Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор 8
1.1. Анализ работ по изучению свойств и параметров изготовления жаккардовых тканей 8
1.2. Анализ работ, посвященных проектированию тканей по заданным параметрам 12
1.3. Анализ работ по изучению влияния технологических параметров изготовления тканей на их свойства и строение 27
Выводы по главе 36
Глава 2. Проектирование однослойной жаккардовой ткани 38
2.1. Определение плотности ткани 38
2.2. Расчёт уработки нитей в ткани 45
2.3. Метод проектирования однослойной жаккардовой ткани по заданной раздирающей нагрузке 51
Выводы по главе 62
Глава 3. Методы и средства исследования 64
3.1. Однофакторное планирование эксперимента 66
3.2. Многофакторное планирование эксперимента 67
3.3. Методы исследования условий изготовления, свойств и параметров строения ткани 72
3.4. Заправочные параметры однослойной жаккардовой ткани 73
3.5. Исследование свойств нитей до ткачества 77
Выводы по главе 79
Глава 4. Исследование свойств и основных параметров строения тканей, выработанных по матрице однофакторного планирования 80
Выводы по главе 94
Глава 5. Исследование свойств и основных параметров строения выработанных образцов однослойных жаккардовых тканей, выработанных по матрице бокса 97
5.1. Поверхностная плотность ткани 97
5.2. Воздухопроницаемость ткани 100
5.3. Толщина ткани 102
5.4. Раздирающая нагрузка ткани 106
5.5. Разрывная нагрузка ткани и разрывное удлинение 109
5.6. Уработка нитей в ткани 117
5.7. Устойчивость ткани к истиранию 125
5.8. Прочность закрепления нитей в ткани 127
5.9. Разрывная нагрузка и разрывное удлинение нитей, вынутых из ткани 130
5.10. Установление оптимальных технологических параметров изготовления жаккардовой ткани 137
Выводы по главе 139
Глава 6. Сравнительный анализ расчётных и экспериментальных данных 144
Общие выводы 146
Рекомендации 150
Список литературы 152
Приложения 159
- Анализ работ, посвященных проектированию тканей по заданным параметрам
- Метод проектирования однослойной жаккардовой ткани по заданной раздирающей нагрузке
- Методы исследования условий изготовления, свойств и параметров строения ткани
- Исследование свойств и основных параметров строения тканей, выработанных по матрице однофакторного планирования
Введение к работе
Декоративные ткани обладают огромными художественными возможностями. Эстетическая организация интерьеров привлекает внимание архитекторов, художников, дизайнеров многих стран.
Применение различных видов текстильных материалов в качестве отделочных и средств художественной выразительности в настоящие годы стало тенденцией эстетически устойчивой и экономически выгодной. Поэтому изучение художественных и функциональных особенностей декоративных тканей актуально и перспективно.
Многие текстильные облицовочные материалы производят на основе синтетических волокон (капрон, лавсан, полиэстер и др.). Они отличаются прочностью при растяжении, эластичностью и износоустойчивостью, обладают высокими декоративными свойствами, светоотражательной способностью.
В настоящее время полиэфирные волокна занимают лидирующие позиции среди всех других видов натуральных и химических волокон. Китай по-прежнему занимает первое место по объёмам производства полиэфирных волокон. Проблема российских производителей тканей заключается в том, что сырье приходится закупать за границей, в то время как спрос на изделия для интерьера увеличивается с каждым годом.
Большинство декоративных тканей выпускается на станках, оснащённых машиной Жаккарда. Особенностью строения жаккардовых тканей является то, что они могут иметь различный рисунок на поверхности засчёт использования большого количества различных видов переплетений на площади раппорта. Проведённые исследования выработанных образцов тканей показывают, что с изменением вида переплетения нитей ткани при прочих равных условиях меняются свойства и строение ткани. Поэтому при проектировании ткани следует очень тщательно подходить к выбору переплетения. Требования, предъявляемые к ткани, во многом определяют
5 вид переплетения ткани. Требования, предъявляемые к тканям, зависят от их назначения и условий эксплуатации, весьма разнообразны и в большинстве случаев противоречивы. Таким образом, наличие при проектировании противоречащих друг другу требований и необходимость обеспечить при этом минимальный расход сырья и стоимость изготовления ткани приводит к достаточно сложным задачам на оптимизацию.
