Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Процессы изготовления швейных изделий с применением физико-химических технологий. Учебное пособие
.pdf
61
3) по переплетению, наличию или отсутствию подворсовки с из-
наночной стороны и т. д.
Клеевое покрытие различается по своей структуре и свойствам
применяемых термопластичных полимеров [11, с. 130–134].
Структура клеевого покрытия – точечного и сплошного – определяется способом его нанесения, свойствами термопластичных полимеров и прокладочных материалов, назначением ТПМ. Точечное
клеевое покрытие имеет значительные преимущества перед сплошным. ТПМ со сплошным клеевым покрытием имеют ограниченное
применение.
Точечное клеевое покрытие бывает регулярным и нерегулярным,
соответственно с равномерным и неравномерным распределением точек клея по поверхности прокладочного материала.
Наибольшее применение при изготовлении одежды находят ТПМ с
регулярным точечным клеевым покрытием. Клеевой полимер располагается правильными рядами точек. Образующиеся соединения характеризуются высокой паро- и воздухопроницаемость, эластичностью.
Основными направлениями расширения ассортимента ТПМ являются:
1) снижение поверхностной плотности текстильных основ до
20…60 г/м2 путем использования новых волокнистых смесок и более
тонкой пряжи;
2) уменьшение массы клеевого покрытия с 20…30 до 7…11 г/м2
при сохранении высоких показателей прочности клеевых соединений;
3) расширение характеристик текстильных основ: повышение
эластичности, мягкости; склеивание разноусадочных материалов;
создание экологически чистой одежды;
4) разнообразие цветовой гаммы;
5) выпуск специализированных ТПМ по видам одежды и участ-
кам применения в этой одежде [7, с. 79–81].
По назначению термоклеевые материалы подразделяют на следующие группы: для фронтального дублирования деталей одежды;
усиления отдельных деталей и узлов; обработки краев и срезов; прикрепления отделочных элементов.
Кроме того, по видам различают: а) кромку; б) клеевую паутинку; в) клеевую нить; г) клеевую сетку; д) клеевую пленку.
Термоклеевые кромочные материалы (ТКМ) представляют собой
прокладочные ткани, на одну из сторон которых нанесено клеевое покрытие (точечное регулярное или нерегулярное) из термопластичных
полимеров. ТКМ выпускаются и поставляются на швейные предпри-
61
62
ятия в виде готовых кромок различной ширины (от 0,5 до 2 см) или в
виде полотен различной ширины, соответствующей ширине исходных тканей, используемых для нанесения клеевого покрытия. Термоклеевые кромки предназначены для предохранения срезов и сгибов
деталей одежды от растяжения.
Клеевая паутинка представляет собой нетканый изотропный
клеевой материал, изготовленный из расплава полимеров (сополиамида, полиэтилена) методом аэродинамического формования, путем
спекания хаотично расположенных нитей. Клеевая паутинка выпускается в виде полотен до 90 см с последующим разрезанием на полоски
различной ширины. Клеевую паутинку выпускают в настоящее время
на бумажной подложке. Область применения – невидимое с лицевой
стороны закрепление краев деталей, выполнение потайных швов и
различных клеевых соединений.
Клеевая нить представляет собой моноволокно, изготовленное из
термопластичного полимера способом экструзии, применяется для
склеивания деталей по определенному контуру. В зависимости от назначения ее выпускают следующих толщин: 0,4 мм (для пальтовых
тканей); 0,3 мм (для платьевых и костюмных тканей); 0,2 мм (для выполнения клеевых вышивок).
Клеевая сетка (неориентированное плоскостабилизированное
полотно) изготавливается из расплава полимера экструзионным способом, имеет ячейки различных размеров и конфигурации. Выпускают без носителя на бумажной основе. Область применения – прикрепление припусков швов, скрепление изнаночных сторон деталей, например верхнего и нижнего воротников.
Клеевая пленка – изотропный материал из полиамида, полиэтилена, поливинилхлорида, полиэфира и других термопластичных полимеров. Ее используют для герметизации швов, прикрепления аппликаций.
Клеевые порошки и пасты на основе различных термопластичных полимеров применяют для получения термоклеевых прокладочных и кромочных материалов и различных клеевых соединений.
