автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.08, диссертация на тему:Оптимизация показателей потребительных свойств экспериментальных материалов для зимней одежды

кандидата технических наук
Дивеева, Ольга Васильевна
город
Москва
год
1994
специальность ВАК РФ
05.19.08
Автореферат по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности на тему «Оптимизация показателей потребительных свойств экспериментальных материалов для зимней одежды»

Автореферат диссертации по теме "Оптимизация показателей потребительных свойств экспериментальных материалов для зимней одежды"

у \ и « •■

1 5 «V

¡ШБ'СТЕРСТВО НАУКИ,ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОССИЙСКАЯ ЭШШИЧЕСКАЯ АШЕЗШ 151.Г.В.ПЛЕХАНОВА

ДЙВЕЕВА ОЛЬГА ВАСИЛЬЕВНА

ОПТИМИЗАЦИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОТРЕБИТЕЛЬНЬК СВОЙСТВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЗИМНЕЙ ОДЕЗДЫ

Специальность 4)5.19.08 -Товароведение непродовольственных товаров и сырья легкой прошлшэшюстп

АВТОРЕФЕРАТ диссертация на соискание ученой степени калдвдата тохшгчосюа наук

Москва - 199-1

Работа выполнена на кафедро товароведения непродовольственных товаров Новосибирского коммерческого института

\

Научные руководители: кандвдат технических наук,доцент

СЕМЕНОВА А.Н. ' кандидат технических наук,доцент ОВЕЧЕНКО Н.Г.

Официальные оппоненты ¡доктор технических наук,профессор

ЕГОРОВ Ю.М. кандидат технических наук,доцент ДОДОНКИН Ю.В.

Ведущая организация: научно-исследовательский институт ресурсосбережения Автореферат разослан —-

Защита диссертации состоится " 199 ^ года

на заседании специализированного Совета $ 063.62 о л Российской экономической академии им. Г.В.Плеханова

Адрес шедемии:113054,МоСкаа,Стремянной пер.,д.28

С диссертацией могло ознакомиться в библиотеке академии.

Ваши отзывы и замечания в двух экземплярах,заверенные печатью,просим направлять в Ученый Совет института.

Ученый секретарь Совета, кандидат технических наук,

доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТУ

Актуальность тени исследования 1 Особое место в налолне-потробительского рынка товарами занимает легкая прамышлан-ь.

В ассортименте товаров этой отрасли значительный удаль-вес занимает бытовая зимняя одежда, в производстве которой льзуется большое количество материалов, разных по структу-свойствам, назначении. Функциональность зимней одежды оп-ляется, главным образом, качеством утеплявшего материала, ко критический анализ состояния и перспектив удовлетворе-промышленности холодных регионов страны в чисто- и полу-гяных ватинах показал существование проблемы производства «ном объеме и улучшения качества утеплявших материалов, цит шерстяного сырья вызывает несоответствие его фактичес-содерлания в полушерстяных вагинах требованиям стандартов эбеспеченность швейных предприятий высококачественным» пяющими материалами. Традиционные утеплявшие материалы стан-•шх компонентных составов отличаются неравномерностьв струк^ (локально уплотненные и разреженные участки, нерасчеоанноо гильное сырье), а в связи с этим - существенной анизотропи-аойств. Использование регенерированного текстильного опрья, эго по природе и геометрическим параметрам, вызывает уплот-э материалов в процессе эксплуатации, и, потому, уменьшение зателей толщины и тепловогр сопротивления. 3 -производстве иьно-прошивных ватинов используется хлопчатобумажная пряжа токо. Стоимость ее составляет 64,6 % в себестоимости нато-1. Использование новых способов' скрепления холстои для ва-

типов, исклпчаящих пряжу, позволило бы сэкономить дефицитное натуральное сырье, удешевить материалы и ¡сделать более простым процесс их производства.

Таким образом, расширение ассортимента и улучшение качест ва утеплявших материалов за счет широкого использования шерст) НОГ1 сырья нереально. Становится очевидной необходимость использовать синтетические волокна. Существует рекомендации Ста! дартов о массовом вложении (до 55.,?) синтетического компонента в состав"шерстяних" ватинов. Однако, такие рекомендации нэ подтверждена норнами показателей качества материалов и не определена возможность их эксплуатации в условиях сибирского ре гиона.

Использование синтетических волокон в производстве утеплявших материалов ставит ряд вопросов: являптся ли утепляющие материалы, содержащие синтетический компонент, равноценными традиционным в системе "человек - изделие - физическая среда' какие мера необходимы, чтобы компенсировать их недостатки ; I лую гигроскопичность, паропроницаемость, электризуемость, мш цип волокон ? и т.д. В настоящее время существует мнение сре, исследователей о том, что теплозащитные свойства материалов зависят, главным образом, не от природы волокон, а от .характ ра структуры материалов, определяющей массу неподвижного воз духа внутри, однако, характер этой зависимости изучен недостаточно: не определено влияние общей пористости, формы и раз меров пор утепляющих материалов на их теплозащитные свойства и влагопронодность. На наш взгляд, именно управление структурой утепляющих материалов откроет новые возможное^

I создания из синтетических волокон високопористых, упру-

стабильных по толщине, влагопровэдных материалов.

