CC BY
16
ТЕХНОЛОГ1Я ЛЕГКО1 I ХАРЧОВО1 ПРОМИСЛОВОСТ1
УДК 677.017.4:677.075
С.Ю.БОБРОВА, Л.СГАЛАВСЬКА, Л.А. СИНЬКОВА
Кшвський нацiональний унiверситет технологш та дизайну
ВПЛИВ ПАРАМЕТР1В В'ЯЗАННЯ НА СТРУКТУРН1 ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРИКОТАЖУ, ВИГОТОВЛЕНОГО 3 ВИСОКОМОЛЕКУЛЯРНИХ ПОЛ1ЕТИЛЕНОВИХ НИТОК
У cmammi представлено результати до^дження впливу napcuuempie в 'язання на структуры характеристики надмщного трикотажу, призначеного для захисту вiд pi-зних видiв мехатчних ушкоджень. Тpикоmcжнi полотна вироблено на сучасному високопродуктивному плосков'язальному обладнант Stoll CMS 330 10 класу i-з високомолекулярно' nолiemилeновоi нитки Doyentrontex. Виявлено, що найбшьший вплив на структурш характеристики трикотажу мае глибина кулipувaння та натяг нитки, яю i були обран в якосmi керованих фcкmоpiв при постановц експерименту.
У peзульmcmi реалгзаци повного двофакторного експерименту вироблено зразки трикотажу переплетення гладь й до^джено параметри iх структури - юльюсть петельних pядiв та стовпчиюв в 100 мм трикотажу (щыьтсть по горизонтmi та вертикалi), довжину нитки у nemлi та поверхневу густину. Встановлено мcmeмcmичнi peгpeсiйнi зcлeжносmi, що описують вплив meхнологiчних ncpaмempiв в 'язання на структурн характеристики трикотажу. Виявлено, що основним чинником, що вливае на змiну ncpaмempiв структури трикотажу, е глибина кулipувaння, яка дозволяе в широких дicnaзонcх регулювати нeобхiднi параметри захисних виpобiв i прогнозувати 'х влcсmивосmi. Кpiм того, до^джено розривальне зусилля по лiнii петельного стовпчика та розривальне видовження, сттюсть до порезу розроблених зразюв трикотажу. Одержан показники мiцносmi та ^rn^^i до nоpiзу дають змогу рекомендувати 1'х для виготовлення pi-зних асортиментних груп захисних трикотажних виpобiв вiд мехатчних ушкоджень. Це можуть бути високомiцнi pобочi pукaвчиковi вироби, фартухи, налоктники, наколтники, одяг або вставки до одягу рибалок, мисливцiв, спортсметв, mуpисmiв, а також легк та ефективн засоби бронезахисту у виглядi жилemiв, pi-зних комплектуючих до них, npоmиосколковi покривала, балктичн маски, балаклави, чохли на шоломи i m.i.
Ключовi слова: параметри в 'язання, структурн характеристики трикотажу, зашсн вироби, високомолекулярна nолiemилeновa нитка, глибина кулipувaння, довжина нитки у nemлi.
С.Ю.БОБРОВА, Л.Е ГАЛАВСКАЯ, Л.А. СИНЬКОВА
Киевский национальный университет технологий и дизайна
ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ВЯЗАНИЯ НА СТРУКТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРИКОТАЖА, ИЗГОТОВЛЕННОГО ИЗ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ НИТЕЙ
В статье представлены результаты исследования влияния параметров вязания на структурные характеристики сверхпрочного трикотажа, предназначенного для защиты от различных видов механических повреждений. Трикотажные полотна изготовлено на современном высокопроизводительном плосковязальном оборудовании Stoll CMS 330 10 класса из высокомолекулярной полиэтиленовой нити Doyentrontex. Выявлено, что наибольшее влияние на структурные характеристики трикотажа имеет глубина кулирувания и натяжение нити, которые и были выбраны в качестве управляемых факторов при постановке эксперимента.
