Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Общая характеристика структуры процесса изготовления формованных коллагенсодержащих деталей одежды 14
1.1 Особенности изготовления одежды и головных уборов из кожи и меха 15
1.2 Процессы изготовления плоских материалов и объемных оболочек методами формования из волокнистого и полимерного сырья 29
1.3 Существующие процессы изготовления материалов и изделий из коллагенсодержащего сырья 40 1.4. Разработка обобщенной структуры процесса изготовления деталей одежды и головных уборов из коллагенсодержащего сырья и постановка задачи исследования 52 Выводы по главе 1 58
Глава 2 Разработка методологических основ изготовления формованных деталей из коллагенсодержащего сырья 60
2.1 Выбор состава и подготовка сырья для формования 61
2.1.1 Характеристика сырья для формования 61
2.1.2 Выбор коллагенсодержащей композиции 74
2.1.3 Анализ влияния состава сырья на устойчивость коллагенсодержащих материалов к воздействию температуры и влаги 78
2.2 Особенности формования коллагенсодержащих материалов и деталей 85
2.3 Формование армированных и комплексных материалов 103
2.4 Формование объемных деталей из плоских коллагенсодержащих материалов 123
2.5 Исследование технологических свойств коллагенсодержащих материалов 147
Выводы по Главе 2 150
Глава 3 Исследование процессов изготовления коллагенсодержащих материалов и швейных изделий с их использованием 152
3.1 Исследуемый технологический процесс как система 152
3.2 Структурные исследования процессов изготовления коллагенсодержащих деталей 15 5
3.3 Структурно-функциональный анализ технологического процесса изготовления формованных деталей одежды из коллагенсодержащих материалов 170
3.4 Параметрический анализ технологического процесса изготовления формованных деталей одежды из коллагенсодержащих материалов 174
3.5 Исследование взаимосвязей между параметрами технологического процесса изготовления формованных деталей одежды из коллагенсодержащего сырья 182
3.6 Разработка иерархических моделей исследуемых процессов 196
Выводы по главе 3 216
Глава 4 Проектирование формованных деталей одежды из коллагенсодержащих материалов 217
4.1 Разработка общей схемы процесса проектирования детали 217
4.2 Выбор проектных процедур технологического проектирования коллагенсодержащих деталей 223
4.3 Конструкторское проектирование формованных коллагенсодержащих материалов 236
4.4 Особенности проектирования формозадающих поверхностей для изготовления объемных деталей одежды 255
4.5 Функциональное проектирование формованных коллагенсодержащих деталей 266
Выводы по Главе 4 273
Глава 5 Использование коллагенсодержащих материалов при изготовлении верхней одежды и головных уборов
5.1 Разработка схем показателей качества меховых изделий и изделий из кожи 275
5.2 Анализ гигиенических и эксплуатационных свойств проектируемых деталей одежды и головных уборов с использованием коллагенсодержащих материалов 279
5.3 Разработка образцов меховых головных уборов с использованием коллагенсодержащих материалов 298
5.4 Разработка образцов одежды из кожи с использованием коллагенсодержащих материалов 308
Выводы по Главе 5 322
Общие выводы по работе 324
Список литературы 327
Приложения 352
- Процессы изготовления плоских материалов и объемных оболочек методами формования из волокнистого и полимерного сырья
- Анализ влияния состава сырья на устойчивость коллагенсодержащих материалов к воздействию температуры и влаги
- Структурные исследования процессов изготовления коллагенсодержащих деталей
- Выбор проектных процедур технологического проектирования коллагенсодержащих деталей
Введение к работе
Развитие науки неразрывно связано с совершенствованием производства и направлено на повышение его эффективности. В технологический процесс изготовления одежды внедряется новое высокоэффективное автоматизированное оборудование, используются нетрадиционные виды сырья, позволяющие принципиально изменить технологию изготовления одежды, решая насущные проблемы швейной промышленности в целях экономии натуральных волокон, снижения материалоемкости и трудоемкости изготовления изделий, сокращении доли ручного труда и обеспечении высокого качества выпускаемой продукции.
В процессе изготовления одежды происходит превращение плоских деталей в объемные. Для классических методов получения объемных деталей одежды основными факторами формообразования являются различные швы, вытачки, влажно-тепловая обработка и их комбинации. Поэтому изготовление одежды этими методами является трудоемким, материалоемким и приводит к появлению межлекальных потерь при раскрое. Характерной особенностью всех основных деталей одежды является наличие у них срезов сложной конфигурации, что также влияет на величину трудовых и материальных затрат.
Поиск нетрадиционных решений, позволяющих повысить эффективность швейного производства, привел к появлению принципиально новых малооперационных и безотходных технологий, дающих возможность сокращать технологический процесс за счет исключения некоторых его стадий и автоматизации производства.
