Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для определения стойкости текстильных материалов к пиллингуемости

Изобретение относится к устройствам для контроля качества волокнистых систем и может быть использовано для оценки пиллингуемости различных текстильных материалов. Пиллингуемость - свойство материала образовывать на своей поверхности закатанные в комочки или косички концы волокон, называемые пиллями. Они портят внешний вид изделий и снижают их прочность, так как сформировавшиеся пилли отрываются от поверхности материалов, а затем образуются новые, т.е. происходит выпадение волокон из материалов, при этом уменьшается толщина последних.

Оценку стойкости к пиллингообразованию осуществляют в процессе испытания ткани на стойкость к истиранию.

Известен прибор для определения стойкости текстильных материалов к пиллингообразованию (SU 429348, опубл. 1975.06.17), содержащий стол, установленный с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости, держатели абразива и испытуемых проб, привод и механизм нагружения, выполненный в виде рычажно-шарнирного механизма с противовесом. Недостатком известного прибора является сложность конструктивного исполнения устройства вследствие чрезмерного количества передаточных механизмов и звеньев, нетехнологичность исследования проб, а также субъективность оценки параметров пиллингуемости и ручной режим формирования базы данных показателя пиллингуемости протестированных материалов.

Известен пиллингметр типа ПМВ-4 с приводом для качательного движения рабочих органов в горизонтальной плоскости, выполненный с возможностью переключения на вращательное движение для получения пиллей, используемый в соответствии с ГОСТ 14326-73 в методе, сущность которого заключается в формировании на материале пробы сначала ворсинок, а затем пиллей с последующим визуальным определением их количества на определенной площади поверхности пробы (Жихарев А.П. и др. Практикум по материаловедению в производстве изделий легкой промышленности. - М.: Изд-во «Академия», 2004. - Стр. 417-422. Известное устройство характеризуется конструктивной сложностью системы, нетехнологичностью и ручным управлением процесса измерений, а также субъективностью подсчета количества пиллей и последующим формированием базы данных в ручном режиме.

Наиболее близким к заявляемому является модифицированное устройство Мартиндейла для испытаний на истирание, используемое согласно методике, описанной в ГОСТ Р ИСО 12945-2-2012 «Определение способности текстильных полотен к образованию ворсистости и пиллингу. Часть 2». Устройство содержит основную платформу, держащую столик для истирания с прижимным кольцом, снабженным прижимным механизмом, и привод, состоящий из двух внешних приводов и одного центрального, которые приводят ведущую пластину держателя пробы в движение в горизонтальной плоскости, обеспечивая ей возможность описывать фигуры Лиссажу. Оси держателей пробы размещены в посадочных отверстиях на ведущей пластине и закреплены на подшипниках, при этом нижний конец каждой оси вставлен в соответствующий корпус пробы. Устройство снабжено приспособлением для установки проб на держателе без перегибов и регулируемым счетчиком единичных оборотов одного из внешних приводов. Проба круглой формы проходит по трущейся поверхности из того же материала (или, при необходимости, из выбранного абразива, например шерстяной ткани) и прижимается к ней с определенной нагрузкой для истирания, двигаясь по траектория, которая изменяется от окружности к постепенно сужающимся эллипсам, переходит в линию, из которой расширяющиеся эллипсы развиваются в диагонально противоположных направлениях, и одновременно медленно вращаясь вокруг оси, перпендикулярной к ее плоскости и проходящей через ее центр. После определенных этапов истирания (от 125 до 5000 циклов по счетчику) в результате визуальной оценки в специально оборудованном смотровом шкафу, находящемся в затененной комнате, и сравнения с показателями стандартного образца материалу присваивается числовой показатель по таблице пиллингуемости. Учитывая субъективную природу оценки, рекомендуется параллельная оценка несколькими экспертами.

Визуальная оценка пиллингуемости путем сравнения со стандартным образцом по количеству образующихся пиллей требует специальной камеры с установленными под определенными углами белыми люминесцентными лампами, создающими равномерное освещение исследуемого образца и находящимися вне поля зрения оценщика, а также затененной комнаты, при этом, несмотря на все условия, она является субъективной и недостаточно точной, причем фиксировать полученные оценки и формировать из них базу данных необходимо вручную.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства с расширенными технологическими возможностями, обеспечивающего объективную и точную оценку пиллингуемости текстильных материалов с возможностью формирования базы данных на электронных носителях информации в режиме реального времени.

Технический результат устройства заключается в расширении его технологических возможностей, в повышении за счет этого объективности и точности оценки устойчивости текстильных материалов к пиллингуемости и обеспечении возможности формирования базы данных пиллингуемости в электронном виде.

