Применение перспективных полимерных материалов в легкой промышленности для повышения качества изделий

УДК 675

О. Е. Гаврилова, Л. Л. Никитина

ПРИМЕНЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ В ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ

Ключевые слова: качество, изделия легкой промышленности, полимерные материалы.

Обеспечение качества изделий легкой промышленности является непременным условием организации производства и закладывается на этапе проектирования, начиная с оптимального подбора материалов. Современные материалы для изделий легкой промышленности - полимерные материалы, которые позволяют задавать необходимый комплекс потребительских свойства изделий, обеспечивающий требуемый уровень качества. В статье рассматриваются характеристики полимерных материалов, влияющие на качество проектируемого изделия.

Keywords: quality, products of light industry, polymeric materials.

Ensuring quality of light industry products is an indispensable condition of the production organization and starts at a design stage with optimum selection of materials. Modern materials for products of light industry - polymeric materials which allow to set a necessary complex consumer properties of products, the providing demanded level of quality. In article the characteristics ofpolymeric materials influencing quality of the projected product are considered.

Изделия легкой промышленности являются товарами широкого потребления и к их качеству предъявляются высокие требования. Качество - это совокупность свойств изделия, её пригодность удовлетворять потребности человека в соответствии с назначением. Совокупность тех или иных свойств, определяющих качество изделия, напрямую связана с назначением изделия и требованиями, предъявляемыми потребителем. Качество изделий легкой промышленности (обуви, одежды, кожгалантерей-ных изделий, головных уборов и т.п.) формируется ещё на стадии их проектирования и обуславливается обоснованным выбором основных и вспомогательных материалов, соответствующего качества, рациональной конструкцией, совершенством технологического процесса и применяемых приспособлений и оснастки, обеспечивается оптимальной организацией работ и эффективным управлением производством (в том числе системой управления качеством, предусматривающей контроль качества на всех этапах создания изделия и оперативное реагирование на возникающие проблемы с качеством).

Качество изделия определяет его соответствие основным требованиям, которое может быть оценено по совокупности общих и дополнительных показателей. В зависимости от назначения к изделиям легкой промышленности предъявляются различные требования. Например, для нарядных сумок основным требованием является эстетическое соответствие вкусам потребителя, его внешнему облику, социальному статусу. К хозяйственным сумкам основные требования - простота формы, надежность крепления ручек, гладкость материала и т.п. Спортивные сумки должны, в первую очередь, отвечать требованиям эргономики, обеспечивать удобство пользования, внешний вид изделия - соответствовать спортивному стилю, иметь яркое контрастное цветовое решение, подчеркивающее принадлежность к определенному виду спорта [1].

Потребительские свойства изделия проявляются в процессе его потребления и влияют на выбор

конкретной модели потребителем. Например, потребительские свойства чемоданов определяются конструкцией и материалами (свойствами и технологией их переработки). Потребительские свойства изделия легкой промышленности включают в себя такие свойства, как эргономические, эстетические и эксплуатационные и др.

Эргономические свойства изделия удовлетворяют потребности человека в удобстве, комфорте в процессе его эксплуатации и его соответствием физическим возможностям человека, его массой. Эргономические свойства изделия в основном определяются его конструкцией.

Эстетические свойства изделия определяются его соответствием модным тенденциям и его оригинальностью, рациональностью его формы, гармоничностью пропорций, цветовым сочетанием и декоративными свойствами материалов, совершенством производственного исполнения, т. е. формой и конструкцией изделия, эстетическими характеристиками материала (цвет, фактура).

Эксплуатационные свойства изделия определяются износостойкостью материалов и элементов конструкции, формоустойчивостью, устойчивостью материалов и соединений к разрывным нагрузкам. Показателями эксплуатационных свойств изделий выступают долговечность, формоустойчивость, безотказность и ремонтопригодность, характеризующие их способность выполнять свои функции и сохранять эксплуатационные характеристики в заданных пределах времени. Долговечность связана с износостойкостью отдельных деталей и скреплений. Долговечность характеризуется продолжительностью использования до момента разрушения под действием внешних факторов, зависит от свойств материалов, интенсивности использования, климатических условий, прочности скрепления деталей, т.е. сроком службы. Безотказность характеризуется гарантийным сроком изделия и определяется как работоспособность изделия в течение определенного времени без ремонта при сохранении показателей

свойств в пределах установленных нормативно-технической документацией. Доступность обнаружения повреждения, возможность его устранения и восстановления первоначального вида и формы изделий существующими методами и техническими средствами говорят о ремонтопригодности изделия. Способность изделия сохранять в процессе эксплуатации и хранения свою первоначальную форму, фактуру лицевой поверхности (цвет, блеск, рисунок и т.д.) и физико-механические свойства, деформироваться в установленных пределах определяет его формоустойчивость. Показатель сохраняемости первоначальной формы зависит от упруго-пластических свойств материала, внешних воздействий окружающей среды, а так же от конструкции [2]. Эксплуатационные свойства в наибольшей степени зависят от свойств применяемых материалов, качества сборки изделия, наличия дополнительных элементов конструкции и фурнитуры.

