автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Исследование структуры тканей с покрытием в зоне образования соединений и разработка способа повышения их надежности

и»» ■. Л 1 6 МАР 1328

Не прамх ругописв

Шушунов* Татьян« Николаевне

Исследование структуры тканей с покрытием в зоне образования соединений и разработка способа повышения их надежности

Специальность 05.19.01 - "Материвловедение" -(текстильное, кожевенно-меховое, обувное, швейное) 05.19.04 "Технология швейных изделий"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени ■ кандидата технических Паук

Москва - 1998

п г ~ I I и

; : .2:': ■■■':

Работа выполнена в Государственной академии сферы быта и услуг

Научный руководитель: ■ кандидат технических наук,

профессор В.И. Стельмашенко

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кокеткин П.П., кандидат технических наук,

Ведущее предприятие:

старший научный сотрудник • Федоровская B.C. . Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения, Московская обл., ■ ■■■"..■■• : . г.Хотьково ■ ; Защита состоится " /</ " М&АТТ?^. 1998г. в loL^ часов на заседании диссертационного совета Д 053.32.03 при Московское: государственной академии легкой промышленности - ''

Адрес: И 3806,.Москва, ул. Садовническая, 33 - ; ' • ."..'

; . С диссертацией можно ознакомиться в'.библиотеке. Московской государственном академии лепссн промышленности .

. . ' ' ' И'' '

Автореферат разослан " -t>L " С

Ученый секретарь диссертационного совета Д 053.32.03.

i

Костылева 13.В.

■ Обиш карактеркстжа работы.

Акдгавиюоть темы,- Фора.1фС1йалне ршсчкш етисцхашй- 'в"сграно, осисзмае тенденции рашгтнл мирового рытая хръйуют- шшш&мщэ качестез ¡ззсЯяыхизделий,сбьтпаностьаттестацииus«фя-засгкфтаииаворте. ..

Доя шгстышепиа азвзйиы.ч годеявЯ широко црмм&ыютса »чсдп;; н$ еа;ггетнческ>1х ыггей с ьсярцгазм, нсхадгие «эоШявл которая s

«or,но!! Иврв.уДОЯЛОТйОраХУГ.'фСбОЗй.'ШЯЫ, ПрЗ<й>38ЛЗ«ЛыМ К К«М. ВгЛ-£СГО 9 там,

несмогря на нысокнз «юадзатка мсжу&одинкш&х а здяэтШх-ою&та/тадоД:

tso даньыы ЦНИПШн, НИИ труда 'к тгшшсв бвзшхлгнййш, ¡ззейвые

изделия спсциадьксго дезшюш -жхпяз? t& вз&пдоо 'раее

установленною срака 5кс1<яуатзция а>за крвжкавврваезс^яго рпзрушгн:о соединительных liiaoB, Осгошшш! гфичлп-ами ерааия7елы'.а басзроЗ- потери прочности соединений,^еста&штовдй. 19-50;« от яеригначаяьиой, поело пфйыя мссяцэв зкеплуотащпз (Федоровская B.C.), найлгтел рэзрувигшз ¿всейиах йлтсй ноя влиянием еял грення г: нгрушенла етруетура ткакеЯ d еблагга шва и результат:.} мзжишчешк H0J5pS2XE«B31 ЕГДОЙ. Кроме ТОГО,' сседпйвийя по удоюпзерязг требуемому урезпю надежности н но всказатаяэ ггрыстачайвта из-:м сгс.г-.лглййз гсрмегахпрухшшх накладок, прокладок, вшраавшшзг

евзообм одаучешя герыгплшш сэдяязекай иггшйа саоей чрудоехнел'шо ь лхп&ласстыо, & в рядз сяучаёз -. тошягспя .а - экологически не&здшевы, кяфомящятся ряден

при соединения тканай ич сшгешческт. sJrtrsSi 5 пдзисга&ш кшерыгкзм, кузькиных сссбезлтсетяыи и» свойств.

В настоящее вреш епшкише епзцкаякстоз по гфсазсяэтзу бодоззшиткых маяй ехшщгтрпрез&го -на сварная егтгазл

соединения, практическаз мачшлость естсрш очешаях Дяя t?anS»J с пленочным гтрытаел пгрспегсшзк-ыя 'ааяясгсэ 1ф»амяз«з» уютрггддазс!»

' * -

сварки, которая позволяет производить соединение без предварительной очксткн свариваемы* поверхностей.

Известно, что основной прошлой скяжени* разрывной нагрузки сварных соединений гпл«к7гся необратимые структурные кзыенешг.ч, которые еще более '.усиливаются' наличием пленочного покрытаг, что по джиыи Волкова С.С., Астахозой Р.К. допслнетелыю снижает прочность свсркня соед»э1еиий кя 510%, которая s snore составляет .тишь S 5-20% разрывной нагрузгн ткани.

Багете с те«, лотераятуркых двигая «о изучению к иссяедовглгоо етруетуршя: кзнексипй тжеиеЯ о сюпггичесок ккгей с пленочным \ покрытием в зеке образовав:® еоодгюекнб не выявлено. Знание закономерностей изменения струк*)^?? соединяемых ывтерначов . позволяя-разработать мероприятия, пргшпстзуювдш нарушешяо струетурк и позволяющие пошсктъ нзденсиостъ соеднкений.в процесс-? эксплуатации нзпеяий. В уроЧ ся«зн важно отоспл-ч fro успешно« решенкг поставлейисЯ ьозиояно п*ка услогат вепоя$>зованкз экспрессных либораторпьяс мгтсдоа оцёшгг иалгжноют свапту? ■сседтетЪ ч saves дорого?п>#ш*;й, ОД&оенягЗ v. дл:ггел5лсй ?5гсйлупт8щ<».'тл1 воиа:.

