Разработка полимерного материала с заданными свойствами для улучшения формообразования авторских моделей одежды Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

В. В. Хамматова, Э. А. Хамматова РАЗРАБОТКА ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ФОРМООБРАЗОВАНИЯ АВТОРСКИХ МОДЕЛЕЙ ОДЕЖДЫ

Ключевые слова: полимерный материал, модификация, плазма, форма, одежда.

Рассмотрено влияние потока плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления на структуру и свойства полимерных материалов, из которых проектируются формы костюма.

Keywords: polymeric material, modification, plasma, form, clothes.

Influence of stream of plasma of VChE - digit decompressed on a structure and properties ofpolymeric materials which the forms of suit are designed from.

При создании авторских моделей одежды с использованием различных приемов моделирования также важно, чтобы материал обладал большим количеством заданных формовочных свойств в зависимости от модели: пластичностью, мягкостью,

драпируемостью, жесткостью, изменением линейных размеров, остаточной деформацией. Нет единого показателя, который бы позволил достаточно точно оценить способность к формообразованию текстильных материалов, различных по волокнистому составу и структуре [1].

Весьма важным показателем качества полимерных материалов является показатель изменения линейных размеров при мокрых обработках и химической чистке. Наиболее неблагоприятно и нежелательно изменение линейных размеров при эксплуатации, так как оно ведет к ухудшению внешнего вида одежды и форм ее отдельных элементов.

В процессе проектирования одежды должно обязательно учитываться направление нити основы, так как в процессе влажно-тепловой обработки и эксплуатации швейных изделий детали одежды испытывают различного рода деформации, связанные с изменением их пористой структуры и, как следствие, изменением линейных размеров (усадки), связанных с анизотропностью полимерных материалов [2,3].

Жесткость на изгиб - основной вид деформации при создании в одежде таких элементов формы, как складки, плиссе, гофре, края деталей. При образовании формы деталей одежды изгиб применяется в сочетании с другими видами деформации растяжения и сжатия материала.

Используя теорию упругости, согласно закону Гука, жесткость на изгиб В (сНсм2) может быть определена по следующей формуле:

B=E-I, (1)

где E-модуль продольной упругости; I-момент инерции сечения тела относительно нейтральной оси.

Момент инерции сечения тела относительно нейтральной оси характеризует способность тела сопротивляться изгибу в зависимости от размеров и формы поперечного сечения. Модуль продольной упругости характеризует способность тела изгибаться, но

уже в зависимости от вида полимерного материала:

Е= б / £, (2)

где б - напряжение; £ - деформация.

Однако, как отмечают исследователи [4], теория динамики цельных упругих тел, широко применяемая в механике, может быть справедлива, применена по отношению к полимерным материалам лишь в некоторых частных случаях, при малых кратковременных их нагружениях. При изгибе полимерные материалы, имеющей сетчатую структуру, образованную большим количеством волокон, происходит условно - упругая деформация, обусловленная действием не только упругой, но еще и эластической составляющих деформации с быстрым периодом релаксации [5].

При анализе пластических свойств формы костюма (ее геометрической четкости и мягкости) мы всегда имеем в виду определенные свойства полимерных материалов, то есть между свойствами ткани и характером формы существует определенная зависимость. Это значит, что если необходимо создать форму совершенно определенного геометрического вида, следует из огромного разнообразия тканей выбрать только те, которые своими характерными свойствами в связи с заданным конструктивным решением смогут обеспечить постоянство этой формы.

Улучшить пластические свойства тканей с содержанием синтетических волокон возможно за счет модификации поверхности материалов потоком низкотемпературной плазмы ВЧЕ-разряда.

В настоящее время в КГТУ проводятся теоретические и экспериментальные исследования по разработке технологий модификации текстильных материалов с использованием потока плазмы высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда [6]. В работе рассмотрены вопросы воздействия низкотемпературной плазмы на полимерные материалы, обработанные в различных режимах при определенных энергетических параметрах и длительности обработки с целью улучшения эксплуатационных характеристик и внешнего вида готовых швейных изделий.

Модификация полимерных материалов потоком плазмы ВЧЕ разряда оказывает существенное влияние на их физико - механические свойства, от которых зависят пластические свойства тканей. В синтетических волокнах увеличиваются растяжимость, уменьшается усадка, сминаемость, раздвижка нитей в швах, осыпаемость, что соответственно влияет на пластические свойства исследуемых полимерных материалов.

Результаты работы и их обсуждение

Для определения пластических свойств полимерных материалов были проведены эксперименты на растяжение образцов из ткани при следующем расположением линии действия силы по отношению к основе: 1) вдоль основы; 2) поперек основы; 3) под углом а = 450 к основе; 4) под углом а = 300 к основе (рис.1,2).

Полимерные материалы с содержанием синтетических волокон обрабатывали в потоке плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления при Р=33 Па; Оаг = 0,04 г/с; Рр = 1,7кВт; 1 =180с.

Как показали результаты исследования, под воздействием потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления изменение деформации растяжения, формы и размеров ячеек модифицированных образцов под разными углами различно. Наибольшее изменение относительного разрывного удлинения до и после обработки плазмой ВЧЕ-разряда пониженного давления характерно для тканей под углом 45 к нити основы, в результате

чего, прямоугольные ячейки превращаются в параллелограммы. В этом случае, чем больше длина перекрытий и меньше число связей контакта, тем больше подвижность тканей.

На рис.1 представлены кривые, характеризующие разрывную нагрузку полушерстяных тканей с содержанием полиэфирных волокон в различных направлениях: по основе в =00 и под углами в =150, в =300, в =450, в =600, в =750, в =900 к нитям основы.

