Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ способов соединения деталей одежды, изготавливаемой из натуральной кожи и композиционных материалов 8
1.1 Функции и свойства соединений в одежде из натуральной кожи и композиционных материалов 8
1.2 Характеристика способов соединения деталей одежды 9
1.3 Особенности образования клеевых соединений в одежде из натуральной кожи 27
Выводы по главе 1 29
2 Теоретические основы расчета технологических параметров образования ниточных соединений, обеспечивающих оптимальное сочетание их прочности и влагозащитных свойств 31
2.1 Виды и формы связи влаги с натуральной кожей и композиционными материалами. Капиллярное проникание влаги в волокнистые материалы 31
2.2 Капиллярно-пористая структура ниточных соединительных швов. Механизм переноса влаги на внутреннюю сторону одежду 36
2.3 Влияние щелевидности капилляров на капиллярную проницаемость 45
2.4 Расчет параметров образования ниточных соединений, обеспечивающих их влагозащитную функцию 49
2.5 Расчет прочности ниточных соединений в изделиях из натуральной кожи и композиционных материалов 57
2.6 Деформация кожевенных материалов нитками стежков 59
Выводы по главе 2 66
3 Экспериментальные исследования по установлению параметров образования ниточных соединений, обеспечивающих оптимальное сочетание их прочности и влагозащитных свойств 67
3.1 Выбор и обоснование методики определения приведенных максимальных радиусов пор и капилляров в структуре ниточных соединений 72
3.2 Исследование степени разрушения лицевого слоя натуральной кожи и композиционных материалов при различных параметрах стежкообразования 76
3.2.1 Влияние параметров иглы и нити на максимальный радиус пор и капилляров I группы 78
3.2.2 Влияние конструкции шва на размеры пор и капилляров II группы 81
3.3 Анализ изменений, происходящих в капиллярно-пористой структуре ниточных соединений в процессе эксплуатации изделия 83
3.4 Выбор и обоснование методики определения прочности ниточных соединений 93
3.5 Определение прочности ниточных соединений, обеспечивающих высокие влагозащитные свойства 96
Выводы по главе 3 100
4 Разработка способа герметизации ниточных швов 102
4.1 Способ параллельно-последовательной обработки ниточного шва плёночным термопластичным клеем 103
4.2 Выбор клеевого полимера 105
4.3 Экспериментальное исследование прочности клеевых соединений 106
4.4 Применение ультразвука для получения клеесварных соединений 117
Выводы по главе 4 123
Заключение 124
Библиографический список 126
Приложения 137
- Характеристика способов соединения деталей одежды
- Капиллярно-пористая структура ниточных соединительных швов. Механизм переноса влаги на внутреннюю сторону одежду
- Исследование степени разрушения лицевого слоя натуральной кожи и композиционных материалов при различных параметрах стежкообразования
- Экспериментальное исследование прочности клеевых соединений
Введение к работе
Актуальность темы
При проектировании и изготовлении одежды весенне-осеннего и зимнего периодов особое внимание уделяется обеспечению эстетического уровня изделий и их защитных функций от воздействия атмосферных осадков.
Указанными свойствами обладает одежда, изготовленная из натуральной кожи и композиционных материалов. Производство одежды из этих материалов является одним из важных направлений в народном хозяйстве России. Однако, не секрет, что зачастую потребители предпочитают отечественным изделиям импортные. В этих условиях перед отечественными предприятиями ставится важнейшая задача - занять лидирующее положение на потребительском рынке.
Решение этой задачи предполагает разработку основных направлений по совершенствованию технологии изготовления изделий из натуральной кожи и композиционных материалов, направленных на повышение уровня качества одежды.
Вопросам исследований различных способов соединения деталей одежды посвящены работы зарубежных и отечественных ученых: Кокеткина П. П., Назаровой А. И., Шаньгиной В. Ф., Романова В. Е., Соколовой А. П., Сахаровой В. И., Степановой С. И., Цветкова В. Н., немецких, чешских и других исследователей. Однако, обзор литературных источников, посвященных этим исследованиям, позволил выявить, что все рассмотренные работы направлены на исследование соединений деталей одежды из текстильных материалов, деталей обуви или кожгалантерейных изделий. Вопросы об исследованиях ниточных соединений, обеспечивающих высокие влагозащитные и прочностные свойства в одежде из натуральной кожи и композиционных материалов, не изучались раньше. В связи с этим, данные исследования весьма актуальны, что и предопределило выбор темы диссертационной работы, ее цели и задачи.
