CC BY
37
УДК 685.348.2 Л. Ю. Махоткина
ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ВЕРХА ОБУВИ ИЗ НАТУРАЛЬНОЙ КОЖИ ЗА СЧЕТ ВНЕДРЕНИЯ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Ключевые слова: ВЧплазма, пониженное давление, износостойкость.
Рассмотрен эффект плазменного воздействия на натуральную кожу из шкур крупного рогатого скота хромового дубления. Представлены результаты исследований влияния высокочастотной плазменной обработки на механические показатели.
Keywords: RFplasma, spiral pump, low pressure.
The effect of plasma impact on a genuine leather made of a chromic tanning cattle pelt is considered. Results of researches of influence of radio-frequency plasma processing on mechanical indicators are presented.
Введение
В настоящее время доля отечественных товаров на внутреннем рынке составляет менее 19%, что значительно ниже пороговых значений, обеспечивающих экономическую безопасность государства, а высокая доля импорта в оборотах розничной торговли оказывает негативное влияние на формирование баланса ресурсов с точки зрения высокой степени зависимости рынка товаров легкой промышленности от внешнеэкономической конъюнктуры.
Повысить качество отечественных изделий из кожи возможно за счет разработки новых материалов или, придав используемым материалам новые, заданные свойства за счет их модификации [1,2].
В последние годы ведется большая работа по созданию совершенной обуви новых видов. С первого дня носки обувь подвергается изменениям, которые, в конечном счете ведут к ее износу [3]. Начальный период носки характеризуется изменением формы обуви в соответствии с индивидуальными особенностями стопы и походки человека. По мере дальнейшей носки появляются признаки разрушения отдельных деталей обуви и их креплений, затем область, затронутая износом, расширяется. К непосредственным причинам износа относятся:
- внутренние напряжения, возникающие в материале при многократных деформациях деталей в процессе передвижения человека: трещины, царапины, сквозные отверстия в местах изгибов на верхе обуви;
- накапливающие деформации, связанные с механическим воздействием извне: ударами и трением верха обуви о твердые предметы - камни, почву.
Экспериментальная часть
Как правило, при изготовлении наружных деталей верха обуви специального назначения используются натуральные кожи из шкур крупного рогатого скота (КРС) хромого дубления. Одним из основных факторов, определяющих износостойкость изделия, являются механические свойства используемых материалов. Эти свойства определяют качество изделия, характеризуют удобство обуви в
эксплуатации и определяют срок ее носки. Одним из методов увеличения механических свойств материалов верха обуви является модифицирование ее высокочастотной плазмой пониженного давления [4].
Эффект плазменного воздействия определялся при сравнении характеристик материалов, обработанных в потоке плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления, с характеристиками образцов не подвергшихся обработке, т. е. контрольных.
При воздействии ВЧЕ плазмы пониженного давления на обувные материалы варьировали следующие параметры: мощность разряда Wp = 0,152,01 кВт, расход плазмообразующего газа (аргон) в=0,04-0,12 г/с, рабочее давление в разрядной камере Р= 13,3 - 26,6 Па, время обработки материала 1 = 1 -15 мин.
Результаты исследований влияния высокочастотной плазменной обработки на механические показатели представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Влияние ВЧ - плазмы на механические показатели верха обуви из кожи шкур КРС хромового дубления (Р=13,3 Па, СЛг=0,04 г/с, г = 3 мин)
Как видно из табл. 1, устойчивость кожи к многократному изгибу после плазменной обработки увеличивается относительно контрольного на 33 %, устойчивость к истиранию - на 50%, удлинение при напряжении 10 МПа после плазменной обработки уменьшается относительно контрольного - на 3 -6 % [5].
Результаты измерений прочностных показателей в зависимости от мощности разряда представлены на рисунке 1.
