Повышение физико-механических свойств кож для верха обуви с искусственной лицевой поверхностью за счет применения обработки неравновесной низкотемпературной плазмой

УДК 685.34.035.51

Г. Н. Кулевцов, Т. В. Жуковская, Д. М. Семенов, А. А. Усманов

ПОВЫШЕНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОЖ ДЛЯ ВЕРХА ОБУВИ

С ИСКУССТВЕННОЙ ЛИЦЕВОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ОБРАБОТКИ

НЕРАВНОВЕСНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМОЙ

Ключевые слова: натуральная кожа, обувь, технология, обработка, неравновесная низкотемпературная плазма, физико-

механические свойства.

Одним из способов комплексного улучшения свойств натуральных кож является обработка неравновесной низкотемпературной плазмой (ННТП). Проведенные ранее исследования показали, что обработка ННТП позволяет целенаправленно регулировать свойства натуральных кож. На основе полученных результатов, рассмотрена возможность повышения физико-механических свойств кож для верха обуви с искусственной лицевой поверхностью.

Key words: leather, footwear, technology, processing, nonequilibrium low-temperature plasma, processing properties.

One way to improve the properties of the complex is a natural skin treatment nonequilibrium low-temperature plasma (NLTP). Previous studies have shown that treatment with NLTP allows to adjust the properties of the targeted natural leather. Based on the results, consider the possibility of increasing the physical and mechanical properties of leather uppers with artificial facial surface.

Введение

Использование спилка для изготовления обувной и одежной кожи существенно расширяет сырьевые ресурсы кожевенного производства, что свидетельствует об экономической целесообразности его переработки. Кожевенный спилок представляет собой сетчатый слой дермы, образованный более толстыми по сравнению с сосочковым слоем пучками кол-лагеновых волокон, равномерно переплетенных ромбовидной вязью. Таким образом, прочность и плотность сетчатого слоя исходного сырья, предопределяют свойства готового спилка. Однако, при-разделении слоев происходит нарушение структуры кожи, поэтому спилки имеют ряд недостатков. Они рыхлые, тяжелые, имеют сниженные упруго-пластические характеристики - недостаточно эластичны, плохо удерживают заданную форму. Для улучшения свойств спилков ирасширения области их применения, разрабатываются различныетехно-логические способы нанесения и формирования искусственного покрытия, устойчивого к внешним воздействиям.

Исследователями предлагаются сочетания шлифования, грунтования, прессования с использованием различных составов, позволяющих существенно повышать эксплуатационные показатели качества вырабатываемых из спилка кож для верха обуви. Так, авторами [1] представлены результаты разработки технологии многослойного покрытия на спилке с улучшенными потребительскими и технологическими характеристиками, получаемого путем последовательного нанесения на поверхность материала отделочных композиций на базе модифицированных акриловых пленкообразователей и вспомогательных добавок. Разработанный способ позволяет получать кожевенные материалы с равномерными упругопластическими свойствами по топографи-

ческим участкам и высокой устойчивостью к многократному изгибу.

В целом, технологии производства спилка в настоящее время, совершенствуются, исследования в данной области остаются актуальным, а поиск необходимо направить на сокращение затрат на производство продукции, повышение качества и уменьшение экологической нагрузки кожевенного производства.

Экспериметальная часть

Наряду с разработкой технологий, основанных на применении новых химических составов, в последнее время исследуется применение различных физических методов модификации в процессе изготовления кожевенных материалов. Так, одной из альтернатив не только химическому, но и механическому воздействию рассматриваются и находят свое применение, как наиболее экономичные, экологически чистые и эффективные электрофизические методы. Одним из таких методов модификации является воздействие низкотемпературной неравновесной плазмы (ННТП).

Отличительной особенностью данного метода обработки является возможность точного изменения структуры обрабатываемого материала таким образом, чтобы улучшения свойств одной группы не вызывали ухудшения свойств других групп, например, при уплотнении и упрочнении кожевенных материалов не ухудшаются их гигиенические показатели [2-6]. Кроме того, данный метод предоставляет широкие возможности механизации и автоматизации технологических процессов.

Так, в работе [2] показано, что применение ННТП существенно повышает интенсивность процессов нанесения и закрепления грунтовых и покрывных композиций, и кроме того, способствует увеличению физико-механических свойств кож. Ав-

торы особенно отмечают положительное влияние воздействия ННТП на увеличение адгезии покрытия к коже.

В другом исследовании, рассматривается влияние ННТП на свойства, как обувных материалов, так и готовой обуви [3]. В работе показана возможность создания высококачественной обуви путем применения плазменной обработки обувных материалов на различных стадиях производства обуви.

В качестве объекта исследования в данной работе выбран спилок из шкур КРС с искусственной лицевой поверхностью (ГОСТ 1838-91). Режим плазменной обработки регулировался путем изменения времени воздействия плазмы 1-15 минут, мощности разряда 0,2-2,1кВт, давление в разрядной камере 26,6Па, расход плазмообразующего газа 0,04г/с [3]. В качестве плазмообразующего газа выбрана смесь аргона и пропан-бутана в соотношении 70^30. По результатам исследований произведен выбор режима плазменной обработки: 0^=0,04 г/с, Рк=26,6 Па, Wp=1,3 кВт, т=5 минут. Результаты исследований механических характеристик исследуемого объекта приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Влияние обработки ННТП на изменение механических характеристик кож вырабатываемых из спилка

Показатели Кожа для верха обуви с искусственной лицевой поверхно-

стью

(ГОСТ 1838-91) Контрольный образец Опытный образец

Толщина, мм 1,2-1,5 1,3 1,3

Предел прочно-

сти при растяжении, МПа, не менее 14 14,5 18,6

Удлинение при

напряжении 10МПа, % 15-35 22,8 28,7

Полная дефор-

мация, % 23,5 30

Остаточная де-

формация, % 10,6 13,8

Анализ результатов показывает, что плазменная обработка кожи для верха обуви с искусственной лицевой поверхностью позволяет увеличить предел ее прочности на 28%,удлинение при напряжении 10МПа - на 26%, полную деформацию - на 27%, а остаточную - на 30%, что свидетельствует о лучшей формовочной способности подвергшихся обработке образцов.

Для наиболее подробного изучения влияния ННТП воздействия на свойства полученных спилков, целесообразно провести исследования их гигиенических свойств, а так же установить покомпонентное изменение деформации для установления влияния плазменной обработки не только на потребительские, но и на технологические характеристики материала.

Литература

1. Технология формирования полимерного покрытия на кожевенном спилке: сб. научно - исследовательских работ ЦНИИКП. - М.: ЦНИИКП, 2003. - С. 44-49.

2. 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.

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

4. 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

5. 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, - 2013. - Т16, №5. - С.59-62

6. Абдуллин И.Ш. Улучшение механических характеристик натуральных обувных кож в результате воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы / И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Кулевцов, Т.В. Жуковская // Вестник КГТУ - 2014. - Т17, №20. - С.70-72.

© Г. Н. Кулевцов - д.т.н., профессор кафедры ПНТВМ КНИТУ, sapr415@mail.ru; Т. В. Жуковская - к.т.н., доцент кафедры КОиО КНИТУ; Д. М. Семенов - к.т.н., директор ООО «Базис С»; А. А. Усманов магистрант кафедры ПНТВМ КНИТУ.

© G. N. Kulevtsov - Ph.D., professor of the department PCMNM, KNRTU; T. V. Zhukovskaya - Ph.D., associate professor, CCF, KNRTU; D. M. Semenov - Ph.D., director of «Basis C»; A. A. Usmanov - undergraduate of the department PCMNM, KNRTU.