Цель работы
Основной целью работы является совершенствование способов соединения деталей одежды из кожевенных материалов, позволяющих снизить влагопроницаемость швов соединения при повышении их прочности.
Для достижения поставленной цели в работе решались следующие задачи:
анализ существующих способов соединения деталей одежды из натуральной кожи и композиционных материалов;
систематизация технологических параметров ниточных соединений в изделиях из натуральной кожи и композиционных материалов;
исследование видов и форм связи влаги с натуральной кожей и композиционными материалами;
разработка механизма переноса влаги на внутреннюю сторону одежды;
расчет параметров образования ниточных соединений, обеспечивающих высокие прочностные и влагозащитные функции;
разработка методики определения максимальных приведенных радиусов пор и капилляров в структуре ниточных швов;
исследование влияния различных параметров стежкообразования на водопроницаемость ниточных соединений в процессе эксплуатации;
исследование деформации кожи нитками стежков;
исследование и разработка способов образования комбинированных соединений в изделиях из натуральной кожи.
Методологической и теоретической основой исследования послужили труды российских и зарубежных ученых, публикации в периодической печати, инструкционные материалы и нормативно-техническая литература. В процессе работы над диссертацией были использованы результаты, полученные автором в ходе настоящего исследования.
Методы исследования
Исследования проведены на натуральных и искусственных кожах для изготовления одежды. В диссертационной работе обработка экспериментальных данных проводилась с использованием математической теории планирования эксперимента. Кроме того, в работе использовались программные продукты операционной системы Windows 98: Microsoft Word 2000, Microsoft Excel 97, графический редактор Microsoft Grapp, Corel Draw 7.0, пакет прикладных математических программ Maple 7.0.
Научная новизна работы состоит в следующем:
разработан механизм переноса влаги на внутреннюю сторону швейного изделия;
установлены пути проникновения влаги в ниточных соединениях в изделиях из натуральной кожи и композиционных материалов;
теоретически обоснованы и установлены взаимосвязи между размерами радиусов пор и капилляров и технологическими параметрами стежкообразования;
разработан новый способ снижения влагопроницаемости швов при воздействии ультразвуковых колебаний, научная новизна разработанного способа защищена авторским свидетельством на изобретение;
предложены направления устранения проникновения влаги в ниточных швах с применением термопластичных клеев.
Теоретические положения диссертационного исследования могут быть применены при дальнейших научных исследованиях ниточных швов различных конструкций в изделиях из натуральной кожи и композиционных материалов.
Практическая значимость работы
разработана оригинальная методика экспериментального определения размеров приведенных радиусов пор и капилляров;
экспериментально установлены изменения размеров радиусов пор и
капилляров в условиях имитирующих эксплуатацию изделия;
разработаны оптимальные технологические параметры выполнения ниточных и комбинированных соединений деталей изделий из натуральной кожи и композиционных материалов;
разработаны оптимальные технологические параметры выполнения клеесварных соединений деталей изделий из натуральной кожи с применением ультразвуковых колебаний;
Научно-практические рекомендации диссертационного исследования могут быть использованы на этапе проектирования изделий из натуральной кожи и композиционных материалов.
Апробация работы Основные положения и результаты диссертационной работы доложены и получили положительную оценку на
научных конференциях профессорско-преподавательского состава ГАСБУ г. Москва в 1986-1990г.г.;
научно-технических конференциях ЮРГУЭС г. Шахты в 1992-2004г.г.;
научных семинарах в МДНТП им. Ф.Э. Дзержинского;
международных научно-практических и технических конференциях ЮРГТУ г. Новочеркасск и МГУДТ г. Москва;
результаты работы внедрены в учебный процесс ЮРГУЭС и ГАСБУ.