Поэтому ззлгта рееяедоездкз стр; куургл тканей из егаяггвчесювх. иятей о БЛ5паИа}К вскрытием s sons-oOpaaouaffifs ссед?л!ешй v разработки csioccSa асжшита гшдсязюсте ie соедикшк! остается е гастсящез время ¡отуалькой требугт дкьиейглагй режешет. При этой ycnsaiKot peiiieujtv.? псстаплош-оП хздачя t'oauoitiia при условии кешюьзовалиг шддягщгс методоа соедга^жя, ■ ссгершепспсогаи?;: шкярукцгш соедЕпегай,. шгор'ые. шззьолягот сохранит?, структуру топей в • зоае- образовать соединений, - тем самим, ей допустить едкяешя кх прочности я прнблгатпъ к пшл'гиглопгшые показатели швов.

Цель н задачи нсследокишя. -Па» диссертациогаюй работа состоит-в исследования структурных изменений тканей ш сгагтетичсстшх вкте'1 с пленочным покрытием в .зоне образования 'соединений и .разработав способа

Повышения их надежности, который способствовал бы сохранению начальных спойотн ткане.Ч ()ез существенного уиеличения трудоемкости.

В соответствии с эггой целью з диссертации были поставлены а реализованы следующие задачи:

- исследование аруктурных изменений тканей к пленочного покрытия в зоне образования соединений, полученных ? помощью ультразвуковой сзарки;

- теоретическое обоснование способа повышения ¡шдеасности соединений тканей и выбор клсесвариого способа соединения;

- разработка конструкции клеесварного соединения;

- оптимизация технологических параметров образования вновь разработанных соединений и геометрических параметров конструкции шва;

- исследование Структурных изменении тканей и пленочного покрытияв эоне клеесварного соединения;

- выбор наиболее значимых показателей качества для оценки надежности

уединений тканей из синтетических нитей с пленочным покрытием, их ■■ -л:а н прогнозирование для вновь разработанных соединений.

Мет , - = Для решения посгааленных задач использованы

математик ■ ^тичзсквз а технические методы исследований,

применяющееся г пшиком материаловедении, при оценке качества соединении деталей швейных изделий: априорное ранжирование, метод случайного баланса, ротатабсльное центральное композиционное шшнирошше, корреляционные анализ, методы математической статистки и прогнозирования. Обработку экспериментальных данных осуществляли с применением прикладных программ на персональной ЭВМ ШМ PC/XT ал языке Borland Pascal 7.0.

Для исследование структуры, тканей и пленочного. покрытое, ах изменений с области ультразвуковой сварки, й таете? для исследования, струюуры внопь разраОсташшк кяеесмрнмх сэедкмгювЯ использован мйтод растровой электронной микроскопий' (ГЗМ) в комбинаций с реетгеновааш

микромгашпот стрепарагтшыЗ метол тсрккческого испарения углерода а пакуум«;

' ' Научка'я иоетяа.' Теоретически сЗосновгко и экспериментально полгеерзкдепо' псеышеккс крочноеш ояолошовиой зоны ультразвуковых сьаркых соедтаегтЯ тешей поякшпгнзй трупик а 'Гьгеночккн покрытием за 0"!зт •помбпнкрепяпкз уяьтозззукезои СМрйН о/ гоееши 'методом 15 • ксповьзо5а!ШЯ термаклеегото мчтерпзя?. иг • оспояо ПА-6/610 в к?.чесп<5 п}Ъкеяутоп»сто термоллгега егере»:

Рг»рГ;ботем способ повышения кздехшостн сиалнншгай водозащкп'ык шэеГпшх тделий пз азгпягчеехга ткгкей с гиеночшм покрытием и конструкций сссдааишя, поглтшп с-тгорого шдгзержэтга рояожгтепьшм решением о Ьидаче патента ка тобретекпе.

Кайл?!!!.; оп'пгпзлнше. пгрелетрк технояогочсйЕях- рстзглссп процесса Образовгигая июнь разработанного ссгдкиешга:. пз осиоес математических моделей процесс«. '_ ; > '; ■

Йсеяедоизш сгруюурико нзменепп« тканей г;з стпетичесюк китш.с пленочным яшфытаем п овлаети их. соедзшепю^ полученного .с помощью разработанного способа, устаповлеуы . сохранения и .упрочнения

огруетуры окояошовпой зош.

Получена оценка надезшости вновь разработанного соединения с использованием экспериментального лабораторного метода комплексной Оценки износостойкости. Прогнозирование сроков службы клеесвэрного соединения, полученных на основе математических моделей, показало их соответствие требованиям НТД.

Практическая значимость м реализация результатов работы. Разработана конструкция клеесиарншо соединения тканей из синтетических нитей с пленочным покрытием с применением промежуточного термопластичного материала на основе 11А-О/610 Определены огггимальные технологические параметры режимов образования вновь разработанного соединения.. Разработанное соединение герметично и выдерживает разрывную нагрузку, превосходящую в 2-3,5 раза аналогичный показатель известных сварных швов, а прогнозиру емые С!юь и «.лужбы соответствуют требованиям НТД.