В настоящее время существует очень мало работ по изучению строения и свойств жаккардовых мебельно-декоративных тканей. Основными свойствами данных тканей являются поверхностная плотность, устойчивость к истиранию, пиллингуемость и прочностные характеристики.
Несмотря на разнообразие методов проектирования тканей, большого практического применения они не получили.
Целью данной диссертационной работы является теоретическая разработка метода проектирования параметров строения однослойных жаккардовых мебельно-декоративных тканей по заданным свойствам.
Для определения оптимальных параметров изготовления жаккардовых тканей в работе будут проведены исследования зависимости основных физико-механических свойств данных тканей от заправочного натяжения нитей основы, плотности ткани по утку и длины задней части зева.
Основные научные результаты, полученные лично соискателем и их
научная новизна:
разработан метод проектирования однослойных жаккардовых тканей по заданной раздирающей нагрузке ткани;
предложен метод расчёта уработки нитей на участках жаккардовой ткани различных видов переплетений;
предложен метод расчёта плотности ткани по основе и утку с учётом основных параметров строения ткани и раздирающей нагрузки ткани;
- установлены математические зависимости свойств и строения
жаккардовой ткани от технологических параметров изготовления.
Значение результатов работы для практики:
получены формулы для расчёта уработки основных и уточных нитей на участках жаккардовой ткани различных переплетений;
получены формулы для определения плотности ткани по основе и утку с учётом основных параметров строения ткани и раздирающей нагрузки ткани;
- на языке программирования Basic составлена программа для
проектирования однослойных жаккардовых тканей по заданной
раздирающей нагрузке ткани;
- спроектированы, выработаны и исследованы образцы однослойной
жаккардовой ткани;
- определены математические зависимости основных свойств и
параметров строения однослойных жаккардовых мебельно-декоративных
тканей от условий их изготовления;
- установлены оптимальные технологические параметры выработки
однослойных жаккардовых мебельно-декоративных тканей.
Автор защищает
Метод проектирования однослойной жаккардовой ткани по заданной раздирающей нагрузке ткани.
Метод расчёта уработки нитей на участках различных переплетений жаккардовой ткани.
Метод расчёта плотности ткани по основе и утку с учётом основных параметров строения ткани и раздирающей нагрузки ткани.
7 Спроектированную и изготовленную ткань. Математические зависимости свойств и строения жаккардовой ткани от технологических параметров её изготовления.
Технологические параметры изготовления однослойной жаккардовой мебельно-декоративной ткани.
Анализ работ, посвященных проектированию тканей по заданным параметрам
Область применения тканей и тканых изделий достаточно широка. В зависимости от их назначения и условий эксплуатации, требования, предъявляемые к тканям различны. Поэтому нашими и зарубежными учёными разработаны и разрабатываются разнообразные методы проектирования тканей.
Вопросам строения и отдельным параметрам, связанным с её проектированием уделяется большое внимание, как в России, так и за рубежом. Существует много работ, посвященных этой теме.
Основоположником отечественной науки о строении ткани являются работы проф. Новикова Н.Г. [4.7]. Он предложил различать девять порядка фазы строения ткани в зависимости от взаимного расположения нитей основы и утка. Новиковым Н.Г. выведено основное геометрическое свойство однослойных тканей полотняного переплетения - сумма высот волн изгиба нитей основы и утка есть величина постоянная, равная сумме диаметров нитей основы.
