Гигроскопичность ткани – что это за характеристика материала

Покупая одежду, мы, конечно же, задумываемся о свойствах материи, из которой она сшита. Например, насколько ткань теплая, легкая, мягкая или грубая, насколько сильно она электризуется, хорошо ли впитывает влагу или, напротив, мало намокает и отличается водоупорностью, пропускает ли воздух.

Правда, эти физические характеристики мы не всегда связываем с какими-то конкретными определениями и понятиями. Например, вряд ли многие с ходу смогут ответить на вопрос: что такое гигроскопичность ткани. Какие подразумеваются в данном случае характеристики и свойства материи. Об этом наша сегодняшняя статья.

Физические свойства ткани

Среди оптических, электрических, теплозащитных свойств ткани, которые все относятся к ее физическим характеристикам, для нас особенно важны ее гигиенические параметры. От них зависит, насколько комфортной будет изготовленная из нее одежда, как хорошо она будет защищать тело от жары, холода, пыли, дождя, снега, солнечных лучей. Будет ли удаляться скопившийся углекислый газ и пот из-под одежного слоя, и сохранится ли нужный для организма микроклимат.

Гигиенические свойства подразумевают такие характеристики, как воздухопроницаемость ткани, пылеемкость, паропроницаемость, намокаемость, электризуемость, водоупорность и гигроскопичность. Их показатели, в свою очередь, зависят от состава и качества волокна, из которого изготовлена ткань, ее структуры, способа отделки.

Назначение тканей определяет, какие именно гигиенические свойства в моменте наиболее важны. Например, в бельевых тканях в приоритете такие свойства, как воздухопроницаемость, гигроскопичность, намокаемость. В материи для зимней теплой одежды более ценными будут теплозащитные свойства. Для костюмных тканей важнее воздухопроницаемость, способность не загрязняться, водоупорность, теплозащитные свойства.

Остановимся подробнее на таком свойстве ткани, как гигроскопичность и связанных с ней понятиях.

Что такое гигроскопичность

Гигроскопичность – это способность материала впитывать из воздуха влагу, удерживать ее и, при определенных условиях, снова отдавать в атмосферу. Ткань, в зависимости от влажности и температуры среды, может менять свои свойства. Если этот процесс поглощения влаги происходит в оптимальном режиме, вокруг кожи человека образуется благоприятный микроклимат и возникает состояние комфорта.

И здесь же содержится ответ на вопрос, который нас волнует: гигроскопичность ткани – это хорошо или плохо, это полезное или вредное свойство текстиля?

Гигроскопические свойства тканей и готовых изделий из них особенно важны при пошиве одежды для детей, нижнего и постельного белья, летних платьев. То есть любой одежды и изделий, назначение которых поддерживать тело в гигиеничном состоянии за счет впитывающих свойств материи, способности отводить влагу и испарять ее в окружающую среду.

Но при пошиве верхней одежды, которая подвергается при носке воздействию влажных осадков, напротив, потребуется материал со сниженной способностью к намоканию.

То есть не гигроскопичность материи – это не всегда плохо. И не всегда это критерий низкого качества. В зависимости от назначения материала, целесообразен тот или иной показатель гигроскопичности.

Например, некоторые материалы, хорошо впитывающие влагу, в зимний период снижают свои теплоизоляционные свойства. А тонкий трикотаж при повышенной влажности может деформироваться.

Водоупорность, водопроницаемость, намокаемость – о чем говорят эти термины и как они связаны с гигроскопичностью материалов

Гигроскопические свойства материала зависят от того, насколько восприимчивы к смачиванию водой нити и волокна, из которых изготовлено полотно, от их водоупорности, водопроницаемости, водопоглощения, влагоотдачи и намокаемости.