Указанный технический результат достигается устройством для оценки пиллингуемости образца текстильного материала посредством его истирания и последующего сравнения со стандартом, которое содержит держатели образца и абразива, установленные с возможностью вращательного и одновременно поступательного перемещения образца по поверхности абразива, и снабжено средствами регулирования нагрузки, прижимающей образец к поверхности абразива, а также средствами регистрации продолжительности испытания, которое, в отличие от известного, снабжено компьютером и мехатронными модулями, связанными через контроллер с компьютером и блоком ввода информации и регулирующими, в соответствии с заложенной в компьютер программой, величину прижимающей нагрузки и продолжительность испытания, а также параметры взаимного перемещения держателей образца и абразива, при этом устройство содержит оптоэлектронный блок визуализации поверхности образца, связанный с компьютером, осуществляющим его обработку и сопоставление полученных параметров пиллингуемости в виде количества пиллей с допустимыми показателями с записью результатов в базу данных в электронном виде.

На чертеже изображена структурно-кинематическая схема предлагаемого устройства для исследования пиллингуемости текстильных материалов.

Устройство содержит держатели абразива 1 и испытуемых проб 2, оптоэлектронный блок 3 цифрового типа для визуализации поверхности образца и считывания количества пиллей, а также программно-связанные мехатронные модули 4, 5 и 6, управляющие направлением возвратно-поворотного движения держателей 2, продолжительностью действия рабочих органов, скоростными и силовыми параметрами нагружения проб по задаваемым компьютером 7 циклам.

Возвратно-поступательное и возвратно-поворотное движения проб 2 относительно абразива 1 осуществляются с помощью мехатронного модуля 5 и мехатронного модуля 6, несущего держатели 2, смонтированные на вертикальных валах 8, опирающихся на горизонтальный профилированный диск 9.

Вертикальные валы 8 смонтированы на столике 10 и опираются на профилированный диск 9 посредством упругих элементов 11. Упругие элементы 11 обеспечивают постоянный силовой контакт валов 8 с диском 9, который получает возвратно-поворотное движение от мехатронного модуля 5 через кривошипно-коромысловый механизм 12. Возвратно-поворотное движение держатели 2 получают от мехатронного модуля 6 посредством зубчатых передач 13 и 14.

Держатель абразива 1 получает вращательное движение с заданной скоростью от мехатронного модуля 4 через зубчатую передачу 15 и 16. Сила прижима держателя 1 с абразивом к испытуемым пробам с задаваемой величиной нагружения регулируется путем предварительной настройки упругого элемента 17 по оцифрованной шкале 18.

Для считывания изображения в отраженном свете поверхности проб после их механической обработки установлена оптоэлектронная система 3 цифрового типа, выполненная с возможностью настройки положения оптической части системы относительно исследуемого объекта.

Мехатронные модули посредством контроллера 19 связаны с компьютером 7 и приводятся им в действие в соответствии с заложенной в него программой и с учетом исходных данных, вводимых через блок ввода информации 20.

Устройство работает следующим образом.

При помощи траверсы 21 держатель с абразивом 1 поворачивают в исходное положение и на элементах 2 устройства закрепляют пробы испытуемого материала. Затем посредством траверсы 21 держатель 1 с абразивом переводят в рабочее положение, фиксируя его элементом 22, и по оцифрованной шкале 18 устанавливают усилие предварительного прижима.

В качестве исходных данных в компьютер 7 через блок 20 вводят следующие параметры: тип материала, волокнистый состав, вид переплетения, скоростные характеристики и направление вращения держателя абразива, количество циклов физико-механической обработки, частоту контакта с испытуемыми пробами и величину их нагружения в процессе пиллингообразования, а также идентификаторы изображения пиллей.

Мехатронные модули 4, 5, 6 устройства по команде от компьютера 7 посредством контроллера 19 включаются в работу и начинается цикл испытания пробы на пиллингуемость, по завершении которого через регламентированный промежуток времени контроллер 19 формирует команду их отключения.

После завершения операции держатель 1 с абразивом переводят в исходное положение, по команде от компьютера 7 включается в работу оптоэлектронная система 3, которая сканирует поверхность пробы материала и передает информацию в виде оцифрованного оптического изображения в компьютер.

Компьютер 7 полученное изображение обрабатывает, сопоставляет с допустимыми показателями идентификатора (стандартного образца) и в виде количества пиллей записывает в базу данных в электронном виде с выводом на экран для исследователя.

Таким образом, предлагаемое устройство обладает расширенными технологическими возможностями, за счет чего обеспечивает интенсификацию процесса исследования и сокращение времени его проведения при одновременном повышении объективности и точности оценки устойчивости текстильных материалов к пиллингуемости.