Разработка метода проектирования жаккардовых мебельно-декоративных тканей

Декоративные ткани обладают огромными художественными возможностями. Эстетическая организация интерьеров привлекает внимание архитекторов, художников, дизайнеров многих стран.

Применение различных видов текстильных материалов в качестве отделочных и средств художественной выразительности в настоящие годы стало тенденцией эстетически устойчивой и экономически выгодной. Поэтому изучение художественных и функциональных особенностей декоративных тканей актуально и перспективно.

Многие текстильные облицовочные материалы производят на основе синтетических волокон (капрон, лавсан, полиэстер и др.). Они отличаются прочностью при растяжении, эластичностью и износоустойчивостью, обладают высокими декоративными свойствами, светоотражательной способностью.

В настоящее время полиэфирные волокна занимают лидирующие позиции среди всех других видов натуральных и химических волокон. Китай по-прежнему занимает первое место по объёмам производства полиэфирных волокон. Проблема российских производителей тканей заключается в том, что сырье приходится закупать за границей, в то время как спрос на изделия для интерьера увеличивается с каждым годом.

Большинство декоративных тканей выпускается на станках, оснащённых машиной Жаккарда. Особенностью строения жаккардовых тканей является то, что они могут иметь различный рисунок на поверхности засчёт использования большого количества различных видов переплетений на площади раппорта. Проведённые исследования выработанных образцов тканей показывают, что с изменением вида переплетения нитей ткани при прочих равных условиях меняются свойства и строение ткани. Поэтому при проектировании ткани следует очень тщательно подходить к выбору переплетения. Требования, предъявляемые к ткани, во многом определяют вид переплетения ткани. Требования, предъявляемые к тканям, зависят от их назначения и условий эксплуатации, весьма разнообразны и в большинстве случаев противоречивы. Таким образом, наличие при проектировании противоречащих друг другу требований и необходимость обеспечить при этом минимальный расход сырья и стоимость изготовления ткани приводит к достаточно сложным задачам на оптимизацию.

В настоящее время существует очень мало работ по изучению строения и свойств жаккардовых мебельно-декоративных тканей. Основными свойствами данных тканей являются поверхностная плотность, устойчивость к истиранию, пиллингуемость и прочностные характеристики.

Несмотря на разнообразие методов проектирования тканей, большого практического применения они не получили.

Целью данной диссертационной работы является теоретическая разработка метода проектирования параметров строения однослойных жаккардовых мебельно-декоративных тканей по заданным свойствам.

Для определения оптимальных параметров изготовления жаккардовых тканей в работе будут проведены исследования зависимости основных физико-механических свойств данных тканей от заправочного натяжения нитей основы, плотности ткани по утку и длины задней части зева.

Основные научные результаты, полученные лично соискателем и их научная новизна:

— разработан метод проектирования однослойных жаккардовых тканей по заданной раздирающей нагрузке ткани;

— предложен метод расчёта уработки нитей на участках жаккардовой ткани различных видов переплетений;

— предложен метод расчёта плотности ткани по основе и утку с учётом основных параметров строения ткани и раздирающей нагрузки ткани;

— установлены математические зависимости свойств и строения жаккардовой ткани от технологических параметров изготовления.

Значение результатов работы для практики:

— получены формулы для расчёта уработки основных и уточных нитей на участках жаккардовой ткани различных переплетений;

— получены формулы для определения плотности ткани по основе и утку с учётом основных параметров строения ткани и раздирающей нагрузки ткани;

— на языке программирования Basic составлена программа для проектирования однослойных жаккардовых тканей по заданной раздирающей нагрузке ткани;

— спроектированы, выработаны и исследованы образцы однослойной жаккардовой ткани;

— определены математические зависимости основных свойств и параметров строения однослойных жаккардовых мебельно-декоративных тканей от условий их изготовления;

— установлены оптимальные технологические параметры выработки однослойных жаккардовых мебельно-декоративных тканей.

Автор защищает.

