автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.05, диссертация на тему:Разработка технологии изготовления бесшовных заготовок верха обуви

На

кописи

Пастухова Елена Андреевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕСШОВНЫХ ЗАГОТОВОК ВЕРХА ОБУВИ

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

АВТОРЕФЕРАТ

1 2 Я Н В 2072

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2011

005008364

Работа выполнена в ФГОУ ВПО « Московский Государственный университет дизайна и технологии»

Ведущая организация - ФГОУ ВПО «Московский Государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина»

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

Защита состоится «15 »февраля 2012г. в 10.00 час, на заседании диссертационного совета Д 212.144.01 в Московском государственном университете дизайна и технологии по адресу: 117997, г. Москва, ул. Садовническая, 33

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Костылева Валентина Владимировна

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Смирнова Надежда Анатольевна

доктор технических наук, доцент Соколов Владимир Николаевич

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 212.144.01

Е.В. Лунина

На правах рукописи

Пастухова Елена Андреевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕСШОВНЫХ ЗАГОТОВОК ВЕРХА ОБУВИ

Специальность 05.19.05 «Технология кожи, меха, обувных и кожевенно-галантерейных

изделий»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва-2011

Работа выполнена в ФГОУ ВПО « Московский Государственный университет дизайна и технологии»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Костылева Валентина Владимировна

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Смирнова Надежда Анатольевна

доктор технических наук, доцент Соколов Владимир Николаевич

Ведущая организация - ФГОУ ВПО «Московский Государственный текстильный университет им. А.Н. Косыгина»

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

Защита состоится «15 » февраля 2012г. в 10.00 час, на заседании диссертационного совета Д 212.144.01 в Московском государственном университете дизайна и технологии по адресу: 117997, г. Москва, ул. Садовническая, 33

Автореферат разослан чЖф^а^и 2017г.

/ 7

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 212.144.01 Е.В.Лунина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Технология изготовления обуви плетением является актуальным вопросом, так как производство бесшовных изделий обеспечивает значительное снижение материалоемкости за счет исключения ряда швов и припусков к ним, материальных затрат на операциях подготовительно-раскройного и сборочного производств. Высока эффективность и перспективность применения плетеной оболочки для изготовления специальной обуви, в том числе медицинского назначения, где наличие лишних швов значительно ухудшает её эксплуатационные свойства. Возможность же полного повторения заготовкой оплетаемой поверхности допускает их широкое применение.

Проектирование бесшовных плетеных заготовок верха является новым направлением в производстве обуви, не имеющем мировых аналогов. Диссертационная работа посвящена поиску оригинальных решений плетеной обуви на основе разработки переплетений, пригодных к использованию в производстве, модификаций простых ткацких переплетений, разработки рекомендаций по внедрению в производство машинной и ручной технологий плетения обуви. В работе описаны характеристики, определяющие строение плетеной оболочки, виды переплетений и порядок взаимного перекрытия лент (полос) в системе, дана характеристика фаз строения плетеного полотна, предложен метод определения длины и уработки полос застила.

Актуальность разработки конструкций плетеной обуви обусловлена противоречивостью требований к современной обуви в целом, компромиссное решение которых в рамках действующих

типовых технологий является весьма проблематичным. Изготовление обуви методом плетения позволяет вводить в систему дополнительные элементы и таким образом регулировать свойства изделий по зонам, что создает условия для разработки конструкций с заранее заданными показателями.

Цели и задачи исследования

Целью настоящей работы является разработка технологий изготовления заготовок верха обуви методом плетения.

Для достижения поставленной цели в работе:

- проведен обзор конструкций плетеной обуви и обобщены сведения о технологиях их изготовления;

- предложено теоретическое описание фаз строения плетеного полотна;

- разработан набор переплетений с различным раппортом;

- предложены зависимости для определения длины и уработки лент застила плетеного полотна;

- предложена методика модификации переплетений с учетом кривизны поверхности колодки при изготовлении наружных деталей заготовок верха обуви;

- разработана ручная и машинная технологии изготовления наружных деталей бесшовной плетеной обуви;

- даны рекомендации по выбору оборудования и технологии наладки для изготовления заготовок плетеной обуви машинным способом;

- определены деформационные характеристики заготовок многоаксиальных переплетений, изготовленных ручным и машинным способами.

Методы исследования

Основой исследования служит системный подход к разработке технологии проектирования заготовок верха обуви с различными свойствами методом плетения. Исследование базируется на комплексном подходе, включающем:

- поисковые и описательные исследования конструкций и технологий изготовления плетеной обуви;

- систематизацию информации о существующих ткацких переплетениях;

- теории конструирования, технологии и материаловедения изделий из кожи;

- метод реологической спектроскопии для комплексной оценки деформационный свойств обуви.

Научная новизна диссертации заключается в разработке:

- методики преобразования двуаксиальных структур для изготовления бесшовных заготовок верха обуви;

- теоретического описания фаз строения плетеного полотна; зависимостей для определения длины и уработки лент застила

плетеного полотна;

- методики модификации переплетений для изготовления наружных деталей заготовок верха обуви с устойчивой к внешней деформации структурой;

- технологии производства бесшовных заготовок, исключающей операции сборки наружных деталей верха, пригодной для изготовления обуви широкого ассортимента.

Практическую значимость работы представляют:

- ручная и машинная технологии изготовления наружных деталей бесшовной плетеной обуви;

- способы модификации двухаксиальных переплетений во многоаксиальные;

- деформационные характеристики заготовок многоаксиальных переплетений, изготовленных ручным и машинным способами;

- экспериментальные образцы женских туфель, наружные детали которых сплетены ручным и машинным способами.

