Структурные характеристики и геометрические свойства текстильных материалов

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

Л. Г. Хисамиева, А. А. Азанова

СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 
И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 

ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Учебно-методическое пособие

Казань

Издательство КНИТУ

2019

УДК 677.03(075)
ББК 37.23я7

Х51

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

директор ООО «Тылсым» В. М. Сафиуллина

канд. техн. наук А. А. Сухова

Х51

Хисамиева Л. Г.
Структурные характеристики и геометрические свойства текстильных материалов : учебно-методическое пособие / Л. Г. Хисамиева, 
А. А. Азанова; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. –
Казань : Изд-во КНИТУ, 2019. – 80 с.

ISBN 978-5-7882-2718-4

Рассмотрены основные методы определения структурных характери
стик и геометрических свойств текстильных материалов.

Предназначены для студентов направлений подготовки 29.03.01 «Тех
нология изделий легкой промышленности» и 29.03.05 «Конструирование изделий легкой промышленности», изучающих дисциплину «Материаловедение изделий легкой промышленности» и «Материалы для одежды и 
конфекционирование».

Подготовлены на кафедре материалов и технологий легкой промыш
ленности.

ISBN 978-5-7882-2718-4
© Хисамиева Л. Г., Азанова А. А., 2019
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2019

УДК 677.03(075)
ББК 37.23я7

ВВЕДЕНИЕ

Структурными элементами всех текстильных материалов (тка
ней, трикотажных и нетканых полотен, лент, тесьмы, кружев, швейных ниток и др.) являются текстильные волокна и нити. Для изготовления текстильных материалов используют большое количество волокон и нитей, различающихся по химическому составу строению и 
свойствам. Вид и свойства текстильного волокна – важнейшие факторы, определяющие основные физико-механические свойства, внешний 
вид, износостойкость текстильных материалов и влияющие на параметры технологического процесса изготовления швейные изделий.

В текстильном материаловедении выделяют свойства строения 

и структуры, геометрические свойства, механические, физические и 
химические свойства материалов. Свойства строения и структуры для 
волокон – это строение и структура веществ, образующих текстильные волокна (степень полимеризации, кристалличности, особенности 
надмолекулярной структуры и т. п.), а также структура и строение самих волокон; для нитей – это взаимное расположение составляющих 
их волокон и элементарных нитей, что определяется круткой пряжи 
нитей. Строение и структура тканей характеризуются переплетением 
составляющих их нитей, их взаимным расположением и числом в 
элементе структуры тканей (фазы строения тканей, плотность по основе и утку и т. п.).

Геометрические свойства определяет размеры волокон и нитей 

(длина, линейная плотность, форма поперечного сечения и т. п.), а 
также размеры тканей и штучных изделий (ширина, длина, толщина 
и т. п.)

В пособии рассмотрены материалы по классификации, строе
нию и свойствам текстильных волокон, структуре и механическим 
свойствам нитей и швейных ниток; приведены методы определения 
линейной плотности и показателей структуры нитей и швейных ниток, определения лицевой и изнаночной сторон текстильных материалов, направлений нитей основы и утка, вида переплетения ткани; описаны виды текстильных материалов в зависимости от их структур. 
В конце каждой главы предложены контрольные работы,  задачный 
блок и глоссарий.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЛОКНАХ

1.1. Виды текстильных волокон

Структурными элементами всех текстильных материалов явля
ются текстильные волокна и нити.

Текстильное волокно – это протяженное тело, характеризую
щееся своей гибкостью, тониной и пригодное для изготовления нитей 
и текстильных изделий.

Элементарное волокно – текстильное волокно, представляющее 

собой единичный неделимый элемент.

Штапельное волокно – это элементарное волокно ограниченной 

длины.

Комплексное волокно – это текстильное волокно, состоящее из 

продольно соединенных между собой элементарных волокон

Текстильные материалы изготавливают из разнообразных тек
стильных волокон и нитей, различающихся по химическому составу, 
строению и свойствам. В основу классификации текстильных волокон 
положены их происхождение (способ получения) и химический состав 
(рис. 1.1).

К натуральным относят волокна растительного, животного и 

минерального происхождения, которые образуются в природе без 
непосредственного участия человека. Натуральные растительные волокна состоят из целлюлозы, получают их с поверхности семян (хлопок) и плодов (койкор), из стеблей (лен, рами, пенька, джут и др.) и 
листьев (абака, или манильская пенька, сизаль) растений. Натуральные волокна животного происхождения состоят из белков – кератина 
(шерсть различных животных) или фиброина (шелк тутового или дубового шелкопряда). 

К химическим относят волокна, создаваемые в заводских усло
виях путем формования из органических природных или синтетических полимеров или неорганических веществ. Искусственные волокна 
получают из высокомолекулярных соединений, встречающихся в готовом виде (целлюлоза, белки). Синтетические волокна производят из 
высокомолекулярных соединений, синтезируемых из низкомолекулярных соединений. Они подразделяются на гетероцепные и карбоцепные волокна. Гетероцепные волокна образуются из полимеров, в 
основной молекулярной цепи которых, кроме атомов углерода, содержатся атомы других элементов. Карбоцепными называют волокна, 
которые получают из полимеров, имеющих в основной цепи макромолекул только атомы углерода.