1. Метод проектирования однослойной жаккардовой ткани по заданной раздирающей нагрузке ткани.

2. Метод расчёта уработки нитей на участках различных переплетений жаккардовой ткани.

3. Метод расчёта плотности ткани по основе и утку с учётом основных параметров строения ткани и раздирающей нагрузки ткани.

Спроектированную и изготовленную ткань. Математические зависимости свойств и строения жаккардовой ткани от технологических параметров её изготовления.

Технологические параметры изготовления однослойной жаккардовой мебельно-декоративной ткани.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Разработан автоматизированный метод проектирования однослойной жаккардовой ткани по заданной раздирающей нагрузке ткани.

2. Предложены формулы для расчёта плотности ткани по основе и утку с учётом взаимного расположения основных и уточных нитей друг относительно друга, смятия нитей в ткани, обеспечивающие заданные поверхностную плотность ткани и раздирающие нагрузки по направлениям основы и утка.

3. Получены формулы для расчёта уработки основных и уточных нитей в ткани с учётом измерения зон жаккардовой ткани в направлении основы и утка.

4. Спроектированы однослойные мебельно-декоративные жаккардовые ткани по заданным поверхностной плотности и раздирающей нагрузке.

5. Предложена технология изготовления однослойных жаккардовых тканей.

6. Получены математические модели поверхностной плотности ткани, толщины ткани, воздухопроницаемости ткани, уработки основных и уточных нитей в ткани, разрывной и раздирающей нагрузки ткани, стойкости ткани к истиранию, прочности закрепления нитей в ткани и разрывной нагрузки нитей, вынутых из ткани от плотности ткани по утку.

7. Анализ влияния плотности ткани по утку на свойства и параметры строения суровых и отделанных однослойных жаккардовых тканей позволил установить:

• для получения ткани с большей толщиной и стойкостью к истиранию необходимо вырабатывать её с максимально возможной плотностью ткани по утку. Уравнение зависимости толщины ткани от плотности ткани по утку имеет вид: у = 0,0287х + 0,5666- уравнение зависимости стойкости ткани к истиранию от плотности ткани по утку имеет вид: у = 665,9х + 771,7.

• для получения ткани с наибольшей раздирающей нагрузкой рекомендуется её вырабатывать с минимально возможной плотностью по утку. Уравнения зависимости раздирающей нагрузки ткани от плотности ткани имеют вид: основа у = 0,1х — 4,22х + 53,34 — уток у = - 0,0675х + 12,12.

• для получения ткани с наибольшей разрывной нагрузкой и разрывным удлинением рекомендуется её вырабатывать с максимально возможной плотностью по утку. Математические зависимости разрывной нагрузки ткани от плотности ткани по утку имеют вид: основа у = 3,125×2 -94,75х + 1829,5 — уток у = 71,75х + 34.

• При увеличении плотности ткани по утку уработка основных и уточных нитей увеличивается за счёт увеличения высоты волны изгиба нитей в ткани. Уравнения зависимости уработки нитей от плотности ткани по утку имеют вид: основа у = 0,508х + 5,029- уток у = 0,0025×2 +0,253х — 2,561.

• Процесс отделки в целом положительно повлиял на свойства однослойных жаккардовых полиэфирных тканей: увеличились разрывная нагрузка ткани по направлению утка, разрывное удлинение нитей, прочность закрепления нитей в ткани, уменьшились раздирающая нагрузка ткани, толщина ткани, уработка основных и уточных нитей, разрывная нагрузка ткани по направлению основы, стойкость ткани к истиранию практически не изменилась.

8. В результате проведения многофакторного эксперимента по матрице Бокса для трёх факторов на ткацком станке СТБ — 4 -220Ж были выработаны образцы жаккардовой ткани и выявлено влияние заправочного натяжения нитей, плотности ткани по утку и длины задней части зева на свойства и параметры строения однослойных жаккардовых тканей.

•Поверхностная плотность имеет максимальное значение при F3anp =.

