Исследование влияния неравновесной низкотемпературной плазмы на эксплуатационные свойства верха обуви из натуральной кожи

И. Ш. Абдуллин, Н. В. Тихонова, Т. В. Жуковская,

Л. Ю. Махоткина, И. Х. Исрафилов

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ

НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ВЕРХА ОБУВИ ИЗ НАТУРАЛЬНОЙ КОЖИ

Ключевые слова: эксплуатационные свойства обуви, формоустойчивость верха обуви, плазменная модификация, комплексный материал на основе низкосортной натуральной кожи.

В статье представлены результаты экспериментальных исследований воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы на заготовку верха обуви из комплексного материала на основе низкосортной натуральной кожи. Определены оптимальные режимы плазменной модификации и установлены закономерности улучшения эксплуатационных свойствверха обувив зависимости от степени воздействия ННТП.Показано, чтоННТПмодификацияпозволяетповыситькачествовыпускаемойобуви.

Keywords: performance characteristics of footwear, uppers shape stability, plasma modification, complex material based on low-

grade leather.

The paper presents results of experimental studies on the effects of nonequilibrium low-temperature plasma on uppers of complex material based on low-grade leather. The optimal regimes of plasma modification of the regularities and improve the performance properties of the shoe upper, depending on the extent of the impact of NLTP.

It is shown that the NLTP modification improves the quality of the shoes.

Введение

В настоящее время наибольшее количество потребителей предпочитает обувь недорогую, но стильную и готово приобретать новую обувь каждый сезон. Соответственно, значимость эстетических требований к обуви значительно повышается, а требований к эксплуатационным (например, долговечности) - снижается. Однако некоторые из эксплуатационных показателей обуви являются комплексными и своим значением определяют не только эксплуатационные, но и эстетические характеристики. К таким показателям относится в частности формоусточивость верха обуви.

Экспериментальная часть

Под формоустойчивостью понимают способность обуви сохранять приданную ей форму в процессе хранения и эксплуатации. По мнению специалистов, причинами низкой формоустойчивости обуви являются, прежде всего, нарушения технологии изготовления обуви и неудовлетворительное качество натуральных кож верха и комплексных материалов на их основе. Таким образом, обувь, изготовленная из комплексного материала на основе натуральной кожи имеющей дефекты, может заведомо обладать сниженной формоустойчивостью. Особенно если речь идет о таких дефектах, как отмин и отдушистость.

Использование натуральных кож с указанными дефектами для производства обуви в процессе ее эксплуатации проявится не только быстрым ухудшением внешнего вида поверхности, но и потерей формы обуви, вследствие природы дефектов, так как нарушение связей сосочкового и сетчатого слоев, является дополнительным фактором, разрушающим внутреннюю структуру материала верха обуви. Следует отметить, что данные дефекты в процессе эксплуатации могут проявляться и в обуви, изготовленной из качественной кожи, так как под воздействием многократного изгиба внутренняя

структура материала разрыхляется, пучки волокон выпрямляются, разъединяются и связи слоев нарушаются.

Установлено [1], что обработка натуральных кож для верха обуви в неравновесной низкотемпературной плазме позволяет существенно улучшить ее как поверхностные, так и объемные характеристики. В связи с чем, представляет интерес исследовать влияние ННТП на формоустойчивость заготовки верха обуви из натуральной кожи.

Экспериментальные исследования (рис. 1) показали, что для улучшения формоустойчивости верха обуви на 14% по итогам эксплуатации в течение 9 недель требуется продолжительная обработка в энергетически слабом режиме (0Аг=0,04г/с, Рк=26,6Па, ЭД^ОДкВт, т=500с).

Время обработки, секунд • 0,1кВт ^^Н0,ЗкВт 4 0,5кВт “М"0,7кВт Ж 0,9кВт # контрольный образец

Рис. 1 - Зависимость формоустойчивости верха обуви при модификации в ННТП емкостного разряда от продолжительности обработки и мощности разряда

Формоустойчивость верха обуви

определялась нами по результатам опытной носки как комплексный показатель включающий в себя: изменение площади поверхности участка заготовки верха обуви, его объема, складкообразования и смещения верха обуви относительно подошвы. Динамика изменения формоустойчивости верха обуви контрольных и опытных полупар, обработанных в

оптимальном режиме по итогам опытной носки приведена на рис. 2.

100,0 Ш------------------

* ™'3

g. 96,0 -Щ-----------

0 7 14 21 28 35 42 49 56 63

Длительность опытной носки, дни

♦ опытные полупары контрольные полупары

Рис. 2 - Динамика изменения формоустойчивости верха обуви при модификации в ННТП ^Аг=0,04г/с, Рк=26,6Па, Wp=0,1кВт, т=500с)

Анализ полученных экспериментальных данных показал, что в период первой недели носки происходит быстрое увеличение объема верха обуви в области пучков, идет, так называемый, процесс приформовывания обуви к стопе. Оптимальным при этом считается изменение формы обуви на 3-5%. Дальнейшее изменение формы обуви рассматривается как разнашивание. Результаты экспериментальной носки показали, что у опытных полупар -изготовленных из комплексного материла

подвергавшегося ННТП обработке за весь период исследования изменение формоустойчивости достигло 4,2%, в то время как у контрольных полупар данное значение составило 17,8%, что свидетельствует о частичной потере формы изделия.

