерно перемешать, в той или иной степени распрямить и 
ориентировать в продольном направлении, сформировать нить требуе-
мой толщины и придать ей необходимую крутку. На первом этапе во-
локнистая масса, которая часто подается в виде спрессованных кип, под 
ударным воздействием разрыхлителей и трепал разделяется на мелкие 
клочки и очищается от примесей и пыли. Операции чесания бывают 
двух видов – кардочесание и гребнечесание. При кардочесании клочки 
волокон расчесываются игольчатыми (кардными) поверхностями на 
отдельные волокна, при этом удаляются оставшиеся примеси, спутан-
ные клочки волокон и частично −  короткие волокна. Из прочесанного 
волокнистого холста формируется жгут, называемый лентой. В даль-
нейшем ленты многократно подвергаются сложению и вытяжке, в ре-
зультате чего происходит выравнивание их по толщине, распрямление 
и ориентирование волокон в продольном направлении. Ленты подвер-
гаются операции гребнечесания, при этом, помимо распрямления и