Разработанный способ повышения надежности соединений способствует снижению .материалоемкости и трудоемкости изготовления водозащитных швейных изделий. Его применение позволяет использовать экологически чистые, безвредные для здоровья работающих технологии получения герметичных соединении, имеющие предпосылки повышения эффективности производства за счет использования безниточных методов при изготовлении швейных изделий специального назначения.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанного способу повышена * надежности соединения тканей из синтетических нитей с гаек я АОО "Институт защитных систем" (г. Сергиев Посад) составляет 461,8 »¿лл. руб. иа 100 тысяч изделий.

Апробации__взбШЫ. Основные положения и результаты работы

докладывались и получили положительную сценку на:

Международной шучно-технической конференций "Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов н конструкций -з ¡екстильном производстве" (ПРОГРЕСС-96)/Иваново !99бг7;

I, II Международных ваучно-практичесхих конференциях "Наука--сервису" /Москва 1996,1997г/

в- .

• Пу^яетатиг.--' Осксгло© ••.содержанке- дкссертаыЕонноП работа скубшюссздю' э 'ееык печатай* р.%<Чггах.' Получено пояо«а1«яьиое ретемие о выдаче патента из гасбретенйс по тема яассерггкчк.

Структура' Г- С'6г-?м. рзботи. В соотйсгегвкй о логикой исследования дкссертацкснкая работа состоит кз ..еведекш», 5 глсз, сбщпх емводов, списка нспользоегкнш источников, содержащего 143 пакмекогапий, приложений. Текст работы какожсн на 138 машинспнсгшх страницах, содержст 37 рисунков, 14 таблтд, 3 приложения.

! ••.'•;.'•• Срдгржапие'рабстк.. 1

■ ' В2__ВЙ5Д£ШШ обоснована. сгоуглы^сть • диссертационной работы, - определена ее цель к'ншечгны шучные н'иажеперкб-прикладкые задачи для ее достижения. йздожйке. НЕучкаг: швазна п практическая значимость аатучкшмх результатов. .

. . В первой глпг-о проведен анализ основных'- твндевикй. развития оггсчсст&екисго я зарубеяодго произьодства тканей чз синтетическкч итеК с клепочным покрытие« » р.спекге со?ершенствоьания их защиты:;, зксплузпаглсинпх ссойста. Покгзанэ, что существенные различия с срзПотг.зх гттк материалов пр срапнештга с ралее ггркме:швпммися, в тем числе, прорезшгеккыч!: материалами, приводят к пеадсюшиосп; традиционных способов соедгсияаи/ так как получаемые шш недостаточно надежны по яока*атйлям прочпостп с. геркеттлкости, а прскесси сх изготовления сопровождаются рядом техкичес.та трудностей.

Для решения поста пленкой задачи ксследенакы причины, ейчжпющме • вадежиость соединений • тканей •• аз -'синтетических тггей с пленочным' покрытием, выявлена их связь со структурными изменениями материалов в области соединений. Рассмотрены характер и глубина структурных изменений

тканей с пленочным - покрытием в зоне их соединения ниточным, клеевым, ультразвуковым сварным способами

Представлены результаты изучения отечественной и зарубежной патентной информации по способам получения герметичных соединений тканей о покрытиями (В.Г. Феденюк, В.И. Ягловский, Т,Т. Решетнева, В.И.

Сахарова, О.В. Метелева, В.Ф. Шаныина, В В. Веселое). Их анализ с точки • ■

зрении структурных изменений тканей а Юно соединений показал, что большинство из них направлены ие на сохранение структуры материалов при их соединении, а на восстановление показателя водоупорности тканей в области Ниточного Шва различными физико-химическими методами.

В связи с перспективностью ультразвуковой сварки как способа получения герметнчнцх соединений тканей с пленочным покрытием особо« внимание уделено рассмотрению результатов исследовательских работ П.П. Кокеткииа, З.В. ПрошУ1унскойг В.Ф. Шаньгиной, В.Т. Фаермана, С.С. Волкова, Й.В. Мозгового, Л.Н. Паршиной, посмщешшх структурным изменениям золокнообразуюшегонолимсра тканей под действием ультразвуковых колеба»)'?;. Однако исследования особенностей структурных изменений тканей с гшеноч;. ^ ио^ытнец 9 зоне сварки не проводились. Выводы о причинах снижения. т :;рных соединений при наличии на поверхностях тканей пленочного ■■ж'(:. :Ня носят гипотетический характер (Волков С.С., Морем РФ., Крючков Я В ., Клеткин И.Д. и др.).

Рассмогрены известные способы повышения прочности ультразвуковых сварных соединений, предусматривающие сохранение исходной структуры Болокнообраэующего полимера тканей в околошовной зоне. Показано, что из-за наличия на поверхности тканей пленочного покрытия !ix применение для соединения тканей рассматриваемой группы малоэффективно или вообще не целесообразно.

На основании результатов аналитического обзора сформулированы основные задачи исследований в целях повышения надежности соединений водозащитных швейных изделий из синтетических тканей с пленочным покрытием:

- раскрыть особенности структурных изменений тканей с пленочным покрытием в области ультразвуковой сварки;

- изыскать способ повышения их надежности, основанный на сохранении структуры тканей а околошовной зоне, учитывающий влияние пленочного покрытия на процессы сварки.

