Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Анализ направлений модификации войлочных деталей с позиций применения комбинаторных методов в проектировании одежды .
1.1 Комбинаторные методы в проектировании 8
1.2 Особенности изготовления изделий из войлока 12
1.3 Анализ возможностей модификации войлочных деталей 21
1.4 Концепция модификации деталей одежды из войлока на основе комбинаторных принципов 26
Выводы по ГЛАВЕ 1 30
ГЛАВА 2 Исследование взаимосвязей между параметрами технологического процесса и свойствами модифицированных деталей из войлока
2.1 Параметрический анализ технологического процесса изготовления войлочных деталей J1
2.2 Исследование влияния декоративной отделки на свойства войлочной детали
2.3 Установление зависимости характеристик войлочного полотна от вида модификации формы детали
2.4 Исследование возможностей модификации свойств войлочных деталей у
Выводы по ГЛАВЕ 2 з
ГЛАВА 3 Разработка методов модификации деталей одежды из войлока
3.1 Выбор методов модификации войлочных деталей 64
3.2 Разработка матрицы комбинаторного формообразования деталей женского жакета из войлока
3.3 Разработка метода проектирования и изготовления модифицированных шаблонов деталей изделия из войлока
Выводы по ГЛАВЕ 3 83
ГЛАВА 4 Проектирование и изготовление женских жакетов из войлока 85
4.1 Разработка методики проектирования модифицированных 85
войлочных деталей женских жакетов
4.2 Разработка технологии изготовления жакетов из войлока с применением методов модификации "3
4.3 Апробация разработанных проектных и технологических решений женских жакетов из войлока 204
Выводы по главе 4 122
Общие выводы по работе 123
Список литературы
- Особенности изготовления изделий из войлока
- Исследование влияния декоративной отделки на свойства войлочной детали
- Разработка матрицы комбинаторного формообразования деталей женского жакета из войлока
- Разработка технологии изготовления жакетов из войлока с применением методов модификации
Введение к работе
Актуальность работы. Изготовление деталей одежды формованием является одним из перспективных направлений развития технологии швейных изделий. Особый интерес представляет создание промышленной технологии формования войлочных деталей непосредственно из волокнистого сырья, минуя стадию изготовления материала. Изделия из войлока дают возможность не только обеспечивать уникальные теплозащитные и гигиенические свойства одежды, но и получать интересные декоративные эффекты.
Расширение области применения войлочной одежды сдерживается необходимостью проектирования свойств материала и изготовления большого числа плоских и объемных шаблонов при выпуске новых моделей.
Поэтому представляет интерес возможность расширения ассортимента войлочной одежды за счет использования модифицированных деталей. Модификация дает возможность частичного изменения объемной формы детали, структуры и состава войлока, что подразумевает лишь незначительную доработку конструкции и технологии и сужает задачу проектирования материалов.
Целесообразность применения для модификации войлочных деталей комбинаторного метода определяется тем, что новое изделие можно получить при сочетании ограниченного набора частей объемного шаблона, основных и дополнительных материалов, приемов формообразования и декорирования.
Задача разработки комбинаторных методов модификации деталей одежды из войлока на сегодняшний день не решалась и является актуальной.
Объектом исследования являются процессы проектирования и изготовления модифицированных деталей одежды из войлока.
Предмет исследования - модифицированные детали одежды из войлока.
Целью диссертационной работы является разработка комбинаторных методов модификации войлочных деталей для реализации ресурсосберегающей малооперационной технологии швейных изделий при изготовлении одежды.
Для достижения данной цели решены следующие задачи:
проанализированы процессы изготовления валяльно-войлочных изделий с позиции применения комбинаторных методов проектирования для модификации деталей одежды из войлока;
- исследовано влияние параметров технологического процесса на
свойства деталей одежды из войлока;
- разработаны методы модификации деталей одежды из войлока для
расширения ассортимента изделий на основе комбинаторных принципов;
- разработан метод проектирования и изготовления составных
объемных шаблонов, используемых при формовании модифицированных
войлочных деталей;
разработаны методика проектирования и технология изготовления модифицированных деталей одежды из войлока
проведена апробация результатов работы на примере изготовления женских жакетов.
