Улучшение эксплуатационных характеристик натуральных обувных кож в результате воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы

Абдуллин И.Ш.; Кулевцов Г.Н.; Жуковская Т.В.

УДК 685.34.019.03

И. Ш. Абдуллин, Г. Н. Кулевцов, Т. В. Жуковская

УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАТУРАЛЬНЫХ ОБУВНЫХ КОЖ

В РЕЗУЛЬТАТЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ

Ключевые слова: специальная обувь, механические свойства, адгезия покрытия, неравновесная

низкотемпературная плазма.

Воздействие неравновесной низкотемпературной плазмы на натуральную кожу для верха обуви приводит к повышению ее качества за счет изменения ееэксплуатационных свойств, происходящих в результате структурных преобразований на надмолекулярном уровне обрабатываемого материала.

Keywords: special footwear, mechanical properties, adhesion of the coating, the nonequilibrium low-temperature plasma.

Impact of nonequilibrium low-temperature plasma on the natural leather uppers leads to an increase of its quality due to changes in its operating properties, occurring as a result of structural changes in the supramolecular level of the processed material.

Введение

Для удовлетворения требований по охране труда работающих создаются разнообразные виды специальной обуви, и разрабатываются материалы, обладающие повышенными защитными и гигиеническими свойствами. Требования к материалам и конструкциям специальной обуви определяются конкретными условиями ее эксплуатации, так например, в условиях повышенной влажности специальная обувь должны обладать водонепроницаемостью и быть устойчивой к процессам гниения.

Специальная обувь регулирует тепловое состояние организма, предохраняя его от перегревания и переохлаждения, способствует предупреждению простудных заболеваний, поэтому она должна быть достаточно воздухо- и паропроницаема, а также удовлетворять определенным эксплуатационным требованиям: быть удобной, достаточно прочной и гибкой. Правильно подобранная для соответствующих условий специальная обувь способствует предупреждению травм и профессиональных заболеваний. Основные требования к специальной обуви, как правило определяются системой государственных стандартов, так например, по ГОСТ Р 12.4.187-97 -«Обувь специальная кожаная для защиты от общих производственных загрязнений» наружные детали верха данного вида обуви могут изготавливаться из кож, выработанных в соответствии с ГОСТ 485-82 «Юфть для верха обуви. Технические условия» иГОСТ 939-88 «Кожа для верха обуви. Технические условия».

Исследовательская часть

Основным материалом для изготовления специальной обуви являетсяюфть. Юфтевые кожи различных видов имеют свои особые функциональные характеристики и свойства, все они обладают хорошей прочностью, экологичностью. Минусом юфти является удовлетворительный показатель эстетичности. Именно поэтому материал более всего востребован при производстве обуви для работы в агрессивной среде, часто - на открытом воздухе. Высокое качество, красивый внешний вид, но более

высокую цену имеют хромовые кожи. Часто кожи хромового дубления используют для изготовления специальной обуви для инженерно-технических работников. Преимуществом хромовой кожи является ее термостойкость.

Специфика профессии играет первостепенную роль при разработке специальной обуви, а соответственно кожа для ее изготовления должна подбираться с учетом особенностей условий ее эксплуатации, так как обувь, изготовленная из материалов не обеспечивающих защиту от вредных факторов в течение всего срока ее эксплуатации, может стать причиной профзаболеваний.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что нерациональная по своимсвойствам специальная обувь ухудшает самочувствие человека, снижает уровень функционирования систем организма, его работоспособность, а также может вызвать рядострыхи хронических заболеваний. Всё это приводит к снижению уровня здоровья, росту об-щейзаболеваемости, увеличению трудопотерь по болезни.

В последнее время наметился повышенный интерес к разработке инновационных методов повышения качества специальной обуви, особенно для работников военно-промышленных и нефтегазовых комплексов. Это связано не только с увеличением доли сегмента потребителей изделий специального назначения, в общем объеме рынка, но и с повышением требований к качеству самих изделий и материалов из которых они изготавливаются.

В этой связи, правильный и рациональный выбор специальной одежды и обуви, разработка новых перспективных методов повышения качества изделий специального назначения, приобретает огромное значение, особенно, если речь идет об индивидуальной экипировке, так как и от нее, не в последнюю очередь, зависит не только здоровье и моральное состояние войск, но и их боеспособность. С повышением профессионализма, все более высокие требования предъявляются и к специальной обуви, к ее ассортиментному ряду. Так, для боевых действий в условиях города, должен использоваться один вид обуви, а для пересеченной местности - другой. В

целом же, к тактической обуви предъявляются следующие требования: надежное сцепление с различными поверхностями; хорошее ощущение поверхности; хорошая, но не сковывающая движений фиксация обуви на стопе и голеностопе; высокая степень защиты; возможность бесшумного передвижения; небольшая масса; обеспечение комфортных условий внутриобувного пространства и т.д.

