КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

Мельник Людмила Михайлівна

УДК 677.025

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ Виготовлення в'язаних ЕЛАСТИЧНих виробів КУЛІРНИХ ПЕРЕПЛЕТЕНЬ

Спеціальність 05.18.19 – Технологія текстильних матеріалів, швейних і трикотажних виробів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Київському національному університеті технологій та дизайну (КНУТД) Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: | лауреат Державної премії України

в галузі науки і техніки, кандидат технічних наук, с.н.с.,

Омельченко Василь Дмитрович, КНУТД,

професор кафедри технології трикотажного виробництва

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, доцент

Супрун Наталія Петрівна, КНУТД,

завідувач кафедри матеріалознавства та технології переробки текстильних волокон

кандидат технічних наук, с.н.с.

Синельникова Валентина Іванівна, ВАТ

„Український науково-дослідний інститут текстильної

промисловості”, директор.

Захист відбудеться „29” травня 2008 року о 1030 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.03 в Київському національному університеті технологій та дизайну за адресою 01011, м. Київ–11, вул. Немировича-Данченка, 2.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Київського національного університету технологій та дизайну за адресою 01011, м. Київ – 11, вул. Немировича-Данченка, 2, корпус 1.

Автореферат розісланий „_____” квітня 2008 року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради, к.т.н., доц. Т.О. Полька

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Проблема виготовлення текстильних виробів профілактично-реабілітаційного призначення є актуальною в соціально-економічному аспекті. Профілактичний засіб дозволяє нормалізувати роботу організму та самопочуття людини, забезпечити межі нормального стану в процесі життєдіяльності, зберегти здоров’я і попередити розвиток хвороб в майбутньому, а також сприяє подовженню активності та працездатності.

Історично склалося, що до набуття незалежності нашою державою центри розробки та виготовлення виробів реабілітаційного призначення знаходились поза межами України. Тому для їх виготовлення ортопедичні підприємства України змушені були імпортувати еластичні матеріали з-за кордону. Наукові розробки українських спеціалістів в сфері виготовлення реабілітаційних виробів дозволили зробити значний крок у розвитку цього напрямку. Це підтверджується появою на ринку України виробів вітчизняного виробництва, що мають високі споживчі якості, а саме суцільнов’язаних компресійних виробів, які виготовляються на базі кулірних переплетень (панчохи, колготки, наколінники), та виробів, що виготовляються з основов’язаних трикотажних полотен. Ці вироби мають широкий попит у населення завдяки їх відповідності вимогам та світовим стандартам. Але виготовлення суцільнов’язаних компресійних виробів можливе лише при наявності спеціалізованого устаткування, що мало розповсюджене в нашій державі. Така ж проблема існує щодо виготовлення еластичних трикотажних полотен на основов’язаному устаткуванні. Закупівля відповідного обладнання потребує великих коштів. Тому вітчизняні виробники не в змозі в повному обсязі задовольнити потреби споживачів в виробах реабілітаційного призначення.

Більш широке застосування та розповсюдження в Україні має плосков'язальне устаткування, що пояснюється його широкими можливостями: візерункотворними, швидкої зміни та різноманіття асортименту. Крім цього, плосков'язальні машини мають унікальні можливості щодо надання виробам заданої форми. Особливістю трикотажних виробів з таких машин є заробка краю, що не потребує додаткових операцій та створює економію часу і сировини. Тому виготовлення еластичних трикотажних полотен на плосков'язальному устаткуванні є перспективним.

Сфера використання виробів реабілітаційного призначення потребує суворого дотримання гігієнічних та фізико-механічних вимог, які висуваються до них. Це створює обмеження при застосуванні сировини, переплетень, методів проектування параметрів структури та фізико-механічних властивостей трикотажу. Створення високоякісних виробів реабілітаційного призначення пов’язано з використанням полотен з вмістом еластомерних ниток, що забезпечують необхідний ефект збереження форми виробу під час експлуатації та свободу рухів. Але еластомерні нитки мають високу вартість. Зменшення частки вартості сировини в собівартості готового виробу можливо при її економії, а саме виготовленні виробів регулярним способом, що можливо здійснити на плосков'язальному устаткуванні. Тому виникла необхідність в розробці еластичного кулірного трикотажу з необхідними властивостями, що можливо було б виконати на плосков'язальному обладнанні, встановленні рекомендованих технологічних режимів його виготовлення, що дозволить розширити асортимент продукції реабілітаційного призначення, залучити нові види обладнання для їх виготовлення та створити нові виробництва для легкої промисловості України.

Таким чином, розробка кулірного еластичного трикотажу заданих властивостей для виготовлення конкурентоспроможних еластичних виробів реабілітаційного призначення, проектування його параметрів структури, дослідження та прогнозування деформаційних властивостей, встановлення рекомендованих технологічних режимів виготовлення трикотажу, сприяє поліпшенню якості та розширенню асортименту таких виробів і обумовлює актуальність теми.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є складовою частиною досліджень, які проводяться Київським державним науково-дослідним інститутом текстильно-галантерейної промисловості згідно п. 5.6.19 галузевої програми розвитку легкої промисловості, затвердженої колегією Міністерства промислової політики від 09.08.2005р., № 9/3 та в межах виконання робіт за темою №0103V005384 „Розробка та виготовлення текстильних виробів для забезпечення комплектації засобів реабілітації інвалідів”.