Образец Контрольный Wp=1,6 кВт Wp=1,8 кВт
Устойчивость
кожи к
многократному изгибу, баллы 3 4 4
Устойчивость к
истиранию, баллы 40 61 60
Удлинение при
напряжении МПа, % 10 35 34 33
-
-
1 1.1 T.S 1.3 1.4 1.S l.e 1.7 l.a It J
Рис. 1 - Влияние ВЧ - плазменной обработки на механические свойства верха обуви из кожи шкур КРС хромового дубления в зависимости от мощности разряда
Как видно из рисунка 1, зависимости прочностных показателей верха обуви из кожи шкур КРС носят экстремальный характер и достигают своего максимального значения при Wp=1,6 кВт. При дальнейшем увеличении мощности разряда данные показатели уменьшаются.
Результаты и их обсуждение
Для кожевенных материалов прочностные свойства определяются силами когезии структурных элементов материала и силами связи между структурными элементами и характеризуются действием внешних сил на материал, вызывающий деформацию. ВЧЕ - плазменная обработка способствует увеличению механических
характеристик, что связано с изменением пространственной конформации макромолекулы в объеме материала в результате ее распрямления и увеличения расстояния между пучками волокон. Повышение показателя модуля упругости кожи из шкур КРС хромового дубления связано с увеличением средней плотности волокон и упрочнением молекулярных связей [6]. При этом установлено, что плазменная обработка не приводит к изменению химического состава кожи, о чем свидетельствуют идентичные спектральные картины для контрольного и опытного образцов, представленные в таблице 2 и на рис. 2.
Таблица 2 - Влияние плазменной обработки на элементный анализ кожи из шкур КРС ^аргон=0,04 г/с, Р=13,3 Па, Wр =1,6 кВт, t =3 мин)
Рис. 2 - ИК - спектр элементного состава кожи шкур КРС до и после плазменной обработки ^аргон=0,04 г/с, Р=13,3 Па, Wр =1,6 кВт, t =3 мин)
Выводы
Элементы, %
C N O P Al S Cl Cr
Контрольный образец
62.3 10.0 !0. 24 0.44 0.8 2.22 0.51 3.37
Опытный образец
59.5 11.9 22.7 - 0.3 1.94 0.19 3.38
Таким образом, результаты исследований показывают, что обработка высокочастотной плазмой пониженного давления материалов верха обуви из натуральной кожи шкур КРС хромового дубления позволяет увеличивать механические показатели деталей верха обуви без изменения химического состава материалов.
Литература
1. Никитина Л.Л Состояние и перспективы развития обувной промышленности. / Никитина Л. Л., Махоткина Л.Ю., Хисамиева Л.Г. // Вестник Казанского технологического университета. - № 9.-2010.- С.373-376.
2. Насыбуллина А.А. Современные технологии отделки полимерных материалов для защитных костюмов работников нефтедобывающей отрасли / Насыбуллина А.А., Христолюбова В.И., Галялутдинова Р.М., Жуковская Т.В. // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17; №20. - С. 79-81.
3. Гарипова Г.И. Анализ производственных и эксплуатационных факторов воздействия окружающей среды на натуральные полимеры/ Гарипова Г.И., Махоткина Л.Ю. // Вестник Казанского технологического университета. № 19.-2013.-. С.186 -187.
4. Махоткина Л.Ю Обработка обувных комплексных материалов ВЧ плазмой пониженного давления. / Махоткина Л.Ю. // Кожевенно-обувная промышленность. №5.-2006.- С.36-37.
5. Способ обработки кож. Абдуллин И.Ш., Абуталипова Л.Н., Махоткина Л.Ю. Патент на изобретение RUS 2127763.
6. Регулирование формовочной способности комплексных материалов обувной промышленности с применением неравновесной низкотемпературной плазмы Махоткина Л.Ю., Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук / Казань, 2006.
© Л. Ю. Махоткина - доктор технических наук, профессор, зав. каф. «Конструирования одежды и обуви» КНИТУ, [email protected].
© L. Yu. Makhotkina - Doctor of science, Head of the Garment and Footwear Design Department of Kazan National Research Technological University, [email protected].
