автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Разработка методов оценки и прогнозирования показателей технологичности льняных тканей для одежды

.-¡«А

/

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации Костромской государственный технологический университет

На правах рукописи

Смирнова Надежда Анатольевна

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ОЦЕНКИ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ЛЬНЯНЫХ ТКАНЕЙ

ДЛЯ ОДЕЖДЫ

Специальность 05.19.01 - Материаловедение (текстильное, кожевенно

меховое, обувное, швейное)

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук

,,-АК России присудил ученую степень ДОК,

.....— наук

Прес -

(решение от

/ Начальник

енжя ВАК России

Научный консультант: Заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор ПЕРЕПЕЛКИН К.Е.

Кострома 1999

СОДЕРЖАНИЕ

стр.

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ................................5

АННОТАЦИЯ.........................................................................................................7

ВВЕДЕНИЕ...........................................................................................................9

1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СВОЙСТВ ЛЬНОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОДЕЖДЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПУТЕЙ ЕГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ

1.1. Современные представления о строении и свойствах льносодержащих текстильных материалов...............................................16

1.2. Характеристика ассортимента и свойств льняных тканей

для одежды..................................................................................................22

1.3. Изменение свойств льняных тканей при внешних воздействиях.............28

1.4. Особенности конструировании и изготовлении одежды из

льняных тканей...........................................................................................35

1.5. Систематизация свойств, определяющих способность льняных

тканей к переработке в швейные изделия.................................................75

1.6. Выводы и постановка задач исследований................................................78

2. МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1. Методологические основы прогнозирования и управления свойствами материалов для одежды. Системный подход.........................80

2.2. Выбор и характеристика объектов исследования......................................82

2.3. Анализ структурных характеристик тканей...............................................93

2.4. Методы определения основных физико-механических характеристик тканей и швейных ниток.................................................105

2.5. Методы оценки специфических характеристик, необходимых для конструирования одежды: драпируемости, формуемости, формоустойчивости,усадки.....................................................................114

2.6. Обработка результатов исследований.......................................................127

2.7. Выводы по главе........................................................................................129

3. РАЗРАБОТКА НОВЫХ И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОДЕЖДЫ

3.1. Разработка метода определения деформационных характеристик

при растяжении и вынужденной эластической деформации.................130

3.2. Разработка метода определения анизотропии жесткости

материалов при изгибе.............................................................................141

3.3. Разработка метода определения драпируемости материалов и анизотропии изменений линейных размеров при драпировании..........146

3.4. Усовершенствование методов определения усадочных характеристик материалов для одежды...................................................150

3.5. Усовершенствование метода определения гигроскопических характеристик - статики и кинетики сорбции влаги...............................155

3.6. Разработка метода для определения комплекса свойств

материалов одежды...................................................................................158

3.7. Разработка усовершенствованного термомеханического метода для оценки воздействия влажно-тепловой обработки на

материалы и пакеты одежды....................................................................160

3.8. Выводы по главе........................................................................................189

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ЛЬНЯНЫХ

ТКАНЕЙ И ИХ ИЗМЕНЕНИЙ В ПРОЦЕССАХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОДЕЖДЫ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ОСНОВНЫХ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ

4.1. Исследование анизотропии изменения размеров льняных тканей.........191

4.2. Оценка нестабильности линейных размеров тканей...............................209

4.3. Исследование формуемости тканей..........................................................215

4.4. Влияние влаги на сминаемость льняных тканей.....................................221

4.5. Использование термомеханических данных для прогнозирования изменений показателей технологичности тканей...................................231

4.6. Комплексная оценка технологичности льняных тканей..........................237

4.7. Выводы по главе........................................................................................245

5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПАКЕТОВ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОДЕЖДЫ

5.1. Оценка усадочности пакетов.....................................................................247

5.2. Оценка изменений линейных размеров пакетов при растяжении..........254

5.3. Характеристика термомеханических свойств пакетов............................257

5.4. Оценка изменений линейных размеров тканей в деталях одежды

под действием технологических и эксплуатационных факторов...........267

5.5. Выводы по главе........................................................................................275

6. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА К ПРОГНОЗИРОВАНИЮ

И УПРАВЛЕНИЮ ПОКАЗАТЕЛЯМИ ТЕХНОЛОГИЧНОСТИ ЛЬНЯНЫХ ТКАНЕЙ

6.1. Разработка системы прогнозирования показателей технологичности........................................................................................276

6.2. Установление взаимосвязи между показателями технологичности

и структурными характеристиками тканей.............................................277

6.3. Управление показателями технологичности тканей................................287

6.4. Выводы по главе........................................................................................288

7. ПРАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ПРОВЕРКА В УСЛОВИЯХ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ОДЕЖДЫ

7.1. Выбор льняных тканей с требуемыми свойствами..................................290

7.2. Разработка рекомендаций по созданию одежды из льняных

тканей с улучшенными характеристиками..............................................295