Комплекс потребительских свойств изделия легкой промышленности определяется как конструкцией, так и применяемыми материалами для изготовления, причем во многом свойства изделия определяются свойствами материалов. Необходимый уровень качества задается на этапе выбора материалов. Большая часть выпускаемых легкой промышленностью изделий производится с применением полимерных материалов, как в качестве основного материала, так и в качестве фурнитуры, швейных ниток и разнообразных отделочных элементов.

Наиболее широко применяемый полимерный материал для изготовления самых разнообразных видов изделий легкой промышленности (одежды, обуви, сумок, чемоданов, перчаток и др.) - искусственные кожи разнообразных цветов, фактур поверхности и синтетические тканые материалы. Искусственные кожи в производстве изделий легкой промышленности имеют определенные преимущества по сравнению с натуральными: позволяют обеспечить более низкую массу изделия; удешевить процесс производства; разнообразить внешний вид изделий за счет фактур, имитирующих различную мерею натуральных кож, обеспечить хорошие функциональные характеристики.

Наиболее важными характеристиками искусственных кож являются механические показатели, такие как стойкость к истиранию, прочность на разрыв, удлинение при растяжении, прочность на изгиб, морозостойкость, термостойкость, прочность сцепления лицевого слоя с основой на всем протяжении эксплуатации. В свою очередь, свойства искусственных кож для изделий легкой промышленности определяются структурой армирующей основы, видом и качеством сырья и материалов, выбором технологического регламента их производства. Такие механические свойства искусственных кож, как прочность, растяжимость во многом зависят от материала основы. Волокнистой основой служат ткани, трикотаж, бумага, а также различные нетканые материалы, применяемые в зависимости от назначения изделия. В качестве текстильных материалов для основы искусственных кож применяют полиамид, полиэфиры, полиакрилонитрил, ароматиче-

ские полиамиды, стекло и др. Использование ара-мидных текстильных материалов позволяет получить низкую слойность и массу кожи. Текстильные материалы из полиэфирных и акриловых волокон для основы искусственных кож способствуют их стойкости к атмосферным воздействиям.

Покрытие искусственной кожи формируется посредством пропитки волокнистой основы (сквозное покрытие) или нанесением полимера на поверхность основы (поверхностное покрытие), используется и сочетание этих методов. В случае малого значения показателя прочности сцепления лицевого слоя с основой происходит отслаивание лицевого слоя, что сказывается на качестве изделия.

Основным компонентом искусственной кожи является пленкообразующая полимерная композиция. В современном производстве в качестве пленкообра-зователей применяются в основном синтетические высокомолекулярные соединения: поливинилхлорид, полиуретаны, синтетические латексы, резиновые смеси на основе различных каучуков и др. [1]

Определяющими факторами для выбора той или иной полимерной композиции являются особенность ее технологической обработки, стоимость, а также назначение готового изделия. Так, например, для обеспечения длительного срока службы искусственные кожи должны быть устойчивыми к старению и на протяжении всего срока службы сохранять свои свойства. Большинство искусственных кож с гидрофобным покрытием, которые обладают высокими влагозащитными свойствами, что особенно важно в эксплуатации сумок.

Окончательная отделка искусственных кож может включать шлифовку, мятье, тиснение, покрытие лаковым или матирующим слоем, нанесение печатного рисунка и т.д. в зависимости от желаемой фактуры материала.

Современные искусственные кожи на основе микроволокон (Micro fiber) состоят из тончайших волокон полиэстера или полиамида, что придает основе мягкость, легкость и функциональность, а готовому материалу высокую прочность, устойчивость к химическому и световому воздействиям. Этот материал хорошо очищается, достаточно прочный. Внешний вид такой кожи не отличается от натуральной (ни с лицевой, ни с обратной стороны). Искусственная кожа на основе микроволокон по многим качественным показателям превосходит натуральную: стойкость к истиранию и растяжению; стойкость цвета. Данный материал характеризуется отсутствием запаха, вредных испарений, не окрашивает предметы при соприкосновении, имеет малый вес [1].

