Структурные характеристики и геометрические свойства текстильных материалов

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего образования

«Казанский национальный исследовательский

технологический университет»

Л. Г. Хисамиева, А. А. Азанова

СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ 
И ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 

ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Учебно-методическое пособие

Казань

Издательство КНИТУ

2019

УДК 677.03(075)
ББК 37.23я7

Х51

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

директор ООО «Тылсым» В. М. Сафиуллина

канд. техн. наук А. А. Сухова

Х51

Хисамиева Л. Г.
Структурные характеристики и геометрические свойства текстильных 
материалов : учебно-методическое пособие / Л. Г. Хисамиева, 
А. А. Азанова; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. –
Казань : Изд-во КНИТУ, 2019. – 80 с.

ISBN 978-5-7882-2718-4

Рассмотрены основные методы определения структурных характеристик 
и геометрических свойств текстильных материалов.

Предназначены для студентов направлений подготовки 29.03.01 «Технология 
изделий легкой промышленности» и 29.03.05 «Конструирование изделий 
легкой промышленности», изучающих дисциплину «Материаловедение 
изделий легкой промышленности» и «Материалы для одежды и 
конфекционирование».

Подготовлены на кафедре материалов и технологий легкой промышленности.


ISBN 978-5-7882-2718-4
© Хисамиева Л. Г., Азанова А. А., 2019
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2019

УДК 677.03(075)
ББК 37.23я7

ВВЕДЕНИЕ

Структурными элементами всех текстильных материалов (тканей, 
трикотажных и нетканых полотен, лент, тесьмы, кружев, швейных 
ниток и др.) являются текстильные волокна и нити. Для изготовления 
текстильных материалов используют большое количество волокон 
и нитей, различающихся по химическому составу строению и 
свойствам. Вид и свойства текстильного волокна – важнейшие факторы, 
определяющие основные физико-механические свойства, внешний 
вид, износостойкость текстильных материалов и влияющие на параметры 
технологического процесса изготовления швейные изделий.

В текстильном материаловедении выделяют свойства строения 

и структуры, геометрические свойства, механические, физические и 
химические свойства материалов. Свойства строения и структуры для 
волокон – это строение и структура веществ, образующих текстильные 
волокна (степень полимеризации, кристалличности, особенности 
надмолекулярной структуры и т. п.), а также структура и строение самих 
волокон; для нитей – это взаимное расположение составляющих 
их волокон и элементарных нитей, что определяется круткой пряжи 
нитей. Строение и структура тканей характеризуются переплетением 
составляющих их нитей, их взаимным расположением и числом в 
элементе структуры тканей (фазы строения тканей, плотность по основе 
и утку и т. п.).

Геометрические свойства определяет размеры волокон и нитей 

(длина, линейная плотность, форма поперечного сечения и т. п.), а 
также размеры тканей и штучных изделий (ширина, длина, толщина 
и т. п.)

В пособии рассмотрены материалы по классификации, строению 
и свойствам текстильных волокон, структуре и механическим 
свойствам нитей и швейных ниток; приведены методы определения 
линейной плотности и показателей структуры нитей и швейных ниток, 
определения лицевой и изнаночной сторон текстильных материа-
лов, направлений нитей основы и утка, вида переплетения ткани; опи-
саны виды текстильных материалов в зависимости от их структур. 
В конце каждой главы предложены контрольные работы,  задачный 
блок и глоссарий.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕКСТИЛЬНЫХ ВОЛОКНАХ

1.1. Виды текстильных волокон

Структурными элементами всех текстильных материалов явля-

ются текстильные волокна и нити.

Текстильное волокно – это протяженное тело, характеризую-

щееся своей гибкостью, тониной и пригодное для изготовления нитей 
и текстильных изделий.

Элементарное волокно – текстильное волокно, представляющее 

собой единичный неделимый элемент.

Штапельное волокно – это элементарное волокно ограниченной 

длины.

Комплексное волокно – это текстильное волокно, состоящее из 

продольно соединенных между собой элементарных волокон

Текстильные материалы изготавливают из разнообразных тек-

стильных волокон и нитей, различающихся по химическому составу, 
строению и свойствам. В основу классификации текстильных волокон 
положены их происхождение (способ получения) и химический состав 
(рис. 1.1).