Во рторой главе приведено теоретическое обоснование способа повышения надежности тканей нз синтетических нитей с пленочным покрытием в области их соединений. На основании изучения особенностей физических процессов ультразвуковой Сварки тканей, обусловленных присутствием пленочного покрытая в зоне контакта, показано, что для сохранения структуры материалов в области соединения следует исключить пленочное покрытие из зоны сварки. Кроме того, по результатам анализ-характеров напряженных состояний и разрушений различных тппоз сварных швов выявлена необходимость использования конструкций сварных соединений типа настрочного. ■...,'■" '

Однако по данным предварительных экспериментов установлено, что рекомендуемая конструкция шва не обеспечивает работу соединения на сдвиг из-за низкой прочности отделочной строчки, что связано с присутствием пленочного покрыли в зоне .сварки.» Рассмотрена возможность решения доставленной задачи, предусматривающая комбинирование ультразвуковой: :варки и клеевого метода. Разработана конструкция клеесварного ыва'для »единения тканей из синтетических шгпгй с пленочным покрытием (рис. 1), нз (вторую. получена положительное решение о выдаче патента нй изобретение.

H

Шов для £седииенйя тагшей из сзшэтизгских jsrreil с пленочиыа п&фытоги.

; Раз. !.. •■

1,2 - едедашясьшз детали;- 3 - vnzczo'À участок шъл^ 4ß - 'Пйьгаыс uosepxHoorrf соответственно ■'■ деталей 2,1; 4,7 ".■■аясиачдае 'ясгршаз соотвегсг--' -лгл йиввей S ¿2; 8е9 sqpaa' двтэлгй 5Д;'10-геаасвгр'аа.' •■

Дта Kr»v55tîÇiw7o mífü^ásmi ^кгнзй пешшкдцой группы с авензчЕ&ш • покрытием • иафаа' зродяуточяив т^цояя^вчикй.. шгсргш [ ш осазгз сополиамэда ПА4/аН< кэ редштэд Т8»|йяачсша ксследсшшй, согягсно-которым, s 4icr..oí-i:¿, нра ' яхжжпзйшт paennasos ПА-5 a; ИМП9 повышается «робеть çaeca иеяедв^ане' бояев ссадриз»ша'1 ори«ггация,-сашян^) е шзышшжй степенш гристалшиассга cueca.

Наложено обссшиши- свссоба пошшешя: вадашоста - .зкзза разработанного сое/вшенна по ".с-изаггеядм «го Ерочкссгя, геристуг^огт, износостойкости. Пргастаяегш прсдпслхга£а5М .фвхогасхая/иода». 'провеса

образования клеесварного соединения, с помощью которой выявлены предпосылки сохранения структуры тканей . на околошовном участке ультразвуковой сварки, основанные на исключении пленочного покрытия из зоны контакта и использовании более щадящих режимов сварки, а также на поглощении часта энергии ультразвуковых колебаний в околошовной :>оне полимером промежуточного термопласта и его расплавлении. Кроме того, можно полагать, что формирование клеевого композита в околошовной зоне будет способствовать упрочнению ее структуры за счет перераспределении напряжений при нагруженйн между нитями околошовнон зоны и клеевой матрицей.

\

Далее в главе проведен анализ напряженно-деформированного состояния клеесварного соединения, в результате которого получено уравнение расчета прочности, учитывающее свойства склеиваемых материалов и промежуточного термоклеевого материала:

где'Чааи - максимальное сопротивление расслаиванию шва дви/см;-

Р; - продольное усилие, приложенное к'концу соединяемых' материалов. даН/см; V.

{- толщина соединяемых материалов, мм;

Ь - ширина клеевого участка шва, мм;

^х] - табличное значение сопротивления расслаиванию клеевых ¿¿¡нов, даЯ/см.

Построены теорсшческие зависимости удельной разрывной нагрузки енозь разработанного соединения, позволяющие выявить предполагаемые олтныальные размеры ширины клеесварного шва для тканей различной толщины с учетом адгезионной способности промежуточного термопласта.

В третьей главе обоснован выбор и изложена -характеристика¡ объектов "и методов исследования.

п

. Обьостами исследования служили ткани из полиамидных, полиэфирных комплексных ничей с полимерным пленочным покрытием па основ® полиакршшов, полиуретанов, применяющиеся для изготовления водозшщтшх швейных изделий преимущественно специального назначения. Дана характеристика промежуточных термопластичных материалов и сравнительный анализ свойств ссполиамидов термсклееаых материалов и волохнообразующих полимеров тканей.

Приведено "описание способа изготовления герметичных соединений тканей с пленочным покрытием, предусматривающего комбинирование ультразвуконой сварки и клеевого метода. Рекомендовано оборудование для практического применен!« способа и указаны регулируемые параметры процесса образования клеесварных соединений.

Для предложенного способа разработана методика поэтапного решения задачи повышения надежности, предусматривающая:

- выделение нш1более значшых показателей надежности; -оптимизацию технологических режимов параметров процесса

образования соединений; -oi.r-.-v ; 'грогнозлрование надежности соединений по выделенный

. ' НО!.'; -- ..... :'•... 1 ■ , . -

В целях си*¡¡шосостойкости н прогнозирования сроков службы клеесварнога соединения обоснован выбор лабораторного метода комплексной оценки износостойкости на приборе для турбулентной обработки тканей (ТОТ-2 конструкции ЦШ1НХБИ).

По данным исследований Паршиной Л.Н., результаты моделирования износа с помощью этого прибора имеют одинаковый порядок с результатами эксплуатационной носки и могут быть получены при значительной экономии затрат труда, времени и материалов.

Для исследования микроструктуры соединений, выполненных ультразвуковой сваркой и клеесварным способом, изменений надмолекулярной структуры тканей и пленочного покрытия в околошовной зоне выбран метод растровой электронной микроскопии и дано его описание применительно к растровому электронному микроскопу ^М-Ш.

