Вопрос 2 Факторы окружающей среды

Вопрос1 Цель и задачи материаловедения. Строение, свойство, характеристика, показатель – дайте определения. Классификация материалов и виды структур материалов, применяющихся для изготовления изделий лёгкой промышленности.

Изучением строения и свойств материалов, используемых в производстве изделий легкой промышленности, занимается научная дисциплина, называемая материаловедением.

Строение (структура) — взаимное расположение частей, составляющих одно целое (материал).

Свойство — объективная особенность продукции (материалов), которая проявляется при ее создании, эксплуатации или потреблении. Для описания свойств материалов применяют характеристики.

Характеристика — описание характерных, отличительных качеств, свойств материалов. Характеристика свойства материала бывает качественной и количественной.

Показатель — числовое выражение характеристики свойства материала.

Целью материаловедения является обоснованный, рациональный подбор материалов для конкретных изделий легкой промышленности. Для этого необходимо изучение следующих вопросов:1)строение и разновидности материалов,2)основы производства материалов 3)свойства материалов.

Для производства изделий легкой промышленности применяют основные и вспомогательные материалы

В качестве основных материалов используют текстильные полотна, кожу, натуральный и искусственный мех, искусственную кожу, комплексные материалы, картон, синтетические полимеры. В зависимости от сырьевого состава, способа изготовления и функционального назначения изделия каждый из перечисленных видов материала делится на подвиды и разновидности, о чем будет рассказано в соответствующих разделах учебника.

К вспомогательным относятся скрепляющие и отделочные материалы и фурнитура, которые применяются в производстве изделий.

Материалы изделий легкой промышленности (за исключением металлических скрепляющих материалов и фурнитуры) являются ВМС (полимерами) природного, искусственного и синтетического происхождения.

В зависимости от состава, способа получения и назначения материалы могут иметь разную структуру: монолитную, монолитно-пористую, волокнистую, сетчатую и монолитно-наполненную Монолитное строение имеют материалы, у которых отсутствуют поры. Пора — промежуток между частицами вещества (макромолекулами и надмолекулярными образованиями) и структурными элементами материала (волокнами, пучками волокон, текстильными нитями и др.). В природе практически не встречаются материалы, имеющие монолитное строение.Морфология поверхности пор различна и определяется формой поверхности и расположением структурных элементов в материале.

Волокнистое строение имеют материалы, у которых основным структурным элементом является волокно

Сетчатое строение наблюдается у материалов, основным структурным элементом которых являются волокно, пучок волокон или текстильная нить. Образование сетчатой (упорядоченной) структуры достигается благодаря природному строению или технологии производства материала.

Монолитно-наполненные структуры имеют материалы, полученные в результате наполнения полимерной матрицы волокнами или текстильными нитями, и материалы, образовавшиеся путем заполнения материалов волокнистого или сетчатого строения полимером. Материалы данного строения могут быть как монолитными, так и содержащими в объеме поры, что зависит от вида наполнителя (волокно, текстильная нить) и технологии изготовления.

При производстве изделий применяют комплексные материалы, состоящие из нескольких указанных выше структур.

Расположение структурных элементов и их ориентация относительно друг друга определяют свойства материала. Преимущественная ориентация структурных элементов в одном направлении приводит к анизотропии (неравномерности) свойств материалов.

Вопрос 2 Факторы окружающей среды

Одежда, обувь и головные уборы, выпускаемые предприятиями легкой промышленности, закрывают часть или всю поверхность тела человека, выполняя одну из своих главных функций — защищать человека от воздействия факторов окружающей среды, к которым относятся механические, климатические, биологические и специальные среды, электрическое поле, ионизирующие и электромагнитные излучения.

К механическим относятся факторы, в результате действия которых возникает сила. При действии внешней силы материал деформируется, изменяя исходные размеры и форму. Деформация материала зависит от химического состава и характеристик строения.

Действие на материал внешней силы может быть статическим и динамическим. Их отличие друг от друга определяется скоростью действия на материал внешней силы. Если внешняя сила действует на материал со скоростью от 0 до 1 м/с, то действие считается статическим, а если со скоростью больше 1 м/с, то динамическим. При эксплуатации изделий материалы испытывают и те и другие виды силового воздействия.

Если материалы соприкасаются, то при движении относительно друг друга на поверхности их раздела возникают силы трения.

Динамические действия внешней силы делят на удар, вибрацию, линейное ускорение, акустический шум.