Достаточно хорошо изучены и получили распространение малооперационные и безотходные технологии изготовления деталей одежды ткачеством и вязанием, позволяющие объединить в единый непрерывный процесс этапы изготовления материала и деталей одежды или целого изделия.
Технология формования одежды непосредственно из исходного волокнистого или полимерного сырья также представляет несомненный интерес для массового производства, так как обеспечивает исключение стадий прядения, ткачества, частично раскроя и пошива и позволяет получать детали как плоской, так и объемной формы. Такие технологии, применяемые в различных областях промышленности, основаны на процессах аэродинамики, литья, формования, полимеризации, термофиксации и других, представляются простыми в сравнении с действующей технологией, а также могут быть легко автоматизированы.
Существующие технологии получения формованных деталей одежды основаны на применении искусственных и синтетических полимерных материалов, где закрепление приданных объемных форм происходит за счет реакций полимеризации и термофиксации. Качество изделий достаточно высокое, но по ряду потребительских и гигиенических свойств не удовлетворяет предъявляемым требованиям и, как следствие этого, изделия, формованные из синтетических полимеров, не нашли широкого применения.
С целью улучшения потребительских свойств формованной одежды ведутся исследования по разработке технологии с использованием новых видов натурального сырья. Особенный интерес представляет использование вторичных природных сырьевых ресурсов. К таким видам сырья относятся переработанные отходы кожевенного производства, коллагенсодержащая волокнистая масса. Большой вклад в исследование процессов переработки коллагена внесен Михайловым А.Н., Попернацким О.А., Шестаковой И.С., Васильевым М.П.
Применение коллагенсодержащего волокнистого сырья в производстве одежды можно признать целесообразным по двум причинам. Во-первых, коллагеновые волокна обладают рядом ценных свойств, таких как высокие гигроскопичность, мягкость, упругость и термоизоляционные показатели. Это дает возможность получать материалы с хорошими гигиеническими и физико-механическими свойствами. Во вторых, только за счет простого
добавления воды в коллагенсодержащую смесь можно изменять ее вязкость и формовочные свойства, обеспечить широкий спектр методов формования деталей одежды.
Изготовление одежды способом формования из коллагеновых волокон даст возможность, с одной стороны, использовать большие запасы постоянно-возобновляемого естественным природным путем источника натурального сырья, обеспечить переработку отходов кожевенного производства, устранить потребительский психологический барьер использования шкур животных и, с другой стороны, сокращая материальные и трудовые затраты, создать новые виды высокоавтоматизированных производств, расширять ассортимент одежды, заданной объемной формы.
Применение различных методов формования при изготовлении одежды из коллагенового сырья позволит снизить затраты труда, времени и материалов при повышении качества готовых изделий путем:
уменьшения количества швов, необходимых для изготовления данной детали;
снижения межлекальных потерь;
получения деталей непосредственно из исходного сырья, минуя стадию изготовления материала;
получения деталей определенного состава, толщины с направленной ориентацией коллагеновых волокон, и, следовательно, с заданными свойствами.
В проведенных ранее на кафедре ТШП МГУДТ под руководством автора исследованиях установлена возможность изготовления из обводненной массы коллагеновых волокон формованных коллагенсодержащих материалов и деталей одежды. Применение таких деталей одежды позволяет расширять ассортимент швейных изделий за счет использования элементов, обладающих как новыми нетрадиционными формами, так и специфическими, присущими только им характеристиками. Выявлено, что одним из направлений развития методов изготовления и
проектирования коллагенсодержащих деталей является разработка технологических процессов, основанных на их использовании в качестве прикладных для изделий из кожи и меха.
Благодаря сродству состава и структуры коллагенсодержащих материалов, кожи и кожевой ткани меха значительно упрощается процесс получения готового изделия, возрастает его технологическая однородность. Кроме того, специфические свойства коллагенсодержащих материалов позволяют повышать формоустойчивость деталей одежды и создают возможность изготавливать изделия заданной формы.
Исходя из вышеизложенного, разработка методологии изготовления и проектирования формованных коллагенсодержащих деталей швейных изделий представляется актуальной.
Целью работы является разработка методологических основ проектирования и изготовления формоустойчивых коллагенсодержащих деталей, позволяющих создать эффективную ресурсосберегающую технологию швейных изделий.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
- разработка способа изготовления коллагенсодержащих формованных
деталей с использованием различных методов подготовки к формованию,
формования и закрепления полученной структуры и формы оболочки,
опираясь на исследования формовочной способности и реологических
характеристик сырья и материалов;
комплексный анализ свойств коллагенсодержащих материалов и пакетов с их использованием с учетом влияния методов изготовления и количественного состава формовочной смеси;
формализация информации о свойствах деталей и методах их изготовления на основе системного и параметрического анализа с
использованием моделирования исследуемых процессов для создания общей системы признаков классификации и кодирования объектов и процессов;
- разработка единого подхода к проектированию деталей из
коллагенсодержащих материалов на основе анализа взаимосвязей между
свойствами формованных деталей, параметрами процесса их изготовления и
характеристиками исходного сырья;
- разработка и апробация технологии изготовления и проектирования
коллагенсодержащих деталей меховых и кожаных головных уборов и
верхней одежды.
