Некоторые детали одежды должны иметь пространственную форму. Такая форма из плоского материала может быть создана вытачкой, выкраиванием деталей одежды соответствующей формы или же способом формования, в процессе которого ткань на одних участках получает принудительное растяжение, на других — сжатие. При изготовлении одежды из тканей получение объемной оболочки чаще всего достигается комбинированием перечисленных способов.

Способность плоского материала формоваться, т. е. принимать пространственную форму для покрытия кривых поверхностей, называется формовочной способностью материала. Формовочная способность определяется тем, насколько легко из данного материала получают оболочку заданной кривизны и насколько устойчиво эта оболочка сохраняет форму в процессе эксплуатации. Образование объемной оболочки может быть достигнуто: 1) в процессе влажно-тепловой обработки, когда ткань подвергают действию формующих усилий, создаваемых утюгом или прессом при одновременном воздействии целого комплекса тепло-физических процессов — нагревания, теплодиффузии, увлажнения и сушки, сорбции и десорбции паров воды, охлаждения; 2) методом перекоса сетки ткани, когда формующие усилия, прикладываемые под углом к нитям основы и утка, поворачивают их, превращая прямоугольные ячейки ткани в параллелограммы, без воздействия давления и теплофизических факторов (рис. 11-71).

Рис. 11-71. Образование пространственной формы методом перекоса сетки.

Устойчивое закрепление формы в обоих случаях достигается высушиванием под давлением горячей поверхности, фиксирующей нити и волокна во вновь принятом положении. При влажно-тепловой обработке процессы формования и фиксации формы совмещаются, при формовании перекосом сетки проводится последующая фиксация формы утюгом или прессом.

В процессе влажно-тепловой обработки влага служит и теплоносителем, и пластификатором обрабатываемых материалов. Под влиянием адсорбционно связанной влаги ослабляется действие молекулярных сил и ускоряется переход волокон из застеклованного состояния в высокоэластическое. Однако эффект, достигаемый влажно-тепловой обработкой тканей различного волокнистого состава, неодинаковый. Изделия из чисто шерстяных тканей формуются лучше и дольше сохраняют форму в процессе эксплуатации (рис. 11-72, а). Добавление к шерсти целлюлозных волокон ухудшает условия формования. Особенно большие затруднения возникают при изготовлении костюмов и пальто из тканей со значительным содержанием лавсановых или нитроновых волокон (рис. 11-72, б).

Рис. 11-72. Векторная диаграмма, характеризующая формовочную способность под разным углом ткани: а-шерстяной; б - шерстяной с лавсаном (50%)

Неодинаковая формуемость тканей различного волокнистого состава объясняется прежде всего различной молекулярной структурой волокон. Структура кератина шерсти характеризуется пространственной сеткой изогнутых цепных молекул с различными по своей энергии поперечными связями. В обычных атмосферных условиях деформация кератина определяется главным образом преодолением сил межмолекулярного сцепления и взаимного притяжения в пределах одной и той же цепи.

Переход шерсти из одной конфигурации в другую связан с поворотом и распрямлением отдельных сегментов цепи молекул; такому переходу в сухом состоянии препятствуют межмолекулярные связи. Под действием воды и особенно пара, когда происходит разрыв дисульфидных связей кератина, значительно возрастает гибкость полипептидных цепей, что повышает эластичность кератина.

Влага, проникая внутрь структуры кератина, ослабляет действие межмолекулярных сил. Поглощение влаги сопровождается набуханием, расстояние между цепями в поперечном направлении увеличивается и связи ослабляются. Под влиянием влаги и тепла колебание макромолекул ускоряется, благодаря чему формование осуществляется значительно легче. Под воздействием давления, оказываемого подушкой пресса или утюгом, макромолекулы занимают новое положение, а при высыхании и охлаждении до температуры окружающего воздуха между смещенными молекулярными цепями возникают новые связи, прочно фиксирующие их новое положение. Благодаря этому изделия из шерстяных тканей устойчиво сохраняют приданную им в процессе влажно-тепловой обработки форму.

Под действием влаги и тепла подвижность молекул натуральных и искусственных волокон из линейных высокополимеров также увеличивается, но отсутствие поперечных химических связей затрудняет сохранение волокнами вновь принятого положения. Если мокрое целлюлозное волокно растянуть и затем высушить в таком положении, между гидроксильными группами растянутых макромолекул целлюлозы возникают новые водородные связи. Однако зафиксированное таким образом состояние не устойчиво, и при первом же увлажнении волокна восстанавливают первоначальное положение. Поэтому с увеличением содержания целлюлозных волокон в полушерстяной ткани ее формовочная способность ухудшается.

Затруднения, возникающие при влажно-тепловой обработке тканей с синтетическими волокнами, объясняются прежде всего их термопластичностью. Ткани плохо сутюживаются, а при повышении температуры гладильной поверхности сверх определенной температуры происходит плавление волокон и их прилипание к поверхности пресса или утюга. При температуре гладильной поверхности, превышающей температуру термофиксации, происходит усадка тканей, которая приводит к образованию морщин и повышению жесткости тканей. Даже при более низкой температуре наблюдается изменение цвета ткани. Этим объясняется то, что в инструкции по обработке тканей с лавсаном для получения пространственной формы вместо влажно-тепловой обработки рекомендуются дополнительные вытачки.

В зависимости от формы, которую требуется получить, растяжение или сжатие ткани производится вдоль нитей основы и утка, или же под углами к ним. При влажно-тепловой обработке изменение размеров ткани в определенных пределах может быть достигнуто, как в долевом, поперечном, так и в любом другом направлении. Формование же методом перекоса сетки осуществляется только под углом к нитям основы и утка.

