Современные технологии оптимизации процесса изготовления валяльно-войлочной обуви Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 677.026.242

А. С. Парсанов, И. В. Красина СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОПТИМИЗАЦИИ ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ВАЛЯЛЬНО-ВОЙЛОЧНОЙ ОБУВИ

Ключевые слова: валяльно-войлочная обувь, шерсть, модификация, кутикула, холст.

В статье приведены результаты теоретического исследования по оптимизации технологического процесса изготовления валяной обуви: выполнение валяной основы в виде холста с перекрещивающимся расположением волокон в безкислотной среде, а также применение электрофизического метода модификации шерстяного сырья.

Keywords: felt shoes, wool, modification, cuticle, canvas.

The article presents the results of theoretical research on optimization of technological process of manufacture of milled footwear: compliance with felted bases in the form of canvas criss-cross arrangement of fibres in acid-free environment, and the use of electrophysical method of modifying wool raw materials.

Введение

В России исторически валяная продукция пользуется устойчивым спросом. Связано это с суровыми природно-климатическими условиями в зимний период. Самым распространенным изделием валяльно-войлочного ассортимента являются валенная обувь. Кроме того широкое применение для хозяйственных нужд нашли сукно и войлоки, валяные шапки, кисеты. В настоящее время промышленное изготовление валяльно-войлочных изделий довольно ограничено: во-первых, в шляпном и валеночном производстве, во-вторых, войлок применяется в строительной отрасли в качестве утепляющих и изолирующих материалов.

Обувь, изготовленная из нетканого валяльно-войлочного материала, обладает преимуществами (удобство, высокие показатели гигиенических и теплозащитных свойств), которые обусловлены структурным строением. Стенки валяной обуви состоят из перепутанной и сцепленной массы волокон шерсти. Воздушные включения внутри шерстяных волокон и в межволоконном пространстве способствуют предохранению ног от перегрева и переохлаждения. Современные технологии позволяют выпускать валяную обувь различного ассортимента, разнообразной цветовой гаммы.

На основании вышеуказанного целью данной работы является изучение технологий, позволяющих оптимизировать процесс

изготовления валяльно-войлочной обуви.

Материалы и технология

Для изготовления валяной обуви применяется неоднородная овечья грубая шерсть, которая характеризуется большой неоднородностью по составу: в ее состав входят все типы волокон. При изготовлении грубошерстной валяной обуви используется смесь неоднородной овечьей шерсти (47-80%), заводской овечьей и коровьей шерсти, отходов мехового и шубно-овчинного производства, регенерированной шерсти, а также обратов производства. В качестве оформления внутренней

части валяльно-войлочной обуви детского ассортимента и домашней обуви используется тонкая и полутонкая шерсть.

Производство валяной обуви основано на способности шерсти свойлачиваться в результате механических воздействий в присутствии воды и при повышенной температуре. В результате шерстяные волокна переплетаются и образуют войлокообразную массу. В процессе валки масса уплотняется и уменьшается в объеме и размере. В технологический цикл изготовления валяной обуви включаются следующие процессы: подготовка сырья, составление шерстяной смеси, расщипывание и чесание смеси, изготовление валяной обуви, валка основы, крашение, сушка и отделка. Применение традиционной технологии изготовления валяной обуви имеет ряд недостатков: процесс достаточно длительный и трудоемкий, в кислой среде создает экологические условия требует дополнительных

применение валки неблагоприятные производства, что финансовых затрат.

Исследовательская часть

На основании проведенных теоретических исследований установлено, что возможен вариант производства валяной обуви в безкислотной среде. Авторы [1] предлагают валяную основу выполнять в виде холста с перекрещивающимся расположением волокон. Угол расположения волокон должен быть в пределах 20-40°. В данном случае изготовление валяной обуви включает: заготовку верха обуви из валяной основы, процесс валки в безкислотной среде, нанесение на след затянутой заготовки верха обуви слоя защитного материала. Авторами рекомендуется использовать шерстяную смесь следующего состава: овечья шерсть (50-80%), восстановленная из межлекальных отходов шерсть (15-45%), очищенные обраты валяльного производства (5%). Валка осуществляется до плотности изделия для детской обуви -0,34±0,04 г/см3, для взрослой - 0,35±0,04 г/см3.

Процесс валки осуществляется в водной температура которой равна 36-47oC.