Методы исследований. Решение поставленных задач осуществлялось с применением теории алгоритмизации, методов системного анализа, теории классификации и кодирования, методов моделирования, экспертных оценок, экспериментальных методов исследования, математических методов планирования эксперимента, методов математической статистики, программы «EXPERT» для оценки компетентности экспертов и ранжирования результатов экспертного опроса, а также специальной программы обработки данных автоматизированным компьютерным комплексом «RELAX». При проведении испытаний образцов широко использовались стандартные методики. В работе использованы программные продукты операционной среды Windows ХР (Word 2003, Microsoft Excel 2003, Microsoft Acces), Matcad 4.0.
Объектами исследования являются процессы изготовления и проектирования формованных коллагенсодержащих деталей одежды, осуществляемые различными методами.
Научная новизна работы заключается в следующем:
- получены новые технологические и технические решения в области
проектирования и изготовления формовочных коллагенсодержащих деталей
швейных изделий;
разработан способ изготовления коллагенсодержащих формованных деталей с использованием методов прессования, экструзии, литья и нанесения (Патент № 215534 от 27 июня 2000 г);
разработан метод проектирования формованных коллагенсодержащих деталей швейных изделий;
разработаны модель и обобщенная структурно-логическая схема процесса изготовления формованных коллагенсодержащих деталей швейных изделий;
установлены зависимости эксплуатационных, гигиенических и технологических свойств деталей швейных изделий от состава коллагенсодержащей смеси и от параметров формования;
- разработан метод получения коллагенсодержащих бесшовных
объемных оболочек заданной формы и ее формозакрепления благодаря
устойчивому взаиморасположению волокон внутри формованной детали.
Применение разработанных и рекомендованных в диссертации методов проектирования и изготовления формованных коллагенсодержащих деталей одежды позволяет обеспечить требуемое сочетание свойств пакетов изделий из кожи и меха при значительном повышении их формоустойчивости, технологической однородности, сокращении числа операций процесса их изготовления и уменьшения материалоемкости изделия.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, подтверждается теоретическими и экспериментальными исследованиями, применением объективных методов оценки полученных результатов на основе теории ошибок, использованием теории планирования и анализа эксперимента, современных математико-статистических методов обработки экспериментальных данных, высокой эффективностью применения разработанных в диссертации методов формования в промышленности.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
- разработан способ и практические рекомендации по проектированию
изделий с заданными геометрическими размерами и свойствами путем
задания параметров технологического процесса;
разработан способ повышения прочности коллагенсодержащих формованных деталей путем армирования;
разработан способ изготовления объемных деталей из плоских формованных коллагенсодержащих материалов и заготовок деталей приближенной формы с использованием методов повторного и дополнительного формования;
разработан метод однопроцессного формования меховых головных уборов из комплексного материала, получаемого нанесением волокнистой коллагенсодержащей пасты на кожевую ткань мехового полуфабриката;
разработан способ обеспечения высокой устойчивости формы меховых и кожаных изделий путем создания новых видов прокладочных деталей, пакетов и комплексных материалов;
- разработаны и изготовлены образцы женских и мужских меховых
головных уборов, меховой и кожаной верхней одежды.
Личный вклад автора состоит в постановке и разработке основной идеи и темы данной диссертации, в постановке и решении основных задач теоретического и экспериментального характера, разработке методик проведения экспериментальных исследований, теоретическом обобщении полученных результатов, их анализе и формулировании выводов.
Изложенные в диссертации результаты получены автором лично, при его участии и под его руководством.
Проведена апробация способа изготовления формованных коллагенсодержащих материалов и деталей на Лужском заводе «Белкозин», основанной на их применении технологии изготовления женских меховых
головных уборов на ОАО «Русский мех» (г. Москва), в НТФ «Первая технологическая лаборатория» и меховой студии «Трикс» (г. Москва), технологии изготовления и проектирования коллагенсодержащих деталей сложной формы и мужских меховых головных уборов с их использованием в ООО «Вектор-ТП» (г. Москва), технологии изготовления одежды из кожи с прокладочными деталями из коллагенсодержащих материалов в 000 «Дабур» (г. Москва), технологии изготовления женских меховых пальто с формованными армированными деталями в АО «Коруна» (г. Москва), женского жилета из коллагенсодержащих материалов в 000 «Элеандр» (г. Москва).
