автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.05, диссертация на тему:Разработка методики оценки свойств ниточных соединений деталей верха обуви из войлока

КАЛУГИНА Ирина Александровна

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ НИТОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ ВЕРХА ОБУВИ ИЗ ВОЙЛОКА

Специальность 05.19.05. -Технология кожи, меха, обувных и кожевенно-галантерейных изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

5 ДЕК №

005541477

Москва-2013

005541477

КАЛУГИНА Ирина Александровна

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ НИТОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ ВЕРХА ОБУВИ ИЗ ВОЙЛОКА

Специальность 05.19.05. -Технология кожи, меха, обувных и кожевенно-галантерейных изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва —2013

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет дизайна и технологии» на кафедре «Художественного моделирования, конструирование и технология изделий из кожи»

кандидат технических наук, профессор кафедры «Художественное моделирование, конструирование и технология изделий из кожи» ФГБОУ ВПО «МГУДТ» Леденева Ирина Николаевна

доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой «Материаловедение» ФГБОУ ВПО «МГУДТ»

Кирсанова Елена Александровна

кандидат технических наук, ведущий менеджер ООО «Модерн стиль» Гараев Марат Марсович

ОАО «Центральный научно-исследовательский институт кожевенно-обувной промышленности»

Защита состоится «24» декабря 2013 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.144.01 в Московском государственном университете дизайна и технологии по адресу: 117997, г. Москва, ул. Садовническая, 33, стр. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского государственного университета дизайна и технологии.

Автореферат разослан » ноября 2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Лунина Е. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Повышение качества обуви является одной из важнейших задач, стоящих перед обувной промышленностью, так как качество жизни напрямую зависит от качества потребляемых товаров. В обувной промышленности одним из основных направлений, связанных с повышением качества изделий, является использование высокоэффективных технологий и материалов. Несмотря на появление новых по составу, структуре и свойствам искусственных текстильных материалов, использование войлока остается вне конкуренции при производстве зимней обуви, благодаря его высоким теплозащитным и, в частности, гигиеническим свойствам.

В результате анализа научных работ, таких ученых, как: Зыбин Ю. П., Калита А. Н., Фукин В. А., Прилуцкая И. И., Жихарев А. П., Цветков В. Н., Копаева Н. В., Русаков С. И., Костылева В. В., Федоровская В. С., Поздняков Б. П., Бренер К. Г., Рыков С. П., Костровская Т. В. и многих других-посвященных вопросу изучения качества обуви и ниточных соединений, исследованию факторов, влияющих на качество, и физико-механических свойств основных и вспомогательных материалов, технических особенностей применяемого оборудования и технологических аспектов выполнения ниточных соединений в заготовках верха обуви было выявлено, что качество в значительной степени зависит от совокупности одновременно нескольких факторов, определяющихся взаимодействием системы: «человек - обувь -окружающая среда». Требования, предъявляемые к обуви, в зависимости от ее назначения, сезона носки и диктуют ту комбинацию полезных свойств, которыми она должна обладать в той или иной степени, включают: удобство, надежность, долговечность, безопасность, полезность, ремонтопригодность и эстетичность.

Классификация свойств, определяющих качество обуви и в частности качество ниточных соединений, является сложной задачей, от рационального решения которой будут зависеть долговечность и надежность ниточных соединений, и обуви тоже. Анализ информации о ниточных соединениях деталей войлочной обуви показал, что вследствие проколов деталей материала иглой происходит частичное нарушение целостности ниточных соединений и из-за деформирования волокон шерсти иглой образуются сквозные микро-отверстия, диаметром 0,643 мм, которые свободно пропускают воду. С увеличением скорости вращения главного вала швейной машины, толщины, плотности материала, частоты стежков, диаметра иглы их диаметр также возрастает. Нитки не полностью закрывают образовавшиеся отверстия, да и сами являются гидрофильными, транспортируя влагу внутрь

материала, отрицательно влияют на деформационно-прочностные и теплозащитные свойства ниточных швов и войлочной обуви в целом.

В диссертационной работе обобщены данные ряда научно-исследовательских работ, проанализированы применяемые методы и существующие методики оценки свойств ниточных соединений обуви с верхом из войлока. Полученные выводы были учтены при разработке предложенной нами усовершенствованной классификации факторов, влияющих на качество ниточных соединений. Их систематизация, определение значимости каждого фактора и исследование их взаимного влияния друг на друга, позволяют сократить время от начала проведения исследований до получения результатов, и комплексно оценить свойства ниточных соединений деталей верха обуви из войлока в лабораторных условиях, без применения дорогостоящей опытной носки. Согласно разработанной методики, нами была проведена оценка деформационно-прочностных, теплозащитных свойств ниточных соединений, а также исследована их хемостойкость. Результаты, полученные в ходе проведения работы, позволят на ранних стадиях производства обуви прогнозировать поведение ниточных соединений при ее эксплуатации и воздействии агрессивных сред.