•.Четвертая гдалз посвящена выбору наиболее значимых показателен качества для оценки надеяиостн соединений водозащитных швейных изделий кз синтетических тканей с пленочным покрытием, оптимизации технологических параметром режимов образования соединений, анализу результатов микроскопических исследований, подтверждающих на структурном уровне теоретическое обоснование способа повышения надежности тканей в области образования соединений.

В качестве ^сритерие» оптимизации выбраны наиболее значимые показатели -ачеста для оценки надежности соединений с помощью метода априорного ранжирования: прочность соединений при приложении , растягивающей нагрузки перпендикулярно линии соединения, износопой -кость, долговечность, герметичность под действием воды и нетоксичных хцдких вещесгз.

На начальном зтшз исследований по определению оптимальных технологических параметров использован единственный критерий надежности -разрывная нагрузка, как наиболее приемлемый при выборе вариантов параметров ргшшоа образования соединений.' С целью снижения сложности и трудоемкости оптимизационной задачи проведен отсеивающий эксперимент по методу случайного баланса. Количественная оценка значимости десяти факшроа, среда которых показатель структуры и свойств тканей н пленочного покрытия, ввд и свойства промежуточного термопласта, технологические режимы ультразвуковой сварки и склеивания показала, что на разрывную нагрузку клеесварного соединения наиболее существенное влияние оказывают

факторы: длительность склеивания, мощность и длительность ультразвукового

импульса, а также взаимодействие факторов - гарантированного зазора н

толщины промежуточного материала,

На втором этапе в результате реализации ротатабельного центрального

композиционного эксперимента получены математические модели зависимости

разрывной нагрузки вновь разработанных соединений от режимов

ультразвуковой сварки; мощности-импульса, Вт (Xi); длительности импульса,

мс (Х2); фиксированного зазора, мм (Xj), а также толщины промежуточного

материала, мм (X*):

для ткани арт. С323 /348-94/ с использованием клеевой паутинки марки А:

7 = 23400-1.475^+2,050^-2,034^-2.119^^-0^19^- . . -1.769А",' + 1.956Х,*, -1,863 ATJ;

для ткани Textura 950 D с использованием клеевой паутинки марки А: f * 14,357 + 0,760.^, - 0,615.^ + 1,1 Í5A', + 4£60Л'4 + 2¿31X,X¡ + ■ ■ ■■ +2,281Х,ЛГ4 +0,439A"j + 0,814^' + 1,252 .Y*; Л

для ткиш срт. С323 /3-!Е-94/ с испатьзошпда клсеьак пгутглпсн от. ШС;

У = 30,50-0,03 LY,-2.11.«',' + -1,<5!)A'SS-1,937Л? + ' „

" (4) .

+4,631^-2303^:-••

для TKami Textura 950 D с использованием клеевой паутинки арт. U30:

Y = 4040 + u 54-Yj - U560A-,3-\¿TZX] - \,-\7<ЬХ\ +4,97SA',Ar, --2,779Xj; : ■ .

На заключшел'.ном этапе в результате геометрической нктерпретгщш полученных уравнений регрессии второго поряди». ( 2 ) - ( 5 ) построены двухмерные сечения поверхности отклика (рис, 2- 5), по которым с помощью графического метода определения оптимальных решений функций устшовлепы параметры процесса ультразвуковой сварки с промежуто'шым термопластом: мощность импульса 300-350 . Вт; длительность, импульса 30-40 мс; фиксированный зазор 0,24 мм для тканей арт. G323 (348-94), 0,72 ым для тканей Textura 950 D; толщина промежуточного материала мерки А-0,16 м^-.ерт. U30-

0,24 ¡jm. Рзкс-иеклспано попользовать здеевую паутинку spr. TJ30 г.р» •-¿lÜZfiOVSM режимах ькл:иаания: температура 403±2К, давление 0,03 МПа, íVntTW'-HOCT1» ISí, 'ГТО пссыц;г.эт разрмзную нагрузку илеесваримх швов на '¿6,2% Л'Ы rstruiííl арт. С323 (343-94), на 52.2% дат тканей Textura 950 D по применением хлесоой лаугннхн млркм Д.

Дяухмгрнее сячгшз поверхности отклика при Xj = 0 (фиксированный зазор 0,24 мм) н .'<^0 (теле;:!«» промежуточного материала марки Л 0,1 ó мм) лл.ч тканей арт. С 323 /348-9-1/

Двухмерное .сечение поверхности отклика при Xj ~ 0 (фиксированный зазор 0,30 мм) у Х4- 0 (толщина промежуточного материала арт, U30 0,24 мм) для • тканей арт. С 323 /348-94/ :

400,0 г-

350,0

К 300,0

d

о

250,0

о 2

200.0

20.0 .. 30,0 40.0 $!),О Длительность импульса, мс

.Рис.3 ^ .

Двухмерное сечение поверхности отклика при Xjт 0 (фиксированный зазор 0,60 мм) и Хд"0 (толщина промежуточного материала марки А 0,16 мм) для тканей Textura 950 D

400,0

f* к 350,0

<3

и

$

>1

С 300,0

л

&

О

& 250,0

о

2

200,0

/ 16,0 \ 17,0

С/ 15,0 >ч \ Х

//

/ \

10 20.0 30,0 40,0 50,0 Длительность импульса.мс

Рис. 4

Двухмерное сечение поверхности отклика при Х3 = .0.(фиксированный задор 0,72 мм) и Х4ш 0 (толщина промежуточного материала арт. U 30 0,24 мм) для тканей Textura 950 D

■ Длительность импульса, мс ::Рис.5- '.''..

