Разработка технологии получения двухслойных сорочечных тканей с различными видами переплетений

DOI:

Современная текстильная промышленность характеризуется интенсивным развитием технологий, направленных на получение лёгких, высокофункциональных и комфортных тканей для одежды повседневного и специального назначения. Наиболее востребованным сегментом рынка остаются сорочечные и платочные изделия, предъявляющие повышенные требования к воздухо- и влагопроницаемости, мягкости, низкой массе, устойчивости формы и эстетическим качествам поверхности. В условиях роста конкуренции и необходимости повышения энергоэффективности производственных процессов особое значение приобретают двухслойные структуры, позволяющие сочетать в одном материале различные виды переплетений и эксплуатационные свойства.

Ранее проведённые исследования в области проектирования сложных тканей показывают, что применение многослойных структур позволяет значительно расширить диапазон физико-механических характеристик материала. Николаев и Новиков [1] подчёркивают, что компьютерное проектирование переплетений обеспечивает формирование структур с прогнозируемыми свойствами. Исследования Хамраевой С.А. и соавторов [3] демонстрируют эффективность применения комбинированных переплетений при выработке смесовых тканей на современных ткацких машинах. Работа Оникова [4,9] указывает на существенную зависимость формоустойчивости и рентабельности тканей от выбранной структуры переплетения и параметров технологического процесса.

Несмотря на значительный научный прогресс, проблема оптимизации структуры лёгких двухслойных тканей остаётся недостаточно изученной. Особенно актуальна задача научного обоснования выбора комбинации переплетений (полотняного, сатинового, атласного) в зависимости от требований к воздухопроницаемости, гигроскопичности и устойчивости формы. Большинство существующих исследований ориентировано на однослойные системы или рассматривает двухслойные материалы без глубокого анализа взаимодействия слоёв, что снижает точность прогнозирования эксплуатационных свойств.

Актуальность настоящего исследования определяется следующими факторами:

• •    потребность отрасли в лёгких сорочечных тканях с улучшенной

воздухопроницаемостью и устойчивой формой;

• •    необходимость совмещения эстетических и гигиенических характеристик, что сложно обеспечить в однослойных структурах;

• •    отсутствие теоретических моделей движения воздуха через двухслойные материалы, адаптированных к реальным условиям производства;

• •    возрастающий спрос на экологичное и натуральное сырьё, в частности 100% хлопок, что     требует     разработки     новых

технологических решений.

Научная база исследования включает работы по проектированию структуры тканей [1], анализу свойств     натуральных     волокон     [8], моделированию технологических процессов. Однако именно двухслойные хлопчатобумажные ткани с различными видами переплетений в контексте сорочечной группы изучены фрагментарно, что обуславливает необходимость комплексного подхода.

Настоящая статья направлена на разработку и научное обоснование технологии получения лёгких двухслойных сорочечных тканей с использованием полотняного, сатинового и атласного переплетений, оценку их физикомеханических и гигиенических свойств, а также создание модели прохождения воздуха через двухслойные     структуры.     Приводимые результаты имеют важное практическое значение для оптимизации производственного процесса, повышения качества и функциональности сорочечных изделий и расширения ассортимента отечественной текстильной промышленности.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Для разработки технологии изготовления двухслойных тканей были использованы хлопчатобумажные нити 100% хлопка:

• •    верхний слой - полотняное переплетение;

• •    нижний слой - сатиновое и атласное переплетения 5/2 либо полотняное переплетение;

• •    связующий слой - полурепс.

Подбор сырья осуществлялся с учётом требований к воздухо- и влагопроницаемости: использовались нити 18,5 текс, обладающие повышенной объемностью [8].

В исследовании применялись следующие методы:

• •    анализ и проектирование  переплетений

посредством схем структурирования тканей;

• •    экспериментальное            определение

воздухопроницаемости на приборе АП-360 СМ;

• •    моделирование движения воздуха через поры ткани;

• •    определение     гигроскопичности     по

стандартным методикам;

• •    сопоставление       теоретических       и

• экспериментальных данных для построения аналитических зависимостей.

Технологическая схема получения двухслойных тканей включала разработку параметров структуры, лабораторную выработку образцов, их испытание и анализ отклонений между расчётными и экспериментальными величинами.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Установлено, что двухслойные структуры на основе различных переплетений демонстрируют различную    степень    формоустойчивости, воздухопроницаемости и мягкости. Ткани с внутренним слоем атласного переплетения обладают повышенной мягкостью, но склонны к смещению нитей при стирке, что снижает стабильность формы. Двухслойные структуры на основе полотняного переплетения обоих слоёв характеризуются        более        высокой формоустойчивостью и рекомендованы для платочных и сорочечных изделий.

