Исследование технологических свойств органического полимерного волокна при проектировании одежды

УДК 687. 12

Л. Ю. Махоткина, А. В. Голованева, О. И. Голованева

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОРГАНИЧЕСКОГО ПОЛИМЕРНОГО ВОЛОКНА ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ОДЕЖДЫ

Ключевые слова: полимерные материалы, проектирование одежды, трикотаж, формоустойчивость, растяжимость,

деформация.

Совершенствование технологии формообразования одежды из органических полимерных волокон может быть достигнуто за счет применения дополнительного материала, имеющего противоположенные физико-механические свойства и дополняющего полимерные волокна.

Keywords: polymeric materials, designing clothes, knitting, form stability, elongation, deformation.

Improving the process of obtaining uniforms from polymeric materials is due to the use of additional materials, which have opposite physical-mechanical properties and complements the polymeric materials.

Выбор материалов для швейных изделий -одна из важных систем швейного производства, работа, которой в значительной мере определяет качество швейных изделий, надежность и эффективность всей системы. В технологический процесс изготовления одежды внедряется новое высокоэффективное автоматизированное

оборудование, используются нетрадиционные виды сырья, позволяющие принципиально изменить технологию изготовления одежды.

Новизна работы заключается в формировании комплексного подхода к процессу проектирования изделий из органического полимерного волокна (войлока) и трикотажных полотен с учетом их физико-механических свойств и обеспечении возможности расширения ассортимента швейных изделий за счет комбинирования данных материалов.

Использование органических полимерных волокон позволяет решить задачу объемно-пространственного формообразования костюма, позволив вывести валяные вещи из категории аксессуаров в разряд реальной потребительской одежды, расширив, тем самым, ассортимент одежды.

Перспективность использования войлока объясняется высокими потребительскими свойствами шерстяных материалов, таких как гигиенические показатели - воздухопроницаемость и влагоемкость и эксплуатационные -износостойкость и устойчивость к пиллингуемости. Преимущество войлочных изделий:

> возможность изготовления формоустойчивых объемных деталей без швов;

> формирование пакета материалов с заданными свойствами при уменьшении толщины и количества используемых прикладных материалов;

> снижение материалоемкости и трудоемкости изготовления.

Это обуславливает предпосылки создания инновационной малооперационной технологии изготовления одежды из экологически чистых органических полимерных материалов.

Поиск и разработка новых методов и приемов повышения качества и надежности

формообразования и формозакрепления деталей одежды из войлока является актуальной проблемой.

Совершенствование технологии

формообразования одежды из органических полимерных материалов, в частности войлока, может быть достигнуто за счет применения дополнительного материала, что в дальнейшем позволит управлять процессом производства швейных изделий.

Однако изделия из полимерного волокна имеют низкий показатель растяжимости, что усложняет процесс создания одежды, так как тело человека - сложная пространственная форма. Решить эту задачу позволяет трикотаж. Комбинирование трикотажных полотен с войлоком позволяет по-новому подойти к проектированию и дизайну одежды, открывая нетрадиционные новаторские способы создания авторских коллекций одежды.

Свойства трикотажа диаметрально противоположны основным свойствам войлочного полотна: трикотаж отлично тянется, легко принимает заданную форму. При создании объемной формы изделия наибольшее значение имеет структура полотна. От вида и свойств нитей, строения петли, характера переплетения, плотности, отделки зависят не только важные для формообразования свойства - растяжимость, упругость, драпируемость, но также особенности зрительного восприятия формы.

При производстве одежды материалу, детали, узлу и изделию придается определенная форма, затем эта форма фиксируется для сохранения ее в процессе эксплуатации.

Мероприятия по повышению

формоустойчивости одежды и отдельных ее частей направлены на уменьшение влияния деформирующих усилий, которые возникают в процессе ее эксплуатации и приводят к разрушению формы одежды, а также на устойчивое фиксирование ее формы, полученной методом деформации материала.

