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