Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ методов оценки формоустойчивости и способов ее повышения
1.1. Анализ существующих методов оценки показателей формоустойчивости материалов и пакетов одежды 11
1.2. Современные способы формозакрепления и повышения формоустойчивости 20
1.3. Использование прокладочных материалов для повышения формоустойчивости швейных изделий 27
1.4. Выводы из обзора литературы и постановка задач исследования 42
2. Методическая часть
2.1. Характеристика и обоснование выбора объектов исследования 44
2.2. Стандартные методы исследования основных свойств материалов и пакетов одежды, влияющих на формоустойчивость
2.2.1. Методика определения жесткости на изгиб 50
2.2.2. Методика определения упругости 52
2.2.3. Методика определения прочности клеевого соединения 52
2.2.4. Методика оценки несминаемости 53
2.3. Обработка результатов исследования 53
2.4. Выводы по главе 54
3. Разработка метода оценки и исследование формоустойчивости материалов и пакетов одежды
3.1. Выбор показателей формоустойчивости и формы проб 55
3.2. Разработка устройства для оценки показателей формоустойчивости... 61
3.3. Экспериментальные исследования жёсткости на изгиб и упругости по стандартной и предлагаемой методикам 65
3.4. Выводы по главе 74
4. Разработка прокладочных материалов для повышения формоустойчивости изделий льна 75
4.1. Выбор и обоснование исходных компонентов для создания термоклеевых прокладочных материалов 76
4.2. Разработка новых льносодержащих прокладочных материалов и оценка их свойств 79
4.3. Управление прочностью клеевых соединений из льносодержащих материалов 93
4.4. Выводы по главе 105
5. Прогнозирование показателей формоустойчивости льносодержащих тканей и пакетов одежды 107
5.1. Прогнозирование формоустойчивости льняных тканей по характеристикам строения 108
5.2. Управление формоустойчивостью изделий из льна за счет выбора рационального направления раскроя 114
5.3. Прогнозирование формоустойчивости клеевых соединений 127
5.3.1. Влияние технологических режимов термоскрепления на упругость клеевых соединений 127
5.3.2. Взаимосвязь поверхностной плотности прокладочных материалов с показателями формоустойчивости пакетов одежды 129
5.3.3. Прогнозирование жесткости клеевых соединений по жесткости исходных материалов 132
5.4. Выводы по главе 137
6. Практическое использование результатов, полученных в диссертационной работе
6.1. Разработка рекомендаций по производству льняных тканей с требуемыми для швейных изделий свойствами 138
6.2. Разработка рекомендаций по изготовлению швейных изделий из льна повышенной формоустойчивости
6.2.1. Конфекционирование предлагаемых прокладочных материалов 141
6.2.2. Разработка способа изготовления головного убора из льна 147
6.3. Выводы по главе 153
Общие выводы 154
Список использованных источников 156
Приложения 176
- Современные способы формозакрепления и повышения формоустойчивости
- Стандартные методы исследования основных свойств материалов и пакетов одежды, влияющих на формоустойчивость
- Экспериментальные исследования жёсткости на изгиб и упругости по стандартной и предлагаемой методикам
- Разработка новых льносодержащих прокладочных материалов и оценка их свойств
Современные способы формозакрепления и повышения формоустойчивости
При изготовлении одежды ее деталям придают определенную форму, которая должна сохраняться во время эксплуатации изделия. В процессе носки одежда подвергается многократным деформациям, которые вызывают изменение первоначальной формы, ухудшают внешний вид изделия. Поэтому разработка эффективных способов повышения формоустойчивости деталей одежды имеет большую значимость.
Формоустойчивость швейных изделий можно повысить, как на стадии изготовления текстильных материалов, так и на стадии проектирования и изготовления одежды, что обеспечивается различными путями: за счёт улучшения эксплуатационных характеристик и внедрения химических методов обработки тканей, совершенствования конструирования и технологии изготовления одежды, разработки и применения новых прокладочных материалов /15/.
Способы повышения формоустойчивости подразделяют на две группы. Вопросы первой группы связаны с текстильным и отделочным производством и определяются свойствами исходных материалов, которые находятся в прямой зависимости от их волокнистого состава, структуры и отделки. Вопросами второй группы занимаются работники швейного производства. Способы повышения в сфере проектирования и изготовления одежды рассматривают как конструктивные и технологические /1/.
