Разработка и исследование методики проектирования одежды с объемными материалами

В настоящее время в нашей стране и за рубежом в результате постоянного расширения сферы деятельности человека возрос интерес к разнообразной спортивной и специальной одежде. Повышаются требования к качеству швейных изделий, их ассортименту. Повышение уровня качества швейных изделий и обновление их ассортимента обеспечивается путем внедрения новых моделей и за счет совершенствования конструкций изделий, использования современной техники и технологии их изготовления, за счет применения новых материалов.

В климатических условиях нашей страны особое значение имеют теплозащитные функции одежды. Правильно подобранная теплозащитная одежда соответствующая своему целевому назначению, способствует сохранению здоровья и повышению работоспособности. Создание одежды для защиты от холода в соответствии с конкретными условиями эксплуатации является сложной задачей. Основные функции теплоизоляции в одежде выполняют слои относительно неподвижного воздуха. С целью создания таких слоев вводятся теплоизоляционные прокладки. Для удобства эксплуатации они могут отстегиваться. В настоящее время выпускаются различные по способу изготовления, сырьевому составу и структуре утепляющие прокладки, расширяется их ассортимент за счет новых химических материалов.

Проблемой создания рациональной одежды для защиты от холода занимались отечественные и зарубежные ученые П. А. Колесников, Р. Ф. Афанасьева, П. П. Кокеткин и З. С. Чубарова, А. Бартон и О. Эдхолм. Вопросам проектирования перо-пуховой одежды посвящены работы JT.A. Бекмурзаева, И. Ю. Бринка, Т. В. Денисовой, Т. Е. Пасековой и др.

В последнее время в качестве утеплителей все чаще применяют объемные материалы. Перспективным теплозащитным материалом является натуральный теплоизолирующий наполнитель — перо и пух водоплавающей птицы. Из нетрадиционного материала он превращается в модный и удобный теплозащитный наполнитель, что связано с его преимуществами по целому ряду свойств. Несмотря на глобальное потепление климата, увеличивается спрос на удобные, практичные, теплые, непромокаемые, не продуваемые, невесомые, экологичные пуховики.

При проектировании и изготовлении изделий большое внимание уделяется снижению массы, повышению формоустойчивости и теплозащитных свойств при сохранении или снижении себестоимости одежды. Решение этой проблемы возможно за счет введения в перо-пуховую смесь других материалов в оптимальных количествах при сохранении заданного уровня качества.

При производстве теплозащитной одежды с объемными несвязными утеплителем возникают дефекты характерные для этого вида изделий, изменение поперечных размеров при огибании пакетов вокруг тела человека. При проектировании одежды данного вида необходимо учитывать изменение размеров и конфигурации отсеков теплозащитной одежды. Устранение дефектов одежды на стадии проектирования является актуальной задачей.

Производство теплозащитной одежды с объемными несвязными утеплителями требует решения вопросов повышения качества и снижения материалоемкости этой одежды.

Одним из определяющих факторов при оценке теплозащитных свойств одежды является ее воздухонепроницаемость. Она влияет на теплозащитные свойства, снижая тепловое сопротивление. К воздухопроницаемости материалов для зимней одежды предъявляются высокие требования, так воздухопроницаемость основных материалов должна быть в пределах 7−60.

Л Л дм /(м с) в зависимости от скорости ветра. Материалы, имеющие воздухопроницаемость выше верхнего предела, должны применяться с ветрозащитной прокладкой.

Метод определения воздухопроницаемости текстильных материалов, регламентируемый ГОСТ 12 088;77, не дает точных результатов при испытании объемных утеплителей. Вследствие этого возникает необходимость разработки такого способа определения воздухопроницаемости, который отражает условия работы объёмных материалов в период их эксплуатации. Разработка нового способа позволит получать стабильные, сопоставимые результаты, отражающие поведение теплозащитных пакетов в эксплуатационных условиях.

Существенным недостатком перо-пухового наполнителя является его миграция через покровную ткань и через проколы материала иглой при образовании соединительных швов одежды, что влияет на внешний вид и потребительские свойства изделий. Устранение этих недостатков позволит повысить уровень качества одежды с такими утеплителями и расширит ассортимент подобной одежды.