Таким образом, большое теоретическое и практическое зна-1ие проблемы улучшения качества утепляющих материалов, от-■ствие ее разработки в региональном аспекте предопределяет •уальность проводимого исследования.

Цель и задачи исследования. Цель диссертации - оптиииза-I потребительных свойств угеплявцих материалов для бы.овой ¡ней одеяды, отличающихся от традиционных по-уиерстяиих ва-¡ов равномерностью структуры и большим содержанием аинтетк-ких волокон.

й соответствии с поставленной целью а работе решались дующие задачи:

- оценка компонентного состава традиционных угепляощих каных материалов (УНМ), обоснование выбора оптимального тава смеси по химической природе и геометрическим парамет-

волокон ;

- исследование общих закономерностей формирования потра-елъпых свойств и управления качеством УНМ ;

- изучение влияния компонентного состава УНМ на погреби-ьные свойства одемды ;

- определение целесообразности л эффективности нспользо-ия синтетических волокон в производстве УНМ для населения ирского региона.

Объектами исследования явились экспериментальные утепляю-мatepлaлы, изготовленные несколькими способами скрепления экнистого холста, имеющие разный компонентный состав сма-и отличающиеся между собой показателями поверхностной

Ь

плотности. Наряду с "регенерированной шерстью при получении I локоподобных УНМ использовались низкосортная шерсть и отхоаь производства полиамидных волокон до 85$ от общего состава с» ки. При определении возможности формирования пористой сгрукз материала изучались волокнистые холсты из полиамидных волоке разной линейной плотности, полученные на аэродинамической у< новке. Изучение миграции синтетических волокон утеплителя и степени влияния вида утепляющего материала на его теплозащи способность проводилось при использовании пакетов материало. одевды разных комбинаций и структур. И в заклвчении исследо: ния - а опытной носке - изучалась комфортность состояния че, веческого организма в одежде с экспериментальным утеплителе

Методика исследования. Изготовление экспериментальных материалов, исследование и оценка показателей потребительны свойств УШ и пакетов одежды проводились с помощью методов матического планирования: комбинаторного и рототабельного к позиционного планирования второго порядка. Значимость факто основного эксперимента оценивалась априорным ранжированием, нованным на известных методах ранговой корреляции. Адекватк математических моделей определялась с 95^-ой доверительной роятностыо по критерию Фишера, значимость коэффициентов ре1 сии по критерию Стыодента.

Научная новизна и практическая значимость работы закл1 вгея в следующем:

.' - впервые проведен многофакторный анализ погребигельш свойств УНМ выработанных из местного вторичного сырья ;

Г6

изучен процесс оптимизации потребительных оычютэ У!1М методами математического моделирования, установлени закономерности изменения конкретных свойств УНМ о г' исследовании* параметров ; ^

, - впервые изучена зависимость величины пор УНМ от линейной плотности использованных волокон, что дает возможность Армировать пористую структуру материалов ;

- исследован рслаксацнонно-рзономный механизм реакции структуры УНМ на внешние механические воздействия, определяющий их релаксационно-прочностной механизм изнашивания ;

- разработан новый УНМ войллкоподобной структура с большим содержанием вторичных полиамидных волокон, обладающий высокими показателями теплозащитных свойств и оптимальной деформации сжатия ;

- изучены закономерности и характер изменения потребительных свойств одевды с экспериментальными УНМ в процессе носки в естественных и искусственно регулируемых климатических условиях.

Практическая значимость работы выражается в предложения*, рекомендациях по улучшению качества и расширзнию ассортимента УНМ для зимней одежды. Разработаны рекомендации по использованию отходов полиамидных волокон в производстве УНМ. Это позволит ликвидировать дефицит натурального текстильного сырья, пол~ нее использовать имеющиеся сырьевые ресурсы. На основании изучения эффективности применения различных способов .скрепления волокнистых хохотов разработаны

предложения по исключению хлопчатобумажной пряжи из процесса производства. Разработанные рекомендации внедрен« на фабрике "Красный Рекорд" треста "Ново-

сибвторсырье, специализирующейся в производстве $ геплаюьык-прокладочных материалов для зимней одемды.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика разработки новых утепляющих материалов, отличающихся от традиционных способами скрепления и значительным содержанием синтетического компонента.

2. Методика исследования и результаты оценки потребительных свойств экспериментальных материалов, пакетов и комплектов одекди.

