Современное производство швейных ниток для спецодежды

Свойства и ассортимент швейных ниток непрерывно совершенствуются и изменяются в зависимости от ассортимента материалов и изделий из них. Создаются швейные нитки со специальными свойствами для изготовления изделий, эксплуатация которых протекает при действии экстремальных факторов окружающей среды [1-3].

Для спецодежды, защищающей от действия повышенных температур и огня, в НИИ ниток «Петронить» (ранее ЛенНИИТП) разработан новый ассортимент штапельных твароновых швейных ниток. На новый ассортимент ниток сначала были составлены технические условия ТУ 8147-014-00302155-2006 «Нитки твароновые для технических и специальных изделий. Технические условия». В настоящее время выпуск швейных ниток для изделий технического и специального назначения регламентируется ГОСТ Р 53019-2008 [4]. Штапельные арамидные нитки с условным обозначением «тварш» 35 тварш, 45 тварш, 60 тварш, 66 тварш, 72 тварш, изготовленные из импортной пряжи, относятся к группе тепло-, термо- и огнестойких швейных ниток.  По ГОСТ Р 53019-2008 кроме штапельных выпускаются комплексные нитки из арамидных нитей, например, 60СВМ и армированные, например, 38СВМ-ЛА для изделий, эксплуатирующихся при повышенных температурах и подверженных кратковременному действию пламени. Для изготовления защитной от кислот и щелочей спецодежды, сумок, мешков, чемоданов, спортивного снаряжения созданы нитки, на 60–100% состоящие из полипропиленовых нитей (40пп, 60пп, 68пп, 118пп, 138пп, 228пп, 230пп, 248пп, 308пп, 340пп, 378пп, 528пп), и армированные двухкомпонентные нитки полипропиленлавсановые, содержащие до 30% полиэфира с условным обозначением ППЛ-А и  40% полиэфира – ППЛ-Б, например 59 ППЛ-А, 68 ППЛ-Б.

Тогиленовые швейные нитки термостойкие, огнестойкие и предназначены для пошива спецодежды сварщиков, металлургов и пожарных. Штапельные фенилоновые нитки обладают высокой теплостойкостью, устойчивостью к истиранию и действию мощных ультрафиолетовых лучей. Внивлоновые комплексные швейные нитки термостойкие и хемостойкие, огнестойкие и светопогодоустойчивые, прочные и предназначены для спецодежды работников химической промышленности по производству фосфора и фосфорной кислоты.

ГОСТ Р 53019-2008 распространяется на арамидные, полипропиленовые, полипропиленполиэфирные, полиэфирные, полиэфирнохлопковые, полиамидные, предназначенные для специальной защитной одежды и обуви и других изделий специального назначения. Нитки выпускают следующих условных обозначений и сокращенных наименований ассортиментных групп.

Корд – условное обозначение, применяемое для ассортимента ниток, состоящих на 100% из комплексных нитей. Буквенное обозначение или слово, следующее за словом корд, указывает вид нитей:

корд-СВМ – арамидные нитки, на 100% состоящие из нитей СВМ–30 СВМ, 45 СВМ, 50 СВМ, 60 СВМ, 90 СВМ;

корд-русарм – арамидные нитки, на 100% состоящие из нитей русар или армос –30 русарм, 45 русарм, 60 русарм;

корд-ПП – нитки, на 100% состоящие из полипропиленовых нитей – 40 ПП, 60 ПП;

корд-Л – нитки, на 100% состоящие из полиэфирных (лавсановых) нитей–110Л;

корд-ПА – нитки, на 100% состоящие из полиамидных (капроновых) нитей– 190К.

Арми – сокращенное обозначение ассортимента армированных (каркасных) ниток. Первое буквосочетания или слова, следующие за словом армии, указывают на вид нити, образующей сердечник, а вторые на вид волокна, образующего оплетку, например: 

арми-СВМ-Л – армированные СВМ-полиэфирные нитки, сердечник которых состоит из нитей СВМ, а оплетка – из полиэфирных волокон – 44 СВМ-Л, 55 СВМ-Л;

арми-ЛХ – армированные полиэфирнохлопковые нитки, сердечник которых состоит из полиэфирных нитей, а оплетка – из волокон хлопка – 54ЛХ;

арми-ЛЛ – армированные полиэфирные нитки, сердечник которых состоит из полиэфирных нитей, а оплетка – из полиэфирного штапеля–45ЛЛ, 55ЛЛ,65ЛЛ, 95ЛЛ;

арми-ППЛ–армированные полипропиленполиэфирные нитки, сердечник которых состоит из полипропилена, а оплетка – из полиэфирного штапеля.

