Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ научных исследований в направленииизучения способности тканей к сдвигу нитей 9
1.1 Общие представления о сдвиге нитей в ткани 9
1.2 Анализ приборов и методов определения способности ткани к сдвигу нитей 12
1.3 Сдвиг нитей в ткани как показатель формовочной способности при производстве швейных изделий 24
1.4 Факторы, влияющие на способность тканей к сдвигу нитей 29
1.5 Выводы по первой главе и постановка задач исследования 30
2. Разработка метода определения характеристик сдвига нитей в ткани 32
2.1 Выбор и обоснование объектов исследований 32
2.2 Разработка автоматизированного метода определения характеристик сдвига нитей в ткани 2.2.1 Измерительная система для оценки способности тканей к сдвигу нитей 37
2.2.2 Обоснование параметров испытаний 39
2.2.3 Алгоритм проведения испытаний по оценке способности тканей к сдвигу нитей
2.3 Обработка результатов исследований 43
2.4 Выводы по второй главе 48
3. Исследование способности льняных костюмно плательных тканей к сдвигу нитей 49
3.1 Исследование способности льнохлопковых тканей к сдвигу нитей 49
3.2 Исследование способности чистольняных тканей к сдвигу нитей
3.3 Исследование влияния влаги на характеристики сдвига нитей в льнохлопковых тканях 65
3.4 Выводы по третьей главе 74
4. Разработка метода прогнозирования характеристик сдвига нитей в льняных ткнях 76
4.1 Прогнозирование жёсткости при сдвиге нитей льняных тканей 78
4.2 Прогнозирования работы сдвига и работы восстановления после сдвига нитей льняных тканей 82
4.3 Выводы по четвёртой главе 88
5. Разработка рекомендаций по практическому использованию результатов исследований 89
5.1 Конфекционирование тканей с учётом характеристик сдвига 89
5.2 Оценка формовочной способности льняных тканей по характеристикам сдвига нитей 94
5.3 Разработка рекомендаций по определению рациональных норм посадки льняных тканей при производстве одежды 98
5.4 Выводы по пятой главе 102
Общие выводы по работе 103
Список литературы 105
- Сдвиг нитей в ткани как показатель формовочной способности при производстве швейных изделий
- Измерительная система для оценки способности тканей к сдвигу нитей
- Исследование влияния влаги на характеристики сдвига нитей в льнохлопковых тканях
- Прогнозирования работы сдвига и работы восстановления после сдвига нитей льняных тканей
Сдвиг нитей в ткани как показатель формовочной способности при производстве швейных изделий
Испытательное оборудование серии SiroFAST имеет программное обеспечение, специально предназначено для исследования тканей на сжатие, растяжение, изгиб и сдвиг [24]. Сравнительные исследования двух систем показали, что они очень похожи и могут быть полезны для определения свойств тканей при проектировании одежды. Оборудование серии KAWABATA KES-FB более дорогое, позволяет имитировать большее количество механических воздействий. А оборудование серии SiroFAST дешевле и проще в использовании. Для определения характеристик сдвига нитей в ткани использовались KES-FB-1 и SiroFAST-З. Испытания показали, что измерения полученные с помощью SiroFAST-З, являются более ограниченными, прибор не измеряет гистерезис, а значит невозможно определять способность пробы восстанавливать исходную форму.
Далее Бернард Эндрю Блейк исследовал факторы влияющие на комфортность человека в одежде, механическое взаимодействие между материалом и телом человека. Для исследования были взяты женские блузки из 100% хлопчатобумажной ткани. Использовались различные методы стирки с использованием моющих средств и смягчителей. Обработанные образцы ткани были первоначально оценены органолептическим методом. А механические свойства исследовались с помощью серии приборов KAWABATA . KES-FB-1 прибор для изучения растяжения и сдвига нитей в ткани. В ходе эксперимента исследовался сдвиг нитей образцов на угол 5 . Определена жёсткость при сдвиге испытуемых тканей и гистерезис усилия сдвига. Серия приборов Kawabata позволила получить более точные результаты и ощутить разницу между образцами тестирования, что невозможно, оценить органолептическим методом. Даны рекомендации по проектированию блузок разных размеров.