Публикации
По результатам работы опубликовано одиннадцать научных работ, в том числе получено одно авт. свидетельство на способ ультразвуковой сварки.
Структура и объем диссертации
Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, в том числе содержит 35 рисунков, 18 таблиц, состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 108 наименований и приложения на 17 страницах.
1 АНАЛИЗ СПОСОБОВ СОЕДИНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ОДЕЖДЫ,
ИЗГОТАВЛИВАЕМОЙ ИЗ НАТУРАЛЬНОЙ КОЖИ И КОМПОЗИЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ
Характеристика способов соединения деталей одежды
Как известно, основная функция одежды - защитная. В готовом изделии она обеспечивается защитными свойствами материалов и соединений.
Натуральная кожа вследствие специфики ее структуры обладает идеальными влагозащитными свойствами: конусообразные микрокапилляры, располагающиеся по нормали к поверхности кожи (суженой частью наружу), способствуют удалению влаги из пододежного пространства, препятствуя ее проникновению внутрь (рисунок 1.1)/2/.
Высокие влагозащитные свойства некоторых композиционных материалов (искусственная кожа на текстильной или трикотажной основе, например) обусловлены наличием на лицевой стороне материала водонепроницаемого полимерного покрытия (рисунок 1.2)/3 /.
На защитные свойства швов в большей степени влияют такие технологические параметры стежкообразования, как: форма заточки острия иглы, ее диаметр, положение иглы относительно материала в момент прокола (с лицевой или изнаночной стороны), частота строчки и другие. Очевидно, что для уменьшения отверстий проколов, через которые проходит влага, нужно применять иглу с малым диаметром, а это, в свою очередь, требует использования ниток малой линейной плотности. Такие нитки имеют небольшую разрывную нагрузку, что влияет на прочность швов в одежде, так как, известно, что прочность соединений зависит от прочности самого материала и от прочности его скрепляющих элементов / 4 /.
Таким образом, изучение структуры соединительных швов для одежды из натуральной кожи и композиционных материалов с хорошими прочностными и влагозащитными свойствами с целью установления оптимальных технологических параметров является актуальной задачей.
Для изготовления одежды применяют различные способы соединений /5/: ниточный, клеевой, сварной и комбинированный. Помимо этих разрабатываются новые способы, создаются модификации известных. Применение различных способов соединений объясняется, во-первых, различными требованиями, предъявляемыми к сборочным операциям (прочность, износостойкость, герметичность, стойкость скрепляющих элементов к атмосферным и агрессивным воздействиям среды и т. п.) и, во 10 вторых, свойствами применяемых для изготовления одежды материалов.
Различные структурные особенности материалов для одежды определяют различное поведение их в процессе изготовления. По сравнению с текстильными материалами натуральная кожа и композиционные материалы получают наибольшее ослабление в процессе прокола иглой вследствие их большей плотности и компактности структуры. Степень ослабления различных видов кож различна и зависит от профиля острия иглы, частоты строчки, диаметра иглы и достигает иногда 50 %.
Рассмотрим краткую характеристику различных способов выполнения соединительных швов одежды из натуральной кожи и композиционных материалов.
В России и за рубежом много работ, объектами исследования которых являлись соединительные швы влагозащитной одежды. Из них следует выделить работы А. И. Назаровой / 6 /, А. П. Соколова / 7 /, В. Е. Романова / 8 /, С. И. Степановой / 9 / и других авторов, показавших целесообразность соединения деталей влагозащитной одежды различными способами сваривания, а также серию работ, выполненных в ЦНИИШПе и ГАСБУ /10/, по совершенствованию методов герметизации ниточных швов.
Однако следует отметить, что вопросы изготовления одежды различными способами сваривания решены применительно к термопластичным материалам с покрытиями и пленочным материалам и неприемлемы для соединения деталей одежды из натуральной кожи. Натуральная кожа может подвергаться сварке при помощи термопластичного посредника, что вызывает большие трудности в виду отсутствия на предприятиях необходимого оборудования.
Ниточное крепление является наиболее распространенным при изготовлении одежды из натуральной кожи и композиционных материалов, что подтверждается ОСТ 17-835-80 /11/.