Тварш – условное обозначение ассортимента ниток, на 100% состоящих из штапельного арамидного волокна (тварш – «теплостойкое волокно арамидное штапельное») –35 тварш, 45 тварш, 50 тварш, 60 тварш, 72 тварш.

Нитки вырабатывают с правым (Z) окончательным кручением. По согласованию с потребителем допускается выпуск ассортиментной группы ниток  тварш  с левым (S) окончательным кручением.

Для изготовления спецодежды могут применяться  не только нитки вырабатываемые по ГОСТ Р 53019-2008 «Нитки швейные для изделий технического и специального назначения», но и нитки, выпускаемые в соответствии с ГОСТ 6309-93 «Нитки швейные хлопчатобумажные и синтетические. Технические условия» [5]. и ГОСТ 30226-93 «Нитки обувные хлопчатобумажные и синтетические. Технические условия» [6] и по техническим условиям. На швейные нитки, не включенные в ГОСТы или отличающиеся по показателям структуры и свойств, разрабатываются предприятиями технические условия, например на штапельные полиэфирные швейные нитки.

Синтетические нитки по ГОСТ 6309-93 вырабатывают следующих условных обозначений:

−          армированные с хлопковой оплеткой – 25лх, 36лх, 44лх;

−          армированные с полиэфирной оплеткой – 25лл, 35лл, 45лл;

−          из комплексных полиэфирных нитей – 22л, 30л,33л, 47л, 55л;

−          из комплексных полиамидных нитей – 50к.

Штапельные полиэфирные швейные нитки, выпускаемые в соответствии с техническими условиями, вырабатывают условных обозначений 30лш и 100лш в 2 сложения, 40лш, 65лш и 150лш в 3 сложения, 70лш, 170лш и 210лш в 4 сложения.

Нитки вырабатывают правого и левого направлений окончательной крутки.

Синтетические нитки по ГОСТ 30226-93 выпускают следующих условных обозначений:

−          армированные с хлопковой оплеткой 65лх, 100лх, 150лх, 200лх;

−          армированные с полиэфирной оплеткой – 70лл;

−          из комплексных полиэфирных нитей – 34л, 41л, 57л, 60л, 70л, 84л, 86л, 94л, 190л, 270л;

−          из комплексных полиамидных нитей – 50к, 65к, 95к, 300к, 400к, 500к, 800к;

−          из полиамидных мононитей –  37км.

Нитки по ГОСТ 30226-93 вырабатывают правого (Z) и левого (без условного обозначения) направлений окончательной крутки, однокруточные и двукруточные.

Для большинства современных швейных машин необходимо, чтобы конечная крутка имела направление Z, а начальная – S. Если применяются швейные нитки в одно сложение, то крутка одиночных нитей, являясь поверхностной, должна фиксироваться и иметь направление Z.

Конструктивную структуру ниток характеризует количество сложений. Армированные,  комплексные и штапельные швейные нитки, предназначенные для пошива изделий, вырабатывают в основном в 2 или 3 сложения.

По способу отделки швейные нитки могут быть суровые, матовые, глянцевые, белые, черные, цветные и со специальной отделкой.

Работы В.Е. Беденко и М.И. Сухарева показали, что для швейных ниток различного волокнистого состава и вида существует критическая температура нагрева иглы, превышение которой приводит к резкому увеличению числа обрывов нитки при работе швейной машины.

Установлены следующие значения критической температуры, ^оС: для комплексных ниток – полиамидных и полиэфирных 240-270, анидных 286, фторлоновых 162, полипропиленовых 166; для армированных ниток – хлопколавсановых 292 – 297, полинознолавсановых  – 270.

С увеличением толщины ниток их термостойкость несколько увеличивается  вследствие того, что внутренние слои нитки нагреваются меньше, чем внешние. По сравнению с нитками из комплексных нитей  нитки из штапельных волокон обладают более высокой термостойкостью, так как имеют большие воздушные прослойки между волокнами, чем комплексные нитки.