Методы исследования. В работе использовались
экспериментальные методы исследования физико-механических свойств войлока, методы анализа и синтеза процессов проектирования и производства, методы планирования полного факторного эксперимента, математического моделирования. При решении отдельных задач использовались программы Microsoft Word, Excel, Photoshop, «CorelDRAW». Для оценки качества изготовления объемного шаблона стана использовалась система 3-х мерного сканирования, разработанная в МГУДТ на кафедре ХМКиТШИ к.т.н. Петросовой ИА.
Научная новизна работы заключаются в:
разработанном методе зональной модификации деталей одежды из войлока на основе комбинаторных принципов;
параметрическом описании процесса изготовления модифицированных войлочных деталей;
установлении математических зависимостей свойств модифицированных войлочных деталей одежды от параметров технологического процесса.
Практическая значимость полученных результатов заключается в разработке:
- способа зонального укрепления войлочной детали прокладочными материалами (патент РФ №245776 от 10.08.12 «Способ получения
цельноформованной детали из войлока»);
усовершенствованной методики испытаний клеевых соединений в изделиях из войлока;
технологии изготовления женских жакетов из войлока, содержащих модифицированные детали сложной формы;
матрицы комбинаторного формообразования деталей женского жакета из войлока;
методики проектирования модифицированных войлочных деталей женских жакетов;
составного объемного шаблона войлочных деталей одежды на основе комбинаторных принципов.
Апробация и реализация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на 63 научной конференции студентов и аспирантов «Молодые ученые - XXI веку» (г. Москва), 2011г., международной научной конференции «Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности» (г. Витебск, 2011г), на заседаниях кафедры ХМКТШ МГУДТ (2011-2013гг).
Практическая значимость работы подтверждена результатами апробации разработанной методики проектирования и технологии изготовления модифицированных деталей одежды из войлока в производственных условиях ООО «Александра К» (г.Москва), ООО «АНКА Салон» (г.Москва).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов по работе, списка литературы и приложений. Работа изложена на 168 страницах машинного текста, содержит 58 рисунков, 12 таблиц. Список литературы включает ПО источников.
Особенности изготовления изделий из войлока
Изучение процессов проектирования и изготовления войлочных изделий выявило ряд особенностей, позволяющих определить направления модификации войлочных деталей [11-14, 16-29].
Во-первых, изготовление детали происходит непосредственно из волокон шерсти, минуя стадию изготовления материала, поэтому ее свойства во многом будут зависеть от качества шерсти. Шерсть подвергается свойлачиванию и валке, представляющим собой выработку волокнистого продукта при помощи трения, удара или давления с одновременным воздействием тепла, влаги, химических реагентов.
Свойлачивание - способность волокон перепутываться, сближаться, вызывая сокращение толщины волокнистого холста в результате механических и физико-химических воздействий. Валкоспособность - свойства волокон шерсти сближаться, перемещаться, сцепляться, извиваясь перепутываться с сокращением по всем трем измерениям волокнистого холста под влиянием механических и физико-химических воздействий. Валкоспособность является специфическим свойством шерстяного волокна, обусловленным его строением [34,35].
Волос шерсти имеет чешуйчатую поверхность, и чешуйки, располагаясь в один слой, налегают друг на друга наподобие черепицы. И когда, в процессе валяния, шерстяные волокна хаотично переплетаются друг с другом, чешуйки сцепляются, не позволяя волокнам высвободиться. Поэтому шерсть - единственное волокно, которое можно свалять [16, 40 ,41].
Валкоспособность шерсти определяется структурой, химическими, физико-механическими и геометрическими свойствами волокон, причем каждое из этих свойств имеет свое назначение [16,17, 22]. Соответствующим подбором компонентов по валкоспособности обеспечивается нормальное протекание процессов свойлачивания и валки, а также выработки валяных изделий заданных линейных размеров и плотности. Высший балл (10) по валкоспособности присваивается отечественной мериносовой шерсти. По отношению к этому баллу определяется и валкоспособность остальных видов сырья, используемых в ва-ляльно-войлочном производстве [14].