Водоупорность

Термин показывает, насколько тот или иной материал способен сопротивляться проникновению в него воды. Чтобы повысить водоупорность и придать материалу повышенную водонепроницаемость, его поверхность обрабатывают пропитками с водоотталкивающим составом, наносят различные пленочные покрытия. Соответственно, при повышении водоупорности одновременно снижается гигроскопичность ткани.

Водоупорность – один из критериев качества материала, из которого шьют изделия, предназначенные для защиты человека от дождя, снега, ветра и других неблагоприятных погодных условий. Это курточные и шинельные ткани, пальто, плащи, брезенты, палатки, зонты.

Плащевые ткани часто оценивают по критерию водонепроницаемости. То есть по способности материала отталкивать воду и не промокать под дождем.

Водоупорность всегда выше у тканей, обработанных специальными водоупорными пропитками, у сильно уваленных и плотных материй.

Водопроницаемость

Это величина по смыслу прямо противоположна понятию водоупорность. Для нее характерны такие показатели, как количество воды, которое проходит при определенном давлении за одну секунду через 1 кв. м. ткани.

Намокаемость

Свойство ткани впитывать лишнюю влагу ценится в постельном и нижнем белье, полотенцах.

Понятие «намокаемость» включает в себя термины «капиллярность» и «водопоглощаемость». Показатель капиллярности тканей определяется высотой подъема жидкости по экспериментальной тканевой полоске, опущенной одним концом в специальный раствор. Этот параметр зависит от структуры нитей, от скорости поглощения волокнами влаги, от продолжительности погружения ткани в раствор.

Высокий показатель капиллярности показывает, что ткань хорошо впитывает влагу. Например, хорошие показатели капиллярности у материи из хлопка с вискозой. Чуть ниже – у хлопка с лавсаном.

Высокая капиллярность и водопоглощаемость характерны для синтетической ткани рыхлой структуры, изготовленной из извитой пушистой синтетической нити. В этом случае невысокий показатель гигроскопичности синтетического материала компенсируется высокой капиллярностью. То есть гигиеничность, необходимая одежде, обеспечивается не одним каким-то свойством, а их комплексом. И в случае, когда одно из них отсутствует, оно может быть заменено другим.

Водопоглощаемость – это количество воды, которое может впитать ткань при непосредственном контакте с жидкостью. Показатель измеряется в процентах к общей массе ткани.

Паропроницаемость – оценивается коэффициентом паропроницаемости и означает способность ткани пропускать водяные пары. Чем выше этот показатель, тем комфортнее человеку в такой одежде.

Ткани с лучшим показателем – тонкие, легкие хлопчатобумажные и вискозные. Низкий показатель паропроницаемости характерен для плотных, толстых материалов с большим содержанием в составе малогигроскопичных волокон, в плащевых, пальтовых тканях. Особенно если они пропитаны водоотталкивающим составом.

Все эти свойства – водоупорность, водопроницаемость, намокаемость, гигроскопичность – зависят от состава и происхождения волокон, от структурных показателей заполнения полотна, от впитывающих свойств, от толщины и плотности материи.

Как тканью поглощается влага из окружающей среды

Любой текстиль состоит из сложной системы различающихся по характеру расположения и размерам капилляров и пор, которые образуются в структуре материала между его нитями и волокнами и в структуре самих волокон в результате неплотного расположения в них микрофибрилл, макромолекул, фибрилл. При этом микропористая структура полотна зависит от особенностей строения текстильных нитей и волокон. А макропористая – от строения самих материалов.

Процесс поглощения структурой текстиля паров весьма сложный. Происходит он путем впитывания или сорбции водяных паров. Это постоянно происходит при изготовлении одежды из ткани и при ее контакте с водой и паром.

Процесс сорбции не одномоментный. Сначала при попадании материала в среду с большой влажностью воздуха волокна притягивают водяной пар, который образует на их поверхности полимолекулярную плотную пленку. Этот начальный процесс называется адсорбцией. Протекает он очень быстро. Буквально за несколько секунд происходит насыщение водяными парами поверхности волокон.

