CC BY
85
УДК 677026.49
И. Ш. Абдуллин, Р. Г. Ибрагимов, Г. Ш. Музафарова, Э. М. Саматова
КОМПОЗИЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ОБУВНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Ключевые слова: нетканые материалы, воздухо-проницаемость, гигроскопичность, прочность, износостойкость, формоустойчивость, износостойкость, обувной картон,намокаемость, истираемость, сорбционные свойства.
Высокие показатели износостойкости, паро- и влагоемкости и других эргономических свойств, таких как способность создавать комфортные условия при эксплуатации обуви за счет приформовывания, хорошие органолептические свойства, а также экономичность разработанных высоконаполненных композиционных материалов свидетельствуют о перспективности их использования в обувной промышленности в качестве безосновных термоформуемых материалов для изготовления гигиеничных внутренних деталей обуви.
Keywords: non-woven materials, air-permeability, hygroscopicity, strength, durability, dimensional stability, wear resistance, shoe
cardboard namokaemost, abrasion, sorption properties.
High rates of wear resistance, steam and water capacity and other ergonomicheskih properties such as the ability to create comfortable conditions for the operation of the shoe due priformovyvaniya, good organoleptic properties and efficiency of highly developed composite materials indicate the prospects of their use in the shoe industry as unbondedthermoformable materials for manufacturing hygienic internal shoe parts.
В обувном производстве широко используются нетканые материалы различных способов производства и структур. По назначению они подразделяются на материалы для наружных деталей верха, для внутренних(подкладочных) деталей, для промежуточных и вспомогательных, например, подносков и задников обуви [1-2]. Кроме того, нетканые материалы являются основой многих видов искусственной кожи, используемой для верха обуви. Это объясняется их ценными свойствами: стандартностью формы и размеров, небольшой массой, высокими значениями воздухопроницаемости, гигроскопичности, достаточной прочностью, и износостойкостью. Однако по упругопластическим свойствам, формоустойчивости и износостойкости нетканые материалы уступают натуральной коже [3].
В нетканых полотнах для наружных деталей верха обуви в лицевом слое используется более качественное шерстяное волокно с вискозным или капроновым волокном, а в изнаночном слое-восстановленная шерсть также с добавками химических волокон. Часто для верха утепленной обуви и подкладки нетканые материалы используются в дублированном виде или в сочетании с кожаными деталями [4-6].
Из нетканых материалов, применяемых для изготовления внутренних и промежуточных деталей низа обуви, наиболее широкое применение получили обувные картоны, которые в зависимости от природы волокна, способа формования листа и назначения подразделяются на различные марки. Картон получают проклеиванием волокнистой массы, состоящей из кожевенных или целлюлозных волокон, а также смешением разных видов волокнистого сырья.
В качестве сырья применяют древесную целлюлозу, древесную массу, кожевенные отходы (хромовую обрезь и хромовую стружку), бумажную и картонную макулатуру, хлопчатобумажное и шерстяное тряпье [7].
Для проклеивания волокнистой массы используют латексы натурального и синтетического каучуков, поливинилацетатную, битумно- канифольную дисперсию а также различные смолы [8].
Согласно ГОСТу 9542- 89 картон изготавливают следующих видов и марок, указанных в таблице 1 [9].
Вид Марка Назначение
для детали для обуви
1 2 3 4
З ЗМ Задник Модельная
ЗП Повсед. и детс, кроме дошкольной
ЗДШ Дошкольная
ЗЮ Детали для жест. пласта Юфтевая
ЗД Домашняя
СО СОМ Осн.стелька и др. детали вып. ф-ю осн. стельки Модельная
СОП Повсед, юф. дет., кроме дошкольной
СОД Домашняя
СВ СВМП Вкладная стелька Модель.ипо всед, дет.
СВП Повсед. и дет., домаш. и дорожная
СВЮ Юфтевая
ПС ПСМ Полустелька Модель. и выс.каблуч. повсед.
ПСП Повсед. и детская
ПДС Домашняя
ПД - Подложка Юфтевая
ГЛ Геленок и др. детали,вып. ф-ю геленка Все виды
Качество изделий легкой промышленности обеспечивается комплексом физических и механических свойств материалов, то есть подбором более прочных, стойких к истиранию, изгибу и растяжению материалов [10].
По физико-механическим показателям обувной картон должен соответствовать требованиям ГОСТа 9542- 89 [9]. Основные физико-механические показатели картона, приведены в таблице 2.