Клеевые соединения с применением термопластичных клеевых
материалов выполняются на утюжильном или прессовом (электромеханическом, пневматическом, гидравлическом) оборудовании периодического или непрерывного действия, с электропаровым обогревом
рабочих поверхностей, с системами пропаривания и вакуум-отсоса. В
последние годы в мировой практике для получения клеевых соединений с применением термопластичных материалов получает распро-
62
63
странение высокочастотное (27, 12 МГц) с программным управлением оборудование (мощностью 12–30 кВт), имеющее ряд преимуществ
перед традиционным (электропаровым) утюжильным и прессовым
оборудованием, в частности, на таком оборудовании может осуществляться более качественно и производительно многослойное склеивание материалов (по методу «сэндвич»). Одновременно могут
склеиваться детали верха с деталями термоклеевых прокладок, уложенных в пачке высотой от 0,5 до 7 см. При этом переменное электромагнитное поле токов высокой частоты вызывает разогрев термопластичного клея до температуры его плавления одновременно и
равномерно внутри всех склеиваемых деталей пачки независимо от
числа обрабатываемых деталей, в то время как материал верха разогревается незначительно (до температуры 120 0С в отличие от температуры 160–170 0С при использовании традиционных видов оборудования).
Повысить прочность клеевых соединений можно воздействием
магнитного поля при прессовании после испарения из деталей адсорбционно-активной влаги [1, с. 58–59].
2.1.5. Пути повышения качества клеевых соединений
В настоящее время клеевые соединения находят все более широкое применение в процессах швейного производства. Они широко
применяются при изготовлении изделий из пушно-мехового и кожевенного полуфабрикатов. На кафедре «Сервиса и технологий изделий
легкой промышленности» Омского института сервиса в рамках научно-исследовательской работы студентов выполнены исследования
возможности применения данного способа соединения для изготовления изделий из искусственного меха, предназначенных для молодежи
[18, с. 24–67]. Искусственный мех одно из самых актуальных направлений в современной моде, интересные идеи и новые способы его использования необходимы современной швейной промышленности.
Разработанные модели головных уборов и жилетов представлены в
приложении Б.
Внедрение клеевых методов изготовления одежды, позволившее
улучшить ее качество, получить значительный экономический эффект
за счет снижения трудоемкости обработки и роста производительности
труда, ставит и некоторые проблемы. К основным из них относятся:
1) недостаточная надежность изделий, изготовленных с приме-
нением клеевых материалов, из-за низкой прочности соединения
63
64
клеевых прокладочных материалов с некоторыми тканями верха и их
отслаивание в процессе эксплуатации после экстремальных воздействий (стирок, химических чисток);
2) сложное выполнение требований к адгезионным свойствам
полимерных клеев, которые должны обладать высокой клеящей способностью к различным по свойствам материалам (прокладочным и
тканям верха);
3) использование прокладочных материалов в качестве носителя
клея является причиной усадки и коробления клеевых соединений;
4) значительный расход тепловой энергии на операции клеевого
соединения.
Частично эти проблемы решаются за счет создания новых клеев.
Однако решение стоящих и возникающих проблем возможно также
при разработке и внедрении новых нетрадиционных воздействий при
склеивании, которые в сочетании с существующей технологией или в
рамках других новых технологий должны повысить прочность и долговечность клеевых соединений; снизить затраты ручного труда и
энергии; обеспечить переход к безотходному производству; улучшить
потребительские свойства одежды, в частности уменьшить ее вес.
Все новые дополнительные воздействия должны быть безопасными, надежными, обладать широкими технологическими возможностями в условиях современного швейного производства. Так, для повышения прочности клеевых соединений могут быть применены: а)
низкотемпературная плазма; б) паровые активные среды; в) токи высокой частоты; г) постоянное магнитное поле [1, с. 123–148].
2.2. Сварные способы соединения деталей одежды
Развитие производства одежды, улучшение ее ассортимента и
увеличение объемов выпуска тесно связано с увеличением доли синтетических волокон в сырьевом балансе. Химические волокна в общем балансе мирового производства волокон всех видов составляют
48,2 %, из них 37,3 % – синтетические волокна главным образом полиэфирные, полиамидные и полиакрилонитрильные.