Оценку показателей качества тканей для изготовления нижнего белья проводила Katherine Leung Ка Yan, политехнический институт Гонконга [26] в 2013 году. В данном исследовании изучалось применение бамбуковых тканей, нейлона с лайкрой и хлопка с лайкрой для изготовления нижнего белья. Сравнивались их механические и физические свойства: прочность на разрыв, изгиб, сжатие, воздухопроницаемость, теплопроводность и включая сдвиг нитей в ткани. Жёсткость при сдвиге нитей в ткани была оценена органолептически (на ощупь). Затем все пробы были исследованы на приборе KES-FB-1 и определены показатели жёсткости при сдвиге нитей. По результатам исследования, наиболее комфортным для изготовления нижнего белья, автором отдано предпочтение тканям из бамбуковых волокон. Доказаны их положительные показатели физико-механических свойств.
Показатели сдвига нитей в ткани исследовались и в Ивановском государственном политехническом университете Кузьмичёвым В.Е. [27-30] для инструментального обоснования допустимой кривизны конструктивных линий в одежде. С помощью комплекса KAWABATA, были исследованы показатели свойств тканей плательно-блузочного ассортимента, которые могли бы повлиять на посадку тканей в криволинейных швах. Исследования проводились во Франции в лаборатории Physique et Mecanique Textiles LPMT EAC 7189 CNRS-UHA университета Haute Alsace. В ходе работы исследовались показатели при растяжении, сдвиге, изгибе. В качестве характеристик сдвига была определена жесткость при сдвиге нитей по основе и по утку на угол 8 , и гистерезис усилия сдвига по основе и по утку, при сдвиге нитей ткани на 0,5 , 5 . Конечными результатами инструментального анализа являются номенклатура единичных показателей и комплексная оценка испытуемых материалов. Разработан алгоритм выбора показателей свойств тканей, получаемых после испытания на комплексе KAWABATA, для прогнозирования возникновения незапланированной посадки тканей в процессах ниточных соединений на машинах челночного стежка для тканей плательно-блузочного ассортимента.
Влияние деформационных свойств материалов на эргономичность школьной формы исследовали А.К. Жаппарова, В.А. Мастейкайте, Т.П. Герасимович (республика Казахстан) [31-34]. Выполнен анализ особенностей деформации тканей, используемых в школьной форме, с учетом реальной деформации тканей в одежде. Для исследований деформаций при нагрузках близких к эксплуатационным использовались приборы системы KAWABATA. Исследования проводились также во Франции в лаборатории университета Haute Alsace. Прибор KES-FB-1 был использован для оценки способности ткани к сдвигу нитей. Сдвиг производился до 8 . Полученные результаты были представлены на экране компьютера в виде гистерезиса сдвига, а также сопротивления сдвигу. Авторы исследовали изгиб и растяжение нитей в ткани. Полученные результаты позволили выполнить градацию материалов, используемых для изготовления школьной формы по деформационным свойствам.
Анализ научных исследований показал, что прибор KES-FB-1 системы KAWABATA позволяет исследовать способность тканей к сдвигу нитей и определять пригодность тканей для конкретного швейного изделия. Прибор не имеет распространения в России, поэтому отечественные исследователи испытывают затруднения и вынуждены обращаться за помощью к иностранным специалистам. Выявлено отсутствие работ по прогнозированию характеристик сдвига нитей в ткани.