Апробация и реализация результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на заседаниях кафедры художественного моделирования, конструирования и технологии изделий из кожи Московского государственного университета дизайна и технологии. Некоторые результаты используются в учебном процессе кафедры художественного моделирования, конструирования и технологии изделий - из кожи МГУДТ в виде учебного пособия: «Создание плетеных изделий», изданного под грифом УМОЛегпром. Отдельные результаты работы докладывались на 60-ой научной студенческой конференции «Молодые ученые-21 веку» (Москва 2008), III - ем Международном фестивале науки (Москва 2008), отмечены свидетельством о результативном участии в создании научно - технического проекта «Проектирование бесшовных заготовок верха обуви» и его успешной демонстрации на выставке НТТМ- 2009, дипломом II степени «IX Всероссийской выставки научно - технического творчества молодежи» в 2009г. По научному направлению МГУДТ «Фундаментальные и прикладные исследования в производствах изделий из кож» в 2009 году в рамках гранта выполнены исследования на тему «Разработка методов проектирования конструкций бесшовных заготовок верха обуви». В 2011 году работа на тему: «Разработка конструкций бесшовных

заготовок изделий различного назначения» удостоена грамоты Всероссийского конкурса научно- исследовательских работ студентов и аспирантов в области технических наук в Рамках Всероссийского фестиваля наук. По аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 годы)» и программе «Михаил Ломоносов II» проект «Разработка конструкций бесшовных заготовок изделий различного назначения» выполнялся в Германии на базе университета Niederrein. От университета Niederrhein и ЗАО МОФ «Парижская коммуна» получены рекомендации по использованию разработанной технологии в производстве обуви как бытовой, так и специальной в том числе медицинской. Промежуточные и итоговые результаты по проекту докладывались на семинарах стипендиатов в Москве, Бонне и ученом совете МГУДТ. Работа выполнялась в рамках госбюджетной НИР кафедры художественного моделирования, конструирования и технологии изделий из кожи МГУДТ «Фундаментальные и прикладные исследования в производствах изделий из кожи» (20092013гг.).

Публикации

Основные положения проведенных исследований и их результаты опубликованы в 7 научных статьях, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 3-х глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 140 страницах машинного текста, содержит 111 рисунков, 10 таблиц и приложений на 20 страницах. Список литературы включает 100 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, отражены научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе рассмотрены основные исторические этапы развития плетеной обуви, на временном отрезке от самых древних видов ремешковой обуви до лаптей. Дано описание технологии изготовления древней плетеной обуви и её материалов. Приведены особенности ассортимента современного рынка плетеной обуви. В современной обувной промышленности существует огромное разнообразие конструкций. Все их можно разделить на категории:

а) туфли женские, летние, открытые с круговой союзкой. Союзка перфорирована, и в нее продеты кожаные или текстильные шнуры;

б) туфли женские летние с плетеной носочной или боковой частями;

в) туфли женские открытые кругового плетения;

г) сапоги с плетеными голенищами.

Конструкции обуви включают плетеные вставки в целых кожаных деталях, а также плетеные и целые детали (например: союзка и берцы изготовлены из плетеного полотна, задинка целая) или состоят целиком из плетеных деталей.

По технологии производства все типы плетеной обуви разделены на три:

1) Обувь из плетеных и кожаных кроеных элементов. Технология изготовления включает: создание плетеного полотна, раскрой плетеного полотна на детали верха, раскрой натуральных кож на детали верха, сборку верха в заготовку (заготовка имеет плетеные и целые детали) традиционным методом, характерным для сборки

заготовок из целых деталей, надевание заготовок верха на колодку, формование и т.д.

2) Обувь из плетеных кроеных элементов. Технология изготовления предусматривает: создание плетеного полотна, его раскрой на детали верха, сборку заготовки (заготовка имеет только плетеные детали) обычным методом, применяемым для сборки заготовок из целых деталей, надевание заготовок верха на колодку, формование и т.д.

3) Технологии изготовления бесшовной плетеной обуви (например, лаптей, изготавливавшихся на колодке при помощи специальных крючков). В рамках настоящей работы интерес представляют последние.

На кафедре художественного моделирования, конструирования и технологии швейных изделий МГУДТ разработаны методы получения объемных оболочек с триаксиальной и мультиакиальной структурами. Заготовки верха обуви являются сложными объемными конструкциями. Поэтому в диссертации предлагаются технологические решения по использованию этихметодов для получения оболочек с учетом кривизны и сложности поверхности обувных колодок.

В главе приведены общие сведения о строении плетеных оболочек, дан обзор современных видов переплетений, которые определяют порядок взаимного расположения текстильных лент и кожаных полос в системе. Для унификации обозначения элементов плетеной конструкции в работе условно принят термин «полоса», он является синонимом терминов «лента», «нить». Дано теоретическое описание фаз строения плетеного полотна, предложены расчетные формулы для определения длины и уработки полос застила. Разработаны различные

виды переплетений и алгоритмы взаиморасположения полос в них, позволяющие создать множество моделей заготовок.

Плетеная заготовка верха может состоять из разного количества полос. При разработке таких заготовок можно использовать разнообразные переплетения, которые относятся к двуаксиальным, триаксиальным и мультиаксиальным переплетениям.

Добиться интересного и изысканного рисунка можно как в простых (двуаксиальных) так и в сложных переплетениях. Вместе с тем за счет особенностей переплетения заготовке можно придать нужную форму и объем.

Проведенные исследования показали, что использование триаксиального переплетения позволяет получить большое разнообразие форм и конструкций обуви за счет различного расположения полос застилов и способов введения формозакрепляющей третьей системы полос. Введение в плетеную структуру четвертой системы полос позволяет расширить диапазон декоративных решений бесшовных заготовок, при этом такое переплетение называется четырехаксиальным.

В ткачестве существуют различные методы модификации структуры тканого полотна, повышающие его прочностные характеристики:

модификации полос (без изменения переплетения); модификации переплетения путем введения дополнительных систем полос;

- комбинированный: одновременное использование полос с разными структурными показателями и их дополнительных систем.

В работе использованы методы введения дополнительных систем полос и комбинирования в структуре плетеной заготовки полос из различных материалов.

