Сущность содержания сравнительной оценки отечественных и зарубежных разработок по созданию натуральных кож для верха обуви и их от

кож для верха обуви

 

В условиях глобализации основные виды обуви, изготовленные в странах ЕС, США и СНГ стали неконкурентоспособными по сравнению с обувью из Юго-Восточной Азии. Однако, при стимулировании ряда факторов, действующих в ЕС, США и СНГ и управляющих процессов производства обуви, появляется возможность оптимистического решения этой проблемы. Это, прежде всего, традиции и культура, научно-технический уровень, квалифицированные инженерно-технические и творческие кадры, мода, стандарты, приборное оснащение. Анализ показывает, что супермодная обувь, персонифицированная, эргономичная, специальная, изготовленная на автоматизированном производстве в ЕС, США и СНГ является вполне конкурентоспособной.

Перед странами ЕС, США и СНГ стоит одна и та же проблема – интенсивное хроническое снижение производства обуви. Большая масса людей утрачивает свою квалификацию, ликвидируются многолетние успешные традиции в конструировании, технологии производства обуви, что приводит к возрастанию социальной напряженности и утрате весомого сегмента рынка. [4]

Отсутствует достаточное количество перспективных научных разработок, которые при условии их внедрения в производство могут обеспечить конкурентные преимущества отечественной промышленности. Разработки касаются как улучшения свойств материалов, новых технологий в производстве обуви, так и вопросов повышения эффективности инженерных работ, рациональности конструкций верха, деталей низа и внутренней формы обуви.

Большой интерес  представляет повышение качества обуви  и интенсификации процесса ее производства за счет комплексного изменения свойств обувных материалов путем обработке их в потоке высокочастотной плазмы пониженного давления, использования лазерных технологий и других альтернативных способов раскроя материалов, комплексных систем автоматизированного проектирования обуви.

Как считают  многие исследователи, разработка и  внедрение гибких производственных систем позволит одновременно выпускать несколько моделей и фасонов обуви, в короткий промежуток времени переходить на выпуск нового вида обуви, увеличивать объемы выпуска в единицу времени, что, в конечном итоге, позволит производителю сохранить рынок сбыта и получить наибольший доход.

Однако в  настоящее время отсутствует  востребованность отечественных инновационных разработок и потенциала  научных организаций отрасли в виду того, что у обувных предприятий нет достаточно свободных средств не только для модернизации производства, но и для внедрения новых разработок, которые позволили бы им успешно конкурировать с китайскими и ведущими западными производителями.

В сложившихся условиях необходимо принимать меры на уровне государства по защите отечественных производителей обуви. Залогом развития обувной промышленности являются тесное сотрудничество науки и производства, внедрение имеющихся инновационных разработок в области проектирования, материаловедения и технологии изготовления. [5]

В периодической  литературе, делающей обзоры состояния  производства кожаной обуви представлены следующие новейшие технологии при  производстве обуви для верха обуви: выработка термостойких хромовых кож для верха обуви, обработка потоком плазмы пониженного давления низкосортной натуральной кожи, изготовление гидрофобизированной кожи для верха обуви, изготовление лаковой кожи (в том числе напплака) и др.

 

Выработка термостойких хромовых кож для верха обуви.

Натуральные кожи считаются малогорючими материалами, однако их нельзя отнести к материалам с высокой термостойкостью. ЦНИИ кожевенно-обувной промышленности РФ разработан и запатентован способ выработки термостойких хромовых кож для верха обуви, эксплуатируемых в жестких условиях при повышенной температуре.

Для новой термостойкой натуральной кожи проведена серия исследований – термохимических (метод ДТА), микроструктуры, элементарного состава материала (сканирующая электронная микроскопия с микроанализом); устойчивость к воздействию теплового потока; устойчивость к воздействию открытого пламени; устойчивость к контакту с нагретыми до 380°С твердыми поверхностями.

Термохимические исследования проводили при разной скорости нагрева образца: 10 и 15 град/мин  и в разных условиях: на воздухе  и в атмосфере азота, позволяющей  замедлить процесс окислительной термодеструкции. Найдено, что процессы деструкции образца начинаются при температурах выше 300°С. При более высокой скорости нагрева положение пика десрукции смещается в область более высоких температур. Экстраполция результатов на высокие скорости нагрева существенно смещает положение пика и позволяет сделать заключение, что материал выдерживает нагрев до 380°С.

