CC BY
431
УДК 675
Л. Л. Никитина, О. Е. Гаврилова
ПОЛИУРЕТАНОВЫЕ ПОДОШВЫ
Ключевые слова: полиуретан, подошва, конструкция.
В статье рассматриваются виды полиуретановых подошв, их особенности и свойства.
Keywords: a polyurethane, a sole, a design.
In article kinds полиуретановых soles, their feature and property are considered.
Формованные ПЭУ подошвы выпускают двух видов: полужесткие, разной толщины, довольно легкие, теплозащитные; жесткие и твердые микроячеистые, имитирующие жесткое дерево, применяемые для производства летней обуви типа сабо.
Основными исходными продуктами для получения полиуретана служат поли- и диизоцианаты и высокомолекулярные вещества с гидроксильными и эфирными группами. При изготовлении формованных полиуретановых подошв используют гидроксилсодержащие компоненты (простые и сложные полиэфиры) или жидкие каучуки. Простые полиэфиры, наиболее часто применяемые в производстве формованных подошв, - полиэтиленгликоль, полиоксипропиленгликоль и полифурит, представляют собой жидкости с молекулярной массой 400 - 1500. Сложные полиэфиры - полиэтиленгликольадипинат, поликапролактон, полиэтиленбутиленгликольадипинат и др. - воскообразные и кристаллические вещества с молекулярной массой до 3000. При получении полиуретанов гидроксилсодержащие компоненты реагируют с изоцианатами. В смесь также вводят поверхностно-активные вещества и прорегуляторы. Композиции на основе сложных полиэфиров перерабатывают при температуре 40 - 60оС, из простых полиэфиров - при температуре 20 - 22оС. Композиции на основе сложных полиэфиров обеспечивают высокую прочность и сопротивление истиранию. В основном их применяют для литья низа на верх затянутой обуви. Композиции на основе простых полиэфиров обеспечивают высокую гидролитическую устойчивость при меньшей прочности и сопротивлению истиранию и используются для литья подошв.
Полиуретановые подошвы вырабатывают двумя методами: жидкого формования и литья под давлением. Наиболее часто используют метод жидкого формования. Подошвы, полученные этим методом, имеют микроячеистую структуру, что обеспечивает легкость, хорошие теплозащитные свойства и экономию материалов. Метод жидкого формования условно считают разновидностью метода литья под давлением. С литьем под давлением термопластичных полимеров жидкое формование объединяет лишь наличие операций заполнения пресс-формы и получения в ней изделия. При жидком формовании ингредиенты композиции на литьевом агрегате поступают по шлангам из реакторов в виде двух потоков (А и Б) в смесительную камеру, в которой соединяются в один поток, а затем впрыскиваются в пресс-форму, где происходят синтез, вспенивание и отверждение полимерной композиции, формование и фиксация форм низа обуви. Ингредиенты композиции могут соединяться в поток тремя методами: одно- двухстадийным (преполимерным), псевдопреполимерным. При производстве полиуретановых подошв жидким формованием предпочтителен псевдопреполимерный метод, при котором смешивают потоки разной вязкости и массы, отсутствует саморазогрев смеси, прополимер получают готовым с химических заводов.
Способность жидкой полиуретановой композиции равномерно распределяться по площади при незначительных силах деформации позволяет применять их для изготовления пресс-форм и затворных устройств пресс-форм несложных конструкций. При этом не только удешевляются пресс-формы из эпоксидных или других смол, из полиуретана, силикона, но и резко сокращаются сроки их изготовления, достигается высокая мобильность смены моделей низа и всей конструкции изделия, что важно в условиях быстрой сменяемости ассортимента.
56
Например, для заполнения подошвенной пресс-формы объемом 400 см требуется: 480 г ПВХ-пластиката, 450 г непористой резиновой смеси, 400 г транспарентной резиновой смеси, 210 г микроячеистой композиции из уретановых эластомеров для повседневной обуви, 180 г микроячеистой смеси уретановых эластомеров для модельной обуви. Расход электроэнергии при разогреве пресс-форм при жидком формовании низа обуви из уретановых эластомеров значительно ниже, чем при горячей вулканизации и даже при литьевых методах с применением ПВХ или ТЭП, где пресс-формы охлаждаются, а разогреваются шнек и другие элементы агрегатов. При изготовлении подошв из уретановых эластомеров температура пресс-форм 45 - 55 оС, при вулканизации резинового низа - 170 - 190оС, при литье температура разогрева композиции ПВХ-пластиката 180 - 190оС. Снижение температуры пресс-форм также способствует улучшению условий труда [1, 2, 3].