Оценка - прочности хлеесвариого соединения по показателям разрывной нагрузкиподтверднла теоретическое обоснование способа повышения прочности тканей с пленочным покрытием при ее комбинировании с'клеевым методом. Тах при ширине шва 15±1 мм клеесварные .соединения превосходит по показателю разрывной нагрузки сварные конструкции типа настрочного в 2,21-3,08 раза для тканей арт. С323 (348-94), в 1,7-3,48 раза для тканей Textura

?:;а о.

Следующий раздел экспериментальной части посвяшек исследованию я,-таяния геометрических параметров клеесварной конструкции на ее прочность.' Результаты- экспериментальных исследований подтвердили определенную во еторой главе теоретическую зависимость разрывной нагрузки клеесвариого соединения от параметров ширины шва с учетом адгезионной способности герусклеезогэ материала. Коэффициент корреляции между расчетными и

экспериментальными данными состаслкст 0,94 длг соедг-нечнй тксиеБ £рт, С ¡23 (348-94), 0,88 для соединений тканей Тех?цга 950 О. Установлено, что пр;; ширине ип,а 16,6-20,3 мм прочность разработанного создкненк/, достигает 50%

к-1сс;:1ир;юго соедипсжи: на структурном уровне в последнем разделе четвертой главы предоставлены результаты растровой зяеетронной кнкросколп;* Исследования сварной зон;.) соединений по схеме "пленочное кокрытке 1С пленочному покрытию" (рис. 6) показали значительную стелек» рзсплаалския ■злсмс!п:1р!!ых нитей," которая, однако, не приводит к монол»гп;огп* структуры' из-за присутствия в зоне контакта многочисленных дар, полостей как сквозного, гак и изолированного характера. Усыновлено, что их размер мехе? превышать диаметр поперечного сечсчн- зчгмгитгрных нетзй.

01 рафивиоГ) нагрузкн тюшсН I: удовлетворяет требования* корыштиако-тсхннческой документации,' ••• 1 ■ ■

Дня подтверждения полненных результатов ояеккп прочности

Структура зоьм сьсрпого шва по схеме Чтлглочнос покрытие к пленочному покр^ггкю'

. . и)

Рис. б (увеличение 2 ЗО2)

... 20 "

Образование микродефектов зоны сварки связано с деструкцией полимера пленочного покрытия, приводящей, к. образованию газообразных . продуктов разложения:

По данным микроскопического..-'.анализа.околошовной зоны вммплена интенсификация степени слгшдоенности элементарных нитей, что клсчег к-бопее глубоким деструктивным процессам аолокнообразующего полимера -.и ' обусловлено увеличением длительности и температуры етрм» ткамен с пленочным покрытием. •

С помощью анализа электронных микрофотографий зоны сипркн .тк:\неи-г.олнамидной группы с пленочным покрытием в клеесварном соединении подтверждена правильность выбора промежуточного термопласта -на основе ПЛ-6/6Ю. Результаты наблюдений свидетельствуют об отсутствии структурных, исоднородностей при взаимодействии расплавов волокнообрлзующего полимера- а гфомежуточиого термопласта (рис. 7). В околошовиой зоне-обнаружено снижение степени оплавления элементарных нитей и-формирование клеевой матрицы, которая обволакивает нити, проникает между ними, образуя композит (рис. 3). -■'■-..■

!1я основания проведенных исследований выявлены причины повышения нгдгжиостн тканей з области хлеесаарных соединений по - показателю разрывной нагругкн, среди которых сохранение структуры околошовиой зоны и её усиление за счет перераспределения напряжений при нагружении между шггями пганл а клеевой ыатрицей.

посвящена оценке и прогнозированию надежности вновь разработанного по наиболее значимым показателям качества и

определению ззономотесков эффективности предлагаемого способа шнязеная кздеяносги соединений тайней из сиитетнческих нитей с пленочиыи покритпем! ,^х»ееден сравнительный • -анализ износостойкости

соединений, когормй иодгьсрли.! теорстическсх, положек^с с еомощности лонышсиим надежности соединений исследуемых тканей при комбинировании ... .Стр>1пура земм сварного ч.ьа клгесьй[шого соединен»"! - - г - 1П Д^Г^Т^Л' "Г

г, v

■ » V ■ л

<■ Т11 ^ л. ¿, , -I

.7 .г ■ ... ■ V».» - . Г

'ЬЛ»?

ч v

у. -г . * ; - ■

Ч

У

-I.;,«. »я—/ —

л »Л, * Д4-' : ¿г. $ к

Л-

1

\,

г • * .»1 * ^ л-1 *

. Риг. 7 (увеличение 2 101) Структура околошовноГ. зоны ¡лгегм.рьою czcíí.^■'■.cvv■i

Рис.8

(увеличение 2 101)

ультразвуковой сварки ii клеевого метода о применением промежуток;!о термопласта на основе модифицированного сополиамнда ПЛ-6/610. Установлено, что вновь разработанное соединение превосходит по осгаючиой прочности ниточные швы в 2,1-6,3 раза /по истечении 40' тысяч циклов испытаний на ТОТ-2, в 1,4-2,3 раза - ультразвуковые сварные соединения после 60 тысяч- циклов...-

С целью прогнозирования износостойкости клеееварпого соединения проведено математическое моделиропание процесса его изнашинапим из .приборе ТОТ-2. В результате обработки экспериментальных данных методом тождественности непазделенных разностей и линеаризации нспараболичсских моделей выявлено, что подходящий «ид уравнения кинетики износа имеет степенную зависимость'и совпадает э общем виде с известным уравнением Л.М. Соловьева.

