CC BY
12
ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ
УДК 685.341.12
И. Ш. Абдуллин, Г. Н. Кулевцов, Т. В. Жуковская
УЛУЧШЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВ НАТУРАЛЬНОЙ КОЖИ ДЛЯ ВЕРХА ОБУВИ
В РЕЗУЛЬТАТЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ
(Сообщение 1)
Ключевые слова: кожа для верха обуви, функциональные свойства, неравновесная низкотемпературная плазма, технология.
Одним из самых важных показателей качества обуви является надёжность соединения деталей и узлов изделия. Ниточные и клеевые методы соединения деталей обуви широко применяются при изготовлении бытовой, производственной и спортивной обуви на кожаной и резиновой подошвах, они позволяют уменьшить число металлических крепителей, массу обуви и увеличить ее гибкость. Рассмотрена возможность улучшения функциональных свойств натуральной кожи, а именно ее способность образовывать прочные ниточные и клеевые соединения при помощи воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы.
Keywords: leather shoe uppers, functional properties, the non-equilibrium low-temperature plasma technology.
One of the most important indicators of the quality of shoes is the reliability of the connection ofparts and components of the product. Thread and glue connection methods shoe parts are widely used in the manufacture of household, industrial and sports shoes with leather and rubber soles, they can reduce the number of metal binder, increase the weight of the shoe and its flexibility. The possibility of improving the functional properties of natural leather, namely its ability to form a strong thread and glue joints using non-equilibrium effects of low-temperature plasma.
Введение
В настоящее время в обувной промышленности, все большое внимание уделяется разработкам принципиально новых подходов к дизайну и, проектированию обуви, прогнозированию ее потребительских свойств, технологических характеристик новых материалов и инновационных процессов массового производства обуви, с целью создания изделий, обладающих современными и актуальными для российского потребителя социально-экономическими, защитно-эргономическими свойствами, отвечающим международными стандартами качества. При этом,одним из основных направлений, связанных с качеством обуви, является использование новых эффективных технологий и современных материалов, а также оптимизация технологических параметров сборки заготовок верха обуви из различных материалов. Надёжность соединения деталей и узлов изделияявляетсяодним из важных показателей качества обуви, она характеризует ее износоустойчивость и прочностныехарактеристики во время эксплуатации. Одним из способов скрепления деталей обуви является ниточное соединение, универсальность и частота применениякоторого требует тщательного изучения факторов, влияющих на прочность и внешний вид шва, так как от этого зависит качество изделия.
Анализ результатов исследований рынка обуви показывает, что около 20% возвращенной обуви имеет дефекты ниточных соединений. Разрыв шва в изделии является результатом не единичных дефектов, а обусловлен влиянием многих факторов, действующих на шов во время его образова-ния,эксплуатации изделия, а также свойствами соединяемых материалов.
Эксперименатльна часть
Ниточные методы крепления широко применяются при изготовлении бытовой, производственной и спортивной обуви на кожаной и резиновой подошвах, они позволяют уменьшить число металлических крепителей, массу обуви и увеличить гибкость. Прочность ниточного шва зависит от его утяжки, длины стежка, диаметра иглы, заточки острия иглы, расстояния шва от края, количества рядов шва и расстояния между ними. Для прочного и плотного соединения деталей верха обуви необходима достаточная частота строчки, однако слишком частая строчка вызывает ослабление материала проколами, а ее уменьшение, в свою очередь уменьшает прочность шва. Таким образом, частота шва подбирается в зависимости от толщины скрепляемых деталей. Крепление создается силой сопротивления межзвеньевых участков материала прорыванию ниткой и силой сопротивления ниточных звеньев разрушению нагрузкой, действующей со стороны этих участков. Ниточные швы, особенно двухниточные, образуют эластичные и прочные соединения.
Натуральная кожа, несмотря на развитие химии полимеров создание все новых видов синтетических материалов, является уникальным материалом, обеспечивающим как прочностные так и гигиенические свойства готовой обуви. При этом, известно, что одним из способов улучшения характеристик натуральных кож является обработка при помощи воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы (ННТП) [1]. В результатекоторой происходит такое изменение надмолекулярной структуры коллагена во всем объеме материала, которое, при неизменности его химического состава, позволяет-управлять какпотребительскими,так итехнологиче-скимисвойствамиданного материала [2]. В связи с чем, представляет интерес установить характер
влияния плазменной обработки на функциональные свойства натуральных кож, а именно на их способность образовывать прочные ниточные и клеевые соединения.
Проведенные ранее исследования [3-4] показывают, что внедрение плазменной обработки на различных этапах производства кож, позволяет существенно повысить качество получаемого материала, так например, увеличиваются прочностные характеристики, показатели износоустойчивости, эстетических свойств. Кроме того, для придания готовым изделиям антибактериальных свойств и предупреждения их биохимическогоразрушения [5] предлагается проводить обработку кож коллоидным раствором наночастиц серебра на этапахкрашения-жирования и покрывного крашения с последующей обработкой в плазме высокочастотного емкостного разряда, что позволит придать биоцидный эффект как поверхности, так и всему объему материала.
На основе полученных результатов, в технологию, принятую на предприятии ООО «ДереМодГрупп» г. Шемордан, предложено внести следующие изменения (рис. 1).
Объектом настоящего исследования являлись натуральные кожи для верха обуви шкур крупного рогатого скота (КРС) с лицевым покрытием. Испытания проводились на образцах заготовок верха обуви из натуральной кожи из шкур КРС в соответствии с ГОСТ 939-88, и выработанные по опытным технологиям 1-3. Сравнению подвергались участки ниточного соединения. Результаты испытаний приведены в таблице 1.
