Разработка ассортимента и технологии изготовления компрессионного медицинского трикотажа

Расширение производства товаров диктуется тенденциями развития международного рынка, конкурентоспособностью. В связи с этим формирование рынка отечественных товаров, соответствующих международным стандартам качества и техническому уровню, является основной задачей развития текстильной промышленности.

Легкая промышленность — одна из отраслей экономики, поставляющая товары на потребительский рынок. Динамика развития отрасли во многом определяет состав и структуру потребительского рынка, а также темпы роста финансовых ресурсов предприятий и объемы федерального и регионального бюджетов.

Статистические данные [2.1] показывают, что:

— темпы роста продукции легкой промышленности за январь — май 2000 г. опережают динамику производства по промышленности в целом (137,3% и 110,4%);

— из подотраслей легкой промышленности наибольшие темпы роста текстильной отрасли (146,2%);

— отмечается наибольший рост производства по тканям всех видов (161,4%) и трикотажным изделиям (163,8%);

— динамика производства в легкой промышленности становится устойчивой и тенденциозной.

В условиях насыщения рынка качество выступает как основной фактор развития промышленности, определяющий способность продукции удовлетворять совокупности требований потребителя. Требования к качеству продукции отражают комплекс свойств, отвечающих определенным эксплуатационным, техническим и технико-экономическим показателям, которые определяют потребности покупателя, а также отражают высокий технический уровень продукции, основанный на эффективности производства.

Конкурентоспособность продукции, достигаемая применением высоких технологий, вычислительной техники, постоянным совершенствованием материально-технической и сырьевой базы, снижением издержек производства и созданием гибкой ресурсосберегающей технологии, как возможности быстрого обновления ассортимента продукции, являются базой высокоэффективного производства и высокого качества продукции.

Один из путей создания конкурентоспособного трикотажа — использование высокоэластичных нитейволокон с различными влагопоглощающими свойствамиволокон, обеспечивающих быстрый отвод влаги от телаа также использование многослойных материалов, состоящих из разнородных нитей, обеспечивающих направленный эффект теплопроводности, влагопереноса и т. п.

Сфера применения трикотажных материалов постоянно расширяется в области бытовой продукции, технических нужд промышленности и других отраслях народного хозяйства. Новые потребности стимулируют создание новых полотен со специфическими физико-механическими свойствами. Так, применение в трикотажном производстве высокоэластичных нитей позволяет получать изделия с компрессионным эффектом для спорта и медицины, обладающие высокой упругой деформацией, формоустойчивостью, износостойкостью, стабильностью в различных условиях эксплуатации.

Тема диссертационной работы посвящена разработке компрессионных трикотажных полотен с заданными свойствами и проектированию из них изделий для спорта и медицины, исследованию и созданию технологических процессов их изготовления.

Работа соответствует общему направлению МГУс по разработке новых технологий и материалов.

Проведенные исследования направлены на дальнейшее развитие теории и практики трикотажного производства и улучшение качества изделий.

Основная цель работы — разработка ассортимента медицинских изделий на основе новых переплетений трикотажа с использованием оплетенных высокоэластичных нитей и способов их выработки на основовязальных рашель — машинах.

Для достижения цели исследования были поставлены следующие задачи:

— рассмотрение основных направлений создания компрессионных изделий спортивного и лечебно-профилактического назначения;

— разработка структур многослойных компрессионных полотен для производства медицинских изделий;

— разработка технологии йзготовления многослойных полотен на рашель-машинеисследование особенностей выработки трикотажа, образованного одновременным провязыванием эластичной и относительно нерастяжимой нити;

— исследование физико-механических свойств разработанных структур трикотажа;

— разработка и проектирование ассортимента компрессионных изделий спортивного и лечебно-профилактического назначения.

Методика исследования. Для решения поставленных задач использовались теоретические и экспериментальные методы исследования. Методической и теоретической основой работы явился информационный анализ научных и патентных источников, труды отечественных и зарубежных ученых по технике и технологии трикотажного производства. При проведении экспериментальных исследований применялись методы математического моделирования, анализа результатов эксперимента и ЭВМ для обработки экспериментальных данных. Исследование и оценка свойств материалов проводилась по стандартным методикам с учетом нормативно-технической документации.

Научная новизна. При проведении теоретических и экспериментальных исследований автором впервые получены следующие результаты:

— разработана структура многослойного основовязаного эластичного трикотажа (патент № 2 172 366 от 20.08.2001) для производства противорадикулитных бандажей;

— разработана конструкция дородового бандажа (патент № 21 009 от 10.07.2001);

— разработана методика определения длины контролируемого участка изделия при проектировании компрессионного трикотажа;

— разработан ассортимент компрессионных изделий медицинского назначения;

— на основе требований к изделиям и исследований процессов вязания и свойств трикотажа разработана технология изготовления многослойных полотен на основовязальной рашель-машине;

— спроектированы новые изделия: повязка для фиксации голеностопного сустава, противорадикулитный бандаж, дородовой бандаж.