Основные положения диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку: на конференции НТТМ МГАЛП (1991г.); на Международной научной конференции «Новое в технике и технологии текстильной промышленности» (г.Витебск, 1994г.); на Межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» (г. Москва, 1998г.); на Международной научно-технической конференции «Новые технологии швейного производства и проблемы материаловедения» (г. Кострома, 1998г.); на 10-Международной конференции «Применение новых технологий в образовании» (г. Троицк, 1999г.); на Международной научно-практической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс-2000) (г. Иваново); Межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые -развитию текстильной и легкой промышленности» (г. Иваново, 2000г.); Республиканской научно-технической конференции молодых ученых (г. Уфа, 2000г.); на 3-й и 4-й Межрегиональных научно-практических конференциях «Развитие меховой промышленности России», (г. Москва, 2001, 2002 г.г.); на межвузовской научно-технической конференции «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности» (г. Москва, 2002г.); на Межвузовской научно-технической конференции «Молодые ученые -
развитию текстильной и легкой промышленности» «Поиск-2000» и «Поиск-2004» (г. Иваново); на Всероссийских научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Дни науки 2004», «Дни науки 2005» (г. Санкт-Петербург); на Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности» (г. Казань, 2006 г.); на заседаниях кафедры технологии швейного производства МГУДТ (1991-2006 гг).
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка литературы и приложений. Объем диссертации составляет 408 страниц, включающих 62 рисунка, 57 таблиц. Список литературы содержит 294 источника, приложения представлены на 57 страницах.
Процессы изготовления плоских материалов и объемных оболочек методами формования из волокнистого и полимерного сырья
Изготовление изделий непосредственно из исходного полимерного и волокнистого сырья различными методами формования широко известно во многих отраслях промышленности. Возможность применения методов формования основана на способности сырья и материалов, при определенных условиях, изменять сопротивляемость механическим воздействиям [85-90,196].
Говоря о формовании объемных и плоских оболочек, имеют в виду разнообразные пути получения изделий посредством воздействия внешней нагрузки на исходное сырье, которое с помощью рабочих органов формующего оборудования приобретает необходимую форму и сохраняет её впоследствии [87,192].
Основная специфика изготовления изделий методами формования непосредственно из исходного сырья заключается в том, что одновременно с формой образуется и внутренняя структура изделия. Формование может осуществляться из гранулированного или подготовленного иным способом полимерного сырья и из волокон и нитей[74-76]. Компоненты, входящие в рецепт полимерной композиции можно разделить на три группы: - основные компоненты (полимеры, нити, волокна и их смеси); - технологические компоненты (пластификаторы, растворители, носители), обеспечивающие процесс формования; - компоненты специального назначения (пластификаторы, масла, наполнители, пигменты и красители, вулканизующие вещества, противостарители, катализаторы, стабилизаторы, порообразователи и др.).
Состав полимерной композиции определяется требованиями со стороны готового изделия и способностью исходного сырья приобретать необходимые для формования свойства, т.е. технологическими требованиями. Выбор полимера зависит от свойств, определяемых особенностью молекулярной структуры: типа связи между атомами цепи и между этими атомами и присоединенными группами; числа атомов или мономерных единиц в цепях (определяющих молекулярный вес и степень полимеризации); наличия и отсутствия боковых цепей; наличия добавок - масел, растворителей, пластификаторов, наполнителей, усиливающих агентов и др. [10,94] А выбор волокон и нитей, помимо этого, зависит от их структурных характеристик [86].
Выбором основных компонентов предопределяется качественный состав и дозировка (количественный состав) компонентов специального назначения и технологических [88,244].
Помимо получения однородных формованных материалов и изделий, существует множество путей использования методов формования, основанных на сочетании применяемых материалов [221]. Наиболее распространенным является комбинирование волокнистого и полимерного сырья с материалами, обладающими определенной деформируемой структурой. Многокомпонентные формованные материалы, в зависимости от геометрии материала, т.е. расположения основы или текстильного наполнителя в готовом изделии, можно разделить на две группы: одномерные (включающие волокна, нити) и двухмерные (включающие ткани, сетки, трикотаж) [183]. Выпускаемые промышленностью материалы, сочетающие слой полимера с двухмерной основой, чаще всего представляют собой текстильную основу и покрытие. Для изготовления одежды это -искусственные кожи, плащевые материалы, пленочные материалы (для специальной одежды).
