ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ
ПЕНЧУК ОЛЕКСАНДРА ПЕТРІВНА
УДК 687.18:677.11
уДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ДУБЛЮВАННЯ НАПІВВОВНЯНИХ ТКАНИН ДЛЯ СТВОРЕННЯ ДЕТАЛЕЙ ОДЯГУ З ПРОГНОЗОВАНОЮ ФОРМОСТІЙКІСТЮ
Спеціальність 05.19.04. – "Технологія швейних виробів".
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата технічних наук
Київ – 2006
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Київському національному університеті технологій та дизайну Міністерства освіти і науки України
Науковий керівник: |
доктор технічних наук, професор
Березненко Сергій Миколайович, Київський національний університет технологій та дизайну, завідувач кафедри технології і конструювання швейних виробів
Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор
Колосніченко Марина Вікторівна, Київський національний університет технологій та дизайну, завідувач кафедри антропології та проектування одягу
кандидат технічних наук, доцент
Міщенко Ганна Іллівна, Хмельницький університет економіки і підприємництва,
доцент кафедри менеджменту організації
Провідна установа: | Хмельницький національний університет Міністерства освіти і науки України,
м. Хмельницький
Захист дисертації відбудеться „ 15 ” лютого 2007р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.03 Київського національного університету технологій та дизайну за адресою: 01011, м.Київ-11, вул. Немировича-Данченка, 2.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці КНУТД за адресою:
01011, м. Київ-11, вул. Немировича-Данченка, 2, корпус 1.
Автореферат розіслано „ 12 ” січня 2007р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради,
к.т.н., доцент Первая Н.В.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність роботи. В асортименті тканин, призначених для виготовлення чоловічих костюмів, більш як 30% напіввовняних тканин з вмістом 30 – 50% поліефірного волокна. Такі тканини визнані найбільш перспективними для швейної промисловості на найближче десятиріччя. Одним із важливих показників якості тканин костюмного призначення є їх формостійкість.
У нашій країні і за кордоном проведені численні дослідження з підвищення формостійкості тканин і одягу з них.
Вагомий внесок у теорію і практику підвищення формостійкості текстильних матеріалів зробили проф. проф. Березненко С.М., Кострицький В.В., Березненко М.П., Савостицький А.В., Семак Б.Д., Коблякова Є.Б. та інші.
Аналіз літературних джерел показує, що найбільше уваги вчені приділяли впливу окремих показників механічних властивостей вибіркових тканин різної будови, способу і параметрів їх дублювання, виду прокладкових матеріалів на їх формостійкість.
Немає комплексних досліджень з впливу будови вовновмісних тканин костюмного призначення і способу їх дублювання з прокладковими матеріалами на формостійкість одягу. Не встановлені також зв’язки між різними параметрами будови тканин і показниками формостійкості пакетів матеріалів, що ускладнює проектування одягу з заздалегідь заданою формостійкістю. Відсутні рекомендації одержання пакетів матеріалів з прогнозованою формостійкістю, а також прості й надійні методи її визначення.
Відсутність даних про в’язкопружні властивості напіввовняних тканин і продубльованих на їх основі матеріалів ускладнює оптимізацію процесу створення одягу на стадії його моделювання, проектування і пошиву.
Спеціалісти швейних підприємств шляхом пошукових випробувань або інтуїтивно, з урахуванням власного досвіду, підходять до вибору текстильних матеріалів, способів їх дублювання і проектування з них одягу з заданою формостійкістю. Усе це ускладнює вибір матеріалів і способу їх дублювання для одержання пакетів матеріалів з необхідною формостійкістю, а також збільшує матеріальні і трудові витрати.
Виходячи з викладеного, актуальним є прогнозування формостійких властивостей пакетів матеріалів ще на стадії проектування залежно від будови вихідних матеріалів і способів їх взаєморозташування при дублюванні. Таким чином, проблема створення науково обґрунтованої системи прогнозування формостійкості одягу з напіввовняних тканин є малодослідженою і актуальною.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась згідно з науковими напрямами 04 “Екологічно чиста енергетика та ресурсозберігаючі технології”, 06 “Нові речовини і матеріали” (теми 6.17 ДБ, №ДР 0197U007228, 6.1 ДБ, №ДР 0194U004176 (1993–2002 рр.).
Мета та завдання дослідження. Метою роботи є створення пакетів матеріалів з прогнозованою формостійкістю при використанні напіввовняних тканин різної будови.
Завдання дослідження. Для досягнення поставленої мети було визначено і
вирішено такі взаємопов’язані завдання:
Ш дослідити вплив будови напіввовняних тканин на їх основні формоутворюючі властивості і на основі одержаних результатів розробити метод комплексної оцінки формостійкості напіввовняних тканин;
Ш визначити раціональні параметри дублювання напіввовняних тканин;
Ш дослідити вплив будови напіввовняних тканин і прокладкових матеріалів та їх взаєморозташування при дублюванні на в’язкопружні властивості пакетів матеріалів;
Ш визначити кореляційні зв’язки і регресійні залежності між різними показниками якості напіввовняних тканин і пакетів матеріалів, а також між різними показниками механічних властивостей пакетів матеріалів різної будови;
Ш дослідити вплив хімічного чищення на механічні властивості пакетів матеріалів;
Ш розробити математичну модель прогнозування пружності пакетів матеріалів;
Ш розробити спосіб одержання пакетів матеріалів з прогнозованою формостійкістю.