При этом процесс изменения

формоустойчивости верха обуви у контрольных полупар протекает более интенсивно. Уже на третий день опытной носки у данной группы отмечены появившиеся складки и смещение верха, в результате к концу 9 недели суммарная высота складок у контрольных полупар более чем в 2 раза превышает значение опытной группы.

Таким образом, результаты опытной носки подтвердили первоначальную гипотезу о благоприятном воздействии ННТП модификации на формоустойчивость верха обуви из комплексного материала на основе натуральной кожи.

Согласно исследованиям, нарушение формы обуви в большинстве случаев связано не с разнашиванием, а в основном с перераспределением остаточных деформаций в отдельных участках верха и переориентацией волокон кожи в этих участках при усадке материалов верха как в продольном, так и в поперечном направлениях. В тоже время известно, что ННТП воздействие, приводящее к упорядочиванию микроструктуры

коллагенсодержащих материалов [2] способствует снятию внутренних напряжений и может положительно влиять как на степень фиксации формы обуви, так и на упругопластические свойства материалов для ее верха.

Упругопластические свойства материалов заготовки являются определяющим фактором, обуславливающим способность верха обуви

принимать необходимую форму в процессе производства и сохранять приданную форму во время эксплуатации.

В связи с этим представляет интерес установить характер воздействия ННТП обработки на упругопластические свойства исследуемого комплексного материала заготовки верха обуви до и после модификации. Для наиболее подробного изучения влияния ННТП воздействия на упругопластические свойства комплексного материала целесообразно провести исследования на установление покомпонентного изменения деформации (табл. 1).

Таблица 1 - Влияние обработки ННТП на изменение компонентов деформации

комплексного материала

Наименование показателя Контрольный образец Опыт- ный образец

Упругая деформация, % 16,1 23,1

Эластическая деформация, % 9,2 4,5

Пластическая деформация, % 6,8 12,7

Доли составляющих деформации: - упругая деформация (восстанавливаемость комплексного материала), % 50,1 57,3

- эластическая деформация, % 28,7 11,2

- пластическая деформация (формоустойчивость комплексного материала), % 21,2 31,5

Полученные данные наглядно

демонстрируют не только повышение формовочных свойств комплексного материала после его ННТП модификации (увеличение полной деформации на 8%), но и улучшение формоустойчивости за счет перераспределения компонентов деформации в сторону упругой и остаточной составляющих. Таким образом, плазменная обработка комплексного материала заготовки верха обуви позволила улучшить упругопластические свойства не только с позиции сохраняемости формы обуви, но и с позиции ее восстанавливаемости.

Органолептический анализ образцов опытной обуви, подвергнутой ННТП модификации, подтвердил благоприятное влияние высокочастотного плазменного воздействия емкостного разряда на

поверхность заготовки верха обуви из комплексного материала на основе низкосортной натуральной кожи. Однако, так как известно, что большим влиянием на поверхность обрабатываемого объекта обладает плазма высокочастотного индукционного разряда, то представляет интерес исследовать изменение свойств поверхности заготовки верха обуви из комплексного материала на основе низкосортной натуральной кожи с целью устранения дефектов отмина и отдушистости.

По результатам оптимизации режимов плазменного воздействия на заготовки верха обуви из низкосортной натуральной кожи можно выделить следующий оптимальный диапазон параметров плазменной обработки в индукционном разряде: в=0,03-0,05г/с, Рк=54-62Па, Wp=0,45-0,65кВт, т=40-70с. В качестве плазмообразующей выбрана смесь газов аргона (98%) и пропан-бутана (2%).Зависимость проявления отдушистости в заготовке верха обуви, найденная экспериментальным путем, представлена на рис. 3.

По полученным результатам, видно, что уменьшение отдушистости более чем на 25%, достигается в следующем режиме плазменной обработки: в=0,04г/с, Рк=60Па, Wp=0,6кВт, т=45с.

Таким образом, можно заключить, что выбранная методика модификации позволяет добиться комплексного улучшения качества верха обуви улучшая его эксплуатационные свойства.

30,0

І 20'°

I 15,0 І

Ч Ю.о §

5,0 0,0

О 15 30 45 60 75

Время обработки, секунд

♦ 0,3кВт “"0,4кВт 4 0,5кВт )! 0,6кВт Ж 0,7кВт ^^—контрольный образец

Рис. 3 - Зависимость проявления отдушистости при модификации заготовки верха обуви в ННТП индукционного разряда от продолжительности плазменной обработки и мощности разряда

Литература

1. Тихонова Н.В. Применение неравновесной низкотемпературной плазмы для повышения качества комплексного обувного материала на основе низкосортной натуральной кожи / Н.В. Тихонова, Т.В. Жуковская, И.Ш. Абдуллин, Л.Ю. Махоткина / Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - Т. 14, № 22. - С. 28-31.

2. Вознесенский Э.Ф. Структурные изменения кожевенных материалов под воздействием высокочастотной плазмы пониженного давления / Э.Ф. Вознесенский, А.Ф. Дресвянников, И.В. Красина, Г.Н. Кулевцов // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2005. - № 2. - С. 265-269.

© И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., проректор КНИТУ; Н. В. Тихонова - канд. техн. наук доц. каф. КОиО КНИТУ; Т. В. Жуковская - асп. той же кафедры, fusion478@mail.ru; Л. Ю. Махоткина - д-р техн. наук, проф., зав. каф. КОиО КНИТУ; И. Х. Исрафилов - д-р техн. наук, проф., зав. каф. «ВиПИ» КГИЭА.