В качестве одномерной армирующей основы, одноосной или двухосной, в производстве волокнистых и пленочных материалов, особенно технического назначения, используют нити. Целью выбора основы и армирующего наполнителя, с точки зрения переработки полимеров, является улучшение физико-механических свойств формованного материала. При их выборе учитывают: адгезию к полимеру, прочностные свойства, жесткость. Армирующие наполнители должны обладать хорошей впитывающей способностью и иметь развитую внутреннюю поверхность. Двухмерный наполнитель должен быть проницаем для волокон и частичек твердых веществ полимерной смеси [8 6].
Для всех используемых компонентов необходима предварительная подготовка для приведения их в состояние, удобное для последующих основных технологических операций. Сырьё для формования поступает на подготовку в виде смол, в твердообразном и жидком виде: в виде порошков, гранулята, дисперсий, паст, пластизолей, растворов, пены и т.п. Во всех случаях подготовка заканчивается загрузкой полимерной композиции в соответствующее оборудование, а при наличии текстильной составляющей и заправкой тканей, сеток или нитей [91].
Материал должен обладать определенной текучестью или пластичностью. Если это не обеспечивается превышением температуры стеклования дополнительным воздействием (температуры, токов высокой частоты и др.), необходимо использование пластификатора, растворителя или специальных носителей [96,220]. В этом случае у жидких дисперсий способность к пластическому течению зависит от содержания носителя, у волокнистых пластических масс - от содержания пластификатора. Некоторые жидкости, например вода, могут выступать в роли как носителя, так и пластификатора[91].
Критерием применения того или иного метода при формовании полимерного или волокнистого сырья является возможность приведения его в состояние с соответствующими реологическими характеристиками [117].
Анализ влияния состава сырья на устойчивость коллагенсодержащих материалов к воздействию температуры и влаги
Устойчивость к воздействию температуры и влаги как факторов внешней среды определяет условия функционирования коллагенсодержащих деталей одежды и ограничения, налагаемые на технологический процесс их изготовления.
Устойчивость материалов к воздействию влаги оценивалась набухаемостью, термостойкость - показателем температуры сваривания. Для оценки взаимодействия с влагой также важными являются показатели гигроскопичности и сорбционной ёмкости, так как они, в существенной мере, определяют обеспечение теплового комфорта, а именно, нормального уровня влажности в пространстве между слоями одежды, за счёт выведения излишков парообразной и капельно-жидкостной влаги.
Величина С.О.К. смеси оказывает влияние на гигроскопичность через изменения структуры образцов: плотность паковки волокон и их расположение в структуре материала.
Увеличение содержания глицерина по отношению к С.О.К. оказывает влияние на гигроскопичность образцов. Отсутствие прямого воздействия влаги на растворимый в воде глицерин позволяет ему проявлять свойства жирующего вещества.
Характер влияния С.О.К. смеси и содержания глицерина подтверждается изотермами сорбции коллагенсодержащих материалов изготовленных из смеси разного состава, представленные в виде графической зависимости между равновесной влажностью материала Wp и относительной влажностью воздуха ф (рисунок 2.10).
Для сравнения на диаграмме показана изотерма сорбции лекана -нетканого прокладочного материала из синтетических волокон с добавками льна и шерсти.
Изотермы сорбции коллагенсодержащих материалов разного состава атмосферу влажного воздуха с определённым давлением водяного пара. В результате взаимодействия материала с окружающим влажным воздухом часть воды испаряется или, наоборот, поглощается из воздуха, смотря по тому, какое количество влаги содержал материал вначале. По истечении значительного промежутка времени устанавливается равновесие между содержанием воды в материале и давлением пара в окружающем воздухе (в этот момент давление водяного пара в воздухе равно давлению пара над материалом, т.е. рп = рм, тогда относительная влажность воздуха ф = pn / рм будет равна относительной упругости пара материала ф = рм / рж, где рж = рн -давление насыщенного пара жидкости). Изменяя последовательно давление пара в окружающем воздухе, можно получить зависимость между давлением пара и содержанием воды в материале в виде некоторой кривой, называемой изотермой. Изотермой она называется потому, что температура материала равна температуре окружающего воздуха и при всех изменениях давления остаётся одной и той же; другими словами, зависимость между содержанием воды в материале и давлением пара устанавливается при неизменной температуре.
Если кривая получена в результате испарения из материала некоторого количества воды, то она называется изотермой десорбции (обезвоживания); если же равновесие достигается оводнением (часть влаги поглощается материалом из воздуха), то кривая называется изотермой сорбции (оводнения).
При исследовании сорбционных свойств материалов эксперимент проводился следующим образом: образцы материалов (массой m 1 г) измельчались и помещались в предварительно взвешенные стеклянные бюксы. Бюксы с содержимым снова взвешивались и ставились в эксикатор с раствором серной кислоты определённой плотности.