Целью диссертации является разработка методики оценки свойств ниточных соединений заготовок войлочной обуви, улучшение эстетического уровня и повышение технологической эффективности процессов сборки заготовки верха обуви из войлока при использовании новой конструкции шва.

Для достижения поставленной цели в работе решены следующие задачи:

• определены факторы, влияющие на качество ниточных соединений заготовок верха обуви из войлока;

• усовершенствована классификация технологических и эксплуатационных факторов, влияющих на качество ниточных соединений деталей верха обуви из войлока;

• проведен анализ современных методик оценки свойств ниточных соединений и систематизированы данные о них;

• исследовано влияние технологических параметров получения ниточных соединений на показатели деформационно-прочностные и теплозащитные свойств разных конструкций швов, применяющихся при сборке заготовки верха обуви из войлока;

• проведен анализ различных видов агрессивных сред, влияющих на механические и гигиенические свойства ниточных соединений в зависимости от времени воздействия;

• дана оценка влияния процесса герметизации на теплозащитные и деформационно-прочностные свойства ниточных швов;

• проведен сравнительный анализ эффективности всех исследуемых ниточных швов, применяющихся при сборке заготовки верха обуви из войлока, и многониточных плоскошовных соединений;

• разработана методика оценки свойств ниточных соединений, различных по конструкции в войлочной обуви;

• сформулированы рекомендации к технологическим параметрам сборки заготовок верха обуви из войлока предложено применение плоскошовного многониточного соединения в обувной промышленности;

• проведена промышленная апробация разработанной методики оценки свойств ниточных соединений деталей верха обуви из войлока.

Объекты и методы исследования. Объектами исследования являются ниточные соединения, детали заготовки верха обуви из войлока и вспомогательные обувные материалы. В работе применялись измерительный, расчетный, методы исследования физико-механических свойств материалов, методы квалиметрии и сравнительного анализа, классификации показателей свойств, а также метод планирования полного факторного эксперимента. Были исследованы технологические и эксплуатационные факторы, влияющие на качество ниточных соединений деталей верха обуви из войлока на разных стадиях производства. Для оценки эстетических свойств ниточных соединений в работе был использован органолептический метод.

При изучении обширного информационно-теоретического материала были использованы труды отечественных и зарубежных ученых, посвященные вопросу качества ниточных соединений и качеству обуви в целом. Также приняты во внимание российские стандарты, использующиеся на обувных предприятиях, производящих обувь из войлока, технологическая документация, нормативная и справочная литература.

Научную новизну работы определяют:

• усовершенствованная многоуровневая комбинированная фасетно-иерархическая классификация факторов, влияющих на качество ниточных соединений заготовки верха обуви из войлока;

• разработанная методика комплексной оценки свойств ниточных соединений деталей верха обуви из войлока и обобщенный показатель, комплексно характеризующий качество ниточных соединений;

• выработанные научно-обоснованные требования герметизации ниточных соединений, повышающей теплозащитные свойства обуви из

войлока и сформулированные рекомендации к технологическим параметрам получения многониточных плоскошовных соединений.

Практическая значимость работы состоит в том что:

• определены свойства, показатели которых существенно влияют на качество ниточных соединений;

• экспериментально получены показатели теплозащитных и деформационно-прочностных свойств ниточных соединений деталей верха войлочной обуви;

• внедрен процесс герметизации ниточных соединений деталей заготовок верха обуви из войлока на отделочном этапе производства при финишной обработке;

• доказано преимущество применения многониточных плоскошовных соединений в обувной промышленности, как альтернативного ниточного соединения при сборки заготовки верха обуви из войлока.

Апробация и внедрение результатов работы. Основные исследования проводились в лабораториях кафедр: материаловедения, теплофизики, художественного моделирования, конструирования и технологии изделий из кожи, а также материаловедения и теплофизики. Результаты внедрены в ЗАО «Егорьевск-обувь» и используются в учебном процессе на кафедре художественного моделирования, конструирования и технологии изделий из кожи Московского государственного университета дизайна и технологии. Основные положения диссертации получили положительную оценку на заседаниях кафедры художественного моделирования, конструирования и технологии изделий из кожи. Результаты работы докладывались на 63 - 65 Научных конференциях студентов, молодых ученых «Молодые ученые - XXI веку» - М.: ИИЦ МГУДТ, 2011 - 2013г. Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертационной работе, подтверждается согласованностью теоретических данных с результатами, полученными при проведении эксперимента.

