Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический раздел. "Усадка тканей" 7
1.1 Усадка и основные причины ее возникновения 7
1.2 Способы снижения усадки 18
1.3 Методы определения усадки 28
1.4 Обсуждение и выводы 34
Глава 2. Определение значимости влияния различных факторов на усадку 41
2.1 Выбор объектов и общая методика исследования 41
2.2 Исследование усадки тканей, возникающей от влияния отдельных факторов 48
2.3 Количественная оценка факторов, влияющих на усадку...64
2.4 Обсуждение и выводы 68
Глава 3. Исследование потенциальных показателей качества хлопчатобумажных тканей 73
3.1 Выбор объектов и общая методика исследования 73
3.2 Выбор определяющих показателей качества экспертным методом 76
3.3 Исследование показателей качества тканей до влажно-тепловой обработки 87
3.4 Исследование показателей качества тканей после влажно-тепловой обработки 92
3.5 Обсуждение и выводы 118
Глава 4. Комплексная оценка потенциальных показателей качества тканей при влажнотепловойобработке 127
4.1 Общая методика исследования 127
4.2 Комплексная оценка потенциальных показателей качества хлопчатобумажных тканей по основе 134
4.3 Комплексная оценка потенциальных показателей качества хлопчатобумажных тканей по утку 142
4.4 Комплексная оценка по объединенным величинам потенциальных показателей качества151
4.5 Обсуждение и выводы 154
Общие выводы и рекомендации 158
Список литературы 162
- Способы снижения усадки
- Исследование усадки тканей, возникающей от влияния отдельных факторов
- Выбор определяющих показателей качества экспертным методом
- Комплексная оценка потенциальных показателей качества хлопчатобумажных тканей по основе
Введение к работе
Все что происходит в мире прямо или косвенно связано с качеством. Улучшение качества - основная цель и главная движущая сила развития общества и решения задач, связанных с качеством продукции. Поэтому во многих развитых странах существуют и постоянно действуют национальные программы улучшения качества, преимущественно товаров широкого потребления. К таким товарам относится и продукция текстильной промышленности.
Качество продукции закладывается в изделие при его планировании, разработке, обеспечивается в процессе освоения производства и выпуска продукции, поддерживается в эксплуатации.
Улучшение качества текстильных материалов зависит от многих факторов, и требует, прежде всего, знание свойств самих текстильных материалов, умение правильно и объективно измерять, оценивать и контролировать показатели качества, и целенаправленно воздействовать на причины, ухудшающие качество продукции.
В настоящее время качество готовых тканей оценивается по действующим стандартным методикам, которые предполагают оценивать качество продукции до потребления. Но известно, что в первые периоды эксплуатации, ткани могут изменить свои свойства и соответственно показатели качества. В нормативно-технической документации, не отражены показатели качества готовых текстильных материалов после эксплуатации, в то время как некоторые из них существенно меняют свои значения в результате влажно-тепловых воздействий. Будем называть показатели качества, существенно изменяющиеся в начальный период эксплуатации "потенциальными". Представляет интерес разработка методики оценки качества готовых тканей с учетом этого обстоятельства.
Наиболее характерно изменение показателей качества для тканей, которые в процессе эксплуатации подвергаются влажно-тепловым воздействиям. В результате таких воздействий возникает усадка тканей, которая влечет за собой изменение самой структуры ткани и ее физико-механических свойств.
Усадка, так же включает в себя изменения линейных размеров, которые обусловлены структурой и свойствами волокна и пряжи, характером переплетения уточных и основных нитей и теми воздействиями, которые испытывает ткань при прохождении через машины и аппараты отделочного производства. Потребитель должен получать ткань с абсолютно стабильными размерами, но этого довольно трудно добиться при массовом производстве тканей и при обработке их с высокими скоростями. Более того, это не всегда целесообразно, исходя из условий эксплуатации тканей в быту. Практика показала, что небольшие колебания линейных размеров ткани не сказываются отрицательно на качестве готовых изделий.