Апробация. Результаты исследовании доложены, обсуждены и получили одобрение на научных конференциях профессорско-преподавательского состава кафедры товароведения непродовольственных товаров Новосибирского института советской кооперативной торговли (Новосибирск, 1980, 1931, 1932, 1983, 198'», 1935 гг.) ; на Всесоюзной научно-практической конференции по проблеме "Основы формирования ассортимента непродовольственных товаров в торговле" (Львов, 1931) ; на У Всесоюзной межвузовской научной конференции по проблеме "/правление качеством, эффективностью и соверленствованием ассортимента промышленных товаров на базе стандартизации и применения вычислительной техники" (Тбилиси, 1981) ; на коллоквиуме по вторичным полимерам Всесоюзного Химического общества им.Л.И.Менделеева. (Москва, 1933) ; на XI Всесоюзной конференции по текстильному материаловедению (Москва, ¡ЭЗ'*), на Всесоюзном коллоквиуме кафедры товароведения', стандартизации и управления качеством то-' варов народного потребления МИНХ им.Г.В.Плеханова (Москва, 1985) ; на заседании кафедры товароведения и товарной зкспер-

тизы Московской экономим ос ко И потении им. Г. В. Плеханова (Нпсг.са, 1993).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 статей общим объемом 1,9 п.л-

. Объем и структура работы, .Лиссертачия состоит из введения, чотирох глав, выводов, списка использованной литературы и 2 приложений. Она содержит 170 страниц нлоинописного текста, включающих 21 таблицу, 38 рисуикоз. Список литературы включает 171 источник.

С0£ЕРЕШЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована .актуальность выбранной темы, сформулированы цель и задачи исследования, ого научная новизна и практическая зна-мчость, изложены основные положения, выносимые на защиту.

3 первой главе диссертационной работы представлен анализ работ, посвященных проблемам улучшения теплозащитных свойств одежды. Рассмотрен ассортимент современных утепляющих материалов и перспективы использования синтетических УНМ в зимней одежде сибирского'региона. Показана необходимость полнее ис-юльзовать вторичные синтетические волокна в производства утепляющих иатериалов одежды, что обусловлено изменением "сырьевой ¡азы текстильного производства и задачами улучшения качества утеплителей. ,

Рассмотрено влияние природы волокна на потребительные • ¡войства материалов. Сформулирована гипотоза о возможности по-шшэния качества синтетических УНМ,1 в частности, улучшения их

топлозазнтиых свойств и паропроницаеиости, путем управления-структурой. Дано обоснование необходимости изготовления и глубокого исследования качества новых УНМ по результатам изучения коипдакса потребительных своиств н данных опытной носки.

Во ьтопой глава обоснован выбор объектов исследования, представлена характеристика экспериментальных УНМ. Дано обоснование выбора капроновых ьолокон, кик основного синтетического компонента смоски. Представлены матрицы планирования с варьируемыми факторами. Определены и обоснованы границы изучаемых факторов (табл.1).

Таблица I

Перечень и уровни факторов, влияющих на свойства экспериментальных УНМ

Шифр Уровень Факторов

фак- ФАКТОРЫ —;- р- ,--Г-с-

тора х _______

35 50 -65 80 0,15 0,20 0,25 0,30

5 Ю 15 20

вязаль- вязаль- двой- валяль-.по-про- но-про- ная но-вой-шивной бивной про-' лочный бивка

а Содержание капроно-- вых волокон в смеске, % 20

в Поверхностная плотр

ность холстов,кг/ыг 0,10

г Содержание натуральной шерсти в составе вторичного сырья, % О

* ^ ' Способ скрепления игло-волокнистой основы проход ста ' бив-ной

При составлен;»! патрицы рототабельного планирования ин-

терй.'иг варьирования фактора "содержание капроновых волокон в

_____«

10

Омеске" составит 10 %. Кроме названного исследовались факторы: продолжительность уплотнения войлокоподобных холстов (180-3300 секунд) и линейная плотность капроновых волокон СО,283-1,^80 текс). о

Представлены методики изготовления, исследования и оценки свойстз экспериментальных УНМ.

В третьей главе излагаотсл результаты исследования структура и потребительных свойств экспериментальных УНМ.

Структура экспериментальных УНМ, полученных на основе волокнистых холстоя механических способов холсто^ормования, ОПре-

деляегся волокнистым составом, характером расположения волокон, их ориентацией, видом скрепляющего элемента.