Мета і завдання дослідження. Метою даної роботи є розробка структури та технології виготовлення кулірного подвійного еластичного трикотажу з заданими властивостями на плосков'язальних машинах для створення конкурентоспроможних вітчизняних реабілітаційних виробів; встановлення взаємозв’язку між технологічними режимами в'язання та параметрами структури і фізико-механічними властивостями трикотажу; розробка технологічних режимів для виготовлення трикотажу з заданими параметрами та властивостями.

Згідно до поставленої мети дослідження вирішувались наступні задачі:

- розробити петельні структури кулірного подвійного еластичного трикотажу реабілітаційного призначення для виготовлення на плосков'язальному обладнанні;

- розробити технологію в'язання кулірного подвійного еластичного трикотажу для виготовлення виробів реабілітаційного призначення на плосков'язальному обладнанні;

- розробити математичні залежності для проектування параметрів структури кулірного подвійного еластичного трикотажу;

- встановити залежності параметрів структури та фізико-механічних властивостей кулірного подвійного еластичного трикотажу від основних технологічних режимів в'язання;

- виявити особливості натягу армованих еластомерних ниток в процесі в'язання на плосков'язальному обладнанні;

- встановити на базі проведених досліджень раціональні технологічні режими в'язання кулірного подвійного еластичного трикотажу.

Об'єкт дослідження – процес підвищення якості в’язання кулірного подвійного еластичного трикотажу на плосков'язальному обладнанні для виготовлення виробів реабілітаційного призначення.

Предмет дослідження – технологія виготовлення кулірного подвійного еластичного трикотажу для виробів реабілітаційного призначення на двофонтурній плосков'язальній машині.

Методи дослідження. Поставлені в роботі задачі вирішувались з використанням методів системного підходу, математичного моделювання, математичного планування та аналізу експерименту, математичної статистики, стандартні методики проведення досліджень в трикотажній галузі.

При проектуванні взаємозв’язку основних параметрів структури трикотажу використовувались теоретичні положення основ процесу петлетворення та аналітичної геометрії, а саме метод геометричних моделей. Вивчення структури та основних фізико-механічних властивостей трикотажу проводилось із застосуванням діючих стандартних методик досліджень. Експериментальне визначення особливостей натягу армованих еластомерних ниток при їх переробці на плосков'язальному устаткуванні виконувалось за допомогою тензометрії. Обробка експериментальних даних проводилась за допомогою методів математичної статистики.

Наукова новизна отриманих результатів полягає в тому, що автором вперше:

- розроблені структури кулірного подвійного еластичного трикотажу для виготовлення виробів реабілітаційного призначення (патенти України на винахід за №81061 та за №76579);

- розроблені математичні залежності для проектування основних параметрів структури кулірного подвійного еластичного трикотажу;

- встановлені математичні моделі взаємозв’язку параметрів структури, показників фізико-механічних властивостей кулірного подвійного еластичного трикотажу та основних технологічних режимів в’язання.

Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що:

- запропоновані структури кулірного подвійного еластичного трикотажу дозволяють розширити асортимент сучасних вітчизняних в’язаних виробів реабілітаційного призначення і створити нові виробництва легкої промисловості України;

- отримані математичні моделі розширюють знання про технологічні особливості виготовлення трикотажу і надають можливість проектувати трикотаж з наперед заданими параметрами та властивостями;

- експериментально встановлені особливості натягу армованих еластомерних ниток в процесі в’язання на плосков’язальному устаткуванні дозволили визначити найбільш оптимальні умови їх переробки, що забезпечує підвищення якості трикотажних полотен;

- застосування плосков’язального устаткування при в’язанні розробленого трикотажу дозволяє виготовляти деталі реабілітаційних виробів регулярним способом, що забезпечує створення більш сучасних конструкцій цих виробів;

- кулірний подвійний еластичний трикотаж у вигляді деталей для реабілітаційних універсальних бандажів впроваджено на дослідному виробництві Київського науково-дослідного інституту текстильно-галантерейної промисловості. В результаті виробництва за запропонованою технологією досягнуто економічний ефект в обсязі 610 грн на 1000 шт. деталей виробів.

Особистий внесок здобувача. Особисто здобувачеві у публікації [1] належить виконання теоретичних пошукових досліджень та формулювання основних висновків, щодо напрямку розвитку виробництва виробів реабілітаційного призначення. В публікаціях [2, 3, 5] висвітлюються результати наукових досліджень, проведених безпосередньо здобувачем в рамках виконання дисертаційної роботи. В патентах [4, 9] здобувачем розроблено структури трикотажу, встановлені технологічні режими їх виготовлення, та в співпраці з співавтором підготовлені матеріали на патентування. В роботах [6-8] здобувачеві належать основні ідеї та трактування результатів роботи.

Апробація результатів дисертації. Основні теоретичні та експериментальні результати досліджень дисертаційної роботи доповідались:

- на ювілейній міжнародній науково-технічній конференції, присвяченій 75-річчю з дня заснування Київського національного університету технологій та дизайну „Інноваційні технології – майбутнє України” (м. Київ, жовтень 2005р.);

- на конференції „Проблеми легкої та текстильної промисловості” в Херсонському національному технічному університеті (м. Херсон, жовтень 2005р.);

- на міжнародній науково-технічній конференції «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль-2006) в Московському державному текстильному університеті ім. О.М. Косигіна (м. Москва, листопад 2006р.);

У повному обсязі робота доповідалась:

- на науково-технічній раді Київського науково-дослідного інституту текстильно-галантерейної промисловості (м.Київ, березень 2007р.);

- на розширеному засіданні кафедри технології трикотажного виробництва Київського національного університету технологій та дизайну (м.Київ, листопад 2007р.);

- на науковому міжкафедральному семінарі Київського національного університету технологій та дизайну (м.Київ, лютий 2008р.).

