Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и перспективы производства одежды из эластичных полотен
1.1. Виды эластомерных нитей и эластичных полотен 12
1.2. Способы получения эластичных полотен и направления их совершенствования
1.2.1. Особенности выработки эластичных тканых полотен 25
1.2.2. Особенности вязания эластичных трикотажных полотен
1.3. Методы изготовления эластичных изделий 37
1.4. Оптимизация параметров изделий с эластомерными нитями
Выводы 50
ГЛАВА 2. Теоретические основы процесса формообразования эластичных текстильных оболочек
2.1. Построение математической модели эластичных текстильных изделий
2.2. Разработка способов изготовления тканого эластичного полуфабриката одежды на ткацком станке
2.3. Теория формообразования эластичной оболочки на цилиндрической и конической поверхностях и разработка математической модели
2.4. Теория формообразования эластичной оболочки на сферической и гиперболической поверхностях и разработка математической модели
2.5. Экспериментальное изготовление макетов оболочек на криволинейных поверхностях
2.6. Построение развертки тканых эластичных оболочек манекена детской фигуры
2.7. Исследование и обоснование оптимальных давлений эластичных тканых оболочек на тело человека Выводы 96
ГЛАВА 3. Проектирование усовершенствованного оборудования для изготовления эластичных полуфабрикатов одежды
3.1. Анализ существующего оборудования и способов изготовления эластичных тканых полотен
3.2. Усовершенствование работы ткацкого оборудования и выработка тканого полуфабриката деталей одежды
3.2.1. Составление программы выработки полуфабриката изделия на ткацком станке
3.3. Характеристика оборудования и способов изготовления эластичных вязаных полотен
3.4. Усовершенствование работы трикотажного оборудования и выработка вязаного полуфабриката деталей одежды
3.5. Исследование способа изготовления трикотажного полотна с эластичной нитью
3.5.1. Исследование способа получения вязаных полотен с простой и сложной рельефной поверхностью
Выводы 149
ГЛАВА 4. Исследование физико-механических и гигиенических свойств эластичной тканой одежды и параметров, влияющих на ее формообразование
4.1. Определение влияния структурных параметров тканого полотна на его физико-механические свойства
4.2. Влияние структурных параметров полотна на его геометрические свойства
4.2.1. Особенности процесса релаксации полотен при изготовлении эластичных тканых изделий
4.2.2. Определение влияния свойств эластомерных нитей на геометрические параметры вырабатываемого изделия
4.2.3. Определение геометрических параметров эластичных тканых оболочек вследствие изменения структуры ткани
4.2.4. Качественный и количественных анализ тканей новых структур Выводы 180
ГЛАВА 5. Теоретические и экспериментальные исследования параметров формообразования трикотажного полотна с эластомерными нитями
5.1. Применение регрессионных моделей для анализа параметров 181
формообразования эластичных полотен
5.1.1. Математические модели для описания поведения коэффициента сжатия эластичных трикотажных полотен
5.1.2. Разработка программного обеспечения для оценки размеров трикотажного полотна до влажно-тепловой обработки
5.1.3. Моделирование параметров формообразования трикотажных полотен жаккардовых двухфонтурных переплетений
5.2. Влияние структурных параметров полотна на его гигиенические и эксплуатационные свойства Выводы 216
ГЛАВА 6. Разработка и исследование способа проектирования и изготовления детской тканой одежды
6.1. Разработка структурной модели текстильно-швейного производства
6.2. Разработка методики проектирования базовых конструкций детских цельнотканых изделий с учетом свойств полотен.
6.3. Разработка системы классификации и кодирования детских цельнотканых изделий с эластичными зонами
6.4. Разработка классификатора модельных особенностей детской цельнотканой одежды
6.5. Особенности проектирования тканого полуфабриката и технологической обработки тканых изделий
Выводы 247
ГЛАВА 7. Разработка и исследование способа проектирования эластичных трикотажных изделий с рельефной поверхностью
7.1. Исследование методов конструирования одежды из трикотажа 249
7.1.1. Особенности построения чертежа конструкции изделия из трикотажного полотна и ткани 7.1.2. Методы проектирования изделий из эластичного трикотажа.