Публикации. По материалам работы опубликованы в 8 статей, из них 4 статьи в научных изданиях, включенных в список, утвержденный Высшей Аттестационной Комиссией, 1 статья опубликована в зарубежном издании.

Объем работы

По структуре диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, выводов, библиографии, включающей 166 источника. Работа изложена на 232 страницах машинописного текста, содержит 50 рисунков и 51 таблицу. Приложения представлены на 52 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и основные задачи исследования, отмечена научная новизна и практическая значимость полученных результатов работы.

В первой главе изложены современные представления в целом о качестве обуви и факторах, влияющих на качество ниточных соединений в заготовке верха обуви. Уделено особое внимание анализу информации о технических особенностях оборудования, конструкциях швов и вспомогательных материалах, применяемых при сборке заготовки верха обуви из войлока. Проведен анализ существующих методик оценки гигиенических и деформационно-прочностных свойств ниточных соединений, влияющих на качество обуви. Качество обуви является комплексным показателем, и определяется не только совокупностью свойств, точностью измерения показателей качества, но и значимостью каждого фактора. Нами был проведен анализ требований, предъявляемых потребителями к зимней обуви из войлока. Систематизированы сведения о показателях, влияющих на качество ниточных соединений в зависимости от стадий производства, а именно влияющих на этапе проектирования, изготовления и эксплуатации обуви.

Больший вклад в создание научных основ для разработки методик испытаний, посвященных вопросу оценки свойств кожевенно-обувных материалов, применяемых при производстве обуви, внесли: Г. И. Кутятин,

A. Н. Михайлов, В. Н. Прилуцкая, И. И. Капустин, С. И. Русаков, Б. П. Поздняков, Б. А. Бузов, И. В. Сафронова, Н. Ш. Тодуа, Т.Н. Кочегура,

B.C. Федоровская, В. К. Шаньгина и многие другие. Характерной особенностью качественных ниточных соединений являются: прочность, эластичность, надежность и красивый внешний вид. На основе ранее проведенных научных исследований были определены: рациональная частота строчки, в зависимости от разных технологических параметров сборки заготовки верха обуви; прописан порядок выбора игл; определено оптимальное число сложений ниток и рекомендуемая величина припуска материала под строчку с учетом его структурных особенностей; исследована прочность многорядных швов, и др. Однако, в основном, эти исследования касаются вопросов повышения качества ниточных соединений для деталей верха обуви из натуральной кожи, тогда как исследованиям войлочной обуви и качества ниточных соединений, применяющихся для получения заготовки верха из войлока, не уделено должного внимания. Поэтому интересной и актуальной представилась возможность систематизировать факторы, влияющие на качество ниточных соединений, применяющихся при изготовлении войлочной обуви.

Во второй главе была разработана усовершенствованная классификация факторов. Она имеет многоуровневую древовидную структуру и представляет собой комбинированную фасетно-иерархическую классификацию. Такая структура классификации, сочетающая в себе преимущества обоих методов, иерархического, когда заданное множество делится постепенно, конкретизируясь на подчиненное подмножество, и фасетного метода, когда все многообразие факторов параллельно делится на независимые классификационные группировки. Этот метод благодаря своей гибкости наиболее целесообразно применять при систематизации свойств обувных материалов, так как его структура позволяет при необходимости дополнять классификацию, без ущерба, для общей структуры классификации, не нарушая ранее установленные взаимосвязи. Такое деление факторов позволяет создать полную, объективную и наглядно понятную картину совокупности основных показателей качества, необходимых для правильной оценки качества ниточных соединений. Нами были проанализированы множество технологических и эксплуатационных факторов, влияющих на качество ниточных соединений, применяемых при изготовлении войлочной обуви, в зависимости от стадии производства. Все уровни классификации поделены на классы (1-ый уровень), подклассы (2-ой уровень), группы (3-ий уровень), подгруппы (4 уровень) и множество вариантов или разновидностей (5 уровень). Все факторы, можно сгруппировать в зависимости от того на какой стадии они влияют и наиболее поддаются регулировке, например на: стадии проектирования, изготовления и эксплуатации обуви. В зависимости от влияния основных и вспомогательных материалов (физико-механических свойств материала и ниток), технических особенностей оборудования и конструкции ниточного соединения. Во время эксплуатации обуви на показатели качества ниточных соединений значительное влияние оказывают как внешние воздействующие факторы (возникающие при эксплуатации), так и внутренние воздействующие факторы, которые определяются действием стопы на внутреннюю форму обуви во время ходьбы. Вне зависимости от требований, предъявляемых с учетом назначения и вида обуви, характерной особенностью качественных ниточных соединений являются: прочность, эластичность, долговечность, а также красивый внешний вид, а с учетом назначения и сезона носки, в частности для войлочной обуви, существенное значение приобретают еще и показатели теплозащитных свойств.