К технологическим методам относится фиксирование форм соединениями и прокладками, влажно-тепловой обработкой, а также использованием химических средств.
Технологическими способами устойчиво закрепить форму текстильного материала в деталях изделия и, как следствие, получить формоустойчивое изделие в целом, можно, либо фиксируя перестройку структуры материала, нитей (так называемой грубой структуры), либо фиксируя изменения структуры волокон (так называемой тонкой структуры).
Закрепление грубой структуры материала может быть достигнуто путем склеивания, скрепления нитей и волокон в новом положении, для чего используют синтетические смолы, прокладки с клеевым покрытием и т.п. Указанный способ весьма эффективен, особенно в случае, когда требуется увеличение жесткости материала на отдельных участках изделия, например полочках, низа рукавов, воротниках, бортах и т.д.
Однако при таком способе фиксации структуры текстильного материала значительно снижается их подвижность, способность к деформации, что на большинстве деталей одежды недопустимо при носке изделий, например на деталях рукавов, спинки, брюк, юбки и т.д.
Второй способ закрепления деформаций основан на фиксации макромолекул деформированных волокон в их новом положении путем образования прочных макромолекулярных связей. Процесс фиксации тонкой структуры материала состоит из разрушения старых межмолекулярных связей, деформирования и перемещения макромолекул в соответствии с деформацией материала, нитей, волокон, восстановления или создания новых связей между макромолекулами в их новом положении.
До настоящего времени наиболее распространенным методом фиксации деформации волокон является влажно-тепловая обработка, при которой в волокнах под действием повышенной влажности и тепла ослабляются и разрушаются межмолекулярные связи, происходит перестройка структуры в соответствии с деформацией волокна. При удалении влаги (сушке) и снижении температуры материала связи в новом положении макромолекул восстанавливаются, т.е. деформация волокон, нитей и, следовательно, материала закрепляется. Однако подобное закрепление непрочно; со временем при носке одежды в материале протекает обратный релаксационный процесс и часть зафиксированной деформации исчезает. Степень протекания обратного релаксационного процесса зависит от того, насколько условия эксплуатации изделия близки к условиям влажно-тепловой обработки. Чем больше разница в условиях влажно-тепловой обработки и носки изделия, тем прочнее будет закреплена деформация, тем формоустойчивее будет изделие. Процесс перестройки структуры волокон при влажно-тепловой обработке в большей степени зависит от химического состава, надмолекулярной структуры волокна и вида межмолекулярных связей.
В целлюлозных волокнах (хлопок, вискоза, лен) при влажно тепловой обработке перегруппировываются водородные связи. Получаемая перегруппировка, однако, весьма неустойчива к действию воды. В волокнах шерсти под действием тепла и влаги перестраивается сетчатая надмолекулярная структура: происходит гидролиз дисульфидных связей и восстановление их в новом положении макромолекул. Поэтому получаемая при влажно-тепловой обработке форма изделий из шерстяных тканей обладает повышенной устойчивостью к действию тепла, влаги и многократных деформаций. В гидрофобных волокнах (капрон, лавсан, триацетат и др.) связи закрепляются в основном путем тепловой стабилизации. Под действием тепла увеличивается кинетическая энергия движения молекул и атомов макромолекул, в результате чего, ослабляются и разрушаются межмолекулярные связи. При охлаждении волокон эти связи восстанавливаются и устойчиво закрепляют деформацию волокна. Приданная форма устойчива, после многократных стирок детали не изменяют линейных размеров и формы.
Стандартные методы исследования основных свойств материалов и пакетов одежды, влияющих на формоустойчивость
ГОСТ 10550-93 /178/ предусматривает определение жесткости тканей при изгибе консольным методом и методом кольца. Консольный метод основан на изгибе пробной полоски ткани под действием силы тяжести на приборе ПТ-2.
Метод кольца заключается в принудительном прогибе согнутой в кольцо полоски на одну треть ее диаметра. Испытания проводятся на приборе ПЖУ-12М /179/. Метод кольца предназначается для определения жесткости пакетов одежды, искусственной, синтетической кожи, пленочных и клеевых материалов.
