Краткие теоретические сведения. 1. В процессе изготовления швейных изделий текстильные материалы многократно подвергаются влажно-тепловой обра­ботке

1. В процессе изготовления швейных изделий текстильные материалы многократно подвергаются влажно-тепловой обра­ботке. С помощью ВТО осуществляется ряд операций, ос­новные требования к которым сформулированы в книге Орлова И. В., Дубровного В. А. «Основы технологии и автома­тизации тепловой обработки швейных изделий» (М., 1974) и представлены в таблице 10.1.

На долю операций, которые можно выполнять при малых усилиях, приходится до 75 % всего времени, затрачиваемого на влажно-тепловую обработку (первая группа операций). К ним относят разутюживание (заутюживание) швов, загибание краев, объемное формование, выравнивание поверхности и отпарива­ние.

Таблица 10.1

Технологические требования к операциям ВТО

Операция	Схема	Основные критерии качества обработки
Выравнивание поверхности		δ к → δ н; у→ 0
Отпаривание		δ к → δ н; у→ 0
Формирование		δ к → δ н; у→ 0
Разутюживание шва		α → 0; δ н→ const; y≥ 0
Заутюживание шва		α → 0; δ н→ const; y→ 0
Загибание края		δ к=2δ н – у; α → 0; y→ ≥ 0
Прессование края		δ к=2δ н 2δ н=δ 1+δ 2+δ 3+δ 4; δ 1=δ н – у1; δ 2=δ н – у2; δ 3=δ н – у3; δ 4=δ н – у4; уобщ=у1+у2+у3+у4; δ 1→ δ н; у1→ 0
Выдавливание		У – высота выступа шаблона
Придание несминаемости	—	Полное завершение химической реакции; сохранение физико-химических свойств материала

При изготовлении швейных изделий применяют более 200 различных по структуре швов и свыше 1000 их размерных мо­дификаций. Структура их определяется количеством предель­ных изгибов и взаимным расположением прямолинейных и кри­волинейных участков изогнутого края ткани.

Наибольший удельный вес (80%) при изготовлении основ­ных видов одежды занимают швы, структура которых пред­ставлена в табл. 10.1.

При этом шов с одним предельным изгибом края является исходным для образования швов, требующих, как правило, влажно-тепловой обработки.

Края деталей формуются с помощью загибочных устройств, утюгов и прессов. В приближении изгиб ткани можно прирав­нять к изгибу упругих

пластин. Полную величину внутренней потенциальной энергии, накопившейся в процессе изгиба в эле­менте ткани длиной dS, можно определить из следующей зави­симости:

где М — внутренний изгибающий момент в данном сечении ткани, Н • м;

Н —жесткость при изгибе в данном сечении, Н•м²

Таблица 10.2

Ряды геометрических размеров элементов швов, полученных методом формирования

Для большинства тканей костюмной группы сопротивление, которое оказывает материал изгибу, находится в пределах 0, 2 Н. Эта величина в процессе ВТО существенно уменьшается, так как при этом увеличивается подвижность звеньев молекул и снижа­ется жесткость ткани при изгибе.

С учетом сказанного необходимо выбирать режимы и обо­рудование для ВТО. Качество разутюживания швов рекоменду­ется оценивать по величине угла загибания края ткани. Каче­ство считается хорошим, если этот угол (или угол разутюжи­вания шва) равен 20—25°.

Отдельным участкам одежды необходимо придать опреде­ленную пространственную форму. Получить ее из плоского ма­териала можно конструктивным путем или путем принудитель­ного растяжения или сжатия отдельных участков ткани. В по­следнем случае сложную пространственную форму деталей одежды можно достигнуть либо за счет действия формующих усилий рабочих органов оборудования для ВТО, либо методом перекоса сетки ткани при приложении формующих усилий под углом к нитям основы и утка, т. е. превращая прямоугольные ячейки ткани в параллелограммы.

Формовочная способность тканей различного волокнистого состава зависит от их молекулярной структуры, характера и ве­личины межмолекулярных сил, строения тканей и др.

Под действием тепла и влаги в процессе деформации ткани может происходить изменение не только грубой, но и тонкой структуры волокон ткани. Следовательно, при формовании не­обходимо учитывать формовочную способность тканей в усло­виях ВТО.

В зависимости от формы, которую необходимо получить, растяжение или сжатие ткани производится вдоль нитей основы или утка или под углом к ним.

Приложение деформирующих сил вдоль одной из систем ни­тей вызывает изменение их фазовой структуры, а при опреде­ленной нагрузке может вызвать удлинение ткани. Принудитель­ная усадка в направлении нитей основы и утка обеспечивает сжатие одних и вытягивание других нитей, т. е. образуются глу­бокие волны, вызывающие местное утолщение сутюживаемых участков.