40 сН/текс,? = 200 нит/дм и L3adH = 430 мм. Уравнение регрессии имеет вид: у = 1, 13 — 0,013×1 + 0,026×2 — 0,0055×3 — 0,00025x1x2 + 0,0005x1x3 -0,00025x2x3 + 0,019×12 + 0,012×22 — 0,023×32.

• Воздухопроницаемость ткани имеет максимальное значение при F3anp = 40 сН/текс, Р = 160 нит/дм и 1Ш) Н = 430 мм. Уравнение регрессии воздухопроницаемости ткани имеет вид: у = 110, 69 + 1,7×1 — 40×2 — 7,1×3 + 3,63x1x2 — 4,88x1x3 — 5,37x2x3 — 10,69×12 + 22,81×22 — 7,69×32.

• Толщина ткани имеет максимальное значение при F3anp = 40 сН/текс,.

Р = 200 нит/дм и Ьзади = 430 мм. Уравнение регрессии имеет вид: у = 1, 13 — 0,013×1 + 0,026×2 — 0,0055×3 — 0,00025x1x2 + 0,0005x1x3 -0,00025x2x3 + 0,019×12 + 0,012×22 — 0,023×32.

• Раздирающая нагрузка ткани по направлению основы максимальна при F3anp = 50 сН/текс, Ру- 160 нит/дм и L3adH = 450 мм, раздирающая нагрузка по направлению утка имеет наибольшее значение при F3cmp = 50 сН/текс, Ру= 200 нит/дм и L3adH = 450 мм. Уравнение регрессии имеет вид:

— для раздирающей нагрузки ткани по направлению основы у = 11,07 + 0,068×1 — 1,28×2 — 0,27×3 + 0,29x1x2 — 0,21x1x3 — 0,53x2x3 -0,32×12 + 0,53×22 — 0,6×32 .

— для раздирающей нагрузки ткани по направлению утка у = 10, 69 — 0,05×1 — 0,007×2 + 0,088×3 — 0,16x1x2 — 0,08x1x3 + 0,12x2x3 + 0,052×12 — 0,18×22 + 0,12×32.

• Разрывная нагрузка ткани по направлению основы максимальна при F3anp = 50 сН/текс, Р= 160 нит/дм и 1задИ = 430 мм и при F3anp = 45 сН/текс,.

Р= 160 нит/дм и Ьзадн = 440 мм. Разрывная нагрузка ткани по направлению утка имеет наибольшее значение при F3anp = 50 сН/текс, Р = 200 нит/дм и L3adH 450 мм.

Уравнение регрессии имеет вид (РТ — 25 ОМ — 2) :

— для разрывной нагрузки ткани по направлению основы у = 126,99 + 1,43×1 — 3,1×2 — 1,94×3 + 0,69x1x2 — 0,18x1x3 — 2,77x2x3 -0,62×12 — 0,4×22 — 0,62×32.

— для разрывной нагрузки ткани по направлению утка у = 120,05 — 0,87×1 + 22,34×2 + 4,11×3 — 1,44x1x2 + 3,82x1x3 + 3,52x2x3 + 12,32xl2 -12,31×22 + 8,95×32.

Уравнение регрессии имеет вид (TEXTECHNO STATIGRAPH L) :

— для разрывной нагрузки ткани по направлению основы у = 125,8 — 1,58×1 — 0,84×2 — 0,09×3 + 3,41x1x2 + 0,81x1x3 — 4,56x2x3 + 0,23×12 — 2,9×22 -1,31×32.

— для разрывной нагрузки ткани по направлению утка у = 122,84 — 1,88×1 + 15,4×2 + 2,45×3 — 2,81x1x2 + 3,74x1x3 + 3,34x2x3 + 2,86×12 — 4,02×22 + 2,79×32.

— для разрывного удлинения ткани по направлению основы у = 32,18 — 0,31×1 + 0,59×2 + 0,08×3 + 0,47x1x2 + 0,65x1x3 — 0,76x2x3 + 0,3×12 — 1,27×22 — 0,69×32.

