лабораторний практикум

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ та ДИЗАЙНУ

Лабораторний практикум з матеріалознавства швейного виробництва

Затверджено

На засіданні кафедри МТПТВ

Протокол № 3 від «22» жовтня 2012 р.

КИЇВ КНУТД 2013

3

Лабораторний практикум з матеріалознавства швейного виробництва для студентів напрямів підготовки 6.051602 «Технологія виробів легкої промисловості», 6.010104 «Професійна освіта. Технологія текстильної та легкої промисловості» / Упорядники Н.П. Супрун, Ю.І. Островецька, О.І. Литвинова – К.: КНУТД, 2013. - 77 с.

4

Загальні правила проведення випробувань матеріалів

Лабораторні випробування матеріалів – це експериментальне визначення значень параметрів та показників якості матеріалів при імітації особливостей виготовлення та експлуатації виробів у лабораторних умовах.

Параметри – кількісні характеристики геометрії, будови або складу матеріалу (наприклад, товщина, пористість та ін.), в тому числі й ті, що визначають якість матеріалу.

Показники якості – це кількісні характеристики властивостей матеріалів (наприклад, міцність, зносостійкість та ін.), що визначають якість матеріалу згідно з нормативною документацією. Вказані характеристики розглядаються стосовно до конкретних умов виготовлення та експлуатації одягу, можуть відображати технологічні та споживацькі вимоги до матеріалів.

В залежності від мети випробування поділяють на контрольні та дослідницькі. Контрольні випробування – це випробування, які проводять для контролю якості матеріалу. Дослідницькі випробування призначені для визначення параметрів та показників властивостей матеріалів у процесі наукових досліджень.

Незалежно від мети лабораторних досліджень при їх проведенні необхідно дотримуватися ряду загальних правил, які забезпечують безпеку виконання лабораторних робіт, відтворення та достовірність отриманих результатів. В загальні правила проведення досліджень включені також методичні рекомендації по підготовці до виконання лабораторних робіт, вміст та порядок оформлення звітів по ним.

Вступне заняття 1. Підготовка до виконання лабораторної роботи

Лабораторний практикум призначений для практичного закріплення теоретичного курсу по дисципліні “Матеріалознавство швейного виробництва” на основі поглибленого отримання практичних навичок у визначенні та інтерпретації основних показників якості з застосуванням статистичної обробки експериментальних даних, з урахуванням сучасного стану стандартизації, метрології та кваліметрії у текстильному та швейному виробництвах, засвоєння сучасної випробувальної техніки та методів проведення контрольних та дослідницьких випробувань.

Головними задачами лабораторних робіт є вивчення спеціальних понять і термінів в області матеріалознавства, будови та принципу дії випробувальних приладів; вимог стандартів до показників якості матеріалів; засвоєння

5

стандартних методик визначення основних параметрів та показників якості матеріалів, розрахункових формул та методів обробки результатів, а також методів досліджень, що не руйнують матеріали, застосування ЕОМ в області досліджень при оцінці та виборі матеріалів на виріб.

До того, як приступити до виконання лабораторної роботи, студент повинен ознайомитися з методичними вказівками до лабораторної роботи.

Кожна лабораторна робота містить основні відомості та завдання студенту для самостійної підготовки. В основних відомостях надані визначення спеціальних понять, описання приладів та методів випробувань, методичні рекомендації по виконанню роботи в лабораторії, порядок розрахунку показників та їх значення при оцінці якості матеріалів.

В завданнях для самостійної підготовки студента приведені питання, за допомогою яких можна проконтролювати засвоєння основних відомостей, лекційного матеріалу та додаткової літератури, яка необхідна для успішного виконання роботи.

Студент, готуючись до виконання лабораторної роботи, в лабораторному зошиті, або в спеціальному журналі, повинен сформулювати мету роботи, її основні задачі, та спочатку оформити звіт.

Готовність студента до виконання лабораторної роботи перевіряється у співбесіді з викладачем, за допомогою технічних засобів контролю, або ЕОМ після представлення заздалегідь оформленого лабораторного зошиту (журналу). Студенти, які були допущені до лабораторних занять, отримують завдання на виконання лабораторної роботи.

На лабораторних заняттях відповідно із завданням та додатковим вказівкам, які отримані від викладача, студент виконує різні експериментальні випробування та заносить у лабораторний зошит, використовуючи у звіті усереднені показники. Після обговорення отриманих результатів з викладачем студент повинен остаточно оформити звіт. Оформлений звіт представляється викладачу для перевірки, і проводиться повторна співбесіда для отримання заліку по виконаній роботі.

На першому лабораторному занятті студенти повинні пройти інструктаж по техніці безпеки та техніці протипожежної безпеці, про що робиться запис у відповідному журналі.