При валянии объем кома значительно уменьшается (у войлока до 80%), а плотность и прочность значительно возрастают, но до определённого предела, после которого перенапряжённые волокна начинают разрываться.
Таким образом, процесс создания из шерсти и плоских, и объемных изделий подразумевает использование технологий и приёмов, которые бы позволяли должным образом смешивать и переплетать волокна шерсти. Такая технология опирается на специфическое строение и свойства шерстяного волокна: наличие чешуйчатого слоя, извитость волокон, способность к усадке [13,14].
Мокрое валяние - это классический способ. Основная его особенность состоит в том, что для облегчения перемешивания и взаимопроникновения волокон шерсти используют мыльный раствор, который значительно уменьшает трение между волокнами, и под воздействием сжимающих и давящих движений волокна располагаются в толще материала так, как их ни за что не удалось бы расположить в слое войлока в сухом состоянии. Помимо этого в горячей воде волос шерсти значительно удлиняется - таково природное свойство шерсти[13,14].
Сухое валяние - этот способ называют также фильцеванием (от анг. felting, нем. filzen). Он подразумевает перемешивание волокон шерсти с помощью фильцевальной иглы, которая имеет специальные, сделанные под небольшим наклоном, насечки. Когда такая игла проходит сквозь слой шерсти, она увлекает за собой попавшие в насечки волоски. Несложно представить, что при многократном протыкании комка шерсти волокна переплетутся требуемым образом и получится войлочное изделие. Фильцеванием пользуются для нанесения рисунка на ткань и, особенно этот способ незаменим, для создания войлочных изделий сложной формы [20-28].
Процесс сухого валяния является трудоемким и применим, скорее для отделки деталей.
Таким образом, процесс изготовления деталей одежды из войлока является сложным многостадийным процессом, который существенно отличается от традиционного использованием в качестве материала волокнистого сырья и возможностью создания плоских и объёмных цельноформованных деталей и изделий. При его реализации происходит постоянное изменение геометрических размеров объекта обработки при превращении холста путём свойлачивания, валки, формования и сушки в детали и отделочные элементы и их соединие в изделие. Поэтому требуется проектирование большого числа новых видов шаблонов. Придание нужной объемной формы плоским деталям происходит в процессе формования. Войлок способен принимать сложную пространственную форму и сохранять ее после снятия растягивающего усилия.
Исследования, проведенные Сыдыковой Ж.А. [15], показали, что на механические свойства войлока, а именно прочность, жесткость, упругость, относительное удлинение при разрыве оказывают такие факторы как толщина холста, температура воды при свойлачивании и продолжительность валки. Оперируя этими факторами можно изготовлять войлочные детали с необходимыми свойствами.
При создании войлочного холста, шерсть выкладывают от двух до шести слоев, каждый из которых укладывается в перпендикулярном направлении по отношению предшествующему. Введение регулярной продольно-поперечной раскладки при мокром валянии дает возможность контролировать толщину изготовляемого изделия и достигать уникальной тонкости без значительной потери прочности [47].
Исследование влияния декоративной отделки на свойства войлочной детали
При соединении частей деталей на этапе Z7 изменяются линейные параметры полуфабриката l7j. Параметры и, t являются заданными. Масса полуфабриката m - это сумма масс холстов частей детали.
В процессе первого периода валки Z8 происходит сцепление шерстяных волокон между собой. Параметры процесса t, ph, являются заданными, позволяющими получать полуфабрикат с наилучшими показателями механических свойств. Линейные размеры полуфабриката !«, значительно уменьшаются.
В процессе второго периода валки Z9 и формования на манекене происходит направленное изменение линейных размеров l8j до соответствия объемному шаблону F,.
Уточнение краев детали на этапе Zn выполняется во влажном состоянии полуфабриката с помощью вспомогательных шаблонов. Конфигурация краев и срезов детали принимает окончательный вид с линейными размерами по участкам 1 .
Сушка полуфабриката происходит при условиях приближенных к нормальным (ti=20±2C, ф=65±2%). Происходит изменение линейных размеров частей детали, которые подвергались сушке в свободном состоянии (воротник, отделочные элементы).
