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. Синтетические волокна в текстильных материалах позволяют улучшить их потребительские свойства, т. к. для синтетических материалов характерны лёгкость, красивый внешний вид, водостойкость, несминаемость, лёгкость ухода, невысокая цена.
Дальнейшее расширение технологических возможностей высокочастотных методов в швейной отрасли промышленности возможно при изготовлении аппликаций на всех видах материалов, нанесении декоративных швов, приварке карманов, стежке утепленной одежды, одеял, подкладочных материалов, изготовлении одежды из дублированных материалов, имитации стеганых поверхностей при изготовлении спортивных курток и т. д. Примеры сварных соединений приведены на рисунке 1. В швейном производстве применяют три вида сварки: термоконтактную (непрерывную и термоимпульсную), высокочастотную и ультразвуковую.
Однако внедрение высокочастотных методов сварки в перечисленных операциях сдерживается из-за высокого процента электрических пробоев материала, дефектов соединений, нестабильной прочности сварных швов. Это объясняется прежде всего тем, что материалы, в отмеченных операциях, существенно неоднородны по структурным и электрофизическим характеристикам, а существующие режимы высокочастотной сварки, как правило, рассчитаны для материалов с однородной структурой.
Рис. 1. Примеры сварных соединений: а, б — пластиковые упаковки; в — аппликация; г, д, е — выстёгивание ткани с утеплителем
До настоящего времени наибольшее практическое применение в швейной промышленности имела термоконтактная сварка при помощи электронагрева методом последовательной обработки полуфабриката и термоимпульсная методом параллельной обработки.
Сущность термоконтактного способа сварки заключается в том, что нагрев материала осуществляется специальным инструментом при его непосредственном контакте с материалом. Температура нагревателя 300–350 оС. Чтобы не было налипания, используют прокладки из тефлона, кальки. Нагрев инструмента может быть газовый, индукционный, электрический.
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. Методы обработки при этом параллельно-последовательные, скорость продвижения материалов 150 см/мин. При термоконтактной сварке нагрев пленочного материала осуществляется практически мгновенно благодаря пропусканию импульса тока большой силы через нагревательные элементы.
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.
При высокочастотной сварке материалы помещаются между электродами, к которым подаётся переменный ток высокой частоты.
Выделяемое электродами тепло за 2–3 с сваривает материалы. Электроды при этом остаются холодными, поэтому изолировать их нет необходимости. Аппараты для высокочастотной сварки снабжены набором электродов различной формы, поэтому существуют два способа высокочастотной сварки: параллельный и последовательный. Наибольший интерес для швейной промышленности как наиболее производительный представляет параллельный, выполняемый обычно на прессах.
Недостаток высокочастотной сварки — сложность и высокая стоимость установок, а также необходимость местной или общей экранизации.
Этот способ сварки используют для изготовления петель, рельефных отделочных швов в одежде из искусственной кожи, воротников, манжет, карманов мужских сорочек из синтетических тканей, для прикрепления эмблем и аппликаций к деталям одежды.
Ультразвуковая сварка осуществляется за счёт воздействия ультразвуковых колебаний и давления. Ультразвуковую сварку применяют для соединения текстильных материалов из термопластичных волокон. Это тепло размягчает материал, и при сдавливании разогретые поверхности соединяются в зоне контакта. Единого мнения относительно механизма ультразвуковой сварки термопластичных полимеров, в том числе и текстильных синтетических материалов, до настоящего времени нет.
Процесс сварки ультразвуком рассматривается как чистое действие механических колебаний, в результате которых от трения поверхностных слоев в молекулярных цепях возникает необходимое для сварки тепло. При сварке пластмасс, плохо проводящих ультразвуковые колебания, энергия ультразвуковых колебаний преобразуется в тепло в результате микроударов или в результате поглощения ультразвуковых колебаний на свариваемых границах. В начальный момент сварки непосредственно под волноводом, вследствие того, что здесь возникают наибольшие температуры, образуется вязкотекучая прослойка. Под действием сварочного давления она вдавливается во внутренние слои материала. При малой поверхностной плотности материала вязкая масса проникает до его противоположной стороны, оказывая подогревающее действие по всей толщине. Что значительно сокращает продолжительность сварки.