Широкое применение ниточного соединения объясняется возможностью использования швейных машин - сравнительно недорогого оборудования, универсального в применении к различным материалам. Ниточные крепления также обладают достаточно высокой прочностью и хорошим внешним видом.
Основные показатели качества ниточных соединений, к которым относятся прочность (разрывная нагрузка) и износостойкость, зависят от свойств исходных материалов (ниток, тканей, кожи) и условий носки, от параметров образования строчки, режимов работы исполнительных инструментов швейных машин, а также их скорости / 12 /.
На качество ниточных соединений изделий, изготавливаемых из натуральной кожи и композиционных материалов, оказывает влияние термостойкость и толщина покрытия.
В общем объеме выпуска натуральной кожи для одежды наибольший удельный вес приходится на кожи с покрывным крашением. Лицевое покрытие представляет собой многослойную композицию, состоящую из пропитывающего и пигментного грунтов, среднего слоя покрытия и верхнего закрепляющего слоя. Общая толщина пленки на коже зависит от группы покрытия (полимеризационные, нитроцеллюлозные, полиуретановые, белковые), состояния поверхности кожи (лицевая или облагороженная) и топографии кожи (огузок, пола, вороток). Она колеблется от 35 до 202,2 мк I 13/.
Термостойкость грунта находится в пределах 76,б — 154,0 С, а готовой кожи -90,0- 160,0 С114 /. В результате трения иглы о материал образуется большое количество тепла, оказывающее влияние на иглу и кожу. В основном тепло аккумулируется иглой. Нагрев иглы при шитье достигает 400 — 500 С. Под действием высоких температур натуральные волокна теряют прочность, а затем разлагаются, что приводит к их размягчению и налипанию на лезвие иглы с заполнением желобков и ушка 115 1. Для искусственных кож также характерно это явление -полимерная пленка расплавляется и блокирует ушко иглы. По мере заполнения ушка иглы расплавленной пленкой прохождение нити через игольное отверстие затрудняется. В конечном результате это ведет к обрыву нити и непригодности иглы к дальнейшему использованию. Одновременно это приводит к снижению прочности шва и ухудшению внешнего вида изделия.
Следовательно, в этом направлении нужно проводить исследования по подбору таких параметров стежкообразования, которые бы снизили силы трения иглы, проходящей через кожу (форма заточки острия, соответствие номера ниток номеру иглы, волокнистый состав ниток) /16/.
В научно-технической и патентной литературе отсутствуют сведения о влиянии на эксплуатационные свойства ниточных соединений в изделиях из натуральной кожи и композиционных материалов технологических параметров образования стежка, от которых зависит прорубаемость, капиллярная проницаемость соединений, влияющая на защитные функции изделия и т. д.
В малочисленных литературных источниках / 16 - 22 / авторами даются лишь рекомендации по устранению некоторых технологических затруднений, вызванных особыми пошивочными свойствами натуральной и искусственной кожи для изготовления обуви и кожгалантереи: с целью устранения стянутости шва места прокладывания строчек смазывают машинным маслом или мыльной эмульсией, уменьшают степень давления лапки на кожу, смазывают нить маслом, ослабляют натяжение ниток, уменьшают число оборотов главного вала, применяют специальную тефлоновую лапку, или роль-пресс и т. д. Более полных исследований, связанных с изучением влияния технологических параметров образования ниточных швов в изделиях из натуральной кожи и искусственной в совокупности (номер и тип иглы, количество строчек и стежков в строчке, конструкция соединения, состав ниток и т. д.) на их прочностные свойства, в настоящее время не имеется.
Капиллярно-пористая структура ниточных соединительных швов. Механизм переноса влаги на внутреннюю сторону одежду
В период эксплуатации одежда, изготавливаемая из натуральной кожи и композиционных материалов, может подвергаться воздействию капельножидкой или парообразной атмосферной влаги. Небольшие размеры пор и капилляров, содержащихся в структуре ниточного шва, исключает прямое попадание дождевых капель в пододежное пространство, поэтому основным видом переноса влаги на внутреннюю сторону одежды будет являться капиллярное впитывание. Гидростатическое воздействие и кинетическая энергия капель дождя могут усиливать капиллярный массоперенос.