Публікації. Результати дисертації опубліковані у 9 працях, з яких 3 статті у наукових фахових журналах затверджених ВАК України, 2 патенти України на винахід, 2 депоновані праці, 2 тези доповідей наукових конференцій.

Структура і об'єм дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, 5 розділів з висновками, загальних висновків, списку використаних джерел, що включає 93 найменування, а також додатків, що представлені на 16 сторінках. Робота викладена на 185 сторінках машинописного тексту, включає 37 ілюстрацій та 12 таблиць. Основна частина дисертації складає 145 сторінок.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи. Викладено мету та задачі роботи, визначено наукову новизну та практичну цінність роботи.

У першому розділі за темою дисертації проведено огляд та аналіз патентних матеріалів та науково-технічної літератури, в результаті чого встановлено, що одним з перспективних напрямків розвитку трикотажної промисловості є розробка трикотажу для виготовлення виробів реабілітаційного призначення.

Виявлено, що на сьогоднішній день, завдяки розробкам українських вчених та спеціалістів, на ринку виробів реабілітаційного призначення України з'явились суцільнов’язані компресійні вироби та вироби, що виготовляються розкрійним способом з основов’язаних трикотажних полотен, але їх виробництво стримується через нестачу спеціалізованого або основов'язального обладнання. Тому на сьогоднішній день ринок України насичений виробами іноземного виробництва.

Плосков'язальні машини мають широкі технологічні можливості щодо надання необхідної форми виробам. Виготовлення деталей виробів реабілітаційного призначення дозволяє виключити ряд розкрійно-швейних операцій, тобто створює економію часу і сировини. Тому розробка структури еластичного трикотажу, що може бути виготовлений на плосков'язальному устаткуванні, є перспективною.

Для забезпечення гігієнічних вимог, що висуваються до виробів реабілітаційного призначення, доцільним є застосування натуральної сировини, а забезпечення відповідних фізико-механічних властивостей можливе за рахунок використання армованих еластомерних ниток. Позитивними характеристиками трикотажу з вмістом цих ниток є їх розтяжність, пружність та стискуюча здатність, яка виявляється у випадку, коли виріб використовується в розтягнутому стані.

Проблемою переробки еластомерних ниток на в'язальному устаткуванні та розробкою структур з їх вмістом займались Філатов В.М., Мойсеєнко Ф.А., Омельченко В.Д., Кочеткова О.В., Мішта В.П. та інші, основні положення робіт яких розвиваються в даній дисертації. Так визначено, що трикотаж з вмістом еластомерних ниток доцільно виготовляти на базі подвійних переплетень, оскільки одинарні поступаються за рядом показників фізико-механічних властивостей. Крім того, у трикотажі подвійних переплетень відсутній такий недолік, як закручуваність країв.

В структурі трикотажу еластомерна нитка може бути прокладена, пров'язана в петлі, або пров'язана та прокладена. Встановлено, що якість та фізико-механічні властивості трикотажу залежатимуть від способу закріплення армованих еластомерних ниток в структурі подвійного трикотажу та технологічних режимів їх в’язання на плосков'язальному устаткуванні.

На основі проведеного аналізу існуючих літературних джерел було сформульовано мету та визначено задачі дослідження.

У другому розділі представлені результати теоретичного аналізу кулірного трикотажу подвійних переплетень з різним способом закріплення еластомерної нитки та визначення умов отримання такого трикотажу з необхідними властивостями.

Так, найбільшу частку швидкозворотніх деформацій по ширині та мінімальний вміст еластомерної нитки має трикотаж, в структурі якого еластомерні нитки закріплені у вигляді поперечного утоку. Такий трикотаж має підвищену розтяжність в одному напрямку. Дослідження структури полотна переплетення ластик 1+1 з прокладеною у вигляді утоку еластомерною ниткою показали, що остання розташовується між паличками петель. Встановлено, що надійність закріплення еластомерної нитки в структурі такого трикотажу залежить від площі контакту з нееластомерними нитками та підвищується при використанні еластомерних ниток підвищеної товщини. Такий трикотаж в рівноважному стані буде мати мінімальний петельний крок, а висота петельного ряду та товщина трикотажу буде визначатись діаметрами еластомерної та нееластомерної ниток. При цьому петлі переплетення ластик 1+1 блокують еластомерну нитку в результаті чого досягається ефект максимально щільного трикотажу.

Технологічне зменшення лінійних розмірів трикотажу внаслідок відновлення розмірів еластомерної нитки, відбувається до моменту, поки не настане рівновага між силами пружності петель базового переплетення і еластомерної нитки. Ступінь відновлення еластомерних ниток залежить від пружності і довжини нитки в петлі ластику, пружності, товщини і ступеня деформації еластомерних ниток, а також від співвідношення довжини нитки в петлі ластика і товщини еластомерної нитки в вільному стані.

Для трикотажу одного й того ж переплетення, що має однакові типи петель, форма взаємозв’язку між параметрами петельної структури змінюється із зміною модуля петлі. Враховуючи сказане, визначено умову отримання еластичного трикотажу, в якому нееластомерна нитка щільно обвиває армовану еластомерну нитку, прокладену у вигляду утоку, утворюючи максимально щільний трикотаж:

де - модуль петлі (рекомендований для переплетення ластик 1+1, =21 );

- умовний діаметр нееластомерної нитки, мм;

dел – діаметр еластомерної нитки, мм.

