CC BY
30
УДК 685.34
Р. Н. Гимадитдинов, Р. Р. Хуснутдинова, А. Р. Габдуллин
ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СВАРКИ В ОБУВНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Ключевые слова: обувная промышленность, ультразвуковая сварка, полимерные материалы.
В статье рассмотрены общепринятые методы соединения деталей верха обуви, а также изучена перспектива использования ультразвуковой сварки для сборки заготовки обуви.
Keywords: footwear industry, ultrasonic welding, polymeric materials.
The article describes common methods of connecting parts of the shoe upper, as well as to explore the prospects of using ultrasonic welding to assemble the blank shoe.
В настоящее время, легкая промышленность нашей страны стоит перед необходимостью снижения затрат на производство, увеличение объемов выпуска продукции и модернизации существующего оборудования.
Одной из последних разработок, которая стала активно использоваться в текстильной промышленности, является ультразвуковое сваривание термопластичных материалов из синтетических полимеров. Ультразвуковая сварка позволяет производить высококачественные изделия, отличающиеся красивым внешним видом и повышенными эксплуатационными
характеристиками. На данный момент широкое разнообразие и технический уровень оборудования для ультразвуковой сварки позволяет производить различные конфигурации высококачественных шовных соединений, превосходящих по прочности и герметичности стандартные ниточные и клеевые способы соединения материалов.
Ультразвуковые технологии широко
применяются в машиностроении (для точечной сварки полимеров), пищевой промышленности (для резки с помощью ультразвука), металлургии (для процессов дегазации), химической промышленности (для интенсификации процессов приготовления смесей). Однако, несмотря на заметный прогресс по внедрению ультразвуковых технологий, легкая промышленность заметно отстает от остальных, сосредоточившись лишь на производстве спортивной, медицинской одежды, а также одежды технического назначения. В обувной же промышленности ультразвуковая сварка не используется вовсе.
Ультразвуковая сварка (УЗС) обладает рядом достоинств, к которым можно отнести следующее:
1) возможность сварки по поверхностям, загрязненными различными продуктами, т.к. все инородные частицы удаляются из зоны шва в результате сдвиговых колебаний;
2) местное выделение теплоты в зоне сварки, что исключает перегрев пластмассы, как обычно происходит при сварке нагретым инструментом, нагретыми газами и т. д.;
3) возможность получения неразъемного прочного соединения при сварке жестких пластмасс
на большом удалении от точки ввода ультразвуковой энергии;
4) возможность выполнения соединений в труднодоступных местах, при этом второй электрод не требуется;
5) УЗС является экологически чистой технологией;
6) при УЗС нагрев материала до температуры сварки осуществляется быстро (время нагрева исчисляется секундами и долями секунды).
Следует отметить, что ультразвуком можно сваривать только термопластичные материалы (термопласты). Сам метод сварки основан на преобразовании механических высокочастотных колебаний частотой 15-50 кГц в тепловую энергию. Выделяемое при этом тепло размягчает свариваемые поверхности, генерируясь в толще материала, а приложенное давление обеспечивает плотный контакт внутренних поверхностей материала. Однако, нагревать термопласты при сварке можно не выше температуры их разложения, т.е. в пределах 140-240 °С.
Машины для ультразвуковой сварки полимеров делятся на машины для точечной, контурной, прессовой сварки, а также шовной и шовно-шаговой сварки. Применяются переносные установки, например, ручные пистолеты для точечной сварки, имеющие небольшую мощность около 300 Вт, и стационарные сварочные установки мощностью от 500 Вт до 5 кВт [1].
Важнейшим узлом, в любом оборудовании для ультразвуковой сварки, является
электромеханическая колебательная система, так называемый сварочный узел. Электромеханическая колебательная система преобразовывает электрические колебания ультразвуковой частоты, вырабатываемые ультразвуковым генератором, в механические колебания той же частоты. Кроме того, колебательная система выполняет функции передачи энергии к месту сварки, согласования сопротивления нагрузки с внутренним сопротивлением системы и геометрических размеров зоны ввода энергии с размерами преобразователя-излучателя. С помощью сварочного узла обеспечивается необходимая колебательная скорость на рабочем торце волновода при максимальном коэффициенте полезного
действия на резонансной частоте независимо от изменения нагрузки [2].