В настоящее время в области прямого бесшовного формования одежды уже имеются отдельные разработки. В частности, достаточно беспроблемно осуществляется бесшовное

формование (без использования для закрепления формы каких-либо армирующих элементов) при изготовлении отдельных деталей одежды из термопластичных материалов. Известны работы по исследованию способов изготовления одежды формованием из волокон и полимерных связующих с использованием манекенов. Сущность этих способов заключается в том, что на объемную форму (манекен) наносят полимер каким-либо способом, например, напылением или путем окунания формы в полимерную жидкость (в виде водной дисперсии, эмульсии и др.). После сушки изделие снимается с формы и подвергается вулканизации.

Однако на данном этапе разработок в этой области полученные прямым формованием бесшовные изделия из полимерных материалов пока имеют ограниченную область применения, так как эти изделия не обладают комплексом свойств, удовлетворяющих гигиеническим требованиям.

Дальнейшие исследования в области прямого бесшовного формования одежды проводятся в направлении поиска новых полимеров и способов их нанесения на манекены (формы) с целью улучшения гигиенических свойств цельноформованной одежды.

Эффективным способом получения цельноформованной одежды с заданными свойствами представляется способ, основанный на нанесении на объемные формы вспененных полимерных композиций методом пенного напыления.

В отличие от классических текстильных материалов органический полимер построен из отдельных волокон, не соединенных предварительно в нити (пряжу), что роднит их с типичными неткаными материалами. Структура войлока, в противоположность ткани и трикотажу, отличается максимальной хаотичностью в расположении волокон, что сближает его с бумагой, кожей. В полимерном волокне отсутствует связующий элемент (термопластичный компонент, прошивная нить). Это отличает его от прошивных нетканых материалов .

Нетканые материалы, полученные валяльно-войлочным способом, отличаются от иглопробивных, которые имеют политропную структуру, а средством связи в них являются сами волокна, прошивающие холст. Такие полотна, как по структуре, так и по характеру сил, действующих в точках контакта волокон, а особенно по физико-механическим свойствам невыгодно отличаются от обычных валяльно-войлочных материалов.

Для производства материалов из войлока используются холсты с продольным, поперечным и крестообразным расположением волокон.

Следующим этапом данной работы стала разработка различных фактур трикотажа при комбинировании его с войлоком. В ходе этого этапа опробованы различные методы приваливания и вваливания трикотажа для получения новых интересных фактур, а также фактур, позволяющих решить конструкторские задачи, возникающие из-за

особенностей свойств используемых материалов: фиксации определенных деталей, застежки, места сгибов (локтевой сустав) и места сложных не прямолинейных соединений деталей (пройма), опорный баланс и нерастяжимость плечевых швов.

Часть результатов данного этапа представлена на рисунках 1-4, отображающих разнообразие получаемых фактур при комбинировании трикотажа и натурального полимерного волокна (войлока).

Рис. 1 - Экспериментальный образец АА-02 с дополнительным вложением

Рис. 2 - Экспериментальный образец АА-14 с дополнительным вложением

Рис. 3 - Экспериментальный образец АА-15 с дополнительным вложением

Для исследования физико-механических свойств изготовлены образцы из мериносовой шерсти с добавлением дополнительных материалов. Для увеличения коэффициента сращивания трикотажного полотна с органическими полимерными волокнами в процессе валяния важно использовать пряжу максимально идентичную полимерному волокну (войлок-шерсть). Поэтому для изготовления трикотажа использована

мериносовая пряжа (меринос - 50%, акрил - 50%). Имея сходную структуру волокна и пряжи трикотажа, сцепление и сваливание в процессе валки происходит гораздо лучше, образуя равномерный и однородный холст.

Рис. 4 - Экспериментальный образец АА-17 с дополнительным вложением

Из одноцикловых характеристик, получаемых при растяжении образцов войлока, наибольший интерес представляет изучение релаксации напряжения, или деформации, и определение полного удлинения и его составных частей. В начальный период приложения нагрузки происходит значительная деформация материала. Для образцов без дополнительных материалов деформация начального периода приложения нагрузки более существенна. С течением времени деформация постепенно затухает и при достижении определенной величины, соответствующей заданной нагрузке, деформация прекращается -устанавливается равновесное состояние (под равновесным состоянием понимается «техническое равновесное» состояние, при котором небольшие изменения материала еще продолжаются). Деформация материала, зафиксированная в этот момент, определяет величину полного удлинения. В образцах без дополнительных материалов разница величины полного удлинения наиболее существенна и не зависит от массы. Для образцов с разной массой отличие составляют около 30 мм. Полученные результаты аналогичны результатам исследования разрывного удлинения.