При проведении эксперимента по определению сорбционных свойств материалов использовались 6 эксикаторов с серной кислотой плотностью 1,83; 1,564; 1,481; 1,36; 1,3; 1,082 кг/м3 и относительной влажностью воздуха О, 10, 20, ЗО, 60, 80%, соответственно, и эксикатор с дистиллированной водой (ф =100%).
Образцы выдерживались в эксикаторах, имеющих определенную влажность и температуру воздуха, до установления постоянной массы, после чего высушиванием при 105С определялась масса абсолютно сухого образца. Заданная влажность воздуха в эксикаторах создавалась с помощью термостатированного шкафа. Для низкотемпературных условий эксикатор помещался в холодильник.
Наибольшее число факторов влияет на набухаемость образцов КСМ по объему (рисунок 2.11). В тех случаях, когда набухаемость возможна, но является нежелательной, ее величину можно регулировать содержанием методом формования (направлением приложенной нагрузки), а форма -геометрическими параметрами формующей поверхности [196].
Основными методами формования образцов коллагенсодержащих материалов (КСМ) являются прессование, экструзия, литье и нанесение. В зависимости от метода формования применяется различное формующее оборудование (Приложение В).
Формование КСМ методом прессования представляет собой процесс получения материалов на прессовом оборудовании посредством воздействия на исходное сырье сжимающего усилия. При использовании метода прессования необходимым является наличие прессового оборудования, пресс-форм, обеспечивающих заданные геометрические параметры материала, приемного устройства, а также устройства, служащего для перемещения полуфабриката после формования.
Перед формованием полуфабриката на нижнюю плиту пресса укладывают матрицу и устанавливают шаблон, соответствующий необходимой форме. Отформованный полуфабрикат вместе с шаблоном и матрицей перемещается транспортирующим устройством к месту сушки или дальнейшего формования. Толщина влажного полуфабриката определяется сменными ограничителями. Сушка образцов проводилась в сушильном шкафу.
Метод литья заключается в том, что детали получают из коллагеновой массы с большим содержанием воды путем ее разливания или заливания, которые осуществляются с использованием формозадающих матриц, имеющих вид кювет, подающего устройства, например, литьевого пресса, транспортирующего устройства. Формование экспериментальных образцов выполнялось заливанием смеси в кюветы прямоугольной формы. При необходимости, выравнивание толщины коллагенсодержащей смеси залитой в кювету осуществлялось с помощью ракли. Кюветы с залитой смесью подвергались сушке в течение трех суток при нормальных условиях или в сушильном шкафу, затем образцы вынимались из кювет. Нанесение может быть выполнено промазыванием, которое осуществляется с помощью ракли или дозатора. В случае необходимости операция нанесения формовочной смеси может многократно повторяться. Для нанесения используется формозадающая поверхность, представляющая собой материал основы или подложку. При изготовлении экспериментальных образцов нанесение коллагеновой смеси на поверхность материала или опорную поверхность осуществлялось при помощи ракли.
Экструзивное формование - это метод получения полуфабриката заданного профиля или конфигурации путем продавливания приведенного в пластическое состояние исходного сырья через формующую щель формовочной головки.
При изготовлении экспериментальных образцов экструзией для равномерного обеспечения подачи смеси использовался подающий пресс. Смесь под давлением подавалась через формующую щель на движущийся транспортер. Сушка происходила конвективным путем и с использованием инфракрасного излучателя.
Методы формования различаются как по способу приложения формующей нагрузки, так и по виду подачи сырья и принимающего устройства. Подача сырья может быть непрерывной и дискретной. При непрерывной подаче достаточно наличия подающего устройства: литьевого пресса при изготовлении материалов литьем, формующей машины при изготовлении материалов экструзией, подающего пресса при изготовлении материалов прессованием.
Непрерывная подача сырья характерна для изготовления полотен. Дискретная - для изготовления листовых материалов и отдельных деталей. При этом возможно использование тех же видов подающих устройств, но снабженных дозаторами.
Структурные исследования процессов изготовления коллагенсодержащих деталей
Структурные исследования обобщенного процесса изготовления коллагенсодержащих формованных деталей проведены с целью определения вариантов единичных процессов на основе структурной модели, разработанной путем установления всего мноюобразия связей между элементами на основе анализа информации об исходных действующих процессах и с учетом результатов экспериментальных исследований.
Модель процесса, представленная в общем виде, является статической и не отражает всех особенностей динамики нового процесса.
В ее рамках, путем изменения вида связей между элементами можег быть построена структурная модель процесса. Особенностью построения структурных моделей является рассмотрение функции процесса лишь как одной из предпосылок выделения элементов, 01 носящихся к определенному варианту процесса. За основу построения структурной модели М1 взят общий перечень элеменюв структуры процесса изготовления коллагенсодержащих деталей.