7.2. Разработка нового способа проектирования и изготовления эластичных трикотажных изделий с рельефной поверхностью
7.3. Построение и расчет конструкций эластичных трикотажных изделий с рельефной поверхностью Выводы 295
Общие выводы по работе 297
Список использованной литературы 302
- Способы получения эластичных полотен и направления их совершенствования
- Теория формообразования эластичной оболочки на цилиндрической и конической поверхностях и разработка математической модели
- Усовершенствование работы трикотажного оборудования и выработка вязаного полуфабриката деталей одежды
- Определение влияния свойств эластомерных нитей на геометрические параметры вырабатываемого изделия
Способы получения эластичных полотен и направления их совершенствования
В настоящее время легкая промышленность располагает тремя основными видами эластомерных нитей для производства тканых и вязаных полотен: резиновыми на базе натурального каучука; искусственными, полученными на базе искусственного каучука, и химическими.
Эластомерная нить - это натуральная или синтетическая нить, имеющая разрывное удлинение более 100%, способная усаживаться до длины, близкой к первоначальной, причем эластичность нити обеспечивается ее химическим составом [5, 6].
По виду применяемого сырья эластомерные нити подразделяются на искусственные и синтетические.
Искусственные эластомерные нити изготавливаются из натурального каучука. Они выпускаются двух типов: нарезные квадратного и прямоугольного сечений, изготавливаемые из резиновой пластины методом нарезания, шприцованные круглого сечения, изготавливаемые методом шприцевания через фильтры. Синтетические эластомерные нити изготавливаются из синтетического каучука - латексные и из полиуретановых полимеров -полиуретановые нити.
Среди искусственных и синтетических эластомерных нитей наибольший интерес представляют полиуретановые нити, широко применяемые для производства текстильных изделий.
Специфические свойства, присущие полиуретановым нитям, обусловлены тем, что в микромолекулах полимера содержатся гибкие блоки полиэфиров, обеспечивающие растяжимость нитей, и жесткие участки, препятствующие текучести при деформации. Наиболее ценное свойство полиуретановых нитей состоит в том, что при своей малой прочности они способны растягиваться на 400-700%. При этом легкость деформирования волокон сочетается с высокой способностью восстанавливать первоначальную форму [6, 7].
По способу изготовления все эластомерные нити могут быть представлены в виде мононитей, полученные методом формования. Полиуретановые нити в основном изготавливаются в виде комплексных нитей.
По способу кручения эластомерные нити могут быть армированные, получаемые обвивкой эластомерного сердечника нитями и волокнами различной природы. Они могут быть обвиты одним или двумя слоями нитей, слоем трикотажных петель переплетения цепочка или слоем волокон.
Армированные эластомерные нити представляют собой одну из интересных структур. Структура и механические свойства получаемых нитей зависят от типа изготавливающего нити оборудования, от вида и свойств обвиваемых нитей, направления и величины крутки, от свойств и степени вытягивания эластомерного сердечника и др.
На сегодняшний день выпуск эластомерных нитей составляет около 0.2% от общей массы выпускаемых химических нитей. Основные требования, предъявляемые к эластомерньш нитям: возможность беспрепятственной переработки совместно с другими нитями на различных ткацких и вязальных машинах, сохранение их свойств после окраски и заключительной отделки, легкость достижения заданных свойств изделий, которые из них изготавливаются. Изделия с эластомерными нитями должны легко подвергаться чистке и быть устойчивыми к действию внешних факторов.
Эластомерные нити применяются для производства эластичных полотен как ткацким способом (эластичная ткань), так и вязальным (трикотажные полотна и изделия).
Первыми синтетическими эластомерными нитями, широко используемыми для производства тканей и трикотажных полотен были полиуретановые армированные нити, обвитые текстурированными или комплексными капроновыми нитями: эластомерный полиуретановый сердечник линейной плотности от 4,4 до 15,6 текс, в отдельных случаях 2,2 текс; текстурированная капроновая нить линейной плотности от 2,2 до 7,8 текс в одно или два сложения и комплексная полиамидная нить линейной плотности от 2,2 до 16,7 текс [5, 6]. Армированные эластомерные нити в производстве тканей и трикотажных полотен могут использоваться в разных сочетаниях с другими химическими и натуральными нитями и пряжей.
