Тепловые свойства
К текстильным полотнам в зависимости от их назначения предъявляют различные требования относительно тепловых свойств. Основными тепловыми свойствами текстильных полотен помимо теплопроводности и теплоемкости являются теплостойкость, морозостойкость, огнестойкость.
Теплопроводность текстильных полотен оценивается коэффициентами теплопроводности %, Вт/(м´°С), теплопередачи К, Вт/(м2´°С), тепловым сопротивлением R, м2´°С/Вт, удельным тепловым сопротивлением r, м´°С/Вт:
где Q – мощность теплового потока, проходящего через пробу полотна, Вт; b – толщина полотна, м; S – площадь пробы, м2; Т1 и Т2 – температура поверхностей пробы полотна, °С.
Теплопроводность текстильных полотен зависит от многих факторов: волокнистого состава полотен, их структуры, влажности, конвекции и др. Коэффициент теплопроводности К, Вт/(м°С), составляет: для воздуха – 0,02, шерсти – 0,03, шелка – 0,04, льна – 0,04, хлопка – 0,05, воды – 0,6. Поэтому при близких параметрах структуры текстильного полотна разного волокнистого состава имеют разные показатели теплопроводности. На теплопроводность текстильных полотен существенно влияют переплетение, пористость (открытая или закрытая), слоистость, способ образования структуры (тканый, трикотажный, нетканый, комбинированный ткано-трикотажный и др.).
Коэффициент теплопроводности текстильных полотен с повышением их средней плотности повышается в результате уменьшения закрытой пористости. Наличие влажности в ткани приводит к увеличению теплопроводности. Теплопроводность текстильных полотен с повышением температуры увеличивается.
Теплоемкость - способность текстильных полотен и изделий поглощать тепло при повышении их температуры. Показателем теплоемкости является удельная теплоемкость материала. Теплоемкость характеризует тепловую инерцию материала, его поведение при резких колебаниях температуры окружающей среды.
Тепловое сопротивление текстильных полотен существенно зависит от их толщины, коэффициента теплопроводности. Оно тем больше, чем больше толщина полотен и чем меньше коэффициент теплопроводности. Учитывая, что коэффициенты теплопроводности l и теплопередачи К текстильных полотен зависят от разных видов передачи тепла (теплопроводности вещества волокон, воздуха в порах, конвекции воздуха, теплоизлучения), фактически коэффициент l является эквивалентным коэффициентом теплопроводности lэ, а коэффициент теплопередачи К - общим (суммарным) коэффициентом теплопередачи К0.
Температуропроводность – способность текстильных полотен выравнивать температуру в различных точках, характеризуется коэффициентом температуропроводности а, м2/с:
где l - коэффициент теплопроводности; со - удельная теплоемкость; rо- средняя плотность материала.
Температуропроводность полотен зависит от волокнистого состава. Так, полотна из хлопка имеют высокую температуропроводность, а полотна из шерсти - низкую Температуропроводность полотен обусловливает скорость их нагревания при влажно-тепловой обработке. Это связано с перемещением влаги от более нагретых участков к менее нагретым. Повышение температуропроводности увлажненных полотен происходит также вследствие более высокой теплопроводности воды.
Термостойкость характеризует верхний предел рабочих температур в тех случаях, когда наступают необратимые изменения свойств материала (деструкция). Знание теплостойкости необходимо при оценке качества текстильных полотен, применяемых в условиях тепловых обработок, их сушки, продолжительного, но не сильного нагрева, а также при кратковременном нагреве до высоких температур, когда могут произойти изменения свойств. Термостойкость (теплоемкость) зависит в основном от волокнистого состава. Текстильные полотна с высокой термостойкостью (выше 500 °С) являются жаростойкими.
На показатели термостойкости и теплостойкости существенно влияют пористость, толщина, характер поверхности полотен. При небольшом, но длительном нагреве происходит постепенное ухудшение свойств текстильных полотен, т. е. явление, получившее название теплового старения.
Морозостойкость. Это свойство текстильных полотен и изделий характеризует их способность в увлажненном состоянии выдерживать без разрушения многократное замораживание – оттаивание без видимых признаков разрушения и ухудшения прочности. Основной причиной разрушения материала при низких температурах является расширение воды, заполняющей его поры. Морозостойкость зависит в основном от структуры материала. Чем меньше относительный объем пор, доступных для проникания воды, тем выше морозостойкость.