При переплетении полос из кожи, сутажа, тесьмы получают не ткань, а плетеное полотно, ячейка структуры которого будет соответствовать ячейке структуры ткани такого же вида переплетения.

Дополнительные системы полос выполняют функцию закрепления объемной формы заготовки, их количество зависит от требуемых прочностных характеристик заготовок верха обуви и устанавливается экспериментально. Введение дополнительных систем полос позволяет:

- создавать более плотную структуру заготовки за счет более плотного натяжения полос в триаксиальном переплетении, в отличие от двуаксиального;

- получать большее число взаимно перекрещивающихся узлов , что препятствует смещению структурных элементов при изменении кривизны оплетаемой поверхности (например, колодки).

В триаксиальном переплетении появляется возможность комбинирования различных материалов внутри структуры, что немаловажно не только для получения различных цветовых сочетаний и визуальных эффектов, но и улучшения прочностных свойств заготовок.

Во второй главе представлена экспериментальная реализация метода модификации плетеной двуаксиальной структуры введением дополнительных систем полос. Выявлен ряд недостатков возникающих при изготовлении триаксиальной структуры вручную. Причиной их является то, что при введении формозакрепляющей полосы ранее переплетенные две системы полос смещаются,

вследствие чего изменяется структура оболочки. Причем при вертикальном, горизонтальном и диагональном введении дополнительных систем изменение структуры различно и зависит также от вида выбранного материала полос и их параметров. Показано, что при введении третьей системы полос, следует использовать специальные приемы исключающие разрушение или деформацию двуаксиальной структуры.

На основе экспериментальной модификации двуаксиального переплетения разработан набор образцов переплетений различных структур, фрагмент которого приведен на рис. 1. В работе предложены расчетные формулы для проектирования плетеных три- и квадроаксиальных структур.

Предложены основные технологические этапы создания плетеных заготовок ручным методом с подробным описанием технологических режимов и условий для последующего изготовления обуви.

Двуаксиальные и триаксиальные переплетения, изготовленные вручную в виде экспериментальных образцов, реализованы на колодке с формированием бесшовной заготовки, что доказывает возможность и перспективность изготовления плетеной обуви.

Технология изготовления наружных деталей верха обуви ручным способом описана на примере разработки четырех моделей туфель «Лодочка», с различной высотой приподнятости пяточной части и формой носочной (рис.2,3,4).

Рисунок 1 Фрагмент набора модифицированных переплетений

Рисунок 3 Стадии плетения заготовки (пяточно - геленочная часть)

Рисунок 4 Готовые конструкции обуви

Наряду с ручной технологией плетения наружных деталей обуви предложена методика изготовления бесшовной заготовки верха машинным методом. Процесс создания плетеных изделий описан на примере использования оплеточной машины фирмы Steeger марки НБ 140 /48 (Германия). Оплеточная машина обеспечивает переплетение

потоков пряжи для изготовления оплеточного каркаса на основе любой формы. Оплеточные машины делятся на две основные группы: горизонтальные и вертикальные.

В настоящее время широкое применение получили быстроходные горизонтальные оплеточные машины, применяемые для оплетки рукавов (рис. 5).

Рисунок 5 Горизонтальная оплеточная машина Для начала работы на оплеточных машинах требуются шпули с намотанными на них нитями. Намотку нитей на шпули производят на специальных тростильных станках. Перед началом работы на оплеточной машине шпули с пряжей устанавливают во все каретки, протягивают нити через каретки, продевают через приемную шайбу (направляющее кольцо), после чего закрепляют их на протаскивающем приспособлении. По завершении операций подготовки машины к оплетению переходят к подготовке оплетаемой формы, в данном случае колодки. Для создания плетеной заготовки верха обуви машинным способом колодку подготавливают так же, как и при ручном. Процесс оплетения состоит из трех основных этапов:

1. Заправка подготовленной колодки в рукав машины

2. Включение машины и начало оплетения на малой скорости, что дает возможность закрепить первые перекрестья в носочной или пяточной частях, достаточно плотно и четко ориентировать переплетение относительно продольной оси колодки (рис. 6).

Рисунок 6 Закрепление нитей в носочной части колодки

3. После закрепления начальных перекрестий в носочной или пяточной частях колодки можно повысить скорость работы машины и, перемещая рукав-держатель машины с закрепленной в нем колодкой, оплести её полностью.

4. После полного оплетения колодки (рис.7) её извлекают из рукава -держателя машины.

Рисунок 7 Извлеченная оплетенная колодка из рукава - держателя

машины

5.Завершающим этапом создания заготовки верха обуви на колодке с использованием оплеточной машины является получение собственно модели, обрезка и закрепление свободных концов нитей.

Перспективность новых разработок обуви определяют её привлекательные технологические и потребительские свойства.

В третьей главе представлены результаты исследования деформационных свойств плетеного каркаса заготовки.

Показано, что метод оценки деформационных свойств таких материалов, основанный на релаксационной спектрометрии, является самым информативным. Он даёт наиболее ясную интерпретацию связи между структурной подвижностью и релаксационными процессами в материалах. Для экспрессного и автоматизированного получения реологических спектров, всего комплекса показателей вязкоупругих и пластических свойств разработанных структур, использована компьютерная установка Relax, разработанная в МГУДТ.

Определялись следующие показатели: модули упругости -мгновенный Е1, высокоэластический Е2, равновесный ЕЗ; постоянные времени Tl, Т2 и коэффициенты вязкости N1, N2 -быстрого и медленного процессов релаксации; коэффициент N3 пластической ьязкости; пластичность материала П, характер подвижности X, спектр времен релаксации в натуральных и логарифмических координатах.

Испытания образцов проводились на многоосное растяжение путем продавливания зажатого по кольцевому контуру образца в диапазоне величин и времен действия нагрузок, характерных для эксплуатации обуви - напряжение до 1 МПа, время нагружения и упругого последействия задавалось до 30 с.