Для получения тканых и вязаных полотен с эластомерными нитями важными являются предполагаемые характеристики эластичного полотна или изделия. В зависимости от способа расположения эластомерной нити в тканых и вязаных полотнах свойства их различны (рис. 1.1).
В зависимости от направления, в котором проявляется повышенная растяжимость эластичных тканых и вязаных полотен, они делятся на полотна, растяжимые в двух направлениях, полотна с продольной растяжимостью и полотна с поперечной растяжимостью. В табл. 1.1 приведены основные группы эластичных тканых и вязаных полотен, растягивающихся в поперечном, продольном и двух направлениях
Теория формообразования эластичной оболочки на цилиндрической и конической поверхностях и разработка математической модели
Известно также устройство для принудительной подачи нити, которое обеспечивает однонаправленную подачу нити при реверсивном движении нитеводителя [150].
Устройство содержит нитеподающий конус, нитеводительную каретку, имеющую возможность перемещения вдоль оси конуса по направляющей при помощи каретки, и привод конуса, который содержит систему шкивов, обхватываемых бесконечной гибкой связью, и механизм сцепления, расположенный на направляющей с возможностью возвратно-поступательного движения при помощи каретки и несущей пару подпружиненных рычагов.
Однако, известное устройство не позволяет вырабатывать трикотажное полотно комбинированного переплетения, в котором изменяется петельная структура и расход нити при движении вяжущей каретки слева направо и справа налево. Кроме того, данное устройство имеет оттяжную рамку нити, которая поднимается идущим к петлеобразующим органам участком нити, натяжение которого существенно увеличивается, что приводит к невозможности переработки малопрочных эластомерных нитей.
В диссертационной работе предложен новый метод получения эластичного рельефного полотна, отличный от способа производства в других странах. Разработанный метод позволяет получить объемность за счет пропускания эластомерной нити в ряды трикотажа.
Для вязания эластичного рельефного полотна разработано новое устройство для принудительной подачи нити с реверсивным движением нитеводителя [151], которое содержит нитеподающий конус с прижимным роликом, нитеводительную коробку, привод конуса, содержащий систему шквов, обхватываемых бесконечной гибкой связью и механизм сцепления, расположенный на направляющей с возможностью возвратно-поступательного движения при помощи каретки. Новое нитеподающее устройство дополнительно содержит накопитель нити, оснащенный натяжным роликом-грузом и датчиками подачи нити, связанными с нитеподающим конусом посредством электромагнита, при этом ролик выполнен с возможностью вертикального перемещения.
На рис.3.14 представлено предлагаемое устройство. Оно содержит держатель 1, на который надевается бобина с пряжей 2. Нить 3 сматывается с бобины 2 и поступает посредством глазка 4 к нитеподающему конусу 5, прижимаемая к последнему роликом 6. От нитеподающего конуса 5 нить 3, посредством глазка 7 идет к натяжному ролику-грузу 8, огибает его по канавке и поднимается вверх к глазку 9. От глазка 9 нить 3 идет к нитеводителю 10, обеспечивающему подачу нити 3 к петлеобразующей системе (на чертеже не обозначена).
Глазок 4 и глазок 7 закреплены на угловой планке II, к которой также посредством шарового зажима 12 закреплена отражательная пластина 13, предотвращающая наматывание нити на нитеподающий конус 5 при сходе с него.
Угловая планка 11 в свою очередь закреплена на стойке 14, посредством которой планка 11 может перемещаться по вертикали для изменения толщины отверстия между отражательной пластиной 13 и конусом 5, при необходимости изменения скорости подачи нити 3.
Прижимной ролик 6 шарнирно установлен на стойке 15. Сила прижима ролика 6 к конусу 5 регулируется пружиной (номер позиции на чертеже не указан) и при изменении скорости подачи нити 3 ролик 6 может перемещаться по вертикали посредством стойки 15.
