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

ПРИМЕНЕНИЕ НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА КОМПЛЕКСНОГО ОБУВНОГО МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ НИЗКОСОРТНОЙ НАТУРАЛЬНОЙ КОЖИ

Ключевые слова: низкосортная натуральная кожа, комплексный обувной материал, физико-механические свойства, повышение качества, неравновесная низкотемпературная плазма.

Проведен анализ результатов воздействия неравновесной низкотемпературной плазмой на комплексный материал на основе натуральной кожи для верха обуви. Изменение структуры материала на основе натуральной кожи в результате плазменного воздействия позволяет не только устранить такие дефекты как отмин и отдушистость, но и улучшить его потребительские и технологические свойства по ряду параметров.

Key words: low-grade leather, shoe complex material, physical and mechanical properties, quality, non-equilibrium low-

temperature plasma.

The analysis of the results of the impact of non-equilibrium low-temperature plasma in a complex material on a basis of leather for the uppers. Changes in the structure of the material basis of leather as a result of plasma exposure can not only eliminate such defects as breack and opennes, but also to improve its consumer and technological properties of a number of parameters.

В производстве обуви на сегодняшний день, несмотря на широкое применение синтетических и искусственных материалов, изделия из натуральных материалов пользуются стабильным спросом у потребителей. Насыщение рынка импортной, сравнительно недорогой обувью из натуральной кожи привело к существенному сужению на рынке сегмента отечественных товаров.

Изменить данную ситуацию в отрасли можно только за счет применения новых отечественных инновационных методов, которые позволят существенно повысить качество товаров, снизить себестоимость, уменьшить экологическую нагрузку на окружающую среду, расширить ассортимент выпускаемой продукции. Одним из таких перспективных методов является применение неравновесной низкотемпературной плазмы (ННТП), который позволяет целенаправленно модифицировать структуру и за счет этого регулировать как потребительские так и технологические свойства натуральной кожи и материалов на ее основе.

Установлено [4], что применение ННТП при производстве хромовых кож позволяет значительно сократить проявления сырьевых дефектов, предотвратить появление технологических дефектов и тем самым повысить сортность выпускаемой продукции. Однако не меньший интерес представляет возможность устранения при помощи ННТП воздействия дефектов уже выделанной кожи. Данная работа направлена на решение актуальной задачи уменьшения или устранения дефектов отмин и отдушистость в комплексном материале для верха обуви на основе натуральной кожи под воздействием ННТП за счет модификации как поверхности так и внутренней структуры материала.

Для исследования в качестве основы комплексного материала выбрана гладкая эластичная кожа хромового дубления с естественной лицевой поверхностью толщиной 1,11,3мм, выработанная по ТУ 8630-012-05431555-93 на ЗАО «Хром» г. Ярославль.

Важным отличием партии кожи используемой в эксперименте является наличие явных дефектов отмина и отдушистости. Граница между проявлениями дефектов весьма размыта и использование в производстве обуви кожи с наличием дефекта отмин приведет к быстрой потери ее формы и красивого внешнего вида.

В качестве укрепляющего материала использовался трикотаж с термоклеевым покрытием, выработанный по ТУ 8729-001-26017127-2004 на ОАО «Невельтехпром» г.Невель, артикул Тр140-ХПЭ-210. Эластичность трикотажного полотна наиболее близка по свойствам выбранному виду кожи и обеспечивает оптимальную сохранность формы обуви.

Формирование комплексного материала «верх+межподкладка» происходит в условиях производства, в процессе операции дублирования деталей при температуре 90°С, времени воздействия - 8 секунд и при давлении 450г/см2. Операция дублирования проходила без предварительного увлажнения.

Для модификации комплексного материала заготовки верха обуви при помощи ННТП использовались экспериментальные плазменные установки высокочастотного индукционного (ВЧИ) и высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разрядов, описанные в [1, 2].

Режим работы ВЧИ плазменной установки регулировался путем изменения времени воздействия плазмы 10-120 секунд, расхода плазмообразующего газа - смеси аргона (98%) и пропан-бутана (2%) 0,04-0,08 г/с, его состава, и силы тока на аноде генераторной лампы 0,3-

1,3 А.

Испытания на отдушистость проводились в соответствии с ГОСТ 938.31-78.

Второй этап обработки осуществляется при воздействии ННТП ВЧЕ разряда. Режим плазменной обработки регулировался путем изменения времени воздействия плазмы 60-600 секунд, силы тока 0,3-0,7А и напряжения 1,0-3,0кВ. Давление в разрядной камере и расход плазмообразующего газа в нашем исследовании неизменны - 26,6Па и 0,04г/с соответственно. В качестве плазмообразующего газа выбран аргон.

