Введение к работе
Актуальность темы диссертации. Основные тенденции развития мирового рынка требуют повышения качества швейных изделий, объективности аттестации их при экспорте и импорте.
Для изготовления швейных изделий специального назначения широко применяются ткани с водоотталкивающей отделкой, исходные свойства которых в полной мере удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям, имеете с 1см, несмотря на высокие показатели защитных свойств тканей, швейные изделия не обеспечивают необходимого уровня защиты от воды в процессе эксплуатации, особенно в местах опорной поверхности. Основной причиной сравнительно быстрого снижения уровня водоупорности, составляющего 30...50 % от первоначального, является нарушение структуры ткани в области шва в результате механических повреждений иглой.
Соединения не удовлетворяют требуемому уровню по показателю
герметичности из-за отслаивания герметизирующих накладок, прокладок,
выкрашивания клеев - герметиков. Традиционные способы получения гер
метизированных соединений известны своей трудоемкостью и длительно
стью, а в ряде случаев токсичны и экологически небезопасны. Проблема
разработки способа повышения надежности герметизации остается в на
стоящее время актуальной и требует дальнейшего решения. ,
При разработке герметизирующей технологии необходимо располагать не только экспериментальными данными о влиянии параметров обработки на конечный уровень водоупорности, но также и сведениями о специфике структурообразования герметизирующего вещества в месте прокола. Данные по исследованию механизма влияния интенсивности механических воздействий на систему "прокол - герметик" в литературе отсутствуют.
Известные инженерные разработки способов герметизации основаны на практическом эксперименте и не имеют теоретической базы. Поэтому остается актуальной задача комплексного исследования физико-химических процессов блокирования ниточного соединения.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с межвузовской научно-технической программой "Научные исследования высшей школы в области новых материалов" раздела "Новые текстильные и кожевенные материалы улучшенного качества" по теме "Проектирование изделий специального назначения с заданными свойствами" и конкурсом грантов 1998 г. по фундаментальным исследованиям в области проблем легкой промышленности в системе Государственного комитета Российской Феде-
4 рііцііп по высшему ооразованню (приказ Государственного комитета Российской Федерации по высшему образованию № 5 от 30.04.93).
Цель диссертационной работы заключается в разработке технологии герметизации ниточных соединений водозащитных швейных изделий с высокими эксплуатационными свойствами за счет обработки каждого последующего за образованным прокола пакета материалов иглой по глубине на основе определения закономерностей объемного заполнения отверстия прокола, без ограничений выбора конструкции, радиуса кривизны шва и толщины пакета, а также в изучении принципиальной возможности управления процессом герметизации ниточных соединений.
Для реализации поставленной цели в диссертационной работе были решены следующие задачи:
- теоретически и экспериментально обосновано, а также практиче
ски реализовано новое технологическое направление, предусматривающее
совмещение процесса ниточного соединения деталей водозащитных изде
лии и герметизации проколов от иглы;
- проведено комплексное матем'оіііческое и физико-химическое
исследование процесса заполнения канала отверстия ниточного соединения
герметпком;
разработано программное обеспечение для выбора рациональных значений параметров обработки на основе прогнозирования надежности герметизации;
проанализированы методы измерения водозащитных свойств текстильных материалов с позиции их объективности по новому обобщенному показателю - изменению электрического сопротивления пробы;
разработан способ оценки водозащитных свойств текстильных материалов, узлов и деталей швейных изделий и прибор, позволяющий моделировать процесс эксплуатации и фиксировать момент изменения влаж-носгного баланса пододежного пространства.
Общая характеристика объектов и методов исследования. В
качестве объектов исследования в диссертационной работе выбран процесс герметизации ниточных соединений, совмещенный с процессом соединения деталей. В исследовании использованы швы различных конструкций, выполненные на хлопчатобумажных и синтетических тканях с водоотталкивающей отделкой.
Экспериментальные исследования проводились с применением современных физических и технических методов; пенетрометрического, измерения водоупорности в динамических условиях, а также с привлечением современных методов физико-химического анализа; растровой электронной микроскопии (РЭМ), вискозиметрического. Показатели физико-механических свойств ниточных соединений определены по существую-
5 щим стандартизированным методикам. Для обработки результатов экспериментальных исследований применялись методы математической статистики и корреляционного анализа.
Разработана методика для сравнительной оценки показателей герметичности швов.