Результатом процесса проектирования является войлочная деталь, соответствующая форме объемного шаблона Fj с линейными размерами по участкам I12,, имеющая заданные голщину Ti2, поверхностную плотность детали Ms, цвет С, необходимые физико-механические свойства Р, є, Е, У.
Время т, определяется для каждого этапа процесса изготовления и зависит в основном от размера полуфабриката, является заданным параметром.
На основе параметрического анализа определены исходные (ИП), задаваемые (ЗП) и проектируемые параметры (ПП) технологического процесса (Рисунок 2.2).
Получение детали определенной формы F, толщины Т, геометрических параметров Ц зависит от выбора поверхностной плотности проектируемой детали М и требуемых прочностных показателей.
Параметрическое описание позволило выявить, что в процессе изготовления линейные размеры полуфабриката и его толщина постоянно изменяются.
Для определения влияния сушки на изменение линейных размеров войлочных деталей необходимо проведение эксперимента, так как исчерпывающие данные в литературных источниках отсутствуют.
Процесс получения объемной войлочной детали из плоского полуфабриката путем формования на объемном шаблоне протекает за счет увалки войлока или его растяжения. Поэтому в ходе дальнейших экспериментов необходимо определить максимальные значения растяжения войлока и увалки.
Декорирование войлока возможно с помощью применения шелковых тканей и волокон, влияние которых на физико-механические свойства войлока необходимо исследовать. Благодаря неосыпаемости срезов, очень часто войлочные детали украшают перфорацией. Если различного рода объемные элементы могут быть оценены с позиций формования, то перфорация, приводящая к нарушению целостности требует отдельной оценки. Необходимо учитывать влияние параметров перфорации на физико-механические свойства войлока.
Использование клеевых прокладочных материалов позволяет уменьшить толщину войлочной детали и повысить формовочные свойства детали [55], но не были изучены свойства самых клеевых соедшіений.
Решению этих вопросов посвящена экспериментальная часть 2-й главы. Многие способы отделки войлока пришли к нам из древности и сохранились до наших дней. Вваливание узора, инкрустация, аппликация, вышивка, роспись по войлоку используются и сейчас при изготовлении традиционных изделий различных народов.
Современный спектр декоративных решений изделий, изготовленных из шерсти валялыю-войлочным способом, намного расширился. Шерсть используется для получеігая объемных деталей, появились способы вваливаиия шерсти в различные материалы (нуноваляние), тонкий и сетчатый войлок, который использугот для изготовления шарфов и декорирования изделий. Применяется комбинированный метод, сочетающий в себе мокрое и сухое валяние для получения необычных художественных эффектов.
Исследование влияния параметров перфорации и характеристик холста на свойства деталей одежды из войлока Свойства волокон шерсти сваливаться и образовывать плотное не осыпающееся полотно позволили применить перфорацию как один из видов
Разработка матрицы комбинаторного формообразования деталей женского жакета из войлока
Результат проведенных экспериментов показал, что наличие в войлоке дополнительного слоя из шелкового материала оказывает влияние на свойства деталей из войлока. При достижении определенной поверхностной плотности вид материала имеет меньшее значение, чем его наличие. Эффект от разных материалов один и тот же за счет структуризации войлока. А при более тонком войлоке вид дополнительного материала имеет значение.
Работы, проводимые на кафедре ХМК ТШИ МГУДТ, по исследованию физико-механических свойств образцов войлока изготовленных с использованием клеевых материалов показали существенное повышение прочности и упругости материала. Однако не были известны свойства получаемых клеевых соединений.
Так как испытания по изучению свойств клеевых соединений в изделиях из войлока проводились впервые, внесены изменения в методику определения разрывной нагрузки, необходимые для отделения испытуемых слоев друг от друга на сдвиг и на расслаивание.
Методика разрабатывалась в соответствии с ГОСТ 28832-90 «Материалы прокладочные с термоклеевым покрытием, методы определения прочности склеивания» [16] и методическими указаниями к выполнению лабораторных работ по химизации технологических процессов швейного производства [15].