Об’єкт дослідження – технологічний процес створення пакетів матеріалів для одягу з прогнозованими властивостями.
Предмет дослідження – удосконалення технології дублювання напіввовняних тканин для створення деталей одягу з прогнозованою формостійкістю.
Методи дослідження. Постановка завдань досліджень та їх реалізація здійснені на основі положень технології швейних виробів, системного підходу, принципів оптимізації та основних положень кваліметрії.
Завдання, поставлені в роботі, вирішувалися за допомогою теоретичних та експериментальних сучасних методів досліджень. У роботі використані сучасні прилади та стандартизовані методи досліджень механічних властивостей текстильних матеріалів, математичне планування експерименту, а також методи регресійного та кореляційного аналізу. Експериментальні дані обробляли з використанням методів математичної статистики та обчислювальної техніки.
Наукова новизна одержаних результатів. Уперше на основі комплексних систематичних досліджень:
· розроблено спосіб визначення комплексного показника формостійкості напіввовняних тканин, який відповідає вимогам квалітології;
· одержані математичні моделі залежності розшаровувального зусилля від тиску і температури дублювання напіввовняних тканин різної будови;
· встановлені тісні кореляційні зв’язки і регресійні залежності між різними формоутворюючими показниками механічних властивостей напіввовняних тканин і пакетів матеріалів, одержаних при різному взаєморозташуванні вихідних матеріалів в процесі дублювання;
· отримані регресійні моделі процесів створення пакетів матеріалів з прогнозованими в’язкопружними властивостями та їх графоаналітичне вирішення, використання яких дає можливість проводити науково обґрунтований вибір вихідних матеріалів для дублювання і цілеспрямовано керувати процесом дублювання для одержання пакетів матеріалів з прогнозованими властивостями, а також оптимізувати процес створення одягу з необхідною формостійкістю на стадії його проектування.
Практичне значення отриманих результатів. Розроблений комплексний показник формостійкості напіввовняних тканин дозволяє спростити і полегшити порівняльний аналіз рівня формостійкості різноманітних тканин, знайти резерви оптимізації їх асортименту і визначити напрямок підвищення якості швейних виробів.
Використання нового методу визначення в’язкопружних властивостей текстильних матеріалів спростить цілеспрямоване одержання пакетів матеріалів з необхідною пружністю, які забезпечать високу формостійкість різних деталей одягу при дії різних по величині і напрямку зовнішніх сил. Аналіз експериментальних даних дає підстави рекомендувати показники в’язкопружних властивостей для вхідного контролю якості напіввовняних тканин на швейних підприємствах.
Запропонований науково-обґрунтований метод створення деталей одягу з прогнозованою формостійкістю пройшов успішну апробацію на швейному підприємстві ВАТ КШФ “Желань”.
Завдяки впровадженню розроблених методів цілеспрямованого створення тканин, пакетів матеріалів і швейних виробів з прогнозованою формостійкістю можна буде на вищому рівні провести процес їх проектування, водночас зменшуючи матеріальні і трудові витрати.
Наукові положення і висновки, викладені у дисертації, використовуються у навчальному процесі та в науково-дослідних роботах кафедри технології та конструювання швейних виробів КНУТД.
Особистий внесок здобувача полягає:
o в обґрунтуванні ідеї і теми дисертації та вирішенні основних теоретичних та експериментальних завдань досліджень;
o у здійсненні вибору методів дослідження, розробленні програми їх проведення, а
також в опрацюванні та аналізі отриманих даних і формулюванні висновків;
o у розробленні основних ідей з прогнозування формостійкості текстильних матеріалів для пошиття одягу і в розробленні рекомендацій;
o у розробленні математичних моделей дублювання текстильних матеріалів і встановленні кореляційних зв’язків і регресійних залежностей між основними показниками механічних властивостей напіввовняних тканин і пакетів матеріалів на їх основі, що дало можливість розробити математичні моделі прогнозування в’язкопружних властивостей текстильних матеріалів і одягу з них.
Пошукачеві належать основні ідеї, аналіз експериментальних даних, теоретичні узагальнення та висновки, які лягли в основу статей, опублікованих за темою дисертації, як особисто, так і у співавторстві.
Апробація роботи. Основні положення та результати роботи доповідались і здобули схвалення на Міжнародній науковій конференції “Проблеми легкої та текстильної промисловості на порозі нового століття” (м.Херсон, ХДТУ, 1999р.), на щорічних науково-практичних конференціях молодих вчених і студентів КНУТД (м.Київ, 1998р., 1999р., 2003-2006рр.)
Робота обговорювалась та була схвалена на науковому семінарі кафедри технології та конструювання швейних виробів КНУТД (м. Київ, 2006р.) та на міжкафедральному семінарі викладачів КНУТД (2006р.).
Публікації. Основні теоретичні положення та результати дисертації
опубліковані у 8 друкованих працях, з них 3 у спеціалізованих виданнях ВАК України.
Структура та обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, семи розділів, загальних висновків та списку використаних джерел, який містить 165 найменувань.
Зміст дисертації викладено на 244 сторінках, робота містить 31 таблицю, 65 рисунків. Обсяг основної частини дисертації складає 145 сторінок.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ
У вступі обґрунтовано актуальність роботи, сформульовано мету і завдання дослідження, показано наукову новизну та практичну цінність роботи.