В своей работе о строении ткани и проектировании её с помощью геометрического метода, опубликованной в 1946 году, профессор Н.Г. Новиков излагает теорию фазового строения ткани, которая значительно обогатила теорию проектирования ткани.
Согласно этой теории все случаи взаимного расположения нитей основы и утка в ткани находятся в пределах от первого случая, когда нити основы располагаются в ткани прямолинейно и имеют высоту волны изгиба h0 = О, а уточные нити изгибаются вокруг основы и высота волны их изгиба hY =max, до последнего случая, когда нити основы имеют максимальный изгиб (h0 =max), а уточные нити располагаются прямолинейно (hY = 0). Нити основы в данном случае изгибаются вокруг уточных. Между этими крайними случаями может быть бесконечно большое множество промежуточных положений, в которых изгибы нитей основы и утка находятся в различных соотношениях между собой. Всё многообразие взаимного расположения нитей Новиков Н.Г. предложил рассматривать в одном из 9 возможных случаев, называемых порядками фазы строения (ПФС). Порядок фазы строения определяется числом и взаимным расположением уровней - линии, проведённые через центры какой-либо группы нитей одной системы. Проф. Н.Г.Новиков ввёл понятие геометрической плотности ткани, которая характеризуется расстоянием между центрами двух соседних нитей (/0и lY). Геометрическая плотность - величина, обратная технологической плотности; следовательно, для ткани полотняного переплетения где P0,PY - технологическая плотность ткани по основе и утку. Анализируя технологические условия формирования ткани, проф. Н.Г.Новиков отмечает, что натяжение утка является первоисточником для получения того или иного строения ткани, так как в момент заступа длина утка фиксируется кромками. Натяжение основных нитей в ткани больше, чем натяжение основы, создаваемое основным регулятором или тормозом, за счёт изгиба и взаимного давления нитей обеих систем. Новиков Н.Г. установил понятие критической геометрической плотности, при которой расстояние между двумя соседними нитями равно сумме диаметров нитей основы и утка: В этом случае технологическая плотность ткани полотняного переплетения будет равна При критической геометрической плотности можно получить ткань любого порядка фазы строения. Фундаментальный труд проф. Н.Г.Новикова дал большой толчок развитию теории проектирования тканей. Почти все советские авторы в последующие годы продолжили дальнейшее развитие его теории и на этой базе - теории проектирования тканей. Черникиной Л. А. в работе [2.31] коэффициент наполнения определяется как отношение фактической плотности ткани к максимальной: Недостаток предложенных формул заключается в трудности определения величин РШАХ и Рпт. Автором также предложены формулы для расчёта уработки нитей основы и утка, а также максимальной плотности ткани по основе и утку для саржевого и полотняного переплетений. Скорикова А.Н. в работе [2.27] предложила формулы для расчёта высоты волны изгиба нитей основы для тканей полотняного и саржевого переплетений. - для полотняного переплетения - для саржи 1/2 и саржи 1/3 - для саржи 2/2, саржи 2/3 и саржи 3/3 В работе Юхиной Е.А. [2.32] предложены формулы для расчёта внутренней пористости ткани с учётом основных параметров строения: вида сырья, линейной плотности нитей, их уработки, плотности ткани по основе и утку и фактических размеров нитей в ткани:
Метод проектирования однослойной жаккардовой ткани по заданной раздирающей нагрузке
Проектирование однослойной жаккардовой ткани по заданной поверхностной плотности ткани осуществляется в следующем порядке: 1. Перед началом проектирования тканей задаются требуемыми значениями раздирающей нагрузки полосок ткани по направлению основы и по направлению утка (Q0,QY). Исходя из назначения ткани выбирается вид сырья, принимаются коэффициенты (С0,СУ), определяющие волокнистый состав нитей, линейная плотность нитей (T0,TY), разрывная нагрузка и разрывное удлинение нитей (P0,PYJOJY) коэффициент соотношения модулей жёсткости нитей (КЕ), порядок фазы строения ткани (F). Задаются количеством используемых переплетений на площади раппорта (V), определяются виды переплетений ткани, раппорты по основе и утку (R0,RY), среднее число пересечений нитей основы нитями утка, нитей утка нитями основы (t0,tY) в пределах раппорта и доля, занимаемая данным видом переплетения на площади раппорта (А).