Максимальна товщина пряжі для переробки її на в’язальних машинах, визначається із співвідношення між її товщиною та класом в’язальної машини, виходячи з умов точного виконання операцій петлетворення. Особливістю отримання максимально щільного утокового трикотажу є необхідність використання в якості пружного елементу еластомерних ниток збільшеного діаметру. В зв’язку з цим виникає необхідність встановлення співвідношення, за яким можна було визначити максимальний діаметр еластомерної нитки. Діаметр еластомерної нитки визначено за умови необхідності її розташування нижче траєкторії руху голок під час їх підйому при замиканні (рис. 1).

Рис. 1. Схема необхідного розташування еластомерної нитки: 1 – голечниця плосков'язальної машини; 2 - язичкова голка; 3–петля базового переплетення ластик 1+1 з бавовняної пряжі; 4 – еластомерна нитка

Як видно, система „голки-петлі” утворюють геометричну фігуру, яку можна апроксимувати у формі чотирикутника, що складається з двох рівнобедрених трикутників, а діаметр еластомерної нитки, можна знайти, як діаметр кола вписаного в рівнобедрений трикутник. Тобто діаметр нитки, що прокладається у вигляді утоку, буде залежати від зміни глибини кулірування і відстані між фонтурами.

Максимальний діаметр еластомерної нитки визначається за формулою:

де а – відстань між голечницями, мм;

h – глибина кулірування, мм.

Діаметр еластомерної нитки буде змінюватись в залежності від ступеня її попереднього видовження. Чим більше розтягнута еластомерна нитка, тим менше її діаметр і легше проходитиме процес петлетворення. Тому при виборі еластомерної нитки потрібно враховувати її поперечну деформацію.

Виготовлення утокового трикотажу на в’язальних машинах потребує додаткового нитководія, що встановлюється перед петлетвірною системою та прокладає еластомерну нитку між лінією відбою, коли головки голок обох голечниць розташовані нижче відбійної площини. При цьому розташування утокового нитководія відносно ґрунтового повинно залишатись незмінним в процесі роботи машини. Такими нитководіями обладнані не всі плосков'язальні машини, але вони обладнані декількома нитководіями та механізмом їх зміни. Тобто є можливість одночасної або окремої подачі еластомерних ниток з нееластомерними. Тому постало питання розробки структури трикотажу, що можна було б виготовляти на плосков'язальному устаткуванні з урахуванням вищезазначених умов.

Для збільшення розтяжності та пружності еластичного трикотажу необхідно зменшити кількість і величину кутів обхвату еластомерними нитками ниток ґрунту, тобто забезпечити максимальну довжину протяжки, а для підвищення надійності закріплення еластомерної нитки в структурі трикотажу - необхідне пров’язування еластомерної нитки в петлі. Забезпечення цих умов можливе при пров’язуванні еластомерної нитки через певну кількість голок, тобто протяжка з еластомерної нитки, що буде розташована як і утокова протяжка між остовами петель, з’єднуватиме петлі утворені через певну кількість петельних стовпчиків ґрунтового переплетення. Це можливо при подачі еластомерної та нееластомерної ниток різними нитководіями.

В еластичному трикотажі (рис. 2, а), виконаному при окремому пров'язуванні нееластомерної нитки 1 та еластомерної 2, остання, після зняття полотна з машини та припинення дії розтягуюючого зусилля, намагається відновити свої попередні розміри і скорочується по довжині. При цьому, відбудеться її скорочення до вигляду утоку і протягування петлі наступного ряду в петлю попереднього (рис. 2, б). Аналіз такої структури дозволив виявити, що протягування на відстань петлі 4 наступного ряду в петлю попереднього відбувається зі збільшенням довжини нитки в петлі абвгдеж. При цьому утокова еластомерна нитки розташована між лицьовими та виворітними петлями базового переплетення ластик 1+1 та додатково обвита по периметру протяжками аб та еж петлі 4.

а |

б

Рис. 2. Геометрична модель еластичного трикотажу при окремому пров’язуванні нееластомерної - 1 та еластомерної нитки - 2: а – під дією розтягуючого зусилля; б – в розтягнутому по ширині стані.

Оскільки таке протягування відбувається після зняття відтягуючого зусилля, коли всі петлі сформовані і мають певну довжину, що визначена глибиною кулірування, то цей процес може відбутися за умови перетягування нитки з петель сусідніх петельних стовпчиків. При цьому напівпетля абвг збільшується на довжину півкола, утвореного навколо еластомерної нитки. Тобто довжина нееластомерної нитки в петлі переплетення ластик 1+1 повинна бути більшою або дорівнювати сумі довжини нитки в петлі максимально щільного трикотажу та довжини перетягування нитки.

Довжина нееластомерної нитки в петлі переплетення ластик 1+1:

де lн – довжина нееластомерної нитки в петлі переплетення ластик 1+1, мм;

- середній діаметр нееластомерної нитки, мм.

Такий трикотаж буде мати розтяжність в одному напрямку та може бути виготовлений на двофонтурній в’язальній машині при наявності механізму відбору голок. При цьому пров’язування еластомерної нитки у петлі може відбуватись як голками однієї фонтури, так і голками обох фонтур.

Виготовлення еластичного кулірного трикотажу, розтяжного в двох напрямках, можливе при сумісному пров’язуванні еластомерної нитки та нееластомерної. В такому трикотажі кожна петля складається з двох ниток, при цьому довжина нееластомерної нитки в петлі залишається початковою, однак її форма та розміри змінюються. Під дією сил пружності розтягнутих еластомерних ниток палички остовів петель з нееластомерної нитки згинаються і виходять на зовнішні сторони.