Практическая ценность. Предложенные разработки позволяют изготавливать широкий ассортимент качественных трикотажных изделий с компрессионным эффектом для спорта и медицины с улучшенными технико-экономическими показателями и эксплуатационными свойствами. Реализация предложенного способа получения компрессионных полотен впервые обеспечили изготовление многослойных полотен на основовязальных рашельмашинах без изменения их конструктивных особенностей.

Апробация работы проводилась в процессе выполнения экспериментальных работ на производственной фирме «ЛП ФАРМ-Центр». Министерство Здравоохранения РФ одобрило разработанный ассортимент компрессионных изделий. На производственной фирме «ЛП ФАРМ-Центр» (г. Смоленск) по результатам работы оптимизирован технологический процесс и начат выпуск новых изделий для спорта и медицины.

Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены:

— на Международной научно — практической конференции «Актуальные проблемы создания и использования новых материалов и оценки их качества» (Материаловедение-99)(октябрь 1999 г.) г. Москва;

— на выставке «Аптека-99» (ноябрь 1999 г.) г. Екатеринбург;

— на конференции ИГТА (17−19 мая 2000 г.) г. Иваново;

— на конференции МГУс «Наука-сервису» (12 мая 2000 г.) г. Москва;

— на Межвузовской Юбилейной научно-технической конференции СПГУТД (24 ноября 2000 г.) г. Санкт-Петербург;

— на заседании технического совета инженерно-технических работников фирмы «ЛП ФАРМ-Центр» (15 апреля 2001 г.);

— на специализированной выставке «Медсиб-2001» (14−17 мая 2001 г.) г. Новосибирск;

— на V-й Международной научно-технической конференции «Наука-сервису» (26 мая 2001 г.) г. Москва;

— на расширенном заседании кафедры «Технология трикотажных изделий» МГУс (21 июня 2001 г.) г. Москва;

— на заседании кафедры «Технология и оборудование трикотажного производства» СПГУТД (4 июля 2001 г.) г. Санкт-Петербург;

— на специализированной выставке «Здравоохранение-2001» (3−7 декабря 2001 г.) г. Москва.

По материалам диссертации получен патент на изобретение № 2 172 366 «Двухслойный основовязаный трикотаж» и патент на полезную модель № 21 009 «Бандаж медицинский дородовой», разработаны ТУ на производство бандажа противорадикулитного, бандажа дородового, повязки для фиксации голеностопного сустава, опубликованы тезисы докладов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав с выводами, общих выводов, библиографического списка.

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 2.

1. Разработана и получена структура многослойного эластичного переплетения для производства повязки для фиксации голеностопного сустава.

2. Разработана структура многослойного эластичного полотна для производства противорадикулитного бандажа. На разработанную структуру получен патент на изобретение №.2 172 366.

3. Исследования деформационных свойств оплетенной латексной нити показали, что, изменяя скорость подачи и вытяжки эластомерной нити при армировании, можно получить оплетенную нить с требуемыми деформационными свойствами. В результате эксперимента был получен ряд оплетенных эластичных нитей. Исследованы их физико-механические свойства. Выбрана нить с лучшими деформационными свойствами (с большей растяжимостью и меньшей остаточной деформацией). Исследованы релаксационные свойства всех видов пряжи и нитей, участвующих в вязании. Определены составляющие деформации для хлопчатобумажной пряжи линейной плотности 15,4 текс xl, хлопчатобумажной пряжи линейной плотности 18,5 текс х 2, латексной нити диаметром 0,25 мм оплетенной капроновой нитью линейной плотности 6,7 текс.

4. На основе исследования свойств полотен разработана технология изготовления многослойных эластичных полотен на основовязальной рашель-машине RD-6N.

5. Исследовано влияние заправочных данных на свойства многослойного трикотажа. Установлено, что наибольшее влияние на свойства полотна оказывает длина оплетенной латексной нити в петле.

6. Исследованы механические свойства полученного переплетения. Доказано, что разработанная структура полностью удовлетворяет требованиям, предъявляемым к полотнам для изготовления фиксирующих повязок.

Глава 3. Проектирование компрессионных медицинских изделий.

Для проектирования нового ассортимента медицинского основовязаного трикотажа нами использована методика Филатова В. Н. [1.11]. При помощи знания инженерной графики и основ начертательной геометрии, Филатов В. Н. предложил новый подход к проектированию чулочно-носочных изделий из основовязаного полотна, в результате которого изделие становится функционально пригодным как для индивидуального заказа, так и для массового потребителя.