Как известно, склонность текстильных материалов к изменению линейных размеров предопределяется рядом факторов, и в первую очередь это набухание, релаксация и трение между волокнами и нитями [1]. Все эти факторы взаимосвязаны, что дает повод для дополнительного исследования с целью количественного определения степени влияния каждого из этих факторов на усадку.
Выявление и анализ факторов, определяющих качество продукции, а также причин снижения показателей качества являются одними из основных задач, решаемых при обеспечении, регулировании и управлении качеством на всех стадиях его формирования. Применение методов математической статистики для этих целей позволит значительно повысить объективность и достоверность получаемых решений [2]. Поэтому определение количественной оценки влияния набухания, релаксации и трения на усадку, а также определение зависимости показателей качества тканей от их усаживания позволяет представить наглядную картину изменения качества тканей в процессе эксплуатации.
В работе впервые разрабатывается метод комплексной оценки потенциальных показателей качества ткани, а также определяется степень влияния усаживающих факторов на изменение линейных размеров тканей.
Метод комплексной оценки позволит проводить дальнейшее совершенствование работ по стандартизации и улучшению качества тканей. Количественное определение факторов усадки позволит снизить общую усадку ткани за счет уменьшения влияния некоторых из них.
Целью работы является совершенствование методов оценки качества тканей, существенно изменяющих свои показатели качества в начальные периоды эксплуатации.
В работе решались следующие основные задачи:
- анализ работ по усадке текстильных материалов;
- определение значимости влияния различных факторов на усадку;
- исследование потенциальных показателей качества хлопчатобумажных тканей;
- комплексная оценка потенциальных показателей качества тканей при влажно-тепловой обработке.
Способы снижения усадки
Для снижения усадки готовых хлопчатобумажных тканей рекомендуют следующие основные способы [1]: — выработку тканей из пряжи с добавлением к хлопку синтетических гидрофобных волокон; — создание тканей новой структуры с пониженной усадкой в суровье; — введение в технологические режимы отделки тканей операций предварительной подготовки перед крашением (мерсеризации, натровки, отварки) — заключительную отделку тканей на тканеусадочных машинах; — стабилизацию размеров тканей путем обработки их синтетическими смолами. Малоусадочные ткани, выработанные из хлопчатобумажной пряжи с добавлением синтетических волокон. При рассмотрении вопроса влияния природы волокна на усадку ткани после стирки было показано [1], что синтетические волокна (лавсан, капрон) при смачивании сравнительно мало набухают и потому почти не имеют усадки. Это свойство используется при выработке тканей из хлопчатобумажной пряжи с добавлением в нее синтетических волокон. Промышленность осваивает хлопчатобумажные ткани с примесью лавсана для мужских сорочек и спецодежды. Количество лавсана, добавляемого в смеску, составляет 15-30% и более. Преимуществом этого способа является повышение у тканей устойчивости к истиранию. Но в то же время добавление лавсана в поплины, которые используются для выработки сорочек, вызвало появление нового дефекта на этих тканях -"пиллинг".[ 16].
Создание тканей новых структур с пониженной усадкой в суровье.Усадку тканей можно уменьшить, изменив волокнистый состав или прибегнув к специальным обработкам. Распределение же усадки по основе и утку зависит от структуры ткани. Изменением структуры ткани можно добиться перемещения части усадки по основе в усадку по утку. Так как усадка по утку в процессе отделки снимается, то можно получить готовую ткань с меньшей величиной усадки по основе. На этом основан метод получения малоусадочных суровых тканей.
Исследования показали [1], что усадка ткани после стирки происходит наиболее свободно в участках, где перекрытия имеют большую длину. Уработка нитей основы и утка в процессеткачества создает в ткани участки нитей разной длины в зависимости от заправочных данных. Между величиной уработки пряжи в ткачестве по основе и утку и усадкой ткани после стирки в этих же направлениях имеется прямая зависимость. Большая усадка после стирки у суровых тканей наблюдается по той системе нитей, которая имеет большую уработку пряжи в ткачестве. Так, например, ткани имеющие наибольшую усадку по основе: поплин, тафта, репс, коверкот, имеют уработку по основе, значительно превышающую уработку по утку.