Благодаря усовершенствованной классификации были выявлены совокупности свойств, комплексно влияющих на качество ниточных соединений. Фрагмент усовершенствованной классификации представлен на рисунке 1.

О-уровень 1 уровень П уровень Ш уровень V уровень V уровень

класс подкласс группа подгруппа вариант

¡В

В

<ц

В в

2 о и

3 в

о н

о со н и <и В" я а

я в

и в

э 2 я в

л о. о

я ©

влияние ' оборудования

влияние

конструкции

шва

- мотцяостьпблрудояаяия ■ папкчя« яотняиитс.тьяыж прясаосо&тмгяй

- мракггристик* япм

- сжорост* работы ыаткяы -тии переплетения

частота строчки расстояние строчяи от края расстоя11н(м«жл]г(тро<*к*ян количество сгрочс» ■'■■■ ' степень утяжки тяа

т_

дяаметр ягш качссноотдетея игам форм« заточкк острия

способ о6р|богвн гая» структура шва

— природа воздействия •

• полнота воздействия —

1

«

— с

и «

о я

2

КС <

н и

внешиние

"воздействующие

факторы

однорядные , ДЯуЕрЯАИМв няогсркдиыс

физиао-ммаяикскм фвяи КО-1ИИ ичссгая бтояогячсская . этехтромагвитва* климатическая действие агрессивных срса

— прет воздействия

полуцкк.човые

ОДЙОЦНЯЛОВЫС ИИОГПЦИВЛОЯЫС

сяп гравитации

постоял лыс Г »тиосфррносдамсям

периодические

статическое .««рост», ^действия - ^„^„^

_ внутренние воздействующие факторы

ь— условия эксплуатации

— гнгротерммческие«

_ храяепме

транспортировка носка и шля к

сотяечно« излучение осадки

акустический шум лииейяоеударения вибрация

-механические

. поздействке лиги

воздействие теша

трения * С*ЯТИС

растяжсвяс многократный язгмб

. бколопгческие .

• воздействие микроорганизмов грибковые образования

Рисунок 1 Фрагмент усовершенствованной классификации факторов, влияющих на качество ниточных соединений

Анализ методов, исследующих свойства ниточных соединений, показал, что все они делятся на: органолептические, оценивающие внешний вид шва, непрерывность строчки, утяжку, соответствие номера иглы номеру нитки, рациональную частоту строчки; лабораторные, позволяющие количественно оценить физико-механические свойства, например: деформационно-прочностные и гигиенические; эксплуатационные оценивающие свойства, возникающие при носке обуви, например механические и физико-химические; а так же расчетные, например экономические методы.

Для получения первичной информации о показателях, определяющих качество ниточных соединений в войлочной обуви, был использован метод экспертного опроса. Экспертами были выбраны ряд специалистов обувного производства, среди них модельеры, конструкторы, технологи, которые напрямую связаны с производством обуви из войлока. Результаты экспертного опроса позволяют определить весомость каждого единичного показателя свойств ниточных соединений, наиболее характеризующих их качество. Используя данные усовершенствованной многоуровневой классификации показателей факторов, влияющих на качество, и учитывая результаты ранжирования мнений экспертов, были определены основные показатели, позволяющие количественно оценить теплозащитные и деформационно-прочностные свойства ниточных соединений, а именно: разрывное усилие, удлинение при разрыве, коэффициент теплопроводности и термическое сопротивление. Также было принято решение исследовать поведение ниточных швов при воздействии агрессивных сред, имитирующих условия, возникающие при эксплуатации обуви, т.е. исследовать хемостойкость ниточных соединений при воздействии: воды, раствора пота, щелочи и искусственного старения. Были проведены предварительные испытания, благодаря которым нами были определены вспомогательные материалы и выбраны комбинации наиболее подходящие для исследований.

Несмотря на большое количество исследований, посвященных повышению качества ниточных соединений, классификации свойств обуви и обувных материалов, исследованию технологических параметров

изготовления и эксплуатации обуви из войлока, до сих пор нет общепринятой научно-обоснованной классификации свойств ниточных соединений, позволяющей рационально подходить к вопросу регулирования качества ниточных соединений, учитывая технологические параметры сборки заготовки. Были исследованы деформационно-прочностные свойства ниточных соединений, применяемых при сборке заготовки верха в современной войлочной обуви. Графики зависимостей воздействия агрессивных сред на примере тачного шва (нитки 44ЛХ, шаг 4 ст/см) представлены на рисунке 2.

