Способы воздействия на исходное сырье материальных объектов и систем сервиса в зависимости от действующего начала 2 страница

2.2. Гидромеханические способы воздействия. Режимы влажно-тепловой обработки изделий с учетом свойств материалов

Разные материалы различно реагируют на влажно-тепловую обработку. Это зависит от волокнистого состава, степени крутки и переплетения нитей тканей, толщины, цвета и вида поверхности обрабатываемого материала. Поэтому для придания и закрепления формы деталей, сохранения нужных физико-механических свойств материала, повышения производительности труда необходимо уметь подбирать режимы обработки в каждом конкретном случае и строго их соблюдать. Под режимами влажно-тепловой обработки понимается диапазон значений основных факторов (температура, влажность, давление и продолжительность воздействия) и их взаимосвязь, обеспечивающая качество и производительность работ.

Тепло должно обеспечивать равномерный прогрев материала до температуры, при которой он способен обратимо изменять свои свойства при нагревании и последующем охлаждении до нормальной температуры. Такая температура называется температурой теплостойкости материала и устанавливается по теплостойкости волокон. Установлено, что температура теплостойкости для шерстяных волокон составляет до 135°С, хлопка и льна - до 120°С, шелка - до 170°С, вискозных - до 130°С, медно-аммиачных - до 120°С, ацетатных - до 100°С, полиэфирных - до 170°С. Нагревание материалов выше температуры теплостойкости вызывает потерю прочности и износостойкости, изменение цвета и даже разрушение материала, образование лас, происходит тепловая усадка материала. Следует учитывать, что светлые, в том числе белые ткани, желтеют; у тканей голубых, светло-синих и цвета морской волны красители также особенно чувствительны к повышению температуры.

При этом на каждой из стадий влажно-тепловой обработки необходимо выдерживать определенные температуру и влажность. Подготовка материала к формованию должна заканчиваться при температуре, не превышающей 90-100°С, при которой происходит конденсация пара на волокнах и ткань переходит в стадию высокоэластического состояния. Температура рабочей среды на второй стадии (формования материала) должна быть 105-120°С. На третьей стадии полученная форма должна фиксироваться при быстром охлаждении волокон ткани до температуры ниже температуры стеклования.

В связи с тем, что ткань в обычных условиях обладает плохой теплопроводностью, большое значение для качества влажно-тепловой обработки имеет влага. Она позволяет ускорить равномерное прогревание материала, перевод его в высокоэластичное состояние, предохраняющее слои материала, соприкасающиеся с греющими поверхностями оборудовании, от оплавливания. С введением в пакет ткани влаги одна и та же деформация достигается в 4 раза, быстрее, чем при обработке ткани в воздушно-сухом состоянии. Так, например, установлено, что при нагреваний трех слоев костюмной ткани без увлажнения в течении 20 секунд верхняя ткань имела температуру 170°С, а нижняя 100°С (при температуре греющей поверхности 200°С). В этих условиях волокна верхнего слоя ткани разрушаются, а нижнего - имеют нагрев близкий к нормальному. Для создания равномерности прогрева материалов необходимо дополнительно придать материалу влагу. Установлено, что четырехслойный пакет, дополнительно обрабатываемый с помощью влажного проутюжильника, после соприкосновения с нагретой гладильной поверхностью электропресса через 2-4 секунды прогревается равномерно до 90-100°С. Затем наступает период постоянной температуры во всех слоях в течении 6-43 секунд и только после этого возникает неравномерность прогрева по слоям пакета.

Особое значение следует придавать равномерности увлажнения и прогрева. Влага может сообщаться материалу при использовании увлажненного проутюжильника, опрыскивателя или готового пара. Наибольший эффект достигается при воздействии на ткань готовым паром. При этом все слои пакета быстро нагреваются и сохраняют эту температуру в течении всего периода воздействия пара и греющей поверхности. Поэтому температура пара не должна превышать 120-140°С. В результате нагревания ткани готовым паром получается одинаковая остаточная деформация каждого слоя пакета. При контактном нагревании ткани через увлажненный проутюжильник остаточная деформация верхнего слоя пакета ткани больше, чем нижнего.

Количество подаваемой влаги зависит от вида материала и составляет 20-30 % при увлажнении водой и 2-6 % при увлажнении паром от массы материала в воздушно-сухом состоянии. Избыток влаги увеличивает продолжительность обработки и снижает производительность труда, либо приводит к неполному удалению влаги из обрабатываемого изделия, способствует возникновению лас, ухудшает качество, снижает возможность сохранения формы. При недостаточном увлажнении не создаются необходимые условия для формообразования.