7.3. Апробация изделий из льняных тканей в эксплуатации.........................303

7.4. Разработка рекомендаций по производству льняных тканей

с требуемыми для одежды свойствами....................................................315

7.5. Выводы по главе........................................................................................318

ВЫВОДЫ............................................................................................................319

ЛИТЕРАТУРА....................................................................................................321

ПРИЛОЖЕНИЯ................................................................................................355

ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНЫХ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ТМА - термомеханический анализ; ТМК - термомеханическая кривая; ВТО - влажно-тепловая обработка; Т - температура, °С, К;

Т - время, сек;_____

О - напряжение, МПа;

в - площадь поперечного сечения, мм2; V - объем, см , мм ;

8 - объемная масса, г/см3, мг/мм3;

у - плотность волокнообразующего полимера, мг/мм3;

ч/л - чистольняные; л/хл - льнохлопковые; л/л - льнолавсановые;

8 - деформация, %;

I, - линейные размеры образца, см; Ьш - линейные размеры шва, см; ИЛР - изменения линейных размеров;

П0, Пу - плотность ткани по основе, утку (число нитей на 10см.);

Тф Чу» V/

о, Ту - линеиная плотность нитеи основы, утка, текс; - раппорт по основе, утку; Б - коэффициент переплетения; С - коэффициент связности;

ЕМКО - единая методика конструирования одежды;

ЕМКО СЭВ - единая методика конструирования одежды стран членов СЭВ;

БК - базовая конструкция;

ОК - конструктивная основа;

МК - модельная конструкция;

П - припуск, прибавка;

ПД - прибавка динамическая;

ПК - припуск конструктивный;

ПМ - прибавка модная;

ПО - прибавка к основе;

Пог - припуск на огибание;

ПП - прибавка на пакет;

ПС - прибавка на свободу;

ПТ - припуск технологический;

ПТвто - припуск на усадку при ВТО абсолютный, см;

ПТвтоо - припуск на усадку при ВТО относительный, %;

ПТМ - припуск на монтаж;

ПТп - припуск на подгонку;

ПТподг - припуск на подгибку;

ПТпос - припуск на посадку;

ПТтд - припуск на усадку при термодублировании абсолютный, см; ПТХД - припуск на усадку при термодублировании относительный, %; ПТур - припуск на уработку; ПТф - припуск на формообразование; ПТШ - припуск на шов; Пус - припуск на усадку; ПФ - прибавка физиологическая; Шюд - ширина изделия; Р - размер детали; - размерный признак.

АННОТАЦИЯ

Диссертация выполнена по результатам исследований, проведенных на основании общероссийских межвузовских программ:

- "Русский лен";

- "Перспективные материалы и изделия легкой промышленности";

- "Текстиль России";

- "Грант-94 Исследование изменений свойств материалов и пакетов одежды при термовлажностных воздействиях";

- "Грант-96 Прогнозирование свойств тканей и швейных изделий из них по структурным характеристикам";

основных направлений экономического и социального развития страны и внутри вузовских программ 1979-1998г.

В диссертации приведены методы оценки и прогнозирования важнейших характеристик льняных тканей для одежды, определяющих способность их к переработке в качественные швейные изделия - показателей технологичности.

Теоретические обоснования, основой которых явились классические и современные научные представления, разработки и положения текстильного материаловедения и физико-химии полимеров, показали, что разрабатываемые методы должны базироваться на использовании оценок, являющихся результатами физического моделирования важнейших воздействий, возникающих в технологических процессах швейного производства и эксплуатации одежды. Основываясь на данном подходе разработаны новые инструментальные методы оценки: драпируемости, формуемости, пластичности, компонент деформации растяжения, анизотропии изменений линейных размеров. Дано теоретическое обоснование и усовершенствованы методы оценки усадки, термомеханических свойств, сутюживаемости, сминаемости, гигроскопических характеристик.

Экспериментальная проверка предложенных методов полностью подтвердила теоретические положения и позволила оценить уровень важнейших технологических свойств льняных тканей. Разработаны: новые автоматизированные устройства для термомеханическош анализа материалов и пакетов одежды и исследования материалов в условиях кратковременных нагружений; лабораторные устройства для оценки способности тканей к изменению сетевого угла между нитями основы и утка и пространственному формованию, определения жесткости, драпируемости.

Разработаны методологические основы прогнозирования и управления свойствами материалов для одежды. Для решения задачи прогнозирования и целенаправленного регулирования показателей технологичности применен метод системного подхода. Предложена схема системы, управляемой по отклонению. Определены элементы системы: входные и возмущающие факторы, свойства процесса и модель выхода.

Проведенные исследования позволили усовершенствовать проектирование и технологию изготовления одежды из льняных тканей и разработать рекомендации по созданию тканей с требуемыми для швейных изделий свойствами.

