автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.05, диссертация на тему:Разработка технологии отделки кожевенного полуфабриката для утепленной обуви

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАИЕНИ'. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

На правах рукописи

ЕМЕЛЬЯНОВА Татьяна Эдуардовна

УДК 675.031:675.62

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОТДЕЛЮ! КОЖЕВЕННОГО ПШШ&БРИКШ ДЛЯ УТЕШЕННОЙ ОБУШ

Специальность 05.19.05 Технология кожи и меха

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1990г.

/

/' с Л"' -1 /

Работа выполнена в Московской ордена Трудового Красного Ьнамени технологическом институте лептой цромшиенности.

Научные руководители:

' кандидат технических наук, доцент Есина Г.ф.

доктор химических наук, профессор Бараыбойм Н.К.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Вурабян КЛЛ.

кандидат технических наук, доцент Чесунова А.Г.

Ведущее предприятие - Центральный научно-исследовательский институт кохевенно-обувной промып-ленности

защита состоится "-/У" се^-гу1990 г. в часов на заседании специализированного совета

Д.053.32.01 Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института легкой промышленности.

Адрес института: 113127, Москва, ул.П.Осипенко, 33.

С диссертацией ыо;дю ознакомиться в библиотеке Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института легкой промышленности.

Автореферат разослан ^Г^одр г.

Ученый сеедетарь совета Д.053.32.01 кандидат технических наук ■ _/ ~~ Моисеева Л.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актувлтосп темы. Легкая промышленность, и в той чзсяв ко-гевенно-обуввая, призвана обеспечить повседневные и постоянно растущие запросы населения.

Широкий ассортимент в строгие требования к обуви различного функционального назначения требует разнообразия и гибкости £ применении материалов и методов сборки обуви.

В условии самофинансирования вопросы рентабельности производства, повышения производительности труда, быстрого обновления ассортимента, в условиях дефицита квалифицированной рабочей силы, встанут особенно остро.

Решение этих вопросов иогет содействовать не только модернизация оборудования, его автоматизация, но и использование иа-

г

териалов, позволяющих создавать иалооперационныа технологии сбор ни обуви,

£ связи с этим наметилась тенденция получения обувных материалов с исполхзоваднеы вторичных ресурсов кожевенной и меховой промышленности. Полученные результаты весьма убедительно доказывают перспективность получения обувных материалов с двухсторонней функциональной нагрузкой. Примевенно спилка дублированного с мехозш руном позволяет отказаться от использования подкладочных и мешюдндадочных материалов, сокращает трудоемкость производства обузь-. Однако, сдергивает валуе к иеха на спилке небольшие объёмы качественного мехового руна необходимой высоты, значительные отходи кожевенного спилка и руна из-за несовпадения контуров материалов, трудность транспортировки махового руна на кожевенные заводы, невозможность использования мехового руна ма лой высоты.

Кроив этого, при подщелачиваяии латекса гидроксидом .аммония или триэтаноламином происходит постепенное увеличение структурной вязкости до тех пор, пока над эффектом структурирования не возобладает эффект разбавления менеа вязким компонентой.

Максимальное повышение вязкости наблюдается при подцелачи-вании латекса гидроксидом аммония до рН 9,0 (рис.1).

Однако, достигнутая вязкость недостаточна для адгезива, используемого при получении утепленных коа.

ВозмоаносиГповышешя вязкости латекса были определены при введении загустителей гипана, препарата К-4 и карбоксиметилцел-люлозы.

Установлено, что введение загустителей в латекс целесообразно лишь до определенных концентраций: гипая и препарат К-4 -12%, карбоксиметилцеллюлоза - 5$, т.к. в отсутствие постоянного перемешивания происходит нелатияирозаниэ, сопровождающееся самопроизвольным уплотнением геля - синерезисои. Лучший эффект загущения при наиболее гибком изменении величины вязкости достигается при использовании гидролизоваяного лолиакрилонитрила (рис.2). Однако, вязкость системы, при прочих равных условиях, содергащей препарат К-4 выше, чей системы содержащей гилаа.

Исследовано влияние гидролизовашого аолиахриловитрила на реологические свойства латекса БНК «ОД. Установлено, что при высоких концентрациях загустителей в латексе система представляет собой в исследуемой интервале скоростей пластическую аидкость (рис. 3).

Таким образом, варьируя рН латекса и концентрации загустителя шало эффективно влиять на его реологические свойстза и процесс загуцевия.

На основании проведенных исследований выбрана клеящая ко«-

к

Рис.1 Зависимость вязкости латекса Б!!К 40/4 от рН при нейтрализации гидроксидом аммония триэтоьолямином -2.

1П

3

/ •

10 « концентрация,м.ч.

Рис.2 Зависимость вязкости латекса БНК 40/4 от

концентрации загустителя: препарата К-4 - I, гипвн - 2,кврбоксю/етилцеллюлоза -3.

1П

Рис.3 Влияние концентрации гидролязованного полиякрилонм но вязкость латексе БНК 40/4 (рН 7,0 ): I - 2м.ч., 2-6 ы.ч<, 3-9 м.ч., 4 - 12 ы.ч., 5 - исходный .

текс.

шцйя на основе латекса БНК 40/4.

Глава Адгезионная прочность утепленного спилка.

В данной главе показаны результаты исследования зависимости эчности склеивания спилка с иглопробивным нетканым текстильным гериалом от свойств подложки, вязкости клеевой композиции и ус-зий склеивания.