Виготовлення даного трикотажу виконувалось на плосков'язальній машині типу ПВРК 8 класу кулірним подвійним переплетенням ластик 1+1, при одночасному пров’язуванні армованої еластомерної нитки та нееластомерної. Наявність в трикотажі еластомерної нитки, що виконує функцію пружного елементу, призводить до збільшення частки швидкозворотньої деформації, тобто трикотаж має властивість відновлення початкових лінійних розмірів після зняття навантаження. Для забезпечення технологічного проходження еластомерної нитки при її переробці на плосков'язальній машині в якості еластичної нитки використовували армовані еластомерні нитки в урівноваженому стані, тобто з двошаровою обкруткою, при цьому обидві нитки, що обплітають еластомерну, однієї лінійної густини. При чому пров'язування армованої еластомерної нитки разом з нееластомерною дозволить надійно закріпити першу в структурі трикотажу, наприклад, при виготовленні бандажних виробів.

Для забезпечення гігієнічних властивостей трикотажу, в якості нееластомерної нитки використовували пряжу з класу натуральних – бавовну. Оскільки розтяжність трикотажу буде обмежена довжиною нееластомерної нитки в петлі, то для забезпечення достатньої розтяжності трикотажних полотен встановлено співвідношення модулів петель: .

У третьому розділі встановлено, що еластомерні нитки, незалежно від способу їх закріплення, суттєво впливають на структуру та властивості трикотажу. Тому було теоретично досліджено та спроектовано параметри структури еластичного трикотажу переплетення ластик 1+1 з еластомерною ниткою, закріпленою у вигляді утоку. Для визначення взаємозв’язку параметрів структури трикотажу скористались методом геометричних моделей, який розроблений проф. О.С. Далідовичем та дозволяє, з метою полегшення вивчення та прогнозування властивостей трикотажу, форму його петель представляти геометричною моделлю.

Так, з геометричної моделі кулірного утокового еластичного трикотажу встановлено, що товщина трикотажу визначається:

Висоту петельного ряду, за умови щільного розташування еластомерної нитки в структурі трикотажу, можна визначити як суму діаметру еластомерної нитки та двох діаметрів нееластомерної:

Петельний крок максимально-щільного трикотажу переплетення ластик 1+1 з еластомерними нитками, прокладеними у вигляді утоку, визначається як:

Довжину нееластомерної нитки в петлі максимально-щільного утокового трикотажу можна представити у вигляді:

де - вільний параметр параметричного рівняння ().

Встановлено, що теоретичні значення параметрів трикотажу, отримані згідно формул, перебувають в межах фактичних значень з похибкою не більш ніж 5%. Отримані формули суттєво поліпшують точність розрахунків, дозволяють скоротити затрати сировини при проектуванні запланованих параметрів.

У четвертому розділі проведено дослідження натягу армованої еластомерної нитки. Рівномірність натягу нитки в процесі переробки та своєчасне відтягування її надлишку, є необхідними умовами для безперебійного виконання процесу петлетворення. Натяг нитки складається з натягу, який нитка отримує до входу в петлетвірну систему, та натягу, який отриманий безпосередньо в петлетвірній системі. Тому для отримання трикотажу з заданими властивостями доцільно виявити особливості натягу армованих еластомерних ниток при їх переробці на плосков'язальному устаткуванні, оскільки, через малу жорсткість при розтягненні, цей вид сировини отримує значне видовження при малих навантаженнях, що впливає на якісні показники полотна.

Для дослідження натягу застосовувалась армована еластомерна нитка польського виробництва фірми „Gumtex” лінійної густини 118 текс, яка має І та ІІ шари обкрутки поліефірною ниткою лінійної густини 12,5 текс, при пров'язуванні її разом з бавовняною пряжею лінійної густини 62 текс переплетенням ластик 1+1 на плосков'язальній машині 8 класу. Швидкість руху каретки складала 0,9 м/с, при робочій зоні 106 голок на одній фонтурі, що відповідає робочій ширині голечниці L=336 мм. Дослідження натягу нитки проводились шляхом осцилографування, при усталеній швидкості роботи плосков'язальної машини за допомогою електронного тензометра та осцилографа. Запис осцилограм проводився за двох різних умов: перша умова – максимально-можливий рівень натягу нитки, друга умова – мінімально-можливий рівень натягу нитки, при яких процес петлетворення відбувався без порушень, та при незмінних інших технологічних режимах в'язання. Натяг нитки регулювався за допомогою комбінованого тарілчастого нитконатягувача плосков'язальної машини.

Для оцінки характеру зміни натягу нитки та виявлення його особливостей за період виконання кареткою плосков'язальної машини подвійного ходу, відповідні цьому періоду ділянки осцилограми були накладені одна на одну, проведено розрахунок середніх значень натягу еластомерної нитки та побудовано графіки зміни натягу при гранично можливих його рівнях (рис. 3).

Рис. 3. Графіки зміни натягу еластомерної нитки за час виконання кареткою подвійного ходу каретки

Отримані осцилограми показують, що при підвищенні загального натягу еластомерної нитки збільшуються абсолютні величини зміни натягу еластомерної нитки. Крім того, перепад зміни натягу протягом періоду в’язання при максимальному натязі нитки значно більший, ніж при мінімальному, та наближається до середнього значення. Дослідження показали, що при підвищенні загального рівня натягу еластомерної нитки на ділянці в’язання, його рівень при зворотному ході перевищує значення натягу при прямому ході. В процесі реверсування каретки натяг нитки знижується, що може призвести до порушення процесу петлетворення. Однак в процесі переробки еластомерної нитки на плосков'язальній машині було виявлено, що при виконанні розбігу каретки нитка, завдяки своїм пружнім властивостям, скорочувалась по довжині не утворюючи надлишку.