Результаты работы рекомендуются текстильным и швейным предприятиям в области производства изделий из льна, организациям, занимающимся проектированием одежды, научно-исследовательским учреждениям, ведущим работы в области текстильного и швейного материаловедения, учебным организациям, готовящим специалистов для текстильного и швейного производств.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы

Качество тканей для одежды в значительной степени определяется их технологичностью - способностью к переработке в качественные швейные изделия, характеризуемой свойствами полотен. Отсутствие методологии учета свойств льняных тканей, определяющих их способность к переработке в качественные швейные изделия, и справочных данных по ним не позволяет научно-обоснованно подходить к выбору конструкции, материалов и пакетов одежды, оптимизировать режимы технологической обработки и эксплуатации швейных изделий. Лен относится к самым древним культурным растениям мира и является уникальной сырьевой культурой традиционно возделываемой в России и издавна используемой в производстве текстильных и швейных изделий. Экологическая чистота, соответствие льносодержащих материалов гигиеническим требованиям и современной моде обуславливают актуальность работ по изучению свойств льносодержащих материалов и эффективному их использованию. В то же время слабая изученность и недостаток систематических исследований свойств льносодержащих материалов привели к тому, что их часто не представляется возможным использовать оптимальным образом. Отсутствие общности работ по исследованию свойств льносодержащих тканей текстильщиков и швейников привела к отсутствию взаимоувязанных требований к ним. Из-за отсутствия единых воззрений на технологичность тканей для одежды на основе льна по различным этапам текстильного и швейного производств сдерживается разработка новых льносодержащих материалов и швейных изделий из них.

Представляется важным и своевременным развить и сформировать самостоятельное направление, суть которош-прогнозирование технологичности льняных тканей и эффективное использование их свойств при проектировании швейных изделий.

С учетом многообразия ассортимента материалов и разно плановости требований к швейным изделиям из них в качестве обобщающей методологиче-

ской основы работы может служить целенаправленное регулирование свойств льняных тканей, определяющих их технологичность. Решение этой актуальной проблемы невозможно без детального исследования показателей технологичности льняных тканей и требует создания новых методов оценки. Разработка методов оценки и способов прогнозирования свойств, максимально приближенных к условиям производства одежды, сделают возможным выпуск экологически чистой, отвечающей гигиеническим требованиям, конкурентоспособной продукции.

Исходя из вышеизложенного, разработка совершенствованных методов оценки и прогнозирования льняных тканей для одежды является актуальной задачей. При этом она полностью согласуется с региональной программой "Возрождение Российского льна" и важнейшими направлениями работ в области текстильного и швейного материаловедения. Работа выполнялась в рамках общероссийских межвузовских программ: "Русский лен", "Перспективные материалы и изделия легкой промышленности", "Текстиль России", "Грант-94", "Грант-96", 2-БФ-97.

Цель работы состояла в разработке и внедрении системы прогнозирования технологичности льняных тканей, обеспечивающей повышение технологической эффективности цикла "ткань-одежда" за счет выбора рационального процесса производства изделий с учетом спроса потребителей.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- исследование закономерностей процессов изменения состояния, формы, и свойств льняных тканей при их переработке в швейные изделия;

- обоснование системного подхода к прогнозированию свойств материалов для одежды;

- разработка системы показателей, необходимых и достаточных для выбора их в пакет одежды, оценки и прогнозирования технологичности материалов, и исследование свойств льняных тканей, определяющих их технологичность;

- обоснование основных принципов и методологии способов оценки свойств материалов одежды для обеспечения единства измерений свойств компонент одного пакета (основных, подкладочных, прокладочных материалов);

- разработка комплекса методов оценки свойств материалов, определяющих их технологичность и их экспериментальная апробация;

- установление функциональных связей между свойствами льняных тканей и их структурными характеристиками;

- изучение анизотропии усадочных и деформационных свойств льняных тканей и пакетов одежды из них;

- исследование кинетических закономерностей деформирования льняных тканей и пакетов из них при изготовлении и эксплуатации одежды;

- разработка новых экспресс - методов прогнозирования свойств льняных тканей на основе исследования взаимосвязи структурных характеристик тканей и их показателей технологичности;

- на основе комплекса изученных свойств и созданной методологии разработка рекомендаций по рациональному использованию льняных тканей в швейных изделиях; по производству тканей для изделий костюмно-платьевой группы с требуемыми для создания одежды свойствами;

- внедрение разработанных технических решений по оценке и прогнозированию свойств костюмно-платьевых льняных тканей и проектированию конкурентоспособных швейных изделий из них.

Методы исследования

Методологической основой проведенных теоретических и экспериментальных исследований явились как классические, так и новые научные представления, экспериментальные и теоретические положения и разработки текстильного материаловедения, основанные на физике и физико-химии полимеров, информатике и других фундаментальных науках. Решение задачи прогнозирования и управления технологичностью тканей выполнено на основе системного подхода.

Экспериментальные исследования выполнялись с применением методов планирования эксперимента на традиционных, стандартизированных при