Рис. 1.1. Классификация текстильных волокон и нитей

Важнейшими геометрическими свойствами текстильных воло
кон являются длина,  толщина и плотность. Длина текстильных волокон характеризуется расстоянием между их концами в расправленном 
состоянии и в значительной мере определяет способы обработки волокон при получении из них нитей. Плотность – это масса единицы 
объема волокон, измеряется в г/см3. В табл. 1.1 приведены значения 
плотности текстильных волокон разных видов. Толщина волокон характеризуется линейной плотностью, определяемой как отношение 
массы волокон к их длине, поскольку большинство текстильных волокон не имеет правильной цилиндрической формы и характеристика их 
толщины размерами поперечника довольно приближенная. Поперечник (толщина) текстильных волокон различного вида измеряется в 
микронах и колеблется в широких пределах – от 5 до 60 мкм и более, 
но для большинства волокон он равен 12–40 мкм. Линейная плотность 
измеряется в тексах (мг/м, г/км), значения линейной плотности для 
некоторых волокон приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Показатели характеристик свойств текстильных волокон

Наименование волокна
Плотность ,

г/см3

Линейная 

плотность, текс

Хлопок
1,52–1,56
0,12–0,2

Льняное:

– элементарное
– техническое

1,5
–

0,17–0,3

5–8

Шерстяное
1,3–1,32
0,3–1

Шелковое 
1,37
0,11–0,13

Вискозное 
1,5–1,56
0,33–0,5

Полинозное 
1,5–1,56
0,13–0,17

Ацетатаное 
1,32
0,2–0,5

Триацетатное 
1,28–1,3
0,33–0,67

Полиамидное (капрон, анид)
1,14
0,17–0,4

Полиэфирное 
1,38–1,39
0,13–0,44

Поливинилхлоридное:

– хлорин
– винитрон

1,6

1,6–1,75

0,17–0,3
0,17–0,3

Важными характеристиками текстильных волокон являются 

также прочность, растяжимость, извитость. Полная оценка волокнистых материалов не исчерпывается перечисленными показателями, 
используют и другие показатели в зависимости от вида волокна или 
его назначения.

Охарактеризуем кратко текстильные волокна, которые больше 

всех используются в производстве текстильных материалов для одежды. Их внешний вид приведен на рис. 1.2.

а
б
в

г
д
е

Рис. 1.2. Продольный вид текстильных волокон: а – хлопок; б – лен;

в – шерсть; г – вискоза; д – полиэфир; е – акрил.

Основой волокон растительного происхождения является цел
люлоза, которая и определяет их основное свойство – высокую гигроскопичность. Хлопок является волокном семенного происхождения, 
растущим на поверхности семян растения хлопчатника из семейства 
мальвовых. Каждый волосок хлопка представляет собой очень тонкую 
длинную клетку, сужающуюся у глухого конца и открытую с другого – того, которым волосок прикреплен к семени. Поверхность волокна покрыта тонким слоем жировосковых веществ – первичной 
стенкой, или кутикулой. Этот слой выполняет защитную роль и обла

дает достаточно высокой химической стойкостью, малой смачиваемостью и водопроницаемостью и облегчает скольжение волокон в процессе их прядения. Внешний вид волокон изменяется в зависимости от 
степени зрелости. Зрелые волокна имеют хорошо развитые стенки, 
вследствие чего обладают высокими механическими свойствами. 
У перезрелых волокон почти округлая форма, небольшой канал, они 
обладают большей хрупкостью. Стенки незрелых волокон развиты 
слабо, волокна лентообразные, малопрочные, плохо окрашиваются.
Для волокна хлопка установлено 11 групп зрелости, характеризуемых 
коэффициентом зрелости – от 0 до 5 баллов. Зрелое хлопковое волокно имеет закрученность (извитость) величиной 40–120 извитков на 
один сантиметр (рис. 1.2а). Извитость повышает цепкость волокна и 
способствует образованию прочной нити при прядении. Длина хлопковых волокон колеблется в довольно широких пределах – от 1 до 
55 мм. Однако хлопок длиной менее 20 мм непригоден к прядению, 
поэтому его называют непрядомым.

Лубяными называются волокна, получаемые из лубяного слоя 

стебля растения. Из стеблей растений получают пеньку, джут, рами, 
льняное волокно, кенаф, канатник, кендырь. Лубяной слой, который 
является текстильным материалом, состоит из отдельных растительных клеток, вытянутых в длину и заостренных к концам. Клетки, составляющие лубяной слой, называются элементарными волокнами. 
Эти волокна тесно прижаты друг к другу и соединены пектином 
(и лигнином – в джуте, кенафе) в длинные волокнистые пучки, которые проходят вдоль всего стебля. Эти волокнистые пучки составляют 
техническое волокно, максимальная длина которого соответствует 
длине стебля растения. Из всех лубяных волокон наибольшее значение для текстильной промышленности имеет лен. Элементарное волокно льна представляет собой вытянутую растительную клетку, оба 
конца которой заканчиваются конусом. Длина элементарного волокна 
льна 10–70 мм (в среднем около 25 мм), толщина 15–17 мкм (0,17–
0,3 текс). В поперечном срезе волокно имеет вид многоугольника с 
четырьмя–шестью гранями и небольшой полостью в центре. Длина 
комплексного (технического) волокна может быть равна длине стебля, 
длина трепаных комплексных волокон находится в пределах 170–
250 мм, линейная плотность их 5–10 текс. Особенностью строения 
льняного волокна является наличие продольных штрихов и поперечных сдвигов, как бы надломов, с узловатыми утолщениями (рис. 1.2б),