У першому розділі проаналізовано літературні джерела щодо досліджень впливу різних чинників на формостійкість текстильних матеріалів і одягу з них. Показано, що основні науково-дослідні роботи проводяться в напрямі дослідження впливу виду прокладкових матеріалів, параметрів їх склеювання з тканинами на формостійкість пакетів матеріалів. Основна увага надавалась добору прокладкових матеріалів, дослідженню впливу температури, тиску і швидкості дублювання на формостійкість пакетів матеріалів. Однак узагальнити численні експериментальні дані дуже складно, оскільки досліджувались тканини різного сировинного складу і різного ткацького переплетення з використанням різних методів дослідження. Немає комплексного показника оцінки формостійкості готових напіввовняних тканин за даними величин окремих показників їх якості. У результаті узагальнення науково-технічної інформації встановлено, що не проведені системні дослідження з впливу будови напіввовняних тканин однакового сировинного складу і способу їх взаєморозташування з прокладковими матеріалами в процесі дублювання на формостійкість пакетів матеріалів. Результати таких робіт могли б бути покладені в основу розроблення методу прогнозування формостійкості текстильних матеріалів і одягу з них.
Завдяки аналізу науково-технічної літератури обґрунтовано необхідність проведення комплексних та експериментальних досліджень у напрямі цілеспрямованого створення текстильних матеріалів з заданою формостійкістю, визначено і сформульовано мету і завдання досліджень.
У другому розділі обґрунтовано об’єкт і методи дослідження.
На основі аналізу літературних джерел, вивчення вітчизняного та імпортного асортименту вовновмісних тканин костюмного призначення для досліджень визначені як найбільш перспективні напіввовняні тканини, які містять 50% вовняного волокна і 50% поліефірного волокна. Для дослідження впливу будови напіввовняних тканин на формостійкість пакетів матеріалів були виготовлені тканини полотняного, саржевого (саржа 2/1, саржа 2/2) та атласного переплетень.
З метою одержання порівняльних даних усі напіввовняні тканини різного ткацького переплетення виготовлені з використанням вовняно-лавсанової пряжі однакової лінійної густини, а саме 19 текс х 2.
У табл.1 наведена характеристика готових тканин.
У дослідженнях використовували клейові прокладкові матеріали арт. 5/190 і арт. F238 з поверхневою густиною 37-42 г/м2. На поверхню цих матеріалів точечним методом нанесено поліамідний клей з температурою плавлення 120°С. Кількість клейових точок – 37 ч 40/см2.
У роботі широко використані кореляційні і регресивні методи визначення зв’язку між різними показниками споживчих властивостей текстильних матеріалів.
Таблиця 1
Характеристика експериментальних напіввовняних тканин
№
п/п | Показники | Умовний номер зразка | Норма за ГОСТ
28000-88
1 | 2 | 3 | 4 | 5
1 | Вид переплетення | полотняне | саржа 2/1 | саржа 2/2 (N1) | саржа 2/2 (N2) | атлас 4/1
2 | Поверхнева густина, г/мІ | 163,0 | 194,0 | 209,0 | 219,2 | 220
3 | Кількість ниток на 100 мм;од.
по основі
по утоку |
239,4
184 |
305
206 |
308
244 |
329
248 |
361
211
4 | Розривальне зусилля, Н
по основі
по утоку |
510
480 |
1000
520 |
920
700 |
1034
650 |
910
500 |
не менше 340
не менше 200
5 | Відносне видовження на момент розірвання, %
по основі
по утоку |
24
24 |
26
26 |
22
22 |
22,6
22,6 |
19
19 |
не менше 17
не менше 17
6 | Граничне число циклів стирання (по площині) | 7000 | 7000 | 6400 | 6200 | 7400 | не менше 4500
8 | Фактична вологість, % | 5,7 | 5,4 | 5,8 | 5,8 | 5,4
Статистично-математичне оброблення експериментальних даних проводилось згідно з вимогами нормативних документів (ГОСТ, ДСТУ тощо) на певний показник фізико-механічних властивостей текстильних матеріалів.
Розділ 3 присвячений комплексному дослідженню та оптимізації процесу дублювання напіввовняних тканин.
Науково-дослідні роботи проводилися в два етапи. На першому етапі виконані широкі пошукові дослідження з визначення впливу температури і тиску пресування на міцність склеювання напіввовняних тканин з прокладковими матеріалами. Процес дублювання напіввовняних тканин з клейовими прокладковими матеріалами досліджували на лабораторній напівавтоматичній установці. Похибка вимірювання температури в різних зонах дублювання не перевищувала – ±1,5°С, тиску – ±1,0х10-3МПа, розшаровувального зусилля – ± 0,1%.
У подальшому проведена оптимізація параметрів дублювання в рамках реалізації матриці планування двофакторного експерименту з застосуванням методу Бокса (план В2), який дає можливість різко зменшити обсяг експериментальних робіт.
На основі апріорного аналізу науково-технічної інформації по параметрах отримання пакетів матеріалів, а також аналізу результатів попередніх експериментальних робіт вхідними факторами дослідження визначені:*
тиск притискних подушок на матеріал х1 , МПа;*
температура текстильних матеріалів в зоні дублювання х2 , ?С.
Параметрами оптимізації (вихідними чинниками) визначили розшаровувальне зусилля Рз, даН/см.
Дані, що характеризують рівень та інтервали варіювання чинників, наведені в табл. 2.
