Разработка структуры и технологии производства комбинированных швейных ниток специального назначения

Актуальность темы

Для пошива изделий специального назначения требуются швейные нитки, обладающие высокими физико-механическими свойствами, хорошей перерабатывающей способностью. Качество швейных ниток определяет качество и надежность швейных изделий, и эффективность технологического процесса изготовления одежды. Внешний вид, прочность швейных и других изделий в определенной степени зависят от прочности швов, поэтому качеству швейных ниток придается большое значение. 1].

В различных отраслях промышленности эксплуатируются термостойкие изделия, изготовленные из волокон и нитей на основе ароматических диаминов или диангидридов ароматических кислот — Русар, и полипарафени-лен-1,3,4-оксадиазолов — Арселон. Волокна, нити, швейные нитки и изделия на их основе имеют уникальные свойства.

Потребность в швейных нитках данного вида достаточно высокая, однако, спрос ограничивается высокой стоимостью русара и недостаточной прочностью арселона, поэтому в настоящее время целесообразным и актуальным является разработка комбинированных неоднородных швейных ниток. Это позволит существенно повысить физико-механические, эксплуатационные, гигиенические и эстетические свойства текстильных изделий, в том числе и снизить затраты при производстве, а также позволит значительно расширить ассортиментную группу термо-, огнестойких ниток, обеспечивающих потребительские свойства защитной одежды.

Использование комбинированных швейных ниток из химических волокнистых материалов имеет особое значение, так как бурно развивается отрасль технического текстиля, как в нашей стране, так и за рубежом.

Выбранная тема исследований актуальна в условиях жесткой конкуренции на рынке, кризиса в мировой экономической системе, вступлением в ВТО и, связанной с этим, необходимостью совершенствования технологии изготовления высококачественных швейных ниток с новыми потребительскими свойствами, которая обеспечит конкурентоспособность отечественной продукции над импортной.

Цель исследования. Разработать структуру и технологию производства комбинированных швейных ниток специального назначения, для пошива изделий технического текстиля.

В соответствии с указанной целью были поставлены и решены следующие задачи:

— проведен анализ целесообразности использования комбинированных синтетических швейных ниток в текстильной и легкой промышленности;

— выбраны комплексные нити русар, арселон и арселоновая пряжа, для изготовления комбинированных швейных ниток и пошива изделий специального назначения;

— проведены физико-механические исследования исходных комплексных нитей и пряжи различных линейных плотностей;

— проведено с помощью теории механики нити, проектирование прочности исходных нитей служащих для выработки комбинированных швейных ниток;

— разработана новая структура получения комбинированных швейных ниток;

— проведено математическое планирование эксперимента с целью получения оптимальных параметров процесса кручения с использованием пакета программ Excel и MathCAD;

— определены основные технологические параметры, влияющие на физико-механические свойства комбинированных нитей;

— выбраны оптимальные условия кручения нитей с целью снижения их неравновесности;

— проведено исследование влияния натяжения на физико-механические показатели комбинированных швейных ниток;

— проведено исследование влияния влаги и температуры на прочность швейных ниток;

— выведены формулы, для расчета прочности комбинированных швейных ниток;

— наработана опытная партия комбинированных швейных ниток и проведена апробация их в производственных условиях;

— проведен экономический расчет эффективности выработки комбинированных швейных ниток;

— разработан проект технических условий, для швейных ниток;

— получены патенты на две полезные модели и положительное решение о выдаче патента на изобретение.

Методика исследований. Поставленные задачи решались теоретическими и экспериментальными методами. Экспериментальные исследования по наработке швейных ниток проводились в учебно-технологических и производственных лабораториях кафедры Прядения МГТУ имени А. Н. Косыгина, а переработка на ООО «НПФ Термостойкие изделия» в швейном цехе по пошиву специзделий из арселоновых тканей и нетканых материалов технического назначения. В работе широко использовались методы математического планирования эксперимента. При исследовании свойств нитей использовались ГОСТированные методики. Результаты экспериментальных и теоретических исследований обработаны методами математической статистики с использованием ЭВМ и пакета программ Excel, MathCAD.

Научная новизна:

— доказана целесообразность использования комбинированных швейных ниток, для пошива изделий специального назначения- -разработана структура комбинированных швейных ниток- -разработана технология и оптимальные технологические параметры выработки комбинированных швейных ниток из комплексных нитей;

— разработана технология и оптимальные технологические параметры выработки комбинированных швейных ниток из комплексных нитей и пряжи- -получены регрессионные модели отражающие влияние параметров кручения на свойства швейных ниток;

— получены расчетные формулы, для определения абсолютной разрывной нагрузки комбинированных швейных ниток;

— показана экономическая эффективность выработки данных комбинированных швейных ниток.