среде,

Существенными преимуществами данного способа изготовления валяной обуви являются: повышение теплозащитных свойств на 30%, прочности обуви, равномерной усадки, получения готового изделия с заданной плотностью и толщиной, что позволяет осуществлять раскладку заготовки на холсте в любом направлении, обеспечивая значительную экономию холста. При этом усадка заготовок уменьшается. Отказ от применения кислот в процессе валки приводит к сокращению длительности данного процесса, способствует разработке экологически чистой и экономичной технологии.

Свойлачиваемость зависит от строения и степени прилегания кутикулярного слоя. В связи с этим на следующем этапе исследовательской работы рассматривались возможные варианты

поверхностной модификации шерстяных волокон.

Повысить свойлачиваемость шерсти в процессе производства валяного шерстяного нетканого материала возможно за счет применения плазменных технологий на начальных этапах переработки шерстяного сырья. Плазменную обработку рекомендуется проводить на установке [2], которая разработана в ФГБОУ ВО «КНИТУ». Авторы [3] утверждают, что модификация шерстяного сырья в низкотемпературной плазме позволяет регулировать степень прилегания кутикулярного слоя шерстяных волокон. На основании результатов, полученных конфокальном лазерном сканирующем 3Б-микроскопе ЬБХТ 40000, установлено, что плазменная модификации способствует поверхностной модификации волокон, вследствие чего увеличивается высота неровности профиля поверхности на 38%, т.е. происходит раскрытие чешуек кутикулы (рис.1).

б

Рис. 1 - Результаты исследования профиля рельефа поверхности шерстяных волокон методом КЛСМ: а) контрольный образец; б) модифицированный образец

Кроме того, модификация неоднородного шерстяного сырья позволяет повысить показатели прочностных характеристик, в частности разрывной нагрузки, на 30% [2]. На основании результатов экспериментальных исследований, представленных в работе [4], установлено, что модификация шерстяного сырья в гидрофильном режиме способствует улучшению белизны различных видов шерстяных волокон (в среднем на 12-13 %), что положительно сказывается на последующих процессах крашения валяльно-войлочных материалов. Модификация шерстяного сырья в процессе изготовления валяльно-войлочного изделия приведет к расширению цветовой палитры, а также необходимый цветовой тон возможно получить при минимальных затратах времени. Как известно, в последние годы наблюдается повышенный спрос на валяную обувь и производители предлагают модели совершенно разных расцветок и сочетания фактур. Кроме того, плазменная технология относится к экологически чистым и позволяет сократить энергозатарты в технологическом процессе.

Заключение

Установлено, что при изготовлении валяной обуви в безкислотной среде целесообразнее применять валяную основу в виде холста с перекрещивающимся расположением волокон. Для оптимизации процесса валки рекомендуется шерстяное сырье подвергать плазменной модификации в гидрофильном режиме, что позволит не только увеличить неровности профиля поверхности, но и улучшить показатели физико-механических свойств.

Литература

1. Пат. 2170786 РФ. МПК7, Б04Н1/08. Способ изготовления валяной обуви / С. П. Дементьева [и др.]; заявитель и патентообладатель С. П. Дементьева [и др.] - № 2000127413/12; заявл. 01.11.2000; опубл. 20.07.2001. - 5 с.

2. Слепнева, Е. В. Модификация шерстяного сырья как метод улучшения физико-механических характеристик волокон / Е. В. Слепнева // Вестник технол. ун-та. -2015. - Т.18. № 9. - С. 188 - 190.

3. Слепнева, Е.В. Плазменная обработка сырья как инструмент поверхностной модификации волокон в процессе первичной обработки шерсти / Е. В. Слепнева, В.В. Хамматова // Известия Вузов. Технология текстильной промышленности, 2014, № 5 (353), с. 32-36.

4. Слепнева Е. В. Исследование оптических свойств волокон шерсти, модифицированных в процессе первичной обработки // Вестник технол. ун-та. - 2015. -Т.18. № 15. - С. 159 - 160.

© А. С. Парсанов, к.т.н. доцент кафедры ТХНВИ, КНИТУ, [email protected]; И. В. Красина, д.т.н., проф., зав. кафедрой ТХНВИ, КНИТУ, [email protected].

© A. S. Parsanov, associate Professor department TCNFP, KNRTU, [email protected]; 1 V. Krasina, doctor of technical Sciences, professor, head of department TCNFP, KNRTU, [email protected]