Прижимной ролик 6, также как и нитеподающий конус 5, оснащен пластиной отражения нити 3.
Привод подачи нити и ее накопитель смонтированы на пластине 16, которая посредством двух зажимных втулок со стойками 17, закреплена на направляющем валу машины 18.
Нитеподающий конус 5 посредством двух шарикоподшипников свободно вращается на валу 19, совместно с которым может перемещаться по вертикали в направляющей втулке 20. Верхний конец вала 19 шарнирно соединен с плунжером 21 электромагнита 22, который жестко закреплен на плите 16. На наружной поверхности втулки 20 посредством шарикоподшипника установлен свободно вращающийся шкив 23. Нижний торец шкива 23 совместно с верхним торцем нитеподающего конуса 5 составляют фрикционную пару. Шкив 23 совместно с ремнем 24 и натяжным роликом 25 являются приводным элементом-круглоременной передачей. Вяжущая каретка при возвратно-поступательном движении осуществляет однонаправленное движение ремня привода и, следовательно, вращение части фрикционной пары.
Накопитель состоит из стойки 26, жестко закрепленной на плите 16. На стойке 26 посредством втулок установлены датчики 27 и 28, подающие сигналы для включения или отключения электромагнита 22. В качестве датчиков 27 и 28 могут быть использованы, например, фотоэлементы. Стойка 26 имеет продольный паз, в котором фиксируются в установленном положении датчики 27 и 28. На стойке 26 установлены посредством втулок 29 и 30 технологические контакты, выключающие машину в случае невыполнения сигнала о включении или отключении подачи нити 3. В накопителе параллельно стойке 26 натянуты четыре струны 31 между которыми свободно в строгом направлении перемещается натяжной ролик 8. В верхней части струны 31 огибают валик 32 по проточкам, выполненным на нем. Внизу струны огибают (также по проточкам) палец, закрепленный на втулке технологического контакта 30, перемещением которого можно натягивать струны 31 до необходимой жесткости. В случае необходимости изменения натяжения подаваемой нити 3 требуется заменить натяжной ролик 8 на другой - большей или меньшей массы,
Усовершенствование работы трикотажного оборудования и выработка вязаного полуфабриката деталей одежды
Разработка схем конструктивных зон цельнотканых изделий позволяет легко моделировать размеры полуфабриката, вырабатываемого на ткацком станке, и составлять программы введения эластомерных нитей для осуществления объемного формообразования изделия. Однако качество посадки одежды на фигуре человека определяется качеством базовой конструкции (БК) изделия. Особенностью построения базовой конструкции является то, что цельнотканая одежда проектируется из полого полотна замкнутой формы, благодаря чему спинка изделия соединена с полочкой в процессе ткачества, а нижняя половинка рукава соединена с верхней.
Величины прибавок для проектирования основ конструкций детских цельнотканых изделий различных размероростов из полотен с эластичными зонами установлены на основе обобщения рекомендаций существующих методик конструирования детских изделий [165-169] с учетом свойств цельнотканых полотен. Учитывая, что для проектирования изделия конкретного размера могут использоваться полуфабрикаты различной ширины, припуски на свободное облегание могут иметь очень широкий диапазон.
Проведенный анализ изготовленных макетов молодежных платьев на размеророст 164 - 88 показал, что величина припуска на свободное облегание ПС может изменяться от минимального значения - 3,5 см до максимального 11 см, при этом припуски на пакет одежды ПП и технологический ПТ остаются постоянными [170-172]. Поэтому для изготовления платья определенного размера могут быть использованы полые полуфабрикаты с шириной:
При этом значительно расширяется интервал безразличия между размерами. Расчет для построения деталей основы конструкции спинки, переда, втачного рукава подросткового платья на размеророст 164-88 может быть осуществлен по методике ЕМКО СЭВ. При построении основы конструкции с максимальным припуском на свободу облегания (рис. 6.4а) значительно увеличивается ширина плеча, которая может быть уменьшена путем закладывания вытачек, защипов, либо конструктивным сокращением ширины плеча за счет увеличения длины проймы (рис. 6.46). Корректировка длины проймы может быть осуществлена уменьшением высоты оката. В случае уменьшения ширины плеча возникает необходимость совмещения отсекаемой части конструкции с окатом рукава (рис. 6.5). Хорошее качество посадки цельнотканых подростковых платьев с максимальными припусками на свободу облегания подтверждено при изготовлении моделей в ходе промышленной апробации на АОЗТ "Женская мода".