Приборные возможности метода кольца обуславливают погрешность при определении малых величин жесткости (Р 2сН). Для материалов, имеющих жесткость (нагрузку) Р 2 сН корреляционная зависимость между условно-расчетной характеристикой жесткости по консольному методу нагрузкой (метод кольца) высока (0,86) /51.
Льняные материалы отличаются значительной жесткостью на изгиб, поэтому испытания проводили по методу кольца, который рекомендуется для материалов повышенной жесткости /1/. ПЖУ-12М представляет собой технические весы (рис. 2), левая чашка которых имеет нажимную площадку 4 для передачи нагрузки на пробу 3, закрепленную в форме кольца на съемной площадке столика 2.
Столик поднимают до касания пробы с нажимной площадкой и отмечают по шкале 1 высоту его подъема. Из бункера 6 на левую чашку весов через трубку 5 постепенно подаются металлические шарики. При заданном прогибе кольца измеряют нагрузку Р, которая и характеризует жесткость при изгибе ткани. Жесткость с погрешностью не более 0,1 сН рассчитывают умножением количества шариков на массу одного шарика.
Упругость материала или пакета может быть определена на приборе ПЖУ-12М /179/. Для этого пробу при определении жесткости достигшую заданной деформации (прогиба кольца), выдерживают в течение 30 секунд под нагрузкой и по шкале определяют полную деформацию пробы. Затем пробу разгружают. После 30 секунд отдыха на чашку весов помещают груз массой 100-200 мг, опускающий нажимную площадку до соприкосновения с пробой. На шкале деформации отмечают значение прогиба пробы после отдыха. Упругость определяется по формуле:
Определение прочности склеивания при расслаивании по ГОСТ 28832-90 /180/ проводят на разрывной машине СРМ-1 (завод "Ивмашприбор", г. Иваново), имеющей шкалу нагрузок до 10 Н и скорость движения нижнего зажима 100±10 мм/мин.
Прочность клеевых соединений определяется путём расслаивания клеевого соединения из двух полосок ткани, склееных на прессе. За показатель прочности склеивания принимается среднее арифметическое из 10 показаний, измеренных через каждые 10 мм, делённое на ширину пробы. По ГОСТ 1924-84 /181/ несминаемость всех тканей, кроме шерстяных, определяют на приборах СТМ или "Смятимер", которые работают следующим образом. Пробную полоску ткани 2 прямоугольной формы размерами 15x40 мм или Т-образной формы размерами 24x24 мм складывают и подвергают действию груза в течение 15 мин. Затем груз снимают и через 5 мин с помощью специальных приспособлений измеряют угол восстановления а (рис.3).
Несминаемость X определяют, отдельно по основе и по утку, отношением угла восстановления к углу полного сгиба (180) и выражают в процентах: где а - среднее арифметическое измерение угла восстановления пяти проб в продольном направлении (или поперечном).
Обработка экспериментальных данных осуществлялась на IBM PC с помощью пакетов прикладных программ в системах MathCAD-7.0 и STATGRAPHICS Plus-З.О с применением методов математической статистики, регрессионно-корреляционного анализа и планирования эксперимента /182 185/. Обработка результатов исследований основывалась на методах теории вероятностей и математической статистики, предполагающих случайный характер измерения анализирующей величины /183/ и выполнялась в соответствии со стандартами на методы испытания. Основные статистические характеристики, используемые при обработке экспериментальных данных, приведены в табл. 15.
Экспериментальные исследования жёсткости на изгиб и упругости по стандартной и предлагаемой методикам
В соответствии со стандартной методикой определения жёсткости и упругости материалов и пакетов одежды на приборе ПЖУ-12М (п. 2.2.1., 2.2.2.) /179/ и предлагаемой методикой оценки показателей формоустойчивости (п. 3.2., приложение 1) проведены экспериментальные исследования (табл. 16). В качестве объектов исследования использованы чистольняные и льнохлопковые ткани (табл. 10-13).