При каждом испытании программа «RelaxData» формирует файл данных, описывающих кривую упругого восстановления образца. Результатом работы программы «Relax 2001» являются показатели, указанных выше характеристик материала и спектр времен его релаксации. Каждый образец испытывался на установке "RELAX" в пяти точках, результаты испытаний статистически обрабатывались специальной программой «Relax Stat». Протокол испытаний выводится на экран и принтер.

Испытывались образцы ручного и машинного плетений. Первое испытание проводилось в положении трикотажная подкладка сверху, со стороны нагрузки индентора, второе испытание - подкладка снизу. Это объясняется несколько отличающимися условиями деформации пакета, так как связь подкладки с каркасом не является абсолютно жесткой. Третье испытание проводилось на образце с клеевой пропиткой без подкладки.

Результаты испытаний приведены в таблице. Наиболее информативными показателями, характеризующими технологические и потребительские свойства, проявляющиеся при деформации обувных материалов, являются пластичность П (отношение остаточной деформации к полной), определяющая формуемость, приформовымаемость и формоустойчивость материала, а также характер подвижности X, определяющий скорость релаксационных процессов в материале. Поскольку экспериментальная кривая процесса релаксации при обработке данных аппроксимируется как сумма двух экспонент, первая из который более быстрая с коэффицентом К1 (мгновенно упругая или быстрая деформация), вторая - с коэффициентом К2, характеризует замедленную высокоэластическую деформацию, то характер подвижности Х=

К1/К2 показывает соотношение этих составляющих и отражает особенности подвижности и внутреннего трения элементов структуры материала.

Известно, что для полимеров значения X близки к 1, для натуральных кож - от 4 до 8, для ткани - более 20, для трикотажа -более 200.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЯ ПЛЕТЕНЫХ ЗАГОТОВОК ВЕРХА

ОБУВИ

N с Е1 Е2 ЕЗ N1 N2 N3 Т1 Т2 К1 П X

01 0,5 33 68 22.3 5.1 496 2815 0.16 7.45 0.67 20.9 2.02

02 0,5 37 58 22.3 5.4 460 2704 0.17 7.95 0.63 21.5 1.69

03 0,25 7.8 12 5.0 1.48 88.7 49 0.29 16.4 0.49 56.6 0.98

К 1 22 12 18.9 2.14 294.7 2121 0.1 2..5 0.84 21.1 5.3

Размерности: о, Е1,Е2,ЕЗ - МПа; N1.N2.N3 - МПа-с; Т1,Т2-с; Р,Х-%

01 - плетеная заготовка, трикотаж сверху;

02- плетеная заготовка, трикотаж снизу;

03- плетеная заготовка с клеевой пропиткой без подкладки;

К- типичные характеристики кожи обувной.

Объективную сравнительную оценку вязкоупругих и пластических свойств обувных материалов дает их совмещенная диаграмма П-Х, показанная на рис.8. Как видим, разброс показателей шести обувных кож вокруг их среднего значения 9 относительно их среднего показателя с П=19,8 и Х=5,2 невелик. Образцы ручного плетения имеют очень низкую пластичность и очень большой разброс показателя X подвижности структуры, что объясняется различием структуры переплетения и материалов нити в пяти исследованных образцах.

50

П

40

Пластичность

30

20

10

0 0 2 4 б 8 10 13 14 16

Характер подвижности структуры X

Рисунок 8 Пластичность П и характер подвижности X испытанных образцов: 1-5 - образцы ручного плетения; 6,7-машинного плетения с клеевой пропиткой и подкладкой; 8- с пропиткой, но без подкладки; 9- среднее значение и показатели шести образцов обувных кож

Образцы машинного плетения с клеевой пропиткой имеют пластичность выше 50% (см.табл.), однако применение достаточно упругой трикотажной подкладки резко снижает ее, приближая к стандартному показателю для обувной кожи. Таким образом, соответствующим подбором пропитки и подкладки можно приблизить деформационные свойства плетеного материала к свойствам натуральной кожи, если такая цель будет поставлена.

Релаксационные свойства испытанных плетеных материалов в сравнении с другими обувными материалами наиболее наглядно видны на их совмещенных спектрах (рис. 9). Очевидно, что усредненный спектр образцов ручного плетения весьма близок к типичному спектру ткани, так как структуры этих материалов подобны. Свойства верха обуви из таких плетеных материалов будут подобны свойствам верха текстильной обуви.

в

9 о о

/) 7 6 О ^ о О ^ 9

____а И 5

Спектр заготовки машинного плетения на подкладке расположен между спектрами натуральной и искусственной кож. Можно с уверенностью сказать, что варьированием свойств клеевой пропитки и подкладки можно получать материал с заданными реологическими и потребительскими характеристиками.

Рисунок 10 Спектры времен релаксации различных обувных материалов: 1- трикотаж; 2- ткань; 3- кожа; 4- искожа; 5- заготовка обуви машинного плетения с клеевой пропиткой и трикотажной подкладкой; 6- образец ручного плетения без пропиток и подкладок.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Описаны и обобщены сведения о технологиях изготовления древней плетеной обуви. Показаны особенности современного ассортимента плетеной обуви и выявлены категории конструкций, которые разделены на три группы по технологии изготовления.

2. Приведены общие сведения о строении плетеных оболочек, дан обзор современных видов переплетений, различающихся порядком перекрытия нитей в системе. Предложено теоретическое описание фаз строения плетеного полотна и определение таких его показателей как длина и уработка лент застила.

3. Разработаны алгоритмы взаиморасположения лент (полос, нитей) в переплетениях, на основе которых предложены их различные виды. Показано, что применительно к созданию плетеных наружных деталей верха следует использовать методы введения дополнительных систем полос и комбинирования материалов.

