CC BY
27
ТЕХНОЛОГИИ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
УДК 685.34.03: 685.34.072
ВЛИЯНИЕ КОМПЛЕКТУЮЩИХ НА ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЕРХА ОБУВИ
© 2006 г. Р.Н. Томашева, В.Е. Горбачик
Одними из наиболее важных потребительских свойств обуви, определяющих её удобство в носке, являются распорная жесткость и приформовывае-мость верха обуви к стопе. Распорная жесткость характеризует сопротивление верха обуви в области плюснефалангового сочленения изменению поперечных размеров. Приформовываемость верха обуви к стопе означает способность обуви в процессе эксплуатации принимать и сохранять форму стопы носчика без значительных изменений внутренней формы и внешнего вида. Очевидно, что для обеспечения комфортных условий эксплуатации верх обуви, особенно в области союзки, должен обладать хорошей способностью приформовываться к стопе и невысокой распорной жесткостью.
Приформовываемость к стопе и распорная жесткость в значительной степени определяются комплексом механических свойств материалов заготовки. Поэтому одним из основных способов, обеспечивающих необходимый уровень данных показателей качества, является рациональный подбор комплектующих верха обуви на стадии конструкторско-техноло-гической подготовки производства с учетом особенностей механических свойств используемых материалов.
С целью разработки рекомендаций по рациональной комплектации пакетов верха обуви в данной работе проводилось исследование деформационно-прочностных и упруго-пластических свойств современных материалов и их систем при двухосном растяжении, так как именно двухосному растяжению с различной степенью двухосности подвергается союзка в области пучков в процессе производства и эксплуатации обуви.
Для исследования были отобраны материалы, принципиально отличающиеся по своему строению и свойствам. Для наружных деталей верха обуви использовались эластичная натуральная кожа, синтетическая кожа на нетканой основе марки 2 и искусственная кожа на тканевой основе «Метлак», для межподкладки - термобязь, термотрикотаж для межподкладки обуви и нетканое полотно «Спанбонд» с тер-
моклеевым покрытием. В качестве материалов подкладки были выбраны: ткань обувная подкладочная, трикотажное полотно и ткань экспериментальная, разработанная в УО «ВГТУ»[1].
Из указанных материалов составлялись системы верх+межподкладка и верх+межподкладка+подкладка с учетом реального расположения материалов в пакете верха обуви. Дублирование систем осуществлялось на прессе ДВ-2-0 в течение 10 с при давлении 0,3 -- 0,4 МПа и температуре 120 °С. Для дублирования материалов подкладки, не имеющих термоклеевого покрытия, использовался латексный клей, что практикуется на предприятиях при производстве обуви.
Испытание образцов осуществлялось с использованием автоматизированного комплекса для измерения и обработки результатов испытаний, состоящего из разрывной машины «Ргапк» (Германия), персонального компьютера со специальным программным обеспечением и блока оцифровки данных. Образцы с рабочим диаметром 60 мм подвергались двухосному растяжению сферическим пуансоном диаметром 50 мм на величину деформации 15 %. Примерно такие деформации наиболее часто возникают в процессе производства обуви. Время выдержки образцов в нагруженном состоянии и время отдыха образцов после снятия внешнего усилия принималось равным соответственно 5 и 60 мин [2].
Деформационные свойства исследуемых материалов определяли с помощью коэффициента растяжимости А, %/Н, численно равного относительной деформации образца при действии на него силы Р = 100 Н. Для оценки способности верха обуви приформовываться к стопе применяли показатель пластичности П, %:
И
П = -100, (1)
И
где И - высота поднятия полусферы, мм, которая при заданной величине деформации образцов 15 % составляла 13 мм; Иост - остаточная высота полусферы после прекращения действия нагрузки и отдыха образца, мм.
Таблица 1
Показатели механических свойств материалов
Материал А, %/Н h0CT, мм П, % Р, Н Д, Н
Яловка эластичная 6,8 6,20 47,7 285,4 1902,4
СК марки 2 8,9 2,03 15,6 143,2 954,9
ИК Метлак 4,1 3,22 24,8 343,1 2287,5
Термобязь 5,4 8,78 67,5 346,2 2307,7
Нетканый материал (поверхностная плотность 80 г/м2) 13,2 6,18 47,5 93,2 621,5
Трикотаж для межподкладки (поверхностная плотность 172 г/м2) 11,5 4,72 36,3 99,3 662,1
Ткань обувная подкладочная 5,5 6,97 53,6 330,9 2205,9
Ткань экспериментальная 10,2 4,73 36,4 123,6 823,7
Трикотаж для подкладки (поверхностная плотность 292 г/м2) 15,2 4,52 34,8 70,2 468,1
Анализ полученных данных показал, что наилучшими деформационными свойствами при двухосном растяжении среди материалов верха обладает синтетическая кожа на нетканой основе, наименьшая тягучесть характерна для искусственной кожи на тканевой основе. В группе текстильных материалов для межподкладки и подкладки обуви наиболее высокие значения коэффициента растяжимости отмечаются у трикотажных полотен и нетканого материала. Деформационные способности тканей в 2 - 3 раза ниже.
Пластичность натуральной кожи почти в 2 раза превышает пластичность искусственной кожи и в 3 раза - синтетической.
Наиболее высокой жесткостью среди материалов верха отличается искусственная кожа «Метлак». Нагрузка, необходимая для её деформации, в 1,2 раза превышает значение данного показателя для яловки эластичной, и почти в 2,5 раза - для синтетической кожи.
Среди текстильных материалов наиболее высокие значения пластичности отмечаются у тканей и нетканого материала (36 - 67 %), меньшая пластичность характерна для трикотажных полотен (34 - 36 %).