При исследовании микроструктуры термостойкой натуральной  кожи установлено, что образцы обладают высокоразвитой пористой структурой, которая обеспечивает высокие гигиенические свойства; с помощью специальной приставки получены характеристические спектры рентгеновского рассеяния электронов, которые позволяют сделать заключение об элементном составе материала.

После испытаний  определяли усадку по площади и коэффициент сохранности физико-механических свойств. Результаты испытаний представлены в таблице 2.

 

Таблица 2 – Результаты испытаний устойчивости натуральной кожи

Наименование  показателя	Усадка, %	Время достижения 50°С	Изменение внешнего вида
Тепловой поток 5 кВт/м	0	75	отсутствует
Открытое пламя  в течение 10 с	0	10	отсутствует
Контакт с нагретой до 380°С поверхностью в течении 20 с	8	12	отсутствует

Примечание  – источник: [6].

 

В результате проведенных  исследований в соответствии с международными стандартами EN ISO с использованием перечисленных методов сделан вывод относительно пригодности готовых термостойких обувных материалов для использования в качестве верха обуви специального назначения, способных выдерживать высокие термические нагрузки в интервале 350-380°С. Это согласуется с результатами термогравиметрических исследований этих же образцов кожи в атмосфере азота и кислорода. Образцы термостойкости кожи выдерживают и требования стандартных испытаний по нормативам EN ISO для одежды пожарного. [6]

 

Обработка потоком  плазмы пониженного давления низкосортной натуральной кожи.

Обработке потоком  плазмы ВЧИ и ВЧЕ-разряда пониженного  давления подвергали наружные детали заготовки верха обуви после  дублирования с межподкладкой. Плазменная обработка проводилась на высокочастотной установке, состоящей из стандартных блоков и элементов. Детали обрабатывались в плазме высокочастотного индукционного и емкостного разрядов пониженного давления.

Исследованы физико-механические характеристики обуви, изготовленной из материалов, модифицированных потоком плазмы ВЧИ и ВЧЕ-разряда пониженного давления. Результаты представлены в таблице 3.

 

Таблица 3. Показатели физико-механических характеристик обуви

Показатели	Контрольный (исходный)	Опытный (модифицированный потоком плазмы ВЧИ и ВЧЕ-разряда пониженного давления)
Относительная паропроницаемость, %	20	20
Остаточная  деформация подноска (не более 1,0 мм)	0,3	0,3
Прочность ниточных креплений (более 90 Н/см)	129	182
Прочность крепления  подошвы (не менее 47 Н/см)	57	66

Примечание  – источник: [7].

 

Установлено, что  плазменное воздействие на низкосортные материалы заготовки верха обуви позволяет значительно уменьшить дефекты отмина и отдушистости, а также по ряду показателей улучшает характеристики обуви: увеличивается прочность крепления подошвы на 10-15 %, прочность ниточных креплений – на 40 %.

Формоустойчивость верха обуви определяли после  носки путем непосредственного измерения на обуви величины приращения, измеряемого участка и отнесения его к величине этого же участка готовой неношеной обуви до и после применения плазменной обработки.

Опытная носка  показала, что наиболее сильным воздействиям подвергается участок верха обуви над плюсно-фаланговом сочленении стопы, который при переносе стопы на пучки значительно изгибается.

Установлено, что  интенсивное увеличение размеров верха  обуви, особенно в области пучков, происходило в течение первых 2-3 недель носки. В обуви, обработанной плазмой, в процессе носки произошло  увеличение поперечных размеров до 3-4 %, что является допустимой потерей формы, а в обуви, необработанной ВЧ-плазмой – контрольной – произошло увеличение поперечного размера в области пучков более чем на 10-12 %, что свидетельствует о потере формы.

Таким образом, результаты исследований показывают, что ВЧ-плазменная обработка позволяет устранить такие дефекты кожи как отмин и отдушистость, что способствует увеличению процента использования материала и снижению отходов кож. [7]

 

Изготовление  гидрофобизированной кожи для верха  обуви.