Введение в состав смески полиамидных волокон выравнивает структуру материалов. Это связано с ориентацией вдоль оси прочеса гладких полиамидных волокон, длина которых постоянна и в 4-5 раз превосходит длину коротковолокнистого регенерированного текстильного сырья. Наиболее существенное влияние на показатели структуры исследуемых материалов - обьемнуц плотность и . пористость — оказывает способ скрепления волокнистого холста. Определено, что чом более раэупорядочено расположение волокон в холсте, тем более высокими показателями общей пористости обладают УНМ. В игло- и вязально-пробивных материалах скрепляющим элементом являогся пучки полиамидных волокон оптимальной длины 65-75 мм, при огом коротковолокнистое вторичное сырье пассивно и располагается вб внутренних слоях холста. Большое число проколов волокнистого холста, при которых происходит смещение элементарных слоев ; их раздви*ка в вертикальном направлении на 5,0-16,0 % по сравнению с контрольным образцом увеличивает показатель общей пористости УНМ. В проливных материалах равномер-

ность и плотность' укладки волокон в холсте усиливается пряжей, с*ягивающей холст и сближающей волокна. Поэтому вяэально-лро-ипвнне УНМ невыгодно отличаются от других наиболее высокими ;значениями объемной плотности. Наименьшими значениями объемной плотности (49,8 кг/м3) и наибольшими пористости (94,2 %) обладает войлокоподобные материалы. Структура таких материалов имеет особенность, существо которой определяется тем, что полиа-,ыидные волокна является пассивным, разряжающим компонентом холста. "Активные" шерстяные волокна стягивают волокнистый холст войлока, выходя на поверхность и образуя сетку-каркао. Поэтому войлокоподобные материалы формировались двух вариантов смесок -- с преобладанием в одном варианте регенерированного шерстяного сырья, в другом - натуральной низкосортной шерсти. Установлено, что войлокоподобные материалы имеют максимальные значения по -ристости (96 %) в случае содержании в шерстяной основе 33-68 % Лолиамидных волокон линейной плотностью 0,5-0,6 текс (рис. I), что отражено в следующей зависимости (со значимыми коэффициентами) 7*89,53-2,0Х2+0,86Х1Х2-1,18Хг2-0,84Х22-2,81ХЭ2.

Гигиенические свойства экспериментальных УНМ определяются их компонентным составом и особенностям структуры. Установлено, что экспериментальные УНМ с близким к 50 #-му содержанию полиамидных волокон отличаются удовлетворительным уровнем гигиенических свойств по сравнению о полушерстяным ватином арт,

927634. Показатели гигроскопичности, паро^воздухопроницаамос-

' >

ти. водопоглощения, влагоотдачи слизки к соответствующим показателем для ватинов, что определяется достаточно пориотой структурой материалов, наличием в их составе в равной степени гидрофильных и гидрофобных компонентов. Однако увеличение доли подиашлних волокон до максимально изучаемого предела (85 X)

■ ъг

0,797

I

С¡685

0,535

¿1555

0,283

<¡5 30 £О ГО. Во

X о/

Рис, I. Зависимость пористости (сплошная линия) к удельного теплового сопротивления (штриховая линия) вопло-коподоЗных УНН от содержания (хт) и линейной плотности капроновых волокон (Х^). А

вызывнег уменьшение показателей свойств: воздухопроницаемо Гц

' 13

на 16,7 паропронйцаемости - на 6,3 %, водопоглощения - на 12,1 гигроскопичности - на 8,9 % по сравнению с контрольными образцами. Низкая гигроскопичность полиамидных волокон, высокая плотность укладки в отдельных слоях холста отрицательно влияют на показатели гигроскопических свойств исследуемых материалов, уменьшает передачу паров влаги "сорбцией-десорбцией". Насколько иная зависимость паропроницаемости от содержания полиамидных волокон установлена для войлокоподобных материалов, изготовлении« из смеси шерстяных и капроновых волокон. Показатель паропроницаености увеличивается на '3^,7 % с ростом доли капроновых ьолокон в смеске до 52,5 %, дальнейший рост синтетического компонента вызывает уменьшение изучаемого показателя на 19,6 Это объяснялось тем, что материалы, содержание 57,5 % в шерстяной основе капроновых волокон, имеет наиболее высокий показатель пористости (96 Д). Пары влаги в таких материалах удаляются преимущественно путем диффузии черзз поры материалов. Ляльнойкий рост доли капроновых волокон смески значительно ушиьшаьт Еалкоспособноеть холста, наблюдается проскальзывание-во.окоп капроне; («жду шерстяными волокнами, сближение волокон "по плоскости", что Еизивает уплотнение холста, уменьшение его пористости. Кроме того пары влаги слабо диффундируют через слой материала по пути "сорбции-десорбции" вевязи с преимущественным содержанием гидрофобного синтетического компонента.

Определена зависимость показателя теплового сопротивления войлокоподобных УНМ от изучаемых факторов: У="0,2039-0,02Й1Х^+ +0,0385X2+0,0215X3-0,022X^2+0,013Х2Х3+0,01^Х12-0,00б«г2+. +0,0025Х32.