Прежде чем переходить к рассмотрению возможности применения ультразвуковой сварки в производстве обуви, рассмотрим стандартные технологии, которые применяются сегодня при сборке обуви.
В настоящее время на большинстве обувных фабрик для соединения деталей верха обуви используются, как было упомянуто выше, ниточный и клеевой методы крепления.
Ниточный метод заключается в соединении деталей обуви ниточными швами на швейных машинках. Для сшивки деталей применяются натуральные (хлопчатобумажные) и синтетические (лавсановые, капроновые и полинозные) нитки [2]. Однако, из-за ряда недостатков ниточного соединения, такой способ не всегда подходит для скрепления деталей спецобуви, так как в этом случае требуется особая прочность шва, стойкость к воздействию пота, влаги, химических веществ и перепадов температур. Нитевым строчкам необходимо выдержать статические усилия, которые возникают при формовании заготовки верха, снятии обуви с колодок и ходьбы. Для герметизации ниточного соединения, шов обрабатывается воском или другим реагентом, либо применяются специальные проклеечные ленты.
Клеевой метод заключается в соединении деталей обуви при помощи клея. В обувной промышленности в основном применяются клеи на основе наирита, состоящие из полихлоропренового каучука, органических растворителей,
синтетических смол и термовулканизаторов [3]. Среди недостатков клеевого соединения можно обозначить необходимость предварительной подготовки склеиваемых поверхностей, кроме того, клеи не обладают достаточно быстрой схватываемостью, а с течением времени светлый
материал в зоне крепления, из-за миграции различных добавок, приобретает желтый цвет. К тому же наличие в составе клея токсичных органических растворителей делает его применение вредным для здоровья работника [4].
Анализ имеющихся способов сборки заготовки верха обуви, позволяет сделать вывод, что каждый из них обладает рядом достоинств и недостатков, однако, как нам кажется, будущее за таким перспективным методом соединения
термопластичных материалов, как ультразвуковая сварка.
Таким образом, внедрение в обувное производство ультразвукового метода соединения деталей верха обуви, должно обеспечить высокую производительность труда, экономию материалов, сделает процесс сборки более экологичным, что положительно скажется на здоровье работников. Такая обувь будет легкой, прочной, водонепроницаемой и, несомненно, востребованной среди потребителей.
Литература
1. Гимадитдинов Р.Н. Выбор оборудования для ультразвуковой сварки деталей обуви из термопластичных полимерных материалов. // Вестник Казан. технол. ун-та. 2014. №22 - С. 268-270;
2. Гимадитдинов Р.Н. Ульразвуковая сварка полимерных материалов в производстве обуви. // Вестник Казан. технол. ун-та. 2014. №8 - С. 77-79;
3. Гарипова Г.И., Нигметзянова А.М., Коваленко Ю.А. Исследование проблем клеевых методов крепления в обувном и кожгалантерейном производстве // Вестник Казан. технол. ун-та. 2012. №24. - С. 100-104;
4. Гарипова Г.И., Никитина Л.Л. Анализ функциональных свойств полимерных клеевых соединений в обуви // Вестник Казан. технол. ун-та. 2011. №6.- С. 130-131.
© Р. Н. Гимадитдинов, доцент кафедры моды и технологий КНИТУ, [email protected]; Р. Р. Хуснутдинова, магистрант кафедры моды и технологий КНИТУ, [email protected]; А. Р. Габдуллин, магистрант кафедры моды и технологий КНИТУ, [email protected].
© R. N. Gimaditdinov, assistant professor of the Department of Fashion and Technology, Kazan National Research Technological University (KNRTU), [email protected]; R. R. Husnutdinova, graduate student of the Department of Fashion and Technology, Kazan National Research Technological University (KNRTU), [email protected]; A. R. Gabdullin, graduate student of the Department of Fashion and Technology, Kazan National Research Technological University (KNRTU), [email protected].