Математичне оброблення результатів експериментальних робіт здійснювали з застосуванням програмного забезпечення. На основі комплексних досліджень
Таблиця 2
Рівні та інтервали варіювання чинників
Рівні варіювання
Тиск х1, МПа
Температура, х2, °С
+1
0,05
150
0
0,04
140
-1
0,03
130 |
встановлені математичні моделі залежності розшаровувального зусилля від температури і тиску дублювання напіввовняних тканин різної будови з прокладковими матеріалами. Модель адекватна з 95%-ною достовірністю (Fексп(1,78507) <Fтабл (3,0069).
Як приклад, наведено регресійне рівняння для пакета матеріалів на основі напіввовняної тканини полотняного переплетення (зразок 1), яке характеризує комплексний вплив температури і тиску на розшаровувальне зусилля:
.
На основі отриманої двофакторної математичної моделі побудоване її графічне відображення (рис.1).
Для визначення впливу температури нагрівальних елементів Т(Х2) і тиску Р(Х1) на міцність склеювання напіввовняних тканин і прокладкового матеріалу Рз побудовані однофакторні залежності типу:
у1 = f (Х1); у2 = f (Х2).
Візуальна оцінка експериментальних даних, аналіз регресійних рівнянь другого порядку і дані рис.1 дають підстави визначити параметри дублювання напіввовняних тканин: температура текстильного матеріалу в зоні дублювання, °С–130-140; тиск, МПа–0,03-0,04.
Слід зазначити, що в усіх варіантах дублювання експериментальних зразків розшаровувальне зусилля пакетів матеріалів у 3 – 7 разів більше, ніж рекомендоване (0,3даН/см). Це підтверджує, що в роботі правильно визначені параметри дублювання текстильних матеріалів (вхідні фактори). У процесі дублювання найважливішу роль відіграє правильне співвідношення температури і тиску. Як зниження температури і тиску більше від рекомендованих, так і їх підвищення призводять до погіршення якості пакетів матеріалів.
Результати цієї роботи взяті за основу при випуску експериментальної партії пакетів матеріалів на основі напіввовняних тканин різного ткацького переплетення і двох видів клейових прокладкових матеріалів у промислових умовах.
У розділі 4 викладені результати комплексних досліджень впливу будови напіввовняних тканин на їх основні формоутворюючі властивості.
Аналіз експериментальних даних показує, що всі тканини мають достатньо високі основні споживчі властивості. По зміні лінійних розмірів після мокрих оброблень (усадка) експериментальні тканини можна зарахувати до групи безусадкових тканин (усадка по основі і утоку – 0,8-1,46%), зминальність їх низька (0,19 - 0,24), жорсткість становить 1500 – 4000 мкН·см2.
Досліджено вплив будови напіввовняних тканин і прокладкових матеріалів на їх в’язкопружні властивості, а саме на динамічний модуль пружності (Е) і декремент затухання (д). Зразки напіввовняних тканин викроювались за напрямком ниток основи і утоку, а також під кутом 45 до ниток основи.
Результати дослідження анізотропії динамічного модуля пружності і декремента затухання напіввовняних тканин і прокладкових матеріалів залежно від напрямку прикладання навантаження наведені в полярних координатах на рис.2.
В результаті математичного опрацювання експериментальних даних встановлено, що за своєю конфігурацією криві анізотропії динамічного модуля пружності, які показані в полярних координатах, є кривими параболічного типу, вершини яких віддалені від горизонтальної і вертикальної осей.
Із полярних діаграм, які наведені на рис.2, видно, що величина динамічного модуля пружності напіввовняних тканин суттєво залежить від їх будови і кута прикладання навантаження, однак всі тканини, незалежно від виду переплетення, мають достатньо високі пружні властивості. Це пов’язано з тим, що для виробництва цих тканин використали пряжу із суміші високопружних вовняних і поліефірних
волокон.
Однак необхідно зазначити, що залежно від виду переплетення експериментальні тканини суттєво відрізняються по абсолютній величині значення динамічного модуля пружності і декремента затухання, причому всі тканини чітко проявляють анізотропію модуля пружності і декремента затухання. Максимальний модуль пружності тканин по основі 30 – 60 МПа. При зміні напрямку прикладання навантаження від основи до утоку модуль пружності спочатку різко зменшується і досягає мінімальної величини при куті 45 до основи (8 – 16,9 МПа), а потім знову повільно збільшується і досягає максимуму при прикладанні сили в напрямку утоку, однак величина модуля пружності по утоку в середньому на 40 – 50% менша, ніж по основі.
Детально досліджено кореляційні зв’язки між найбільш важливими чинниками, які роблять певний внесок у формування формостійкості напіввовняних тканин і одягу з них: незминальність, модуль пружності, декремент затухання, зміна лінійних розмірів після мокрих оброблень (усадка), жорсткість.
На основі аналізу цих розрахунків кореляції між різними показниками якості тканин встановлено, що при статистичній надійності S=0,95% існують щільні (r = 0,7 – 1,0) обернені кореляційні зв’язки між динамічним модулем і коефіцієнтом зминання напіввовняних тканин, а також високий прямий кореляційний зв’язок між декрементом затухання і коефіцієнтом їх зминальності. Помітні кореляційні зв’язки (r = 0,5 – 0,7) встановлені між такими показниками якості напіввовняних тканин по утоку: декремент затухання – жорсткість, динамічний модуль пружності – усадка.
Одержані дані дозволяють зробити висновок, що за значенням динамічного модуля пружності напіввовняних тканин можна оцінювати їх зминальність або жорсткість і залишкову деформацію, тобто динамічний модуль пружності найбільш повно оцінює в’язкопружні властивості текстильних матеріалів.