Полному циклу модификации подвергались образцы, обработанные ННТП ВЧИ разряда, прошедшие отбор по устранению приповерхностных дефектов отмина и отдушистости. Задача второго этапа модификации - закрепить устранение дефектов и улучшить свойства комплексного материала.

По результатам испытания на устранение дефектов отмин и отдушистость отобраны два образца. Характеристики механических свойств контрольного и отобранных образцов приведены на рис. 1.

90

80

70

60

50

40

30

20

10

о

2 3 4 5

2 3 4 5 1

1

1

Напряжение при появлении трещин лицевого слоя, Мпэ

Предел прочности, Мпа

Относительное УДЛИНЄ-ІИЄ, %

Обоазец 1 Образец 2

I Контрольный образец Первая обработка: =0,8А, Са=0,04г/с (2% пропан-бутана), Рк=60Па, t=60ceк I Вторая обработка: 11=1,5кВ; 1=0,ЗА 1=9минут

I Первая обработка: 1=0,9А, Са=0,04г/с (2% пропан-бутана), Рк=60Па, г=45сен | Вторая обработка: 11=1,5кВ; 1=0,ЗА 1=Эминут

Л

5

Рис. 1 - Характеристики механических свойств образцов с устраненными дефектами после двукратной обработки ННТП

Приведенная гистограмма свидетельствует, что проведенная вторая обработка ННТП ВЧЕ разряда не нивелировала исходных результатов, а закрепила и улучшила их. Особо следует отметить, что образцы 2, после обработки ННТП ВЧЕ разряда еще более

упрочнились, и, кроме того, изменилось качество лицевого слоя. Если образцы необработанные ННТП и после обработки только ННТП ВЧИ разряда в процессе разрыва покрывались множеством трещин, то после второй обработки ННТП ВЧЕ разряда в процессе разрыва возникают 1-2 трещины, для появления которых требуются большие усилия. Таким образом, можно предположить, что в процессе модификации не только устраняются дефекты отмина и отдушистости, но и улучшается качество покрытия в целом.

Вместе с тем свойства, характеризующие эксплуатационные показатели

(паропроницаемость, теплопроводност, водопромокаемость и др.) непосредственно связаны с организацией внутренней поверхности материала. Натуральная кожа и материалы на ее основе имеют развитую внутреннюю поверхность, сформированную порами различных размеров и формы.

Исследование пористости комплексного материала проводилось по известной методике [3]. В целях установления изменений в структуре, материал был рассечен вдоль на три равные части. Таким образом, пористость исследовалась отдельно для каждой части материала. Обработка опытных образцов производилась по режимам образца 2. Результаты измерений представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Изменение пористости комплексного материала под воздействием ННТП.

Образец комплексного материала Пористость, %

Контрольный образец верхний слой 55,53

Контрольный образец средний слой 60,00

Контрольный образец нижний слой 60,82

Опытный образец верхний слой 50,93

Опытный образец средний слой 64,89

Опытный образец нижний слой 52,89

Результаты, приведенные в табл. 1, подтверждают перераспределение общего объема пор и уплотнение верхнего слоя (пористость верхнего слоя уменьшается на 4,5%) в результате которого устраняются дефекты отдушистости и отмина. Полученные результаты подтверждают комплексное улучшение качества материала на основе натуральной кожи низкого сорта.

Литература

1. Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменная обработка в динамическом вакууме капиллярнопористых материалов. Теория и практика применения. / И.Ш. Абдуллин и др. - Казань: Изд-во Казан. гос. ун-та, 2004. - 428с.

2. Абдуллин, И.Ш. Высокочастотная плазменная обработка в производстве обуви. Теория и практика использования: Монография/ И.Ш. Абдуллин, Л.Ю. Махоткина; Казань Казан. гос. технол. ун-т, 2006. - 348с.

3. Данилкович, А.Г. Практикум по химии и технологии кожи и меха: Учеб. Пособие для вузов / А.Г Данилкович, ПО. Чурсин - М.: ЦНИИКП, 2002. - 413с.

4. Абдуллин, И.Ш. Натуральная кожа для производства заготовок верха обуви, модифицированная высокочастотным емкостным разрядом / И.Ш.Абдуллин и др. // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - №16. - С. 327 - 329.

5. Кулевцов, Г.Н. Структурные изменения кожевенных материалов под воздействием плазмы пониженного давления / Г.Н. Кулевцов и др. // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2005. - №2. - С. 265 - 269.

Н. В. Тихонова - канд. техн. наук, доц. каф. конструирования одежды и обуви КНИТУ, sapr415@mail.ru; Т. В. Жуковская - ст. преп. той же кафедры; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., дир. Института нефти, химии и нанотехнологий КНИУ, abdullin_i@kstu.ru; Л. Ю. Махоткина -д-р техн. наук, проф., зав. каф. конструирования одежды и обуви КНИТУ, sapr415@mail.ru.

30