2. Оформлення звіту по лабораторній роботі

Звіт з лабораторної роботи повинен містити наступні розділи:

Мета роботи формулюється студентом, виходячи з теми лабораторної роботи, даних, які наводяться у лабораторному практикумі, або у

6

методичних вказівках. Мета роботи повинна бути викладена коротко і відображати суть питань, що розглядаються у даній лабораторній роботі.

Завдання до лабораторної роботи – це завдання, які студент повинен виконати під час виконання лабораторної роботи.

Загальні відомості – наводяться основні поняття з області будови, методів випробувань, фізико-механічних властивостей матеріалів, які є необхідними для даної лабораторної роботи.

Методика проведення випробувань – у протоколі наводяться принципові схеми приладів та пристроїв для визначення відповідних показників властивостей, або параметрів матеріалів, з повною специфікацією деталей та вузлів. Наводиться опис приладів і пристроїв, та коротко принцип їх дії, а також методика відбору та підготовки зразків досліджуваних матеріалів з посиланням на відповідні стандарти. Потім наводяться методики випробувань та розрахунку показників, розмірність яких вказується в одиницях СІ.

Експериментальна частина – після випробувань студент заносить у зошит (журнал) результати випробувань (наприклад, розривне навантаження зразка, маса до та після намокання зразка та ін.). Маючи результати, студент за формулами розраховує відповідні показники, заносить результати у зведену таблицю, проводить статистичну обробку експериментальних даних, обчислюючи середньоарифметичне значення, середньоквадратичне відхилення, коефіцієнт варіації, абсолютну та відносну похибки випробування.

Висновки – за результатами лабораторної роботи студент зобов’язаний зробити висновки, які ґрунтуються на порівнянні показників матеріалів, що використовувалися для досліджень, оцінці тенденцій зміни показників властивостей під дією різних факторів, відповідності стандартам або іншій науково-технічній документації.

Перші чотири розділи звіту оформлюються студентом в процесі підготовки до лабораторної роботи, а наступні розділи – на лабораторних заняттях.

3. Загальні відомості про добір проб (вибірок) для проведення випробувань

Партією матеріалів (штучних виробів) являється продукція одного найменування, способу виготовлення, структури і якісної градації, яка комплектується за певний інтервал часу та оформляється одним документом.

Партії волокнистої сировини складаються з великої кількості волокон, що

7

розрізняються за своїми властивостями. В окремих пакуваннях і на різних ділянках ниток властивості можуть змінюватись. Для того, щоб об'єктивно оцінити окремі показники якості, від партії волокон або ниток відбирається невелика частина, яка повинна правильно відображати властивості всієї партії матеріалу.

Одиницею продукції називається окремий екземпляр штучної продукції, або невизначена кількість нештучної або штучної продукції. Пробою є регламентована кількість нештучної продукції, яка відбирається з контрольованої партії матеріалу для ухвалення рішення. Вибірка являє собою частину одиниць продукції, що відбирається з партії або потоку для оцінки якості.

У математичній статистиці сукупність будь-яких об'єктів називають генеральною сукупністю, а відібрану для її оцінки частину – вибіркою. Однак, слід пам'ятати, що при неправильному доборі вибірки результати її випробувань не можна поширювати на всю генеральну сукупність.

Система встановлення чисельності вибірки, порядку її добору від партії, вибору ділянки розміщення проб, форми, розміру, кількості передбачає можливість судження за результатами обмежених вибіркових випробувань про властивості всієї партії матеріалу, базується на результатах вивчення закономірностей нерівномірності і нестабільності властивостей матеріалів. Контрольні випробування, призначені для контролю якості продукції, ґрунтуються на системі добору проб, регламентованої стандартами і технічними умовами. Спеціальну систему добору проб необхідно дотримувати і при проведенні дослідницьких випробувань для одержання порівнянних і достовірних результатів.

Проби для контрольних випробувань відбирають методом випадкової вибірки. Випадкова вибірка складається так, що для будь-якої одиниці продукції контрольованої сукупності забезпечується рівна імовірність бути відібраною і включеною у вибірку. При дослідницьких випробуваннях, крім випадкової, застосовують навмисну і систематичні вибірки.

Навмисна вибірка – це вибірка, у яку одиниці продукції відбирають з визначеною тенденцією, що приводить до підвищення або зниження імовірності добору одиниць із заданими ознаками.

Систематична вибірка – це вибірка, у яку одиниці продукції відбирають із заздалегідь упорядкованого ряду. Чи одиниця продукції потрапить у вибірку залежить від номера або положення одиниці продукції в контрольованій сукупності.