г. у

а

б

Рисунок 2 Зависимость деформационно-прочностных свойств тачного шва: а - разрывное усилие, б - удлинение при разрыве, от времени воздействия агрессивных сред: 1-естественное старения, 2 - раствор пота, 3 - вода, 4 -

щелочная среда.

Анализ гистограмм, показал, что при длительности воздействии разного вида агрессивных сред деформационно-прочностные показатели свойств ниточных соединений уменьшаются, что негативно сказывается на качестве обуви. Установили, что природа агрессивной среды существенно влияет на динамику изменений значений показателей деформационно-прочностных свойств. Уменьшение усилий при разрыве в образцах при воздействии условий.

имитирующих естественное старение происходит постепенно, без резких отклонений от среднего. Тогда как воздействия воды на ниточный шов носит скачкообразный характер, достигая своего экстремального значения, потом уменьшается. Это объясняется тем, что благодаря при взаимодействии с водой происходит процесс дополнительного свойлачивания волокон шерсти, повышающий плотность материала. Дальнейшее воздействие молекул воды сопровождается вымыванием и разрушением пептидных связей, вследствие чего - эластичность волокон уменьшается и материал становиться более хрупким и жестким. Рассматривая графики зависимости разрывного удлинения от времени воздействия щелочной среды видно, что значения показателей удлинения при разрыве очень сильно снижаются по сравнению с первоначальным значениями. С увеличением времени воздействия на ниточный шов это приводит к снижению пластичности и уменьшению сопротивления многократным изгибам. Незначительный разброс значений наблюдается при воздействии раствора пота на ниточные соединения деталей из войлока, в связи с тем, что войлок обладает фунгициднымм свойствами и обезораживает отходы жизнедеятельности различных микроорганизмов, окружающих волокна шерсти.

Для обеспечения сохранности свойств ниточных соединений при эксплуатации обуви были проанализированы существующие способы, повышающие хемостойкость ниточных соединений. Предложено исследовать влияние, оказываемое герметизацией на физико-механические и гигиенические свойства ниточных соединений. Проанализировав ассортимент герметиков, представленных на рынке, нами был выбран клей-герметик «Kleo- PRO». Он обладает отличными гигиеническими свойствами, морозостойкостью, хорошо впитывается в структуру материала, в своем составе не имеет органических растворителей, не токсичен и не вызывает аллергии, а также не влияет на жесткость шва.

Согласно следующему этапу проведения эксперимента, нами были исследованы зависимости деформационно-прочностных свойств ниточных соединений обработанных и необработанных герметиком. Небольшие колебания значений прочности можно объяснить анизотропией свойств волокон шерсти и диффузией герметика в материал. Результаты аппроксимации полиномиальной функцией, полученных зависимостей представлены в виде графиков на рисунке 3.

Р, кН Р, кН

I, .мм

О 50 100 150 200 250 I, ч 0 50 100 150 200 250 г,

в г

Рисунок 3 Графики показателей усилия при разрыве «до» (а) и «после» (б) обработки герметиком «Юео-РЯО», и разрывного удлинения «до» (в) и «после» (г) при воздействии воды на швы: 1-настрочной, 2- тачной, 3- тачной с расстройкой, 4 - перемёточный.

Сравнивая показатели механических свойств, обработанных и не обработанных герметизирующим составом ниточных соединений, можно сделать вывод, что свойства обработанных герметиком швов более стабильны и позволяют снизить отрицательные последствия воздействия агрессивных сред на протяжении всего времени проведения эксперимента. С увеличением длительности воздействия агрессивных сред показатели прочности и удлинения при разрыве швов, необработанных герметиком, уменьшаются. Разброс значений для разных видов швов составляет 0,3-0,6 кН на начальном этапе и 0,1-0,25 кН. Снижение деформационно-прочностных показателей составляет примерно 33-38% и 40-46% по истечению 250 часов. Это необходимо учитывать при прогнозировании долговечности обуви и ниточных соединений, выбирая рациональные технологические параметры сборки и режимы обработки ниточных соединений заготовки верха обуви из войлока.

Экспериментально получен положительный эффект от применения поверхностной герметизации ниточных соединений, что позволит повысить износоустойчивость и сохранить долговечность ниточных швов не только в нормальных условиях, но и в экстремальных, при длительном воздействии разных видов агрессивных сред, таких как: вода, раствор пота, щелочная среда и условий, имитирующих естественное старение.

Ввиду расширения ассортимента обуви с верхом из войлока, а также постоянного возрастающих требований к качеству ниточных соединений и обуви в целом, отделка швов герметизирующим составом поможетможет получить широкое распространение при изготовлении обуви из войлока. Обработка ниточных швов будет способствовать улучшению его внешнего вида и обеспечит сохранность свойств в процессе эксплуатации обуви.