Таким образом, одним из важных требований к обуви, более чем раньше, становится гибкость. Данное свойство определяется не только видом подошвы, и способом ее крепления, но и материалом верха обуви. Несмотря на ряд достоинств, юфтевые кожи отличаются жесткостью, в то время как кожи хромового дубления при той же толщине, мягче. Одними из самых мягких кож из шкур крупного рогатого скота являются эластичные кожи, шеврет, однако последний вид не часто используется для производства специальной обуви, в связи с достаточно рыхлой структурой. Сказывается данная особенность, в первую очередь на пределе прочности при растяжении, так, если данное значение для полукожника составляет 1,8 МПа, то для шеврета -1,4 МПа. Это, в первую очередь связано с особенностями микроструктуры кожевой ткани. Жировые клетки часто располагаются на границе сосочкового и сетчатого слоев, что ослабляет их связь после удаления жира при выделке кожи из шкур овчины. В связи с этим кожи, выработанные из шкур овчин, имеют меньшую прочность ибольшую тягучесть. Так же, следует отметить более низкий показатель адгезии покрытия у данного вида кож.

Известно, что одним из методов, позволяющим целенаправленно модифицировать структуру натуральной кожи,и за счет этого регулировать их потребительские и технологические свойства является обработка неравновесной низкотемпературной плазмой (ННТП). Разработан ряд технологий, позволяющих существенно улучшать качество производимых кож [1-4].

Установлено, что обработка шеврета ННТПв режиме 0=0,04 г/с, Р=26,6 Па, ^^=1,4 кВт, т=6 мин, позволяет улучшить адгезию покрытия на 30%, однако поверхность материала приобретает гидрофильные свойства, для нивелирования данного эффекта в качестве плазмообразующего газа используется смесь газов аргона и пропан-бутана. Для определения изменений микроструктуры материала, образцы исследовались методом конфокальной лазерной микроскопии (рис. 1).

Полученные микрофотографии срезов свидетельствуют о конформационных изменениях в структуре кожевой ткани опытных образцов.

Опытные образцы кожевенных материалов характеризуются более развитой структурой внутри объема материала, и более плотной структурой на поверхности. Это связано с тем, что во время ННТП обработки материалов происходит одновременно два процесса: обработка поверхностного слоя, определяющаяся объемной модификацией пор поверхностного слоя и обработка во внутренней пористой структуре материала. Внешняя поверхность материала подвергается низкоэнергетичной ионной бом-

бардировке со стороны слоя положительного заряда плазмы, энергия данного воздействия составляет 35-100 эВ. Такое воздействие влечет за собой распад плазмообразующего углеводородного газа на углерод и радикалы, что обеспечивает создание устойчивого гидрофобного слоя на поверхности кожевенного материала. Внутренний объем модифицируется за счет возникновения разрядов в макро - и мезопорах материала, которое возможно при использовании инертного плазмообразующего газа аргона, обладающего достаточно высокой энергией рекомбинации ионов.

б

Рис. 1 - Микрофотография поперечного среза кожи шеврет: а -контрольный образец - х 3000, б - опытный образец, х 3000

Установлено так же, что обработка шеврета ННТП позволила повысить предел прочности при растяжении на 25%, что позволяет применять данный вид кож при их толщине не менее 1,2 мм для производства специальной обуви.

Литература

1. Абдуллин, И.Ш. Применение плазменной технологии в отделочных процессах производства натуральной кожи / И.Ш.Абдуллин, Л.Ю. Махоткина, Г.Р. Рах-

матуллина (Г.Р. Фахрудинова) // Изв. вузов, сер. Химия и химическая технология. - 2004. - №2. - С.75-76.

2. 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.

3. Рахматуллина, Г.Р. Улучшение механических свойств и адгезионной прочности кожи за счет применения

физического метода обработки / Г.Р. Рахматуллина // Вестник Казанского технологического университета.-2009.- №4.- С.126-130.

4. Кулевцов, Г.Н. Влияние плазменной модификации на создание гидрофобной поверхности кожи / Г.Н.Кулевцов, Г.Р.Николаенко, Р.Р.Мингалиев // Вестник Казанского технологического университета. -2012. - №14. - С.48-50.

© I Sh. Abdullin - Ph.D., head of PCMNM, professor of the department PCMNM, KNRTU; G. N. Kulevtsov - Ph.D., professor of the department PCMNM, KNRTU; T. V. Zhukovskaya - Ph.D., associate professor, CCF, KNRTU, [email protected].

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Абдуллин И. Ш., Кулевцов Г. Н., Жуковская Т. В.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Абдуллин И. Ш., Кулевцов Г. Н., Жуковская Т. В.