Об’єм вибірки для контрольних і дослідницьких випробувань залежить від

8

ступеню нерівномірності матеріалу, його вартості та розміру виробленої партії. Чим вище вартість і рівномірність властивостей матеріалів у партії, тим менше добір вибірки. Залежність між величиною вибірки та розміром виробничої партії для контрольних випробувань матеріалів встановлюється відповідними стандартами.

При випробуваннях текстильних матеріалів, крім проб та вибірок, використовують частини продукції, що мають інші найменування, у тому числі й узагальнений термін – зразок.

Проби відбирають за визначеними загальними правилами з метою відображення властивостей всієї партії матеріалу. При цьому необхідно враховувати, що партії волокон та ниток звичайно складаються зі штучних пакувальних одиниць – пак, ящиків та ін. Частини штучних пакувальних одиниць для ниток (пакування, бобіни та ін.) також є штучними одиницями, а для волокон залишаються пробами зменшеного розміру з різними найменуваннями (середня лабораторна, об'єднана, мала середня лабораторна, точкова, спробна стрічка, елементарна проба).

Правила добору проб для окремих видів волокон викладені у відповідних стандартах на бавовняні, луб'яні, вовняні, хімічні волокна та текстильні нитки.

При будь-якому методі добору проб вибірка або проба повинна відображати властивості всієї партії продукції, тобто бути репрезентативною. Для цього її відбирають, дотримуючись наступного основного принципу. При доборі кожен об'єкт генеральної сукупності (партії матеріалу) повинен мати однакову ймовірність бути відібраним у вибірку, а сам добір робиться випадково. При доборі проб для виміру вологості матеріалу їх маса обов'язково фіксується в момент добору або при визначенні загальної фактичної маси матеріалу. З огляду на зміну маси проби після її зберігання перед визначенням вологості, можна розрахувати вологість, яку мав матеріал у момент добору з партії. Якщо масу проби відразу не вимірюють, то їх закладають у ємність, що герметично закривається, для того щоб зашкодити зміні вологості матеріалу під впливом оточуючого середовища.

Об’єм проби визначається нерівномірністю матеріалу і величиною довірчих границь, у межах яких повинне знаходитись значення показника якості всієї партії матеріалу. Чим більше нерівномірність матеріалу, і чим менша величина довірчого інтервалу, який задається (помилки вибірки), тим більшим повинен

бути об’єм вибірки, який приймають, по можливості, мінімальним для прискорення випробувань.

9

4.Методи добору проб

Упрактиці випробувань волокон і ниток методи добору проб (вибірок) бувають одноступеневі, двоступеневі та багатоступеневі; з останніх використовують триступеневі.

Одноступеневі методи добору проб передбачають добір проби з усієї генеральної сукупності без попереднього розподілу її на частини. Так, пробою одного ступеню є проба з декількох ділянок ниток з одного пакування або середня проба волокна з однієї паки. При доборі проб часто використовують метод «всліпу», який полягає у доборі об'єктів з різних частин партії матеріалу незалежно від суб'єктивної оцінки якості відібраних об'єктів. Якщо при цьому можна візуально виявляти дефектні об'єкти, або вони відрізняються за іншими ознаками, то даний метод застосовувати не можна. Якщо об'єкти генеральної сукупності можна пронумерувати, то використовують випадковий добір із застосуванням таблиць випадкових чисел. Можливо також використання систематичного добору, який передбачає відбір об'єктів через визначений інтервал.

Двоступеневі методи добору проб застосовують при поділі генеральної сукупності (партії продукції) на окремі, приблизно рівні, частини і фіксації цього поділу у вибірці, а також при запису й обробці результатів випробувань.

Партії сировини найчастіше складаються з пак (пакувальних одиниць), а партії ниток з пакувальних одиниць і окремих одиниць продукції – пакувань. Тому при двоступеневому доборі спочатку відбирають пакувальні одиниці або одиниці продукції (паки або пакування), а потім на другому ступеню відбирають волокна з кожної паки або ділянки ниток з кожного пакування. Однак, якщо партія матеріалу поділена на частині, відібрані з різних її частин об'єкти (волокна, ділянки ниток) потім поєднують в одну загальну вибірку. Така вибірка називається одноступінчатою. Вона буде такою ж і при об'єднанні всіх результатів випробувань, без підрозділу їх відповідно окремим частинам сукупності.

Триступеневі методи добору використовують у випадку, коли генеральна сукупність розділена на приблизно рівні частини, кожна з яких поділяється на серії з приблизно однаковою кількістю продукції. З декількох частин продукції відбирають по однаковій кількості серій, а з кожної відібраної серії випробують по однаковому числу одиниць продукції. Наприклад, при випробуванні партії ниток відбирають кілька пакувальних одиниць, потім з кожної беруть однакове число пакувань (одиниць продукції), а з кожного пакування випробовують однакове число відрізків ниток (точечних проб). На кожному ступеню звичайно практикують добір проб методом «всліпу», хоча іноді використовують методи

10

випадкового та систематичного добору.