Принимаются коэффициенты, учитывающие деформацию нитей основы и утка в ткани {г\„, ,7) ,7] ). Задаются коэффициентом соотношения плотностей (Кр). 2. Определяются диаметры нитей основы и утка где Q0i- раздирающая нагрузка ткани по направлению основы і - го переплетения; QYi - раздирающая нагрузка ткани по направлению утка і - го переплетения; п,- доля і - го переплетения на площади раппорта; т количество использованных переплетений. 7. В зависимости от принятого порядка фазы строения вычисляют высоты волн изгиба нитей основы и утка на участке переплетения, имеющего наибольшее количество перекрытий: однослойную полиэфирную ткань, предназначенную для обивки мягкой мебели. Готовая ткань должна иметь раздирающую нагрузку по направлению основы Q0 = 11 кг с, по направлению утка Qy = 11 кг с. В основе и утке ткани используется полиэфирная пряжа, имеющая значение коэффициента С0 = 1,28, Су=1,28. Линейная плотность используемых нитей Т0- 37 текс, TY= 85 текс, разрывная нагрузка р0= 1, 0 кг с, ру= 1,5 кг с, разрывное удлинениеє0 = 15 %, єу= 25 %. Предполагается вырабатывать ткань с порядком фазы строения, близким к 5. Для изготовления ткани выбираются переплетения: полотняное, саржа 1/3, саржа 1/4.
Доля каждого переплетения п(полотно) = 0,2; п(саржа 1/3) = 0,4; п(саржа 1/4) = 0,4. Коэффициенты, учитывающих деформацию нитей в ткани цм = 1, цог= 1, ц = 1, цу= 1. Ткань Полученные значения раздирающей нагрузки ткани по направлению основы и утка отличаются от заданных значений меньше, чем на 5 %. Следовательно, предложенный метод проектирования может быть использован для однослойных жаккардовых полиэфирных тканей.
Методы исследования условий изготовления, свойств и параметров строения ткани
Разрывная нагрузка и удлинение при разрыве нитей определяются по ГОСТ 6611.2 - 73 «Нити текстильные. Методы определения разрывной нагрузки и удлинения при разрыве» на разрывной машине маятникового типа РМ-3-1 и на современной разрывной машине TEXTECHNO STATIGRAPH L.
Разрывная нагрузка и удлинение при разрыве тканей определяются по ГОСТ 3813 - 72 «Ткани и штучные изделия текстильные. Методы определения разрывных характеристик при растяжении» на разрывной машине РТ-250М-2 и на современной разрывной машине TEXTECHNO STATIGRAPH L.
Раздирающая нагрузка тканей определяется по ГОСТ 17922-72 на разрывной машине РТ-250М-2. Толщина ткани определяется по ГОСТ 12023-93 «Материалы текстильные. Полотна. Метод определения толщины» на приборе ТЭМ-1. Поверхностная плотность измеряется в соответствии с ГОСТ 3811-72. «Ткани и штучные изделия текстильные. Методы определения линейных размеров, линейной и поверхностной плотностей» на весах. Уработка нитей измеряется двумя способами: методом наклонной плоскости и по микросрезам.
Воздухопроницаемость ткани устанавливается согласно ГОСТ 12088-77 «Материалы текстильные и изделия из них. Метод определения воздухопроницаемости». Для определения воздухопроницаемости использовался прибор ВПТМ-2.