При формовании растяжением вдоль основы или утка нити, расположенные в направлении действующей силы, распрямляются, нити же перпендикулярной системы получают изгиб. С увеличением нагрузки начинается растяжение распрямляющихся нитей вследствие изменения угла наклона спиральных витков крутки, взаимного скольжения, и наконец, удлинения самих волокон.

При принудительной усадке в направлении основы или утка нити, стремясь сжаться, образуют более глубокие волны и выталкивают нити перпендикулярной системы, препятствующие их сжатию. Так как нити при этом почти не укорачиваются, толщина тканей на сутюживаемых участках обычно возрастает. Одновременно с увеличением высоты волн сжимаемых нитей их гребни становятся круче, лежащие на поверхности гребней волокна получают дополнительный изгиб и напрягаются. Участки же волокон, лежащие с внутренней стороны волн нитей, наоборот, сжимаются. Вследствие разности натяжения волокна, преодолевая механическое зацепление и молекулярное взаимодействие, смещаются относительно друг друга. Растяжение и сжатие вызывают изменение конфигурации цепей молекул. Приходя в равновесное состояние, макромолекулы перемещаются, распрямляются или изгибаются. Под действием влаги и тепла процесс ускоряется. Таким образом, возникающие при влажно-тепловой обработке деформации вызывают изменения как тонкой, так и грубой структуры ткани. Поэтому формовочная способность тканей зависит как от структуры и свойств волокон, так и от структуры самой ткани —ее плотности, переплетения, отделки, а также от вида нитей, образующих ткань.

При получении объемной формы растяжением или сжатием по косой нитке способность ткани формоваться определяется в первую очередь подвижностью сетки ткани, т. е. ее грубой структурой. Деформация сетки ткани, приводящая к превращению прямоугольных ячеек ткани в параллелограммы, требует небольших усилий и может осуществляться без воздействия влаги и тепла. Повороту нитей сопутствует незначительное изменение высоты волн нитей без изменения длины самих нитей. Чем меньше угол между диагональю и действующей силой, тем больше удлинение ткани вследствие поворота нитей и меньше вследствие изменения высоты волн. Легче формуются ткани из пряжи низких номеров, малой плотности, с длинными перекрытиями, с мягкой отделкой, без начеса и валки, нити которых имеют более редкие связи и оказывают меньшее тангенциальное сопротивление в местах контакта с нитями перпендикулярной системы.

Одинаковые усилия, прикладываемые при формовании тканей в различных направлениях, вызывают разные по величине деформации. Наибольшую деформацию ткань получает в направлении диагонали ячейки, наименьшую в направлении нитей основы и утка. Пропорционально деформации при формовании изменяется и ее устойчиво фиксируемая часть при влажно-тепловой обработке.

В тканях, подвергавшихся валке при растяжении и сжатии под любым углом к нитям основы и утка, формующие усилия воспринимаются не сеткой ткани, а сцепленными между собой волокнами. В этом случае формовочная способность материала зависит от плотности расположения волокон и их макро- и микроструктуры. Таким образом, на процесс формования во всех случаях оказывает влияние как тонкая, так и грубая структура материала. Выбирая параметры формования, следует учитывать особенности ткани. Например, ткани с лавсаном, свойства волокон которых не позволяют производить формование изменением тонкой структуры, могут получать объемную форму путем перекоса сетки ткани.

Устойчивость полученной формы определяется устойчивостью возникающих связей. Разберем происходящий здесь процесс. Увлажненная ткань испытывает давление нагретой гладильной поверхности. Под действием сжимающих усилий ткань становится тоньше, происходит уплотнение ее структуры, изменяется изгиб волн нитей и вместе с этим увеличиваются углы обхвата. Растет площадь трения и вместе с ней величина тангенциального сопротивления в местах контакта нитей. Однако происшедшие изменения в грубой структуре ткани не обеспечивают получения устойчивой формы. Если к концу прессования не удаляется полностью влага физико-механической связи и до равновесного состояния не удаляется адсорбционная влага, устойчивое закрепление формы не достигается. Недостаточно просушенная ткань, в волокнах которой не завершился процесс перехода из высокоэластического состояния в застеклованное, релаксирует, что с течением времени приводит к искажению формы детали. Таким образом, очевидно, что для фиксации формы внешних связей недостаточно и устойчивое закрепление структуры ткани в новом положении без образования новых молекулярных связей невозможно. Поэтому и при формовании путем перекоса сетки для устойчивого закрепления формы требуется влажно-тепловая обработка.

Для определения формовочной способности тканей путем перекоса сетки вводится понятие коэффициента формуемости, характеризуемого углом отклонения нитей под действием груза в 1 кГ, прикладываемого под разным углом относительно нитей основы и утка. Вдоль нитей коэффициент формуемости равен нулю. Ориентировочное представление о формовочной способности материала может быть также получено с помощью номограммы.

(рис. 11-73), устанавливающей зависимость между способностью ткани формоваться, плотностью и длиной перекрытий. На шкале А откладывается поверхностное заполнение ткани (в %), на шкале В количество нитей раппорта (для переплетений гладкого класса). Так как изменение плотности различно влияет на формовочную способность тканей, в зависимости от длины перекрытий переплетения цена делений шкалы В откладывается в арифметической прогрессии. Отмечая на шкалах А и В соответствующие значения и соединяя точки прямой линией, получают на шкале С удлинение ткани под углом 45° при нагрузке в 1 кГ, которое характеризует способность ткани формоваться.

Рис. 11-73. Номограмма для определения формовочной способности ткани.