CC BY
90
Г. Р. Рахматуллина, И. Ш. Абдуллин, Л. Ю. Махоткина,
Н. Ф. Кашапов
МОДИФИКАЦИЯ ОБУВНОЙ ПОДКЛАДОЧНОЙ КОЖИ С ЦЕЛЬЮ УЛУЧШЕНИЯ ЕЕ СВОЙСТВ
Ключевые слова: кожа, свойства. skin, рroperties.
При модификации обувной подкладочной кожи неравновесной низкотемпературной плазмой происходит увеличение объема пор и пористости материала, что является причиной улучшения ее гигиенических свойств At updating of a shoe lining skin nonequilibrium of low temperature plasmas the increase in volume of a time and porosity of a material that is at the bottom of improvement of its hygienic properties.
Введение
В обувной промышленности материалы из натуральной и искусственной кожи применяют в основном, для подкладки в пяточной части обуви и вкладной стельки [1].
Более половины всей обуви производят с кожаной натуральной подкладкой. Основное назначение подкладки - предохранять ноги человека от истирания рубцами швов заготовки, а также создать комфортность при эксплуатации обуви, связанную с микроклиматом, который возникает внутри обуви при ее носке. Подкладочная кожа должна обладать высокими гигиеническими свойствами, в частности гигроскопичностью, влагоотдачей. Эти требования вызваны непосредственным воздействием на подкладку паров и капельного пота, выделяемого стопой [2]. Подкладка с низкими показателями гигиенических свойств вызывает жжение стопы, повышенную потливость, что создает дискомфортные условия эксплуатации и может привести к преждевременному разрушению обуви.
Показатель гигроскопичности, по сути, характеризует степень поглощения подкладочной кожей потовыделений стопы - чем выше абсолютная величина этого показателя, тем меньше потовыделений сохраняется внутри пространства обуви, что обеспечивает ее комфортность.
Показатель влагоотдачи предопределяет степень удаления из кожи (в процессе отдыха обуви) потовыделений, поглощенных ею в процессе носки обуви: чем выше показатель влагоотдачи, тем в большей степени сохраняется исходная гигроскопичность.
В разработанных требованиях предусматриваются идентичные показатели гигроскопичности и влагоотдачи, то есть количество поглощенных кожей потовыделений стопы (гигроскопичность) соответствует количеству потоудаления (влагоотдачи) при отдыхе обуви. Следует отметить, что абсолютные значения нижних пределов этих показателей обеспечивают комфортность обуви по микроклимату внутри обуви в течение 6-8 часов ее носки.
К сожалению, подкладочные кожи хромового дубления с эмульсионным покрытием, составляющие большинство кож этого назначения имеют недостаточно хорошие гигиенические свойства.
Повысить качество кожевенной подкладки можно за счет принципиального изменения технологии производства и разработки новых материалов с улучшенными свойствами.
В данной работе исследована возможность улучшения гигиенических свойств подкладочной кожи за счет воздействия низкотемпературной плазмы.
Обсуждение результатов
Обработка в высокочастотной плазме пониженного давления проводилась при мощности разряда Рр=0,5-5 кВт, частоте генератора /=1,76-13,56 МГц, расходе газа С=0-0,2 г/с, давлении р=13,3-133 Па. В этих режимах высокочастотная плазма в аргоне характеризуется следующими параметрами: степень ионизации 10"4-10"7, концентрация электронов Пе=1015-1019 м-3, электронная температура Те=1-4 эВ, температура атомов и ионов в разряде Та|=(3-4)'103К, в плазменной струе Та|=300-900К.
Преимущества данного метода заключаются в том, что, во-первых, благодаря высокой термической неравновесности разряда данного типа, нагрев материала при обработке не превышает 100 0С. Этот фактор важен, поскольку речь идет о биологических материалах, обладающих высокой чувствительностью к термическому воздействию.
Вторым важным преимуществом применения высокочастотной плазмы при модификации структуры кожи и меха является возможность объемной обработки.
Эксперименты проводились на образцах шлифованной кожи с эмульсионным покрытием из шкур овчины.
Из ранее проведенных исследований [3] выбран оптимальный режим плазменной обработки кож для верха обуви со шлифованной лицевой поверхностью. Поэтому в данном режиме (С=0,04г/с, Р=13,3Па, 1=3мин, Wp=1,3кВт) проводили обработку подкладочной кожи из овчины.
Для исследования влияния плазменного воздействия на гигиенические характеристики подкладочной кожи, определяли гигроскопичность и влагоотдачу. Как уже отмечалось выше, комплекс этих показателей характеризует комфортность и эксплуатационные свойства кожевенных изделий. Однако известно, что количество пор в материале, их размеры и расположение существенным образом влияет на гигроскопичность, влагоотдачу. Поэтому исследовали как изменение гигроскопичности и влагоотдачи, так и плотность, и пористость материала.
Истинную плотность определяли как отношение массы кожи к объему её плотного вещества (без пор).
Кажущаяся плотность определяли, как отношение массы кожи к полному объему, включая объем пор, кажущаяся плотность зависит от пористости и степени заполнения структуры наполнителями, додубливающими и жирующими материалами.
По разнице кажущегося и истинного объемов находили объем пор материала и его пористость. В таблице 1 представлены характеристики подкладочной кожи.