Сдвиг нитей в ткани, то есть способность ткани сопротивляться изменению угла между нитями основы и утка, может являться определяющей в оценке формовочной способности тканей. Вопросами формообразования занимались и занимаются многие учёные: Б.А. Бузов, Н.Д. Алыменкова, Г.П. Румянцева, Л.В. Юферова, Е.А. Мальцева, Л.В. Морилова, Е.Н. Борисова, О.В. Иванова, Л.Л. Чагина, Л.В. Воронова, В.В. Замышляева, А.Е. Горелова, Н.Л. Корнилова, А.А. Комарова, Ч.А. Алимова, Д.У. Арипджанова и др. [1-3, 35-45]. Каждый автор предлагает свои пути решения поставленных задач, но несмотря на это отсутствуют единые показатели оценки формовочной способности тканей и стандартные методики определения. Интерес представляют работы в основе которых лежат исследования сетевых углов тканей.
Измерительная система для оценки способности тканей к сдвигу нитей
Сдвиг нитей в ткани оказывает большое влияние на качество изготовления и на эксплуатацию швейных изделий. Анализ научной литературы выявил отсутствие стандартных методов исследования свойств тканей при сдвиге нитей. Поэтому актуальна разработка методов определения и прогнозирования характеристик сдвига нитей в ткани, позволяющих оценивать формоустойчивость и формуемость изделий.
В основе деформации сдвига нитей в ткани лежит способность ткани сопротивляться изменению прямого угла между нитями основы и утка.
Для реализации метода рекомендуется измерительная система, разработанная в ФГБОУ ВПО «КГТУ» [48-50], которая позволяет моделировать реальный процесс сдвига нитей в ткани.
Структурная схема измерительной системы включает (рисунок 2.1): датчик силы (ДС) на основе тензорезисторного преобразователя (ТП) с усилителем постоянного тока (УПТ); датчик перемещения (ДП) на основе шагового двигателя; выключатели конечные (ВК1), (ВК2) ограничивающие перемещение; плату сопряжения с ЭВМ (ПС), блок питания устройства (БП) и ЭВМ. Плата сопряжения содержит: аналого-цифровой преобразователь (АЦП) и программируемый параллельный интерфейс (ПИИ).
Структурная схема измерительной системы для оценки способности ткани к сдвигу нитей Автоматизированное устройство имеет самостоятельное конструктивное оформление (рисунок 2.2) и функционирует совместно с ЭВМ под управлением компьютерной программы «Formability» [51], что позволяет автоматизировать обработку результатов измерений и создавать базу данных по предмету исследований.
Все элементы устройства расположены на платформе 1. Устройство работает следующим образом: пробу ткани 2 фиксируют между верхним зажимом 3 и нижним зажимом 4 лицевой стороной к испытателю, так чтобы проба располагалась по центру между линиями разметки на зажимах.
С помощью передачи 5 вращение вала электродвигателя 6 преобразуется в поступательное движение зажима 3. Усилие, возникающее при деформации образца 2, воспринимается датчиком силы (тензопреобразователь) 7. Датчик усилия позволяет фиксировать малую по величине деформацию, что обеспечивает точность результатов измерений усилия, вызывающего сдвиг.
При сдвиге пробы на заданный угол нижний зажим способен смещаться в вертикальном направлении (по оси у) для исключения способности пробы растягиваться. По оси х перемещение нижнего зажима ограничивает датчик усилия 7, а по оси z ролики 8. Устройства усилители сигналов датчика силы и управления датчиком перемещения расположены под металлическим кожухом 9. Включение-отключение блока питания 10 осуществляется кнопкой 11.
Проведена тарировка и поверка измерительной системы для оценки способности ткани к сдвигу нитей [52]. Устройству присвоен класс точности 2. Проведенный расчет относительной погрешности составляет у= 0,93% в диапазоне усилий -200... +200 сН.
Устройство входит в состав измерительной системы, включающей в себя ЭВМ, что позволяет автоматизировать обработку результатов измерений, формирует файлы экспериментальных данных и строит зависимости усилий сдвига нитей в ткани от перемещения. Автоматизированное устройство может производить сдвиг нитей в ткани на угол до 17 , что позволяет расширить диапазон измерений в сравнении с прибором KES-FB-1, входящим в комплекс Kawabata.