В результате реализации полного двухфакторного эксперимента изготовлены образцы трикотажа переплетения гладь и исследованы параметры их структуры - количество петельных рядов и столбиков в 100 мм трикотажа (плотность по горизонтали и вертикали), длина нити в петле и поверхностная плотность. Установлены математические регрессионные зависимости, описывающие влияние технологических параметров вязания на структурные характеристики трикотажа. Выявлено, что основным фактором, которая влияет на изменение параметров структуры трикотажа, является глубина кулирувания, позволяющая в широких диапазонах регулировать необходимые параметры защитных изделий и прогнозировать их свойства. Кроме того, исследованы разрывное усилие по линии петельного столбика и разрывное удлинение, стойкость к порезу разработанных образцов трикотажа. Полученные показатели прочности и устойчивости к порезу позволяют рекомендовать их к
изготовлению защитных трикотажных изделий различных ассортиментных групп от механических повреждений. Это могут быть высокопрочные рабочие перчаточные изделия, фартуки, налокотники, наколенники, одежда или вставки к одежде рыбаков, охотников, спортсменов, туристов, а также легкие и эффективные средства бронезащиты в виде жилетов, различных комплектующих к ним, противоосколочные покрывала, баллистические маски, балаклавы, чехлы на шлемы и т.д.
Ключевые слова: параметры вязания, структурные характеристики трикотажа, защитные изделия, высокомолекулярная полиэтиленовая нить, глубина кулирования, длина нити в петле.
S.Yu. BOBROVA, L.Ye. HALAVSKA, L.A. SYNKOVA
Kyiv National University of Technologies and Design
INFLUENCE OF KNITTING PARAMETERS ON STRUCTURAL CHARACTERISTICS OF KNITWEAR, PRODUCED FROM HIGH-MOLECULAR POLYETHYLENE YARN
The article presents the results of the study of the influence of knitting parameters on the structural characteristics of ultra-strong knitwear, designed for protection against various types of mechanical damage. Knitted fabrics are made on modern high-producing flat knitting machine Stoll CMS 330 10 from ultra-high molecular polyethylene weight yarn Doyentrontex. It was revealed that the knockover depth and the yarn tension have the greatest influence on the structural characteristics of knitwear, which were chosen as controlled factors when setting up the experiment.
As a result of the full two-factor experiment the knitted fabric samples were produced and the parameters of their structure were investigated - quantity of wales and courses in 100 mm of knit, the loop length and the fabric weight. Mathematical regression dependencies have been established that describe the influence of knitting technological parameters on the knitwear structural characteristics. It has been revealed that the main factor that influences the change in the parameters of the knitwear structure is the knockover depth, which makes to possible to manage the necessary parameters of protective products in wide ranges and predicting their properties. In addition, breaking load along the wale and breaking elongation, cut resistance of the developed knitted fabrics were investigated. The obtained indicators of strength and resistance to cuts allow us to recommend them for the manufacture of various protective knitted products from mechanical damage. These can be high-strength protective gloves and sleeves, aprons, elbow pads, knee pads, clothes or inserts for clothes of fishermen, hunters, athletes, tourists, in addition lightweight and effective means of body armor in the form of vests, various components to them, splinter-proof covers, ballistic masks, balaclava, helmet covers, etc.
Keywords: knitting parameters, structural characteristics of knitwear, protected products, ultra- high molecular polyethylene weight yarn, knockover depth, loop length.
Постановка проблеми
Захисний одяг завдяки високим показникам мщносл, зносостшкосп та AOBroBi4HOcri, що обумовлеш використанням високомолекулярних полiетиленових волокон та ниток, знайшов свое застосування у багатьох галузях промисловосп, а також у повсякденному використанш, у якосп елеменпв обмундирування представнишв силових структур та спортсмешв.
Асортимент виробiв ще! групи представлений рiзноманiтними виробами для захисту вщ мехашчних ушкоджень, серед яких високомщш робочi рукавчиковi вироби, фартухи, налокотники, наколшники, одяг та шкарпетковi вироби для рибалок, мисливщв, спортсмешв, туриспв. До ще! групи також вщносять легш та ефективш засоби бронезахисту у виглядi жилепв, рiзних комплектуючих до них, протиосколковi покривала, батстичш маски, балаклави, чохли на шоломи, а також текстильш композити для бронювання техшки.
Осшльки високомолекулярш полiетиленовi нитки не виробляються в Укра!ш, а закуповуються за кордоном за високою цшою, що коливаеться у вщповщносп до курсу валют, недоцшьно використовувати для в'язання захисних виробiв певного асортименту круглi машини з подальшим розкршним способом виготовлення при великш шлькосп вiдходiв. Тому потенцшним обладнанням для переробки високоварпсно! сировини, яким оснащеш вичизняш тдприемства з виготовлення верхнього трикотажу, е сучасш плосков'язальш автомати фiрм Shima Seiki та Stoll. Технологiчнi можливостi зазначених титв високопродуктивного в'язального обладнання дозволяють виробляти деталi складно! форми iз значною економiею матерiалу, майже без вiдходiв й подальших обробних операцш. Завдяки короткому вiдрiзку часу, вщведеного на перезаправку обладнання, е можливють швидкого виготовлення дрiбних партiй виробiв та деталей задано! форми. При цьому можна отримувати складнi просторовi 3D-деталi та вироби за рахунок змiни переплетень, сировини, щшьносп в'язання та перiодичного виключення та включення голок.