4. Экспериментальная реализация модификаций простых (двуаксиальных) переплетений методом введения дополнительных нитей в вертикальном, горизонтальном и диагональном направлениях продемонстрировала различную устойчивость структуры плетения, обусловленную не только направлением введения системы, но и видом материала «нити» и её параметрами.

5. Разработан набор образцов различных переплетений, параметры и характеристики декоративного плана которых определяются шириной полос и кратностью размеров проектируемого изделия раппорту переплетения. Предложено 14 вариантов переплетений атласной, сутажной лент и полос из натуральной и искусственной кож.

6. Разработана технология изготовления наружных плетеных деталей верха обуви ручным способом, на основе которой выполнено четыре натуральных образца моделей туфель «Лодочка» с различной высотой приподнятости пяточной части и формой носочной.

7. Предложен метод изготовления бесшовной заготовки наружных деталей верха обуви с использованием оплеточной машины фирмы Steeger Steeger марки HS 140 / 48 (Германия).

8. Исследования деформационных свойств плетеных заготовок верха обуви на установке Relax показали, что усредненный спектр времени релаксации образцов:

ручного плетения очень близок к типичному спектру ткани, очевидно в силу подобия их структур, и свойства верха обуви с такими плетениями будут близки к свойствам верха текстильной обуви;

машинного плетения расположен между спектрами натуральной и искусственной кож, что свидетельствует о возможности регулирования реологических характеристик.

9. В условиях экспериментального производства ЦНИИКП изготовлено 4 пары женских туфель «Лодочка» на различной высоте каблука (55, 60, 90 и 100 мм), наружные детали которых сплетены вручную, и одна пара женских туфель «Лодочка» на высоте каблука 25 мм, с наружными деталями сплетенными машинным способом, что подтверждает состоятельность предлагаемых в диссертации решений.

10. Полученные положительные заключения от Университета Niederrhein (Германия) и ЗАО МОФ «Парижская Коммуна» свидетельствуют о социальном и экономическом эффектах выполненного исследования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ : Статьи в рецензируемых журналах, входящих в «Перечень ВАК РФ»:

1. Пастухова Е.А., Лаврис Е.В., Костылева В.В. Теоретическое описание фаз строения полотна для формирования заготовки верха обуви методом плетения // Дизайн и технологии. - М.: ИИЦ МГУДТ -2011 - №21 - 0,43 п.л. (лично автором - 0,30 п.л.).

2. Пастухова Е.А., Лаврис Е.В., Костылева В.В. Машинная технология изготовления плетеных изделий // Дизайн и технологии. -М.: ИИЦ МГУДТ -2011 - №23 - 0,70 п.л. (лично автором - 0,45 п.л.).

3. Пастухова Е.А., Лаврис Е.В., Костылева В.В. Проектирование три-и мультиаксиальных оболочек из лент для производства обуви // Известия вузов. Технология легкой промышленности. - С.-П. - 2011 -№5- 0,52 п.л. (лично автором - 0,30 п.л.).

Другие публикации:

4. Пастухова Е.А., Лаврис Е.В., Костылева В.В. Braiding technologies for manufacture of seamless shoes uppers // Grand fashion: Сборник докладом международной Корейско-Российской конференции. Июнь 2011. - М.: KF&CDA. - 0,25 п.л. (лично автором -0,15 п.л.).

5. Пастухова Е.А., Лаврис Е.В., Костылева В.В. Плетельные технологии для изготовления бесшовных заготовок верха обуви // Научная перспектива. - М.: Инфинити -2011 - №6 - 0,44 п.л. (лично автором - 0,25 п.л.).

6. Пастухова Е.А. етеная обувь.// Сборник. «Тезисы докладов 60-ой научной конференции студентов «Молодые ученые - XXI веку»» М.: ИИЦ МГУДТ, 2008, с. 155 - 156.

7. Пастухова Е.А. Теоретическое описание фаз строения полотна для формирования заготовки верха обуви методом плетения//Сборник материалов научного семинара стипендиатов программ «Михаил Ломоносов II» и «Иммануил Кант II» 2010/2011 года, Москва 0,08 п.л. (лично автором - 0,08 п.л.).

Пастухова Елена Андреевна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕСШОВНЫХ ЗАГОТОВОК ВЕРХА ОБУВИ

Компьютерная верстка Пастухова Е А.

Технический редактор Захаров М А.

Ответственный за выпуск Морозов Р.В.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Бумага офсетная. Печать цифровая Усл. печ. л. 1,04 Тираж 70 экз. Заказ № 204/11

Редакционно-издательский отдел МГУДТ 117997, Москва, ул. Садовническая, 33, стр.1 тел./факс: (495)506-72-71 e-mail: rfrost@yandex.ru

Отпечатано в РИО МГУДТ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПЛЕТЕНОЙ ОБУВИ И ВИДАХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ.

1.1 Реликтовые виды обуви.

1.2 Обзор современного рынка плетеной обуви.

1.3 Общие сведения о видах переплетений.

1.4 Ткацкие переплетения в оболочках, состоящих из трех систем основных и дополнительных полос.

1.5 Теоретическое описание фаз строения полотна для формирования заготовки методом плетения.

ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ.

ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БЕСШОВНЫХ ЗАГОТОВОК.

2.1 Разработка экспериментальных плетеных образцов различных структур из различных материалов.

2.2 Разработка технологии изготовления бесшовных заготовок ручного метода плетения.

2.3 Разработка технологии изготовления бесшовных заготовок машинным способом.

2.3.1 Обоснование выбора и описание машины.

2.3.2 Технология машинного изготовления заготовок верха методом плетения.

ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ.

ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФОРМАЦИОННЫХ СВОЙСТВ

ЗАГОТОВОК ПЛЕТЕНОЙ ОБУВИ.

3.1 Теоретические основы моделирования свойств объекта методом релаксационной спектрометрии.

3.2 Экспериментальное определение деформационных показателей свойств плетеных заготовок.

ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ.