Сварка ультразвуком обладает рядом особенностей:
тепло выделяется только в зоне шва, что способствует высокой скорости сварки и незначительным изменениям свойств материала;
сваривать можно загрязненные поверхности, так как все инородные частицы удаляются из зоны шва благодаря сдвиговым колебаниям;
подвод энергии можно осуществлять на значительном расстоянии от места сварки, что позволяет сваривать детали в труднодоступных местах;
сваривать можно различные термопласты;
появляется возможность механизации и автоматизации процессов сварки;
производственные процессы характеризуются экономичностью и чистотой.
Ультразвуковую сварку осуществляют последовательным способом на машинах проходного типа и по всему контуру шва параллельным способом на прессовом оборудовании.
Область применения ультразвуковой сварки более широкая по сравнению с высокочастотной и термоконтактной сваркой. Этот способ применим для соединения текстильных материалов из всех видов термопластичных волокон. Ультразвуковую сварку применяют для соединения деталей одежды из тканей и трикотажных полотен, основных подкладочных материалов и утеплителя. Путем сваривания можно получать стачные, настрочные, отделочные и другие швы, изготавливать петли, закрепки, прикреплять пуговицы и т. п., выполнять различные по конфигурации и размерам строчки, выполняемые последовательным и параллельным способами.
Анализ отечественной и зарубежной литературы по рассматриваемому вопросу показывает, что технологические параметры процесса соединения материалов с анизотропной структурой в поле токов высокой частоты (ТВЧ), связаны с физико-электрическими и структурными характеристиками материалов более сложными функциональными связями, чем в случае соединения материалов с изотропной структурой. В то же время разработанные в настоящее время режимы соединения и технологические возможности оборудования не учитывают отмеченных особенностей. Этим, в частности, может быть объяснен высокий процент электрических пробоев (до 40 %) при соединении материалов с анизотропной структурой в поле ТВЧ. В этой связи авторы [1] отмечали, что для расширения области использования высокочастотной сварки необходимо обеспечить полное отсутствие случаев пробоя, так как тканевые (как и нетканые) материалы гораздо дороже пленочных
Мало изучены возможности высокочастотной сварки при изготовлении швейных изделий технического назначения, при соединении термопластичных материалов с нетермопластичными с использованием промежуточных веществ и материалов с высоким фактором потерь, или апретирующих составов, позволяющих уменьшить диссипацию энергии в порах материала и повысить эффективность высокочастотных методов сварки. Практически полное отсутствие методик оптимизации расхода отмеченных веществ и вспомогательных материалов, критериев эффективности использования этих методов высокочастотной сварки ограничивают область ее применения в швейной отрасли.
Важно отметить, что до настоящего времени оптимальные режимы соединения отрабатываются эмпирическим экспериментальным путем [2]. Это вызвано значительным несоответствием теоретических данных, полученных при расчете энергетических соотношений процесса, и экспериментальных, особенно в случае работы с материалами с анизотропной структурой. Перспективы роботизации швейной отрасли предъявляют повышенные требования к средствам автоматического управления технологическим процессом. До настоящего времени сварочные установки, в основном, реализуют «жесткий» принцип управления, без обратной связи. Известные же устройства, реализующие «гибкий» принцип обратной связи получили применение лишь при работе с ограниченным классом материалов, при выполнении технологических операций на небольших площадях [3].
Таким образом, учитывая актуальность данного вопроса для швейной отрасли промышленности, определена цель дальнейших исследований, которая заключается в разработке метода соединения деталей швейных изделий из материалов с анизотропной структурой в поле ТБЧ, обеспечивающего качественное соединение, а также разработка критериев качества технологического процесса и оптимальности метода высокочастотной сварки.
Литература:
- Альтер-Песоцкий Ф. Л., Островский Л.М, Фукс Ю. Г. Высокочастотная сварка тканей с термопластичным покрытием. М., ЦНИИи ТЭИЛегпром, 1971, 18 с.
- Альтер-Песоцкий Ф. Л. и др. Применение СВЧ-энергии в текстильной промышленности. Текстильная промышленность № 9, 1975, с.78–80.
- Альтер-Песоцкий Ф. Л. Разработка и внедрение новых технологических процессов отделки текстильных материалов на основе использования электро-физических методов. Электронная обработка материалов № I, 1977, с.63–66.
- Скрипник В.Н. Разработка метода соединения материалов с анизотропной структурой в поле ТВЧ и критерия качества технологического процесса: диссертация и автореферата по ВАК 05.19.04, кандидат технических наук /В.Н. Скрипник -Киев 1984 г. - 236с.