Ан&ш останшх дослвджень i публшацш
На даний час не достатньо вивчено особливосп переробки надмщно! сировини на в'язальних машинах будь-якого типу, осшльки така сировина в Укра!ш переробляеться тiльки на ткацькому обладнанш. Але найчастiше вироби та полотна для захисту вiд механiчних ушкоджень завозяться в державу з-за кордону. Тому до цього часу ввдсутт прогресивш технологи в'язання захисних виробiв i полотен вiд механiчних ушкоджень, хоча в'язальне обладнання на шдприемствах легко! промисловостi представлене у широкому дiапазонi [1,2].
Формулювання мети дослвдження Метою дано! роботи е встановлення функцiональних залежностей мiж параметрами в'язання, зокрема глибиною кулiрування й вхщним натягом ниток та параметрами структури трикотажу для подальшого виготовлення трикотажу тдвищено! мiцностi з прогнозованими властивостями.
Викладення основного матерiалу дослiдження Для дослщжень обрано одинарне кулiрне переплетення гладь, структура якого характеризуеться гладшстю лицьово! поверхнi, що забезпечить легше проковзування i вiдповiдно надiйний захист вщ рiзних механiчних ушкоджень. Зразки трикотажу виготовлено на плосков'язальному обладнанш Stoll CMS 330 10 класу iз високомолекулярно! полiетиленово! нитки Doyentrontex лiнiйно! густини132 текс. У процеа в'язання трикотажу на параметри його структури та властивосп впливають наступш технологiчнi параметри: глибина кулiрування, сила натягу нитки та зусилля вщтягування полотна [3]. Проте, найбшьший вплив мае глибина кулiрування, оскiльки саме вона на кулiрних машинах визначае довжину нитки у петлi i вiдповiдно щiльнiсть в'язання.
У данш роботi сплановано та реалiзовано повний двофакторний експеримент, де у якосп керованих факторiв обрано глибину кулiрування та натяг нитки. Глибина кулiрування змiнювалася шляхом змiни положення кулiрного клина. Величину вхiдного натягу нитки регулювали за допомогою бокового компенсатора при сталому зусиллi вщтягування полотна (табл.1).
Таблиця 1
Умови проведення експерименту_
Натуральнi значення Кодоваш значення
Умови проведення експерименту h, мм с, сН Xi Х2
Середнш рiвень фактора 3,18 22 0 0
1нтервал варiювання факторiв Ii 0,5 5 1 1
Максимальний рiвень фактора Хмах 3,68 27 + +
Мшмальний рiвень фактора Xmin 2,68 17 - -
На плосков'язальних машинах Stoll глибина кулiрування змiнюeться за допомогою команди NPK (щiльнiсть) у дiапазонi -2.0 < п < 2.0. Для визначення глибини кулiрування у мшметрах використана залежнiсть, що описуе взаемозв'язок глибини кулiрування з довжиною нитки у петл^ розмiром основних петлетвiрних органiв машини, як1 приймають участь у формуванш петель, та товщиною нитки [4]. На пiдставi встановлених мшмального та максимального значень довжини нитки у петлi за вказаною залежшстю розраховано мiнiмальне та максимальне значення глибини кулiрування. Натяг нитки вимiрювався тензометром в сН для максимального та мшмального положення бокового компенсатора.
У результата реалiзацii повного двофакторного експерименту на в'язальному обладнанш Stoll вироблено 4 зразка трикотажу й дослщжено параметри iх структури - шльшсть петельних рядiв та стовпчишв в 100 мм трикотажу (щшьтсть по горизонталi та вертикал^, довжину нитки у петлi та поверхневу густину (табл.2).