Проведений експеримент дозволив встановити, що на плосков'язальній машині натяг нитки при її повздовжньому русі вздовж ниткопровідної системи змінюється в процесі в’язання в залежності від конструктивних параметрів ниткопровідної системи та напрямку переміщення нитководія.

П'ятий розділ присвячено експериментальним дослідженням по встановленню взаємозв'язків між технологічними режимами в'язання кулірного подвійного еластичного трикотажу та його параметрами і фізико-механічними властивостями, виконаного при одночасному пров'язуванні армованої еластомерної та нееластомерної ниток.

Були обрані наступні критерії оптимізації:

У1 – довжина нееластомерної нитки в петлі lб, мм;

У2 – довжина еластомерної нитки в петлі lел, мм;

У3 – петельний крок А, мм;

У4 – висота петельного ряду В, мм;

У5 – поверхнева густина трикотажу ms, г/м2;

У6 – товщина трикотажу M, мм;

У7 – повна деформація трикотажу вздовж петельних стовпчиків e, %;

У8–швидкозворотня деформація трикотажу вздовж петельних стовпчиків eш, %;

У9–повільнозворотня деформація трикотажу вздовж петельних стовпчиків eп,%;

У10 – залишкова деформація полотен вздовж петельних стовпчиків eз, %.

В результаті проведення попереднього експерименту, встановлено показники, що мають вплив на обрані критерії, які було обрано в якості керованих незалежних факторів, а також рівні варіювання цих факторів з врахуванням технологічних можливостей плосков’язальної машини, що представлені в табл. 2.

Таблиця2

Фактори та рівні варіювання обраних факторів

Найменування факторів та їх розмірність | Кодовані позначення факторів | Рівні варіювання | Інтервали варіюван

ня

-1 | 0 | +1

Глибина кулірування hк, мм | X1 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 0,5

Сила відтягування полотна Q, сН/пет.стовп. | X2 | 16,6 | 18,4 | 20,2 | 1,8

Лінійна густина еластомерної нитки Тел, текс | X3 | 118,0 | 177,0 | 236 | 59,0

Лінійна густина нееластомерної пряжі Тб, текс | X4 | 31,0 | 46,5 | 62 | 15,5

Вхідний натяг еластомерної нитки Fел, Н | X5 | 39,0 | 56,0 | 73,0 | 17,0

Вхідний натяг нееластомерної пряжі Fб, Н | X6 | 49,0 | 66,0 | 83,0 | 17,0

Для реалізації поставленої задачі була обрана ј дробова репліка плану 26-2 повного факторного експерименту, що потребує проведення 16 дослідів. В результаті реалізації експерименту встановлено багатофакторні математичні залежності в кодованому виді, що представлено в табл. 3.

Таблиця3

Рівняння регресії

параметрів та деформаційних властивостей трикотажу

Найменування критеріїв оптимізації | Математичні залежності в кодованому вигляді

Довжина нееластомерної нитки в петлі, мм | Y1=7,98+0,29Х1+0,07Х2+0,07Х4

Довжина еластомерної нитки в петлі, мм | Y2=2,39+0,10Х1+0,13Х3+0,05Х4+0,05Х6

Петельний крок, мм | Y3=1,92-0,05Х2+0,14Х3+0,12Х4+0,02Х6

Висота петельного ряду, мм | Y4=0,92+0,01Х1+0,03Х2+0,05Х4

Поверхнева густина полотна, г/м2 | Y5=914,9+21,63Х1+4Х2+86,13Х3+42,88Х4-11,75Х5+8,25Х6

Товщина трикотажу, мм | Y6=2,4+0,15Х1+0,15Х4-0,05Х5

Повна деформація полотен вздовж петельних стовпчиків, % | Y7=119,6+19,01Х1+10,48Х2-38Х3-28,54Х4-8,85Х6

Швидкозворотня деформація полотен вздовж петельних стовпчиків, % | Y8=114,1+17,9Х1+10,3Х2-36,13Х3-27,32Х4-8,3Х6

Повільнозворотня деформація полотен вздовж петельних стовпчиків, % | Y9=1,8+0,46Х1-0,62Х3-0,39Х4

Залишкова деформація полотен вздовж петельних стовпчиків, % | Y10=3,68+0,66Х1+0,33Х2-1,25Х3-0,83Х4-0,44Х6

Визначення релаксаційних характеристик трикотажу проводилось за стандартною методикою на релаксометрі „стійка” при навантаженні 1,0 Н на 1 еластомерну нитку в дослідному зразку. Величина повної деформації при розтягненні дослідних зразків 16 варіантів складає від 20 до 200%. При цьому значна доля в повній деформації припадає на швидкозворотню. Аналізуючи отримані рівняння регресії повної деформації та її складових частин приходимо до висновку, що найбільший вплив на величину деформацій мають лінійна густина еластомерної нитки та бавовняної пряжі. Від'ємні знаки перед цими факторами вказують, що зі збільшенням цих факторів величина деформацій зменшується. Отже, при необхідності варіювання величини деформації трикотажу доцільно змінювати значення лінійної густини бавовняної пряжі та еластомерної нитки, оскільки їх вплив більший на 20%-11%, ніж глибини кулірування.