Суть этих предложений состоит в том, что любая часть тела человека рассматривается как комплексное геометрическое тело, аппроксимируемое в виде набора простых геометрических тел, поверхность которых развертывается на плоскости полностью и без складок. При использовании принципа кругового теневого отображения различных по конфигурации конечностей было установлено, что нога может быть достаточно точно аппроксимирована следующими геометрическими телами: усеченный конус — бедренная и икроножная области ноги, цилиндр — подколенная и нижняя части голени.

Как известно, разверткой цилиндрической поверхности является прямоугольник, а конической — сектор.

Анализируя новые принципы и подходы к проектированию компрессионного изделия, мы естественным образом подошли к мысли о целесообразности формирования каждого элемента в отдельности или в связке с рядом лежащим и затем комплектования всего изделия непосредственно на ноге.

Предложенные Филатовым В. Н. [1.11] принципы и подходы к построению кроя компрессионных изделий были отработаны сначала на листе ватмана, а затем на основовязаном эластичном полотне. Работа с ватманом показала не только удобство в плане графического отображения замыслов, но дала возможность применить его в качестве конструкционного материала. На таком плотном листовом материале резче выделялись ошибки и неточности кроя, чему способствовала и его полная недрапируемость. После отработки каждого элемента была собрана целостная конструкция.

3.1. Проектирование повязки для фиксации голеностопного сустава.

Эластичная повязка для фиксации голеностопного сустава рекомендована при нарушениях опорно-двигательной функции голеностопного сустава с целью фиксации при ушибах, вывихах, растяжениях и других травмах голеностопного сустава, а также при занятиях спортом.

Сдавливающая способность компрессионного изделия определяется количеством эластомерных нитей в единице длины изделия и удлинением в процессе эксплуатации. Для изготовления повязки для фиксации голеностопного сустава будем использовать разработанное в гл. 2.1 многослойное основовязаное эластичное полотно (рис. 2.5).

При изготовлении фиксирующей повязки удобно, чтобы кромки полотна находились по верхнему и нижнему краям изделия. Тогда при эксплуатации полотно будет растягиваться по направлению петельных столбиков.

Проектирование изделия начнем с построения развертки оболочки. Для построения развертки был использован метод ЛР: на образце модели намечают ряд характерных точек. Затем от этих точек прокладывают сметочные стежки вдоль петельного ряда и петельного столбика. Подготовив таким образом образец, производят замер отрезков сметочных строчек и приступают к построению чертежа. Отрезки, измеренные вдоль петельных рядов, при построении чертежа располагаются вертикально, а под прямым углом к нимотрезки, измеренные в направлении петельных столбиков, т.к. при раскрое полотна ряды и столбики ортогональны.

Для проектирования повязки для фиксации голеностопного сустава нас интересует нижняя часть ноги, начиная с икроножной мышцы. На рис. 3.1. показан чертеж развертки поверхности нижней части ноги. Типовые размеры взяты из ГОСТ 11 215–65 для ноги с максимальным обхватом икроножной мышцы 34 см. В качестве исходных линий приняты линии симметрии со стороны задней и передней части ноги. а б.

Рис. 3.1. Развертка поверхности нижней части ноги.

Линия 1-Г определяет максимальный полуобхват икроножной мышцы, линия 2−2' - полуобхват голени на уровне нижнего края икроножной мышцы, линия 3−3' - полуобхват лодыжки, стопы возле пятки, линия 4−4' - полуобхват стопы возле пятки, линия 5−5' - полуобхват стопы у основания пальцев. Мы сознательно ограничили область построения развертки, не принимая в расчет поверхность пятки, решив, что в проектируемом изделии пятка будет свободна.

Местонахождение на развертке точек, А и В определено по геодезическим линиям.

Следующий этап проектирования — разработка конструкции чертежа по методике ЦНИИШП. В качестве исходных данных при расчете построения чертежа конструкции основы принимают размерные признаки типовых женских ног (ГОСТ 11 215−65) и прибавки к ним.

Построение сетки чертежа.

Строим прямой угол с вершиной в точке И (рис. 3.2), которая соответствует на фигуре положению точки 1 (пересечение линии максимального обхвата икроножной мышцы и линии симметрии ноги). Относительно точки 1 определяем положение линии 2−2', линии 3−3', линии 44', линии 5−5'. Из полученных точек 2, 3, 4, 5 проводим горизонтальные линии перпендикулярные вертикали 1−5. Затем от точки 1 вправо откладываем величину полуобхвата икроножной мышцы. Получаем точку Г и проводим через нее вертикаль вниз до пересечения с горизонталью из точки 5. Линия 1−5 является осевой линией изделия.