Одной из особенностей синтетических волокон и полимеров вообще является их термопластичность. На использовании этого свойства основан метод безниточного соединения деталей одежды – сварка. Сварка представляет собой технологический процесс образования
неразъемного соединения путем доведения соединяемых поверхно-
64
65
стей в зоне контакта тканей до вязкотекучего состояния с последующей фиксацией [7, с. 162–171].
Решающую роль при сварке термопластичных материалов играют диффузионные процессы. В этом случае образование соединения
материалов осуществляется путем диффузии макромолекул или их
сегментов из одного образца полимера в другой, что приводит к ликвидации границы раздела между свариваемыми материалами и созданию в зоне контакта монолитного участка. Диффузионный характер
процесса сварки доказывается тем, что все факторы, способствующие
тепловому движению (повышение давления и температуры, введение
пластификаторов и др.), вызывают увеличение прочности сварных соединений, а факторы, замедляющие диффузию, снижают прочность.
Кроме того, протекание диффузии при аутогезионном соединении
двух полимеров было доказано методом меченых атомов и электронно-микроскопическими исследованиями. Однако некоторые вопросы
прочности сварных соединений нельзя объяснить с точки зрения
диффузионной теории аутогезии.
В процессе сварки, сопровождающейся нагревом полимеров,
происходит образование микрорадикалов, которые затем при определенных условиях рекомбинируются между собой, образуя прочное
аутогезионное соединение.
Молекулярный механизм образования аутогезионного соединения протекает в две стадии: установление контакта между соприкасающимися поверхностями полимеров и создание собственно аутогезионной связи, которая возникает в результате межмолекулярного
взаимодействия соприкасающихся полимеров. При этом значительная
роль принадлежит первой стадии, т. е. образованию контакта. Например, увеличение площади контакта обеспечивает достаточно прочную
аутогезионную связь.
Перечисленные выше механизмы образования аутогезионного
соединения, очевидно, находят место при сварке твердых полимерных материалов (пленок), протекающей при длительном термическом
цикле. Специфические свойства волокон, нитей, тканей (микрошероховатость, извитость, пористость, плотность ткани, крутка нитей и
др.), а также быстрота процессов ультразвуковой и высокочастотной
сварки делают механизм их соединения более сложным.
Образование прочной адгезионной связи при склеивании тканей
объяснено наличием механических адсорбционных, диффузионных
процессов в совокупности или проявлении одного из них в большей
степени в зависимости от структуры, химического состава и свойств
65
66
полимерных волокон ткани. Так как аутогезия является частным случаем адгезии, то эти представления могут быть распространены и на
механизм образования аутогезионных соединений, полученных при
сварке термопластичных текстильных материалов [8, с. 171–176].
Сваривать можно все гибкие термопластичные материалы. Термопластичные материалы – это искусственные материалы, которые
становятся мягкими, если их нагревать (термо-тепло, пласт-мягкий).
Материал после сварки должен остаться гибким, как, например, изделия из текстиля, ткани, пленка и т. д. Сваривать можно все наиболее
часто встречающиеся искусственные материалы, такие как PVC (поливинилхлорид), РЕ (полиэтилен), РР (полипропилен), РА (полиамид), PES (полиэстер), PU (полиуретан).
Сварной шов получается герметичным (нет проколов иглой), аккуратным (без ниток, без клея), высокопрочным (нет перфорирования), отсутствует закрепка в начале и конце шва, в калькуляции на
изделие отсутствует такая статья, как расходы на нитки.
Существует много различных способов сварки термопластичных
материалов. Из всего многообразия способов сварки в швейном производстве находят применение три: термоконтактный с использованием электрического нагревательного инструмента; высокочастотный; ультразвуковой с генерацией тепла в свариваемых материалах.
Способы сварки приведены на рисунке 11 [8, с. 50–51].
а б в г
Рисунок 11. Способы сварки: а – горячий клин; б –горячий воздух;
в – герметизация; г – ультразвук
Существует два принципа сварки:
1) дискретный – соединение двух небольших деталей под прес-
сом. Размер шва определяется размерами рабочей поверхности пресса;
2) непрерывный – представляет собой непрерывный процесс,
66
67
подобный шитью. Начинают с одного края шва и последовательно
сваривают до другого края. Сварочные машины PFAFF как раз обеспечивают второй принцип сварки. При работе с крупногабаритными
изделиями (палатки, тенты, строительные мембраны) крой лежит на
столе, а сварочная машина перемещается по нему. При работе с
обычными изделиями (одежда, обувь) – все наоборот. Швея сидит за
сварочной машиной и направляет изделие через машину. Процесс напоминает работу на обычной швейной машине.