На современном уровне развития легкой промышленности задачи, стоящие перед производителями обуви становятся более сложными и комплексными, их решение требует разработки новых технологий и перехода на принципиально новый уровень производства. Если ранее повышение качества изделий в значительной мере зависело от совершенства конструкции и метода производства, то в сложившихся условиях быстроразвивающегося рынка помимо точного задания внешней формы конструкции нередко требуется, чтобы изделие обладало специфическими свойствами. Для решения таких задач прибегают к разработке новых материалов и технологий производства изделий. Использование бесшовных технологий в производстве изделий легкой промышленности является одним из перспективных направлений, позволяющим создавать комплексные структуры материалов и сложные конструкции.

Методы изготовления бесшовных изделий постоянно совершенствуются. Всем требованиям, предъявляемым к бесшовным заготовкам различных видов и назначения, удовлетворяют плетеные оболочки. Однако на сегодняшний день не существует методов проектирования бесшовных заготовок верха обуви из-за отсутствия решений по устранению таких недостатков оболочек, как неравномерность структуры, неустойчивость к деформационным воздействиям и невозможность резкого изменения кривизны поверхности создаваемой объемной оболочки. Разработка способа проектирования бесшовных заготовок верха обуви, устраняющего эти недостатки, позволит расширить область применения цельнотканых изделий.

Технология изготовления обуви плетением является актуальным вопросом так как производство бесшовных изделий обеспечивает значительное снижение материалоемкости за счет исключения ряда швов и припусков к ним, материальных затрат на операциях подготовительнораскройного и сборочного производств. Высока эффективность и перспективность применения плетеной оболочки для изготовления специальной обуви, в том числе медицинского назначения, где наличие лишних швов значительно ухудшает её эксплуатационные свойства. Возможность же полного повторения заготовкой оплетаемой поверхности допускает их широкое применение.

Проектирование бесшовных плетеных заготовок верха является новым направлением в производстве обуви, не имеющем мировых аналогов. Диссертационная работа посвящена поиску оригинальных решений плетеной обуви на основе разработки переплетений, пригодных к использованию в производстве, модификаций простых ткацких переплетений, разработки рекомендаций по внедрению в производство машинной и ручной технологий плетения обуви. В работе описаны характеристики, определяющие строение плетеной оболочки, виды переплетений и порядок взаимного перекрытия полос (лент) в системе, дана характеристика фаз строения плетеного полотна, предложен метод определения длины и уработки полос застила.

Актуальность разработки конструкций плетеной обуви обусловлена противоречивостью требований к современной обуви в целом, компромиссное решение которых в рамках действующих типовых технологий является весьма проблематичным. Изготовление обуви методом плетения позволяет вводить в систему дополнительные элементы и таким образом регулировать свойства изделий по зонам, что создает условия для разработки конструкций с заранее заданными показателями.

Целью настоящей работы является разработка технологий изготовления заготовок верха обуви методом плетения. Для достижения поставленной цели в работе:

- проведен обзор конструкций плетеной обуви и обобщены сведения о технологиях их изготовления;

- предложено теоретическое описание фаз строения плетеного полотна;

- разработан набор переплетений с различным раппортом;

- предложены зависимости для определения длины и уработки лент застила плетеного полотна;

- предложена методика модификации переплетений с учетом кривизны поверхности колодки при изготовлении наружных деталей заготовок верха обуви;

- разработана ручная и машинная технологии изготовления наружных деталей бесшовной плетеной обуви;

- даны рекомендации по выбору оборудования и технологии наладки для изготовления заготовок плетеной обуви машинным способом; -определены деформационные характеристики заготовок многоаксиальных переплетений, изготовленных ручным и машинным способами.

Методы исследования Основой исследования служит системный подход к разработке технологии проектирования заготовок верха обуви с различными свойствами методом плетения. Исследование базируется на комплексном подходе, включающем: поисковые и описательные исследования конструкций и технологий изготовления плетеной обуви; систематизацию информации о существующих ткацких переплетениях; теории конструирования, технологии и материаловедения изделий из кожи; метод реологической спектроскопии для комплексной оценки деформационный свойств обуви.

Научная новизна диссертации заключается в разработке:

- методики преобразования двуаксиальных структур для изготовления бесшовных заготовок верха обуви;

- теоретического описания фаз строения плетеного полотна;

- зависимостей для определения длины и уработки лент застила плетеного полотна;

- методики модификации переплетений для изготовления наружных деталей заготовок верха обуви с устойчивой к внешней деформации структурой;

- технологии изготовления бесшовных заготовок, исключающей операции сборки наружных деталей верха, пригодной для изготовления обуви широкого ассортимента.

Практическую значимость работы представляют: ручная и машинная технологии изготовления наружных деталей бесшовной плетеной обуви;

- способы модификации двухаксиальных переплетений во многоаксиальные; деформационные характеристики заготовок многоаксиальных переплетений, изготовленных ручным и машинным способами;

- экспериментальные образцы женских туфель, наружные детали которых сплетены ручным и машинным способами.