Двухмерной сечение поверхностей отклика, соответствующее данной ьдтекати'Ш'жой модели продстаыюно на рисунке ?-• Анализ

и"

0,737

0,685

от

0385

0,283

?ис. 2. Зависимость теплового сопротивления (штриховая

линия) ¡1 объемной плотности (сплошная линия) УНМ от: содержания (Кг) ч линейной плотности капроновых волокон (Х^

семейства кривых (эллипсов) показывает, что область оптимума для показателя теплового сопротивления войлокоподобных материалов - 0,¿93 м^. С/Вт соответствует содержанию капроновых волокон в основе - '»4-55 %. их линейной плотности 0,390-0,542 такс.

15

• Изменение дохи капроновых волокон определенной линейной плотности в смеске до 68 % вызывает уменьшение валкоспособности холста, усадки его в процессе валки, что проявляется в увеличении пористости и уменьшении плотности экспериментальных УНМ по сравнении с чистошерстяными. Рыхлая высокопористая структура УНМ способствует увеличение показателя теплового сопротивления на 9-10 % по сравнение с полушерстяным ватином арг. 92763^.

Установлено, что показателями теплозащитных свойств и па-ропроницаемосгн УНМ свободных структур можно управлять, изменяя линейнуо плотность составлявших волокон и характер их расположения относительно друг друга. В работе экспериментально доказано, что общая пористость холстов не зависит от линейной плотности волокон, а диаметр одной поры примерно в пять раз больше диаметра волокна. Введение в состав смески капроновых волокон малой линейной плотности способствует созданию мелкопористой структуры холстов, вызывая тем самим рост показателя их теплового сопротивления. Для улучшения прохождения водяных паров от тела человека а наружные слои оде'кды через слой синтетического утеплителя свободной структуры исследовалась попытка создания конусокапиллярной структуры войлокоподобного материала. Создание конуоокапиллярной^структуры достигалось наслаиванием холстов из волокон минимальной линейной плотности на холста из волокон максимальной линейной плотности на аэродинамической установке. 'Показано, что паропроницаомость синтетичес-' кнх холстов о системой конических капилляров выше паропроницае-моотн холстов с системой цилиндрических капилляров и близка к паропроннцаеиоотк холотов из шерстяных волокон,

Мзханйчаскиа свойства эксг1еринентаяьных УНМ оценивались .

показателями относительной деформации сжатия (упругости), изгиба, растяжения разрывного напряжения, относительной прочности, работы разрыва. Установлено, что репающее действие на показатели механических свойств материалов оказывает •способ скрепления холстов.

Лучшими показателями механических свойств отличались вч-зально-прошивные УНМ и материалы, полученные двойной пробивкой. При деформации до разрыва вязадьно-прошивных УНМ отмечалось, что первоначально происходит разрушение пряжи на особо напряженных участках (этому соответствует максимальная величина разрывной нагрузки - 60-70 Н) ;зачтем освобожденные, нэ связанные волокна холста растаскиваются без больших усилий. Это значит, что прочность таких материалов определяется прочностью пряжи, используемой для скрепления холста, волокна холста пассивны и располагаются как бы внутри редкого каркаса,.образованного пряжей. При двойной пробивке в результате улучшенного закрепления волокон в холсте повышается прочность материала. . Однако, наличие большого числа сквозных проколов, локальное

уплотнение,-значительное уменьшение толщины холста не позволя-

!

вт рекомендовать зто'г способ в производстве УНМ. Утепляюяне материалы, полученные вязально- и иглопробивном способами отличаются большой вариацией разрывной нагрузки ( от 6,03 до 53,2 Н ), что связано о разной долей длинноволокнистого оырья в их составе, а потому прочностью закрепления волокон в холо-те. Войлокоподо^ные материалы первого' варианта смески отличались позыпенной расслаиъаемоотыо," недостаточной прочностью. Войлоки второго компонентного состава отличалиоь удовлетворительными показателями механических свойств, а по показателям упругости превосходили все оотальные материалы. При чем, ана-

чизируя характер разрушения войлокоподобные УНМ, необходимо отметить релаксацлонно-реономный механизм реакции их структуры на нч-м1"ие механические воздействия, при котором нагрузка передает-

р.1 ■•главате.чьно пучкам волокон за счет эластической деформа-■ ч ■ ■:.'м»ра волокна и сдвига отдельных волокон друг относитель-н<. • . ь начальный момент приложения нагрузки происходит рас-I!I,'!' изогнутых волокон. Распрямляясь, они равномерно передки чаг||/ '(су механически связанная с ними пучкам волокон, вов-лекнп и* I' ра'тг.,' растяжения. Благодаря высоким эластическим свойш'ьам, 0;.'лми>11 прочности капроновые волокна холста при действии уюгнгно'латх усилий деформируются, но не смещаются. В момент устанонления равновесного состояния, в основном все ьо-локна материала находятся в напряжении, вызывающем ускорение релаксационных процессов.