К натуральным относят волокна растительного, животного и 

минерального происхождения, которые образуются в природе без 
непосредственного участия человека. Натуральные растительные во-
локна состоят из целлюлозы, получают их с поверхности семян (хло-
пок) и плодов (койкор), из стеблей (лен, рами, пенька, джут и др.) и 
листьев (абака, или манильская пенька, сизаль) растений. Натураль-
ные волокна животного происхождения состоят из белков – кератина 
(шерсть различных животных) или фиброина (шелк тутового или ду-
бового шелкопряда). 

К химическим относят волокна, создаваемые в заводских усло-

виях путем формования из органических природных или синтетиче-
ских полимеров или неорганических веществ. Искусственные волокна 
получают из высокомолекулярных соединений, встречающихся в го-
товом виде (целлюлоза, белки). Синтетические волокна производят из 
высокомолекулярных соединений, синтезируемых из низкомолеку-
лярных соединений. Они подразделяются на гетероцепные и кар-
боцепные волокна. Гетероцепные волокна образуются из полимеров, в 
основной молекулярной цепи которых, кроме атомов углерода, со-
держатся атомы других элементов. Карбоцепными называют волокна, 
которые получают из полимеров, имеющих в основной цепи макромо-
лекул только атомы углерода.

Рис. 1.1. Классификация текстильных волокон и нитей

Важнейшими геометрическими свойствами текстильных воло-

кон являются длина,  толщина и плотность. Длина текстильных воло-
кон характеризуется расстоянием между их концами в расправленном 
состоянии и в значительной мере определяет способы обработки во-
локон при получении из них нитей. Плотность – это масса единицы 
объема волокон, измеряется в г/см3. В табл. 1.1 приведены значения 
плотности текстильных волокон разных видов. Толщина волокон ха-
рактеризуется линейной плотностью, определяемой как отношение 
массы волокон к их длине, поскольку большинство текстильных воло-
кон не имеет правильной цилиндрической формы и характеристика их 
толщины размерами поперечника довольно приближенная. Попереч-
ник (толщина) текстильных волокон различного вида измеряется в 
микронах и колеблется в широких пределах – от 5 до 60 мкм и более, 
но для большинства волокон он равен 12–40 мкм. Линейная плотность 
измеряется в тексах (мг/м, г/км), значения линейной плотности для 
некоторых волокон приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Показатели характеристик свойств текстильных волокон

Наименование волокна
Плотность ,

г/см3

Линейная 

плотность, текс

Хлопок
1,52–1,56
0,12–0,2

Льняное:

– элементарное
– техническое

1,5
–

0,17–0,3

5–8

Шерстяное
1,3–1,32
0,3–1

Шелковое 
1,37
0,11–0,13

Вискозное 
1,5–1,56
0,33–0,5

Полинозное 
1,5–1,56
0,13–0,17

Ацетатаное 
1,32
0,2–0,5

Триацетатное 
1,28–1,3
0,33–0,67

Полиамидное (капрон, анид)
1,14
0,17–0,4

Полиэфирное 
1,38–1,39
0,13–0,44

Поливинилхлоридное:

– хлорин
– винитрон

1,6

1,6–1,75

0,17–0,3
0,17–0,3

Важными характеристиками текстильных волокон являются 

также прочность, растяжимость, извитость. Полная оценка волокни-
стых материалов не исчерпывается перечисленными показателями, 
используют и другие показатели в зависимости от вида волокна или 
его назначения.

Охарактеризуем кратко текстильные волокна, которые больше 

всех используются в производстве текстильных материалов для одеж-
ды. Их внешний вид приведен на рис. 1.2.

а
б
в

г
д
е

Рис. 1.2. Продольный вид текстильных волокон: а – хлопок; б – лен;

в – шерсть; г – вискоза; д – полиэфир; е – акрил.