Изготовление  водостойких изделий уже в течение многих десятилетий является важной задачей кожевенников и обувщиков. Такие кожа и обувь необходимы туристам, военным, в них есть потребность у различных отраслей промышленности и сельского хозяйства. не лишними они окажутся и в повседневной жизни.

За последние 30-40 лет ситуация с выпуском водостойких  кож существенно изменилась. Если раньше кожа для верха обуви промокала за 15 минут, то сегодня – за 2-5 ч из-за меньшего разрыхления структуры при проведении подготовительных процессов кожевенного производства, специальных способов дубления, отказа от использования поверхностно-активных веществ, эмульгаторов, пенетраторов и других гидрофильных веществ. Но прежде всего такая водостойкость обеспечивается с помощью гидрофобизации, представляющей собой обработку соединениями кремния, фтора, хромовыми или алюминиевыми мылами, специальными продуктами на основе жиров и полимеров, другими средствами – в целях придания волокнам кожи водоотталкивающих свойств. Гидрофобизацию проводят с помощью открытого или закрытого импрегнирования. В первом случае волокна смачиваются гидрофобизатором, предотвращая проникание капиллярной воды. В другом случае за счет обработки происходит разбухание волокон и закрытие пустот в межволоконном пространстве. С точки зрения потребителей открытая гидрофобизация лучше, так как сохраняет способность кожи пропускать воздух и водяной пар, то есть «дышать». Однако при использовании закрытого импрегнирования водостойкость лучше. Для сохранения этого эффекта в процессе эксплуатации обуви необходим уход за ней с помощью кремов и водоотталкивающих средств.

Гидрофобизацию  кож проводят в виде самостоятельного процесса или совмещают с каким-либо другим, например жированием или наполнением. Дополнительно проводят обработку поверхности во время отделки распылением гидрофобизирующих составов. такая комплексная обработка предусматривает повышение водостойкости внутренних слоев кожи и ее поверхности. Главная проблема применяемых систем гидрофобизации заключается в сохранении водоотталкивающего действия в течение длительной эксплуатации, так как вводимые в кожу вещества удаляются из нее с водой, пылью и грязью. Кроме того, динамические нагрузки, которым подвергаются детали обуви в ходе носки, приводят к разрыхлению структуры, что способствует прониканию воды.

Существенные  трудности связаны с неравномерностью структуры кож по топографическим  участкам. Это природная особенность  шкур животных, и бороться с ней практически невозможно. Можно только немного сгладить различия между центральными и периферийными участками в ходе кожевенного производства.

При оценке водостойкости  кож нужно учитывать ее гидрофильность и влагопоглощение. Если в течение 3-6 ч содержание влаги в коже увеличится только на 20 %, можно говорить о хорошей гидрофобизации.

Водонепроницаемость обуви зависит от многих факторов. Наряду с применением водостойких материалов большое значение имеет герметизация швов различными способами. Хороший эффект дают импрегнирование или нанесение узких полосок пленки методом сварки токами высокой частоты.

Для гидрофобизации верха обуви применяются пленки или другие материалы на основе тефлона, сложных полиэфиров и полиуреана, нанесение которых на кожу придает ей высокие водоотталкивающие свойства. При этом очень важно правильно соединить пленку с кожаной основой методом сваривания. Кроме того, они имеют хорошую паропроницаемость – 7-10 мг/см²*ч в сочетании с водонепроницаемостью.

Если кожу, дублированную  пленкой намочить, сохнуть она  будет достаточно длительное время из-за наличия большого числа гидрофильных групп, стремящихся удержать воду в ее структуре. Порой для полного высыхания требуется больше суток. В обуви это приведет к появлению чувства дискомфорта и увеличению теплопроводности, способствующему более быстрому охлаждению стопы.

Еще худший эффект дает нанесение пленки на подкладку, когда комфортность обуви становится еще более низкой, так как механическая прочность пленок ограничена и при значительных нагрузках возможно ее повреждение. Кроме того, в этом случае между пленкой и материалом верха могут возникнуть большие пустоты, в которые попадает трудноудаляемая влага.