Апробация, публикации и внедрение результатов работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и получили положительную оценку на заседаниях кафедры художественного моделирования, конструирования и технологии изделий из кожи Московского государственного университета дизайна и технологии. Некоторые результаты используются в учебном процессе кафедры художественного моделирования, конструирования и технологии изделий -из кожи МГУДТ в виде учебного пособия: «Создание плетеных изделий», изданного под грифом УМОЛегпром. Отдельные результаты работы докладывались на 60-ой научной студенческой конференции «Молодые ученые-21 веку» (Москва 2008), III - ем Международном фестивале науки (Москва 2008), отмечены свидетельством о результативном участии в создании научно - технического проекта «Проектирование бесшовных заготовок верха обуви» и его успешной демонстрации на выставке НТТМ-2009, дипломом II степени «IX Всероссийской выставки научно -технического творчества молодежи» в 2009г. По научному направлению МГУДТ «Фундаментальные и прикладные исследования в производствах изделий из кож» в 2009 году в рамках гранта выполнены исследования на тему «Разработка методов проектирования конструкций бесшовных заготовок верха обуви». В 2011 году работа на тему: «Разработка конструкций бесшовных заготовок изделий различного назначения» удостоена грамоты Всероссийского конкурса научно- исследовательских работ студентов и аспирантов в области технических наук в Рамках Всероссийского фестиваля наук. По аналитической ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы (2009-2011 годы)» и программе «Михаил Ломоносов II» проект «Разработка конструкций бесшовных заготовок изделий различного назначения» выполнялся в Германии на базе университета Меёеггет. От университета №ес1егг11ет и ЗАО МОФ «Парижская коммуна» получены рекомендации по использованию разработанной технологии в производстве обуви как бытовой, так и специальной в том числе медицинской. Промежуточные и итоговые результаты по проекту докладывались на семинарах стипендиатов в Москве, Бонне и ученом совете МГУДТ. Работа выполнялась в рамках госбюджетной НИР кафедры художественного моделирования, конструирования и технологии изделий из кожи МГУДТ «фундаментальные и прикладные исследования в производствах изделий из кожи» (20092013гг.). Публикации

Основные положения проведенных исследований и их результаты опубликованы в 7 научных статьях, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендуемых ВАК. Объем и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, 3-х глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 140 страницах машинного текста, содержит 111 рисунков, 10 таблиц и приложений на 20 страницах. Список литературы включает 100 источников.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Описаны и обобщены сведения о технологиях изготовления древней плетеной обуви. Показаны особенности современного ассортимента плетеной обуви и выявлены категории конструкций, которые разделены на три группы по технологии изготовления.

2. Приведены общие сведения о строении плетеных оболочек, дан обзор современных видов переплетений, различающихся порядком перекрытия нитей в системе. Предложено теоретическое описание фаз строения плетеного полотна и определение таких его показателей как длина и уработка лент застила.

3. Разработаны алгоритмы взаиморасположения лент (полос, нитей) в переплетениях, на основе которых предложены их различные виды. Показано, что применительно к созданию плетеных наружных деталей верха следует использовать методы введения дополнительных систем полос и комбинирования материалов.

4. Экспериментальная реализация модификаций простых (двуаксиальных) переплетений методом введения дополнительных нитей в вертикальном, горизонтальном и диагональном направлениях продемонстрировала различную устойчивость структуры плетения, обусловленную не только направлением введения системы, но и видом материала «нити» и её параметрами.

5. Разработан набор образцов различных переплетений, параметры и характеристики декоративного плана которых определяются шириной полос и кратностью размеров проектируемого изделия раппорту переплетения. Предложено 14 вариантов переплетений атласной, сутажной лент и полос из натуральной и искусственной кож.

6. Разработана технология изготовления наружных плетеных деталей верха обуви ручным способом, на основе которой выполнено четыре натуральных образца моделей туфель «Лодочка» с различной высотой приподнятости пяточной части и формой носочной.

7. Предложен метод изготовления бесшовной заготовки наружных деталей верха обуви с использованием оплеточной машины фирмы Steeger Steeger марки HS 140/48 (Германия).

8. Исследования деформационных свойств плетеных заготовок верха обуви на установке Relax показали, что усредненный спектр времени релаксации образцов:

- ручного плетения очень близок к типичному спектру ткани, очевидно в силу подобия их структур, и свойства верха обуви с такими плетениями будут близки к свойствам верха текстильной обуви;

- машинного плетения с проклейкой расположен между спектрами натуральной и искусственной кож, что свидетельствует о возможности регулирования реологических характеристик.

9. Показано, что эти характеристики плетеных заготовок обуви могут варьироваться в весьма широких пределах путем применения проклеивающих пропиток и подкладок, что дает возможность получать заготовки с заданными реологическими характеристиками и потребительскими свойствами для изготовления обуви различного назначения.

9. В условиях экспериментального производства ЦНИИКП изготовлено 4 пары женских туфель «Лодочка» на различной высоте каблука (55, 60, 90 и 100 мм), наружные детали которых сплетены вручную, и одна пара женских туфель «Лодочка» на высоте каблука 25 мм, с наружными деталями сплетенными машинным способом, что подтверждает состоятельность предлагаемых в диссертации решений.

10. Полученные положительные заключения от Университета Niederrhein (Германия) и ЗАО МОФ «Парижская Коммуна» свидетельствуют о социальном и экономическом эффектах выполненного исследования.

1. Народный костюм: истоки дизайна /Пармон Ф.М. М., ООО «ПАЛАДИН Д.С.», 2005г., с.345.

2. Народная одежда прионежских вепсов /Костыгова А. М., ПТУ, 1958г., с.483.

3. След в истории /Осипов Д., Наука и жизнь , 2007г., №2, с.13.

4. Композиция костюма. Одежда, обувь, аксессуары / Пармон Ф.М. М., «Триада Плюс», 2002г., с.351.

5. Эх, лапти мои /Сахарова Т., Обувь, 1997г., №2, с.26-27.

6. Русский народ: его обычаи, обряды, суеверия и поэзия /Забылин М., Изд.книгопродавец Березин М., 1880г., с.417.

7. Мировая художественная культура /Зарецкая Д.М., Смирнова В.В. М, ООО «Фирма МХК», 2000г., 487.

8. Костюм 20 века: одежда, обувь, аксессуары /Пармон Ф.М. М, «Триада Плюс», 1995г., с.432.

9. TRENDSELECTION, ESTATE SUMMER 2007 /S.MERCOGLIANO, LINEAPELLE, 2007г, с. 215.

10. Татарский костюм /Суслова C.B. М., 1985г.11. Журнал «Нива», 1894г.

11. Авакян Н. Армянская народная одежда (XIX нач XX в.) Ереван: Издательство АН Армянский ССР, 1983. с. 142 .