Опыт работы швейных предприятий показал, что наибольшее распространение при соединении деталей одежды, изготавливаемой из натуральной кожи и композиционных материалов, получили стачной и настрочной швы. Детальный анализ конструкции настрочного шва в одежде из этих материалов позволяет установить, что в структуре шва содержатся различные пустоты, позволяющие влаге проникнуть на изнаночную сторону изделия / 88 /. На рисунках 2.3 и 2.4 представлены схематичные изображения соединительных швов, применяемых при стачивании деталей одежды из натуральной кожи и композиционных материалов.
Проведем анализ поведения жидкости (влаги) в капиллярно-пористых телах, представляя капилляр в виде цилиндрической трубки с ограниченным количеством жидкости, которая имеет форму менисков с радиусами г. В таких капиллярах форма мениска не зависит от силы тяжести, а определяется только взаимодействием жидкости со стенками капилляра. Если трубка недостаточно малого радиуса, форма мениска зависит от действия силы тяжести, т. е. от количества жидкости в трубке.
В условиях повышенной влажности (дождь, туман, снег) сухое капиллярно-пористое тело стремится к равновесию с окружающей средой, адсорбируя молекулы воды из воздуха. В результате этого стенки пор и капилляров покроются слоем воды толщиной примерно 10 5 см. В капиллярах радиусом г 10 5 см и замкнутых капиллярах произойдет слияние этих слоев, и образуются мениски воды с искривленной поверхностью.
По истечении какого-то промежутка времени, в результате непосредственного соприкосновения атмосферной влаги с ниточными швами, капилляры I, II и III группы заполнятся водой. При этом изменится капиллярно-пористая структура ниточных швов. При 100 % влажности натуральная кожа набухает, также скрепляющие шов нитки, в зависимости от их волокнистого состава, подвергаются анизотропному набуханию. Вследствие этого отверстие прокола кожевой ткани швейной иглой уменьшается, и дальнейшее проникновение влаги в структуру ниточного шва ограничивается. Также известно / 91 /, что перемещение воды в капилляре уже заполненном водой отсутствует.
Описанный механизм проникновения атмосферной влаги в структуру ниточных швов характерен для эксплуатации одежды при воздействии на нее сначала парообразной, а затем - капельножидкой влаги.
В случае, когда одежда из условий с невысокой относительной влажностью попадает на воздух и сразу подвергается воздействию дождя, механизм проникновения влаги внутрь структуры шва будет отличаться тем, что процессы адсорбции, капиллярной конденсации и гидростатического впитывания будут протекать одновременно.
Таким образом, из всего сказанного выше следует, что ниточные соединительные швы в одежде из натуральной кожи и композиционных материалов будут заполняться влагой. Максимальное количество воды, которое может содержаться в шве, зависит от его пористости и вида воздействия атмосферной влаги. Швы, содержащие в себе воду, могут пропускать ее на внутреннюю сторону одежды. Причиной этого проникновения является разность капиллярных потенциалов, которая возникает при соприкосновении сухого и влажного материалов (рисунок 2.5). Рисунок 2.5 - Распределение потенциалов в области плечевого шва Капиллярный потенциал сухого шва максимален / 91 /: _2crCos0 грж (2.5) где рж — плотность жидкости, кг/м3. По мере заполнения капилляра водой (рисунок 2.6), независимо от того, как происходит это заполнение (капиллярное впитывание или конденсация), капиллярный потенциал уменьшается: V -gtSinS0, С2-6) где — часть длины капилляра, заполненная водой, м; $о - угол, под которым капилляр расположен к горизонту, град. / є -с N Рисунок 2.6 - Высота поднятия жидкости в наклонном цилиндрическом капилляре Потенциал капилляра шва, полностью заполненного водой, равен нулю. На основании исследований / 91 / можно предположить, что в капиллярах шва, по мере заполнения их водой, перемещение воды к внутренней стороне одежды от воздействия избыточного капиллярного потенциала прекратится. Такие явления будут происходить в соединительных швах верха изделия. При плотном соприкосновении намокших швов верха и сухой подкладки изделия образуется пакет одежды с определенной разностью потенциалов. Вследствие этого, влага, стремясь перейти от меньшего капиллярного потенциала к высшему, будет заполнять поры и капилляры подкладки, соприкасающейся со швами верха одежды. То есть будет происходить намокание подкладки через соединительные швы верха, расположенные на опорной поверхности тела человека.