За основу при испытаниях принимались значения контрольных образцов (по ГОСТ 21463-87, метод испытания - по ГОСТ 9290-76). В результате проведенных исследований, установлено, что прочность ниточного крепления опытных образцов, возрастает на 27%.(технология 3).
Таблица 1 - Изменение физико-механических показателей кож для заготовок верха обуви из шкур КРС в результате обработки наночастицами серебра и неравновесной низкотемпературной плазмой
Наименование показателя Контрольныеобразцы Образцы, полученные по технологии 1 Образцы, полученные по технологии 2 Образцы, полученные по технологии 3
Предел прочности при растяжении по коже, 10 МПа 1,87 2,1
Напряжение при появлении трещин лицевого слоя, 10 МПа 1,5 1,65
Удлинение при напряжении 10 МПа по коже, % 35,0 32,1
Прочность ниточного соединения (2 строчки по ГОСТ 21463-87), Н/см 127 143
Предел прочности при растяжении по коже, 10 МПа 1,97 2,3
Напряжение при появлении трещин лицевого слоя, 10 МПа, не менее 1,57 1,71
Удлинение при напряжении 10 МПа по коже, % 33,2 31,5
Прочность ниточного соединения (2 строчки по ГОСТ 21463-87), Н/см 135 162
Известно [3, 4], что при воздействии ННТП на так и объемная модификация, в результате которой
капиллярно-пористые тела, к которым относится изменяется структура исходного материала. По по-
натуральная кожа, происходит как поверхностная, лученным результатам можно судить об изменении
Текнологня 1
1 Т-нклюгке кз-зт-загекиЕ паг-с^Ерзьт!1
щщитллВшшщрШ:
Г1 ОгЕрщз; Ерелэо^Е-идккхиЕ ■: ЭЕЭЗдожэЕ&гВтачгёх' шппждооы рЕстьоре иннсщ
г С-ГЕрща; гслроз-и-о щии—
стр(укгур1р<Е(шогона1«лэс™щ1£н репкг-этЕ
с„=о.э% Тешолопи 2
Текнолгия 3
Рис. 1 - Схемы получения кож из шкур КРС с применением обработки наночастицами серебра и неравновесной низкотемпературной плазмой
силы внутреннего трения в толще материала (межволоконное пространство), что сказывается на пластических, прочностных и гигиенических свойствах натуральной кожи. Из таблицы 1 видно, что производство кож по технологии 1 приводит к повышению прочности кожи на 12%, при этом прочность ниточного шва возрастает так же на 12%, а удлинение снижается на 8%. Данные изменения могу свидетельствовать о повышении сил внутреннего трения, возникающего между волокнами натуральной кожи. Это подтверждает так же результат технологии 2, где показатели удлинения и прочности ниточного шва изменяются относительно контрольного на 5% и 6% соответственно, так как данная технологическая последовательность предполагает включение плазменной обработки перед жидкостными процессами, которые, как известно, снижают внутреннее трение, делая кожу более эластичной. Однако, излишняя способность натуральной кожи к удлинению за счет разделения структуры может привести к быстрой потере формы готовой обуви.
Из проведенных ранее исследований [6] известно, что включение в технологию производства натуральных кож обработки коллоидным раствором на-ночастиц серебра несколько увеличивает их прочность, но так же, уменьшает их удлинение и увеличивает жесткость, в то время как совместное применение с ННТП нивелирует данное влияние. По результатам комплексной технологии 3 из таблицы 1 видно, что данная последовательность позволяет повысить прочность кож на 22%, и прочность ниточного соединения на 27%.
Данные исследования проведены в рамках работы по теме №14.577.21.001 «Разработка технологии управления микроструктурой натуральных материалов легкой промышленности для отраслей экономики Российской Федерации (энергетического, строи-
тельного, нефтехимического и оборонно-промышленного комплекса)». Влияние технологических операций выделки кож с применением ННТП на способность натуральных кож образовывать прочные клеевые соединения при выполнении операции дублирование и склеивание в обувном производстве будет рассмотрено в следующем сообщении.
Литература
1. 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.
2. Абдуллин И.Ш. Высокочастотная плазменная обработка в производстве обуви. Теория и практика использования: Монография/ И.Ш. Абдуллин, Л.Ю. Махотки-на; 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. Вознесенский Э.Ф. Теоретические основы структурной модификации материалов кожевенно-меховой промышленности в плазме высокочастотного разряда пониженного давления / Э.Ф.Вознесенский, Ф.С.Шарифуллин, И.Ш.Абдуллин. - Казань: Изд-во Казан.гос. технол. ун-та, 2011. - 364с.
5. Николаенко Г.Р. Исследование влияния ВЧ-плазменной модификации на гигиенические свойства кожи / Николаенко Г.Р., Кулевцов Г.Н., Андреев П.А./ Кожевенно-обувная промышленность №4 2012, С.28-31
6. Николаенко Г.Р. «Холодная» плазма и наноматериалы как перспективный метод повышения гигиенических свойств кож специального назначения для работников нефтегазового комплекса / Николаенко Г.Р., Кулевцов Г.Н., Степин С.Н., Сесенова Е.Н., Шестов А.В., Минга-лиева Р.Р./ Вестник КГТУ, №5 Т16, 2013 С.59-62
© И. Ш. Абдуллин - д.т.н., профессор, зав. кафедрой ПНТВМ КНИТУ; Г. Н. Кулевцов - д.т.н., профессор кафедры ПНТВМ, КНИТУ; Т. В. Жуковская - к.т.н., доцент кафедры КОиО КНИТУ, [email protected].
© I. Sh. Abdullin, - head of PCMNM, Ph.D., 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].