Экстремальные значения пока.птелей механических свойств экспериментальных УНМ соответотл^вали третьему значению уровня фактора "а", что определяется достаточно прочной связью компонентов холста, содержащего 50 5? синтетического длинноволокнистого сырья. Увеличение доли полиамидных волокон до максимально из/чаемых пределов вызывало уменьшение сил грония и цепкости мевду гладкими капроновыми волокнами, осла'*т:яло прочность их закрепления в холсте. Однако, высокой упругостью относительной зеформацией сжатия >бладали материала, содержащие максимальную в изучаемых пределах долю капроновых пэлокон максимальной линейной плотности. Но преимущественное содержание грубых капроновых волокон увеличивает жесткость материалов и число сквозных пор, что. вызывает рост воздухопроницаемости и теплопроводности эксгсэримечгальних УНМ.

Й четвертой главе излагаются результаты иослкдоианий теп-

лозащитних свойств пакзтов с экспериментальным УНМ н даяние

ОПЫТ ОЙ НОСКИ.

Выбор факторов эксперимента определялся на основании априорного опроса специалистов. /,з двенадцати предло.,. ¡цньх выявлены четыре наиболее существенно влияющих на теплозащитные свойства одевды фактора: число слоев материалов а пакете, число слоев утеплителя, объемное заполнение основного материала, вид утепляющего материала. Коэффициент конкордации составил 0,б"2, что свидетельствует о согласованности мнений специалистов. По результатам исследований теплозащитных свойств пакетов материала одевды, изготовленных по латинскому плану с варьированием на четырех уровнях вышеуказанных факторов установлено, что влиян..а фактора "вид утепл'яюцего материала" сказалось наиболее значимым. При отом войлокоподобный материал, с содержанием 50 % полиамидных волокон, избранный в качестве экспериментального, обеспечил наиболее высокие показатели теллоеого сопротивления пакетов одежды (о.ЗЗ1! м^.аС/Зг), по сравнению с традицномнинл утеплителями - полушерстяными. хлопчатобумажными ватинам! и поролоном. Зысокипористая структура экспериментальных УНМ, относительная равномерность 8е показателей по площади и толщина холстов обус-давлиатг стабильность нагретой воздушной прослойки внутри УНМ, и тем самум, высокие показатели теплового сопротивлений пакетов.

. Комплексная оценка качества зимних пальто с экспериментальным УНМ, содврхл-зик 53 отходов производства подиашинцх соло-кон, проводилась а опиткоа носке и при исследованиях в климатической камере кархн ГСГК ЗСШ производства ГДР. Опит на я партия зимних пальто а рззмэро 2^ единиц бмда изготовлена в Новосибирском производственном яволном обьедннелии им. ЦК Союза швейников. Показатель теплового сопротивлении рассчитывался па

19

фонуле: Р- * —-—--- , где

'У ,;

- тепловое сопротивление одежды в области туловища, м^.°С/Вг ;

- температура кожи нозчика в области туловища, °С ; ¿й - температура воздуха, °С ;

у, - плотность теплового потока в области туловища носчика при определенной температуре воздуха, Вт/м^.

Температура кожи носчиков определялась кожными датчиками медицинского электроконтактного термометра ТПЭМ-1. Исследования в камере проводились при температуре воздуха - 20 °С, влажности 70 %, скорости движения воздушного потока 7 м/с.

В опытной носке изучались: масса пальто, величина остаточной цикличоской деформации растяжения и сжатия утеплителя, изменение показателя теплового сопротивления одежды, возможность миграции синтетических волокон утеплителя на поверхность пакета, электризуемость.

Проводилось восемь контрольных измерений толщины и деформируемости утеплителей: первые до опытной носки, последующие -после каждых 15 дней носки. Показатели свойств первых измерений приняты за нулевые значения, изменения показателей последующих измерений выражены в процентах относительно показателей первых измерений. Результаты измерений представлены в таблице 2.

Наименьшее изменение толщины за весь период опытной нреки характерно для экспериментальных' ¿теплителей во всех точках измерения. Это изменение составляет 6,2; 7,3; 4,3 %, что на 4,3; 5,2; 25 % меньше, чем соответствующие изменения толщины пол/шерстяного вагина. В среднем величина остаточной циклической деформации сжатия экспериментального /ИМ за весь период нос»./ на 40,3 % ниже по сравнении с полушерстяным ватином. Это

го

Таблица 2

Показатели остаточной циклической деформации растяжения и сжатия экспериментального и полушерстяного утеплителей а опытной носка зимних пальто

Контроль-

Величина остаточной деформации утеплителей, %

ное измерение Сжатия (изменения толщины) Растяжения

В области спины 3 области груди В области бедер По локтевой линии По вертикальной линии сидения