На основе реализации полного факторного эксперимента получены уравнения' кинетика износа клеееварпого соединения при лабораторном ¡вкашивании на приборе ТОТ-2:

здл тканей зрт. С323 /348-94/ -

(6)

дяа тканей Textura 950 D -

У- 100-л1"" • Iми • 10",,<"м; .'Л (7)

где Y - остаточная прочность, %; п - скорость р.рашения импеллера, мин*'; t - длительность обработки, мин.

Статчстнческая оценка прогнозирования показала, что и для соединений ■ *

тканей грт. С323, я для соединений тканей Textura 950 D прогностические значения не' выходят за г.ределы рассчитанных доверительных интервалов.

Далее, с яоыос&ю разработанных математических моделей определены аропкикруеммо • qtoni службы клеееварпого соединения, согласно которым

' И ' ■ ' - -

вновь разработанное соединение обеспечивает гарантированный срок службы изделии в соответствии с требованиями * нормативно-технической документации: точечные оценки сроков службы соединений тканей срт. С323 (318-94) и .Textura 950 D соответственно равны 532,0 и 524,0 дня, интервальные 359,0-744,0 и 445,0-603,0 дня. - ',

Исследования йодоуиорности соединений и их сравнительный анализ покачали, что клеесьарнос соединение герметично под действием »оды к нетоксичных жидких веществ. Кроме того, испытания, на герметичность изношенных образцов соединений, длительности обработки которых в камере прибора ТОТ-2 соответствовали прогнозируемому сроку еду® бы, таиэ: подтвердили, что падение показателя водоупорности не происходи.

Последний раздел посвящен оценке эффективиост;: разработанного способа повышения надежности соединений тканей ю синтетических нитей с пленочным покрытием'. Показано, что'внедрение способа позволит получить не только значительный экономический эффект от пошшекия срокоз эксплуатации изделий и -уменьшения затрет на . одорткзгцшо, ио к дополнительный социальный эффект благодаря его экологической безопасности н безвредности для 'здоровье работающих пэ ершшенвю а традиционными способами герме шзашш твой содозшздтшх швейник изделий.

Общие выводы по работе. •I. Большинство существующих способов получения герметичных соединений тканей из синтетических кктей с пл£ноч5;ым покрытием существенно нпрушшот структуру тканей н пленочного покрытия в результате механического повреждения их иглой, что приводит к необходимости восстановления показателя водоупорности в обласш тггочиого шва различными физиксьхтшчесгатми методами. Б целях повыаеняя надежности

соодинедаП аддзяена перскехшгаойь удьтрззоукЬпой спзрки. для соеди.чекря-тхзягй го сиатсгпгческих «ятей с пленочный пехрытаем. '

2. Методом рлстровей здеетроквсЯ мягфосотйш (РЗМ) устакойлеяо, что а йрскессв уяьтрмвухопой сойркя преиезео/рг*- разложение полимера 'гаеясчпвгэ некрытая. Вылелгяяо газообразных продуктоз рзокшш присолит к сористо5та струэтурм спррясго шза. Шекочиог покрытие: усугубляет дс<пруетур!!зацисиныо процетоы в" юшк екележзеной зоны; 'Перечисленные

деобвшетя са-\р!ш тканей '11 шлгсй с гшсноч^ым

«гбусясшйквот жтую ¡г^о'пюэтъ еовдаиеиий, й'гпревышаощую ! 0-20% от разгк&жгЗ »штрузяп тадгей.

3. РагрйЙстак способ ■ вс?птечия пздезгагасги' соединений тканей вз ««ггетап^синх гатзй « пявиспимм печатаем 'ив оелсае' кембииирозамия удьтргаукозей етлркм п клеевого ьгегодз, • позволяющий сохранять структуру исходного лояпгдера так з зеке ^брпзокнпя соединенна, чек и г. охолошовпоЯ ¿о:;«' за этгт асювсчктя пленочного поягшзга :й гоим огарка к использование пионелуштосго териоялгетл. Ка р&ра5охгшиук>/ гонетрукцию кпеес&аряогс аза полу-ггио псяояхггзшгсе ртеша о выдача патента на изоб;^етепкс.

4. Выбили п обеспозза 15рсмеауточяи8 гфмошгасиниай материал на оеисге модфпкйжягааго сшошзмяда ПД-б/610, который иргнятстаует .чздедени»' !!&1Мо£5кудярнся струглури нитей тг охолошотоой да» а пнезт влсокутя адгашс к.тк&ш! пз етгггпр'есках полиамидных ¿апей. Теодогаеосэ легэззно п подтзгрздяй» 'нйяздом РЭМ отсутстсив' структурных 35С1ЯС?одасс1г1! при вггамодайстйвл рсаяасоа волхксобразугсщбго полимера а врсмеядпютасго. термоцягста, я таге» мнкротрещкгз и газообразных

вроедезд рззякйхгяня «¡мослака. ' ,

5.. Овр&зеясим- сштшжднг по сокзззюао- разрыкио?!'.. оагрузкп гаргаетри тгтаеаепгзеекпх ретагев кювь тазргботаюого соединения аа .ссаовв ыатжитачеоЕк моделей яроцсссоэ сто образования: иогтосп