Поскольку нитки изготавливают из полимерных материалов, то крайне важно знать реакцию полимерного вещества нитки на воздействие высоких температур не только на этапах производства изделий, а также при эксплуатации, когда температура окружающей среды может быть как положительной, так и отрицательной. Снижение прочностных показателей швейных ниток после термических воздействий – важный показатель их технологических и эксплуатационных свойств, который необходимо учитывать при конфекционировании материалов для обеспечения качества швейных изделий. Сравнение взаимозаменяемых по толщине швейных ниток различного волокнистого состава и структуры после термической обработки в свободном состоянии с продолжительностью 1, 5, 10, 30 часов при температуре 160 ^оС в термостате показало зависимость разрывного усилия Р_Р от продолжительности термической обработки ниток (табл. 1). Влияние термической обработки на механические свойства разных видов ниток  различно, однако их всех объединяет одна закономерность, механические показатели свойств ниток при увеличении продолжительности термической обработки ухудшаются. Термическая обработка ниток существенно ухудшает механические свойства хлопчатобумажных швейных ниток и в меньшей степени синтетических ниток. По степени сохранения механических свойств швейные нитки можно расположить в следующем порядке: 35лл>30лш>33л>36лх>80х/б.

Сведения о влиянии температуры на прочностные показатели позволяют прогнозировать изменение механических свойств ниток при термических воздействиях в условиях повышенных температур при эксплуатации. По термостойкости волокна и нити разделяют на термостойкие – кевлар, внивлон и др. (Т_экспл. = 250…400 ^оС) и жаростойкие – углеродные, борные и др. (Т_экспл. = 2000…2500 ^оС). Тепло-, термо- и огнестойкие арамидные швейные нитки предназначены для спецодежды, защищающей от повышенных температур.

 Для повышения термомеханических свойств  швейных ниток их замасливают воском, парафиновыми эмульсиями, стеарином, касторовым маслом, обрабатывают антистатиками, силиконовыми препаратами и некоторыми кремнийорганическими соединениями. 

Таблица 1.

Влияние температуры на полуцикловые разрывные характеристики ниток

Большое влияние на термомеханические свойства оказывает присутствие в полимерах и волокнах низкомолекулярных веществ, играющих роль пластификаторов [7]. Важнейшим пластификатором для гигроскопических волокон является вода. Количественной мерой пластифицирующего действия пластификатора является понижение температуры стеклования, что подтверждается исследованиями термомеханических свойств нитей проводимых в воздушной (рис. 1) и водной средах (рис. 2).  

Рис. 1. ТМК швейных ниток на воздухе при напряжении 0,1 МПа (а),

0,01 МПа (б) и скорости подъема температуры 5 ⁰С/мин: 1 –  армированные полиэфирные 45ЛЛ; 2 – армированные хлопколавсановые 44ЛХ-1; 3 –  комплексные лавсановые 33ЛЛ; 4 –  хлопчатобумажные 40.

На рис.1 и рис. 2 приведены ТМК швейных ниток при равных величинах напряжений 0,1 и 0,01 МПа при скорости подъема температуры 5 ⁰С/мин. Для комплексных полиэфирных и армированных ниток характерно удлинение при напряжении 0,1 МПа и усадка при 0,01 МПа. Армированные хлопколавсановые нитки при малых напряжениях на воздухе удлиняются с последующей усадкой. Хлопчатобумажные нитки на воздухе и в воде при напряжении  0,1 МПа удлиняются, а при 0,01 МПа – усаживаются в воде и удлиняются на 1 % на воздухе при температуре 260 ⁰С. В воде, швейные нитки увеличивают деформацию в 4…8 раз по сравнению с аналогичными температурами на воздухе. При увеличении внешнего напряжения температура стеклования смещается в сторону меньших значений. С увеличением прилагаемого напряжения уменьшается также и температура разрушения (плавления). При нагреве нитей при малых значениях напряжения наблюдается уменьшение первоначальных размеров, т.е. происходит температурная усадка.

В общем объеме затрат швейного производства затраты на швейные нитки составляют небольшой процент, но они значительно влияют на производительность. Нитки высокого качества стоят дороже, но экономия, полученная за счет снижения обрывности и повышения производительности, свидетельствует о целесообразности применения ниток  высокого качества. 

