СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ФОРМОУСТОЙЧИВОСТИ ОДЕЖДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК G01N33/36 

Изобретение относится к текстильному материаловедению, а точнее к способам обеспечения формоустойчивости одежды на любом участке, и может найти применение в швейной и текстильной промышленности при проектировании одежды и оценке свойства формоустойчивости готовой одежды.

Известно, что явление потери формоустойчивости материалами и конструкциями обусловлено напряжениями, возникающими в них. Напрямую это напряжение не измеряют, но вычисляют исходя из совокупности величин деформаций и силовых воздействий, возникающих в процессе эксплуатации. Для каждого материала характерна своя предельная величина совокупности деформационных и силовых нагрузок, приводящая к необратимым изменениям в структуре материала, которые отражаются, в том числе, на его внешнем виде. Такое изменение внешнего вида и характеризуется как потеря формоустойчивости.

Известен способ определения величины остаточной деформации трикотажных полотен [см. ГОСТ 28239-89 Полотна трикотажные для верхних изделий. Метод определения остаточной деформации, http://gost.ruscable.ni/cgi-bin/catalog/catalog.cgi?i=2659&1=] как основного показателя формоустойчивости материалов, заключающийся в растяжении образца материала и последующем измерении величины остаточной деформации, суть которого состоит в создании однонаправленного напряжения в материале с помощью грузов и последующем измерении длины образца через заданные промежутки времени. Недостатком известного способа является проведение испытаний на отдельных плоских образцах эластичных материалов, не повторяющих конструкцию пакета материалов одежды и геометрии ее поверхности, высокая продолжительность проведения измерений, а также низкая достоверность, так как не учитываются сочетание материалов в пакете для одежды, конфигурация поверхности одежды, направление и сила действия растягивающей эксплуатационной нагрузки, способ применяется только для трикотажных полотен, что не отражает всего многообразия материалов для одежды и их сочетаний в пакетах.

Известен метод оценки качества кожеподобных материалов, основанный на анализе процесса релаксации материалов [Учебное пособие: Оценка качества кожеподобных материалов по их релаксационным характеристикам на компьютерной установке «RELAX» / Бурмистров А.Г., Кочеров А.Е. - М.: типография МГАЛП (Московской государственной академии легкой промышленности), - 1996, с.3-8]. Метод заключается в том, что испытываемый материал зажимается по кольцевому контуру и нагружается по центру идентером - легким стержнем с наконечником - с известной величиной давления и скоростью нагружения и измерением линейных характеристик при нагружении и релаксации, по результатам которых вычисляются, в том числе, величины остаточной деформации, напряжение. Недостатком способа является малая площадь испытываемого образца, что не позволяет устранить погрешности, связанные с неравномерностью испытываемых материалов и подвергать испытаниям сложные по конструкции пакеты материалов, условия испытаний далеки от эксплуатационных. Данный способ выбран в качестве прототипа.

Из уровня техники не удалось выявить устройство для реализации заявляемого нами способа.

Техническая задача изобретения - определение формоустойчивости одежды при действии растягивающих нагрузок, возникающих в процессе ее эксплуатации, применимое для одежды, выполненной из материалов различной эластичности, в том числе и совершенно неэластичных, а также пакетов из них.

Поставленная задача решается тем, что в Способе определения формоустойчивости одежды, согласно которому, испытуемый образец подвергают механическому воздействию с последующей фиксацией результатов этого воздействия в отличие от прототипа образец закрепляют на поверхности заполненной воздухом, соединенной с датчиком давления индикаторной подушечки испытательного устройства, измеряют начальный диаметр индикаторной подушечки вместе с образцом а₀ и начальную величину выпуклости поверхности образца b₀, далее совершают изгиб устройства в зоне индикаторной подушечки, по окончании которого фиксируют величину давления ρ в индикаторной подушечке, конечный диаметр индикаторной подушечки с образцом а_к, конечную величину выпуклости поверхности образца, b_к, определяют напряжение, возникшее на этом участке в образце при изгибе устройства по формуле:

$$\sigma =\rho \cdot b_0\cdot {\left(b_{к}^2+{\left(0,5\cdot {а}_{к}\right)}^2\right)}^2/\left(4\cdot h_0\cdot b_{к}^2\cdot {\left(0,5\cdot {а}_{к}\right)}^2\right)$$ ,

где ρ - величина давления в индикаторной подушечке, Па;

h - толщина образца, мм;

b₀ - начальная величина выпуклости поверхности образца, мм;

b_к - конечная величина выпуклости поверхности образца, мм;

а₀ - начальный диаметра индикаторной подушечки, мм;

а_к - конечный диаметр индикаторной подушечки, мм,

по величине которого делают рекомендации по размерам прибавок, обеспечивающих формоустойчивость одежды.

Для решения поставленной задачи изгиб (имитирующий эксплуатационную нагрузку) испытательного устройства осуществляют на угол, не менее 90°.