ультразвукового импульса 300-350 Вт, длительность импульса 30-40 , мс, фиксированный зазор 0,24 мм для тканей арт. С323, 0,27 мм для тканей Textura 950 D; давление при склеивании 0,03 МПа, температура склеивания 403±2К, длительность склеивания 15с, толщина, промежуточного материала марки А 0,16 мм, арт. U30 - 0,24 мм. . :

6. Методом РЭМ подтверждены теоретические положения о возможности сохранения структ)гры ткани нз синтетических нитей с пленочным покрытием.в области' соединений при использовании вновь разработанного способа повышения их надежности. Установлено снижение степени оплавления нитей и формирование клеевой матрицы в околошовной зоне. Стабилизация структуры и ■ перераспределение напряжений при нагружении между нитями ткшш н клеевой матрицей повышает разрывную нагрузку клеесварного соединения в 1,7-3,5 раза по сравнению со сварными швами типа настрочного и обеспечивает необходимую прочность соединений, составляющую не менее 50% от разрывной нагрузки тканей. >.' .'.',.• .•■;.■. 4 •>';•

7. Определены.-оптимальные параметры ширины вновь разработанной конструкции шва.с учетом адгезионной способности термоклеевых материалов, составляющие 16-20 мм для соединяемых тканей. различной толщины. Экспериментально подтверждено повышение прочности за счет этого на 9-15%.

8. С-помощью, экспрессного лабораторного метода комплексной оценки износостойкости на приборе ТОТ-2 доказано, что разработанное соединение более устойчиво к комплексному воздействию изнашивающих факторов по ■ сравнению.с ниточными и ультразвуковыми сварными швами. Выявлено, что по показателю остаточной прочности оно -превосходит сварные швы типа настрочного в 1,35-2,54 раза. . . / ' ■ • ■.

9. Выявлено, что полученные математические модели кинетики износа клеесварного соединения на приборе ТОТ-2 совпадают в общем виде . с известной математической моделью изнашивания тканей А.Н. Соловьева.

Прогнозирование на их основе сроков службы вновь разработанного соединения показало; что оно обеспечивает гарантированный срок службы изделий в соответствии с требованиями НТД.

10. Герметичность разработанного соединения тканей из синтетических '.нитей-:С' пленочным покрытием под действием воды и. нетоксичных жидких

веществ адекватна герметичности тканей. Герметичность клессеарного соединения остается стабильной и не изменяется при воздействии на него комплекса изнашивающих факторов на приборе ТОТ-2.

11. Годовой экономический эффект От повышения срока эксплуатации и уменьшения затрат на амортизацию чехлов защитных изделий из ткани арт. С323 /348-94/ составит 461,8 млн. руб. на каждые 100 тыс. изделий.

12. Научные результаты работы использованы в рамках Госбюджетных НИР Государственной академии сферы быта и услуг, а также в учебном ■процессе. ■ :'■■.■"■..■'.. '.■■■■.■"■.■■■■..

Основные положения диссертационной работы отражены в следующих опубликованных работах:

1. Шушунова Т.Н., Стельмашенко В.И. Водозащитные текстильные . материалы//Академические вести, М., 1996, №39(38), с.З.

2. Шушунова Т.Н., Стельмашенко В.И. Выбор и обоснование показателей качества для оценки надежности соединений материалов из синтетических нитей с пленочным покрытием //Наука-сервису: Тез. докл. Международной научно-технической конференции, Москва, 21-24 мая, М.: ГАСБУ/1996. - с.138.

3. Шушунова Т.Н., Стельмашенко В.И. Анализ факторов* влияющих на качество соединений тканей из синтетических нитей с пленочным покрытием //Теория и практика разработки оптимальных технологических процессов и конструкций в текстильном производстве (ПРОГРЕСС-96): Тез. докл.

Международной научно-тсхкическоЕ конференции, Иваново, 1996 - с. 167-26$.

4. Шушунова Т.Н., Стельмашснко В.И. Прогнозирование прочносш соединений тканей из синтетических нитей с пленочным покрытием //Изб. ВУЗов. Технология текетльнбй промышленности, 1997. • №4. - с. 77-79.

5. Шушунова Т.Н., Стельмашенко В.И. Прогнозирование долговечносгп соединений тканей из синтетических нитей с пленочным покрытием Шаукл-сервису: Тез. докл. Международной научно-технической конференции, Москва, 21-24 мая, 1997.- Москва, 1997.-с.74/

6. Шушунова Т.Н., Стельмашенко В.К. . Сравнительный анализ изностойкости соединений тканей из синтетических нитей с пленочным покрытием //Наука-сервису. Тез. докл; Международной научно-технической конференции, Москва, 21-24 мая, 1997. - Москва, 1997.- с.78.

7. Шушунова Т.Н., Стельмашенко В.И. Методика анализа надежности соединений тканей из синтетических нитей с пленочным покрытием //Наука-сервису: Тез. докл. Международной научно-технической конференции, Москва, 21-24 мая, 1997.-Москва, 1997. - с.77.

8. Шушунова Т.Н., Стельмашенко В.И. Шов для соединения тканей из синтетических нитей с пленочным покрытием. Положитслмюс решение о выдаче патента на изобретение 14.10.97. Заякк;. №%!12Ч8/|2 (018527). Заявлено 20.06.96. МПК б Л4 3 02724// 006 115/00.

■ : .'.•• • л'.., ротаирм1'.5 Ш.М11

' 3?

Тцраз - 70 око