Исследование степени разрушения лицевого слоя натуральной кожи и композиционных материалов при различных параметрах стежкообразования
Для экспериментальных исследований по определению максимальных радиусов пор и капилляров взяты образцы ниточных швов, выполненных в соответствии с техническими условиями двух действующих предприятий отечественной швейной промышленности, которые изготавливают бытовую одежду из натуральной кожи и композиционных материалов.
Обработка результатов испытаний проводилась в соответствии с методом математической статистики. Результаты испытаний представлены в таблицах А4 — А7. Средние значения максимальных радиусов пор и капилляров I и II групп даны в таблице 3.3.
ОООфирма "Силуэт" г. Шахты МРТУ17-208-67 искусственнаякожа 49732 "С" ПО 50 4 настрочно й с закрытым срезом 4,02 (5,01) 4,14 (6,13) ООО"Стамбул -Дон-кожа" ТУ 17-995-73 натур альная кожа 932159 120 50 3,5 стачной 2,03 (2,95) 4,46 (11,4)
Примечание: В скобках указаны расчетные значения максимальных радиусов пор и капилляров
Анализ расчетных и экспериментальных значений радиусов пор II группы показывает необходимость экспериментального определения коэффициентов а и Д зависящих от количества строчек и слоев материала в ниточном шве (см. формулу (2.25)) и характеризующих изменение расстояния hc (см. рисунок 2.11).
Таким образом, проведенный эксперимент подтверждает ранее сделанные выводы (см. пункт 2.7) о влиянии технологических параметров стежкообразования на значения радиусов пор и капилляров в ниточном соединении.
На первом этапе эксперимента проведены исследования по подтверждению литературных данных о применении для натуральной кожи иглы с овальной заточкой, а для искусственной — с конической. Влияние формы исполнения острия на размеры радиусов пор и капилляров I группы можно установить путем проведения следующего опыта.
На образцах диаметром 50 мм (см. рисунок 3.2) прокладывались две строчки челночного двухниточного стежка (код 301) на машине 1862 класса АО "Орша" (Беларусь) со следующими технологическими параметрами: частота строчки 3 стежка в 1 см, нитки - хлопчатобумажные (ГОСТ 6309 - 93) линейной плотности 50 текс, номер иглы - /00,форма заточки острия -овальная (33) и коническая (02).
Опыт проводился в соответствии с методикой, описанной в пункте 3.2. Средние значения результатов этого опыта представлены в таблице 3.5. Таблица 3.5 - Максимальные радиусы капилляров I группы в зависимости от формы исполнения острия иглы . Наименование материала, артикул Код иглы по ГОСТ22249-82 Манометрическое давление, Рм, в Средние значениямаксимальныхрадиусов капилляров Iгруппы г х 10 2, см мм вод. ст. Па Натуральная кожа Арт. 863414102 0335-02-100 0335-33-100 53,63 75,15 523,67 735,58 8,73 6,21
ИскусственнаякожаАрт. 49732"С" 0335-02-100 0335-33-100 89,36 88,09 876,32 863,95 9,08 9,12 ИскусственнаякожаАрт. 82247 0335-02-100 0335-33-100 53,65 53,26 526,15 522,30 9,49 9,56 Анализ результатов эксперимента позволяет сделать вывод, что для натуральной кожи игла с овальной заточкой (0335-33-100) дает меньший радиус перфорации на 28,8 % по сравнению с иглой с конической заточки (0335-02-100), а для искусственной кожи меньший радиус капилляров I группы дает игла с конической заточкой. Следовательно, для дальнейших исследований с натуральной кожей будет применяться игла с овальной заточкой, а с искусственной - игла с конической заточкой. Результаты эксперимента хорошо согласуются с литературными данными /22, 36, 58 / для изделий из натуральной кожи и композиционных материалов. Согласно /11/ для изготовления изделий из натуральной кожи и композиционных материалов рекомендуется применять хлопчатобумажные нитки. Отечественная промышленность выпускает такие нитки в большом ассортименте, с различной круткой, числом сложений, марок и т.