Следующая ступень – абсорбция. Иначе диффузия (проникновение) в межмолекулярное пространство полотна молекул воды. Вода просачивается внутрь или вглубь волокон и поглощается ими полностью. Этот процесс, в отличие от адсорбции, протекает в течение нескольких часов. И совсем прекращается по мере насыщения волокон влагой. То есть наступает сорбционное равновесие.

В определенных условиях происходит десорбция, когда водяной пар снова возвращается в окружающую среду. То есть тот же процесс сорбции, только в обратном порядке.

Как структура волокон, способ отделки ткани, ее толщина и плотность влияет на показатель гигроскопичности и скорость впитывания и отдачи влаги

Насколько легко, быстро или, напротив, затрудненно проникают молекулы воды внутрь волокон, зависит от пористости, кристалличности, аморфности их структуры, от степени ориентации, упорядоченности, характера расположения в них макромолекул.

Например, при одинаковом химическом составе, мало упорядоченная и рыхлая структура волокон вискозы по сравнению с хлопковыми способна поглощать влагу больше в 1,8 раза.

Если сравнить структуру макромолекул в шерсти и шелке, то в ткани, изготовленной из чистошерстяного сырья, она более разветвлена. Также в ней меньше показатель плотности их упаковки и, соответственно, выше влажность, чем в шелковой материи.

Волокна, в составе которых содержатся группы атомов, способных поглощать влагу, называют гидрофильными. Если такие молекулы отсутствуют или содержатся в небольшом количестве, то волокна называются гидрофобными. А материалы из них обладают низкой степенью гигроскопичности.

Показатель гигроскопичности также зависит от плотности и толщины ткани. Чем материал толще и плотнее, тем медленнее происходит процесс впитывания и отдачи влаги. А значит, воздушная прослойка, которая образуется между телом и одеждой, имеет более постоянную температуру и влажность. И наоборот, чем рыхлее и тоньше ткань по структуре, тем эффективней и быстрее происходит испарительный процесс.

Всевозможные пленочные покрытия, водоотталкивающие, противоусадочные пропитки, водонепроницаемая отделка, несмываемые аппреты, флокирование и металлизация, отделка лаке – все это снижает гигроскопичность тканей в результате образования на ее поверхности пленки из полимерных и синтетических материалов.

Как вычисляется показатель гигроскопичности

Степень гигроскопичности оценивают по величине влажности, которая зависит от конкретных условий ее определения. Все эти процедуры выполняют на специальном оборудовании в лабораторных условиях.

Фактическая влажность или нормальная – показатель более привычный для потребителя. Ее определяют, как количественное отношение влаги к сухой материи в конкретных условиях в процентах.

Кондиционная влажность – гигроскопичность определяют при температуре воздуха +20 градусов и при влажности в 65%. То есть в нормальных атмосферных условиях.

Показатель максимальной влажности вычисляют при сравнении влажных и сухих образцов по определенной формуле. Причем для расчета берется влажный образец, который выдерживается при температуре 20˚С и 100% влажности воздуха.

Обычному покупателю вряд ли стоит вдаваться в такие подробности. Но при этом следует знать, что если ткань хорошо впитывает влагу, то это гарантия того, что в одежде из такой материи будет комфортно.

Гигроскопичность различных видов ткани

Способность ткани поглощать влагу с разной степенью интенсивности определяется химическим составом и структурой ее волокон, натуральным или искусственным происхождением.

Лучшая гигроскопичность свойственна хлопковым тканям, льняным, шелку, шерсти, тканям из гидратцеллюлозных волокон. Их макромолекулы в наибольшей степени способны притягивать и удерживать влагу и поглощать водяной пар. Из таких гигроскопичных тканей, чаще всего, шьют белье и легкую одежду, которая способна не только впитывать влагу, но и, при необходимости, возвращать ее снова в атмосферу.