Продолжительность контакта гладильной поверхности с полуфабрикатом устанавливают в зависимости от физико-механических свойств обрабатываемого материала, толщины пакета, а также от выбранных режимов влажно-тепловой обработки. Экспериментальными исследованиями установлено, что основная часть деформации (70-80%) происходит во время прогрева в течении первых 1-2 секунд. Регулирование температуры нагрева в прессах осуществляется с помощью реле времени, при выполнении операций утюгами работающий сам регулирует температуру по визуальной оценке качества глажения.

Давление прессования зависит от физико-механических свойств материала, вида выполняемой операции и составляет в среднем 20-100 кПа. Превышение установленного давления не ведет к увеличению деформации, а способствует образованию лас и незаметным на глаз, но необратимым изменениям в структуре материала и сокращению срока носки изделий. При прессовании бортов, лацканов, низа изделия следует выбирать наибольшее время выдержки и близкие к предельным значения температуры и давления. Операции отпаривания изделий выполняют при минимальном давлении и времени обработки изделий.

Для закрепления полученной деформации у материала удаляют влагу, т.е. его высушивают и охлаждают. Возможно естественное охлаждение материала на нижней подушке пресса либо воздействие на материал горячим воздухом или перегретым паром, либо отсос влаги и продувание воздуха через материал. Последний способ ускоряет процесс в 3-5 раз по сравнению с первым.

После окончательной влажно-тепловой обработки и отпаривания готовые изделия (кроме обработанных на паровоздушном манекене) должны быть просушены или охлаждены в подвешенном виде до полного закрепления приданной им формы.

При выборе режимов влажно-тепловой обработки следует также стремиться к снижению уровня материальных затрат. Например, не должно производиться неоправданного повышения температуры или давления рабочих органов оборудования на изделие даже в рекомендованных диапазонах параметров, так как это ведет к увеличению расхода электроэнергии.

Таким образом, для обеспечения высокого качества влажно-тепловой обработки и производительности работ необходимо правильно выбирать и точно соблюдать установленные технологические режимы (табл. 3, 4, 5).

Таблица 3

Режимы влажно-тепловой обработки материалов на

оборудовании с электрообогревом.

Материалы	Температура при обработке	Масса утюга	Усилие прессо-	Время обработки, с.	Увлаж- нение в% к
	на прессе	утюгом	кг	вания, кПа	на прессе	утюгом	массе материала
Костюмные
Чистошерстяные			4-6	40-120	5-12
Полушерстяные с лавсаном			4-6	30-120	10-25		20-З0
нитроном			4-6	40-120	10-15	40-60
лавсаном и вискозой			4-6	30-100	15-30		20-30
капроном(до12%)			4-6	30-100	10-15	20-30
Шелковые искусственные
(вискозные, ацетатные) с другими волокнами:
хлопком			4-6	40-100	15-20
лавсаном и нитроном			4-6	40-100	15-20	20-30
капроном			4-6	30-80	10-20	20-30
Шелковые, синтетические (полиэфирные,поли-акрилонитрильные):
с вискозой			4-6	30-80	10-20	20-30
льняные: с лавсаном			4-6	50-80	15-20	20-30
с хлопком			4-6	40-80	15-20	20-30
с вискозой			4-6	40-80	15-20	20-30
Хлопчатобумажные
с лавсаном				40-80	10-20	30-40
с вискозой				30-80	10-20	30-40

Продолжение табл. 3
Материалы	Температура при обработке, °С	Масса утюга	Усилие прессо-	Время обработки, с.	Увлаж- нение в% к
	на прессе	утюгом	кг	вания, кПа	на прессе	утюгом	массе материала
Хлопчатобумажный нетканый материал				10-20	10-12		незначительно
Хлопчатобумажная и льняная ткань	140-160	190-200		15-100	10-40		20-30
Пальтовые
Чистошерстяная типа габардина			4-6	30-120	5-15
Драп			6-8	30-120	10-25	30-40	20-30
Полушерстяная с
хлопком или вискозой			6-8	30-100	10-20	25-30	20-30
с нитроном			6-8	30-100	10-15	20-40
Пальтовые и костюмные
Трикотажные формоустойчивые полотна типа
кримплена			4-6	30-50	10-20	20-30
Бархат, вельвет			4-6		10-20	20-30
Натуральная кожа, замша			4-6		20-30	30-60
Плащевые материалы			4-6	30-100	10-20	25-30
Подкладочные
Хлопчатобумажные и ацетатно-вискозная	¾		3-5	¾	¾	20-30	20-30
Ацетатно-вискозная	—		3-5	—	—	10-20	15-20
Вискозно-капроновая	¾		3-5	¾	—	10-20