д. В следующем эксперименте ставится задача - выяснить, как влияет на радиус перфорации кожи число сложений хлопчатобумажных ниток. Для этого на образцах диаметром 50 мм выполнялся шов, имитирующий стачной иглами № 100 нитками хлопчатобумажными № 40 в б и 3 сложения. По методике, изложенной в пункте 3.2, измерялся максимальный радиус капилляров I группы. Затем шов подрезался лезвием, оставшиеся нитки удалялись, и опять измерялся максимальный радиус. Средние значения радиуса капилляров I группы представлены в таблице 3.6. Таблица 3.6 - Средние значения максимальных радиусов I группы в зависимости от числа сложений хлопчатобумажных ниток Наименованиематериала,артикул Число сложенийхлопчатобумажныхниток Средние значения максимальныхрадиусов капилляров I группы,г х 10 2 см в шве после распарывания шва Натуральная кожа Арт. 863414102 3 6 1,77 1,79 10,71 10,82 ИскусственнаякожаАрт. 49732"СМ 3 6 3,05 3,13 10,82 10,94 ИскусственнаякожаАрт. 82247 36 3,10 3,19 10,91 10,99
Средние значения радиусов капилляров I группы позволяют сделать вывод, что число сложений практически не влияет на прорубаемость кожи. Но нитки в 3 сложения более рыхлые, чем в 6 сложений и лучше закрывают отверстие перфорации иглой. Для дальнейших исследований использовались технологические параметры выполнения соединения деталей одежды из натуральной кожи и композиционных материалов, которые применяются на предприятиях отраслевой группы услуг и рекомендуемые / 11 /. Образцы выполнялись из ниток различного волокнистого состава стачным и накладным швами и перед испытаниями выдерживались в эксикаторе с 65 % относительной влажностью при температуре 20 X!. Средние значения радиусов капилляров I группы представлены в таблице 3.7.
Экспериментальное исследование прочности клеевых соединений
Критерием оценки качества клеевых соединений в одежде служит прочность на сдвиг и расслаивание. При исследовании соединительных швов одежде прочность на сдвиг не является первостепенным показателем, поэтому в данном эксперименте определяться не будет. Наиболее распространенным способом испытания клеевых соединений в изделиях из кожи на прочность является равномерный отрыв (или расслаивание) под углом 180 "(рисунок 4.2).
Склеивание производилось на лабораторном прессе при разных режимах прессования. С целью сокращения числа опытов при экспериментальных исследованиях были использованы математические методы планирования и анализа эксперимента. Для снижения объема работы по исследованию и обработке результатов один из четырех факторов (толщина пленки) зафиксирована в виде 0,25мм.
Величина коэффициентов регрессии показывает, что по наибольшему влиянию на параметр оптимизации рассматриваемые факторы располагаются в следующей последовательности: давление прессования, температура прессования и время прессования. Положительные знаки при коэффициентах регрессии свидетельствуют о том, что увеличение значения каждого фактора приводит к повышению прочности клеевого соединения. Анализ влияния каждой пары факторов на показатель прочности на расслаивание проводился при помощи построения поверхности отклика при фиксированном значении одного из факторов. Поверхность отклика строилась с использованием пакета прикладных программ Maple 7.0.
Как видно из поверхностей и сечений, показанных на рисунках, увеличение температуры прессования ведет к росту прочности на расслаивание, но уже при Т=110С начинает падать. Это явление связано с тем, что при увеличении температуры прессования пленка клея переходит в вязкотекучее состояние и масса клея заполняет поры и капилляры бахтармяного слоя натуральной кожи. В связи с этим уменьшается толщина пленки, и как результат - снижение прочности клеевого соединения, то есть происходит "голодная склейка". Влияние времени прессования на показатель прочности на расслаивание несколько меньше температуры прессования. Наибольшее влияние на прочность оказывает давление прессования, но уже при Р=0,07МПа происходит термодеструкция кожи, и как результат - увеличение жесткости соединения.