— для разрывного удлинения ткани по направлению утка у = 28,45 — 0,07×1 + 1,07×2 + 0,24×3 — 0,37x1x2 + 0,21x1x3 + 0,05x2x3 + 1,21×12 -1,11×22 + 0,26×32.

• Ткань имеет наибольшую стойкость к истиранию при F3anp = 40 сН/текс, Ру= 200 нит/дм и Ьзадн = 450 мм. Уравнение регрессии имеет вид: у = 13,99 — 0,13×1 + 1,83×2 + 0,61×3 — 0,53x1x2 + 0,32x1x3 + 0,05x2x3 + 0,67×12 + 0,15×22 — 0,53×32.

9. Определены оптимальные параметры изготовления жаккардовых мебельно-декоративных тканей с помощью программы «Эврика»: заправочное натяжение нитей Funp = 48 сН/нить, плотность ткани по утку Рг= 173 нит/дм, длина задней части зева ЬЗАДН= 43,5 см, обеспечивающие заданные раздирающие нагрузки и стойкость ткани к истиранию.

11. Сравнение расчётных и экспериментальных значений раздирающей нагрузки ткани и поверхностной плотности ткани позволило установить хорошую сходимость полученных результатов, что свидетельствует об эффективности полученных результатов.

РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Разработанный метод проектирования жаккардовой ткани по заданной раздирающей нагрузке позволяет определять заправочные параметры изготовления и параметры строения ткани и может быть рекомендован для проектирования полиэфирных тканей.

2. Исходными данными для проектирования необходимо выбрать:

— количество используемых переплетений на площади раппорта (V);

— коэффициент, характеризующий вид используемого сырья (С0,СУ);

— линейная плотность нитей (Т0,ТУ);

— разрывная нагрузка и разрывное удлинение нитей (p0,pY ,/0,/у);

— коэффициент соотношения модулей жёсткости нитей (Ке=Е0 / EY);

— коэффициент соотношения плотностей (KP=P0/PY);

— коэффициенты, учитывающие деформацию нитей в ткани.

Лов>Г1ог'Г1ув>ЛугУ,.

— порядок фазы строения ткани PFS;

— вид переплетения ткани (R0>RY, t0cp, tY. Cp).

— долю, занимаемую каждым видом переплетения на площади раппорта (Я);

3. При проектировании ткани необходимо:

• определить диаметры нитей основы и утка до ткачества (d0,dy);

• определить плотность ткани по основе и утку (Р0,РУ);

• определить уработку основных и уточных нитей (а0,ау);

• определить поверхностную плотность ткани (М);

4. Общую плотность ткани, раздирающую нагрузка ткани, уработку нитей в ткани, необходимо определять с учётом площадей, занимаемых каждым видом переплетения: m m.

Ро.ОБЩ =^jPo.ini ' Ру. ОБЩ = У!^К.А > 0).

1 Ы где P0jплотность ткани по основе i — го переплетенияPYlплотность ткани по утку i — го переплетенияи, — доля i — го переплетения на площади раппортат — количество использованных переплетений. т т вооБЩ = ?бо.Л J Qy. oeiu = YjQyM > (2).

1 /=1 где Q0iраздирающая нагрузка ткани по направлению основы i — го переплетенияQyj — раздирающая нагрузка ткани по направлению утка i — го переплетенияп- доля i — го переплетения на площади раппортатколичество использованных переплетений. т аУ. ОБЩ > (3) 1 где aY jуработка нитей утка i — го переплетенияnj — доля i — го переплетения на площади раппортат — количество использованных переплетений.

5. Проектирование тканей по заданной раздирающей нагрузке следует проводить на ЭВМ по программе, написанной на языке QBasic.

6. Для обеспечения наименьшей напряжённости заправки на ткацком станке рекомендуется заправочное натяжение нитей основы 45 сН/нить.