Сравнение теоретических и экспериментальных данных    показало    высокую    степень согласованности: гигроскопичность составила 12,8% против 12,68% по расчётам (расхождение 0,95%). Аналогично подтверждена точность теоретической модели воздухопроницаемости.

Разработанная модель движения воздуха (Рис. 5) позволяет описать взаимодействие воздушного потока с пористой структурой двух слоёв и учитывать влияние переплетения на сопротивление потоку.

Технология получения двухслойных тканей продемонстрировала преимущество предварительного расчёта свойств материала до стадии промышленного производства.

Двухслойное переплетение ткани на основе полотняного, атласного и сатинового переплетений спроектировано в соответствии с Таблицей 1, схемы переплетения приведены на Рис. 1-4.

Внутренний слой двухслойной ткани с полурепсовым переплетением на основе полотняного переплетения верхнего слоя и атласного переплетения нижнего слоя сатина 5/2 и атласа 5/2 увеличивает свойства мягкости ткани за счет увеличения основных покрытий за счет атласного переплетения внутреннего слоя, что создает комфорт в жарких климатических условиях, но в результате смещения нитей в процессе стирки форма ткани искажается и приводит к изменению товарного вида. Ткань этого переплетения рекомендуется широко использовать при изготовлении тканевых салфеток и медицинских масок по сравнению с платьями, головными уборами и носовыми платками [2].

Таблица 1. Двухслойная структура ткани.

Table 1. Two-layer fabric structure.

Слой	Тип переплетения	Сырье	Задача
Верхний слой	Полотно	Хлопок	Устойчивость, сохранение формы, эстетика
Нижний слой	Сатин, атлас, полотно	Хлопок	Удобный вид на коже, гигиенический
Связующие нити	Полурепс	Хлопок	Пластовая однородность и сопротивление движению

Рисунок 1. Схема переплетения двухслойной ткани на основе полотняного переплетения верхнего слоя и АТЛАСНОГО ПЕРЕПЛЕТЕНИЯ НИЖНЕГО СЛОЯ 5/2 С ПОЛУРЕПСОВЫМ ПЕРЕПЛЕТЕНИЕМ СВЯЗУЮЩЕГО .

Figure 1. Weaving pattern of a two-layer fabric based on a plain weave top layer and a satin weave bottom layer 5/2 with a half-rep weave binder.

Рисунок 2. Схема переплетения двухслойной ткани со связующим переплетением полурепс на основе ПОЛОТНЯНОГО ПЕРЕПЛЕТЕНИЯ ВЕРХНЕГО СЛОЯ И САТИНОВОГО ПЕРЕПЛЕТЕНИЯ НИЖНЕГО СЛОЯ 5/2.

Figure 2. Weaving pattern of a two-layer fabric with a connecting half-rep weave based on a plain weave of the upper layer and a satin weave of the lower layer 5/2.

В двухслойной ткани, верхний слой (a) которой выполнен на основе полотняного переплетения, а нижний слой (b) — на основе сатинового переплетения 5/2, при связывающем полурепсовом переплетении увеличение покрытий утка за счёт сатинового переплетения внутреннего слоя придаёт ткани мягкость, что обеспечивает комфортные условия при эксплуатации в жарком климате. Однако в процессе стирки происходит смещение нитей, вследствие чего нарушается форма ткани и изменяется её товарный вид. Ткани с таким видом переплетения рекомендуется использовать преимущественно для изготовления тканевых салфеток и медицинских масок, тогда как для сорочек, головных и носовых платков их применение ограничено.

Рисунок 3. Схема переплетения двухслойной ткани на основе переплетения атлас 5/2 верхнего слоя и сатин 5/2 НИЖНЕГО СЛОЯ С ПОЛУРЕПСОВЫМ ПЕРЕПЛЕТЕНИЕМ СВЯЗУЮЩЕГО .

Figure 3. Weaving pattern of a two-layer fabric based on the weave of 5/2 satin of the upper layer and 5/2 satin of the lower layer with a half-rep weave of the binder.

На рисунке 4 представлена схема переплетения двухслойной ткани с верхним и нижним слоями на основе полотняного переплетения со связующим переплетением полурепс, ткани, выработанные при этом переплетении, обладают более высокими формоустойчивыми свойствами по сравнению с двухслойными тканями, полученными на основе атласного и сатинового переплетения, ткань этого переплетения рекомендуется для широкого применения в производстве изделий для платьев, головных платков, носовых платков [3].

При формировании этого переплетения совпадение высоты волн нитей основы и утка первого слоя с высотой волн второго слоя создает условия для прохождения воздуха через поры нитей основы и утка, в результате чего увеличивается коэффициент воздухопроницаемости [4,5].