а — шерстяной ткани; б — шерстяной ткани с лавсаном (50%); 1- дефор­мация, фиксируемая влажно-тепловой обработкой; 2 —деформация под действием нагрузки, равной ЮН (по данным Т. А. Модестовой)

Рисунок 10.1. Диаграмма формовочной способности ткани при растяжении под разными углами:

Исследования показали, что при одинаковых напряжениях величина деформации ткани (е₀ и е_у —деформация соответст­венно по основе и утку) зависит от направления действия сил и вида ткани (рис. 10.1). Эта деформация обеспечивается в ос­новном за счет подвижности ткани, т. е. поведения грубой струк­туры. При этом достичь требуемой деформации можно при срав­нительно малых напряжениях. Особенно хорошо формуются ткани малоплотные, с длинными перекрытиями, без начеса и спецотделок, так как в них ввиду небольшой площади контак­тов между нитями возникает незначительное тангенциальное со­противление.

Полученная путем перекоса нитей деформация ткани сама по себе является неустойчивой. Для закрепления полученной формы требуется увеличить площадь контакта нитей, произве­сти перестройку и закрепление химических связей между макро­молекулами. Это достигается путем приложения механических усилий рабочих органов оборудования, разрушения и удаления к концу ВТО избытка влаги и перевода полимера волокон в ис­ходное (до обработки) состояние благодаря" охлаждению ткани. По данным МТИЛПа в этом случае обеспечивается закрепле­ние угла перекоса нитей основы и утка на уровне 10—15°.

Формовочную способность тканей, по предложению Е. А. Ива­новой, можно оценить по коэффициенту формуемости, который характеризуется углом отклонения нитей под действием груза, равного 10 Н, прикладываемого под разными углами к нитям основы и утка. Вдоль нитей коэффициент формуемости равен нулю. Ориентировочно коэффициент формуемости можно определить по номограмме (рис. 10.2), зная коэффициент по­верхностного заполнения ткани А, %, и количество нитей в раппорте В. Отме­чая на шкалах А и В соответствующие значения и соединяя полученные точки прямой, на шкале С находим удлинение ткани под углом 45° при нагрузке, рав­ной 10 Н. Этот показатель и характери­зует формовочную способность тканей.

Рисунок 10.2. Номограмма для определения формочной способности ткани по

Т.А. Модестовой

Устойчивость угла перекоса нитей ткани после ВТО можно оценить коэффициен­том устойчивости.

где α _к — угол перекоса ткани в конце обработки после разгрузки; его измеряют прозрачным транс­портиром;

α _н — начальный угол перекоса между нитями ткани.

При выполнении второй группы операций требуется изменить толщину материала за счет значительных деформирующих уси­лий без заметных изменений линейных размеров ткани. Воз­можности в изменении толщины ткани заложены в ее структуре, так как 50—80% ее объема составляет воздух.

При изучении процесса сжатия деталей из ткани в процессе ВТО чаще всего определяют полуцикловые неразрывные харак­теристики, в частности относительную деформацию сжатия, %.

где h_н и h_к — соответственно начальная и конечная толщина ткани до и после ВТО. Исследования показали, что прямолинейная зависимость ве­личины сжатия от давления отсутствует. По данным проф. А. Н.Соловьева, эта зависимость носит гиперболический характер.

Эта зависимость существенно изменится при воздействии на материал тепла и влаги. Предварительная подготовка мате­риала к деформации (прогрев и пластификация волокон) поз­воляет достичь требуемой деформации при напряжении, на 25% меньшем, чем расчетное.

Влажно-тепловую обработку считают хорошо выполненной, если толщина края в изделиях из тканей костюмной группы со­ставляет ½, а пальтовых — ²/з толщины всех слоев ткани. Изме­рить толщину тканей можно текстильным толщиномером.

2. Перечисленные требования к ВТО и условия ее выполне­ния не единственны. Различные размеры и конфигурация обра­батываемых участков деталей одежды предъявляют определен­ные требования к оборудованию ВТО, а стремление к повыше­нию эффективности процессов ведет к необходимости совмещения операций, выполняемых параллельно за один цикл ВТО. По­этому при выборе оборудования следует учитывать требования к операциям ВТО и по возможности стремиться к увеличению класса взаимодействия инструмента с полуфабрикатом.

Распространенным видом оборудования ВТО являются прессы. К прессам как отечественного, так и зарубежного про­изводства выпускаются подушки различного назначения. В прак­тике используют три типа подушек:

Жесткие - без дополнительных амортизационных покры­тий. Максимальное давление в этом случае приходится на более утолщенные участки обрабатываемой детали;

полужесткие — с дополнительным покрытием поверхности несколькими слоями сукна или пористой резины, пружинные маты и др. Давление в этом случае пропорционально толщине ткани;

с одинаковым давлением — в виде гидро- и пневмокамер. Давление на материал в этом случае не зависит от разнотолщинности отдельных участков.