Поставленная задача решается также тем, что образец повторяет по форме деталь одежды и изготовлен из эластичного или неэластичного материала, либо пакета материалов.

Поставленная задача решается тем, что Устройство для определения формоустойчивости одежды, включает в себя два шарнирно соединенные трубчатых элемента и наполненную воздухом, соединенную с датчиком давления, индикаторную подушечку, выполненную из воздухонепроницаемого материала, закрепленную в зоне шарнирного соединения.

При анализе патентной и научно технической литературы автором не выявлено решений, содержащих аналогичную последовательность действий с достижением аналогичного результата, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна». В то же время заявляемые технические решения не является очевидным для среднего специалиста в области материаловедения.

На фиг.1 изображена схема устройства для реализации заявляемого способа. На фиг.2 изображена схема устройства с заправленным образцом материала. На фиг.3 изображена схема устройства с заправленным образцом при проведении испытания на формоустойчивость в условиях сгибания на 90°.

Устройство для реализации заявляемого способа выполнено следующим образом (см. фиг.1). Два соосных трубчатых элемента 1 и 2 шарнирно соединены между собой. В зоне шарнирного соединения 3 закреплена индикаторная подушечка 4, герметично соединенная с датчиком давления 5. Для проведения испытаний (см. фиг.2) на трубчатые элементы 1 и 2 надевается испытуемый образец 6, предварительно соединенный в трубку и имеющий с одной короткой стороны разрез для продевания шланга, соединяющего индикаторную подушечку с датчиком давления. По концам трубчатых элементов устройства образец фиксируется пробками 7, 8.

Способ осуществляется следующим образом: В начальном положении трубчатые элементы испытательного устройства (поз.1, 2 фиг.1) расположены соосно, а в зоне их шарнирного соединения (поз.3 фиг.1) закрепляется заполненная воздухом индикаторная подушечка (поз.4 фиг.1) нужного диаметра. Образец, повторяющий деталь одежды, из испытуемого материала и/или пакета материалов (поз.6 фиг.2) толщиной h со сшитыми между собой длинными сторонами надевается на устройство (см. фиг.2). Измеряют начальные параметры испытаний: начальный диаметр индикаторной подушечки с образцом а₀, и начальную величину выпуклости поверхности образца b₀. Измерения можно проводить как контактным методом, с помощью мерительного инструмента, например штангенциркуля, так и бесконтактным, например приборами лазерного сканирования с последующим выводом результатов на экран дисплея. Далее совершают сгиб устройства таким образом, чтобы угол между осями трубчатых элементов составил не менее 90° (см. фиг.3). В этом положении измеряют величину конечного диаметра индикаторной подушечки с образцом а_к, и конечную величину выпуклости поверхности образца b_к, снимается показание датчика давления в индикаторной подушечке ρ. По формуле вычисляется напряжение, возникшее в образце на исследуемом участке. Сравнивая эту величину с критическими значениями для образцов из этого материала или материалов этой группы, делаем вывод о длительности сохранения формы одежды на этом участке в процессе эксплуатации. Для повышения формоустойчивости даются рекомендации по размерам увеличения прибавок к обхватам, позволяющим снизить напряжение на этом участке одежды.

Использование заявляемого способа позволяет выявить критическую величину напряжения в испытуемом образце, превышение которой приводит к быстрой потере формы, что позволяет дать рекомендации по определению минимальной величины прибавки на свободное облегание, обеспечивающей формоустойчивость одежды на каждом исследуемом участке. Обеспечивается возможность определения формоустойчивости материалов и пакетов из них при различной амплитуде движений, что достигается сгибанием механизма на различные углы, превышающие 90°. Постановка эксперимента не требует значительных затрат времени, поскольку основана на прямой реакции образцов на нагрузку. Достоверность прогноза формоустойчивости составляет 95%.

Пример 1. Для накопления сведений о свойствах материалов, с целью определения величины критического напряжения для различных материалов, проведены испытания с использованием образцов из материалов льняной бортовки, трикотажного полотна, кожи крупного рогатого скота (КРС), из которых выкраивались образцы деталей рукава с шагом варьирования размера прибавок по линии локтя 10% с сохранением пропорциональности детали. Для проведения эксперимента использовалась индикаторная подушечка диаметром 50 мм. В результате проведения исследования и расчетов графическим методом выявлено, что самое высокое критическое значение напряжения имеет образец из льняной бортовки - 50,7 кПа, для образца из кожи КРС эта величина составила 41,7 кПа, для образца из трикотажного полотна - 15,1 кПа. Наиболее формоустойчивой оказалась льняная бортовка. При этом все три образца будут иметь высокую формоустойчивость в одежде при эксплуатации, если не будут испытывать напряжения, равные или превышающие критические значения. При этом выявлены размеры минимально необходимых прибавок по линии локтя, обеспечивающие высокую формоустойчивость: для льняной бортовки 4,7 см, для кожи КРС 4,6 см, для трикотажного полотна заужение не более чем на 1,1 см.