Таблиця 2
Параметри структури трикотажу_
Зразок 1 2 3 4
Щiльнiсть по горизонталi, Nс ( кшьшсть петельних стовпчик1в в 100 мм трикотажу) 49 51 54 56
Щшьтсть по вертикал^ Np (к1льк1сть петельних рядiв в 100 мм трикотажу) 46 55 79 82
Довжина нитки у петл^ L, мм 8,52 7,99 7,03 6,50
Поверхнева густина, Ms, г/м2 336,46 342,28 439,92 431,86
У таблиц 3 наведено матрицю планування повного двофакторного експерименту та значення вимiрювань довжини нитки у петлг Кожен дослщ матрицi планування виконано при 5 повторних дослщах з метою визначення дисперсп вiдтворюваностi SL, яка характеризуе помилку дослщу. Перевiрку гiпотези про однорщшсть дисперсi! в дослiдах матриц здiйснено за допомогою критерiя
Кохрена GR [5]. Табличне значення критер1я GT = [P0=0,95; /{Su2}=m-1=5-1=4;N=4]=0,91. У нашому випадкуGR=0,6287<GT=0,91, тобто дисперсп однорiднi i к1льк1сть повторных дослщв достатня.
Таблиця 3
_Матриця планування з урахуванням ефекту взасмодй'. Довжина нитки у петлi L_
№ дослщу U Рiвнi фактору Повторш дослiди V Е г Г S2 L {Г }
Х0 X1 X2 X1X2 1 2 3 4 5
1 + + + + 8,50 8,50 8,47 8,52 8,60 35,14 8,518 0,00242
2 + + - - 8,00 8,09 7,9 8,00 7,95 39,94 7,988 0,00497
3 + - + - 7,00 7,07 6,95 7,02 7,10 42,59 7,028 0,00347
4 + - - + 6,50 6,48 6,41 6,51 6,60 32,50 6,500 0,00465
Е 0,01551
За результатами експерименту знайдено значення коефщенпв perpecii' b0 = 7,509, b1 = 0,745, b2 = 0,265, b12 = 0,0005 [5]. Значення коефщента для кожного фактора вщповщае внеску даного чинника в параметр ошишзацп при переходi фактора з нульового рiвня на верхнш або нижнiй. Значущiсть коефщенпв регресп перевiрено за допомогою критерш Стьюдента tR. Вiдомо, якщо tR > tT, то гiпотеза про значущють коефiцieнтiв регресп не вщкидаеться. Для довжини нитки у петт коефiцieнти bi та b2 значущ^ а b12 не е значущим, тому вiдкидаeться (tR {&12}= 0,023 при табличному значеннi tT [Рд=0,95;
/=4(5-1)=16] = 2,776) [5]. Таким чином, регресшна багатофакторна модель для довжини нитки у петт у кодованому виглядг^ = 7,509 + 0,745X + 0,265X2, у натуральному - yL = 1,605 + 1,49й + 0,053с. Лдекватнiсть одержано! моделi перевiрено за допомогою критерш Фшера. Для довжини нитки у петт Fr = 0,25. За [3] Бт[Рд=0,95;/1=4(5-1)=16;/1=4-3=1] = 4,49, що свiдчить про адекватнiсть модель
Дослiджено також вплив параметрiв в'язання на параметри структури трикотажу, так як к1льк1сть петельних стовпчик1в та рядiв в 100 мм трикотажу та поверхнева густина. Аналопчним методом встановлено наступш математичнi залежностi у кодованому вираженш. Саме коефiцiенти в кодованих рiвняннях за величиною i знаками дають змогу судити про силу i характер впливу факторiв на параметри ошишзацп:
YNc = 52,5 - 2,5X, (1)
Г^ = 65,5 - 15X, - 3X2 - 1,5X,X2 (2)
YMi = 387,63 - 48,26Xj -3,47XX (3)
У натуральному вираженш параметри структури трикотажу визначаються за формулами:
= 68,4 - 5h (4)
y^ = 314,02 - 74h - 6,96c + 2hc (5)
yMi = 597,46 + 65,98h -1,39hc + 4,41c (6)
За результатами дослщжень здшснена графiчна iнтерпретацiя математичних залежностей за допомогою системи комп'ютерно! математики Maple, що представлена на рис. 1.