При проведении эксперимента определялась прочность соединения войлока (волокнистый состав 100 % шерсть, поверхностная плотность 210 г/м2) с тремя видами клеевых прокладочных материалов: клеевая паутинка арт. ZG 902 (40 г/м2), дублерин стрейч арт. R161G57 (55 г/м2) и дублерин трикотажный на вязаной основе арт. Bl 13N71.
Отличительной особенностью методики стал способ изготовления войлочных образцов. Клеевые материалы располагались не между полотнами войлока, а между войлочными холстами еще до свойлачивания. Войлочные холсты дополнительно укреплялись для предотвращеігая разрушения заготовіси до разрыва непосредственно изучаемого клеевого соединения. Для определения разрывной нагрузки на расслаивание производилось свойлачивание войлочных холстов с клеевыми прокладочными материалами. На участке 9 см, где не должно было произойти соединение волокон холстов при валке, прокладывался слой блокиратора (полиэтиленовая пленка) (Рисунок 2.15, а). После высыхания, заготовки помещались под пресс. Из полученных заготовок для каждого вида клеевого материала вырезалось по три элементарные пробы. Участок 11 см с клеевым прокладочным материалом был разделен прямыми линиями через каждый сантиметр (Рисунок 2.15, б).
Вид пробы на расслаивание: а - структура пробы (1 - шерстяные слои холста, 2 - клеевой прокладочный материал, 3 - блокиратор, 4 - клеевой прокладочный материал для укрепления войлока); б - схема разметки пробы Для определения характеристик при разрыве использовалась разрывная машина РМ-3-1 с постоянной скоростью опускания нижнего зажима 250 мм/мин. Показатели нагрузки расслаивания по каждому виду прокладочного материала представлены в таблице 2.4 Прочность склеивания R, даН/см, вычислялась по формуле: R=(P,+P2+ +РпУВ, (15) где РЬР2... Рп - показатели нагрузки расслаивания каждого образца, даН; п - количество экспериментальных образцов; В - номинальная ширина образца, см.
Для определения разрывной нагрузки на сдвиг на край нижнего войлочного холста помещалась полоска испытуемого клеевого прокладочного материала шириной 2 см, сверху она закрывалась вторым холстом (Рисунок 2.16). Производилось свойлачивание войлочных холстов. После высыхания, заготовки были помещены под пресс. Для каждого образца клеевого прокладочного материала вырезались по три элементарные пробы.
Прочность склеивания R, даГІ/см, вычислялось по формуле (15). Результаты испытаний представлены в таблице 2.5.
Результаты испытаний на сдвиг образцов войлока с различными видами прокладочных материалов Артикул прокладочного материала Предел прочности при сдвиге, даН ZG902 23,67 R161G57 24,67 B113N71 10,8 без клеевого материала 16,7 Характеристики прокладочных материалов, используемых в образцах войлока представлены в таблице 2.6. На основе полученных результатов построены графики зависимости прочности соединений образцов изготовленных в равных условиях, но с различными прокладочными материалами в виде диаграмм (Рисунок 2.17).
По полученным диаграммам можно сделать вывод о том, что наиболее высоким показателем прочности клеевого соединения при сдвиге обладают клеевые прокладочные материалы арт. ZG 902 и api\R161G57. Образец без прокладочного материала имеет средний показатель прочности. Клеевой прокладочный материал арт. B113N71 образует соединение с основным материалом низкой прочности. Образцы войлока с прокладочными материалами и без, при расслаивании показали более низкую прочность, чем при сдвиге. Это объясняется тем, что при расслаивании разрушались не адгезионные связи, а связи между самими волокнами шерсти.
Разработка технологии изготовления жакетов из войлока с применением методов модификации
Согласно экспериментальным данным, значение U = 2,5. К проектируемой войлочной детали предъявляются определенные требования: соответствующие значения разрывной нагрузки, удлинения при разрыве, жесткости, упругости. В результате проведенных экспериментов определена величина поверхностной плотности детали Ms, при которой разрывная нагрузка детали Р соответствует ГОСТу [111] .