В третьей главе были рассмотрены многониточные плоскошовные соединения. Основа рассматриваемого шва - цепной стежок, который активно применяется в швейной промышленности при изготовлении дубленок и швейно-трикотажных изделий. Из преимуществ его использования, главным является то, что он отличается высокой прочностью и эластичностью. Технология его получения позволяет избежать утолщений, по сравнению с другими конструкциями швов, традиционно применяемых для сборки заготовки верха обуви. Его использование при сборке заготовки верха обуви из войлока обеспечит изделию высокие эксплуатационные и функциональные свойства, а также привлекательный внешний вид. На рисунке 4 схематично изображен многониточный плоский шов.

Рисунок 4 Изображение плоского многониточного шва, обработанного герметиком: 1- детали верха обуви из войлока;

2 - многониточный плоский шов; 3- слой герметика

Согласно плану проведения основного эксперимента нами было исследовано влияние технологических факторов на деформационно-прочностные и теплозащитные свойства плоского шва при сборке заготовки верха обуви из войлока. Определение деформационно-прочностных показателей свойств проводили по стандартной методике, на разрывной машине РТ-250, а определение теплозащитных свойств ниточных соединений верха обуви из войлока проводили методом неограниченного плоского слоя и методом температурно-временных интервалов.

Анализируя влияние технологических параметров, можно сказать, что наилучшими прочностью и удлинением обладает многониточный плоский шов с частотой строчки 5 ст/см. С увеличением частоты строчки от 3 до 6 ст/см прочность и удлинение плоского шва также увеличиваются. Показатели прочности плоского шва лежат в диапазоне от 0,3 до 0,7 кН, а значения показателей разрывного удлинения - от 28 до 65 мм. Было установлено, что наличие тесьмы практически не влияет на прочность и удлинение плоского шва, как и вид ниток. Поэтому использование тесьмы можно выбирать, исходя из экономических и (или) эстетических соображений. Количество нитей, образующих плоский шов, также практически не влияют на прочность и удлинение исследуемого шва, поэтому можно выбирать любой шов 4-ниточный или 5-ниточный в зависимости от эстетической целесообразности для конкретно выбранной модели обуви.

Были получены корреляционные зависимости значений коэффициентов теплопроводности и термического сопротивления в зависимости от технологических параметров соединения деталей из войлока. Значения показателя теплопроводности лежат в интервале от 0,024 до 0,08 Вт/мК. С увеличением частоты строчки, коэффициент теплопроводности увеличивается

как при использовании армированных ниток с хлопковой оплеткой 44ЛХ так и комплексных полиэфирных 47Л. Можно предположить, что это обусловлено увеличением количества проколов материала иглой во время стачивания, при этом характер изменения стремительный. На рисунке 5 представлены графики зависимостей термического сопротивления от частоты строчки, вида ниток, наличия тесьмы, которая была выбраны после проведения предварительных испытаний, и обработки герметиком.

Я

м2*°К/Вт

г

0.09 -0.08 -0.07 * 0.06 -0.05 0.04 0.03 0.02 £ 0.01

3

Рисунок 5 Кинетика изменения термического сопротивления в зависимости от технологических параметров: частоты строчки, вида тесьмы, вида ниток и наличия обработки герметиком: без герметика с герметиком

1 - нитки 44 ЛХ без тесьмы; 5- нитки 44 ЛХ без тесьмы;

2 - нитки 47 Л без тесьмы; 6 - нитки 47 Л без тесьмы;

3 - нитки 44ЛХ с тесьмой Т2; 7 -нитки 44ЛХ с тесьмой Т2;

4 - нитки 47Л с тесьмой Т2; 8- нитки 44Л с тесьмой Т2.

На графике прослеживается полиномиальная зависимость термического сопротивления от частоты строчки, значения лежат в интервале от 0,015 до 0,090 м2К/Вт. Разница между значениями теплозащитных свойств ниточных соединений составляет около 0,065 м2К/Вт, более чем в 4 раза увеличивается термическое сопротивление ниточных швов по сравнению с необработанными герметиком швами. Из графиков видно, что обработка герметиком сглаживает

влияние, оказываемое на теплозащитные свойства шва частотой строчки. В то время как образцы укрепленные, так и неукрепленные тесьмой, и не обработанные герметиком, испытывают зависимость от частоты строчки. Разброс данных варьируется от 0,013 до 0,042 Вт/м2*К. При шаге равном 4-5 ст/см значения термического сопротивления достигают своего максимума и потом идут на спад, тогда как обработанные герметиком дают более стабильные результаты. Анализ показал, что вид ниток, частота строчки, наличие тесьмы также практически не влияют на коэффициент теплопроводности и термическое сопротивление, тогда как обработка герметиком существенно улучшает теплозащитные свойства.