Практическая ценность: -в разработке структуры и технологии производства комбинированных швейных ниток из комплексных нитей русар и арселон;

— в разработке структуры и технологии производства комбинированных швейных ниток из комплексных нитей русар и арселоновой пряжи- -в разработке производства швейных ниток с низкой себестоимостью- -в разработке формул для расчета прочности комбинированных швейных ниток;

— в разработке проекта технических условий, для швейных ниток. Использование разработанных комбинированных швейных ниток позволяет расширить ассортимент крученых изделий, вырабатываемых из комплексных нитей русар, арселон и арселоновой пряжи, для пошива изделий технического текстиля.

Реализация результатов работы. Полученный ассортимент комбинированных швейных ниток, изготовляемых из комплексных нитей и пряжи, можно использовать для сшивания изделий специального назначения, что подтверждается опытной переработкой партии, и получать разработанную структуру на существующем отечественном оборудовании. Акты о наработке опытных образцов комбинированных швейных ниток и их переработки приведены в приложении.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на:

— Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс — 2010): Иваново: ИГТА, 2010 г.

— Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона» (Лён — 2010): КГТУ — Кострома, 2010 г.

— Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль.

2010) — М.- ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2010 г.

— Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые — развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск — 2011), Иваново: ИГТА, 2011 г.

— Всероссийская научная конференция молодых ученых «Инновации молодежной науки», Санкт-Петербург — СПб.: СПГУТД, 2011 г.

— 63-я межвузовская научно-техническая конференция молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ — производству», КГТУ. -Кострома, 2011 г.

— Международной научно-технической конференции «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль.

2011) — М.- ФГБОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2011 г.

Публикации. Тезисы докладов:

1. М. С. Дориомедов, В. А. Родионов «Комбинированные синтетические швейные нитки», Тезисы докладов: Международная н/т конференция «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (Прогресс — 2010):. Часть 1. — Иваново: ИГТА, 2010. — с. 67.

2. М. С. Дориомедов, В. А. Родионов «Комбинированные швейные нитки для защитной одежды огнеборцев», Тезисы докладов: Международная н/т конференция «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономики региона» (Лен — 2010): КГТУ — Кострома, 2010. — с. 33.

3. М. С. Дориомедов, A.B. Фролов «Неоднородные швейные нитки специального назначения», Тезисы докладов: Международная н/т конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль — 2010) — М.- ГОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2010. — с. 20.

4. М. С. Дориомедов, В. А. Родионов «Расчет прочности исходных нитей, служащие для выработки неоднородных швейных ниток специального назначения», Тезисы докладов: Межвузовской н/т конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые — развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2011):. Часть 1. — Иваново: ИГТА, 2011. — с. 19.

5. М. С. Дориомедов «Факторы, влияющие на физико-механические свойства швейных ниток специального назначения», Тезисы докладов: Всероссийской научной конференции молодых ученых «Инновации молодежной науки» Санкт-Петербург, 2011. — с. 242.

6. М. С. Дориомедов «Влияние натяжения на свойства комбинированных швейных ниток», Тезисы докладов: 63-й межвузовской н/т конференции молодых ученых и студентов «Студенты и молодые ученые КГТУ — производству», КГТУ г. Кострома 2011. — с. 25.

7. М. С. Дориомедов «Влияние влаги на прочность швейных ниток», Тезисы докладов: Международная н/т конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль — 2011) — М.- ФГБОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2011. — с. 25.

Статьи:

1. М. С. Дориомедов, В. А. Родионов «Технология получения термостойких комбинированных швейных ниток» / Известия Вузов. Технология текстильной промышленности — 2012, № 1 (337). С. 37. .41.

2. М. С. Дориомедов, В. А. Родионов «Термостойкая швейная нитка специального назначения и способ её получения» / Химические волокна — 2011, № 2 С. 20.22.

3. М. С. Дориомедов, В. А. Родионов «Неоднородные швейные нитки для термои огнестойкой защиты в условиях опасных для жизни» / Дизайн и технологии — 2011, № 26 (68). С. 53.58.

4. М. С. Дориомедов, В. А. Родионов «Исследование влияния натяжения на физико-механические свойства термостойких комбинированных швейных ниток» / Сборник научных трудов аспирантов. Вып. 17. — М.: ФГБОУ ВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина», 2011 г., С.З.7.