Стойкость ткани к истирающим нагрузкам определяется по ГОСТ 18976-73 «Материалы текстильные. Методы определения стойкости к истиранию», истирание образцов производилось «до дыры» на устройстве ДИТ-М.
Определение прочности закрепления нитей в ткани проводится на разрывной машине РМ-3-1. При этом нити надрезаются на определенном расстоянии от края, величина которого зависит от многих факторов, таких как плотность ткани, линейная плотность нитей, вид переплетения, после чего вытягиваются из ткани.
Определение раздвигаемости нитей в ткани проводится на приборе РТ-2М по ГОСТ 22730-87. В таблице 3.3 приводятся заправочные параметры однослойной жаккардовой ткани. В связи с тем, что исследуемые жаккардовые ткани будут предназначены для обивки мягкой мебели, рекомендуется использовать переплетения, обеспечивающие высокую прочность ткани при растяжении. Для увеличения раздирающей нагрузки ткани и для создания рисунка на поверхности ткани применяются различные виды переплетений: с длинными и короткими перекрытиями. В данной работе используются следующие виды переплетений: полотняное, саржа 1/3 и саржа 1/4. Применение такого сочетания переплетений позволит на плотной нераздвигающейся ткани полотняного переплетения получить большую раздирающую нагрузку. Участки ткани, выработанные переплетениями с длинными перекрытиями, будут предупреждать дальнейшее распространение разрыва ткани в случае нарушения её целостности.
Изучение физико-механических свойств, применяемых нитей необходимо для определения их пригодности в процессе ткачества, правильной оценки их ассортиментных возможностей и установки необходимых заправочных параметров станка при изготовлении тканей из них.
Определение разрывного удлинения и разрывной нагрузки проводилось двумя способами на разрывной машине маятникового типа РМ - 3 - 1 и на современной разрывной машине TEXTECHNO STATIGRAPH L. В Приложении 3 изображено испытание нитей на современной разрывной машине TEXTECHNO STATIGRAPH L. С целью выявления влияния величины зажимного расстояния на значение разрывной нагрузки исследуемых нитей на приборе РМ - 3 - 1 величина зажимного расстояния варьировалась в пределах от 300 до 500 мм. Результаты испытаний свойств нитей на приборе РМ - 3 - 1 и на современной разрывной машине TEXTECHNO STATIGRAPH L представлены в таблице 3.6.
Из таблицы 3.6 видно, что при увеличении величины зажимного расстояния разрывная нагрузка нити незначительно уменьшается, а разрывное удлинение, соответственно, увеличивается. Это объясняется тем, что на более коротком отрезке нити нагрузка, направленная на разрыв нити, распределяется более равномерно, что приводит к увеличению разрывной нагрузки нити.
Из данных приведённых в таблице 3.6. видно, что разрывная нагрузка и разрывное удлинение исследуемых нитей соответствует требованиям стандартов для данных видов нитей, что свидетельствует о возможности применения их в ткачестве.
Исследование свойств и основных параметров строения тканей, выработанных по матрице однофакторного планирования
Для определения влияния плотности ткани по утку на свойства полиэфирных жаккардовых суровых и готовых тканей были выработаны образцы данных тканей с различной плотностью по утку. Отделка суровой ткани заключалась в том, что ткань была пропущена через горячий каландр при t = 215. В таблице 4.1. - 4.2. представлены данные результатов исследования образцов тканей. Графики зависимости и математические уравнения свойств данных тканей и от плотности ткани по утку представлены на рис. 4.1 - 4.17. Анализ полученных данных позволяет сделать следующие выводы: 1. С увеличением плотности ткани по утку происходит увеличение разрывной нагрузки полосок ткани, как по направлению основы, так и по направлению утка. Незначительное увеличение разрывной нагрузки полосок ткани по основе при увеличении плотности ткани по утку объясняется увеличением сил трения между нитями в ткани, изменением уработки нитей ткани и незначительным увеличением плотности ткани по основе. Увеличение разрывной нагрузки полосок тканей по утку при увеличении плотности ткани по утку происходит за счёт увеличения числа нитей утка в полоске ткани, которые участвуют в разрыве. 2. С увеличением плотности ткани по утку происходит увеличение разрывного удлинения, как по направлению основы, так и по направлению утка. Разрывное удлинение по направлению основы и по направлению утка увеличивается, так как при увеличении плотности ткани по утку увеличивается уработка основы и утка. 3. Разрывная нагрузка по основе ткани после отделки уменьшается, а по утку увеличивается.