12. Бабуева В.Д. Мир традиций бурят. Улан -Уде : Узлы, 2001.

13. Белицер В.Н. Народная одежда мордвы. М., 1973.

14. Гаген Торн Н.И. Одежда народов Поволжья. М., 1961.

15. Гаджиева С.Ш. Одежда народов Дагестана. М., 1981.

16. Русская народная культура Поморья XIX начале XX в., Этнографические очерки, /Бернштам Т.А. - Л., 1983, с.332.

17. Древняя одежда народов Восточной Европы. М., 1986.

18. Калашникова Н.М., Плужникова Г.А. Одежда народов СССР. М., 1990.

19. Костюм народов России в графике XVII-XV веков: Изфондов ГЦТБ. М.: Союзрекламкультура, 1990.

20. Прыткова Н.Ф. Одежда народов Сибири. Д., 1960.

21. Романюк М.Ф. Белорусская народная одежда. Минск, 1981.

22. Рыбаков Б.А. Ремесло древней Руси. М.: Наука, 1948.

23. Савельева И.Н. Закономерности гармонии в костюме народов России. М., 2002.

24. Савицкая А.И. Костюм народов СССР и зарубежных стран. М.: Литограф, 1964.

25. Соснина H.H. Русский национальный костюм: Иллюстрированная энциклопедия/ H.H. Соснина, И.И Шангина. СПб.: Искусство СПб., 1998.

26. Этнография восточных славян. М., 1987.

27. Пастухова Е.А., Лаврис Е.В., Костылева В.В. Теоретическое описание фаз строения полотна для формирования заготовки верха обуви методом плетения // Дизайн и технологии. М.: ИИЦ МГУДТ -2011 -№21 -0,43 п.л.

28. Пастухова Е.А., Лаврис Е.В., Костылева В.В. Проектирование три- и мультиаксиальных оболочек из лент для производства обуви // Известия вузов. Технология легкой промышленности. С.-П. - 2011 -№5- 0,52 п.л. (лично автором - 0,30 п.л.).

29. Румянцева Г.П., Алыменкова Н. Д. Исследование изменения геометрии ткани при ее двухосном растяжении в различном направлении, в кн. "Новые методы исследования строения, свойств и оценки качества текстильных материалов" Минск: Высшая школа, 1977.

30. Алыменкова Н.Д. Критерии оценки способности текстильных материалов к формообразованию деталей одежды. М.,1987.

31. Б.А. Бузов, Н.Д. Алыменкова, Д.Г. Петропавловский. Практикум по материаловедению швейного производства М.: изд. центр "Академия", 2003.

32. Курочкина H.JI. Разработка способа изготовления тканых деталей одежды разноплотных структур: Автореферат / МТИЛП М., 1989.

33. Проектирование цельнотканых триаксиальных оболочек. /Лаврис Е. В. Монография. ИИЦ МГУДТ, 2008г.;

34. Лаврис Е. В. Объемные цельнотканые оболочки: классификация и методы изготовления // Дизайн. Материалы. Технология С.Пб. -2009-№1-0,36 п.л.

35. Филатов В. Н. Упругие текстильные оболочки. М., 1987

36. Лаврис Е. В., Андреева Е. Г. Аспекты проектирования и изготовления малошовных оболочек с градиентными свойствами // Швейная промышленность. 2011 - № 3. - 0,56 п.л.

37. Гайдукова К.С., Лаврис Е.В. Проектирование объемных форм одежды с минимальным количеством швов // Актуальные достиженияевропейской науки 2011: Сборник докладов II Международной научно-практической конференции. - Болгария, июнь 2011. - 0,20 п.л.

38. Дамьянов Г.Б. Строение ткани и современные методы ее проектирования / Дамянов Г.Б., Бачев Ц.З., Сурнина Н.Ф. -М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. 240 с.

39. Лаврис Е.В. Теория и методы проектирования объемных малошовных оболочек с триаксиальной и мультиаксиальной структурой. Монография. М.: «Спутник+» - 2011 - 6,31 п.л.

40. Базаев Е. М., Лаврис Е. В. Цельнотканая оболочка с комбинацией двухниточных и трёхниточных переплетений // Патент № 2346092 (РФ) от 10.02.2009г., Бюл. №4. 0,37 п.л.

41. Текстильные материалы производство и строение /Вульфхорст Б., Фукин В.А., Бузов Б.А., Костылева B.B. М., МГУДТ, 2002г., с.299;

42. Румянцева Г.П. Исследование изменения геометрии ткани при ее растяжении в деталях швейных изделий: Дис. канд. техн. наук. М., 1979.

43. Бекмурзаев JI.A. Научные основы проектирования швейных изделий с объемными материалами. Дис. док. техн. наук. М. 2001.

44. Гутаускас М.М. Разработка метода испытания и исследование процессов многократного растяжения нетканых вязально-прошивных материалов: Автореф. дисс. на соиск. уч. степени канд. техн. наук, Каунас, 1966.

45. Зыбин А.Ю. Двухосное растяжение материалов для верха обуви. -М.: Легкая индустрия, 1974. 175 с.69.

46. Коваль Ю.И. Исследование напряженно-деформированного состояния деталей обувной заготовки и совершенствование рабочих органов затяжных машин Дис. канд, техн. наук - М., 1982.

47. Лаврис Е. В. Проектирование цельнотканых триаксиальных оболочек. Монография. ИИЦ МГУДТ - 2008 - 6,7 п.л. (лично автором

48. Бурмистров А.Г., Кочеров A.B., Гродский Д.М. О точности аппроксимации функций релаксации на установке "RELAX". Тематич. сборник научных трудов МГУДТ, 2007, №7.

49. А.Я.Малкин. Смысл и методы определения релаксационного спектра. 2002, № 9, т. 44Б Высокомолекулярные соединения, стр. 15981605.99. http://revolution.allbest.ru100. www/legkoprominfo.r