Особенностью конструирования детской цельнотканой одежды ясельной, дошкольной и школьных групп является то, что средние линии спинки и полочки занимают строго вертикальное положение, что обусловлено спецификой ткачества полуфабрикатов. Кроме того, в цельнотканой конструкции не используется построение вытачек на спинке и полочке, а линия талии или соответственно низа изделия оформляется с учетом специфики строения детской фигуры (выпуклый живот).
В результате сопряжения боковых срезов спинки и полочки плечевая точка спинки поднимается относительно положения в конструкции по ЕМКО СЭВ на 0,2 - 0,8 см, а плечевая точка полочки опускается на 0,7 - 1,4 см за счет углубления проймы полочки; кроме того, увеличивается наклон плечевого среза полочки.
Для обобщения данных, полученных при изготовлении промышленной коллекции детских тканых комбинезонов на АООТ "Старт" и детских тканых платьев на АООТ "Смена" были разработаны методики построения детского тканого платья (табл.П.3,2-3.4, рис.П.3.1)
В предлагаемых методиках учтены припуски и прибавки, используемые в промышленности. Сравнительный анализ разработанной методики и методики ЕМКО СЭВ показал, что, кроме изменения припусков и прибавок, некоторые коэффициенты, входящие в состав формул для определения конструктивных участков, требуют уточнения (например: участки 35-15, 11-112, 121-114, 112-114, 16-161).
Схемы конструкций детских тканых изделий, конструкций их полуфабрикатов и раскладок шаблонов на полуфабрикате представлены на рис. П.З.З.-3.7.).
Автоматизация конструкторских работ позволяет значительно повысить производительность труда конструкторов, сократить число специалистов, сроки проектирования, а следовательно, и затраты на проектирование. Существующие в промышленности способы конструирования одежды не приспособлены для непосредственного ввода информации в память машины, поэтому проектирование одежды с помощью ЭВМ требует новых способов задания цифровой информации, которые должны основываться на существующих способах конструирования и одновременно учитывать особенности языка машины.
Проведенный анализ ассортимента детских изделий, а также детальное изучение специфики цельнотканых изделий позволили сделать вывод о том, что во всем многообразии форм и членений, а также модельных особенностей имеется большое количество родственных признаков. Это обуславливает возможность классификации основ конструкции, которая может быть представлена в виде многоуровневой системы, учитывающей специфику цельнотканых изделий с эластичными зонами, что в значительной степени облегчит труд конструктора, и, кроме того, обобщит накопленные данные.
Разработанная система кодирования позволяет описать внешний вид основных деталей основы конструкции детской цельнотканой одежды, закодировав информацию о существующем многообразии конструктивных решений основных деталей и характеристик полых тканых полотен с эластичными зонами, из которых изготовлены изделия. Система кодирования представляет собой иерархическую классификацию модельных особенностей тканых изделий, последовательно переходящих в построение конструкции (рис. 6.6), отражающая взаимосвязь между конструкцией полуфабриката и конструкцией самого изделия.
Выделение классификационных признаков и .их описание проводилось на основе анализа внешней формы и конструктивного построения моделей из промышленной коллекции, разработанной в ходе промышленной апробации на АООТ "Старт", АООТ "Смена", ООО "Космос". Код изделия составлялся из цифровых обозначений по 11 уровням в 26 позициях (рис, 6.7). Например, код: 2 1 1 03310031 0000 900 100 0 8 5 - детский тканый комбинезон, состоящий из цилиндрического верха и низа, без рукава, с декоративными резинками на грудке фигурной формы, базовой резинкой на линии талии и низа, на двух бретелях. На правой стороне расположен фигурный карман.