У роботі велика увага приділена розробленню методу комплексної оцінки формостійкості напіввовняних тканин. Це пов’язано з тим, що значна кількість одиничних показників якості текстильних матеріалів ускладнює об’єктивну оцінку їх формостійкості.
В результаті порівняльного аналізу різних S-подібних кривих для визначення безрозмірного показника формостійкості вибрана S-подібна крива Гомперца, яка найбільш точно характеризує окремі безрозмірні показники якості текстильних матеріалів.
Для комплексної оцінки формостійкості напіввовняних тканин використано узагальнений показник бажаності , який визначають за формулою:
, уі = ао + аі хі ,
де хі – розмірний показник і-ї якості із номенклатури основних показників якості оцінюваного виду тканини; уі – безрозмірний допоміжний параметр, який відповідає розмірному значенню хі натурального і-го показника якості матеріалу; ао, аі – коефіцієнти лінійної залежності між хі і уі.
При розробленні комплексного показника формостійкості на основі аналізу науково-технічної літератури і результатів проведених нами досліджень визначені показники якості тканин і їх вагомість у формуванні формостійкості одягу: зміна
лінійних розмірів після мокрих оброблень (усадка), зминальність, жорсткість і залишкова деформація (рис. 3).
У табл. 4 наведені показники бажаності тканин різної будови. Для спрощення розрахунків коефіцієнтів бажаності розроблені номограми (рис.4).
На рис.5 наведена порівняльна оцінка впливу різних чинників на формостійкість напіввовняних тканин. Запропонована графічна інтерпретація рівня якості тканин залежно від їх будови з використанням визначених найбільш вагомих показників якості наочно показує внесок кожного показника в їх формостійкість і дозволяє оперативно контролювати формостійкість тканин за показниками їхніх механічних властивостей, виявити резерви підвищення їх якості.
Для визначення комплексного показника формостійкості в роботі використано спосіб середньої геометричної комплексної оцінки, який дає можливість найбільш об’єктивно характеризувати якість продукції навіть при найменших значеннях величин деяких окремих показників:
. У нашій роботі , тому обчислюють за спрощеною формулою . Після логарифмування формула має вигляд: =k. Комплексний показник формостійкості визначається як десятковий антилогарифм: К = 10k.
Визначено, що за комплексним показником якості всі напіввовняні тканини мають високу формостійкість, причому за градацією якості напіввовняна тканина з переплетенням саржа 2/1 віднесена до |
Таблиця 4
Показники бажаності
напіввовняних тканин
Номер зразка
Вид
перепле-
тення
Показник бажаності d
Усадка
Коефіцієнт зминання
Жорсткість
Залишкова деформація
1
Полотняне
0,83
0,79
0,82
0,71
2
Саржеве (саржа 2/1)
0,84
0,78
0,77
0,80
3
Саржеве (саржа 2/2 №1)
0,83
0,80
0,65
0,82
4
Саржеве (саржа 2/2 №2)
0,81
0,78
0,71
0,78
5
Атласне (атлас 4/1)
0,84
0,75
0,77
0,81
градації “відмінно” (К = 0,792), усі інші тканини – до градації “дуже добре” (К =0,78 ч 0,787).
Використання розробленого способу комплексної характеристики формостійкості тканин костюмного призначення на основі одиничних показників якості, з урахуванням їх рівня і вагомості у формуванні формостійкості і показниками бажаності підвищує об’єктивність в оцінці споживчих властивостей тканин і дає можливість визначити їх перспективність, а також проводити цілеспрямоване розроблення нового асортименту текстильних матеріалів і одягу з них з заздалегідь заданою формостійкістю.
У розділі 5 розглядаються результати системних досліджень впливу будови напіввовняних тканин і їх різної орієнтації з прокладковими матеріалами в процесі дублювання на в’язкопружні властивості і жорсткість пакетів матеріалів як основних формоутворюючих показників їх якості.
В роботі використані п’ять видів напіввовняних тканин різної будови (полотняне, саржеве (саржа 2/1, саржа 2/2 і атласне переплетення) і 2 види прокладкових матеріалів. Експериментальну партію пакетів матеріалів виготовили в промислових умовах ВАТ КШФ „Желань” на установці прохідного типу фірми “Mayer” (ФРН). Дублювання цих матеріалів проводили з різним взаємним розташуванням напіввовняних тканин і прокладкових матеріалів: основа – основа, основа – уток, основа – основа45°. У кожній системі пакетів матеріалів детально дослідили анізотропію динамічного модуля пружності і декремента затухання при прикладанні зовнішнього навантаження в напрямках основи, утоку і під кутом 45° до ниток основи. Провели розрахунки в’язкопружних властивостей пакетів матеріалів при послідовній зміні на 1° напрямку прикладання зовнішнього навантаження від 0° до 360°.
На рис.6 наведені в полярних координатах криві поверхні анізотропії динамічного модуля пружності експериментальних пакетів матеріалів на основі напіввовняних тканин різної будови і з використанням різних варіантів дублювання цих тканин і прокладкових матеріалів. Математичне оброблення експериментальних даних показує, що криві анізотропії динамічного модуля пружності пакетів матеріалів залежно від напрямку прикладання навантаження відносно ниток основи утворюють чотири симетричні по горизонталі і вертикалі криві.