Используя методы математического моделирования и дисперсионного анализа, определены достоверность полученных данных. Построены оптимизационные модели параметров образования ниточных швов с целью объективного и быстрого нахождения рационального технологического решения. Результаты, полученные экспериментальным путем и математическое моделирование исследуемых процессов, позволят по известным входным данным прогнозировать свойства и поведение ниточных соединений при эксплуатации обуви из войлока, еще на подготовительной стадии производства обуви, уменьшит возникновение ошибок и неточностей при проектировании заготовок верха обуви из войлока. Однако, сложность прогнозирования заключается в том, что невозможно учесть все многообразие управляемых и независимых факторов, влияющих на качество ниточных соединений. Для выявления характера влияния выбранных для исследования факторов и их взаимодействия был проведен трехфакторный дисперсионный анализ, предполагающий проверку всех возможных гипотез. В диссертационной работе приведены результаты эксперимента и статистические характеристики по каждому варианту и сочетанию вариантов факторов, оказывающих влияние на деформационно-прочностные и теплозащитные свойства.

В четвертой главе мы сравнили деформационно-прочностные свойства традиционно-применяющихся для сборки видов ниточных швов с предлагаемым многониточным плоским швом. Анализ полученных данных показал возможность его применения в обувной промышленности. Данный шов отвечает требованиям, предъявляемым к ниточным соединениям в обуви. Для войлока, так как его использование При сборке заготовки верха обуви из войлока его применение является более предпочтительным, так как улучшаются не только механические свойства ниточных швов, но и эстетические свойства обуви в целом.

На рисунке 6 представлена сравнительная характеристика деформационно-прочностных свойств разных по конструкции ниточных соединений.

5

Ь:

О. Я

с и к ч

13

о >.

0,8

0,7

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0,0

4 5 6

частота строчки п, ст/см а

4 5 6

частота строчки п, ст/см б

Рисунок 6 Сравнительная характеристика усилий при разрыве (а) и разрывного удлинения (б) ниточных швов: 1 - настрочной двурядный, 2 -плоский 4-хниточный, 3 - тачной в расстрочку, 4- тачной, 5 - настрочной однорядный, 6 - переметочный

Проанализировав полученную информацию, установили, что плоский шов по своим деформационно-прочностным показателям соответствует настрочному двухрядному и может служить альтернативой при соединений деталей заготовки верха обуви из войлока.

Научно-обоснованные выводы, полученные в ходе проведенной исследовательской работы, найдут широкое применение на подготовительной стадии производства обуви и будут полезны как конструкторам, технологам, так и дизайнерам обуви при разработке новых коллекций и проектировании технологических процессов сборки заготовки верха обуви из войлока, с улучшенными теплозащитными свойствами.

Проведена апробация нового вида шва, с улучшенными теплозащитными и деформационно-прочностными свойствами, а также использование разработанной методики оценки свойств ниточных соединений на предприятиях ОАО «Егорьевск-обувь» и ООО «Викарм» и подтвердили выдвинутые в диссертационной работе предположения.

Использование полученных в ходе проведения работы рекомендаций необходимо учитывать при разработке технологического процесса сборки заготовки верха обуви из войлока. Герметизация ниточных соединений повысит гигиенические свойства ниточных соединений, а внедрение нового по конструкции вида шва, ранее не применяющегося в обувной промышленности для сборки заготовки верха войлочной обуви будет способствовать расширению ассортимента ниточных соединений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Исследованы факторы, влияющие на качество ниточных соединений. Проанализированы технические возможности современного оборудования и области его применение при производстве обуви с верхом из войлока и сформулированы требования, предъявляемые к основным и вспомогательным материалам верха обуви из войлока.

2. Анализ литературных источников, показал, что отсутствуют работы, в которых влияние различных технологических факторов на деформационно-прочностные и гигиенические свойства рассматривались в совокупности с воздействием агрессивных сред на ниточные соединения деталей верха обуви из войлока. В предыдущих исследованиях недостаточно полно решена проблема повышения качества ниточных соединений деталей верха обуви из войлока.

3. Разработана усовершенствованная классификация факторов, влияюших на качество ниточных соединений деталей верха войлочной обуви с применением комбинированного фасетно-иерархического метода.

4. Выявлена номенклатура наиболее значимых показателей свойств, влияющих на механические и гигиенические характеристики ниточных соединений заготовки верха обуви из войлока из усовершенствованной классификации и результатов экспертного опроса.

5. Теоретически определена степень влияния условий эксплуатации на основные свойства ниточных соединений в заготовках верха обуви из войлока. Экспериментально подтверждены расчетные модели по механическим и гигиеническим свойствам ниточных швов после воздействия агрессивных сред.