Оценка условной жёсткости на изгиб (сН) материалов на предлагаемом и известном устройствах осуществлялась по величине нагрузки, необходимой для уменьшения на одну треть высоты кривизны пробы. Степень упругости, (%) по предложенной и известной методике определялась как отношение величины распрямлённого образца после снятия нагрузки к величине прогиба, заданной при определении жёсткости. При проведении испытаний по стандартной методике использовались пробы прямоугольной формы. Оценка жёсткости и упругости на предлагаемом устройстве осуществлялась на объёмном образце в виде полусферы.
Сопоставление экспериментальных данных показало высокую степень связи между характеристиками жесткости на изгиб, полученными по существующей и предложенной методикам, что подтверждает объективность получаемых данных.
Значения жёсткости по предложенной методике более высокие по абсолютной величине по сравнению с общепринятой методикой (табл. 16, рис.6), что можно объяснить формой пробы. В предлагаемой методике закреплённая целостная структура объемного образца требует большего усилия для деформирования на 1/3 кривизны.
Жёсткость тканей зависит от механических и геометрических характеристик свойств составляющих их волокон, структуры пряжи и ткани /187/. Проанализирована связь жесткости текстильных материалов с круткой нитей, плотностью тканей и их поверхностной плотностью /196/.
С повышением крутки возрастает слитность нитей и вместе с этим их жесткость. Поэтому в направлении нитей основы, имеющих более высокую крутку, чем нити утка, жесткость ткани при изгибе больше, чем в диагональном направлении и направлении нитей утка. Жесткость нити при увеличении крутки растет до известного предела. За пределом критической крутки, когда участки волокон, лежащие в периферийных слоях, перенапряжены, сопротивление нити изгибу падает. Поэтому ткани из нитей креповой крутки обладают меньшей жесткостью.
Зависимость сопротивления ткани продольному изгибу от абсолютной плотности ткани выявлена в работе /42,201/ для полушерстяных костюмных тканей полотняного и саржевого переплетения, согласно которой жесткость на изгиб возрастает с увеличением плотности. Для тканей комбинированного переплетения установлены рациональные значения количества нитей на 10 см (250-270 нитей), а также получено уравнение зависимости жесткости при продольном изгибе от коэффициента переплетения Fn в пределах 2 Fn 4 /197/.
Исследования, проведённые в соответствии с п.2.2.1 по стандартной методике показали, что жёсткость льносодержащих тканей достаточно высокая, что обусловлено присутствием в волокнах клейких (пектиновых) веществ, которые делают волокно менее мягким и упругим /198/. Присущий льняным волокнам высокий модуль жесткости связан с формой сечения волокна: при округлой форме сечения волокна оказывают большое сопротивление изгибающим усилиям, чем при плоской /196/.
Высокомолекулярная целлюлоза льна, являющаяся полужесткоцепным полярным полимером, образует надмолекулярную структуру с высокой ориентационной упорядоченностью, но, из-за инкрустирования лигнином, с более низкой, чем у хлопка, кристалличностью /195/.
Диапазон изменения жесткости достаточно широк (табл. 16). Для чистольняных тканей условная жёсткость на изгиб по стандартной методике находится в интервале 2,1-7,5 сН, достигая максимума у ткани полотняного переплетения №7 и минимума у ткани сатинового переплетения № 4.
Сравнивая жёсткость чистольняных тканей по основе и утку, можно отметить, что жёсткость по основе больше чем по утку за счёт большей абсолютной плотности (количества нитей на 10 см) уточной системы.
Для льнохлопковых тканей жёсткость по основе значительно меньше жёсткости по утку, что объясняется особенностями строения хлопка, обеспечивающими мягкость тканей. По основе жёсткость для этих тканей составляет 1,3-3,9 сН, а по утку 2,1-7,5 сН, что сопоставимо с жёсткостью чистольняных тканей (рис. 6). Полученные данные ещё раз подтверждают влияние волокнистого состава на жёсткость тканей.
Дальнейший анализ результатов экспериментальных исследований показал, что с увеличением поверхностной плотности жёсткость увеличивается для тканей одного и того же вида переплетения (например, полотняного). Ткань №7, обладая максимальной массой квадратного метра, отличается самой высокой жёсткостью.