С учетом оформления рабочих поверхностей подушек все операции ВТО можно разделить на три группы:

- обработка однослойных деталей, дублирование тканей;

- выравнивание толщины отдельных участков (краев ворот­ников, манжет, бортов и др.);

- обработка деталей неравномерной толщины (швов, выта­чек, рельефов, складок, клапанов и др.).

Чтобы избежать образования лас и равномерно распреде­лить рабочие среды, верхние подушки покрывают тефлоном, обтягивают многослойными перфорированными покрытиями и т. п.

Конфигурацию и размеры подушек, усилие прессования (дав­ление) выбирают с учетом требований к операциям и ассорти­мента изделий. При соблюдении всех перечисленных требований можно обоснованно проектировать технологический процесс влажно-тепловой обработки швейных изделий.

3. Практическую часть лабораторной работы студенты про­водят на специальных установках.

Для определения угла разутюживания швов необходимо под­готовить образцы из костюмных и пальтовых тканей размером 5x10 выкроенные

по направлению нитей основы и утка. Для каждого варианта исследований берут шесть пар образцов.

Образцы стачивают по длине швом шириной 1 см и перед прессованием предварительно раскалывают. Исходные параме­тры ВТО выбирают на основании данных, полученных в лабо­раторной работе 9.

Угол разутюживания определяют с каждой стороны шва в трех местах, пользуясь угломером УШ-1, оптическим угломе­ром конструкции ЦНИИШПа или прозрачным транспортиром, приложенным к торцам швов.

Измерения производят через 5 мин и 1—2 ч после ВТО. Ре­зультаты записывают в табл. 10.3 и обрабатывают методами математической статистики.

Таблица 10.3 Результаты измерений угла разутюживания швов

Для определения устойчивости деформации угла перекоса нитей ткани студенты должны подготовить образцы клетчатых костюмных и пальтовых тканей или нанести цветным каранда­шом на однотонные образцы сетку из взаимно перпендикуляр­ных линий на расстоянии 3 см одна от другой. Образцы выкраи­вают под углами к нитям основы (утка), равными 15, 30 и 45°. Для каждого варианта исследований берут шесть пар образцов. В зависимости от конструкции установки, на которой образцы будут прессовать, их перед формованием закрепляют на спе­циальной рамке и растягивают или один срез ткани жестко за­крепляют за пределами подушки, а ко второму с противополож­ной стороны подушки подвешивают груз, обеспечивающий пере­кос нитей, равный 15° (рис. 6.11).

По данным МТИЛПа угол перекоса нитей в ткани, равный 15°, является достаточным для придания одежде заданной формы.

Рамку с деформированным образцом следует уложить на нижнюю подушку пресса, чтобы на ее поверхности располага­лась только ткань.

Режимные параметры ВТО студенты должны выбрать по данным работы 9. Усилие прессования рассчитывают с учетом площади образца и возможностей установки. Окончание каж­дой стадии процесса необходимо контролировать по характеру изменения температуры. Для этого с изнанки ткани укладывают термопару, подключенную к самопишущему или показываю­щему потенциометру.

­

1 – верхняя подушка; 2 – направляющий ролик; 3 – груз; 4 – нижняя поушка; 5 – зажим; 6 – ткань.

Рисунок 10.4. Схема устройства для рас­тяжения ткани с целью изменения угла перекоса нитей основы и утка:

Качество формования образцов оценивают по степени устой­чивости закрепления деформации угла между нитями ткани. Углы измеряют прозрачным транспортиром после снятия образ­цов с рамки, а затем — через 1—2 ч после отлежки в нормальных условиях и в конце практических занятий. Результаты измерений записывают в табл. 6.12 и обрабатывают мето­дами математической статис­тики. После этого студенты должны построить кривые за­висимости релаксации угла от времени.

Для определения толщины краев деталей после прессова­ния студенты должны из пред­варительно раскроенных поло­сок ткани размером 6x15 см изготовить по 6 образцов, имитирующих край борта. Для этого стачивают по длине два образца ткани швом шириной 0, 5—0, 7 см, швы разутюживают, а край выметывают (в пакет можно включить один слой бор­товой прокладки). Исходной толщиной следует считать суммар­ную толщину всех слоев ткани до их обработки, так как разу­тюживание шва и выметывание края тканей, особенно тканей рыхлых структур, может повлиять на конечные результаты измерений.

Толщину образца измеряют по краю и на расстоянии 2 см от него в трех местах — в начале, в конце строчки и посередине. Для измерений пользуются текстильным толщиномером кон­струкции ЦНИИШПа или ЦНИИшерсти, обеспечивающим ми­нимальное прижимное усилие измерительных площадок.

Таблица 10.5

Результаты измерений угла перекоса ткани

Исходные режимы ВТО студенты должны выбирать на осно­вании данных работы 6, 1 для четырехслойных образцов. Тол­щину образцов измеряют в указанных зонах сразу после обра­ботки и спустя 1—2 ч.

Полученные данные записывают в табл.10.6и обрабаты­вают методом математической статистики.

Таблица 10.6