В рейтинге тканей с лучшей гигроскопичностью значатся шерсть – 17%, натуральный шелк – 11%, лен и вискоза – по 12%, хлопок – 8%.

Лен

Льняные ткани лидируют по скорости впитывания и отдачи влаги. Показатель их гигроскопичности во влажной среде может увеличиваться с 12 до 21%.

Шерсть

Способность поглощать влагу у шерстяных тканей самая высокая – 17%. А в максимально влажной среде гигроскопичность вырастает до 40%. Такие высокие показатели объясняются полой структурой шерстяных волокон и особым строением шерсти животных, что помогает им выживать и в холоде, и в жаркой пустыне.

Однако, самые гигроскопичные чистошерстяные ткани впитывают и испаряют влагу намного медленнее, чем льняные. По этой причине из них чаще изготавливают верхнюю одежду.

Вискоза

Среди искусственных тканей, в процессе производства которых используется натуральная растительная целлюлоза, переработанная химическим способом, неплохими гигроскопичными свойствами выделяется вискоза.

В нормальных условиях ее гигроскопичность равна 12%. То есть по этому показателю вискозное волокно приравнено к натуральным аналогам. Однако, слишком высокая влажность может уменьшить прочность вискозного полотна и привести к его деформации.

Шелк

Упругие и прочные нити шелка, добываемые из коконов шелкопряда, отличаются высоким процентом гигроскопичности. В нормальных условиях этот показатель равен 11%. Во влажной среде значение увеличивается до 40%.

Хлопок

Показатель гигроскопичности хлопка в оптимальных условиях составляет величину до 8%. При относительно низкой гигроскопичности хлопковая одежда отлично впитывает влагу, особенно в жару. Остается сухой и не прилипает к телу. Мерсеризованные волокна хлопка впитывают влагу в еще большей степени.

Бамбук

Показатели впитывания влаги искусственной тканью из полых внутри бамбуковых волокон в несколько раз выше, чем у хлопка. Микропористая структура полотна очень быстро впитывает влагу, которая стремительно испаряется с поверхности материала, не оставляя следов и запаха пота после высыхания.

Синтетические и искусственные ткани

Большая часть материалов, полученных из синтетических волокон, плохо пропускает влагу и практически «не дышит». Более того, высокий показатель гигроскопичности может повредить структуру такого полотна. Намокая, синтетическая ткань теряет прочность.

Синтетика практически не поглощает влагу: в ее составе очень мало гидрофильных групп, способных притягивать молекулы воды. К этой же группе негигроскопичных тканей относятся материи из ацетатных и триацетатных нитей, которые, как и большая часть синтетических волокон хоть и гигроскопичны, но в гораздо меньшей степени, чем натуральные.

Наименьшие показатели гигроскопичности у лавсана – 0,4%.

У хлорсодержащих волокон и спандекса, который производят из нитей полиуретана, также практически нет впитывающей способности. Показатель их гигроскопичности – 0,5-1,5%.

У капрона, нейлона, винола, у ацетатных волокон, в структуре которых гидроксильные группы, характерные для целлюлозы, полностью или частично заменены гидрофобными ацетильными, в нормальных условиях показатель равен 3-7%.

Однако, отмечено, что некоторые ткани, изготовленные из волокон с низкой гигроскопичностью, способны приблизиться по показателям влажности к шерстяным и хлопчатобумажным материям. Это, прежде всего, материалы из профилированных и полых волокон с замкнутыми и мелкими капиллярами, которые хорошо сорбируют влагу и заполняются жидкостью.

Пример синтетической ткани с относительно высоким уровнем гигроскопичности – микрофибра. Ее показатель – 10%. А в условиях повышенной влажности ткань способна впитывать такое количество влаги, которое превышает ее собственный вес.

Дополнительно снижают гигроскопичность материала различные пропитки и обработки поверхности ткани, которым чаще всего подвергаются синтетические материалы.