Следовательно, проектирование рациональной теплозащитной одежды для различных климатических и производственных условий и повышение уровня ее качества являются актуальной задачей. Успешное решение этой задачи возможно только на базе системного подхода, на основе комплексных исследований совокупности свойств материалов, пакетов и конструктивных решений.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ — основной целью работы является разработка методики проектирования и методов повышения эксплутационных свойств одежды с объемными несвязными наполнителями, позволяющих расширить ассортимент швейных изделий с утепляющими материалами этого класса заданного уровня качества при сохранении или снижении себестоимости.

Для достижения поставленной цели работа выполнялась по следующим приоритетным направлениям:

— установление взаимосвязи между геометрией теплозащитных пакетов и размерами тела человека;

— разработка инструментальных способов определения основных свойств материалов, формирующих теплозащитные пакеты, и разработка методов повышения уровня качества теплозащитной одежды;

— разработка аналитических методов оценки показателей уровня качества теплозащитной одежды с перо-пуховыми утеплителямиразработка и исследование новых конструкций пакетов теплозащитной одежды с объемными утеплителями, позволяющими снизить материальные затраты при сохранении заданного уровня качества.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Работа основывается на системном подходе к решению задач проектирования. Исследования выполнялись с привлечением аналитических, абстрактно-логических методов и методов математической статистики. В работе использованы программы Microsoft Word, Microsoft Exel, Maple для операционной системы Windows 2000 и Windows ХР.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА — научная новизна работы заключается в следующем:

— Теоретически обоснована методика измерения геометрических размеров асимметричных пакетов объемно-пространственной формы для теплозащитной одежды с объёмными несвязными утеплителями. Обосновано подобие геометрии пакетов, обернутых вокруг цилиндрической поверхности, при изменении шага простёгивания этих пакетов и при изменении радиуса цилиндрической поверхности.

— Впервые теоретически обоснована необходимость регулируемой посадки отдельных слоёв материалов оболочки вдоль строчек простёгивания. Установлена взаимосвязь между уровнем относительной посадки материалов оболочки и допустимой толщиной теплозащитных пакетов для изделий разных размеров.

— Разработан новый способ определения воздухопроницаемости объёмных материалов и устройство, реализующее разработанный способ применительно к пакетам теплозащитной одежды. На разработанные способ и устройство получено два патента Российской Федерации на изобретение.

— Разработан способ снижения миграции составляющих объёмных несвязных утеплителей через швы соединения деталей путём введения термопластических прокладок, доводимых до вязко-текучего состояния в процессе выполнения швов или при окончательной влажно-тепловой обработке готовых изделий. Разработанный способ защищен патентом Российской Федерации.

— Разработана конструкция асимметричного пакета теплозащитной одежды. Разработанная конструкция защищена патентом Российской Федерации.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ работы состоит в следующем:

— Установлена взаимосвязь между регулируемой посадкой материалов оболочки вдоль шва простёгивания и толщиной теплозащитных пакетов;

— Разработаны нормированные показатели сокращения поперечных размеров отсеков теплозащитных пакетов с объёмными несвязными утепляющими материалами при формировании объёмно-пространственной формы швейных изделий в процессе окончательной сборки (монтажа) изделия;

— Разработана методика проектирования теплозащитной одежды, учитывающая конструкцию и изменения геометрии отсеков пакетов при придании им объемно-пространственной формы;

— Достигнуто сокращение экспериментальных исследований и повышена воспроизводимость результатов определения воздухопроницаемости отсеков пакетов теплозащитной одежды с объёмными несвязными утепляющими материалами.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ:

Основные результаты работы докладывались на международной научно-технической конференции «Новые технологии управления движением технических объектов», в г. Новочеркасске в 2000 году, на научно-практических конференциях Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса (г. Шахты) и Северо-Осетинского государственного университета (г. Владикавказ) в 1999;2002 гг.

ПУБЛИКАЦИИ:

По теме диссертационной работы опубликовано 9 статей, получено 4 патента Российской Федерации.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ:

Диссертационная работа изложена на 173 страницах машинописного текста. Состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы из 114 наименований. Содержит 59 иллюстраций, 14 таблиц и приложения.

Основные результаты работы и выводы.