6. Предложено использовать способ поверхностной герметизации ниточных соединений для улучшения гигиенических характеристик заготовок верха обуви из войлока.

7. Проведен сравнительный анализ эффективности всех исследуемых ниточных швов, на основе которого было рекомендовано использование многониточных плоскошовных соединений при сборке заготовок верха обуви из войлока, что позволит расширить ассортимент применяемых в обувной промышленности швов и значительно улучшить эстетические свойства обуви из войлока.

8. На базе экспериментально полученных и теоретически подтвержденных данных предложена методика оценки свойств ниточных соединений в заготовках верха войлочной обуви, которая включает: обоснование показателей качества ниточных соединений заготовок верха обуви из войлока с учетом особенностей структуры материала, методы определения показателей и рекомендации к технологическому процессу получения ниточных соединений деталей верха обуви из войлока.

9. Проведена промышленная апробация разработанной методики оценки свойств ниточных соединений деталей верха обуви из войлока на отечественных обувных предприятиях ЗАО «Егорьевск-обувь» и ООО «Викарм», доказывающая эффективность ее внедрения.

10. Подана заявка на изобретение «Способ получения ниточных соединений деталей из войлока» № 2013 118924 от 24.04.2013г, зарегистрирована Федеральной службой по интеллектуальной собственности ФГБУ и Федеральным институтом промышленной собственности.

ОПУБЛИКОВАННЫЕ РАБОТЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Калугина И. А., Леденева И. Н. Совершенствование классификации факторов, влияющих на качество ниточных соединений. Научный ж-л «Дизайн и технологии», № 31(74), - М.: ИИЦ МГУДТ, 2012. - 0,25 п.л. (лично автором -0,15 п.л.). (из перечня ВАК).

2. Калугина И. А., Леденева И. Н. Технология применения плоского шва при сборке заготовки верха обуви из войлока. Научный ж-л «Дизайн и технологии», № 32(75), - М.: ИИЦ МГУДТ, 2012. - 0,25 п.л. (лично автором -0,15 п.л.). (из перечня ВАК).

3. Калугина И. А., Леденева И. Н. Влияние агрессивной среды на ниточные соединения деталей верха обуви из войлока. Научный ж-л «Дизайн и технологии», № 35(78), - М.: ИИЦ МГУДТ, 2013. - 0,25 п.л. (лично автором -0,15 п.л.). (из перечня ВАК).

4. Калугина И. А., Леденева И. Н. Влияние технологических параметров плоского шва на теплопроводность войлочной заготовки верха обуви. Ж-л «Кожевенно-обувная промышленность», № 2, - М.: 2013. - 0,22 пл. (лично автором - 0,16 п.л.). (из перечня ВАК).

5. Хаустова А. А., Петрова А. Е., Калугина И. А., Леденева И. Н. Исследования деформационно-прочностных свойств ниточных соединений заготовок верха обуви из войлока. Сборник тезисов докладов на 63 Научной конференции студентов, молодых ученых «Молодые ученые - XXI веку»/ — М.: ИИЦ МГУДТ, 2011. - 0,12 п.л. (лично автором - 0,06 п.л.).

6. Тузова О. А., Суровова Ж. Н., Калугина И. А., Леденева И. Н. Исследование плоскошовных соединений деталей верха обуви из войлока. Сборник тезисов докладов на 64 Научной конференции студентов, молодых ученых «Молодые ученые - XXI веку» - М.: ИИЦ МГУДТ, 2012. -0,18 п.л. (лично автором - 0,10 п.л.).

7. Калугина И. А., Леденева И. Н. Влияние герметизации швов заготовки из войлока на теплозащитные свойства обуви. Сборник тезисов докладов на 65 Научной конференции студентов, молодых ученых «Молодые ученые - XXI веку»/ - М.: ИИЦ МГУДТ, 2013. - 0,18 п.л. (лично автором - 0,12 п.л.).

8. Калугина И. А., Леденева И. Н. Технологические параметры образования плоского шва, влияющие на качество ниточного соединения заготовки верха обуви из войлока. Ж-л «Текстильная индустрия» № 62 ч.2 -Белград: Сербия, 2013. - 0,35 пл. (лично автором - 0,25 пл.).

КАЛУГИНА Ирина Александровна

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ НИТОЧНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ДЕТАЛЕЙ ВЕРХА ОБУВИ ИЗ ВОЙЛОКА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Усл.-печ. 1^7 Тираж 80 экз Заказ № 168-т Редакционно-издательский отдел МГУДТ 117997, г. Москва, ул. Садовническая, 33, стр. 1

Отпечатано в РИО МГУДТ