Основой волокон растительного происхождения является цел-

люлоза, которая и определяет их основное свойство – высокую гигро-
скопичность. Хлопок является волокном семенного происхождения, 
растущим на поверхности семян растения хлопчатника из семейства 
мальвовых. Каждый волосок хлопка представляет собой очень тонкую 
длинную клетку, сужающуюся у глухого конца и открытую с дру-
гого – того, которым волосок прикреплен к семени. Поверхность во-
локна покрыта тонким слоем жировосковых веществ – первичной 
стенкой, или кутикулой. Этот слой выполняет защитную роль и обла-

дает достаточно высокой химической стойкостью, малой смачиваемо-
стью и водопроницаемостью и облегчает скольжение волокон в про-
цессе их прядения. Внешний вид волокон изменяется в зависимости от 
степени зрелости. Зрелые волокна имеют хорошо развитые стенки, 
вследствие чего обладают высокими механическими свойствами. 
У перезрелых волокон почти округлая форма, небольшой канал, они 
обладают большей хрупкостью. Стенки незрелых волокон развиты 
слабо, волокна лентообразные, малопрочные, плохо окрашиваются.
Для волокна хлопка установлено 11 групп зрелости, характеризуемых 
коэффициентом зрелости – от 0 до 5 баллов. Зрелое хлопковое волок-
но имеет закрученность (извитость) величиной 40–120 извитков на 
один сантиметр (рис. 1.2а). Извитость повышает цепкость волокна и 
способствует образованию прочной нити при прядении. Длина хлоп-
ковых волокон колеблется в довольно широких пределах – от 1 до 
55 мм. Однако хлопок длиной менее 20 мм непригоден к прядению, 
поэтому его называют непрядомым.

Лубяными называются волокна, получаемые из лубяного слоя 

стебля растения. Из стеблей растений получают пеньку, джут, рами, 
льняное волокно, кенаф, канатник, кендырь. Лубяной слой, который 
является текстильным материалом, состоит из отдельных раститель-
ных клеток, вытянутых в длину и заостренных к концам. Клетки, со-
ставляющие лубяной слой, называются элементарными волокнами. 
Эти волокна тесно прижаты друг к другу и соединены пектином 
(и лигнином – в джуте, кенафе) в длинные волокнистые пучки, кото-
рые проходят вдоль всего стебля. Эти волокнистые пучки составляют 
техническое волокно, максимальная длина которого соответствует 
длине стебля растения. Из всех лубяных волокон наибольшее значе-
ние для текстильной промышленности имеет лен. Элементарное во-
локно льна представляет собой вытянутую растительную клетку, оба 
конца которой заканчиваются конусом. Длина элементарного волокна 
льна 10–70 мм (в среднем около 25 мм), толщина 15–17 мкм (0,17–
0,3 текс). В поперечном срезе волокно имеет вид многоугольника с 
четырьмя–шестью гранями и небольшой полостью в центре. Длина 
комплексного (технического) волокна может быть равна длине стебля, 
длина трепаных комплексных волокон находится в пределах 170–
250 мм, линейная плотность их 5–10 текс. Особенностью строения 
льняного волокна является наличие продольных штрихов и попереч-
ных сдвигов, как бы надломов, с узловатыми утолщениями (рис. 1.2б), 

которые образуются как в процессе роста растения, так и при его пе-
реработке.

Ценным видом текстильного сырья является шерстяное волок-

но. Для производства текстильных товаров чаще всего используется 
шерсть овец, а также коз и верблюдов, кроликов и т. д. Шерсть клас-
сифицируют на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую. Шерстя-
ное волокно представляет собой роговидное образование в кожном 
покрове животного. Шерстинка, или волокно, имеет форму, близкую к 
цилиндрической. Если шерсть снята с животного впервые, то один 
конец шерстинки конусообразный, а другой – обрезанный; при по-
вторных стрижках оба конца волоса обрезаны. Шерстяное волокно 
может иметь три слоя: чешуйчатый, корковый и сердцевидный (ка-
нал). Чешуйчатый слой волокна состоит из тончайших роговидных 
пластинок (чешуек), образующих внешний покров волокна. Чешуйча-
тый слой характеризуется большой механической прочностью и хи-
мической устойчивостью, предохраняет внутренние слои волокна от 
атмосферных и механических воздействий. Он сообщает шерстяным 
волокнам ряд ценных свойств. Так, чешуйки повышают цепкость во-
локон, вследствие чего получается более прочная пряжа. Свойлачива-
емость волокна шерсти также обусловливается наличием чешуйчатого 
слоя. Между чешуйками находится значительное количество воздуха, 
поэтому шерстяные волокна менее теплопроводны. Внешний вид 
шерстяного волокна приведен на рис. 1.2в.