Таблица 1 - Показатели свойств подкладочной кожи
Показатели Образцы шлифованной кожи с покрытием
Контрольные Обработанные
Истинная плотность, г/см3 0,53 0,82
Кажущаяся плотность, г/см3 0,28 0,39
Объем пор, см3 1,5 2,9
Пористость, % 43,67 59,12
Гигроскопичность, % 13,33 18,74
Влагоотдача, % 14,77 17,05
Как видно из данных представленных в таблице, плазменная обработка приводит к улучшению гигиенических свойств подкладочной кожи с эмульсионным покрытием, что является следствием увеличения объема пор и пористости материала.
Экспериментальная часть
Определение пористости пикнометрическим методом.
Пикнометрические методы наиболее распространены для анализа микропористых материалов, которые, действуя как сита, «допускают» в объем микропор только те вещества, размер молекул которых меньше размера входов в микропоры или сопоставим с ними. Эти методы основаны на едином принципе анализа пористости - измерении плотности. Различают несколько видов плотностей:
Перед началом работы пикнометр тщательно промывают дистиллированной водой, ацетоном и сушат, высушенный пикнометр взвешивают с точностью до 0,0002 гр., после чего через маленькую воронку заполняют дистиллированной водой на 2-3 мм выше метки и выдерживают в термостате при 20 0С не менее 20 минут. Затем с помощью фильтровальной бумаги доводят уровень воды в пикнометре до метки, закрывают его пробкой, вынимают из термостата, тщательно вытирают снаружи и взвешивают.
Кожевую ткань измельчают на кусочки шириной 2-3 мм и длиной 20мм. 5-10 гр. измельченного образца, вносят в пикнометр, который затем заполняют до метки керосином из бюретки. Замеряют, объем влитого керосина V1 пикнометр прикрывают пробкой или фильтровальной бумагой и оставляют на сутки. В пикнометр снова наливают керосин до метки, замеряя при этом его количество V2. Керосин из пикнометра сливают, измельченный образец раскладывают на фильтровальной бумаге и осторожно удаляют с поверхности кусочков избыток керосина. После этого кусочки переносят в чистый пикнометр и заливают керосином до метки. Определяют объем влитого керосина V3.
Vu=V0-(V1 +^), см3,
где V0 - объем пикнометра, см3; V1- объем керосина влитого 1 раз; V2 - объем керосина влитого 2 раз; V3 - объем керосина влитого 3 раз.
Кажущаяся плотность ^к) характеризуется отношением массы кожи к полному объему, включая объем пор, и зависит от пористости и степени заполнения структуры наполнителями, до-дубливающими и жирующими материалами:
Vк= V0-Vз, см3, где Vз - объем влитого керосина, см3.
Зная истинный и кажущийся объемы, по формуле находили соответствующую плотность кожевой ткани:
Истинная плотность: Ристинная= m/ V,,.
Кажущаяся плотность: Ркажущ.^/ Vкажущ.
По разнице кажущегося и истинного объемов находили объем пор кожи ^п) и его пористость (П):
Vn= Vк-Vu, см3;
П=100х Vn М, %.
Определение гигроскопичности и влагоотдачи. Гигроскопичность определяют на образцах размером 50х50мм, которые после взвешивания ^) помещают в эксикатор над дистиллированной водой и выдерживают в течение 16 ч при температуре 20 С., затем извлекают из эксикатора, взвешивают (1^) и оставляют сушиться в воздушной среде на 8 ч. Спустя 8 ч образцы вновь взвешивают ^2) [1].
Гигроскопичность выражается разностью между массой образцов кожи влажностью 100% и воздушно-сухой:
Г=100х(m1-m)/m, %,
где m1 - масса образца после увлажнения, г; m - масса образца в воздушно-сухом состоянии, г.
Влагоотдача измеряется потерей влаги из увлажненного образца при его высушивании на воздухе в течении 8 ч. в нормальных условиях:
В=100х(m1-m2)/m, %,
где m2 - масса увлажненного образца после высушивания, г.
Заключение
Таким образом, анализируя выше приведенные данные можно сделать вывод, что плазменная обработка обувной подкладочной кожи с эмульсионным покрытием приводит к увеличению объема пор и пористости материала, что является причиной улучшения ее гигиенических свойств.
Литература
1. Зурабян, К.М. Справочник по материалам, применяемым в производстве обуви и кожгалантереи / К.М. Зурабян [и др.] - М.: 8Ьое-1еоп8, 2004. - 210 с.
2. Данилович, А.Г. Практикум по химии и технологии кожи и меха: Учеб. пособие для вузов / А.Г. Данилович, В .И. Чурсин. - М.: ЦНИИКП, 2002. - 413с.
3. Абдуллин, И.Ш. Обработка хромовой кожи с эмульсионным покрытием в высокочастотной плазме пониженного давления / И.Ш. Абдуллин [и др.] // Материалы научной сессии КГТУ. -Казань: Изд-во Казан. гос. технол. ун-та, 2005. - С.271.
© Г. Р. Рахматуллина - канд. техн. наук, доцент КГТУ; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ; Л. Ю. Махоткина - д-р техн. наук, проф., зав. каф. КОиО КГТУ; Н. Ф. Кашапов - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологического оборудования медицинской и легкой промышленности КГТУ. Е-таі1^и1па2-£@уаМех.ги