Определение влияния свойств эластомерных нитей на геометрические параметры вырабатываемого изделия
Вводимые в изделия эластомерные нити позволяют получать одежду нетрадиционного вида, а также проектировать в изделии модельные особенности, полученные в процессе ткачества: отделочные нити, складки, разрежения структуры ткани и другие.
Разработанный способ изготовления детской цельнотканой одежды [173-176] может применяться при изготовлении платьев, блуз, комбинезонов полукомбинезонов, сарафанов, брюк, юбок; однако в цельнотканых конструкциях должны быть, в основном, исключены вертикальные членения. Кроме того, целесообразно свести к минимуму использование различных мелких деталей или выполнять их из отделочных материалов, чтобы исключить возможность разнооттеночности материалов. Таким образом, при проектировании цельнотканой одежды существует ряд особенностей: - в отличие от известных конструкций, цельнотканая конструкции должна разрабатываться как одна цельнозамкнутая деталь по форме фигуры человека; - рациональное размещение шаблонов конструкции на полуфабрикате; - исключение вертикальных членений; - применение отдельных приемов ткачества позволяет получить ряд оригинальных эффектов в тканых изделиях, которые не могут быть получены в обычном производстве; - на стадии технического моделирования и художественного оформления целесообразно использовать набор полуфабрикатов различных форм, членений, размеров, фактур, цветовых сочетаний.
Тканый полуфабрикат изделия, выполненный по разработанной технологии, представляет собой полую ткань заданных структурных параметров, переплетения с введением на определенных участках полотна эластомерных нитей с известными характеристиками.
Для проектирования полуфабриката разрабатываемой модели выявляются основные конструктивные зоны изделия (рис. 6.3, 6.4) и уточняются их размеры: высота и ширина. Максимальная ширина конструктивной зоны изделия соответствует проектируемой ширине полуфабриката на ткацком станке.
Конструктор задает цветовой рисунок полотна для модели, переплетение ткани и желаемую плотность ткани (или ее толщину). По этим параметрам дессинатор текстильного производства подбирает заправочные характеристики ткани: плотность по основе и утку, номера используемых нитей. Согласно схеме конструктивных зон деталей изделия составляется программа введения эластомерных нитей, параметры и количество которых определяются по рис.4,7-4.11 в зависимости и от коэффициента сжатия эластичного полотна. В случае недостаточного расчетного сжатия полуфабриката в эластичной зоне изменяется какой-либо из основных заправочных параметров в соответствии с зависимостями, приведенными на рис. 4.І-4.6. Если величина проектируемого сжатия не обеспечивает необходимый конструктивный размер изделия, то осуществляется заправка второго полуфабриката, ширина которого соответствует проектируемому размеру, при этом цельнотканое изделие будет состоять из полуфабрикатов различных ширин.
При окончательном расчете заправочных параметров полуфабриката следует учитывать уработку нитей основы и утка в процессе ткачества, а также усадку ткани при отделке.
Ниже приведен пример заправочных параметров челночного ткацкого станка для выработки полого полотна полотняного переплетения по изготовлению детского комбинезона размера 110 - 56:
Решение задачи изготовления детской цельнотканой одежды предполагает изучение и анализ существующих методов технологической обработки детской одежды [177-183].
Полуфабрикаты, получаемые для изготовления детское одежды, в основном имеют цилиндрическую форму, в связи с чем предполагают обработку замкнутых кольцевых срезов низа, талии, рукавов, в некоторых случаях - горловины; кроме того возникают особенности в процессе обработки различных узлов одежды из-за отсутствия боковых, а в ряде моделей и плечевых швов.
Для исследования промышленной технологии изготовления детской одежды проводился анализ существующих методов обработки детских изделий на АООТ "Смена" и АООТ "Старт", в ходе которого изучены технологические последовательности более 300 моделей различного ассортимента с позиции создания тканых изделий. В результате разработаны способы технологической обработки узлов детских тканых изделий и предложены оптимальные варианты технологических последовательностей для изготовления тканых платьев и комбинезонов с учетом оборудования, применяемого на объединениях [183].