Bayer Material Science AG (Германия), Elasiogran Polyurethan Gmbh-EPU дочернее предприятие BASF AG (Германия) и ICI (Великобритания), Dow Chemicol Co (США), Huntsman-NMG (США) - основные производители полиуретановых композиций и систем для изготовления подошв. Российские производители в основном работают с первыми двумя. Наиболее популярны системные литьевые полиуретаны Bayflex 900, ТТ, Т, S. Система Bayflex Т позволяет изготавливать очень легкие подошвы, легче резиновых на 40%. Bayflex ТТ обладает рядом дополнительных достоинств: она позволяет изготавливать полиуретан, имитирующий натуральный каучук, и «прозрачные» с видимыми элементами конструкций подошвы самых неожиданных конфигураций. Полиуретаны на основе Bayflex S обладают высокими показателями свойств. Bayflex 50 SP обеспечивает морозостойкость до -25°С, a Bayflex 50TR - до -50°С. Кроме микропористых Bayer Material Science AG выпускает также и термопластичные полиуретаны - Desmopan, которые позволяют получить подошвы повышенной прочности.
Основной торговой маркой Elastogran Polyurethan Gmbh-EPU является Elastopan S, термопластичных полиуретанов - марка Elastollan. Некоторые полиуретаны из ряда Elastopan S используются для литья морозостойких ходовых слоев подошв. Литьевые композиции пригодны как для литья подошв, так и для прямого литья. Материалы на основе Elastollan отличаются высокой прочностью, в том числе при действии ударных нагрузок, износостойкостью, устойчивостью к нефтепродуктам. Системы Elastopan S и
термопластичные полиуретаны Elastollan применяются для изготовления подошв различных типов обуви: специальной и для силовых структур, летней и домашней, спортивной и повседневной, эксплуатирующейся в широком диапазоне температур от -30 до+50°С. При выборе материала для подошвы руководствуются требованиями, предъявляемыми к эксплутационным и технологическим свойствам подошвы. В табл. приведены показатели физико-механических свойств полиуретановых подошв на основе системы Elastopan S.
Таблица 1 - Показатели физико-механических свойств полиуретановых подошв
Наименование показателя Elastopan S
2205/240 7337/3
Плотность, г/см3 0,41 0,55
Твердость, условные единицы 60 60
Предел прочности при растяжении, МПа, не менее 5,5 2,9
Относительное удлинение при разрыве, %, не менее 370 450
Сопротивление многократному изгибу без повреждений, тыс. циклов,
при температуре:
20 °С 100 100
-30°С 40 30
Истираемость, мг 50 59
Системы Voralast компании Dow Chemicol предлагаются двух типов, технология производства которых основана на применении простых или сложных полиэфиров, которые представлены на российском рынке: Voralast GF - системы низкой плотности для производства сандалий и домашней обуви; Voralast GT - для защитной обуви; Voralast GS -для спортивной обуви; Voralast GL - для обуви для активного отдыха; Voralast GB - для офисной обуви.
Компанией «Huntsman-NMG» для изготовления подошв предлагаются ПУ системы Extra и Norma, ТПУ Avalon. ПУ системы Extra -трехкомпонентные системы на основе сложных полиэфиров, выпускаемые под различными марками. Марки Е 55605, Е 55400 и Е 56102 применяются для производства однослойных подошв повседневной, специальной и спортивной обуви, марки Е 44339, Е 16305 - для производства двухслойных подошв специальной, спортивной, детской и модельной обуви. ПУ системы Norma являются также трехкомпонентными системами на основе сложных полиэфиров, применяются для производства низа обуви и отдельных подошв литьевым методом. Производятся двух марок: N 46412 - для изготовления подошв повышенной эластичности в модельной, детской и некоторых видах специальной обуви, N 47413 - стандартная система для производства подошв домашней и модельной обуви. ТПУ Avalon производится нескольких типов: Avalon 65AE применяется для изготовления наружного слоя подошв спортивной, повседневной, модельной и специальной обуви; Avalon 75AE - для изготовления подошв и деталей для спортивной, повседневной, модельной и детской обуви; Avalon 90AE - для получения монолитных подошв спортивной, повседневной и специальной обуви с улучшенными показателями физико-механических свойств, 95 АЕ - для изготовления подошв спортивной обуви и набоек. [4]
Наиболее перспективным материалом для формованных подошв является полиуретан ввиду его высоких показателей физико-механических свойств, обеспечивающих соответствие как эксплуатационным, так и технологическим требованиям, предъявляемым к подошвам.
Литература
1. Иванова, В.Я. Материаловедение изделий из кожи / В.Я. Иванова. - М.: Альфа-М: ИНФРА-М, 2008. - 208 с.
2. Зурабян К.М. Справочник по материалам, применяемым в производстве обуви и кожгалантереи / К.М. Зурабян. - М: Shoe-Icons, 2003. - 209 с.
3. Никитина, Л.Л, Особенности проектирования формованных подошв из полимерных материалов / Л.Л Никитина, Г.И Гарипова. // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - №12. - С. 159 - 165.
4. Фомченкова Л.Н. Полиуретаны для низа обуви / Л.Н. Фомченкова // STEP. - 1999. - №5. -С.84 - 85.
© Л. Л. Никитина - канд. пед. наук, доц. каф. конструирования одежды и обуви КНИТУ, [email protected]; О. Е. Гаврилова - ст. препод. той же кафедры. [email protected].