В зависимости от плотности картона марки делятся на модификации с присвоением им порядкового номера (например, ЗМ-1, ЗМ-2), для изготовления задников. Картоны марки З-1 однослойного отлива, проклеенные латексами, имеют лучший комплекс свойств, чем марки З-2 многослойного отлива. Это связано с недостаточной намокаемостью и большой жесткостью картонов многослойного отлива. Преимуществом картонов многослойного отлива является то, что можно получить картон из двух различных волокнистых масс (например, лицевой слой картона с большей устойчивостью к истиранию, чем у нижнего слоя). Однако, из-за отсутствия свойлачивания волокон по толщине листы картона многослойного отлива имеют значительно меньшее сопротивление расслаиванию, чем картоны однослойного отлива [11-12].
Таблица 2 - Физико-механические показатели обувных картонов
Наименование показателя Значение
1. Плот., г/см3 не более, Для видов: ПС
З, ГЛ 1,10
СО 1,00
СВ, ПД, ПЛ, К 0,95
ПР 0,80
2. Жест.при статичес. изгибе, Н: в 0,70
машинном направ. для видов: З (кроме
ЗЮ)
ЗЮ 10-56
СО 33-60
СВ 10-75
ПС 2-45
ПД 10-180
ГЛ 21-70
ПР 53-90
ПЛ 5-51
К 20-40
В поперечном направлении 4-12
3. Предел проч., при растяж. после 7-50
замачивания в воде, Мпа, не менее: в
машинномнаправ. в попереч.направ.
4. Относит. удлин. при растяж. в 5
сух.сост., %: в машин.направ. 3
в попереч. направ., для видов: З
СО 10-45
СВ, ПО 15-60
5. Намокаемость за 2 часа, %, не более, 14-28
для видов: З 12-48
СО
СВ 45
ГЛ 50
6. Истираемость во влажном сост., 55
мм/мин, не более, в попереч. направ.: 30
для всех марок(кроме СОМ)
СОМ
7. Измен. Лин.размеров при увлаж.
или высушивании, %, не более: 2,75
в машинномнаправ., для видов: СО, 1,2
ПС
СВ
ПД
в поперечном направлении, для видов:
СО, ПС 1,5
СВ 2,5
8. Гигроскопичность, %, не менее, для 2,0
видов: СО
СВ, К 2,0
9. Влагоотдача, %, не менее: 3,0
10. Влажность, %, не менее, для видов:
З 2,5
СО, СВ, ПС 3,0
ПД 1,0
ПР, ГЛ
12. Формуемость, мм, не менее 8
13. Формоустойчивость, мм, не менее 4 9
6 48
46
Стельки изготавливаются из картонов марок С-1, С-2, СЦМ и дублированием, картонов этих марок. Картон марки С-1 обладает лучшими свойствами, чем картон марки С-2. Картон марки С-2 имеет низкую прочность и высокую истираемость в увлажненном состоянии. Картон СЦМ заменяет стелечную кожу, так как имеет высокие показатели прочности, упругости, влагопоглощения и влагоотдачи и низкую истираемость во влажном состоянии. Однако СЦМ имеет меньшую прочность и большую жесткость, чем стелечный материал карполон. Карполон получают проклеиванием латексами разволокненных кожевенных волокон. Способ крепления волокон при изготовлении карполона позволяет получить развитую сеть капилляров, которые обеспечивают хорошие влагопоглощение и теплозащитные свойства. Для некоторых видов обуви картонные стельки поступают дублированными кожаной,
пенополиуретановой или тканевой стелькой, а так же дублированными подпяточниками,
полустельками, простилками [13].
Текстон (Франция) успешно заменяет стелечную кожу, так как технология производства текстона (проклеивание после отлива листа) обеспечивает изготовление картона с высокими показателями физико-механических свойств. Отличается текстон высокой прочность, хорошей сорбционной и десорбционной способностью, малой усадкой после сушки увлажненного материала (не более 1 %). Однако производство текстона, в отличие от других картонов, более трудоемкий процесс [14].
Эластоискожа-Т подкладочная представляет собой футорную байку, пропитанную латексами. В зависимости от пропиточного состава выпускается двух видов - Л и К, в зависимости от отделки - так же двух видов: А - без печатного рисунка отделки, Б- с печатным рисунком и отделкой. Материал быстро истирается, разлохмачивается по краю, не обеспечивает необходимый отвод влаги от стопы в процессе носки обуви [15].
Амидэластоискожа-НТ «Нистру»
представля-ет собой нетканой лавсано-пропиленовое или вискозное иглопробивное полотно, пропитанное полиамидными растворами, содержащим также каучук. Выпускается с лицевым покрытием, с отделкой или без нее, с печатным рисунком или без него. Материал обладает хорошими гигиеническими свойствами, легко обрабатываются [14].