2.2.1. Термоконтактный способ сварки
Сущность термоконтактного способа сварки заключается в том,
что нагрев материала осуществляется специальным инструментом
при его непосредственном контакте с материалом. При этом виде
сварки нагревательный инструмент может представлять собой:
1) массивный нагреватель, одновременно спрессовывающий
свариваемые детали (контактно-тепловая сварка прессованием);
2) тонкую металлическую ленту с повышенным электросопро-
тивлением и незначительной тепловой инерцией (термоимпульсная
сварка);
3) ролики, ленты или паяльники клиновидной формы (последо-
вательная сварка электронагревом).
Нагрев инструмента может быть газовый, индукционный, электрический. Наибольшее практическое применение в швейной промышленности получила термоконтактная сварка при помощи электронагрева методом последовательной обработки полуфабриката и
термоимпульсная – методом параллельной обработки. В швейном
производстве применяется в основном метод последовательной сварки. Последовательную сварку электрическим нагревом осуществляют
при помощи нагревательных элементов в виде паяльника клиновидной формы, ролика, ленты [1, с. 11; 7, с. 13–14].
Термоконтактная сварка является универсальной в отношении
возможности сваривания одним оборудованием пленок с различными
физико-механическими свойствами. Сварка может осуществляться
ручным или механизированным способом.
Термоконтактная сварка может выполняться вручную (утюгом,
СН-1, электропаяльником, выжигателем), машинным способом, при
этом используются машины типа швейных универсальных с постоянно нагревающейся иглой (PFAFF 8300, 8397; УТС – для временной
точечной сварки деталей прокладки воротников мужских сорочек).
67
68
На этих машинах можно обрабатывать детали по любому криволинейному контуру. Скорость сварки изменяется в зависимости от вида
и толщины свариваемых материалов от 0,6 до 2,5 м/мин.
Фирма Пфафф (PFAFF) выпускает четыре типа сварочных машин
для сварки горячим клином и горячим воздухом. Это классы:
1. PFAFF 8304 – «легкая» стационарная сварочная машина для
сварки полотен до 2 х 2 м. В основном выпускается с колонковой
платформой, но возможны и другие конфигурации на заказ. Может
оснащаться сварочными органами, как с горячим клином, так и с горячим воздухом. Выбор всех параметров сварки вручную без возможности сохранения.
2. PFAFF 8320 – современная генерация сварочных машин, иду-
щих на замену машин PFAFF 8304. Платформа с изменяемой геометрией для изделий различной пространственной конфигурации. Привод транспортирующих колес от раздельных шаговых двигателей с
возможностью дифференцированной подачи материала. Эта новинка
позволяет существенно облегчить работу с криволинейными поверхностями. Выбор всех параметров сварки осуществляется на активном
жидкокристаллическом дисплее с возможностью сохранения в памяти
машины для дальнейшего воспроизводства. Также как и младшая
версия, может оснащаться сварочными органами как с горячим клином, так и с горячим воздухом.
3. PFAFF 8309 – «тяжелая» сварочная машина для сварки круп-
ногабаритных изделий, таких как торговые павильоны, тенты грузовиков, бассейны, крупногабаритные пневмоконструкции и др. По
конфигурации машина стандартно выпускается с высокой колонковой
платформой. Машина имеет как стационарную версию, так и мобильную. Мобильная машина вместе с оператором перемешается вдоль
изделия по рельсам. Как и предыдущие, может оснащаться сварочными органами с горячим клином или с горячим воздухом.
4. PFAFF 8362 – ручной сварочный агрегат для сварки особо
крупных полотен на месте их окончательного монтажа. В основном
применяется при изготовлении бассейнов, защитных укрытий и при
геодезических работах. Эта машина оснащена только горячим клином
и может сваривать только шов внахлест.
