CC BY
28
УДК 685.341.12
Г. Н. Кулевцов, А. В. Шестов, Т. В. Жуковская
ПОВЫШЕНИЕ АДГЕЗИОННЫХ СВОЙСТВ НАТУРАЛЬНОЙ КОЖИ ДЛЯ ВЕРХА ОБУВИ
К КЛЕЕВЫМ И ЛИТЬЕВЫМ КОМПОЗИЦИЯМ НА ОСНОВЕ ПОЛИУРЕТАНОВ В РЕЗУЛЬТАТЕ
ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ
Ключевые слова: кожа для верха обуви, литьевые и клеевые композиции на основе полиуретана,
плазменная обработка
В обуви литьевого крепления применяют разнообразные системы материалов верха и низа. Одним из самых распространенных сочетаний является выполнение верха обуви литьевого метода крепления из натуральной кожи, а низа - из полиуретана. При использовании лицевых кож, необходимо выполнять операцию удаления покрытия с затяжной кромки для улучшения прочности крепления подошвы. Часто данная операция вызывает затруднения. Рассмотрен способ повышения адгезионных свойств натуральных кож с лицевым слоем при помощи воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы.
Keywords: leather uppers, injection molding and adhesive compositions polyurethane, plasma modification.
In the shoes of injection systems use a variety of fastening material top and bottom. One of the most common combinations is the performance of the shoe upper injection method of attachment of genuine leather, and bottom - made ofpolyurethane. When using the facial skin, it is necessary to perform the delete operation with long edge coating for improving the strength of attachment of the sole. Often this operation causes difficulties. A method of improving the adhesive properties of natural leathers using non-equilibrium effects of low-temperature plasma .
Введение
В современном производстве обуви литьевой метод крепления низа чаще всего применяется для стабильного ассортимента, однако развитие технологий и оборудования на современном этапе, позволяет разнообразить ассортиментный ряд производимой продукции. Данный метод отличается высокой производительностью труда и низкой трудоемкости сборки заготовок верха обуви. В обуви литьевого крепления применяют разнообразные системы материалов верха и низа. При этом, технологии и материалы для литьевого метода крепления постоянно совершенствуются.
Более широкое применение данного метода сдерживается рядом нерешенных проблем технологического характера. К ним относятся: невысокая прочность литьевого крепления к верху обуви из натуральной кожи с лицевым слоем, а так же, повреждения затяжной кромки и шва пристрачивания при взъерошивании краев заготовок верха обуви.
Исследовательская часть
В отличие от прочих литьевых методов, метод жидкого формования заключается в использовании в качестве исходного сырья жидких низкомолекулярных олигомеров, а не высокомолекулярных твердых полимеров. Обычно в технологии используются реакционно-способные олигомеры, имеющие на концах молекул активные группы, благодаря которым они могут вступать в реакции полимеризации с образованием твердых полимеров, с высокой молекулярной массой. Так, твердые высокомолекулярные полиуретаны получают в результате реакции дигидросодержащих олигомеров и ди-изоцианатов [1]. Изделия из полиуретов отличается хорошими физико-механическими свойствами, а так же высокой износостойкостью.
Данный метод формирования изделия отличается высокой эффективностью в связи с тем, что в составе полимера содержатся активные изациант-ные группы, способные обеспечивать высокие адгезионные свойства. В связи с чем, в отличие от других методов, в данном случае, для крепления низа обуви не требуется нанесения клея на затяжную кромку, так как надежное крепление осуществляется за счет собственных высоких адгезионных свойств олигомерной смеси. Кроме того, за счет указанной особенности, при использовании для верха обуви таких материалов, как ворсовые кожи, текстильные материалы, синтетические кожи с полиуретановым покрытием, надежное крепление низа к верху обуви достигается без операции взъерошивания затяжной кромки, однако, при использовании лицевых кож, операцию взъерошивания необходимо выполнять. Так как иначе невозможно обеспечить проникновение состава в толщу материала и образование прочного соединения. В этой связи очевидна целесообразность и актуальность развития технологии литьевого метода крепления низа обуви, обеспечивающей необходимые адгезионные свойства заготовки верха обуви при условии сохранения лицевого слоя натуральной кожи при помощи современных методов обработки.
Одним из способов улучшения адгезионных свойств натуральных кож является обработка при помощи воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы (ННТП) [2]. В результате которой происходит изменение надмолекулярной структуры натурального полимера коллагена во всем объеме материала, при неизменности его химического состава, в следствии которой повышаются физико-механические и гигиенические свойства натуральной кожи [3].
Объектом настоящего исследования являлись заготовки верха обуви из натуральной кожи с лице-
вым покрытием. Испытания проводились на образцах натуральной кожи для верха обуви из КРС в соответствии с ГОСТ 939-88, а так же на заготовках верха обуви с использованием клеевых и литьевых композиций на основе полиуретанов. Сравнению подвергались образцы контрольные, соединенные после операции взъерошивания, соединенные без данной операции и опытные образцы не прошедшие операцию взъерошивания, с предварительной обработкой в ННТП.