Научная новизна. В диссертационной работе впервые получены следующие научные результаты:
теоретически обосновано течение вязкой фазы герметика по макрокапиллярам мест прокола иглы и на этом основании разработана новая технология герметизации швов при изготовлении водозащитной одежды;
разработан принципиально новый узел к универсальной швейной машине для реализации предложенной технологии, техническая новизна которого подтверждена патентом № 2120509 Российской Федерации от 20.10.98 "Устройство для герметизации ниточной строчки" и свидетельством на полезную модель № 9847 Российской Федерации от 16.05.99 "Устройство для блокирования отверстий, образованных иглой при стачивании";
теоретически обосновано и экспериментально подтверждено повышение уровня водоупорности герметизированных ниточных соединений тканей с водоотталкивающей отделкой за счет обработки каждого последующего за образованным прокола пакета материалов иглой по глубине, без ограничений выбора структуры пакета, конструкции и радиуса кривизны швов, толщины пакета;
разработано математическое описание комплексного физико-химического процесса течения герметика, обусловленного перепадом давления на границе раздела фаз, и фиксации герметика в отверстии канала от прокола иглы за счет явления адгезии;
разработана математическая модель объемного заполнения отверстия от прокола иглой ниточной строчки для расчета оптимальных значений параметров технологического процесса по новому способу;
выполнена сравнительная оценка объективностн методов измерения водоупорности пакетов материалов и узлов швейных изделий из них. Предложен комплексный показатель - изменение поверхностного электрического сопротивления тканей в различных влажностных состояниях - как эбъективный критерий, характеризующий степень водонепроницаемости ивейного изделия.
Практическая значимость и реализация результатов работы
Разработаны принципиально новая технология и оборудование, іеализующие процесс параллельного соединения и герметизации мест ни-очных соединений на основе объемного заполнения каналов отверстий,
I
образованных иглой, без ограничений выбора конструкции и радиуса кри-inmiu iiinou, толщины пакета. Определены значения оптимальных техноло- іічс«:ки.\ параметров и режимов обработки.
Доказана эксплуатационная надежность технологии: достигается повышение водозащитных свойств изделия по сравнению с необработанным швом - на 200 % в динамических условиях, на 30...45 % - в статических условиях. Доказана устойчивость обработки к действию агрессивных фак-торои: снижение водоупорности швов после химической чистки на 27 %, послі.' 5 стирок - на 42 %, что соответствует требованиям нормативно-технической документации.
Разработанный способ повышения герметичности ниточных соединений способствует снижению материалоемкости и трудоемкости изготовления водозащитных изделий. Его применение позволяет использовать экологически чистые, безвредные для здоровья работающих химические препараты при получении герметичных соединений, имеющие предпосылки повышения эффективности производства за счет использования параллельно-последовательных методов соединения при изготовлении водозащитных швейных изделий.
Расположение узла дозирования под платформой швейной машины обеспечивает безопасную работу швеи.
Результаты работы использованы в учебном процессе ИГТА в дипломном проектировании и при внедрении в учебный процесс новой лабо-1 раторной работы "Исследование процессов герметизации ниточных соединений'" но дисциплине "Технология швейных изделий. Химизация технологических процессов швейного производства". Технология и устройство прошли промышленную апробацию в швейном цехе Ивановского филиала НИИ VTIC Министерства юстиции Российской Федерации.
Ожидаемый экономический эффект от внедрения разработанного способа повышения герметичности ниточных соединений водозащитных свойств швейных изделий составляет 197,1 тыс. руб. на 100 тыс. изделий (в год).
Апробация работы. Основные материалы диссертации доложены и получили положительную оценку на:
международных научно-технических конференциях
"Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-98, Прогресс-2000)", проходивших в Ивановской государственной текстильной академии в 1998.2000 годах;
- всероссийской научно-технической конференции "Современные технологии и оборудование текстильной промышленности (Текстиль-98)",
7 проходившей в Московской государственной текстильной академии в 1998 году";
межвузовской научно-технической конференции "Современные проблемы текстильной и легкой промышленности", проходившей в Российском заочном институте текстильной и легкой промышленности в 1998 году;
международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы химии и химической технологии (Хнмия-99)", проходившей в Ивановском государственном химико-технологическом университете в 1999 году;
международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы создания и использования новых материалов и оценки их качества (Материаловедение - 99)", проходившей в Московском государственной университете сервиса в 1999 году;
международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы науки, техники и экономики легкой промышленности", проходившей в Московском государственном университете дизайна и технологии в 2000 году;
заседаниях кафедры технологии швейных изделий Ивановской государственной текстильной академии в 1997-2000 годах.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, литературный обзор (1 глава), программу и методики проведения исследований, 4 главы, выводы, список использованной литературы (147 наименований), 12 приложений. Работа содержитІбО страниц, 58 рисунков и 17 таблиц.