Все вышеперечисленные машины, за исключением PFAFF 8362,
могут дополнительно оснащаться различными аппаратами, существенно расширяющими технологические возможности машин. Разработана и поставляется большая гамма различных направителей швов,
подгибателей и загибателей, аппаратов для изготовления «кедера*»,
68
69
аппаратов для изготовления бесконечных шлангов (например, для изготовления фильтровальных рукавов) и др.
Для сварки термопластичных пленок толщиной 0,25–1 мм, а также текстильных материалов с термопластичным полимерным покрытием целесообразно использовать в качестве нагревательного элемента паяльник клиновидной формы, который в результате разогрева
внутренних поверхностей свариваемых деталей обеспечивает в зоне
контакта сварной шов с последующей его фиксацией прижимными
роликами.
При термоконтактной сварке нагрев пленочного материала осуществляется практически мгновенно благодаря пропусканию импульса тока большой силы через нагревательные элементы. В паузах между импульсами сварной шов охлаждается под давлением. Охлажденные поверхности сварного шва не прилипают к нагревательному инструменту, поэтому сваривать термоимпульсной сваркой можно без
антиадгезионных прокладок.
Термоконтактная сварка в основном применяется для временного
соединения детали из-за невысокого качества соединения (например,
для соединения настилов).
Перегрев полимера выше температур плавления или текучести
приводит к искажению его первоначальной формы. Коэффициент
термического расширения термопластов достаточно высок и резко
возрастает с повышением температуры. Поэтому перепад температур
по толщине слоя во время сварки вызывает внутренние напряжения в
материале, которые приводят к значительной усадке материала, а
также снижению качества сварных швов.
Основными параметрами процесса термоконтактной сварки являются: температура нагревательного элемента, показатели теплофизических свойств и толщина свариваемого материала, скорость подачи материала и время сварки.
Чаще всего используют термоконтактную сварку горячим клином
и горячим воздухом.
Сварка горячим клином имеет ряд преимуществ:
1) сварочный шов всегда аккуратный;
2) расход электроэнергии до 80 % меньше, чем при сварке горя-
чим воздухом;
3) расход воздуха минимален (достаточно небольшого компрес-
сора).
При сварке горячим клином образуется на 95 % меньше вредных
для здоровья паров, чем при сварке горячим воздухом. Но при сварке
69
70
горячим клином существуют дополнительные расходы, связанные с
восстановлением клина. Горячий клин должен регулярно подвергаться шлифовке. Качество клина влияет на качество шва.
При сварке горячим воздухом сварочный шов получается слегка
волнистым, частично заметна кромка. Расход электроэнергии в 5–6
раз выше, чем при сварке горячим клином. Существенно выше расход
воздуха (необходим большой компрессор). При сварке горячим воздухом образуется в 20 раз больше вредных для здоровья паров, чем
при сварке горячим клином. Зато нет необходимости в шлифовке, что
исключает дополнительные расходы.
Простота и экономичность термоконтактного способа позволяют
использовать его для сварки тонких пленок и текстильных материалов
с пленочным термопластичным покрытием при изготовлении специальной и некоторых других видов одежды. Существенными недостатками способа являются: возможность перегрева поверхностного слоя
материала, непосредственный контакт нагревателя с материалом и
давление его на материал, что приводит к выдавливанию расплава материала в околошовной зоне и снижению прочности соединений.
2.2.2. Высокочастотный способ сварки
Сущность высокочастотного способа сварки состоит в том, что
электрическая энергия, затраченная на поляризацию молекул полимера, непосредственно внутри материала преобразуется в тепловую,
достаточную для перехода полимера в вязкотекучее состояние [17, с.
200–207].
При высокочастотной сварке материал помещают в переменное
электрическое поле высокой частоты, которое создается между двумя
металлическими электродами. Под влиянием электрического поля
молекулы полимера смещаются, т. е. поляризуются. Поворот полярных молекул и смещение ионов связаны с работой, необходимой для
преодоления сил взаимодействия заряженных частиц. Поворот молекул происходит с трением, что приводит к выделению энергии в виде
тепла в объеме нагреваемого материала. Интенсивность тепловыделения зависит от частоты колебаний электрического поля, напряженности и от свойств материала.
Высокочастотная сварка отличается от других способов сварки
тем, что при ней применяется диэлектрический нагрев, обеспечивающий резкую интенсификацию процесса благодаря прямому воздействию электрической энергии на обрабатываемый объект без промежу-
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]