В экспериментальных методах оценки свойств материалов большое значение имеет определение размеров проб, способ их закрепления, а также влажность и температура окружающей среды.
Для оценки способности ткани к сдвигу нитей вырезают пробы квадратной формы в продольном и поперечном направлениях, строго соблюдая нити основы и утка. Рабочие размеры проб составляют 100x100 мм. Выкраивают пробы: 160x100 мм. Отбор проб осуществляется в соответствии с ГОСТ 20566 [77, 80]. Количество проб для испытаний должно обеспечивать относительную ошибку в допустимых пределах до 7%. Пробы в течение суток выдерживаются в климатических условиях ГОСТ 10681 [76]. Обоснование выбора размеров проб. Для оценки способности тканей к сдвигу нитей опытным путём определены рациональные размеры проб. Для этого сдвиг нитей в ткани исследовался на пробах, рабочие размеры которых: 25 100 мм, 50 100 мм, 75 100 мм, 100 100 мм. Сдвиг нитей в ткани проводился на угол 5 и 10 . Исследования показали, что величина усилия сдвига нитей возрастает с увеличением размеров проб. Это объясняется тем, что для смещения большего количества нитей требуется больше энергии.
Проведен регрессионный анализ моделей (таблица 2.4). Тесноту связи между показателями подтверждает коэффициент корреляции, имеющий значение близкое к единице. Расчетное значение критерия Фишера не превышает табличное, что свидетельствует об адекватности модели.
Для оценки способности тканей к сдвигу нитей наиболее рациональны пробы размером 100 100мм, характеризующие более объективно поведение обеих систем нитей (основы и утка). Для дорогих или редких тканей допускается использование проб меньших размеров.
Верхний зажим автоматизированного устройства перемещается с постоянной скоростью 2 мм/с. Выбор скорости аналогичен скорости прибора РТ-2М при определении стойкости тканей к раздвигаемости нитей ГОСТ 22730 [82].
Нижний зажим автоматизированного устройства обеспечивает предварительное натяжение, распрямление нитей пробы. Предварительное натяжение пробы зависит от поверхностной плотности ткани. Согласно ГОСТ 3813 [81] при поверхностной плотности ткани от 75 до 500 г/м натяжение должно быть не больше 4,9 (0,5) Н (кгс). В этом случае удлинение нитей не превышает 1-2%. По словам Б.А. Бузова: «Такой величиной деформации нитей можно пренебречь» [83.156].
Исследование влияния влаги на характеристики сдвига нитей в льнохлопковых тканях
Преимуществами предлагаемого метода является возможность оценки формовочной способности швейных изделий на этапе их проектирования.
Разность работ (АА), затраченных на сдвиг и восстановление после сдвига, определяется площадью гистерезисной петли. Чем ближе этот показатель стремиться к нулю (меньше площадь петли гистерезиса), тем выше будут упругие свойства и формоустойчивость тканей (рисунок 3.6). а. сдвиг на 2 Подвиг на 5 Подвиг на 8 сдвиг на 10е сатин мелкоуз. сарж.3/3 рогожка мелкоуз. сарж.2/4 мелкоуз. креп полотно
Относительной характеристикой сдвига нитей является коэффициент формоустойчивости при сдвиге (рисунок 3.7). Исследования показали, что коэффициенты формоустойчивости при сдвиге нитей льнохлопковых тканей зависят от переплетения. Наименьшими упругими свойствами и низкой формоустойчивостью обладают ткани полотняного переплетения. Наибольшую формоустойчивость имеют ткани мелкоузорчатых переплетений на базе саржи. Это ткани с улучшенными потребительскими свойствами способны легко образовывать пространственные формы и устойчиво сохранять их в процессе эксплуатации.
Преимуществами предлагаемого метода является возможность оценки релаксационных свойств и способности тканей к восстановлению первоначальной формы после сдвига. Релаксационные свойства ткани характеризуются падением усилия (АР, %) в состоянии сдвига нитей в ткани до образования диагональной складки (рисунок 3.8).