Наряду с повышением относительного разрывного удлинения, разрывная нагрузка модифицированных тканей под углами от 150 до 750 к нити основы уменьшается в тканях полотняного переплетения до 17% и на 30% в тканях саржевого переплетения. Под углом 450 нити напрягаются больше, и разрывная нагрузка уменьшается в тканях полотняного переплетения до17% и в тканях саржевого переплетения до 30%, а под углами 300и 600 нити напрягаются меньше, в основном это обусловлено переплетением тканей.

Разрывная нагрузка полушерстяной ткани, и контрольный образец модифицированный образец

Разрывное удлинение полушерстяной ткани, мм -с— контрольный образец —модифицированный образец

Рис. 1 - Диаграмма разрывной нагрузки полушерстяных тканей при растяжении в различных направлениях

Рис. 2 - Диаграмма разрывного

удлинения полушерстяных тканей при растяжении в различных

направлениях

На основе исследований установлено, что под углом 450 к нити основы в тканях полотняного переплетения после воздействия ВЧЕ-плазмы относительное разрывное удлинение чистошерстяных волокон увеличивается на 24% , а в полушерстяных тканях с содержанием ПЭ волокон (в составе шерсть - 30% и ПЭ - 70%) 8р увеличивается на 29,8% (рис. 2).

Сложный характер деформации вызывает неравномерность удлинения отдельных участков образцов. Под углом 150 к нити основы в полушерстяных тканях удлинение увеличивается до 22,5%. Под углами 30° и 600 к нити основы удлинение увеличивается до 28%; под углом 750 к нити основы в шерстесодержащих до 23,6%.

Таким образом, относительное удлинение тканей под углом 150 к нити основы меньше, чем под углами 300, 450, 600 и 750, так как возможность распрямления продольных нитей ограничена, и при распрямлении нити напрягаются, поэтому при

разгрузке быстро релаксируют; в основном это обусловлено видами волокна и переплетением тканей.

Объектами для исследования изменения линейных размеров полимерных материалов с содержанием 100% ПЭ волокон являлись плательные ткани, прошедшие обработку в потоке плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления (рис.3).

—I цикл —II цикл —I цикл II ЦИКЛ

ВТО + увлажнение Плазменная обработка +увлажнение + ВТО

Рис. 3 - Полярная диаграмма анизотропии относительно уменьшения усадки плательных тканей с содержанием 100% ПЭ после термовлажностных воздействий

Для образцов плательных тканей с содержанием 100% синтетических ПЭ волокон относительное уменьшение усадки достигает в первом и втором циклах обработки на 7 % и 18% под воздействием ВТО + увлажнение. В полимерных материалах, модифицированных плазмой, происходит уменьшение усадки под углами 450 и 30° после первого цикла обработки ВТО до 25%, а после второго цикла до 35% (рис.3), так как в направлении 450 отмечалось наибольшее удлинение полимерных материалов.

Заключение

Проектируя авторскую модель одежды, необходимо помнить о соподчиненности пластики силуэта с пластикой всех его деталей и элементов. Единство композиции предмета достигается тогда, когда в ней существует связь между целым и частями. Если силуэт решен в одном пластическом ключе, а его элементы в другом, то может возникнуть противоречие между деталями и целым, а это ведет к несостоятельности композиционного решения и ухудшению формообразования авторской модели.

Установлен оптимальный диапазон изменения значений параметров обработки потоком плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления, в пределах которого происходит изменение физико - механических свойств текстильных материалов: расход плазмообразующего газа аргона и воздуха от 0 до 0,05 г/с; продолжительность обработки - т=60 - 180с; давление в рабочей камере от 26 до 53 Па; частота поля - f=13,56 МГц и мощность разряда от 0,2 до 2,0 кВт.

Эксперименты показали, что на пластические свойства полимерных материалов оказывают влияния не только режимы обработки плазмой ВЧЕ-разряда, но и их волокнистый состав и такие физико - механические свойства, как растяжимость, усадка, осыпаемость, упругость (сминаемость), раздвижка нитей в швах и драпируемость.

В соответствии с улучшением пластических свойств полимерных материалов плазменной обработки можно проектировать и создавать модели сложных форм и конструкций.

Литература

1. Olofson, B.A. General Model of fabric as Geometric - Mechanical Structure/ B.A. Olofson // Journal of the Textile Institute Trans. - 1964. - V.55, № 11. - Р. 543-557.

2. Луцык, Р.В. Влияние технологических и эксплуатационных деформаций на пористую структуру и тепломассопереносные характеристики деталей одежды / Р.В. Луцык, Д.П. Литевчук // Изв. вузов. Технол. текст. пром. - сти. -1987. - № 4.- С. 16-21.

3. Чернышова, Л.В. Исследование анизотропии показателей усадки льняных тканей / Л.В. Чернышова, И.В.Мининкова, А.Н. Ступников // Изв. вузов. Техн. текст. пром-сти. -2004. -Т. 278. - №3. - С. 18-20.

4. Кукин, Г.Н. Текстильное материаловедение /Г.Н.Кукин, А.Н.Соловьев, А.И. Кобляков.- М.: Легпромиздат, 1989. - 352 с.

5. Бузов, Б.А Материаловедение швейного производства / Б.А. Бузов, Т.А. Модестова, Н.Д. Алыменкова. - М: Легпромбытиздат, 1986. - 424 с.

6. Абдуллин, И.Ш. Влияние потока плазмы на микроструктуру и свойства текстильных материалов для проектируемых моделей одежды. / И.Ш.Абдуллин, Э.А.Хамматова, В.В. Хамматова // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - № 6. - С. 59-64.

© В. В. Хамматова - д-р техн. наук, проф., зав. каф. дизайна КГТУ, [email protected];

Э. А. Хамматова - студ. КГТУ.