Пружні властивості трикотажу визначають, як правило, часткою зворотних деформацій від їх загальної розтяжності. Результати досліджень показали, що всі варіанти трикотажу мають високі пружні властивості, оскільки частка зворотних деформацій складає 0,97. Величина ж залишкової деформації в найбільшій мірі залежить від такого фактору, як лінійна густина еластомерної нитки, вплив якого майже в 1,5 рази перевищує над значенням інших факторів.

Для проведення оцінки якості отриманого трикотажу було проведено порівняння сукупності показників, що визначають різні вимоги до еластичних матеріалів. Так нами було обрано такі показники еластичних матеріалів як швидкозворотня деформація розтягнення, технологічна зміна лінійних розмірів, повітропроникність, зміна лінійних розмірів після мокрих обробок. Порівняння цих показників показує, що розроблений трикотаж не поступається існуючим аналогам, а за таким показником як швидкозворотня деформація, перевищує відомі.

На основі отриманих моделей розроблено програму проектування параметрів структури та властивостей кулірного подвійного еластичного трикотажу, що дає змогу швидко в автоматичному режимі проектувати деформаційні властивості трикотажу та його параметри структури для отримання необхідних результатів.

Визначення показників якості проводили за отриманими в ході експерименту математичними регресійними моделями, що дозволяє без будь-яких ускладнень знайти значення потрібного показника якості. Потрібно лише ввести значення відповідних технологічних режимів та отримати значення деформаційних властивостей та параметрів еластичного трикотажу.

Визначення технологічних режимів допомагає знайти раціональні комбінації значень факторів, які б забезпечували найкращі показники якості з введеними обмеженнями та обраною сировиною. За допомогою програми розроблено раціональні технологічні режими виготовлення подвійного кулірного еластичного трикотажу, що надають можливість технологу без ускладнень проектувати параметри структури трикотажу з необхідними властивостями та властивостями.

ВИСНОВКИ

1. В результаті проведених досліджень розроблено структури кулірного подвійного еластичного трикотажу для реабілітаційних виробів та технологію їх виготовлення регулярним способом на плосков’язальному устаткуванні.

2. На підставі досліджень структури еластичного кулірного утокового трикотажу, встановлено, що надійність закріплення еластомерної нитки в структурі трикотажу у вигляді утоку визначається її геометричними параметрами, завдяки чому створюються умови для отримання максимально-щільного трикотажу. Встановлено умову отримання даної структури та формулу для визначення діаметру еластомерної нитки, що може бути прокладена у вигляді утоку, при забезпеченні безперебійної роботи устаткування та отриманні якісного трикотажу.

3. Встановлено, що пров’язування еластомерної нитки в петлі згідно рапорту при її подачі у зону в’язання окремим нитководієм, призводить до відновлення попередніх розмірів еластомерної нитки до вигляду утокових протяжок та додаткового її закріплення в структурі трикотажу за рахунок обвивання протяжками петель, утворених нееластомерною ниткою наступного петельного ряду, за умови: .

4. Виявлено, що отримати трикотаж розтяжний в двох напрямках можливо при сумісному пров’язуванні нееластомерної та еластомерної ниток. Необхідну розтяжність трикотажу можна забезпечити при співвідношенні від 0,15 до 0,20 значень модуля петлі з еластомерної нитки до модуля петлі з нееластомерної.

5. Теоретично спроектовано параметри структури еластичного трикотажу переплетення ластик 1+1 з еластомерною ниткою закріпленою у вигляді утоку. Одержано математичну формулу для проектування довжини нитки у петлі базового переплетення, визначені величини мінімальної висоти петельного ряду трикотажу та петельний крок базового переплетення.

6. В результаті дослідження натягу армованої еластомерної нитки в процесі виконання кареткою плосков'язальної машини подвійного ходу встановлено, що натяг нитки при її повздовжньому русі вздовж ниткопровідної системи має закономірності, які залежать від конструктивних параметрів ниткопровідної системи, напрямку переміщення нитководія, та встановлено найбільш оптимальні умови їх переробки, що забезпечує бездефектне в'язання трикотажу.

7. Встановлено багатофакторні залежності між властивостями кулірного подвійного еластичного трикотажу і технологічними режимами роботи устаткування, за якими визначено вплив окремих факторів на критерії оптимізації. Виявлено, що всі варіанти досліджуваного трикотажу мають високі пружні властивості, оскільки частка зворотної деформації складає 0,97.

8. В результаті впровадження у виробництво за розробленою технологією в'язання трикотажу для універсальних бандажів досягнуто економічний ефект в обсязі 610 грн. на 1000 шт. виробів.

сПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мельник Л.М. Тенденції створення профілактичних бандажних виробів / Мельник Л.М., Омельченко В.Д. // Легка промисловість. – 2005. - №1. – С. 56.

2. Мельник Л.М. Параметри структури кулірного трикотажного полотна з вмістом еластомерної нитки / Мельник Л.М., Омельченко В.Д. // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины. - 2005. - №1(10). – С. 92-94.

3. Мельник Л.М. Аналіз натягу еластомерних ниток при переробці на плоскофангових машинах / Мельник Л.М., Омельченко В.Д. // Вісник Хмельницького національного університету. – 2005. - №6. – С. 41-43.

4. Пат. 76579 UA, МПК D 04 B 1/14 Кулірний еластичний трикотаж / Омельченко В.Д., Мельник Л.М.; заявник та патентовласник Київ. наук.-досл. ін-т текстильно-галантерейної промисловості. - №20040806597; Заявл. 6.08.2004; опубл. 15.08.06, Бюл. №8.