Так как в процессе стабилизации происходит усадка ткани по утку, плотность ткани по утку увеличивается, следовательно, увеличивается число одновременно разрываемых нитей. 4. Значения разрывного удлинения полосок готовой ткани увеличились в процессе отделки по сравнению с суровой тканью. 5. При увеличении плотности по утку раздирающая нагрузка ткани по основе и по утку уменьшается. Уменьшение раздирающей нагрузки исследуемых тканей по основе и по утку при увеличении плотности ткани по утку объясняется увеличением коэффициента наполнения ткани волокнистым материалом, что уменьшает подвижность нитей в ткани, а, следовательно, уменьшается число одновременно вытаскиваемых нитей при разрыве ткани. Мебельно-декоративные ткани должны обладать высокими показателями прочностных характеристик. Полученные данные разрывной и раздирающей нагрузок исследуемых тканей говорят о возможности использования данных тканей для обивки мягкой мебели. 6. В результате процесса стабилизации уменьшается раздирающая нагрузка ткани по направлению основы и утка, так как уменьшается подвижность нитей в ткани. 7. С увеличением плотности ткани по утку уработка основной и уточной пряжи увеличивается, вследствие увеличения высоты волны изгиба нитей в ткани.
После отделки уработка нитей основы и утка в ткани незначительно уменьшается за счёт уменьшения высоты волны изгиба нитей в ткани. 8. Стойкость ткани к истиранию увеличивается с увеличением плотности ткани по утку за счёт увеличения толщины и поверхностной плотности ткани. Процесс отделки не оказал значительного влияния на стойкость ткани к истиранию. 9. Воздухопроницаемость ткани уменьшается при увеличении плотности ткани по утку. Это связано с тем, что при увеличении плотности ткани по утку увеличивается число нитей в единице площади исследуемого образца и, как следствие, уменьшается объем воздуха проходящего через заданную площадь материала за единицу времени. У ткани, прошедшей температурную обработку, воздухопроницаемость незначительно больше, чем у суровой ткани, за счёт уменьшения пор между нитями ткани. 10. Толщина ткани с увеличением плотности ткани по утку увеличивается за счёт увеличения коэффициента наполнения ткани волокнистым материалом и высоты волны изгиба нитей в ткани. Ткань, прошедшая термофиксацию, имеет меньшую толщину вследствие уменьшения высот волн изгиба нитей в ткани. 11.Разрывная нагрузка нитей основы и утка, вынутых из образцов однослойной жаккардовой ткани, меньше разрывной нагрузки нитей до ткачества на 1-5 %. Разрывное удлинение основы и утка, вынутых из образцов тканей, на 5-20 % больше разрывного удлинения нитей до ткачества. С увеличением плотности ткани по утку разрывная нагрузка основных и уточных нитей, вынутых из образцов исследуемых тканей, незначительно увеличивается, это объясняется тем, что в процессе ткачества при увеличении плотности ткани по утку увеличивается натяжение основных нитей, в результате чего возрастает коэффициент трения между нитями, нить упрочняется, что приводит к увеличению разрывной нагрузки. Разрывное удлинение основы и утка увеличивается, так как при увеличении плотности ткани по утку увеличивается уработка основных и уточных нитей в ткани.
Похожие диссертации на Разработка метода проектирования жаккардовых мебельно-декоративных тканей
