В последнее десятилетие «пуховик» приобрел статус самой популярной верхней зимней и демисезонной одежды. Использование пухоперовой массы в качестве теплоизоляционной прокладки позволяет расширить ассортимент теплозащитной одежды, существенно снизить вес этих изделий, повысить теплозащитные свойства и срок эксплуатации. Пухоперовая масса водоплавающих птиц по объемности, высоким теплоизолирующим и гигиеническим свойствам стоит на одном из первых мест [1].
Энергичное внедрение объемных синтетических материалов значительно расширило ассортимент одежных утеплителей. Синтетические материалы по отдельно взятым свойствам могут в несколько раз превосходить материалы из натуральных волокон, но уступают последним при комплексной оценке всей совокупности свойств.
Перспективным направлением проектирования и производства теплозащитной одежды является использование в качестве теплозащитных прокладок пухоперовой массы водоплавающих птиц, а также различных композиций утеплителей на этой основе.
Пухоперовую массу водоплавающих птиц можно отнести к так называемым объемным несвязным утеплителям, так как каждый структурный элемент смеси (пух, полупух, мелкое перо) не связан с другими. Пух представляет собой роговое накожное образование, состоящее из мягкого паутинообразного опахала, прикрепленного к слаборазвитому, едва заметному стержню. Полупух - роговое накожное образование у птицы, состоящее из изогнутого длинного стержня, более мягкого, чем у пера, с опахалом, и скрепленным в пластинку. Полупух располагается под слоем перьев и является промежуточным между пером и пухом. Типичное, вполне развитое перо представляет собой широкую, слегка выпуклую пластинку – опахало, соединенное со стержнем. В обе стороны от стержня отходят гибкие роговые пластинки – бородки. Строение пуховых перьев неодинаково, что в значительной степени связано с возрастными особенностями птицы.
Для формирования пухоперовой смеси используют утиный пух, пух гусиный белый и серый, гагачий пух. Гусиное сырье считается наиболее ценным, так как отличается очень большой упругостью, прочностью, легкостью, малой теплопроводностью, стойкостью против сваливания в комки, красивой окраской и обилием пуха. Белое гусиное перо ценится выше серого. Утиное сырье ценится ниже гусиного, так как оно мельче его, менее упруго, легче сваливается в комки, содержит меньше пуха. Особое место занимает гагачий пух, признанный самым теплым. Применяется гагачий пух ограниченно, так как является чрезвычайно дорогим.
Чистота или сорт пуха определяется соотношением содержания чистого пуха и мелкого пера в процентах: например, 85/15 или 90/10. Это означает, что в смеси содержится 85 или 90 процентов чистого пуха и 15 или 10 процентов мелкого пера. Самое высокое промышленно получаемое качество - 96/4. Использование 100% пуха не имеет практического смысла: во-первых, теплоизолирующие свойства при таких минимальных количествах пера (менее 4%) достигают максимума и не меняются при полном удалении примесей, во-вторых, мелкое перо в смеси служит разрыхлителем, препятствующим образованию комков [2].
Появление множества современных утеплителей на базе синтетических волокон повлекло за собой разработку композиций утеплителей на основе введения в пухоперовую смесь синтетической компоненты. Такие композиции используют некоторые зарубежные фирмы. Проблемой является отсутствие исследований свойств утепляющего пакета, состоящего из пухоперовой смеси с добавлением синтетического утеплителя.
Изучение указанной проблемы является актуальным, так как направлено на решение вопросов, связанных с проектированием одежды, которая при минимальной стоимости и минимальном весе может выполнять основные функции защиты тела человека от неблагоприятного воздействия пониженных температур окружающей среды.
Исследование свойств утепляющих пакетов предпринято на кафедре «Технологии и дизайна швейных изделий» НТИ (филиала) «МГУДТ» с целью изучения влияния компонентного состава утепляющей смеси на потребительские качества теплозащитной одежды. Для этого решались следующие задачи:
- определение рационального количества синтетического компонента при сохранении высоких теплоизоляционных свойств пакета;
- оценка миграции составляющих многокомпонентного утеплителя;
- разработка способов ухода за изделиями;
- возможность снижения себестоимости утепляющего пакета за счет уменьшения расхода ценного пухоперового сырья.
Для определения зависимости теплоизоляционных свойств перопуховой смеси (композиции) от состава этой композиции проведен ряд исследований. В качестве объектов исследования служили пакеты одежды с пухоперовым утеплителем. Структура пакета следующая: материал верха – курточная синтетическая ткань полотняного переплетения; утепляющая прокладка – пухоперовая смесь (композиция), заключенная в чехле из плотной синтетической ткани; подкладка – синтетическая подкладочная ткань полотняного переплетения. Материалы, используемые в пакете, выбраны на основе анализа ассортимента материалов одежды с пухоперовым утеплителем для средней ценовой группы потребителей, представленного в розничной торговой сети города Новосибирска.
Для исследования использованы два варианта конструкций пакетов с объемными несвязными утеплителями – двухслойный (симметричный) и ассиметричный с односторонней ассиметрией [1]. Конструкция пакета отражает топографию расположения утепляющего слоя.
В зависимости от свойств и размеров материалов, формирующих «лицевую» и «изнаночную» стороны пакета, они делятся на симметричные и асимметричные. При изготовлении асимметричных пакетов, ширина материалов оболочки с разных сторон пакета различна. Разница в ширине позволяет получить объемную форму при меньшей плотности утеплителя. Для изделий, которые предполагается эксплуатировать в периодически меняющихся условиях, необходимо предусмотреть комбинированные пакеты: симметричный с асимметричным, два двухслойных пакета с различной плотностью заполнения. Эффективно использование теплозащитных пакетов с «комбинированной оболочкой». Под комбинированной оболочкой понимается оболочка, с одной или с двух сторон которой используется несколько слоев материалов.