Наличие дополнительных материалов с разным количеством их слоев не оказывает выраженного влияния на деформационные свойства образцов материала из натурального полимерного волокна, но их наличие уменьшает величину полной и остаточной деформации.

Полная деформация, проявляющаяся в образцах войлока при действии постоянной нагрузки, состоит из трех частей: упругая, высокоэластическая, пластическая.

Упругая часть полной деформации возникает вследствие появления энергии, вызванной упругим (обратимым) изменением связей. Из-за изменения напряжения связей, находившихся до этого в равновесии, и развивается упругая часть

деформации. При этом первый период действия нагрузки упругая часть деформации является результатом незначительного изменения внешних связей, определяемых силами трения и сцепления между волокнами, проявлением межмолекулярных связей.

С увеличением массы образца до 10 грамм эта величина снижается до 3,6% . В образцах без дополнительного материала с разной массой войлока наибольшей величиной упругой деформации обладает образец имеющий массу 62 грамма, образцы с небольшой разницей массы в 1 грамм, имеют схожую величину упругой деформации и отличаются друга от друга на 0,7%.

С течением времени действия нагрузки происходит существенное изменение связей. Упругая часть деформации, по мере действия внешних сил продолжает накапливать энергию, это приводит к появлению внутренних напряжений, способствующих обратимости высокоэластической части деформации.

Следовательно, при деформации происходит непрерывное качественное изменение связей, участвующих в возникновении упругой, а затем высокоэластической частей деформации. Изменение величины эластической деформации, аналогично упругой, так же не имеет связей с наличием дополнительных материалов или числом слоев дополнительных материалов.

Пластическая деформация появляется вследствие необратимого изменения внешних и внутренних связей. Под действием нагрузки в результате накопления энергии происходит нарушение связей, сопровождающееся

перегруппировкой элементов структуры материала. При этом в первую очередь нарушаются менее устойчивые и слабые внешние связи.

После освобождения материала от действия нагрузки происходит обратный релаксационный процесс. Благодаря различной скорости проявления упругой и высокоэластической частей деформации при отдыхе возможно разделение полной деформации на составные части. Вследствие возникновения упругой и высокоэластической частей деформации образцы войлока в первый момент после снятия нагрузки сокращаются по длине. При отдыхе с течением времени релаксация деформации замедляется и практически прекращается.

Анализ результатов проведенных экспериментов показал, что наличие в войлоке дополнительного материала оказывает различное влияние на свойства войлока и на изделия, изготавливаемые валяльно-войлочным способом, зависящие от вида дополнительного материала.

Наиболее существенное влияние оказывает включение в полотно плотного трикотажа, наличие которых повышает долю упругой и уменьшает долю пластической деформации, позволяет придать детали сложную пространственную форму, которая может быть изменена без приложения существенных усилий. Комбинирование войлока с трикотажем дает возможность образования зон

требуемой растяжимости при проектировании и изготовлении изделия.

Литература

1. Гаврилова О.Е., Коваленко Ю.А., Гарипова Г.И., Использование полимерных композитов в производстве комплексных материалов для изготовления изделий в легкой промышленности // Вестник Казанского

технологического университета. - 2010. - №10. - С. 262 -264.

2. Гаврилова О.Е., Никитина Л.Л., Коваленко Ю.А. Перспективы развития исследований полимерных и композиционных материалов в современной химической и легкой промышленности // Вестник Казанского технологического университета. - 2011. -№6. - С. 127 - 129.

© Л. Ю. Махоткина - д.т.н., проф., зав. каф. «КОиО» КНИТУ, sapr415@mail.ru; А. В. Голованева - магистр той же кафедры; О. И. Голованева - к.п.н., доцент, зав. каф. «КТШИ» ЧГПУ им. Яковлева.