5. Інноваційні технології – майбутнє України: збірник наукових праць ювілейної міжнародної конференції, 3-9 жовтня 2005р., Київ. Т. 1. / Вісник КНУТД.– К.: КНУТД, 2005. – С. 77-78.

6. Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль - 2006): международная научно-техническая конференция, тезисы докладов, 28-29 ноября 2006 г., Москва. – М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2006. – С.91.

7. Мельник Л.М. Аналіз операцій процесу петлетворення на плосков’язальній машині при виготовленні кулірного еластичного трикотажу / Мельник Л.М., Омельченко В.Д.: Київ. наук.-досл. ін-т текстильно-галантерейної промисловості. – К., 2007.- 17 с. –Деп. в ДНТБ України 15.03.2007., № 14 – Ук 2007.

8. Мельник Л.М. Визначення умови прокладання еластомерної нитки у вигляді утоку при виготовленні максимально-щільного трикотажу / Мельник Л.М., Омельченко В.Д.: Київ. наук.-досл. ін-т текстильно-галантерейної промисловості. – Київ, 2007.- 8 с. – Деп. в ДНТБ України 15.03.2007., № 13 – Ук 2007.

9. Пат. 81061 UA, МПК D 04 B 1/14 Кулірний еластичний утоковий трикотаж та спосіб його отримання / Омельченко В.Д., Мельник Л.М.; заявник та патентовласник Київ. наук.-досл. ін-т текстильно-галантерейної промисловості. - №200602553; Заявл. 9.03.2006; Опубл. 26.11.2007, Бюл. №19 – 2с.

Анотація

Мельник Л.М. Розробка технології виготовлення в'язаних еластичних виробів кулірних переплетень. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.19 – технологія текстильних матеріалів, швейних і трикотажних виробів. – Київський національний університет технологій та дизайну, Київ, 2008.

Дисертацію присвячено створенню структури подвійного кулірного еластичного трикотажу, розробці технології його в'язання та математичних залежностей для проектування основних параметрів петельної структури еластичного трикотажу необхідних властивостей.

В результаті теоретичного аналізу структури трикотажу переплетення ластик 1+1 з еластомерною ниткою, закріпленою у вигляді утоку, виявлено, що надійність закріплення еластомерної нитки підвищується за умови отримання максимально-щільного трикотажу. Встановлено математичні залежності для визначення умови отримання такого трикотажу та для проектування параметрів його структури.

Встановлено, що при пров’язуванні еластомерної нитки в петлі згідно рапорту при окремій подачі її та нееластомерних ниток, відбувається відновлення попередніх розмірів еластомерної нитки до вигляду утокових протяжок та додаткового її закріплення в структурі трикотажу. Визначені умови такого процесу.

Встановлено, що виготовлення еластичного кулірного трикотажу при одночасній подачі еластомерної та нееластомерної ниток можливе при сумісному пров’язуванні цих ниток в петлі. Встановлено математичні залежності параметрів структури та показників фізико-механічних властивостей еластичного трикотажу від основних технологічних режимів процесу в’язання. Розроблена програма, що дозволяє в автоматичному режимі спроектувати трикотаж з необхідними параметрами та властивостями.

Ключові слова: кулірний подвійний еластичний трикотаж, довжина нитки в петлі, петельна структура трикотажу, натяг нитки, фізико-механічні властивості еластичного трикотажу, параметри структури трикотажу.

Аннотация

Мельник Л.М. Разработка технологии изготовления вязаных еластичных изделий кулирных переплетений. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.18.19 – технология текстильных материалов, швейных и трикотажных изделий. – Киевский национальный университет технологий и дизайна, Киев, 2008.

Диссертация посвящена созданию петельной структуры кулирного двойного эластичного трикотажа, разработке технологии его вязания и математических зависимостей для проектирования основных параметров петельной структуры эластичного трикотажа.

В результате теоретического анализа структуры трикотажа переплетения ластик 1+1 с эластомерной нитью закрепленной в виде утка, определено, что надежность ее закрепления зависит от геометрических параметров эластомерной нити и степени ее удлинения до петлеобразующей системы, которые создают условия для получения максимально-плотного трикотажа. В структуре такого трикотажа эластомерная нить плотно обвита неэластомерными, при этом в равновесном состоянии трикотаж характеризуется минимальным петельным шагом, а высота петельного ряда и толщина трикотажа зависят от диаметра эластомерной и неэластомерной нитей. Установлены математические зависимости для определения условия получения такого трикотажа и проектирования параметров его структуры, а так же формула для определения диаметра эластомерной нити, которая может быть проложена в виде уточной, что обеспечит бесперебойную работу оборудования и получения качественного трикотажа.

Определено, что провязывание эластомерной нити в петли согласно рапорту при отдельной подаче ее и неэластомерной нити, создает условия для восстановления начальных размеров эластомерной нити до внешнего вида уточных протяжек и дополнительного ее закрепления в структуре трикотажа за счет обвивания протяжками петель, образованных неэластомерной нитью следующего петельного ряда. Определены условия такого процесса.

Установлено, что выработка эластичного кулирного трикотажа при одновременной подаче эластомерной и неэластомерной нитей возможно при совместном провязывании этих нитей в петли. Такой трикотаж имеет растяжимость в двух направлениях. Поскольку растяжимость такого трикотажа зависит от длины нееластомерной нити в петле установлено, что