Падение усилия в состоянии сдвига нитей до образования диагональной складки в льнохлопковых тканях Чем меньше падение напряжения в ткани, тем выше её формоустойчивость. Полученные данные подтверждают более высокую формоустойчивость тканей мелкоузорчатых переплетений на базе саржи, чем формоустойчивость ткани полотняного переплетения.
Предложенные относительные характеристики сдвига нитей в ткани позволяют проводить сравнительный анализ свойств разных тканей, расширяют информацию о технологических свойствах тканей, могут быть использованы для оценки формоустойчивости швейных изделий еще на этапе их проектирования.
Анализ характеристик сдвига чистольняных костюмно-плательных тканей подтверждает установленные закономерности сдвига нитей для льнохлопковых тканей. С увеличением угла сдвига наблюдается повышение жёсткости при сдвиге нитей в ткани (таблица 3.8).
На значения жёсткости при сдвиге нитей влияет переплетение. Ткань саржа 3/3 имеет наименьшие значения жёсткости и наименьшие значения коэффициента связности нитей в переплетении, ткани крепового и полотняного переплетения наибольшие значения и наибольший коэффициент связности нитей в переплетении.
Для оценки формоустойчивости ткани определены значения работы сдвига и работы восстановления после сдвига (таблица 3.9).
Наименьшее сопротивление сдвига испытывают ткани саржевого переплетения (рисунок 3.10, 3.11). Это более упругие ткани, способны сопротивляться изменению формы под действием сдвигающей силы.
Низкую способность к сохранению первоначальной формы после сдвига имеют ткани полотняного переплетения, о чём свидетельствуют более высокие значения разности работ (рисунок 3.12) и более низкие значения коэффициента формуемости при сдвиге (рисунок 3.13), по сравнению с тканями саржевых переплетений.
Анализ результатов исследований сдвига нитей в чистольняных тканях подтвердил влияние переплетения на характеристики сдвига нитей. По своим упругим и высокоэластическим свойствам ткани саржевых переплетений выгодно отличаются от исследуемых тканей других переплетений. 3.3. Исследование влияния влаги на характеристики сдвига нитей в льнохлопковых тканях.
Текстильные материалы при изготовлении одежды, в процессе ее эксплуатации и хранения подвергаются воздействию влаги [85]. С изменением относительной влажности воздуха будут изменяться и свойства тканей [86-89]. Для изучения влияния влаги на характеристики сдвига нитей в ткани использовался эксикаторный метод [90]. После выдерживания проб в эксикаторах с разной влажностью (0-2% и 98%) по предложенной методике производился эксперимент. Каждый образец сдвигался на угол 2 , 5 , 10 и возвращался в исходное положение.
Исследования жёсткости при сдвиге нитей в образцах тканей разной влажности показали, что величина усилия сдвига нитей с увеличением влажности уменьшается. Структурные элементы целлюлозных волокон при введении влаги пластифицируются и нити приобретают способность более легко сдвигаться при приложении нагрузки.
Наличие влаги оказывает существенное влияние на значения жёсткости сдвига нитей в тканях (таблица 3.10).
Более наглядно изменения значений жёсткости при сдвиге нитей в льнохлопковых тканях при разной влажности представлены на диаграммах (рисунок 3.15). Анализ результатов исследования показал, что образцы с влажностью 2%, требуют наибольших усилий сдвига нитей, с влажностью 98% наименьших. С увеличением влажности значения жёсткости при сдвиге нитей уменьшаются на 4-8%.
Проникновение влаги вглубь волокон приводит к снижению способности ткани сопротивляться деформации сдвига, что подтверждается уменьшением значений работы сдвига (рисунок 3.16). Следовательно, с увеличением влажности формовать детали одежды из льнохлопковых тканей легче. Исследована способность ткани восстанавливать исходную форму после снятия деформирующего воздействия (рисунок 3.17).