Примечание. В таблице указана предельная температура прессования изделий без проутюжильника. При работе с проутюжильником температура прессования может быть увеличена на 5-10 °С

Таблица 4

Режимы влажно-тепловой обработки различных материалов электропаровым утюгом

Материалы	Температура	Масса	Время
	гладильной	утюга,	обработки
	поверхности, °С	кг	с.
Костюмные
Чистошерстяные		4-6	30-40
Полушерстяные с лавсаном		4-6	20-30
с нитроном		4-6	20-30
с лавсаном и вискозой		4-6	20-30
с капроном (до 12%)		4-6
Шелковые искусственные (вискозные,
ацетатные) с другими волокнами:
хлопком	130-150	2-2,5	30-40
лавсаном и нитроном		4-6
капроном	120-130	2-2,5
Льняные с лавсаном		4-6	30-40
с вискозой	150-160	2-2,5
с хлопком	160-170	2-2,5	30-40
Шелковые синтетические (поли-
эфирные, полиакрилонитрильные) с вискозой	120-130	2-2,5
Хлопчатобумажные с лавсаном		4-6	30-40
с вискозой		4-6	30-40
	Пальтовые
	Чистошерстяные		6-8	30-40
	Полушерстяные с хлопком или вискозой		6-8	30-40
	с нитроном		6-8	30-40
	Ворсовые шерстяные и шерстяные с другими волокнами	120-140	2-2,5	20-30
	Пальтовые и костюмные
	Трикотажные формоустойчивые полотна
	типа кремплена		4-6	10-25
	Трикотажное полотно с ворсовой
	поверхностью	130-150	2-2,5	15-25
	Бархат, вельвет		4-6	15-25
	Натуральная кожа, замша		4-6	20-30
	Плащевые материалы		4-6	10-20
	Подкладочные
	Хлопчатобумажные и вискозные	130-150	3-5	10-20
	Ацетатно-вискозные		3-5	10-20
	Вискозно-капроновые		3-5	10-15

Таблица 5

Режимы влажно-тепловой обработки материалов

на электропаровых прессах

	Темпера-тура прес-	Время, с.		Усилие
Материалы	сующей поверх-	пропа-рива-	прес-сова-	отсоса	прессования, кПа
	ности, °С	ние	ния
Костюмные
Чистошерстяные					40-120
Полушерстяные с лавсаном			3-7		30-120
с нитроном					40-120
с лавсаном и вискозой			3-7		30-100
с капроном (до 12%)			3-7		30-100
Вискозные с лавсаном и
нитроном				3-5	40-100
Шелковые синтетические
(полиэфирные, полиакрилонит- рильные) с вискозой		1-3	8-15	1-4	40-100
Льняные с лавсаном	130-140	4-5	7-8	3-5	50-80
с хлопком	160-170		5-12	1-3	10-25
с вискозой	150-160		5-12	1-3	10-20
Хлопчатобумажные с лавсаном	120-130				40-80
с вискозой	150-160				30-80
Пальтовые
Чистошерстяные		2-8	2-10	3-5	30-100
Полушерстяные с хлопком или вискозой		2-8	2-10	3-5	30-100
с нитроном		2-8	2-10	3-5	30-100
типа ратинов		4-16	4-20		30-70
Ворсовые шерстяные и
шерстяные с другими волок- нами (до 40%)	120-150	2-8	3-12	2-6	10-20
Пальтовые и костюмные
Трикотажные формоустойчи-
вые полотна типа кримплена	120-150	3-5	10-20	3-5	30-50
Бархат вельвет		2-4	2-8	3-5
Трикотажные полотна с ворсовой поверхностью	130-150	1-3	1-5	1-4	7-15
Натуральная кожа, замша		2-4	5-10

2.3. Тепловые способы воздействия на термопластичные материалы

Процесс склеивания текстильных материалов при влажно-теп­ловой обработке в основном зависит от четырех параметров:

тепло,

влага;

давление;

время.

Для обеспечения заданного качества склеивания на процесс накладываются ограничения.

Протекание процесса склеивания обусловлено физико-химическими свойствами термопластичных полимерных клеев, которым свойственны три фазовых состояния: стеклообразное, высокоэластичное, и вязкотекучее. В начальной стадии процесса клей находится в стеклообразном состоянии, характеризуемом незначительной подвижностью молекул полимера. На второй стадии, то есть в процессе склеивания, при одновременном воздействии тепла, воды (пластификатора) и формующего усилия клей переходит в вязкотекучее состояние, подвижность его молекул резко вырастает. В таком состоянии он смачивает волокна ткани, проникает в ее структуру и образует в зоне контакта прочную связь. Следует отметить, что волокнистые материалы, применяемые для производства одежды, являются также полимерными материалами, а многие из них к тому же и тепмопластичными также как и клеям свойственны три фазовых состояния.