Искусственные кожи с пористым поливинил-хлоридным (ПВХ) покрытием представляют собой трикотажную, тканевую или нетканую основу с нанесенным на нее слоем пористого поливинилхлори-да толщиной 0,5-0,7 мм или непористого - толщиной 0,10-0,15 мм. Непористое поливинилхлоридное покрытие обладает повышенной липкостью и неприятным блеском, что связано с выпотеванием на поверхность пленки тончайшего слоя пластификатора. Для устранения данного недостатка используют покрытие тонким слоем отделочного лака на ос-

нове смесей поливинилхлоридной и акриловых смол, растворенных в органических растворителях, что делает полимерное покрытие нелипким, а на ощупь - подобным натуральной коже. Существенные преимущества ПВХ покрытий - сравнительно дешевый способ их получения, незначительная горючесть, возможность нанесения покрытий различными способами (сухим и мокрым) и изменения их свойств путем добавления в определенных соотношениях различных компонентов пленкообразующей композиции (пластификаторов, наполнителей, поро-образователей и т.д.). [1]

На сегодняшний день в производстве искусственных кож актуальным пленкообразователем является полиуретан. В производстве искусственных кож для изделий легкой промышленности широко используются такие типы полиуретанов, как однокомпонентные и двухкомпонентные. Одноком-понентные полиуретаны изначально пленкообразующие производятся в виде растворов или гранул и, соответственно, могут перерабатываться как из растворов, так и в виде термопластов. Для образования пленки двухкомпонентных полиуретанов возможно только после смешивания олигомерных жидких продуктов с диизоцианатом в качестве удлинителя цепей, катализатора и сшивателя.

Однокомпонентные полиуретаны имеют неограниченное время хранения раствора, переработка осуществляется без использования растворителя, имеют возможность смешивания с другими полимерами. Искусственные кожи с данным покрытием могут подвергаться тиснению, что важно для художественного оформления сумок. Однако, данные полиуретаны растворимы только в высокополярных и токсичных растворителях, взрывоопасны и необходим контроль ПДК.

Двухкомпонентные полиуретаны имеют хорошее сцепление с основой, возможность получения вспененного материала, однако смеси раствора имеют ограниченное время хранения. Применение различных полифункциональных соединений (от низкомолекулярных гликолей до олигомеров и сополимеров с гидроксильными концевыми группами) в качестве второго компонента приводит к значительному разнообразию химической структуры. Тиснение кожи с данным покрытием возможно только в определенный промежуток времени.

Искусственные кожи с эластичным пенопо-лиэфируретановым покрытием обладают малым весом, необходимыми водоотталкивающими свойствами, они легко скрепляются с помощью ниточных и клеевых методов соединения, формуются в процессе термической обработки, не поражаются микроорганизмами. Они позволяют придать изделию формоустойчивость, несминаемость.

Искусственные кожи с уретановым термоэла-стопластовым покрытием отличает повышенная износостойкость; искусственные кожи с пористым латексным покрытием имеют внешний вид подобный натуральной коже, малую жесткость, и в основном, предназначены для изготовления верхней одежды, головных уборов и кожгалантерейных изделий; искусственные кожи с полиуретановым покры-

тием в полтора-два раза легче своего поливинил-хлоридного аналога и вместе с тем обладают лучшими органолептическими свойствами и имеют оптимальные показатели физико-механических свойств.

Так, для производства мягких чемоданов на колесах обычно в качестве основного материала используется полиэстер или нейлон, в качестве отделочного - винилискожа. Отделка винилискожей может применяться не только в декоративных целях, но и для защиты низа изделия от грязи и пыли. Также используется пенополиуретан (надежный и упругий материал) при изготовлении корпусов чемоданов в термоформах для получения цельнофор-мованных задней и боковых стенок.

В производстве чемоданов жестких конструкций широкое применение находит ряд других полимерных материалов. Полимерные материалы позволяют обеспечить защиту от деформаций, легкость. Жесткие пластиковые чемоданы производят из поликарбоната, полипропилена и АБС-пластика. Достоинства АБС (или АБ8)-пластик (акрилонит-рил-бутадиен-стирол) в простоте обработки, легкости окрашивания в различные цвета на стадии производства, износостойкости. АБС-пластик имеет повышенную ударопрочность и эластичность, не боится кислот, щелочей, масел, влаги, отлично моется, не токсичен. Отлично переносит низкие температуры до -40°С. К недостаткам можно отнести возможность выгорания цвета под длительным нахождением под ультрафиолетовым излучением. Пластиковые чемоданы из поликарбоната прочные, надёжные, долговечные, легкие, не боятся падений и ударов. Поликарбонат устойчив к воздействию агрессивных сред, имеет высокую прочность и ударную вязкость. Поликарбонат позволяет уменьшить толщину стенки чемодана в сравнении с АБС-пластиком при сохранении той же прочности, а это благоприятно сказывается на массе чемодана. Чемоданы из полипропилена не выгорают на солнце, сохраняют яркость цвета, имеют отличные показатели надежности. Чемоданы из цельного полипропилена изготавливают только с замками-защёлками, что повышает их жёсткость. Они не боятся падений с большой высоты и внешней нагрузки. Полипропилен имеет высокую ударную вязкость, стойкость к многократным изгибам, износостойкость, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, высокую температуру плавления (от 160°С) и морозостойкость до -40°С, стойкость к агрессивным жидкостям и средам. Полипропилен наименее плотный из всех видов пластмасс, более твёрдый, чем полиэтилен, стоек к истиранию, почти не подвергается коррозионному растрескиванию. Обладает высокой чувствительностью к свету и кислороду.