Влияние влаги на формоустойчивость ткани оценивается по разности работ (рисунок 3.18) и коэффициенту формоустойчивости при сдвиге нитей (рисунок 3.19). С увеличением влажности коэффициент формоустойчивости льнохлопковых тканей уменьшается. При этом с увеличением влажности уменьшается и работа сдвига. Следовательно, образцам ткани будет сложнее восстанавливать исходную форму после снятия деформирующего воздействия.
Прогнозирования работы сдвига и работы восстановления после сдвига нитей льняных тканей
Для тканей с низкой формуемостью рекомендуется конструктивное формообразование, прямые и трапециевидные силуэтные формы. Для тканей со средней формуемостью целесообразно применение комбинированных методов формообразования. Ткани с высокой формуемостью легко принимают заданную форму. Для них рекомендуются свободные, мягкие формы, применение косого кроя. Это ткани с подвижной структурой, требующие закрепления проектируемой формы.
Разработка рекомендаций по определению рациональных норм посадки льняных тканей при производстве одежды
Важной составной частью оценки качества швейных изделий являются показатели технологичности конструкции. Создание формы одежды за счет использования свойств сетчатой структуры текстильных материалов является одним из перспективных и экономически выгодных способов формообразования, так как обеспечивает повышение качества одежды и рост производительности труда при сокращении материальных затрат. Обзор литературы (п. 1.3) выявил недостаток информации о величинах посадки льняных тканей при изготовлении одежды. Предложенные значения норм посадок зависят или от толщины материала, или от волокнистого состава ткани и абсолютно не зависят от вида переплетения.
В результате исследования формообразования (таблицы 5.2, 5.3 определены коэффициенты формуемости, рассчитаны максимально возможные величины оттягивания и сутюживания, которыми целесообразно руководствоваться при изготовлении льняных тканей.
Используя результаты исследования, можно рекомендовать значения посадок для льняных костюмно-платьевых тканей. Данные значения могут использоваться при выборе технологических режимов изготовления одежды, при построении чертежей конструкции швейных изделий, при выборе параметров для высокотехнологичного швейного оборудования (с регулируемой посадкой для обтачивания деталей или втачивания рукавов в пройму). Предложена количественная градация показателей технологичности для льняных костюмно-платьевых тканей (таблица 5.4).
Рекомендуемые величины посадки апробированы на плечевых изделиях при расчёте прибавки на посадку оката рукава (ПОР) при построении женского плечевого изделия [103-109]. Величины посадки для ткани различных переплетений рекомендуется выбирать дифференциально (таблица 5.5). Для них определены размеры рекомендуемых величин посадки и рассчитаны прибавки на посадку оката рукава.
Проведённая работа показала положительный результат. Таким образом, предложенные рациональные величины посадки для льняных тканей рекомендованы для внедрения в производство, (г. Нерехта. ИП Беляева Н.В. АКТ о внедрении рекомендаций по выбору технологических режимов посадки при изготовлении швейных изделий из льняных тканей). Наличие, количественных показателей способствует не только улучшению качества выполняемых операций, но и экономит время выполнения операции, увеличивает производительность, что является значимо в масштабах производства.
Разработанная методика позволяет в условиях производства по структурным характеристикам ткани без проведения эксперимента расчётным путём или по графикам определять жёсткость и формоустойчивость льняных костюмно-платьевых тканей.
Разработана градация льняных тканей по величине жёсткости при сдвиге нитей, на основании которой даны рекомендации по выбору конструктивных решений.
Разработана градация льняных тканей по способности к формоустойчивости (по гистерезису сдвига), на основании которой даны рекомендации по выбору конструктивных особенностей создания формы и способов формозакрепления.
Разработана градация льняных тканей по формуемости, которая позволяет обосновано определять способ формообразования деталей швейных изделий и рационально подходить к выбору покроя и силуэта.
Предложена градации показателей технологичности, которая позволяет рекомендовать величины посадки для льняных костюмно-платьевых тканей.