Изменение структуры ткани для снижения усадки сводится к возможному уменьшению уработки пряжи по основе и увеличению уработки ее по утку. Причем имеет значение не абсолютная величина уработок, а их отношения. Чем меньше длина петли нити основы, тем больше ее торможение при взаимном передвижении нитей в процессе набухания ткани и большее трение, препятствующее усадке ткани. Отношение величины уработок по основе и утку определяет расположение " связей ", т. е. точек перекрещивания основных и уточных нитей. Если величина уработки по основе больше, чем величина уработки по утку, то " связи " располагаются в ткани на линии, образующей с горизонталью угол 9 45 .
Угол 0 называется " структурным углом " и измеряется в градусах. Чаще используют тангенс угла наклона 0. Величину структурного угла определяют следующие три фактора: — отношение числа нитей по основе и утку на 100 мм; — величина " сдвига " нитей по рисунку переплетения; — отношение диаметров основы и утка. Величину структурного угла можно рассчитать на основании заправочного расчета ткани и рисунка ее переплетения. Каждый из перечисленных трех факторов изменяет структурный угол ткани независимо от двух других. Их воздействия на уработку и усадку ткани может быть одинаковым и разным. Конечный результат величины структурного угла дает равнодействующая всех трех показателей. Поэтому можно не меняя один показатель, например, плотность ткани, уменьшить величину усадки за счет переплетения или отношения диаметров пряжи, или же понемногу изменить все три показателя. Влияние соотношения числа нитей основы и утка на величину \работки пряжи и усадки после стирки.
Если изобразить графически расположение нитей основы и утка при разных соотношениях плотностей (рис. 1.1), то оказывается что при равных плотностях и номерах пряжи по основе и утку (рис .1.1 б) места пересечения нитей - "связи" расположены на линии, находящейся под углом 45 к горизонтали.пропорционально катетам треугольника ABC. Напротив, при увеличении плотности по утку линия расположения связей имеет угол наклона а к горизонтали меньше 45, и длина уточной петли больше, чем петли основы.
Угол наклона ос можно выразить через заданные величины плотностей основы и утка So и Sy. При этом tqoc = So/Sy, т.е. отношение плотностей основы и утка - это тангенс угла а (угол наклона линии связей). По мере увеличения числителя значение угла а растет и возрастает величина уработки и усадки после стирки в направлении основы. Как видно из рис. 1.1 в, при So Sy длина петли, образуемой основой, больше длины петли, образуемой утком, а при So Sy (рис. 1.1 а) более длиной оказывается уточная петля. Поэтому в первом случае уработка пряжи и усадка после стирки происходит больше в направлении основы, а во втором —в направлении утка.Влияние предварительной подготовки тканей перед крашением на величину их потребительской усадки в готовом виде.
В существующих на производстве технологических режимах отделки для ряда хлопчатобумажных тканей (таких, как диагональ, подкладочные, некоторые гладкокрашеные в темные цвета ткани начесанной группы) отсутствует предварительная подготовка перед крашением. Исключение предварительной подготовки из технологического процесса в ряде случаев неблагоприятно отражается на качестве выпускаемой продукции, приводит к выпуску тканей со значительной величиной потребительской усадки. Введение предварительной подготовки позволяет
частично снять напряжения, возникающие в волокнах в процессе производства тканей.[1].