Ткань №5 и ткань №1 имеют одинаковую поверхностную плотность, переплетение, но отличаются линейной плотностью нитей и количеством нитей на 10 см. Подобное изменение повлекло различную жёсткость тканей (более высокую для тканей №5 с большей линейной плотностью нитей и абсолютной плотностью ткани).
Разработка новых льносодержащих прокладочных материалов и оценка их свойств
Трикотаж - это вязаный материал, изготовленный таким способом, при котором петли взаимозацепляются /202/. При разработке новых ТПМ использовался уточно-вязаный тип трикотажа, при котором петли формируются в направлении ширины полотна. Основы под термоклеевое покрытие вырабатывались на плоскофанговых машинах (пятого и десятого класса). По волокнистому составу разработано пять серий текстильных полотен: чистольняные, льнохлопковые, льнолавсановые, хлопчатобумажные, льновискознолавсановые различных переплетений. В качестве исходных данных принят диапазон изменения поверхностной плотности. Технологические режимы выработки трикотажного полотна определены в соответствии с заданной поверхностной плотностью и заданным переплетением. В соответствии с разработанным комплексом требований, обеспечивающих возможность применения ТПМ для дублирования швейных изделий из льносодержащих материалов, некоторые варианты основ были исключены из дальнейшего исследования. В промежуточных исследованиях, результаты которых здесь не приводятся, были испытаны различные переплетения (кулирные: гладь, ластик и прессовые) и 5 серий текстильных основ по волокнистому составу, по выше перечисленным требованиям. Льновискознолавсановые основы были исключены вследствие высокой поверхностной плотности (более 120 г/м ) и значительной жесткости.
Из переплетений для дальнейших исследований выбрано переплетение гладь, которое отличается невысокой материалоемкостью, высокой упругостью, эластичностью и растяжимостью. Технические характеристики разработанных трикотажных основ /206-208/ приведены в табл. 18.
Тканый материал - это структура, образованная переплетением нити основы и утка 15/. Тканые основы вырабатывались льнохлопковыми (основа -хлопок, уток - лен) на станке СТБ 2-180 с кулачковым зевообразовательным механизмом при рядовой проборке на четыре ремизы при проборке в бердо по две нити в зуб. В зевообразовательном механизме использованы четырех оборотные кулачки. Первый вариант тканой основы для ТПМ представляет собой четырех ремизный сатин 1/1,2,3,4- Тканая основа второго варианта имела такое же переплетение и выработана с тем же набором кулачков. Для уменьшения плотности по основе из заправки были удалены все четные основные нити, нечетные пробирались по принципу рядовой проборки на тех же ремизах. Выбор переплетения обусловлен большей подвижностью сатина, а, следовательно, лучшей возможностью к формованию. Длинные перекрытия уменьшают жесткость и сминаемость и образуют более прочные связи при дублировании. Характеристика тканых основ для ТПМ /209-210/ приведена в табл. 19.
Нанесению клеевого покрытия предшествовала отделка основ в производственных условиях.
Дальнейший процесс получения термоклеевых прокладочных материалов осуществлялся с учетом /153,204/ и включил следующие этапы (рис.8): первичное напыление водной эмульсии акрилового клея на основы; высушивание основ в течение 10-15 минут при температуре 20С; вторичное нанесение клеевого покрытия; термофиксация клеевого покрытия в течение 15-20 секунд при температуре 160 С прессом при слегка приподнятой верхней подушке.
Двукратное нанесение клеевого покрытия приводит локализации клея на поверхности и обеспечивает получение прочных клеевых соединений. Термообработка ТПМ осуществляется с целью полимеризации клея и окончательного выделения остаточных мономеров из термопластического покрытия.
Напыление клеевого покрытия на основы осуществлялось пневматической форсункой на экспериментальной установке /153/. Принципиальная схема экспериментальной установки представлена на рис.9.
Масса клеевого покрытия, нанесенного, на квадратный дециметр, была уменьшена до 0,25-0,30 г/м по сравнению с рекомендациями /153,204/, что обусловлено невысокой поверхностной плотностью разработанных льносодержащих основ для ТПМ. Термофиксация осуществлялась при температуре 160 С. Характеристика показателей клеевого покрытия, используемого для новых ТПМ приведена в табл. 20.