Особенностью процесса изготовления коллагенсодержащих изделий является многовариантность способов их получения. Высокая формовочная способность исходного сырья позволяет, помимо полотна и листовых материалов, изготавливать цельноформованные детали и изделия, обладающие сложной пространственной формой, получать плоские и объемные двухслойные материалы и детали, состоящие из коллагенсодержащего материала и материала верха, а также армированные текстильным наполнителем.
Повышенная пластичность коллагенсодержащих материалов, достигаемая увлажнением, обеспечивает возможность формования деталей из готовых материалов, а хорошая формоустойчивость - использовать их в качестве формозакрепляющих деталей приклада.
Достаточная прочность дает возможность для применения методов раскроя и ниточных соединений при обеспечении заданной формы детали конструктивными методами.
Таким образом, процессы изготовления коллагенсодержащих деталей характеризуются большим числом возможных вариантов технологических решений, реализуемых на основе использования одного вида сырья. Многообразие видов коллагенсодержащих деталей достигается применением различных методов их изготовления, образующих достаточно большое, но прогнозируемое число вариантов структуры процесса.
Процессы, основанные на использовании различных методов формования, имеют близкую структуру, состоящую из ограниченного числа групп операций. Исключение составляют процессы с использованием метода нанесения коллагенсодержащеи пасты на изделие, т. к. заведомо отсутствует соединение детали с изделием.
На основе анализа экспериментальных данных, с учётом состава элементов нового процесса, разработана матрица связей между элементами структуры (таблица 3.1) и обобщенная структурная схема процесса изготовления швейных изделий с использованием коллагенсодержащих материалов, представленная на рисунке 3.1.
Полученная структура представляет собой схему исключений [162]. В данной схеме последовательно выполняемые элементы выделенного процесса соединяются дугами, соответствующими связям между ними и отражающими исключение элементов из обобщенного перечня. Каждой из дуг соответствуют номера тех схем из девятнадцати процессов, которые получены сочетанием данных вариантов исключений. Формирование схем (рисунок 3.2.) проведено в результате установления соответствия между
Окончательная отделка 14. Соединение деталей изделия 13. Соединение части изделия с КС деталью 12. Формование части изделия 11. Уточнение КС детали 10. Дополнительное формование КС детали 9. Изготовление комплексной детали изделия 8. Соединение частейколлагенсодержащих деталей 7. Изготовление комплексной детали кроя а Оя тз оЯс 5.
В результате анализа схемы перспективных процессов изготовления изделий с использованием коллагенсодержащих материалов выявлено, что различные варианты процессов зависят от способа изготовления коллагенсодержащей детали. Выделено 19 различных способов получения формованной детали, и, соответственно, 19 процессов изготовления изделий с использованием коллагенсодержащих деталей, которые возможно, в свою очередь, объединить в группы.
Признаками объединения процессов в группы являются: - вид основы; - полученное коллагенсодержащее изделие; - дополнительная обработка коллагенсодержащего изделия. Все процессы можно объединить в 5 групп. Первая группа включает процессы изготовления изделий с нанесением коллагенсодержащей пасты. Паста может наноситься на меховой или кожевенный полуфабрикат, деталь кроя, деталь изделия. В зависимости от этого выделено 3 процесса. Вторая группа включает в себя процессы изготовления изделий с коллагенсодержащими формованными деталями. Третья группа объединяет процессы изготовления изделий с армированными коллагенсодержащими формированными деталями. Процессы второй и третьей групп исключают стачивание срезов деталей, пространственная форма получается только за счет формования, при этом формование может быть как одноэтапным, так и двухэтапным. Во вторую и третью группы входят по 4 процесса. Четвертая группа включает в себя процессы изготовления готовых изделий с коллагенсодержащими формованными шитыми деталями. Пятая группа объединяет процессы изготовления изделий с армированными коллагенсодержащими формованными шитыми деталями. Получение пространственной формы коллагенсодержащей детали в процессах четвертой и пятой групп происходит не только за счет конструктивных членений. Формование детали может быть одноэтапным и двухэтапным.
Выбор проектных процедур технологического проектирования коллагенсодержащих деталей
Технологическое проектирование коллаї енсодержащих деталей включает две укрупненные проектные процедуры: определение структуры процесса и выбор методов изготовления детали. Предлагаемый подход к технологическому проектированию формованных коллагенсодержащих деталей основан на использовании описания технологического процесса как системного объекта и заключается в выборе варианта его изменяющейся части на основе принятых ограничений и критериев оптимизации.
При проектировании используется полное описание процесса, представленное иерархической структурой и включающее элеменш, описывающие структуру S, функцию F и применяемые методы - U
Чтобы описать единичный процесс изготовления коллагенсодержащей детали необходимо установление: связи между элементами описания связей, определяющие последовательность выполнения операций гехнолоїического процесса, набор и порядок следования функциональных состояний, технологию, применяемую при изготовлении детали, задаваемую совокупностью и очередностью методов. С этой целью элементы иерархического описания приведены в соответствие элементам структурной, структурно-лоіической и функциональной моделей процессов (таблица 4.1).