Э Л/ш 3 П/ш Э П/ш 3 П/ш Э П/ш

I 0 0 0 0 0 0 0 0 . 0 0

2 1.4 1.3 1,4 1,6 0 1.5 1.0 1.0 1,2 С,7

3 1.7 3,3 2,2 2,8 0,7 2,6 1,9 2,0 1.9 1.3

А 2,1 5,3 2,9 4,2 1,3 4.2 2,0 2,2 2,5 2.0

5 3,0 5,9 ^.3 6,9 2,3 5,6 2,9 2,6 3,1 2,6

6 4,1 7,8 5,8 8,3 3,0 5,8 3,0 3.6 3.6 3,2

7 5,5 9,2 6,5 II,I 3,6 6,3 4,0 3,8 3,3 4.0

8 6,2 10,5 7,3 12,5 4.3 6,9 5,0 4,6 4,4 6,0

Примечания :

3 - экспериментальный утепляющий материал, состав смески: 50 непрядомых капроновых волокон, 50 % регенерированных волокон стандартной смески ; П/и - полушерстяной ватин, состав смески: 70 % восстановленной

шерсти, 20 % вискозных волокон, Ю % ватной обрези, арт. 927634.

свидетельствует о том, что полиамидные волокна, введенные в состав вторичного сырья, обоспочивают большую упругость волокнистого холста. Материалы на основе таких волокнистых холото»

21'

меньше спрессовывзпгся в результате многоцикловых деформаций сжатия в процессе эксплуатации, инеит сзгабильнуо пористость.

Значении изменения линейных размеров экспериментального и пояукм'гяного утеплителей близки неад/ собой при их измерениям ¡1 расчетах на всех контрольных этапах. Коэффициент корреля-ц!'ч соогавил 0.87. На последнем контрольном измерении величина осгагоччоя циклической деформации растяжения составляет в среднем для обоих вариантов 51,0 %, что определяется, в основном, способом скрепления холста и видом скрепляищего элемента.

Усредненный показатель массы пальто с экспериментальным УНМ на 8,0 % меньше усредненного показателя массы пальто с традиционным пол/лерстяным ватином, что объясняется меньией "объемной плогностьо и большей общей порисгостьо экспериментального утеплителя. Миграция синтетических волокон УНМ на поверхность изделия не наблюдалась, электриэ/емость - отсутствовала.

Теплозащитные свойства пальто исследовались при единовременном пребывании всех носчиков в одинаковых климатических условиях и идентичных видах одежды каждого носчика. Кзкцчй ноечи! в течение '♦О минут находился на воздухе в естественных условиях, затем столько же в камере, в заданной климатической среде. На всех контрольных этапах тепловое сопротивление комплекта одежды с экспериментальным УНМ выше теплового сопротивления комплекта одежды с пал .то на полушерстяном ватине. Результаты исследований, проведенных в климатической камере, свидетельствует о том, что показатель теплового сопротивления комплекта одежды с экспериментальным Ш'Л (0,7^9 м^.°С/Вг) на 5,5 % аыяе подобного показателя для комплекта одежды со стандартным сапной (0,710 м2.°С/Зг).

Следовательно малая масса, стабильность толщины в процае-

са эксплуатации, достаточно высокие показатели теплозащитных свойств экспериментальных УНМ позволяют сделать заключение о возможности использования полиамидных волокон в производства таких материалов для населения Сибирского региона.

выводи

1. На основе систематического исследования зависимостей важнейших физических, физико-химических, механических свойств от состава смеси волокон, способов скрепления-волокнистых холстов, структуры, характера и величины пористости, поверхностной плотности полотен, линейной плотности волокон, величины и времени приложения внешних нагрузок установлены общие закономерности формирования потребительных свойств и управления качеством нетканых утепляющих материалов.

Показано, что оптимизируя :остав смеси по химической природе и геометрическим параметрам волокон, можно получить материалы о меньшим содержанием шерсти, но равными или даже более высокими показателями физико-механических и теплозащитных свойств.

Установлено, что без ущерба для качества УНМ (утепляющих нетканых материалов), можно исключить дорогую и дефицитную пряжу х/б для скрепления волокнистых холстов, что дает значительный экономический эффект (373 млн. рублей).

2. Использованные в диссертационной работе катоды математического планирования эксперимента (композиционное рототабель-ное планирование второго порядка, комбинаторное планирование, априорное ранжирование), позволившие получить математические

' модели изученных свойств УНМ при существенном сокращении объе-на эксперимента и извлечзнии из него полной всесторонней информации, даст возможность установить закономерности изменения конкретных свойств УНМ от исследованных параметров:

объемная плотность -У=бЗ,51-1,37Х1+8.32Х2-Ч,18Х1Х2-1,49Х1Х3-3.56X^-5,05Х22+2,70Х32, пористосг -

У»89,53-2,0X2+0,86X^2-1.18Х12-0,94Х22-2,81Х3г ,

тепловое сопротивление -У-0,2339-0,0281Х1+0,0385X2+0,0215X3-0.022X^2+0,013X3X3 + +0,0142Х12-0,0364Х22+0,0025Х32 . относительная прочность -У=б09,6+21.2Х1-35.6Х2+16,9X^2+59,4X^-55,6Х22 ,

гистерезисные потери -У =89,6-6, Э5Х2-3,86Х3+0,958Х1Х2-1,234Х2Х3+0,845ХХ Х3+4,15Х12 '+ +5,02Х32 и др.