Создана модель прохождения воздуха из двухслойных тканей для разработки технологии получения легких двухслойных тканей различного переплетения. При этом был проведен анализ прохождения воздуха через поры ткани на приборе АП-360 СМ, и на этой основе была разработана модель, описывающая процесс прохождения воздуха через слои ткани (Рис. 5).

Полотняное           Полотняное          Полурепс

Рисунок 4. Схема переплетения двухслойной ткани с верхним и нижним слоями полотняного переплетения со СВЯЗУЮЩИМ ПЕРЕПЛЕТЕНИЕМ ПОЛУРЕПС .

Figure 4. Weaving pattern of a two-layer fabric with upper and lower layers of plain weave with a half-rep connecting weave.

Рисунок 5. Модель, иллюстрирующая прохождение воздуха через двухслойный материал: 1- ВОЗДУХОПРОВОД , 2- ПОТОК ВОЗДУХА , 3- ОБРАЗЕЦ ДВУХСЛОЙНОЙ ТКАНИ , 4- ПОРИСТОСТЬ МЕЖДУ СЛОЯМИ , 5- ВОЗДУХ , ОТРАЖЕННЫЙ ОТ ТКАНИ , 6- ДВИЖЕНИЕ ВОЗДУХА , СВОБОДНО ПРОХОДЯЩЕГО ЧЕРЕЗ ПОРЫ ТКАНИ .

Figure 5. Model illustrating the passage of air through a two-layer material: 1-air duct, 2-air flow, 3-sample of two-layer fabric, 4-porosity between layers, 5-air reflected from the fabric, 6-movement of air freely passing through the pores of the fabric.

На изображении движения воздуха через двухслойную ткань на модели, представленной на рисунке 5, 1 - воздух направляется под давлением через воздуховод, 2 - во время движения воздуха 3 - ударяется о образец ткани, 4 - воздух проходит через поры 6 - в направлении движения, 5 - воздух, подвергшийся препятствию, возвращается в противоположную сторону и увеличивает давление воздуха в трубе. В этом случае давление регулируется с помощью регулятора давления в приборе, и воздух подается равномерно [6,7]

Рисунок 6. Схема технологии получения двухслойных сорочечных тканей различного переплетения.

Figure 6. Scheme of technology for producing two-layer shirt fabrics of different weaves.

В технологической схеме получения двухслойных сорочечных тканей с различными видами переплетений, представленной на рисунке 6 охватываются все основные технологические звенья процесса производства ткани - от подготовки исходной пряжи до качественной оценки готового изделия.

На первом этапе пряжа основы и утка линейной плотности 18,5 текс доставляется на склад, после чего нити основы проходят процессы тянения и апретирования, что обеспечивает увеличение их прочности и эластичности. Далее осуществляется проектирование переплетения, а также теоретическая оценка воздухопроницаемости и гигроскопичности будущей ткани. Данный этап позволяет заранее прогнозировать физические и гигиенические свойства структуры ткани.

На следующем этапе с помощью продевочных и сновальных машин выполняется подготовка основы к ткачеству, после чего на ткацком станке задаются и регулируются параметры натяжения основы. В результате, как представлено в схеме, проводится испытание четырёх комбинаций переплетений (полотно– атлас 5/2–полурепс, полотно–сатин 5/2– полурепс, сатин 5/2–атлас 5/2–полурепс, полотно–полотно–полурепс).

Полученные ткани по каждому виду переплетения подвергаются лабораторной оценке, включающей анализ воздухопроницаемости, гигроскопичности, гигиенических и механических характеристик. На заключительном этапе производится сортировка и учет ткани, что позволяет определить эффективность разработанной технологии и выбрать наиболее оптимальную структуру переплетения [4,8].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Учитывая, что нижний слой платьевой и зернистой продукции, изготовленной из двухслойной     ткани,     находится     в непосредственном контакте с телом человека, ткань изготовлена из 100% хлопчатобумажных нитей.

Для облегчения прохождения воздуха, подаваемого под давлением через слой двухслойной сорочечной ткани, через поры были выбраны 100% хлопчатобумажные нити 18,5 текс, обладающие свойством объемности.

Разработана      технология      получения двухслойных тканей на основе различных переплетений.

В работе разработана комплексная технология получения лёгких двухслойных сорочечных тканей на основе различных переплетений. Установлено, что структура переплетения оказывает     решающее     влияние     на воздухопроницаемость, гигроскопичность и формоустойчивость материала. Созданная теоретическая модель движения воздуха через двухслойную     систему     подтверждена экспериментально и может быть использована при проектировании тканей нового поколения. Предложенная технология позволяет ещё на стадии проектирования уточнять свойства будущей ткани и повышать эффективность производства.