На основании взаимосвязей между структурной и иерархической моделями определено описание стратегий изготовления коллагенсодержащих деталей в рамках иерархического описания структуры (таблица 4.2).
Приведённый в главе 3 код коллагенсодержащей детали D, определяется на основе имеющейся информации о конструкции изделия. В случае, когда код детали сформирован полностью, стратегия однозначно определена, если определены лишь некоторые позиции кода, происходит выделение области возможных вариантов из извесшых девятнадцати. Если код детали вообще не определен, далее рассматриваются все известные варианты процесса.
В зависимости от ответов происходит исключение недопустимых для реализации вариантов в соответствии с таблицей Д.2, представленной в Приложении Д.
Следующим шагом является определение оптимальной стратегии в области допустимых вариантов. С этой целью учитывается, во-первых, возможность реализации стратегии с учетом заданного требованиями к изделию диапазона свойств и, во вторых, влияние варианта изготовления детали на ее свойства.
Возможные варианты стратегий изготовления формованных коллагенсодержащих деталей можно разделить на группы. К первой группе относятся стратегии, в которых коллагенсодержащий материал образует комплексный, совместно с кожевой тканью меха. Вторая и третья группа объединяют стратегии, в которых объемная форма коллагенсодержащих деталей получается за счет конструктивных членений, при этом детали могут быть неармированными и армированными. Четвертая и пятая группы объединяют стратегии, в которых объемная форма получена дополнительным формованием, при этом коллагенсодержащие детали могут быть армированными и неармированными.
При анализе видов процессов изготовления коллагенсодержащих материалов и изделий с их применением с точки зрения учета технологических свойств детали выделены следующие группы.
Первая группа включает процессы с использованием коллагенсодержащего армированного материала с пошивом и с дополнительным формованием (16) и аналогичный процесс с использованием коллагенсодержащих армированных деталей с пошивом и с дополнительным формованием (18).
Ко второй группе относится процесс с использованием коллагенсодержащеі о полотна с пошивом и с дополнительным формованием (12) и аналогичный процесс с использованием коллагенсодержащих формованных шитых деталей с дополнительным формованием (14).
При выборе материалов для реализации этих процессов учитывают прочность, относиіельное удлинение, усадку образцов. Предпочтителен выбор материалов с наименьшей жесткостью.
Третья группа включает процесс с использованием коллаген содержащего полотна с дополнительным формованием (4) и процесс с использованием коллагенсодержащих деталей с дополнительным формованием (6).
Четвертая группа включає і процесс изготовления изделий с использованием армированного коллагенсодержащего полотна с дополнительным формованием (8) и процесс изготовления изделий с использованием армированных коллагенсодержащих деталей с дополнительным формованием (10).
Для реализации относящихся к пятой группе процессов изготовления изделий с использованием коллагенсодержащих армированных формованных деталей с пошивом без дополнительного формования (19) и процесса с использованием коллагенсодержащего армированного формованного полотна с пошивом без дополнительного формования (17) материалы вьібираюі с учетом жесткости. Дополнительное требование предъявляют к вязкости состава.
Шестая іруппа включает процесс изгоювления изделий с нанесением коллагенсодержащей пасты на материал верха (I), процесс изготовления изделий с нанесением коллагенсодержащей пасты на деталь кроя (2) и процесс изготовления изделий с нанесением коллагенсодержащей пасты на готовую деіаль из маїериала верха (3).
При выборе материалов для реализации этих процессов необходимо учитывать вязкость коллагенсодержащей пасты. Данному требованию удовлетворяют составы с 6% содержанием коллагена. Дополнительных условий с точки зрения технологических свойств нет, состав выбирают в зависимости от вида изделия и требований к нему.
К седьмой группе относятся процесс изготовления изделий с использованием коллагенсодержащего формованного полотна с пошивом без дополнительного формования (13) и процесс с использованием коллагенсодержащих деталей с пошивом без дополнительного формования (15).
При выборе материалов для процесса изготовления изделий с использованием армированного коллагенсодержащего полотна без дополнительного формования (9) учитывают вязкость состава.
Выбор материалов для процесса изготовления изделий с использованием коллагенсодержащего полотна без дополнительного формования (5), процесса с использованием коллагенсодержащих деталей без дополнительного формования (7) и процесса с использованием формованных коллагенсодержащих деталей без дополнительного формования (11) зависит от вида изделия и требований к нему. Технологические требования предъявляются к процессам 7 и И с точки зрения способности исходного сырья к сохранению формы.