Пример 2. Для накопления сведений о свойствах пакетов материалов и возможностей повышения формоустойчивости при их использовании в одежде, с целью определения величины критического напряжения для различных пакетов материалов, проведены испытания с использованием образцов, представляющих собой пакеты материалов из трикотажного полотна и кожи КРС, из которых выкраивались образцы деталей рукава с шагом варьирования размеров прибавок по линии локтя 10% с сохранением пропорциональности детали. Для проведения эксперимента использовалась индикаторная подушечка диаметром 50 мм. В результате проведения исследования и расчетов выявлено, что для таких образцов характерно критическое напряжение 18,4 кПа, что выше, чем для образцов из трикотажного полотна, но ниже, чем для образцов из КРС, следовательно, в данном случае, формоустойчивость образцов, представляющих собой пакет, выше формоустойчивости трикотажного полотна. Минимально необходимый размер прибавки на свободное облегание рукава по линии локтя, обеспечивающий формоустойчивость, составил 0,6 см.

Пример 3. Проведены многоцикловые испытания на образцах из льняной бортовки, трикотажного полотна, кожи крупного рогатого скота (КРС) и пакета материалов из трикотажного полотна и кожи КРС на локтевом участке, представляющих собой готовый рукав одежды по определению формоустойчивости. В деталях рукава по линии локтя заложены заведомо заниженные на 10% по отношению к минимально необходимым для обеспечения формоустойчивости, размеры прибавок, которые должны привести к быстрой потере формоустойчивости, т.е. накоплению остаточной деформации. После 50 циклов испытаний в образцах проявились признаки потери формоустойчивости в виде значительной величины остаточной деформации, что было спрогнозировано и что отразилось на внешнем виде рукавов одежды.

Группа изобретений относится к текстильному материаловедению, а точнее к обеспечению формоустойчивости одежды на любом участке, и может найти применение в швейной и текстильной промышленности при проектировании одежды и оценке свойства формоустойчивости готовой одежды. Представлен способ определения формоустойчивости одежды, согласно которому испытуемый образец подвергают механическому воздействию с последующей фиксацией результатов этого воздействия, причем образец закрепляют на поверхности заполненной воздухом, соединенной с датчиком давления и закрепленной в зоне шарнирного соединения трубчатых элементов испытательного устройства индикаторной подушечки, измеряют начальный диаметр индикаторной подушечки вместе с образцом a₀ и начальную величину выпуклости поверхности образца b₀, далее совершают изгиб устройства в зоне индикаторной подушечки на угол не менее 90°, по окончании которого фиксируют величину давления ρ в индикаторной подушечке, конечный диаметр индикаторной подушечки с образцом a_к, конечную величину выпуклости поверхности образца b_к, определяют напряжение σ, возникшее на этом участке в образце при изгибе устройства по формуле

где ρ - величина давления в индикаторной подушечке, Па; h₀ - толщина образца, мм; b₀ - начальная величина выпуклости поверхности образца, мм; b_к - конечная величина выпуклости поверхности образца, мм; a₀ - начальный диаметр индикаторной подушечки, мм; a_к - конечный диаметр индикаторной подушечки, мм, по величине которого делают рекомендации по размерам прибавок, обеспечивающих формоустойчивость одежды. Также описано устройство для определения формоустойчивости одежды. Достигается повышение точности и надежности определения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ определения формоустойчивости одежды, согласно которому испытуемый образец подвергают механическому воздействию с последующей фиксацией результатов этого воздействия, отличающийся тем, что образец закрепляют на поверхности, заполненной воздухом, соединенной с датчиком давления и закрепленной в зоне шарнирного соединения трубчатых элементов испытательного устройства индикаторной подушечки, измеряют начальный диаметр индикаторной подушечки вместе с образцом a₀ и начальную величину выпуклости поверхности образца b₀, далее совершают изгиб устройства в зоне индикаторной подушечки на угол не менее 90°, по окончании которого фиксируют величину давления ρ в индикаторной подушечке, конечный диаметр индикаторной подушечки с образцом a_к, конечную величину выпуклости поверхности образца b_к, определяют напряжение σ, возникшее на этом участке в образце при изгибе устройства по формуле

где ρ - величина давления в индикаторной подушечке, Па;
h₀ - толщина образца, мм;
b₀ - начальная величина выпуклости поверхности образца, мм;
b_к - конечная величина выпуклости поверхности образца, мм;
a₀ - начальный диаметр индикаторной подушечки, мм;
a_к - конечный диаметр индикаторной подушечки, мм,
по величине которого делают рекомендации по размерам прибавок, обеспечивающих формоустойчивость одежды.

2. Способ по п.1 отличающийся тем, что в качестве образца используется один эластичный, или неэластичный материал, или пакет материалов.

3. Устройство для определения формоустойчивости одежды, включающее два трубчатых элемента, шарнирное соединение между которыми образует зону сгиба, в которой закреплена выполненная из воздухонепроницаемого материала индикаторная подушечка, наполненная воздухом и связанная с датчиком давления.