Исследование усадки тканей, возникающей от влияния отдельных факторов
На усадку тканей влияет несколько факторов, один из которых трение волокон и нитей между собой. Для определения этого фактора предложили следующую методику проведения испытания. Предположили, что если исключить значение усадки после замачивания из значения усадки после стирки, то в результате получается значение усадки, происходящее от влияния трения. Исследования проводились на образцах хлопчатобумажных тканей озерского хлопчатобумажного комбината: бязь арт. 33, бязь "кнавель", диагональ "егорьевская", репс занавесочный. Определение усадки х/б тканей после стирки проводили по стандартной методике ГОСТ 30157.1-95. Определение усадки х/б тканей после замачивания проводили по стандартной методике определения усадки бортовых тканей после замачивания ГОСТ 5665-77 с дополнением, что вместо воды ткани замачивали в стиральном растворе (как при стирке), затем полоскали их и, после высыхания расправляли утюгом без нажима. Таким образом, избежали механических воздействий. После определения значений усадок от замачивания и стирки подсчитали усадку, возникающую в результате трения материала по формуле (2.1):где у - усадка, возникающая от трения; у - усадка после стирки;Уза» Усадаа после замачивания. Результаты испытаний приведены в таблице. Как видно из таблицы. 2.2 разница между режимами влажно-теплового воздействия сравнительно велика по основе и не значительна по утку. Это говорит о том, что при замачивании тканей усадка по основе проявляется не полностью. Так же из таблицы видно, что отсутствие механических воздействий при замачивании уменьшает усадку тканей по сравнению со стиркой. Значит, разница усадок между этими режимами влажно-тепловой обработки и есть усадка от механического воздействия.
Для того чтобы проверить правильность данного метода воспользовались следующим методом определения влияния трения на усадку.
Образцы размером 300x300 мм, с нанесенными на них метками размером 200x200 мм подвергли трению в течении 10 мин. без водного раствора, т. е. имитировали ручную стирку, таким образом, удалось избежать набухания волокон и нитей. Затем, после расправления образца определили усадку с учетом поправочного коэффици ента. Для определения которого использовали следующую методику.
На приборе "Наклонная плоскость" определяли коэффициенттангенсального сопротивления ткани (утка по основе) tgacyx. Затем эти же образцы выдерживали в стиральном растворе в течение 10 мин до полного набухания ткани и определяли коэффициент тангенсального сопротивления уже мокрой ткани на том же приборе. Поправочный коэффициент находили по формуле (2.9):
Для определения усадки ткани, возникающей от трения, используем формулу (2.10): где J( - поправочный коэффициент, X х— изменение размеров материала в результате сухого трения. Результаты проведенных испытаний показаны в таблицах 2.3, 2.4. В результате проведенных опытов получили значения усадки тканей возникающей после трения. Определив усадку, возникающую в результате трения по двум предложенным методам, заметили, что значения этих усадок мало отличаются друг от друга. В данном случае можно утверждать правильность разработанных методов. Чтобы доказать взаимосвязь этих методов провели корреляционный анализ для определения линейной связи между двумя случайными величинами. Коэффициент корреляции подсчитывался по формуле. где х, и yt - случайные величины, между которыми оценивается связь; х, у - среднее значение случайных величин. По установленной корреляционной связи между случайными величинами находится соответствующее уравнение регрессии, показывающее количественную зависимость одной величины от другой. В нашем случае уравнение линейной связи двух величин имеет вид: постоянные находят по следующим формулам: где Ах и Ау — отклонения от средних величин; При адекватности модели данным, по которым она была определена, точки будут располагаться около и на линии регрессии
Выбор определяющих показателей качества экспертным методом
Для экспертной оценки используют данные опроса m специалистов, которым предложена анкета с перечнем показателей для оценки значимости предварительно выбранных свойств ткани (п) хь Х2, ... , Хп. В данной работе в качестве экспертов были выбраны 10 преподавателей и сотрудников кафедры текстильного материаловедения, которым было предложено ранжировать по степени значимости показатели качества хлопчатобумажных тканей бельевой группы, для рабочей одежды и тканей для портьер и занавесок (таблица. 3.1). Образец анкеты эксперта: Уважаемый эксперт! Считая Вас специалистом в исследовании и оценке качества текстильных изделий, просим принять участие в работе по оценке значимости показателей качества хлопчатобумажных тканей. Просим заполнить прилагаемую таблицу, обозначив значимость отдельных показателей. Наиболее значимый показатель обозначают рангом 1, менее значимый рангом 2 и т. д. Если Вы считаете, что несколько показателей должны иметь одинаковый ранг, то можете им присвоить этот ранг. Можете также ввести дополнительные показатели, обозначив их соответствующим рангом. При необходимости к отдельным показателям можете дать примечание. Если по Вашему мнению, показатель не должен учитываться в оценке качества, то против него поставьте прочерк. Благодарим Вас за помощь в данной работе. Если Вас интересуют ее конечные результаты, то укажите это в конце таблицы и они Вам будут представлены.