Жесткость тканей более чем в 3,5 раза выше чем у нетканых и трикотажных полотен. Исключение составляет ткань экспериментальная, обладающая повышенными деформационными способностями и сравнительно невысокой жесткостью.
Дублирование деталей верха межподкладкой приводит к росту пластичности, особенно заметному в системах с синтетической кожей (в 1,2 - 1,6 раза). Наибольшую величину остаточной деформации двойных систем обеспечивает межподкладка из термобязи, наименьшую - межподкладка из трикотажного полотна.
Распорная жесткость оценивалась показателем жесткости материалов и систем, который определялся по формуле
Р
Д = —100, (2)
е
где Р - нагрузка при заданной деформации, Н; е -относительная деформация, %.
Результаты испытаний исследуемых материалов представлены в таблице, а систем материалов - на рис. 1 - 3.
Яловка эл. Ск марки 2 ИК Метлак
о4
3000 2500
ё 2000 о кот
ig 1500
1000 500
1
Яловка эл. Ск марки 2 ИК Метлак
Рис. 1. Механические свойства систем материалов верх+ +межподкладка: □ - верх, - верх+термобязь, Ш - верх+ +термотрикотаж, Ш - верх+нетканый материал
70 -,
ii? 60
50 -
[3 40
о
CS
Й 30 20 10
Яловка эл.
V
Ск марки 2
ИК Метлак
Рис. 2. Пластичность систем материалов верх+межподкладка+подкладка: I I - верх+межподкладка+ткань обувная, | | - верх+межподкладка+трикотаж, I I - верх+межподкладка+ткань экспериментальная
4000
3500
к
к 3000
о
о кт 2500
CJ
е * 2000
1500 -
1000-
500
Яловка эл.
V
Ск марки 2
"V
ИК Метлак
Рис. 3. Жесткость систем материалов верх+межподкладка+подкладка: I I - верх+межподкладка+ткань обувная, | | - верх+межподкладка+трикотаж, I I - верх+межподкладка+ткань экспериментальная
Жесткость яловки эластичной и искусственной кожи на тканевой основе при дублировании их межподкладкой возрастает в 1,1 - 1,5 раз, синтетической кожи - в 1,3 - 2,5 раза. При этом жесткость систем, где в качестве материала межподкладки использовалась термобязь, в 1,2 - 1,5 раза превышает жесткость систем с межподкладкой из трикотажного полотна и нетканого материала.
Введение третьего слоя - подкладки, приводит к увеличению пластичности и жесткости систем. Отмечается незначительный рост пластичности систем с верхом из яловки эластичной (на 0,5 - 5,5 %) и более существенное увеличение данного показателя у систем с верхом из искусственной (на 3 - 7 %) и синте-
тической кожи (на 6 - 11 %). Наибольшую величину остаточной деформации систем обеспечивает подкладка из ткани обувной подкладочной, наименьшую - подкладка из трикотажного полотна.
Жесткость двойных систем при дублировании их тканью обувной возрастает в 1,3 - 2,2 раза, трикотажным полотном и тканью экспериментальной - в 1,05 -1,5 раза.
Таким образом, анализ полученных данных показал, что наиболее высокой пластичностью характеризуются системы с верхом из яловки эластичной, межподкладкой из термобязи и подкладкой из ткани обувной подкладочной. Однако системы с подобным составом комплектующих обладают самой высокой
жесткостью, что с точки зрения силового взаимодействия стопы с обувью будет вызывать значительные энергозатраты, необходимые для приформовывания верха обуви к стопе в начальный период носки.
Наименее жесткими и пластичными являются системы с верхом из синтетической кожи, межподкладкой и подкладкой из трикотажных полотен. Такие системы не требуют приложения значительных усилий для их растяжения, т.е. верх обуви будет иметь невысокую распорную жесткость, однако они отличаются низкой способностью приформовываться к стопе.
Как следует из рис. 2 и 3, невысокой распорной жесткостью и хорошей способностью приформовы-ваться к стопе обладают системы с верхом из яловки эластичной и межподкладкой и подкладкой из трикотажных полотен.
В результате проведенного регрессионного анализа экспериментальных данных были установлены следующие математические зависимости пластично -сти и жесткости систем материалов от свойств комплектующих:
Псист. = 0,865Пверх + 0,19Пм/п + 0,16 Пподкл,
Дсист. = 0,874 Дверх + 0,43 Дм/п + 0,66 Дподкл.
Уравнения регрессии показывают, что наибольшее влияние на величину пластичности и жесткости систем
оказывают материалы верха. Влияние материалов межподкладки и подкладки на свойства систем менее существенно.
Полученные математические зависимости позволяют с высокой точностью (коэффициент корреляции г = 0,9) осуществлять прогнозирование механических свойств пакетов верха обуви с учетом свойств входящих в них материалов, что способствует более обоснованному подбору комплектующих на стадии конст-рукторско-технологической подготовки производства и выпуску продукции с заданным уровнем потребительских свойств.
Литература
1. Горбачик В.Е. и др. Новые тканевые материалы для подкладки в обуви // Совершенствование конструкции и технологии изделий из кожи: Межвуз. сб. науч. тр. / УО «ВГТУ» Витебск, 1996. С. 26-28
2. Горбачик В.Е., Томашева Р.Н. Влияние режимов испытания на пластические свойства материалов // Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности: Сб. ст. междунар. науч.-техн. конф. /УО «ВГТУ». -Витебск, 2005. С.2 44-247.
Витебский государственный технологический университет 13 июля 2006 г.