Жесткость также является одним из важнейших показателей качества клеевых соединений и оценивается дифференцировано, в зависимости от вида материалов. Жесткость натуральной кожи артикула 8634714102 составляет от 8,8 до 9,1 сН в зависимости от того, в каком направлении (вдоль или поперек) по отношению к линии хребта вырезались образцы. Для клеевых соединений, выполненных с применением пленки термопластичного клея ДСТ-30 толщиной 0,25 мм жесткость клеевого шва по методу консоли составила 28,5 сН, что превышает жесткость комбинированного шва (в зависимости от его конструкции) на 8,0 - 10,8 %. В связи с этим, исследования влияния толщины пленки, давления и температуры прессования на жесткость клеевых соединений проводиться не будут.
Осталось проверить предположение о том, что размеры радиусов пор II группы для стачных швов после расклейки припусков уменьшатся. Данная часть эксперимента проводилась по следующей методике. На лицевую сторону образца стачного ниточного шва укладывается слой хлопчатобумажной ткани (типа батиста) и фторопластовая пленка. Со стороны изнанки шва проводится расклеивание припусков в соответствии с оптимальными для данного вида клея параметрами прессования. После охлаждения проверяется степень приклеивания слоя хлопчатобумажной ткани к лицевой поверхности кожи в области строчки шва. Результат эксперимента показал, что при оптимальных режимах склеивания проникание клея по структуре ниток не происходит. При увеличении температуры прессования проникновения клеевого вещества на некоторых участках шва наблюдается, так как уменьшается вязкость термопласта, но этот фактор, то есть повышение температуры, вызывает деструкцию на припусках поверхностной пленки натуральной кожи.
Для полученных комбинированных соединений по методике, описанной в пункте 3.1, измерялся размер радиуса пор II группы.
Эксперимент показал, что накладные швы практически водонепроницаемы, а в стачном шве с зафиксированными припусками размеры радиусов уменьшились на 15 %. Этот результат объясняется повышением жесткости соединения и тем, что в процессе прокладывания строчки армированными нитками хлопчатобумажная штапельная оплетка слегка распушилась и закрыла частично отверстия II группы пор (рисунок 4.5).
Этот и другие способы сварки не могут быть напрямую применены для соединения деталей одежды из натуральных кожевенных материалов, так как натуральная кожа не является термопластичным материалом. Для соединения деталей одежды из натуральных кожевенных материалов возможно применять клеесварные швы с использованием термопластичных клеевых составов. Как показано в / 107 /, свойства клеевых составов должны быть подобраны таким образом, чтобы они поглощали и переводили в тепло большую часть энергии ультразвуковых колебаний, чем соединяемые материалы. В этом случае клеевой состав нагревается раньше основного материала и при сдавливании образует прочное соединение. Такое распределение температур позволяет избежать перегревания основного материала (например — кожи), что позволяет сохранять свойства этого материала на заданном уровне.
Одним из недостатков ультразвукового способа сварки является сложность регулирования температуры в зоне соединения деталей. Неуправляемый рост температуры при одностороннем и двухстороннем вводе ультразвуковых колебаний в свариваемые материалы (рисунок 4.5) приводит к термодеструкции нагреваемых материалов и к потере прочности соединений.
Для исключения этого недостатка предлагается новый способ сварки деталей из термопластов / 108 /, который также применяется при получении клеесварных соединений.
Сущность предлагаемого способа сварки заключается в сдавливании свариваемых деталей между торцами двух противоположно расположенных инструментов-волноводов, нагреве материала в зоне шва до температуры сварки путем создания колебаний торцов инструментов с ультразвуковой частотой.
На торце одного инструмента создают колебания с амплитудой (40 -50) 10"6 м, а на торце другого инструмента - колебания с амплитудой (20-25) 10"6 м и при достижении температуры сварки в зоне шва прекращают колебания инструмента, колеблющегося с большей амплитудой, после охлаждения шва прекращают колебания второго инструмента (рисунок 4.6).