Порівняльний аналіз даних рис.2 і рис.6 показує, що криві анізотропії динамічного модуля пружності напіввовняних тканин різної будови і пакетів матеріалів на їх основі, мають однаковий характер, але відрізняються тільки максимальною величиною модуля пружності і темпом зниження динамічного модуля пружності при збільшенні кута прикладання навантаження від 0 до 45° і його збільшенням при збільшенні кута прикладання навантаження від 45 до 90° по відношенню до ниток основи.
Розраховані рівняння анізотропії динамічного модуля пружності різних пакетів матеріалів у різних напрямках прикладання зовнішнього навантаження, а саме по основі, утоку і під кутом 45° до ниток основи. Аналіз експериментальних даних показує, що в’язкопружні властивості пакетів матеріалів суттєво залежать від структури напіввовняних тканин, а саме від виду переплетення, яке визначає довжину перекриття ниток по основі і утоку, а також від способу їх взаєморозташування з прокладковими матеріалами.
Показано, що напіввовняні тканини в основному формують пружність пакетів матеріалів, причому приклеювання прокладкових матеріалів до тканин призводить до зменшення динамічного модуля пружності в усіх напрямках прикладання зовнішнього навантаження. Це пов’язано з тим, що пружність пакетів матеріалів у поздовжньому і поперечному напрямках визначають, відповідно, основні і утокові нитки напіввовняних тканин, які беруть максимальну участь у деформуванні матеріалу. При зміні кута дії зовнішніх сил від 0 до 90° зменшується стабільність пакетів матеріалів, причому мінімальна їх пружність досягається при куті 45°, при якому в деформуванні тільки частково беруть участь як основні і утокові нитки тканин, так і їх структура в цілому, яка найменш стабільна.
Максимальний динамічний модуль пружності при прикладанні навантаження в напрямку ниток основи мають пакети матеріалів, продубльовані за схемою “основа – основа” з використанням напіввовняної тканини саржевого переплетення (саржа2/2 №1) – 43,4 МПа. Найменший модуль пружності мають пакети матеріалів з використанням напіввовняних тканин атласного переплетення (26,3 МПа). Матеріали з використанням напіввовняних тканин полотняного і саржевого переплетення, продубльовані за варіантом “основа – основа” і “основа – уток”, мають максимальний декремент затухання при прикладанні навантаження під кутом 45є і 135є до ниток основи (0,58 ч 0,60) і мінімальний по основі (0,25 ч 0,30) і утоку (0,36 ч 0,40).
Динамічний модуль пружності і декремент затухання пакетів матеріалів, одержаних дублюванням напіввовняних тканин і прокладкових матеріалів за варіантом “основа – основа45°”, проявляються під іншим кутом, ніж прикладання сил зовнішнього навантаження. Ці дані пояснено.
Встановлено, що характер поверхні виворітної сторони напіввовняних тканин різної будови, їх опірна поверхня, які залежать від виду перекриття основних і утокових ниток у них, має визначальний вплив на процес склеювання їх з прокладковим матеріалом і на в’язкопружні властивості пакетів матеріалів.
Аналіз рис.7 показує, що на жорсткість пакетів матеріалів і співвідношення їх жорсткості в поздовжньому і поперечному напрямках великий вплив має будова напіввовняних тканин, а саме вид переплетення, товщина і щільність тканин як по основі, так і по утоку, а також їх взаєморозташування з прокладковим матеріалом. Жорсткість пакетів матеріалів значно більша, ніж жорсткість вихідних напіввовняних тканин, причому приріст жорсткості в поздовжньому напрямку значно більший, ніж в поперечному.
Жорсткість матеріалів, здубльованих на основі напіввовняних тканин різної будови і прокладкового матеріалу арт. 5/190 за варіантом “основа – основа”, у поперечному напрямку в 1,7 ч 2,2 раза більша, ніж жорсткість вихідних напіввовняних тканин; здубльованих за варіантом “основа – уток” в 1,9 ч 2,8 раза більша, ніж жорсткість відповідних тканин саржевого (саржа 2/2) і атласного переплетень; дублювання напіввовняних тканин різного ткацького переплетення з прокладковим матеріалом арт. 5/190 за варіантом “основа – основа45є” призводить до збільшення їх жорсткості в 2,8 ч 4 рази.
Найбільший опір згинанню в поздовжньому напрямку створює рельєфний діагональний рубчик у тканинах саржевого і атласного переплетень, який утворюється за рахунок перекриття основних і утокових ниток. По мірі зменшення одиничних перекриттів основних і утокових ниток при переході від переплетення саржа 2/1 до переплетення атлас 4/1 тканин збільшується ширина діагональних смуг, які спрямовані під кутом 45є знизу зліва вгору направо, що сприяє збільшенню площі контакту тканин з клейовим прокладковим матеріалом в процесі склеювання і відповідно призводить до збільшення їх здатності чинити опір зміні форми під дією зовнішньої згинаючої сили.
Найбільший коефіцієнт жорсткості мають матеріали, здубльовані за варіантом “основа – основа” (3,5 ч 6), найменший – за варіантом “основа – основа45є” (0,5 ч 1,0). Таким чином, всі експериментальні пакети матеріалів належать до матеріалів з малою або середньою жорсткістю.
У подальшому досліджено ступінь кореляційного зв’язку між чотирма показниками якості п’яти зразків напіввовняних тканин різної будови і 30 зразків пакетів матеріалів на основі цих тканин і прокладкових матеріалів (2 види) з їх взаєморозташуванням “основа – основа”, “основа – уток”, “основа – основа45є”.