Таким образом, чемоданы из поликарбоната и полипропилена обладают наилучшей формоустойчи-востью, ударопрочностью, стойкостью к агрессивным жидкостям и средам. Легкость готового изделия позволяет обеспечить применение АБС-пластика и поликарбоната, стойкость к низким температурам -АБС-пластика и полипропилена. Пластиковые чемоданы невозможно незаметно разрезать, они не рвутся,

предохраняют груз от попадания воды во внутрикор-пусное пространство, что обеспечивает монолитность и жёсткость конструкции.

Производство изделий легкой промышленности должно удовлетворять потребности населения в продукции высокого качества. Статистические данные говорят: функциональность изделия, его пригодность во многом определяются качеством применяемой фурнитуры [3]. Рассмотрим влияние свойств пластмасс на качество фурнитуры на примере полимерных материалов, применяемых для изготовления пуговиц. Для их изготовления применяют фенопласты, полиэтилен, полиамиды, амино-пласты, полиэфиры, полистирол, полипропилен и другие пластмассы. Их основные механические характеристики - плотность, предел прочности, твердость. В сравнении с металлами для пластмасс характерны малая плотность (0,85 - 1,8 г/см3), незначительная механическая прочность, а также низкие электрическая и тепловая проводимость. Пластмассы не боятся влажности, мало подвержены воздействию сильных кислот и оснований, почти не оказывают вредного воздействия при контакте с телом человека, пластмассы имеют повышенные показатели упругой деформации. Производители фурнитуры заинтересованы в расширении ассортимента и повышении качества выпускаемых изделий. Наиболее перспективным с точки зрения возможности повышения качества является производство пластмассовой фурнитуры, т. к. свойства пластмасс можно изменять в широких пределах, используя метод сопо-лимеризации, сочетание различных пластмасс друг с

другом или с другими материалами (стекловолокном и др.), а также варьированием сырья.

Возможность варьирования входящих в состав полимерных материалов мягчителей, наполнителей, порообразователей, стабилизаторов, красителей и т.п. открывает перспективу создания новых материалов с улучшенными свойствами, позволяет получить широкий ассортимент материалов с различным комплексом свойств и, в конечном итоге, обеспечить требуемый уровень качества изделий легкой промышленности. Применение перспективных современных полимерных материалов и технологий их переработки способствуют производству высококачественной продукции, которая будет соответствовать всем требованиям заказчиков и техническим условиям ее безопасного использования.

Литература

1. Никитина, Л.Л. Проблемы и перспективы производства кожгалантерейных изделий из полимерных материалов. Часть 1 / Л.Л. Никитина, О.Е. Гаврилова // Вестник Казанского технологического университета. -№ 6. - 2014. - С.88-90.

2. Никитина, Л.Л. Проблемы и перспективы производства кожгалантерейных изделий из полимерных материалов. Часть 2 / Л.Л. Никитина, О.Е. Гаврилова // Вестник Казанского технологического университета. -Т.17, № 13. - 2014. - С.116-119.

3. Гаврилова, О.Е. Влияние качества пластмассовой фурнитуры на качество изделий легкой промышленности / О.Е.Гаврилова, Л.Л.Никитина // Вестник Казанского технологического университета. - № 22. - 2013. -С.164-166.

© О. Е. Гаврилова - канд. пед. наук, доцент каф. конструирования одежды и обуви КНИТУ, oegavrilova@mail.ru; Л. Л. Никитина - канд. пед. наук, доцент той же кафедры, naik@bk.ru.

© O. E. Gavrilova - edging. ped. sciences, associate professor of department «Designing of clothes and footwear», KNRTU, oegavrilova@mail.ru; L. L. Nikitina - edging. ped. sciences, associate professor of department «Designing of clothes and footwear», KNRTU, naik@bk.ru.