Обработку опытных образцов натуральной кожи осуществляли путем воздействия ННТП в ВЧИ и ВЧЕ плазменных установках описанных в литературе [2, 3]. Режим плазменной обработки регулировался при воздействии ННТП ВЧИ разряда путем изменения времени воздействия плазмы 0,55 минут, давления в разрядной камере 40-100 Па, расхода смеси плазмообразующего газа аргона 0,030,08 г/с, силы тока 0,6-1.5 А. При воздействии ННТП ВЧЕ разряда режим плазменной обработки регулировался путем изменения времени воздействия плазмы 1-15 минут, силы тока 0,3-0,7 А и напряжения 1,0-5,5 кВ.
За основу при испытаниях принимались значения контрольных образцов (по ГОСТ12.4.137-84), прошедших операцию взърошивания. В результате проведенных исследований, установлено, что прочность крепления контрольных образцов, не прошедших данной операции снижается на 80 %, так как лицевой слой кожи препятствует проникновению составов в толщу материала, в то время как прочность крепления опытных образцов с сохраненным лицевым слоем, но прошедших обработку ННТП полностью соответствуют значениям контрольных образцов, прошедших операцию взърошивания.
Известно [4, 5], что при воздействии ННТП на капиллярно-пористые тела, к которым относится натуральная кожа и материалы на ее основе, происходит как поверхностная, так и объемная модификация, при этом ННТП индукционного разряда более сильное влияние оказывает на поверхность материала, а ННТП емкостного разряда отличается объемным воздействием на обрабатываемый материал.
С целью изучения структурных изменений происходящих в материале после последовательной плазменной модификации в ВЧИ и ВЧЕ разрядах пониженного давления проведено исследование образцов материала методом растровой электронной микроскопии.На рис. 1 приведены фотографии поперечных срезов образцов материала до и после плазменной обработки при увеличении в 1000 раз.
В обработанном образце (рисунок 1 б) толщина покрытия уменьшается в среднем на 40%, на границе покрытия и кожи не наблюдается пустот. Так же по фотографиям видно, что сосочковый слой обработанного образца выравнивается по толщине приобретает более равномерную, направленную структуру. В результате обработки изменяются свойства поверхности лицевого слоя его рельеф становится более равномерным, что способствует увеличению адгезии клеевых и литьевых композиций полиуренанов к коже при формировании изделия после обработки ННТП.
б
Рис. 1 - Фотография поперечного среза образцов соединения кожи с литьевой композицией (х1000): а - контрольный образец; б - опытный образец
Для изучения влияния ННТПна химический состав образцов кожи КРС для верха обуви использован метод инфракрасной (ИК) Фурье спектроскопии. Инфракрасные спектры снятые на стандартных участках поверхности исследуемых образцов сопоставимы друг с другом. Установлено, что после последовательной ННТПобработки из видимых изменений спектра наблюдается увеличение интенсивности полосы 1860см-1 , обусловленной карбонильными группами полиуретана. При этом уменьшается относительная интегральная площадь полос, обусловленных колебаниями свободных С=С и С=М, что приводит к улучшению взаимодействия обработанной поверхности с полиуретаном.
Таким образом, предлагаемый способ плазменной обработки представляет физическую модификацию одновременно структуры кожи и структуры покрытия, которая, позволяет исключить меха-ническоевоздействие на заготовки верха обуви из натуральной кожи при выполнении операции взъерошивания. И тем самым сохранить лицевой слой натуральной кожи увеличивая прочность крепления верха обуви с подошвой.
Литература
1. Гвоздев, Ю.М. Химическая технология изделий из кожи: Учеб. пособие для студ. Высш. Учеб. завед. /
Ю.М. Гвоздев. - М.: Издательский центр «Академия»,
2003. - 256с.
2. Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменная обработка в динамическом вакууме капиллярно- пористых материалов. Теория и практика применения. / И.Ш. Абдуллин, Л.Н. Абуталипова, В.С. Желтухин, И.В. Красина. Издательство Казанского Университета,
2004. - 428с.
3. Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменная обработка в производстве обуви. Теория и практика использования: Монография/ И.Ш. Абдуллин, Л.Ю. Ма-хоткина; Казан. гос. технол. ун-т. Казань, 2006. - 348с.
4. Рахматуллина, Г.Р. Улучшение механических свойств и адгезионной прочности кожи за счет применения физического метода обработки / Г.Р. Рахматул-лина // Вестник Казанского технологического университета. - 2009. - № 4. - С. 126-130.
5. Вознесенский, Э.Ф. Теоретические основы структурной модификации материалов кожевенно-меховой промышленности в плазме высокочастотного разряда пониженного давления / Э.Ф.Вознесенский, Ф.С. Ша-рифуллин, И.Ш. Абдуллин. - Казань: Изд-во Ка-зан.гос. технол. ун-та, 2011. - 364с.
© Г. Н. Кулевцов - д.т.н., профессор кафедры ПНТВМ КНИТУ, [email protected]; А. В. Шестов - к.э.н., доцент кафедры МП, МГУТУ им. К. Г. Разумовского, [email protected]; Т. В. Жуковская - к.т.н., доцент кафедры КОиО, КНИТУ, [email protected].
© G. N. Kulevtsov - Ph.D., Professor, Department of Plasma-chemical and macromolecular materials of nanotechnology, KNRTU [email protected]; A. V. Shestov - Ph.D., Associate Professor, Department of Management and Entrepreneurship, MSUTM, [email protected]; T. V. Zhukovskaja - Ph.D., Associate Professor, Department of constructing of clothing and footwear, KNRTU, [email protected].