При экспертной оценке значимости показателей качества хлопчатобумажных тканей, наиболее важный показатель обозначался рангом 1 (R=l), а наименее значимый - рангом n (R=n). Некоторые показатели имели одинаковую ранговую оценку, поэтому они пересчитывались по формуле 3.1, так, чтобы выполнялось правило, что сумма этих оценок должна равняться сумме последовательно назначаемых рангов. Результаты всех экспертов были объединены в таблицы (3.2-3.4), которые потом использовались для вычисления коэффициента конкордации, характеризующего согласованность экспертных оценок. При наличии одинаковых оценок разных показателей отдельными экспертами таблицу дополняли значениями Tj, вычисляемыми по формуле: где и - число рангов с одинаковыми оценками у j-ro эксперта; tj - число оценок с одинаковым рангом у j-ro эксперта. Вначале определяли среднюю сумму рангов для всех показателей: где S, - сумма рангов; т - число экспертов; п - число показателей. Затем определяли отклонения от среднего: (5, - S), [S, - Sf Для оценки общей согласованности мнений экспертов подсчитывали коэффициент конкордации W по следующей формуле: Если W 0,6, то согласованность считается приемлемой. Хорошая согласованность, когда W 0,7. Низкая согласованность, когда W 0,5. Для оценки значимости коэффициента конкордации находят критерий х2: Если х1 Хт (ПРИ вероятности Р=0,95), то согласованность между экспертами можно считать достаточно высокой. Коэффициент весомости или значимости каждого показателя определялся по формуле: Значимыми являются те показатели, для которых Z, —. После оценки значимости показателей коэффициенты весомости корректировались так, чтобы их сумма была равна единице. Согласованность мнений экспертов по отдельным показателям оценивалась по коэффициенту вариации: где aR - среднеквадратическое отклонение ранговых оценок экспертов для данного показателя; R — средняя ранговая оценка показателя; Как известно, ткани после влажно-тепловых обработок изменяют свои линейные размеры, и это влечет за собой изменение самой структуры ткани и ее физико-механических свойств [43]. Характер изменения показателей качества тканей после стирки (один из видов влажно-тепловой обработки) позволит лучше узнать и понять поведение ткани в эксплуатации. Для этого с помощью экспертного опроса были выбраны определяющие потенциальные показатели качества хлопчатобумажных тканей. Для бельевой группы тканей значимыми показателями являются (таблица. 3.2): воздухопроницаемость; разрывная нагрузка; усадка после стирки; водопоглощение; стойкость к истиранию по плоскости. Для группы "ткани для рабочей одежды" значимыми показателями являются (таблица. 3.3): воздухопроницаемость; разрывная нагрузка; усадка после стирки; стойкость к истиранию по плоскости; несминаемость;. И для группы "ткани для портьер и занавесок": усадка после стирки; драппируемость; светостойкость; разрывная нагрузка; жесткость при изгибе; устойчивость окраски; (таблица. 3.4). Затем, для 3-х групп хлопчатобумажных тканей были найдены значения показателей качества до стирки полотен. При этом надо заметить, что усадка тканей не определялась, так как этот показатель проявляется после стирки. Методика проведения испытаний и полученные результаты приведены далее
Комплексная оценка потенциальных показателей качества хлопчатобумажных тканей по основе