Построение чертежа повязки для фиксации голеностопного сустава.

Поскольку проектируется компрессионное изделие, припуски должны быть отрицательными. Максимальное давление повязки определяется по рис. 1.30, б и составляет 25−100 мм.рт.ст. По ГОСТ Р 51 219−98 «Изделия медицинские эластичные фиксирующие и компрессионные» расчетными участками при проектировании повязки являются линии Ы и al (рис. 3.3, г). Распределение давления по зонам изделия в соответствии с медико — техническими требованиями (рис. 1.31) на изделие по участкам составляет: 1 участок (след) -100%, 2 участок (лодыжка) — 100%, 3 участок (максимальный обхват икроножной мышцы) — 80%. При этом растяжимость полотна и рабочая растяжимость изделия должны соответствовать требованиям ГОСТ (таб. 3.1).

М 1:5.

Рис. 3.2. Конструкция повязки для фиксации голеностопного сустава.

Необходимо получить постепенно уменьшающееся от щиколотки давление. Поскольку речь идет об основовязаном полотне, то изменять количество эластомерных нитей по рядам (как предлагается в методике Филатова В.Н.) не представляется возможным. Следовательно, нужно найти зависимость компрессии от рабочей растяжимости, т. е. формулу для определения длины контролируемых участков кроеных компрессионных трикотажных изделий. Для этого используем показатель функциональной безопасности, который определяется при показателе рабочей растяжимости.

Это служит гарантией, что изделие не оказывает чрезмерное давление на Г жизненно важные кровеносные магистрали больного.

При этом нагрузка по линиям 7,5 см от центра сустава Р 7,5 должна соответствовать нагрузке на сустав Рс (рис. 3.3, в).

Заключение

.

1. На основании изучения патентных и литературных источников установлено, что одним из перспективных направлений развития технологии и ассортимента трикотажных изделий является создание медицинского компрессионного трикотажа. Отечественной промышленностью выпуск такой продукции в требуемом объеме не освоен. Установлена необходимость разработки ассортимента недорогого лечебно-профилактического компрессионного трикотажа. Разработка таких изделий требует обеспечения комплекса физиологических свойств, отвечающих условиям функциональной безопасности.

2. Установлено, что без изменения конструктивных особенностей на основовязальной рашель-машине RD-6N возможно вырабатывать многослойные эластичные полотна для медицинских целей.

3. Разработана и получена многослойная структура эластичного трикотажа для производства фиксирующей повязки.

4. Разработана структура многослойного эластичного основовязаного переплетения для производства противорадикулитного бандажа. Получен патент на изобретение на разработанную структуру трикотажа № 2 172 366.

5. На основе исследований свойств трикотажа разработана технология изготовления многослойных эластичных полотен на основовязальной рашель-машине RD-6N.

6. С помощью методов математического моделирования установлена зависимость растяжимости и остаточной деформации многослойного полотна от длины оплетенной латексной нити и хлопчатобумажной пряжи в петле.

7. На основе экспериментальных данных по деформационным свойствам полотен установлена область оптимальных значений длин хлопчатобумажной и оплетенной латексной нитей в петле.

8. Исследовано влияние режима армирования на деформационные свойства оплетенных латексных нитей. Исследованы деформационные свойства всех видов пряжи и нитей, участвующих в вязании. Определены составляющие деформации.

9. В результате теоретического и экспериментального исследования установлено, что на деформационные свойства эластичного полотна помимо известных факторов (длины нити в петле и величины усилия оттяжки) влияет режим армирования эластомерной нити.

10. Определены математические выражения зависимости растяжимости и остаточной деформации. полотна от длины нити в петле латексной нити и хлопчатобумажной пряжи.

11. Проанализированы основные параметры высокоэластичных изделий и методы их проектирования. Исходя из типовых размеров тела на контролируемых участках и предлагаемой ГОСТом формулы для определения рабочей растяжимости, предложена методика для определения длины участка изделия.

12. Спроектирован и изготовлен в промышленных условиях ассортимент компрессионных медицинских изделий и проведены их технические и клинические испытания. Получен патент на полезную модель на бандаж дородовой № 21 009.

13. Разработаны и утверждены технические условия «Бандаж из трикотажного эластомерного полотна противорадикулитный БТШПр — «ЛП-ФЦ», ТУ 9 396 006−42 465 687−2001;

Повязка-носок для фиксации голеностопного сустава Пн Гс «ЛП-ФЦ», ТУ 846 416−005−42 465 687−2001;

Бандаж дородовой ТУ 939 692−004−42 465 687−2001.

14. Экономический эффект от внедрения результатов работы достигается за счет:

— снижения издержек за счет экономии материала;