У результаті детального аналізу експериментальних даних встановлено, що між динамічним модулем пружності по основі і під кутом 45? до ниток основи вихідних напіввовняних тканин і пакетів матеріалів на їх основі і двох варіантів клейових прокладкових матеріалів (арт 5/190, арт F238) за варіантом „основа – основа” існує дуже високий кореляційний зв’язок (r = 0,9 – 1,0) і високий кореляційний зв’язок (r =0,7–0,9) між цими показниками при їх визначенні по утоку.
Помітні кореляційні зв’язки (r = 0,5 – 0,7) встановлені також між декрементом затухання і жорсткістю по основі для тканин і пакетів матеріалів.
Для кількісної оцінки впливу ряду показників механічних властивостей напіввовняних тканин на якість пакетів матеріалів проведені регресійні розрахунки. За одержаними даними побудовані графіки кількісної залежності модуля пружності пакетів матеріалів від величини модуля пружності тканин і на їх основі виведені рівняння лінійної регресії, які з бажаною точністю описують загальні закономірності кількісного зв’язку цих показників з врахуванням будови тканин і клейових прокладкових матеріалів (рис.8). Щільне розміщення і однаковий нахил всіх кривих лінійної регресії підтверджує раніше зроблений висновок, що тканини формують основні в’язкопружні властивості пакетів матеріалів.
Наведені емпіричні, лінійні регресійні рівняння взаємозв’язку різних показників якості напіввовняних тканин і пакетів матеріалів. Графіки на їх основі є наближеною математичною моделлю цього взаємозв’язку.
Встановлено, що щільність зв’язків між різними показниками механічних властивостей пакетів матеріалів залежить як від їх будови, способу одержання, так і від способу випробувань. Дуже високі кореляційні зв’язки (r = 0,9–1,0) встановлені між динамічними модулями пружності і декрементами затухання пакетів матеріалів на основі прокладкових матеріалів, склеєних за варіантами “основа – основа”, “основа – уток”, “основа – основа 45є” при докладанні зовнішніх сил у напрямку основи і під кутом45°, а також між динамічним модулем пружності або декрементом затухання і жорсткістю по основі і утоку матеріалів, здубльованих за варіантом “основа – уток” (табл. 4).
Для кількісної оцінки взаємозв’язку різних показників якості пакетів матеріалів з різними прокладковими матеріалами (арт. 5/190 і арт. F238) нами
Таблиця 4
Коефіцієнти кореляції зв’язків між різними показниками якості пакетів
матеріалів на основі напіввовняних тканин
Позначення коефіцієнта
кореляції | Вид і характеристика матеріалу, спосіб випробувань |
Коефі-цієнт кореляції
r |
Критерій
t
Вид першого матеріалу | Вид другого матеріалу
Пакет матеріалів | Спосіб випробувань клейовим матеріалом | Пакет матеріалів | Спосіб випробувань клейовим матеріалом
Варіанти дублювання | Варіанти дублювання
Основа –
основа | Основа–
уток | Основа -основа 45° | Основа –
основа | Основа–
уток | Основа– основа45°
Клейовий матеріал | вверх | вниз | Клейовий матеріал | вверх | вниз
Арт. 5/190 | Арт. F238 | Арт. 5/190 | Арт. F238 | Арт. 5/190 | Арт. F238 | Арт. 5/190 | Арт. F238 | Арт. 5/190 | Арт. F238 | Арт. 5/190 | Арт. F238
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19
М О Д У Л Ь П Р У Ж Н О С Т І : М О Д У Л Ь П Р У Ж Н О С Т І
СПОСІБ ВИПРОБУВАНЬ: ПО ОСНОВІ
r1,1 | + | + | 0,64 | 1,19
r1,1 | + | + | 0,95 | 4,08
СПОСІБ ВИПРОБУВАНЬ: ПО УТОКУ
r1,1 | + | + | 0,91 | 3,07
СПОСІБ ВИПРОБУВАНЬ: ПІД КУТОМ 45° ДО НИТОК ОСНОВИ
r1,1 | + | + | 0,96 | 4,77
r1,1 | + | + | 0,96 | 4,77
r1,1 | + | + | 0,13 | 0,18
Д Е К Р Е М Е Н Т З А Т У Х А Н Н Я : Д Е К Р Е М Е Н Т З А Т У Х А Н Н Я
СПОСІБ ВИПРОБУВАНЬ: ПО УТОКУ
r2,2+ | + | 0,94 | 3,96
r2,2 | + | + | 0,87 | 2,51
Ж О Р С Т К І С Т Ь : Ж О Р С Т К І С Т Ь
СПОСІБ ВИПРОБУВАНЬ: ПО ОСНОВІ
r6,6 | + | + | + | + | 0,83 | 2,13
r6,6 | + | + | + | + | 0,61 | 1,09
СПОСІБ ВИПРОБУВАНЬ: ПО УТОКУ
r6,6 | + | + | + | + | 0,91 | 3,10
побудовані графіки кількісної залежності тих показників якості, які проявляють найбільшу щільність кореляційних зв’язків.
Як приклад, на рис.9 наведені залежності між модулями пружності пакетів матеріалів з використанням прокладкових матеріалів арт. F238 і арт. 5/190.
Узагальнюючи наведені дані, необхідно зазначити, що основними показниками механічних властивостей пакетів матеріалів з використанням різних напіввовняних тканин і прокладкових матеріалів є динамічний модуль пружності, декремент затухання і жорсткість, між якими існує значний кореляційний зв’язок.