При комплексной оценке, результаты показателей качества переводятся в безразмерные величины. Для этого определяли относительные показатели по формулам 4.1 и 4.2, где в качестве базовых, брали исходные значения соответствующих показателей. Комплексные показатели определялись в виде среднего арифметического, среднего геометрического и среднего гармонического значения по формулам 4.3 - 4.5. Результаты испытаний хлопчатобумажных тканей, необходимые для расчета комплексных показателей по основному направлению, приведены в таблицах. 4.1-4.3. Комплексные показатели в виде среднего арифметического, среднего геометрического и среднего гармонического приведены в таблицах. 4.4-4.6. Рис. 4.1 Из рисунка видно, что динамика изменения комплексных показателей в течение стирок одинакова и для среднего арифметического, и для среднего геометрического, и для среднего гармонического. Т. е., при комплексной оценке можно пользоваться любым комплексным показателем. Так же из рисунка видно, что комплексные показатели постепенно уменьшались после каждой стирки, и в целом изменились на 25%, что говорит об ухудшении качества ткани. Как и для бязи, динамика изменения комплексных показателей у диагонали примерно одинакова. И видно из рисунка, что после каждой стирки комплексные показатели увеличивались в среднем на 5%, за счет увеличения значений отдельных показателей. То есть, можно сказать, что качество ткани после стирок улучшалось.
Из рис.4.3 видно, что комплексные показатели в виде среднего геометрического и среднего гармонического имеют одинаковую динамику изменения в процессе эксплуатации, что нельзя сказать о комплексном показателе в виде среднего арифметического. На рисунке видно, что комплексный показатель в виде среднего арифметического мало изменяется после стирок, хотя отдельные показатели качества имеют существенные изменения. Т. е., комплексный пока затель в этом виде может не отражать изменение качества ткани. Поэтому комплексные показатели в виде среднего геометрического и среднего гармонического более объективно описывают изменение показателей качества ткани.
В целом, из полученных зависимостей изменения комплексных оценок, рассчитанных по основе, в течение стирок (рис. 4.1-4.3), видно, что качество тканей значительно изменяется уже после первых стирок и продолжает изменяться при последующих.
Многие показатели качества, найденные по уточному направлению ткани, существенно отличаются от значений тех же показателей по основе. Это влияет на комплексную оценку качества тканей. И такая оценка может иначе описывать изменение качества хлопчатобумажных тканей. Надо заметить, что у диагонали "егорьевской" и репса занавесочного усадка по утку имела нулевые значения, и в этом случае комплексные показатели не верно бы описывали качество тканей. Поэтому, при расчете комплексных показателей для этих тканей, вместо усадки по утку брали значения усадки по основе. Результаты испытаний хлопчатобумажных тканей, необходимые для расчета комплексных оценок по утку приведены в таблицах. 4.7-4.9. По данным таблиц. 4.10- 4.12 построены графики зависимостей комплексных показателей от количества стирок. показателей качества, для бязи арт.ЗЗ, в течение стирок одинакова для всех комплексных показателей. Поэтому, при сравнительной оценке качества можно пользоваться любым комплексным показателем. Из рисунка видно, что комплексные показатели уменьшились после многократной стирки на 24%. Как видно из рисунка, динамика изменения комплексных показателей качества у диагонали "егорьевской" одинакова. И после каждой стирки комплексные показатели увеличивались в среднем на 7%. Это происходит за счет увеличения значений отдельных показателей качества. 49
Из рисунка видно, что комплексные показатели имеют одинаковую тенденцию изменения в процессе стирок, за исключением 5-й стирки. В целом, комплексные показатели уменьшились после третьей стирки на 25%, после четвертой - не изменились, а после пятой стирки: средний арифметический комплексный показатель увеличился на 8,5%; средний геометрический комплексный показатель уменьшился на 6% и средний гармонический - уменьшился на 24%.