Поэтому температура греющей поверхности должна быть ниже температуры перехода полимерных волокон в вязкотекучее состояние (не должна превышать температуры расплавления или разрушения одного из соединяемых материалов.). Оптимально температура перехода волокон материала в высокоэластичное состояние. Увеличение температуры склеивания вызывает изменение физико-механических свойств материалов, снижение прочности при разрыве, стойкости к многократным изгибам и т.д.

Достижение температуры плавления клея позволяет гарантировать качество клеевых соединений:

Клей	Температура плавления, °С
Полиэтилен высокого давления Полиэтилен низкого давления П-54 Полиамид П-54В Пластифицированный поливинилхлорид Платамид Грилтекс 1Р-82	100-120 125-135 168-175 90-120 150-160 100-120 123-133 123-133

Величина давления пресса на соединяемый пакет материалов не должна приводить к механическому разрушению материала и обеспечивать между клеем и тканью равномерный контакт по всей плоскости. Слишком большое давление вызывает значительное утонение пакета материалов, выдавливание клея в структуру тканей и затекание его на лицевую сторону, образование лас, снижение прочности склеивания, увеличение жесткости соединения.

В среднем в зависимости от структуры, массы и толщины тканей на практике используют удельное давление, равное для легких тканей 0,1-0,25Мпа, для средних тканей и тяжелых тканей 0,03-0,05 МПа.

Так как текстильные материалы являются плохим проводником тепла благодаря наличию воздуха в пористой структуре тканей, а также потому, что они сами являются полимерами, то одним из важных факторов, влияющих на длительность процесса склеивания является влага, которая в парообразном состоянии является хорошим пластификатором. При воздействии пара на клей достигается снижение температуры его плавления и сокращение продолжительности воздействия температуры на материал до минимально возможной. Количество вносимой влаги зависит от толщины и плотности склеиваемых материалов и колеблется в пределах 5-30% (иногда до 40-50%) массы воздушно-сухого материала.

Время выдержки должно позволить клею полностью расплавится и соединить склеиваемые детали. В ином случае клей не успевает перейти в пластическое состояние и образуются швы низкой прочности. При превышении времени выдержки клей успевает глубоко проникнуть в ткань и швы становятся жесткими. Время выдержки при прессовании 15-60 секунд.

Все параметры тесно связаны между собой. Так увеличивая давление можно снизить продолжительность соединения при сохранении температуры нагрева или уменьшить температуру при той же продолжительности и, таким образом, уменьшить отрицательный фактор воздействия температуры на ткань.

Прочность клеевого шва во многом зависит от длительности его фиксации, т.е. охлаждения пакета тканей под давлением, а следовательно, перевода клея из вязкотекучего состояния в стеклообразное при обеспечении его контакта с материалами.

При склеивании на прессе нагрев осуществляется верхней или нижней подушкой, или одновременно обеими подушками. Лучший результат склеивания достигается в последнем случае, позволяющем быстрее и равномернее нагревать материалы до необходимой температуры.

С учетом изложенных требований экспериментально разработаны режимы дублирования различных материалов (табл. 6).

По статьям Veit

Для натуральных материалов, требующих высокой температуры для размягчения волокон и удовлетворительного влагопоглощения, наиболее существенны увлажнение паром и обработка утюгом, разогретым до высокой температуры. Для синтетических не гигроскопичных материалов, чувствительных к контактной температуре, необходимы высокотемпературный (иногда перегретый) пар и невысокая температура подошвы утюга.

Материал	Контактная температура	Состояние и количество пара	Тип подошвы
Натуральные (лен)	Высокая (220-2300С)	Влажный, много	Металлическая, тройная
Синтетика	Низкая (150-1600С)	Сухой, очень сухой, мало	тефлоновая

…

Процесс обработки – это комбмнированное воздействие температуры, влаги и давления на ткань для придания и сохранения в дальнейшем необходимой формы изделия. Качество обработки зависит от соотношения, точности задания и времени воздействия этих факторов на ткань.

В процессе обработки необходимо учитывать реакцию современных материалов на воздействие, возможную потребность в исправлении швов, формообразование и тот факт, что на этапе окончательной утюжки вы воздействуете на уже обработанные элементы, и поэтому воздействие паром должно быть умеренным и избирательным.

Так как теплые и влажные изделия способны частично менять форму, удаление остаточной влаги и охлаждение ткани необходимо и происходит во время холодной фиксации.