 Рис. 1.3. ТМК швейных ниток в воде при напряжении 0,1 МПа (а), 0,01 МПа (б) и скорости подъема температуры 5 ⁰С/мин: 1 – армированные полиэфирные 45 ЛЛ; 2 – армированные хлопколавсановые 44ЛХ-1; 3 – комплексные лавсановые 33Л; 4 – хлопчатобумажные 40. 

Исследованиями свойств швейных ниток занимались в ЦНИИШП. Проанализировано соединение рукава с проймой изделия с использованием различных скрепляющих материалов. Прочность шва втачивания в пройму втачного рукава изменяется от 4,2 до 7 даН/см в зависимости от вида используемых ниток (хлопчатобумажные, армированные, штапельные, комплексные). Наибольшую прочность шва обеспечивают армированные швейные нитки, а также и большее удлинение строчки от 9,8 до 33% в сравнении с хлопчатобумажными и штапельными полиэфирными нитками.

По результатам исследований методом кольца на автоматизированном устройстве КГТУ показателей условной жесткости на изгиб, упругости и работы, затрачиваемой на изгиб швов костюмных тканей, можно сделать вывод, что непосредственно на жесткость шва влияют волокнистый состав и структура швейных ниток  [8-12]. Комплексные лавсановые нитки  33л имеют достаточно высокие показатели жесткости в сравнении с другими нитками, близкими по линейной плотности. Армированные швейные нитки  35лл более жесткие, чем штапельные 30лш.

Для получения соединительных швов с повышенными значениями  жесткости целесообразно использовать швейные нитки большей линейной плотности (табл. 2) либо заменить штапельные на комплексные синтетические швейные нитки. Если же возникает потребность в снижении показателя жесткости, рекомендуется использовать штапельные синтетические швейные нитки.

Таблица 2.

Показатели условной жесткости швов

Таблица 3.

Показатели условной упругости швов

При исследовании условной упругости установлено влияние швейных ниток на этот показатель наряду с конструкцией шва. Высокой упругостью обладают стачные швы (табл. 3), в отличие от которых настрочные и расстрочные швы имеют меньшую способность к восстановлению.

Это обусловлено влиянием трения между слоями материалов, скрепленных нитками. Швы сложной конструкции имеют большее количество скрепляющих строчек и уменьшают способность шва к восстановлению. Стачные швы не мешают системам основных и уточных нитей восстанавливать свою исходную форму, что сохраняет их упругие свойства.

Работа при изгибе швов (табл. 4) позволяет отразить динамику процесса нагружения. 

Таблица 4.

Показатели работы при изгибе швов

Швы, имеющие близкие показатели условной жесткости, могут обладать разной формоустойчивостью. Большая величина работы, свидетельствует о большем количестве энергии, затрачиваемой на изгиб. Швы, выполненные комплексными швейными нитками 30л, проявляют большее сопротивление изгибу, нежели швы, выполненные взаимозаменяемыми швейными нитками 30лш и 35лл (см. табл. 4). На изгиб данных швов затрачено большее количество энергии, следовательно, в сравнении со швами, близкими по показателям жесткости и выполненными нитками, близкими по линейной плотности, соединения, выполненные комплексными лавсановыми нитками 30л, являются более формоустойчивыми и долговечными.

В современных условиях отечественные предприятия и зарубежные фирмы-изготовители швейных ниток предлагают  разнообразный ассортимент продукции. Швейным предприятиям становится все сложнее и сложнее переходить от одних швейных ниток к другим, поэтому важно при конфекционировании принимать во внимание предприятия-изготовители, анализировать  структуру и свойства швейных ниток не только по нормативно-технической документации, но и по результатам исследований их технологических и эксплуатационных свойств.

Наиболее крупные фирмы-изготовители швейных ниток в России: ОАО «Советская звезда»,  ОАО «ПНК им. Кирова», ОАО «ПНК Красная нить», OAO «Петронить» (НИИ ниток), OOO «Моснитки».

Наряду с отечественной продукцией  швейные предприятия используют швейные нитки, изготавливаемые зарубежными фирмами. Наиболее известные зарубежные фирмы-изготовители швейных ниток: «Гютерманн» (Gütermann), «Аманн АС» (Amann AC), «Мадейра» (Madeira) – Германия; «Коутс» (Сoats) – Великобритания и другие.