Розривальне зусилля та видовження дослщних зразк1в трикотажу встановлено за допомогою розривно! машини марки AVK, тип SZKG-2 (Угорщина) у вщповщносп до ГОСТ 8847-75 [4]. Величина розривального навантаження трикотажу вдовж петельних стовпчишв склала вiд 3292 Н до 3600 Н, розривального видовження - ввд 49 до 55%, що сввдчить про висош показники мiцностi розроблених зразк1в трикотажу. Для оцшки стiйкостi трикотажу до порiзу використано розривну машину маятникового типу зпдно ГОСТ 28840 [6] з постшною швидк1стю опускания нижнього затискача. Пристосування для визначення опору порiзу складаеться з площадки для кршлення елементарно! проби за допомогою гвинпв i рiжучо! частини, як1 закршлюють вiдповiдно на мiсцi нижнього i верхнього затискачiв розривно! машини. У якосп рiжучого елементу використано лезо, яке закршлено пiд кутом 45 градуав до поверхнi проби (рис. 2). Фжсацш навантаження виконували за шкалою розривно! машини при появi нас^зного порiзу. На пiдставi одержаного значення навантаження розраховано опiр до прорiзування П, Н/мм (П = Р/В, де Р - навантаження при прорiзуваннi, Н, В - товщина проби, мм) [7].
Величина опору до порiзу зразшв трикотажу склала ввд 54,4 до 59,8 Н/мм, що характеризуе трикотаж як текстильний матерiал з високими показниками стшкосп до порiзу гострими предметами.
а)
б)
Рис. 1. Графiчнi зображення залежностей параметрiв структури трикотажу ввд глибини кулiрування та натягу нитки (у натуральних значеннях) - а) довжини нитки у петлi Ь; б) кiлькостi петельних стовпчишв в 100 мм трикотажу в) кiлькостi петельних рядiв в 100 мм трикотажу N¿1 г) поверхневоТ густини трикотажу М
Рис. 2. Дослiдження стiйкостi трикотажу до порiзу
Висновки
У результата аналiзу проведеного повного двофакторного експерименту встановленi математичн регресiйнi залежностi, що адекватно описують дослщжуваний процес. Виявлено, що на довжину нитки у петлi стутнь впливу глибини кулiрування в 3 рази вищий нж вхiдний натяг нитки. На щшьшсть по горизонталi мае вплив лише глибина кулiрування. Бiльш суттевим виявився вплив глибини кулiрування на щiльнiсть по вертикал^ а саме у 5 разiв бiльший нж вплив входного натягу нитки. ^iM того, впливовою виявилася також взаемодiя обраних нами факторiв. На поверхневу густину впливовою е глибина кулiрування та не у значнш мiрi ефект взаемодп обраних факторiв.
Отже, для двофонтурних плосков'язальних машин з наявшстю платин основним чинником, що вливае на зм^ структурних характеристик трикотажу, е глибина кулiрування, що дозволяе в широких дiапазонах регулювати необхiднi параметри захисних виробiв i прогнозувати 1х властивосп.
З метою оцiнки стiйкостi до мехашчних впливiв дослiджено розривальне зусилля по лшп петельного стовпчика та розривальне видовження, стшшсть до порiзу розроблених зразк1в трикотажу. Результати дослщжень показали висок1 показники мiцностi та стшкосп до порiзу, що дае змогу рекомендувати 1х до виготовлення захисних трикотажних виробiв вiд мехашчних ушкоджень рiзних асортиментних груп.
Список використаноТ л^ератури
1. Боброва С.Ю. Розробка балютичних трикотажних полотен для виготовлення засобiв бронезахисту / С.Ю. Боброва, Л.£. Галавська // Вiсник КНУТД. - 2015. - №3(86), - С. 114-120.
2. Боброва С.Ю. Розробка трикотажу для захисту рук ввд мехашчних небезпек / С.Ю. Боброва // Вюник Хмельницького нацюнального ушверситету. - 2018. - №5(265), - С.242-246.
3. Далидович А.С. Основы теории вязания / А.С. Далидович. - М.: Легкая индустрия, 1970. - 431с.
4. Гарбарук В.Н. Проектирование трикотажных машин / В.Н. Гарбарук. - Л.: Машиностроение, 1980. - 472 с.
5. Клочко О.1. Дослщження у трикотажнш галузг Навчальний поабник / О.1. Клочко. - К.: КНУТД, 2006. - 190 с.
6. ГОСТ 8847-85. Полотна трикотажные. Метод определения разрывных характеристик и растяжимости при загрузках меньше разрывных. - М.: Издательство стандартов, 1985. - 12 с.
7. ГОСТ 28840-90. Машины для испытания материалов на растяжение, сжатие и изгиб. Общие технические требования. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 6 с.
8. Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты рук, одежда специальная и материалы для их изготовления. Методы определения сопротивления порезу: ГОСТ 12.4.141-99. - [Чинний ввд 2003-01-07]. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2000. - 6 с. -(Межгосударственный стандарт).