Натуральный шелк представляет собой длинные нити, выраба-

тываемые гусеницами тутовых шелкопрядов во время завивки коко-
нов. Гусеницы завивают кокон, выдавливая фиброин в виде двух тон-
ких непрерывных струек, которые застывают на воздухе и склеивают-
ся серицином. Коконная нить имеет длину 500–1500 м, толщину 20–
30 мкм. Нить имеет треугольное сечение и, подобно призме, прелом-
ляет свет, что вызывает красивое переливание и блеск.

Наиболее востребованным видом искусственных волокон явля-

ются вискозные, они относятся к гидратцеллюлозным волокнам. Вис-
коза выпускается в виде волокна и комплексной нити (продольно 
скрепленных волокон). При рассмотрении вискозных волокон под 
микроскопом (рис. 1.2г) на их поверхности видны продольные штри-
хи, а поперечник волокон будет иметь неправильную, ребристую 
форму. Такое строение объясняется неодновременным отвердеванием 
наружных и внутренних слоев волокон в процессе их формования. 
При отвердевании внутреннего слоя происходит его сжатие, в резуль-

тате чего поверхностный слой сморщивается и в волокне образуются 
продольные бороздки. В последние годы химическая промышлен-
ность выпускает более прочные волокна – сиблон (вискозное высоко-
модульное) и полинозное волокно. 

Большая группа синтетических волокон – волокна, основой которых  
являются гетероцепные полимеры. Один из видов таких волокон – 
полиамидные волокна (в России они вырабатываются под названием 
капрон, в Германии – дедерон, в США – анид, найлон). В продольном 
виде под микроскопом капроновые волокна имеют цилиндрическую 
форму, поверхность их гладкая, блестящая, без царапин. 
Это считается недостатком капроновых волокон, так как чрезмерная 
гладкость их поверхности обеспечивает малую сцепляемость волокон, 
в результате чего они плохо смешиваются с другими волокнами. 
Форма поперечного сечения круглая, за исключением профилированных 
волокон, которые имеют сложную форму поперечного сечения 
(плоские, трехгранные, многогранные или изрезанные). Для матированных 
волокон характерно наличие мелких темных точек по всей 
поверхности. Это следы матирующего вещества – порошка двуокиси 
титана, с помощью которого уменьшается блеск, в результате чего
волокно приобретает матовый оттенок. 

Полиэфирные волокна в России известны под названием лавсан,

их получают из сложного полиэфира – полиэтилентерефталата. Они 
имеют сравнительно неоднородное строение наружной оболочки и 
внутренних слоев, поверхность волокна гладкая без царапин, толщина 
очень равномерная. Под микроскопом в продольном виде лавсановое 
волокно представляет собой протяженное гибкое цилиндрическое те-
ло. На поверхности волокон возможны наличие пор и пузырьков газа, 
которые образуются в процессе их формования (рис. 1.2д). В попереч-
ном сечении лавсан имеет форму, приближенную к форме круга. Под 
микроскопом лавсановое волокно мало чем отличается от капроново-
го волокна.

Наиболее распространенными полиуретановыми волокнами яв-

ляются спандекс, лайкра, вирен и другие, представляющие собой по-
лимер, в котором наряду с участками полиуретана входят гибкие 
сильно растяжимые блоки простых или сложных эфиров. Блок-
сополимерные волокна обладают высокой обратимой растяжимостью,  
сравнительно высокой прочностью и малой плотностью. Линейная 
плотность комплексных полиуретановых нитей составляет 2,2–
125 текс, число элементарных нитей в них 3–110 и более линейной 
плотностью 0,7–1,2 текс.