1. В результате анализа современных методов проектирования теплозащитной одежды, анализа уровня качества готовых изделий и результатов предварительных исследований по проектированию одежды с объемными несвязными утеплителями установлено, что разработка единой методики проектирования теплозащитной одежды с различными конструкциями утепляющих пакетов является актуальной задачей. Решение задач проектирования одежды такого вида включает комплекс вопросов, связанных с геометрией отсеков теплозащитных пакетов и свойствами материалов, формирующих эти пакеты.

2. Теоретические и экспериментальные исследования геометрии плоских пакетов и пакетов объемно-пространственной формы позволили установить взаимосвязи между геометрическими параметрами этих пакетов при окончательной сборке изделий. Установлено, что сокращение поперечных размеров пакетов (усадка) зависит как от геометрии плоского пакета, так и от максимального радиуса цилиндрической поверхности, получаемой при огибании плоским пакетом тела человека. Величина дополнительной усадки может достигать 4 — 6 процентов.

3. Впервые проведено комплексное теоретическое и экспериментальное исследование асимметричных пакетов. Установлено, что внедрение асимметричных пакетов позволяет расширить возможности художественно-композиционного решения теплозащитной одежды и ведет к снижению расхода перо-пухового утеплителя за счет предварительного деформирования одного слоя оболочки пакета.

Впервые аналитически обоснована необходимость посадки материалов оболочки вдоль строчек простегивания и экспериментально определены допустимые нормативы посадки для плащевых материалов.

4. На основании анализа теплообмена в системе «человек — одеждаокружающая среда» установлено, что значительное влияние на интенсивность теплообмена оказывает воздухопроницаемость теплозащитного пакета. В результате обобщения современных достижений в области определения воздухопроницаемости материалов легкой промышленности предложены способ и устройство для определения воздухопроницаемости объемных материалов, и материалов, сформированных в виде отсеков теплозащитных пакетов.

Новизна идей и технических решений разработанного способа и устройства защищены двумя патентами Российской Федерации на изобретение.

5. Анализ априорной информации и результаты экспериментальных исследований позволили выявить механизм миграции составляющих перо-пухового утеплителя через швы соединения деталей и описать регрессионными моделями взаимосвязь между основными параметрами соединительных швов, утепляющих материалов и интенсивностью миграции.

Предложен способ снижения миграции составляющих перо-пухового утеплителя через швы соединения деталей. Новизна предложенных идей и технических решений защищены патентом Российской Федерации на изобретение на способ снижения миграции через швы.

6. Впервые разработан и апробирован в производственных условиях метод корректировки лекал швейных изделий на базе асимметричных и комбинированных теплозащитных пакетов с объемными несвязными утеплителями. Получены аналитические зависимости, связывающие геометрические характеристики лекал и объемных пакетов.

7. На основании теоретических исследований установлена последовательность расчета толщины (средневзвешенной толщины) теплозащитных пакетов различных конструкций. Предлагаемый порядок расчета основывается на учете модельных особенностей готового изделия и позволяет предусмотреть различные величину изменения размеров теплозащитного пакета на различных участках (например — на участке туловища и на участке рукава, которые с позиций проектирования пакетов объемно-пространственной формы отличаются радиусами).

8. В результате обобщения опыта предприятий по производству теплозащитной одежды и на основании выполненных теоретических разработок и экспериментальных исследований разработана обобщенная методика проектирования одежды с объемными несвязными утепляющими материалами, учитывающая изменение геометрии теплозащитных пакетов в процессе придания изделиям объемно-пространственной формы.

9. Дальнейшие исследования в области проектирования теплозащитной одежды с объемными несвязными утепляющими материалами должны быть направлены на разработку новых конструкций теплозащитных пакетов и на решение вопросов повышения эффективности производства.

10 Внедрение разработанной методики проектирования теплозащитной одежды с объемными несвязными утеплителями имеет социальный и экономический эффект, выражающийся в повышении качества готовой продукции и снижении материалоемкости изделий.

Экономический эффект на единицу изделия составил 68 рублей 73 коп., экономия затрат на утеплитель составляет 30 рублей 25 коп.

Основные положения работы внедрены в учебный процесс и используются в основных учебных курсах специальности «Технология швейных изделий».