5. Пат. № 106 902 Россия, МПК Б 02 О 3/46. Швейная нитка / Дориомедов М. С., Родионов В. А.: Моск. гос. текстил. ун-т. — № 2 011 113 491/12, 08.04.2011 г.- опубликовано: 27.07.2011 г.

6. Пат. № 108 039 Россия, МПК Б 02 в 3/46. Швейная нитка / Дориомедов М. С., Родионов В. А.: Моск. гос. текстил. ун-т. — № 2 011 113 490/12, 08.04.2011 г.- опубликовано: 10.09.2011 г. и.

Выводы по главе 5.

1. Швейные нитки, предназначенные для сшивания изделий специального назначения эксплуатирующийся в условиях опасных для жизни должны обладать следующими основными физико-механическими показателями: высокой разрывной нагрузкой, оптимальным удлинением при разрыве, равновесностью не более 3 витков на 1 метр, низкой жесткостью при кручении и изгибе.

2. Наработка опытных образцов швейных ниток производилось в лаборатории кафедры прядения МГТУ им. А. Н. Косыгина. Направление второй крутки выбиралось противоположно направлению первой крутки. При сравнении наработанных опытных образцов швейных ниток с 100% Русаром видно, что прочность КШН меньше на 30−40%, но этого достаточно для эксплуатации данного вида ниток в промышленности, а по такому показателю как неравновесность они превосходят нитку из 100% Русара.

3. Разработанный ассортимент комбинированных швейных ниток не создаёт ситуаций, способных привести к дополнительным ожогам расплавленной массой. Помимо стойкости к действию огня и тепла швейные нитки обладают высокими прочностными показателями, что указывает на их перспективность при использовании для сшивания различного типа технических и специальных изделий.

4. В результате переработки было установлено, что неоднородные швейные нитки могут успешно перерабатываться на швейных машинах отечественного производства.

5. При переходе швейных ниток из 100% полимеров, на неоднородные швейные нитки переналаживание швейного оборудования не требуется.

6. Ниточные швы, выполненные с использованием неоднородных комбинированных швейных ниток КР-КА и КР-ПрА, способны обеспечить условия равной прочности с арселоновыми тканями технического назначения, как в начальных условиях, так и в момент действия высоких температур.

7. Разработанные на кафедре Прядения МГТУ им. А. Н. Косыгина опытные образцы швейных ниток, отвечают современным требованиям, предъявляемым к швейным ниткам.

8. Полученная структура швейных ниток обладает достаточно высокой удельной разрывной нагрузки, малой неравновесностью, а также малой жесткостью при кручении и могут с успехом конкурировать с нитками импортного производства.

9. Экономический расчет показал, что внедрение в производство, нового вида комбинированных швейных ниток экономически эффективно, так как дает возможность значительно снизить себестоимость новых видов продукции, что может оказать положительное влияние на повышение эффективности и конкурентоспособности предприятий.

При обеспечении высокого качества продукции себестоимость единицы продукции 1 тонны комбинированных швейных ниток ниже себестоимости швейной нитки из 100% русара, для КШН КР-КА на 20%, а для КШН КР-ПрА на 45%.

При переходе с 100% швейной нитки русар на неоднородные КШН экономически выгодно — потребителю, т.к. получается качественная продукция по более низкой цене- - производителю, т.к. снижаются экономические затраты на сырью.

Выпуск высококачественной продукции может положительно повлиять на увеличение спроса и объёмов продукции, что позволит не только расширить потребительскую базу, но и снизить себестоимость продукции за счет условно постоянных расходов.

Заключение

.

1. В настоящее время производства химических волокон и нитей технического назначения во всем мире является главным направлением в развитии текстильной промышленности. Они находят применения для изготовления, как товаров широкого потребления, так и изделий технического текстиля.

2. В процессе работы с литературными источниками и предприятиями отрасли было установлено, что в настоящее время целесообразным и актуальным является разработка комбинированных неоднородных швейных ниток. Разработка технологий производства и проектирование свойств КШН способствует увеличению эффективности использования химических волокон и нитей и позволяет существенно изменить в желаемом направлении физико-механические, эксплуатационные и гигиенические свойства изделий на основе принципа компенсации недостатков одних видов волокон и нитей преимуществами других.

3. Для производства швейных ниток специального назначения целесообразно использовать термостойкую параарамидную нить и огнестойкую по-лиоксадиазольную нить и пряжу. В качестве первого компонента используется нить Русар 29,4 текс — КР (ОАО «Каменскволокно» Ростовская область) — комплексная нить Арселон 29,4 текс — КА (г. Светлогорск ПО «Химволок-но») и Арселоновая пряжа 29 текс — ПрА (ОАО «Кобринская прядильно-ткацкая фабрика Ручайка»).