Винилискожа-НТ обувная «Молдова» представляет собой нетканую основу, пропитанную растворами или дисперсиями высокомолекулярных веществ с поливилхлоридным покрытием. Показатели гигиенических свойств материала невысоки [13].
Из импортных подкладочных
искусственных кож наиболее известны материалы, производимые фирмами Германии-цееф, виледон, экралед вин и Чехии-опомат. Материалы представляют собой нетканые полотна, пропитанные латексами, с покрытием или типа спилка. Так же среди подкладочных кож выделяются материалы коабеда, цеенова (Германия), америка (Италия) [16].
Авторы в работе [17] исследовали сорбционные свойства материалов вкладных стелек для оценки их способности сохранять гигиенический комфорт в обуви в течение продолжительного времени. Объектами
исследования служили материалы, наиболее часто применяемые в закрытой обуви: кожа натуральная, мех натуральный (овчина), мех искусственный шерстяной на хлопчатобумажном трикотаже, фетр, войлок, коже-картон, стелечный целлюлозный материал (СЦМ), пенополиэтилен, пенополиэтилен перфорированный (диаметр отверстия 2 мм, расстояние между отверстиями 11 мм). Кроме того, был исследован новый стелечный материал, разработанный в ГУП ЦНИИПИК, который представляет собой нетканое стелечное полотно из льняных или смеси льняных и синтетических волокон, сдублированное с термоскрепленным полотном и пропитанное полимерным связующим для повышения истираемости.
Лучшим из них является разработанный льняной стелечный материал, содержание влаги в которой составило 78%, тогда как в натуральной овчине-62%, в натуральной коже-26%, а в картоне и в СЦМ всего 13%. Следует отметить хорошую формуемость льняного стелечного материала, что позволяет использовать его в качестве материала верха стелек-супинаторов.
Однако использование в льняных стелечных материалов в синтетических волокон. Ухудшает гигиенические показатели материалов.
В работе Грыжниковой Н.С. [18] исследовано влияние химического состава сырья (в частности, хромого дубителя) на свойства стелечных обувных картонов.
Химический состав размолотых волокон, определенный по стандартным методикам [3]. Физико-механические показатели свойств картона определяли по стандарту [12].
Многообразие показателей свойств картонов затрудняет их обобщение, поэтому приведен анализ результатов испытаний, отражающих взаимосвязь содержания оксида хрома в кожевенных хромовых волокнах и свойств полученных из них картонов.
Из работы [18] видно, что содержание золы, общих и неорганических водовымываемых веществ повышается, а гольевого вещества снижается с увеличением содержания оксида хрома в волокне. Количество жирующих веществ в обработанном волокне практически не меняется. Данные свидетельствуют, что содержание фПриэтом гольевое вещество остается в норме, то есть нежелательного изменения состава волокна при дубливания и раздубливания не происходит.
Установлено, что применение кожевенного хромового волокна с содержанием оксида хрома 3,04,2% обеспечивает картону оптимальный комплекс гигиенических и эксплуатационных свойств.
В работе [19] для изготовления домашней, прогулочной, резиновой, специальной обуви разработана коллекция иглопробивных стелечных материалов «Стелан», содержащих льняные волокна.
Новые нетканые полотна, изготовленные по экологически чистой технологии, в зависимости от предъявляемых требований имеют основные технические характеристики, которые могут варьироваться в следующих диапазонах:
- поверхностная плотность, г/м2 300-800;
- толщина, мм 3-7;
- истирание, количество циклов 1500040000.
Полотна могут выпускаться шириной максимально до 150 см, различной цветовой гаммы. Ведутся научные исследования по созданию стелечных материалов с повышенными теплозащитными свойствами, а так же с дезодорирующим эффектом [19].
Одним из важнейших факторов для стелечных материалов является их формоустойчивость и если разработанные полотна содержат льняные волокна, без каких-либо связующих (например, лекарств), то достичь необходимуюформоустойчивость невозможно.
Авторами [20] разработаны новые эффективные безводные (сухие) методы роторного и экструзионного измельчения всех видов дубленых кожевенных отходов с использованием серийного отечественного оборудования и дешевого химического сырья. Получены новые дешевые
перспективные материалы для изготовления современной обуви с высокими показателями эргономических свойств.