Удар — действие внешней силы за малый промежуток времени. Данный вид воздействия испытывают материалы при раскрое деталей на прессах, а также при эксплуатации изделий.

Вибрация — механическое колебание материала. Частота действия внешней силы на материал при производстве и эксплуатации изделий лежит в пределах 0,1...200 Гц, амплитуда колебаний — от 0,01 до десятков миллиметров.Линейное ускорение возникает в том случае, если сила, действующая на материал, нарастает с постоянным ускорением.

Акустический шум — это действие на материалы изделия колебаний воздуха частотой 125. 10000 Гц при звуковом давлении 200 дБ и более. Акустический шум не оказывает существенного влияния на деформацию материалов изделий легкой промышленности, так как площадь изделия слишком мала.

В зависимости от направления приложения силы в материале возникают деформации: растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг и др. В материалах при производстве и особенно эксплуатации изделий одновременно присутствует несколько видов деформаций: растяжение и сдвиг; изгиб и сжатие и т. д.

К климатическим факторам относят температуру (например, на территории Российской Федерации в зимний период температура может достигать -60 °С и менее, а в летний +30 °С и более); атмосферные осадки (дождь, град, снег); атмосферное давление; примеси в воздухе (газ, пыль, пар и т.д.); солнечное излучение (радиацию).

Биологическое воздействие на материалы оказывают микроорганизмы, грибковые образования, насекомые, грызуны или продукты их жизнедеятельности. Оно встречается при хранении материалов и готовых изделий, а также при эксплуатации. Человек через кожу непрерывно выделяет пот и жир. 98 % пота составляет вода, а 2 % — органические и минеральные вещества.

При действии электрического поля, как постоянного, так и переменного, материалы могут как взаимодействовать, так и не взаимодействовать с ним. Это зависит от состава материала, в том числе химического строения полимерного вещества, из которого образованы структурные элементы, а также иных факторов окружающей среды, например влажности материала.

Ионизирующими и электромагнитными излучениями являются у-излучение, а-излучение, электронное, протонное, рентгеновское, электромагнитное излучение. Материалы, применяемые для изготовления одежды, обуви и кожгалантерейных изделий, для у-излучения, рентгеновских лучей и электромагнитных волн являются проницаемыми. Электромагнитные излучения, относящиеся к инфракрасной, видимой и ультрафиолетовой областям спектра, материалы могут пропускать, отражать или поглощать. Эти свойства материалов зависят от их химического состава и строения.

Перечисленные выше факторы могут действовать на материал изделия совместно и избирательно (когда один фактор существенно превалирует над другими).

Факторы внешней среды могут действовать на материалы постоянно (сила гравитации, атмосферное давление) или периодически (выпадение осадков; солнечное излучение; давление стопы при опоре на внутренние детали обуви при ходьбе и беге; изгиб деталей одежды в коленных и локтевых суставах и др.).

Г.Н.Кукин разработал классификацию механических свойств материалов в зависимости от полноты цикла воздействия внешней силы «действие — последействие—отдых». Согласно этой классификации свойства делят на три класса: 1-й — полуцикловые; 2-й — одноцикловые и 3-й — многоцикловые. Данная классификация широко применяется при изучении свойств не только текстильных, но и иных материалов: кож, резин и т. д.

Если внешняя среда воздействует на материал один раз, то такое действие относится к 1-му классу и называется полуцикловым Время действия внешней среды может быть кратким и продолжительным. Действующий фактор может изменяться во времени или быть постоянным. При воздействии фактора материал может сгореть, разорваться, раствориться и т. д. или остаться целым и способным выполнять свои функции в изделии продолжительное время. Например, действие атмосферного давления на изделие постоянно, но материалы не разрушаются в течение всего гарантийного срока эксплуатации.

Если внешняя среда действует на материал по полному циклу, то такое действие относят к одноцикловому При одноцикловом действии внешней среды материал не разрушается, хотя его строение и свойства могут изменяться. Процесс установления термодинамического равновесия в материале называется релаксацией.

Многократное повторение цикла «действие — последействие» внешнего фактора на материал без отдыха называется многоцикловым (см. рис. 1.3, в). Многоцикловое действие внешней среды приводит к разрушению материала, причем время от начала воздействия до момента разрушения зависит от числа циклов. Материалы в изделиях при движении человека испытывают именно многоцикловое действие внешней среды