4. Проведенное исследование влияния натяжения на физико-механические свойства комбинированных швейных ниток показало возможность увеличения этих свойств в положительную сторону.

5. Неоднородная система швейных ниток имеет большую возможность изменения свойств, чем однородная.

6. Получение синтетических комбинированных неоднородных швейных ниток заданной структуры, для пошива изделий технического назначения возможно на тростильно-крутильном оборудовании отечественного производства.

8. Проведено планирование эксперимента с целью определения адекватности моделей. Для показателей изменяющихся параболически, рассмотрим однофакторную регрессионную модель (модель второго порядка), для линейных рассмотрим линейную однофакторную регрессионную модель (модель первого порядка). Проведенный эксперимент обладает свойствами воспроизводимости. Также гипотезы об адекватности линейной и квадратичной параболической однофакторных регрессионных моделей не отвергаются.

9. При анализе зависимостей физико-механических показателей от числа кручений установлено, что оптимальная структура КШН, при которой наблюдается наивысшее значение разрывной нагрузки, минимальное значение неравновесности, является величина фактической крутки К2 =230 кр./м.

10. При производстве и проектировании комбинированных неоднородных швейных ниток одним из важных показателей является прочность на разрыв. С этой целью с помощью метода подобия и равных размерностей получено уравнение зависимости прочности крученых ниток от параметров технологического процесса: прочности комбинированной нити (стренги), толщины крученой нити и готовой нитки, круток К! и К2. Получена формула для расчета прогнозируемой разрывной нагрузки, которая имеет вид:

Т1 тхкх.

0,5186 0,0241.

ТХКХ для КШН КР-КА.

РгУ.

Т2К2 тхкх.

0,56 330,0474 V.

ТХКХ для КШН КР-ПрА V г У.

Использование полученных формул позволяет исключить проведение испытаний по определению разрывной нагрузки комбинированных швейных ниток, сэкономить дорогостоящее сырье и снизить количество отходов.

11. Проведенный экономический расчет показал, что внедрение в производство, нового вида комбинированных швейных ниток экономически эффективно, так как дает возможность значительно снизить себестоимость новых видов продукции, что может оказать положительное влияние на повышение эффективности и конкурентоспособности предприятий.

При обеспечении высокого качества продукции себестоимость единицы продукции 1 тонны комбинированных швейных ниток ниже себестоимости швейной нитки из 100% русара, для КШН КР-КА на 20%, а для КШН КР-ПрА на 45%.

12. Изучено влияние влаги на свойства готовых швейных ниток. Воздействие влаги на нитки приводит к потере прочности в среднем на 10% и увеличению удлинению на 9%. Проведенные исследования показали возможность эксплуатации изделий из неоднородных швейных ниток в условиях повышенной влажности.

13. Переработка опытных образцов швейных комбинированных ниток проведена на ООО «НПФ Термостойкие изделия в швейном цеху по пошиву специзделий из арселоновых тканей технического назначения. Для пошива использовались швейные машины Подольского механического завода 862 класса с номером иглы 130. По результатам переработки установлено, что:

— переналаживание швейного оборудования при шитье не требуется;

— заправка нитки в ушко с помощью автоматического нитеводителя проходила без осложнений;

— при этом обрывов во время швейной переработки по вине ниток не было. На одном образце пошиваемого изделия произошло плохое сшивания, данный образец сознательно не был учтен, т.к. имело место нарушение процесса пошива (человеческий фактор), а не плохое качество самих швейных ниток. Кроме того, случаев самопроизвольного распускания ниточных переплетений не отмечено;

— ниточные швы, выполненные с использованием неоднородных комбинированных швейных ниток КР-КА и КР-ПрА, способны обеспечить условия равной прочности с арселоновыми тканями технического назначения, как в начальных условиях, так и в момент действия высоких температур.

Благодаря тому, что швейные нитки выработаны с использованием ар-селоновой нити и пряжи, имеют не большую жесткость, а использованная пряжа очень мягкая, уменьшается возможность поломки и тем самым увеличивает срок службы швейных машин.

14. Разработанные на кафедре Прядения МГТУ им. А. Н. Косыгина опытные образцы комбинированных швейных ниток, отвечают современным требованиям, предъявляемым к швейным ниткам. Полученная структура швейных ниток обладает достаточно высокой удельной разрывной нагрузкой, малой неравновесностью, жесткостью при кручении и могут с успехом конкурировать с нитками импортного производства.