Установлено, что увеличение размера частиц кожевенного механорегенерата (вплоть до 1 мм) незначительно влияет на свойства испытуемых материалов. Существенное ослабление систем наблюдается лишь при достижении размера частиц более 2 мм. Особого внимания заслуживает высокое сопротивление истиранию исследуемых материалов. Так, даже при увеличении содержания механорегенерата до 100 мас. ч. и размера частиц до 2 мм. Показатель истираемости образцов не превышает 38 г/МДж, тогда как стандартные величины этого показателя для обувных подкладочных и стелечных материалов не должны превышать 55-97 г/МДж.
Высокие показатели износостойкости, паро-и влагоемкости и других эргономических свойств, таких как способность создавать комфортные условия при эксплуатации обуви за счет приформовывания, хорошие органолептические свойства, а также экономичность разработанных высоконаполненных композиционных материалов свидетельствуют о перспективности их использования в обувной промышленности в качестве безосновных термоформуемых материалов для изготовления гигиеничных внутренних деталей обуви [20].
Однако, использование предложенного авторами суховоздушного метода при производстве обувных материалов связано со сложным технологическим процессом, который требует дополнительных трудовых затрат. В работе [21] автор исследует неоднородность кожевенного сырья и необходимость на предприятиях входного контроля их свойств. Проведен химический анализ вырубки кожевенной (пять партий) и стружки кожевенной хромовой (четыре партии).
На основании анализа результатов, можно сделать вывод, что кожевенное сырье недостаточно однородно по составу, особенно это относится к содержанию водорастворимых веществ и дубящих соединений, то есть именно тех показателей, которые влияют на процесс проклеивания и свойства кожевенных картонов [21]. Поэтому рекомендуется регулярно проводить контроль перечисленных показателей свойств
кожевенныхотходов, использующихся в
производстве картонов.
Итак, на основе вышеперечисленных работ можно сделать вывод, что важное место в общем объеме выпускаемых нетканых материалов для обувногопроизводства занимают нетканые клееные материалы, значительным преимуществом которых является изготовление в коротком
производственном цикле материалов широкого ассортимента с разнообразным комплексом потребительных свойств.
Практика работы обувных предприятий с неткаными клееными материалами показала их преимущества перед использованием для этой цели
других материалов. Применение нетканых клееных материалов значительно сокращает
технологический процесс, сокращаются операции ручного труда, улучшается внешний вид готового изделия. Использование нетканых клееных материалов в обувном производстве объясняется их ценными свойствами: небольшой массой, стандартностью формы и размеров, высокими значениями воздухо- и паропроницаемости, гигроскопичности, достаточной прочностью и износостойкостью.
Популярность производства нетканых материалов объясняется тем, что | сырьевая база для их изготовления очень обширная, так как в этой отрасли можно использовать все виды волокон, а так же отходы обувной промышленности. Также разнообразен ассортимент связующих,
используемых для проклеивания волокнистой массы. Скаждым годом ассортимент связующих увеличивается из-за ужесточения требований к экологической чистоте продукции.
Однако по упругопластическим свойствам, формоустойчивости и износостойкости нетканые материалы уступают натуральной коже, а используем для их пропитки полимерные композиции не всегда соответствуют санитарно-гигиеническим требованиям. Поэтому для получения нетканых клеевых материалов, применяемых в обувной промышленности, отвечающих всем требованиям, целесообразно проводить модификацию, как волокон, так и пропитывающих их композиций [22-25].
Работа выполнена в рамках проекта по теме: «Разработка технологии управления
микроструктурой натуральных материалов легкой промышленностидля отраслей экономики Российской Федерации (энергетического, строительного, нефтехимического и оборонно-промышленного комплекса)» (соглашение № 14 .577. 21. 0019).
Литература
1. Майорова Н.З. Технология сборки обуви// М.: «Легпромбытиздат», 1985. 144 с.
2. Умиралиева А. М., Жаксыбаева Г. А. Использование новых материалов для изготовления обуви// «КОП», 1987. №7. С. 32.
3. Головтеева А.А., Куциди Д.А., Санкин Л.В. Лабораторный практикум по химии и технологии кожи и меха//М: «Легкая и пищевая промышленность», 1982. С. 312.
4. Белицин М.Н. Производства, переработка и применение химических нитей с усовершенствованной текстильной структурой// «Химические волокна», 1973. № 6. С. 25-28.
5. Беднарчук Н.С., Галык И.С., Семак Б. Д. Исследование потребительских свойств модифицированных обувных многослойных текстильных материалов // Изв. вуз. «Технология легкой промышленности»,1991. №6. С. 9 113.