В традиционном варианте натуральным «разрыхлителем» пуховой смеси является мелкое перо. Несвязные синтетические утеплители или «синтетический пух» - это высококачественные скрученные (без применения клеевых соединений) в «шарики» микропружины, сильно переплетенные между собой. Они имеют высокую формоустойчивость и мягкость. В качестве синтетического утеплителя выбраны «шарики» известного российского производителя нетканых материалов.
Варьируемой величиной являлось процентное соотношение пуха к синтетическому утеплителю: 100% пуха; 90% пуха /10% синтетического утеплителя; 80%/20%; 70%/30% и так далее с шагом в 10%.
Определение величины суммарного теплового сопротивления проводилось с использованием стандартной методики на приборе «Бикалориметр» в условиях лаборатории материаловедения.
Для исследования зависимости показателей суммарного теплового сопротивления от процентного содержания пуха и синтетического утеплителя в утепляющем слое был проведен дисперсионный анализ. Данный анализ проводился с использованием прикладной программы Microsoft Office Excel. Анализ показал, что процент содержания пуха в утепляющем слое теплозащитной одежде оказывает влияние на показатели теплового сопротивления. Далее с помощью программной среды MathCad были вычислены параметры зависимостей показателей суммарного теплового сопротивления от процентного содержания пуха и синтетических «шариков» в утепляющем слое. Рассчитана ошибка для каждой полученной зависимости и выявлена наиболее достоверная зависимость.
Величина теплового суммарного сопротивления имеет лучшие показатели в пакетах с процентным содержанием пуха около 100% , добавление синтетического утеплителя до 30% незначительно снижает теплозащитные свойства. Далее с увеличением процента синтетического утеплителя показатели тепловых свойств значительно снижаются. Следует отметить, что показатели величины теплового суммарного сопротивления пакетов с содержанием синтетической компоненты менее 30% соответствуют требованиям к теплозащитным свойствам зимней одежды согласно ГОСТ 25295-2003 Одежда верхняя пальтово-костюмного ассортимента. Общие технические условия.
Сравнение показателей теплоизоляционных свойств пакетов разной конструкции позволяет прийти к выводу, что более высокими показателями обладает асимметричный пакет с односторонней асимметрией.
Таким образом, введение в пухоперовую композицию синтетической компоненты не более 30% массы возможно, так как не влечет значительного снижения теплоизоляционных свойств пакета одежды и обеспечивает требуемый нормативными документами уровень теплоизоляции.
Важным показателем качества одежды с пухоперовым утеплителем является отсутствие миграции. Для этого в качестве материала верха необходимо использовать плащевые ткани с низкой воздухопроницаемостью до 10 – 12 дм3/м2·с; изготавливать комбинированные пакеты. В частном случае возможно использование двух слоев одного и того же материала, что способствует снижению миграции составляющих перопухового утеплителя. Миграция утеплителя происходит, в основном, в местах прокладывания строчки, а также непосредственно через материалы пакета. Компоненты пухоперовой смеси – пух, полупух и мелкое перо проникают через структуру пакета путем «протыкания» стержнем пера слоя материала. Чем более сформированный стержень имеет пуховое перо, тем вероятность миграции выше. Исследования показывают, что в случае использования в качестве «разрыхлителя» синтетического утеплителя (полиэфирных «шариков») показатели миграции несколько снижаются.
Пухоперовая смесь обладает высокими значениями эксплуатационных свойств. При правильном уходе срок службы изделий из гусиного пуха составляет 15-20 лет, утиного 5-10 лет. Проблема заключается в том, что понимать под «правильным уходом», подвергать ли изделие с пухоперовым утеплителем химической чистке или его можно стирать. Известно, что пух хорошо переносит стирку, но при условии, что масса быстро просушивается и достаточно разрыхлена. На основании того, что при 100 % увлажнении релаксационные свойства пуха снижаются до нуля, рекомендуется не применять стирку изделий с пухоперовым утеплителем, а использовать химическую чистку. Химическая чистка способствует повышению объёмности пухоперового наполнителя. При использовании стирки пухоперовая смесь частично превращается в комки, одежда теряет свою объемность и теплозащитные свойства. С другой стороны, исследования показывают, что предпочтения потребителей средней ценовой группы связаны с обязательной возможностью ухода за изделием в домашних условиях, то есть стирки. Введение синтетической компоненты в пухоперовой утеплитель является одним из достоинств формируемой смеси, которое дает возможность рекомендовать для изделия стирку. Данная возможность обусловлена тем, что синтетический утеплитель качественно разрыхляет пухоперовую смесь, его можно подвергать стирке без снижения эксплуатационных свойств, он быстро сохнет.
Пакеты одежды с объемными утеплителями традиционно считаются материалоемкими. В условиях кризиса и посткризисных явлений в экономике, вопрос максимального снижения стоимости швейных изделий продолжает оставаться актуальным. Для изготовления одежды с пухоперовым утеплителем могут применяться как классические натуральные материалы, так и более дешевые синтетические компоненты.
Дальнейшие направления исследования обозначенных проблем связаны с применением системного подхода при подборе пакетов утепленной одежды различного назначения, разработкой технологического процесса обработки изделий с пухоперовым утеплителем.
Литература:
Бекмурзаев Л.А. Проектирование изделий с объемными материалами: Монография / Л.А. Бекмурзаев. Шахты: ЮРГУЭС, 2001. - 195 с.
Бринк И.Ю. Методологические основы проектирования одежды с пуховым наполнителем: Дисс. на соиск. уч. степ. д-ра. техн. наук: 05.14.09 / И.Ю. Бринк.- Шахты, 1995. – 306с.