3. Впервые изучена зависимость величины пор УНМ от линейной плотности использованных волокон. Показано, что диаметр пор приблизительно равен пяти диаметрам волокна. Это дает возможность управлять формированием пористой структуры материалов и, тем самым, регулировать тепло- и массолэренос через УНМ под

-влиянием градиента влажности и температуры воздуха в пододеж-ном пространстве и_внешней среди.

4. Установлено аномальное поведение относительно длинных капроновых волокон в смеси с короткими восстановленными волокнами: капрон выравнивает структуру, делает ее более связной и непрерывной, хотя и не снижает подвижности отдельных волокон

смески, что поь.шкло бы повышенно жесткости.

Предложен релаксационно-рчсношшй механизм реакции структуры УНМ на внешние механические воздействия, при котором во времени нагружается отдельные волокна за счет эластической деформация самого полимера и за счет сдвига отдельных волокон друг по другу. Этот сдвиг волокон обеспечивается в первую очередь за счет длинных гладких капроновых волокон. Таким образом, капроновые волокна „олают структуру более связной (прочной) и а то же время более подвижной.

Такое поведение структуры УНМ обеспечивает релаксационно-прочностной механизм изнашивания утепляющих прокладок в процессе реальной эксплуатации пакета одежды: изнашивание утепляющих пркладок определяется не только их механической прочностью, но и способностью "снимать" внутреннее напряжение в процессе отдыха, что замедляет скорость физического разрушения структуры.

5. Показано, что гетерофазная структура материала с коническими порами, сужающимися к внешней поверхности УНМ, способствует лучшему влагопереносу при меньшей воздухопроницаемости, что обеспечивает лучшие гигиенические свойства при большой доле слабогидрофильных капроновых волокон и одновременно хорошие теплозащитные свойства за счет большого объема пор и меньшей воздухопроницаемости.

6. На основании установленных закономерностей формирования структуры и потребительных свойств УНМ разработан новый утепляющий материал войлокоподобной структуры, обладающий хорошими механическими и теплозащитными свойствами при большом содержании отходов капроновых волокон, что позволяет расширить ассортимент и повысить качество при одновременном увели-

25

чении выпуска утепляющих материалов на предприятиях с использо-: ванием местного вторичного сырья.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Исследование влияния условий испытания и качественного состава на износоустойчивость войлоков. - В сб.трудов УШ и IX научно-методических конференций профессорско-преподатат.)льска-го состава МТЙЛП. - Москва. 1978, 0,1 п.л. (в соавторстве).

2. Исследование износоустойчивоети войлоков, изготовленных с применением модифицированного капронового волокна. -Известия ВУЗов. Технология легкой промышленности, 1979, № I, 0,3 п.л. (в соавторство).

3. Исследование механических свойств войлочных утепляющих материалов для одежды. - Известия ВУЗов. Технология легкой промышленности, 1980, № 3, 0,4 п.л.

Ц. Исследование гигиенических свойств войлочных утепляющих прокладок для одежды. - Известия ВУЗов. Технология легкой промышленности, 1980, № Ч, 0,2 п.л. (в соавторстве).

5. Использование комбинаторных планов в оптимизации и исследовании свойств товаров. - В кн. Тезисы докладов У Всесоюзной межвузовской научной конференции по проблеме: "Управление качеством, эффективностью и совершенствованием ассортимента промышленных товаров на базе стандартизации и применения вычислительной техники" - Тбилиси ; Тбилисский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный университет, 1981, 0,2 п.л. {в соавторстве).

6. Использование непрядомого вторичного текстильного сырья в производстве утепляющих полотен. - В научно-техническом реферативном сборнике "Экономия и рациональное использование сырьевых, топливно-'-энергетическюс и других материальных ресурсов" -

Москва, ЩШТЭИМС, 1984, выпуск 8 ,0,1п.л. (б соавторство).

7. Исследование потребительных свойств экспериментального утеплителя зимни пальто в опытной носке.-Депонировала ЦШМТЭИлегпромом Й1512 -Ш,1986,0,3 п.л.(в соавторство).

8. Исследование теплозащдтных свойств зимних пальто с экспериментальным утеплителем в система человек-издалие-климатичсская среда.- Депонирована ЦИИГЗИлогпрсыои .'Я511-Ш1,

1986,0,3 п.л. (в соавторстве).

Подписано в печать ¿Я¿¡¿>- У1/ формат 60x84 1/16 Бумага типографская.Печать офсетная.Усл.пэч.л. 1,75

Уч.-изд.д. 1,2 Тнраа 70 экз. Заказ 31

ЛР А 02263 -Иркутский политехнпческгй ннсгпгутс 664074, Иркутск,ул.Лермонвова,83