6. Пахомов СИ., Андрианова Г.П., Влияния ионизирующего излучения на свойства пористых полимерных материалов// Изв. вуз. «Технология.легкой промышленности»,1992. №3-4. С. 30-36.
7. Швецов Т.П. Технология обуви. - м.: Легкая и пищевая промышленность, 1983.-296 с.
8. Краснов Б .Я. Материаловедение обувного производства//М.: «Легкая и пищевая промышленность»,1983. 176 с.
9. ГОСТ 9542-89. Картон обувной и детали обуви из него// «Общие технические условия».
10. Бузов Б.А., Модестова Т.А., Алыменкова Н.Д. Материаловедение швейного производства// М: «Легпромбытиздат», 1986. 424 с.
11. Коваленко П. Технология изготовления обуви// «Феникс» Ростов-на-Дону, 2000. С. 320.
12. ГОСТ 9186-76. Картон обувной и детали из него// «Правила приемки и методы испытаний».
13. Стронгин Б.М., Морева В.Н. Справочник мастера -обувщика //М.: «Легпромбытиздат», 1990. 366 с.
14. Краснов Б Я. Материалы для изделий из кожи// М.: «Легпромбытиздат», 1995.-344 с.
15. Шварц А.С., Кондратьков Е.Ф. Современные материалы и их применение в обувном производстве //М.: «Легкая индустрия», 1978. 224 с.
16. Зурабян К.М., Краснов Б.Я., Пустыльник Я.И. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности// М.: ЗАО «Информ-Знание». 2003. 84 с.
17. Вершин Л.В.,Репина Н.С., Бурцева И.В.. Роль вкладной стельки в обеспечении гигиенического и теплового комфорта обуви// Коже-венно-обувная промышленность», 2002. №4. С. 19-20.
18. Грыженкова Н.С. Влияние состава волокнистого сырья на свойства обувных картонов// Кожевенно-обувная промышленность»,1998. №4. С.30.
19. Братченя Л. А. Новые нетканые материалы «Стелан» для обуви/ Л.А. Братченя, Т.В. Шуднева// «Кожевенно-обувная промышленность», 2002. №1. С. 32
20. Собко Т.Е., Кутянина Л.Г., Суторшина Л.М., Золина Л.И. Повышение эффективности использования кожевенного сырья при производстве обувных материалов// «Кожевенно-обувная промышленность», 1996. №5. С.27-28.
21. Грыженкова Н.С. Исследование состава кожевенных отходов, применяемых в производстве обувных картонов// «Кожевенно-обувная промышленность», 1998. № 5-8. С.38-39.
22. Абдуллин И.Ш. Композиционные мембраны/ И.Ш. Абдуллин, Р.Г. Ибрагимов, В.В. Парошин, О.В. Зайцева // Вестник Казанского технологического университета. 2012. №15. С.67-76.
23. Абдуллин И.Ш. Модификация композиционных мембран/ И.Ш. Абдуллин, Р.Г. Ибрагимов, В.В. Парошин, О.В. Зайцева // Вестник Казанского технологического университета. 2012. №15. С. 76-84.
24. Джанбекова Л.Р. Методы модификации нетканых материалов на базе целлюлозосодержащих волокон // Л.Р. Джанбекова // Вестник Казанского технологического университета. 2011. №5. С. 284-287.
25. Джанбекова Л.Р. Структурно-динамический анализ модифицированных нетканых материалов /Л.Р. Джанбекова, П.П. Суханов, И.Ш. Абдуллин, Э.Ф. Вознесенский, А.Ф. Дресвянников // Вестник Казанского технологического университета. 2011. №20. С.170-176.
© И. Ш. Абдуллин - д.т.н. профессор, зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КНИТУ, abdullin_i@kstu.ru; Р. Г. Ибрагимов - к.т.н. доцент кафедры ТОМЛП КНИТУ,: modif@inbox.ru; Г. Ш. Музафаро-ва - магистр кафедры ТОМЛП КНИТУ, guliya_m92@mail.ru; Э. М. Саматова - магистр кафедры ТОМЛП КНИТУ, samatova_92@mail.ru.
© I. Sh. Abdullin - Ph.D. Plasma Technology and Nanotechnology of High Molecular Weight Materials Department, KNRTU, abdullin_i@kstu.ru; R. G. Ibragimov - Ph.D. Associate professor the department of TEMLI, KNRTU, modif@inbox.ru; G. I. Muzafarova - master of the department TEMLI, KNRTU, guliya_m92@mail.ru; E. M. Samatova - master of the department TEMLI, KNRTU, samatova_92@mail.ru.