5.Особливості добору та приготування проб волокон та ниток

Зпартії сировини масою в кілька тонн розкривають певну кількість пак (пакувальних одиниць) і відбирають точечні проби, а з них складають об'єднану пробу до 1 кг. З неї в один або в кілька прийомів складають проби, або малі проби масою у декілька грамів, які мають у стандартах для волокон різних видів різноманітні найменування. Для деяких випробувань сировину необхідно звільнити від сторонніх домішок, а при визначенні довжини – розпрямити та паралелізувати окремі волокна. Тому пробу волокон часто піддають додатковій обробці, у процесі якої, крім видалення домішок і паралелізації волокон, досягається їх найкраще перемішування. Приготовлені проби можуть досліджуватися не цілком, а частково. У підсумку при вимірі деяких показників якості використовують лише кілька міліграмів волокон.

Частина партії текстильних ниток, упакована в окрему тару (ящик, тюк, мішок, пачку та ін.), називається пакувальною одиницею, а найменша частина партії ниток – одиницею продукції (моток, початок, шпуля та ін.). У літературі, крім терміна “одиниця продукції”, використовується термін “пакування”. Мотки (пасми) або відрізки (ділянки) одиночних ниток для випробовувань називаються точечними пробами.

Пакувальні одиниці ниток для їх випробувань відбирають методом найбільшої об'єктивності (“всліпу”) або випадковим методом.

Число пакувальних одиниць, які відбираються, і одиниць продукції (пакувань) для випробувань залежить від маси партії ниток і для різних видів регламентується стандартами.

Для забезпечення однакової ймовірності вилучення у вибірку з пакувальної одиниці будь-якого пакування можна також використовувати систематичний добір. Для цього пакування перекладають з розкритого упакування в порожній ящик й одночасно їх перераховують. Пакування з порядковими номерами, які відрізняються на постійний інтервал, наприклад пакування 10-е, 20-е, 30-е і т.д., відкладають убік і з них складають вибірку. Кількість випробувань (точечних проб) з кожного пакування при визначенні лінійної густини ниток, розривного навантаження та подовження, крутки і укрутки ниток вказуються у відповідних стандартах. Перед початком випробувань з кожного пакування відмотують і відкидають нитку довжиною, що зазначена у перерахованих стандартах. У них також регламентується довжина нитки між окремими випробуваннями, яка змотується і не використовується.

11

Слід враховувати, що на пакуваннях властивості нитки, особливо з великою довжиною, можуть відрізнятися у зовнішніх, серединних і внутрішніх шарах. У цьому випадку проби відбирають окремо з різних шарів, а результати випробувань також обробляють окремо.

Для визначення фактичної вологості ниток одиниці продукції відбирають з внутрішньої частини пакувальної одиниці та з частин, які контактують з тарою. Добір проб на підприємстві-виробникові роблять у процесі упакування партії ниток безпосередньо перед її зважуванням, а на підприємстві-споживачеві – у процесі зважування або відразу після нього. З відібраних одиниць продукції відбирають, для випробувань у сушильному апараті одну пробу масою 100-250 г, а для випробувань у сушильній шафі – дві по 8-10 г. Перед добором проб з кожної одиниці продукції відмотують або зрізають десять зовнішніх шарів ниток, які потім відкидають. Якщо немає можливості зважити пробу в момент добору, її поміщають у вологонепроникну тару. Масу проби допускається визначати за різницею маси одиниць продукції до і після відмотування проби.

Лабораторна робота № 1

Визначення параметрів кліматичних умов оточуючого середовища

Мета роботи: освоїти методики визначення та реєстрації параметрів кліматичних умов при випробуваннях матеріалів. Ознайомитись з методами кондиціонування матеріалів перед випробуваннями.

ЗАВДАННЯ:

1.Ознайомитись з психрометричним методом визначення вологості повітря.

2.Перевірити з використанням простого та аспіраційного психрометрів відносну вологість та температуру повітря в приміщенні лабораторії.

3.Порівняти показання простого та аспіраційного психрометрів, розрахувати швидкість повітря біля простого психрометра, підібрати відповідну таблицю для правильного визначення вологості повітря в даному приміщенні простим або аспіраційним психрометром.

4.Ознайомитись з гігрометричним методом визначення відносної вологості та температури повітря.

5.Ознайомитись з методами кондиціонування текстильних матеріалів.

12