С учетом требуемой величины разрывной нагрузки Р и времени валки т, рассчитывается значение поверхностной плотности холста Msx по формуле: Msx= 17,5Р + 0,35 - 3,15т, (27) определяется коэффициент уваливания: Кув =V Ms/Msx. (28) Для получения детали объемной формы из плоского полуфабриката необходим объемный шаблон требуемой формы и соответствующая ему модельная конструкция. Конструкция детали сложной формы разбивается на части.
При проектировании плоских шаблонов стана для создания выпуклости в области экстремальных точек фигуры верхние вытачки размоделируются для дальнейшего уваливания и формования на объемном шаблоне. Расчет линейных размеров полуфабриката до сушки и осноровки производится по формуле: Lnj(n/(i )= Lnj/Kc + L0CH , (29) где Кс - коэффициент сушки; Lnj - линейные размеры j-ro размерного признака проектируемой детали; L0cn ПрИПуСІС НЭ ОСНОрОВКу. Расчет параметров шаблонов для раскладки холста с учетом коэффициента уваливания Кув производится по формуле: lnj = LnjCii/Ф) ув- (30) После расчета площади частей изготавливаемой детали Snx, с учетом поверхностной плотности холста части детали Msx, рассчитывается масса шерсти для изготовления части детали: mn=SnxMsx. (31) Расчет массы слоя шерсти производится по формуле: mnb= (m„ - MLxlnp )/b, (32) где MLX- линейная плотность припусков для сращивания; Slnp - сумма длин припусков для сращивания; b - количество шерстяных слоев в холсте.
Особенности проектирования модифицированных деталей одежды из войлока На основе изучения связей между элементами и параметрами структуры процесса проектирования войлочных деталей и данных исследований, сформирована методика проектирования модифицированной детали (Рисунок 4.4).
Шелковые волокна, используемые в качестве отделки войлочных деталей, дают не только красивый декоративный эффект, но и повышают прочность детали, поэтому есть возможность уменьшить массу используемой шерсти и самого изделия. Зная поверхностную плотность слоя используемых шелковых волокон М(дв)з и требуемую разрывную нагрузку Р можно вывести из математической зависимости (13) определение значения массы шерсти для части детали: Ms = (Р+0,89-1,77 М(дв)5)/0,89 (33) Требуемая масса шерсти части детали определяется по формуле: mn=SnxMs/KyB2 (34) При проектировании детали с использованием дополнительных материалов необходимо учесть, что на свойства получаемого войлока влияют свойства самого дополнительного материала, место расположения материала в холсте (между шерстяными холстами, на поверхности холста). Значения разрывной нагрузки и жесткости войлока с дополнительными материалами соответствует определенной поверхностной плотности.
При декорировании войлочной детали перфорацией на участках подверженных нагрузкам, есть возможность регулирования жесткости, с учетом значения разрывной нагрузки Р соответствующего параметрам перфорирования: диаметру отверстий d и высоте холста hx. Р =79,71 - 9,69 d +3,484hx (35) Если значение разрывной нагрузки ниже требуемого, участок перфорации можно зонально усилить клеевым нетканым прокладочным материалом. При модификации формы войлочной детали, происходящей за счет растяжения участка войлочного полуфабриката после валки, рассчитывается значение разрывной нагрузки. При его несоответствии, увеличивается высота холста на деформируемом участке: Pi=21,9-0,54a+0,011a2, (36) где а, % - растяжение полуфабриката.
Таким образом, при проектировании происходит регулирование свойств детали в соответствии с предъявляемыми требованиями. Применительно к показателям жесткости и упругости, их величины определяются заданной формоустойчивостыо. Показатель относительного удлинения до разрыва определяет возможность деформации без разрушения на ответственных участках. Основным контролируемым параметром является разрывная нагрузка, значение которой определяется нормативными документами для аналогичных видов материалов. Допустимое отклонение по этому показателю связано с применением элементов декора, не подвергающихся нагрузкам в процессе эксплуатации. Параметры исходной детали для модификации: Fi. L . m. Т. Ms, Р. е. Е. У. С