Встановлені щільні кореляційні зв’язки між різними показниками механічних властивостей пакетів матеріалів дають можливість за одним показником їх якості характеризувати інші показники, які визначають якість текстильних матеріалів і швейних виробів з них.
Детальний аналіз щільних кореляційних зв’язків і лінійних регресійних залежностей між різними показниками якості напіввовняних тканин і пакетів матеріалів, а також пакетів матеріалів різного складу показує, що динамічний модуль пружності і декремент затухання є найбільш інформативними показниками в’язкопружних властивостей пакетів матеріалів, значення яких дозволяє обґрунтовано проводити вибір вихідних матеріалів і визначати їх взаєморозташування при дублюванні для одержання пакетів матеріалів з прогнозованою формостійкістю.
У розділі 6 детально досліджено вплив багаторазового хімічного чищення в промислових умовах на характер змінювання основних чинників, які визначають формостійкість пакетів матеріалів на основі напіввовняних тканин: зміна лінійних розмірів (усадка), жорсткість, динамічний модуль пружності і декремент затухання. Експериментальні дані показують, що хімічні чищення суттєво впливають на зміну анізотропії механічних властивостей пакетів матеріалів.
Встановлено, що в процесі першого хімічного чищення швидко і найбільш повно проходить релаксація нагромаджених деформацій у пакетах матеріалів, що призводить до зменшення їх динамічного модуля пружності і жорсткості а також до зміни лінійних розмірів (усадки), а також до збільшення декремента затухання. З кожним наступним хімічним чищенням зменшується їх вплив на в’язкопружні властивості і жорсткість пакетів матеріалів і вже після третього хімічного чищення в основному стабілізується їхня структура і властивості.
Виявлене цікаве явище різнознакової зміни деяких механічних властивостей, особливо жорсткості пакетів матеріалів, у різних напрямках в процесі їх хімічного чищення, спрямованого на створення більш стабільної, урівноваженої системи. Встановлено, що в процесі хімічного чищення під знакозмінною дією сил деформування відбувається перерозподіл в’язкопружних властивостей пакетів матеріалів у поздовжньому і поперечному напрямках, в результаті чого початкова анізотропія пакетів матеріалів змінюється з утворенням вторинної деформаційної анізотропії, яка фіксується в процесі їх сушки і волого-теплового оброблення. На наш погляд, в процесі сушки і волого-теплового оброблення пакетів матеріалів за допомогою клею відновлюються раніше розірвані зв’язки між тканинами і прокладковим матеріалом, але в інших місцях, що сприяє утворенню більш урівноваженої системи і стабілізації нової анізотропії механічних властивостей пакетів матеріалів.
При проектуванні одягу необхідно враховувати експериментальні дані щодо впливу хімічних чисток на пружність, жорсткість і зміну лінійних розмірів (усадку) пакетів матеріалів на основі напіввовняних тканин.
У розділі 7 наведені рекомендації щодо створення пакетів матеріалів для пошиття одягу з прогнозованою формостійкістю.
На основі виявлених щільних кореляційних зв’язків між найбільш важливими механічними властивостями напіввовняних тканин полотняного, саржевого (саржа 2/1, саржа 2/2) і атласного переплетень і дубльованих на їх основі матеріалів одержані адекватні математичні моделі залежності динамічного модуля пружності тканин і пакетів матеріалів при різному взаєморозташуванні різних тканин і клейових прокладкових матеріалів від кута прикладання зовнішніх сил, які мають ступеневий характер та описуються таким рівнянням регресії:
(х = 0°-90°).
Як приклад, наведені одержані рівняння для напіввовняних тканин полотняного переплетення і пакетів матеріалів на їх основі при різному взаєморозміщенні вихідних матеріалів:
· напіввовняні тканини полотняного переплетення (зразок №1):
У1 = 0,02х2 – 1,67х + 56,18, R2 = 0,96;
· пакети матеріалів (прокладковий матеріал арт.5/190) при способі дублювання основа-основа: У1 = 0,01х2 – 1,13х + 35,79, R2 = 0,93;
основа-уток: У1 = 0,01х2 – 0,81х + 19,48, R2 = 0,96.
Підставивши в наведені формули величину кута по відношенню до ниток основи, під яким на матеріал діють зовнішні сили, легко можна одержати очікуване
значення динамічного модуля пружності у цій точці.
І навпаки. При необхідному значенні динамічного модуля пружності текстильного матеріалу можна визначити галузь його використання за кутом прикладання зовнішніх сил.
На рис.10 показана графічна залежність динамічного модуля пружності напіввовняних тканин і пакетів матеріалів на їх основі від напрямку прикладання зовнішнього навантаження щодо ниток основи. Криві рис.10 становлять собою конфігурацію поверхні пружності пакетів матеріалів і дають повну інформацію про в’язкопружні властивості пакетів матеріалів різної будови залежно від напрямку прикладання зовнішнього навантаження.
У цілому розроблений спосіб одержання текстильних матеріалів з заданими в’язкопружними властивостями дасть можливість творчо підійти до цілеспрямованого створення пакетів матеріалів з означеною формостійкістю одягу з урівноваженою пружністю всіх його деталей з врахуванням величини і напрямку комплексної дії на них різних зовнішніх сил стискання, зминання, згинання і видовження.
Запропонований методологічний підхід до визначення й аналізу в’язкопружних властивостей напіввовняних тканин і пакетів матеріалів уможливлює в узагальненому вигляді