Выло исследовано влияние краевого угла смачивания на адге-эниую прочность утепленных коя, дублированных с использовани-клеевой композицией вязкостью 290 мПас (при скорости сдвига ^ с") при давлении I Ш1а. В качестве подлокки были использова-кокевенный спилок, обувная и термоустойчивая юфть, яловка омовая.

Общей для всех видов подложек зависимости адгезионной прочем от краевого угла смачивания не получено, что связано с зной структурой и свойствами кож. Установлено влияние краевого ла смачивания на прочность склеивания с утеплителем каждой дложки отдельно. С увеличением шероховатости гидрофильной ло-рхлосги наблюдается тенденция увеличения прочности клеевого сое-нения, на гидрофобной - уменьшения.

Исследовано влияние на адгезионную прочность процесса сшивания. и его оптимальные параметры. Установлено, что оатималь-й зернистостью полотна для шлифования кожевенного спилка яв-етса. 0,1 мм» При росте величины абразивного зерна (0,12 мм, 20 мм) шероховатость поверхности увеличивается; т.к. структу-спилка прорабатывается более глубоко. Это сопровождается рос-м краевого угла смачивания и неравномерностью шероховатости площади (таблица I).

Влияние зернистости шлифовального полотна на поверхностные свойства спилка

Таблица I

Показатели

Зернистость шлифовального полотна, ии 0,1 0,12 0,2

Шероховатость, % 80,5 ■71,5 70,2

Краевой угол скачивания, град 127 IV?

Впитывающая способность, сек. ?.5 720 п/о

На основании проведенных исследований методой селективно: апронсиыации получена математическая модель зависимости адгез онной прочности утеплённого спилка от шероховатости его повер: ности:

у в 17,29 еО.ООСШх2 § где

У - адгезионная прочность утепленного спилка, н/си х - шероховатость поверхности спилка,'

Следует подчеркнуть, что увеличение абсолютных значений : согласно примененной методике определения шероховатости, соот ветствует уменьшению шероховатости поверхности спилка.

Полученные результаты позволяют использовать показатель шероховатости и краевой угол смачивания в качества критерия ы бора шлифовального полотна.

Формирование контакта подложка - адгезив в случае низковязкого и высоковязкого адгезива существенно отличается.

Установлено, что зависимости относительной адгезионной прочности от вязкости клеевой композиции и давления при пресс! вании для всех исследованных кон (спилок, обувная и термоумо; чиваи юфть) имеют подобный характер и позволяют определить об

ласти максимального адгезионного контакта. При этой изменение оптимальных значений вязкости и давления ведет процесс, по-видимому, в область роста сдвиговых напряжений, что сопровождается снижением адгезионной прочности с ростом давления, пропитке пористой структуры субстратов низковязким адгезивои.

Для получения прибликенного математического описания процесса склеивания спилка с иглопробивным нетканым текстильным материалом в виде линейной модели был проведен дисперсионный анализ методом множэственной регрессии. Было оценено влияние шероховатости поверхности (Xj), давления прессования (Xj>) и вязкости клеевой композиции (Хд) на адгезионную прочность утепленного спилка:

if30,2141 - б,14372j - 0,0009692?Хд Таким образом, полученная модель свидетельствует о существенном влиянии рельефа поверхности и вязкости клеевой композиции на прочность склеивания и позволяет говорить о реологическом механизме формирования адгезионного соединения.

С изменением свойств подложки механизм формирования клеевого соединения с утеплителем изменяется. Было оценено влияние шероховатости поверхности (Xj), давления (Xg), вязкости клеевой композиции (Xrj), содержания дубящих соединений хрома (Х^) на прочность склеивания утеплителя с обувной юфть» (уравнение I) и термоустойчивой юфтью (уравнение 2):

У = 24,51 + 0,868Xj - 0,337X2 - 0,483Х^ (I)

У = 1,037 - 0,94X2 - 0,299X4 (2)'

Таким образом, установлено, что независимо от свойств и вида конч, используемой для двухсторонней отделки, влияние рельефа контактирующей поверхности на.прочность склеивания сохраняется,. Это позволяет влиять на адгезионную прочность утепленного спилка в процессе шшфозания, используя имеющееся на предприятие

ах оборудование, не проводить специальной обработки кожевенного полуфабриката, позволяет комплектовать партии непосредственно ври отделке кож, исходя из производственной целесообразности.

Исследовано влияние параметров сушки на адгезионную прочность утепленного спилка.

Проведенные исследования позволили установить область оптимальных температур суики в пределах 45-65°С. С увеличением температуры сушки с 20° до 65°С прочность клеевого соединения растет, дальнейшее повьшение температуры до 85°С приводит к снижению адгезионной прочности.

При выборе способа сушки учтена технология кохевенно-обув-аого производства. Конвективный способ подвода теплоты широко используется в промышленности благодаря равномерному прогреву материалов, имиющих разные теплофизические характеристики.

В процессе сушки спилка изучена кинетика удаления дисперсионной среды. На основе кривых сушки аналитическим методом построены кривые скорости сушки. Установлено, что в интервале скорости воздуха 0,6-1,1 м/с и влажности воздуха 15% сушка дублированного спилка проходит в два периода: постоянной скорости и периода падающей скорости, т.к. период прогрева (начальный период суики) непродолжительный до-сравнению с'общей длительностью процесса» Период постоянной скоросш соответствует практически испарению влаги со свободной поверхности, следовательно структура иглопробивного нетканого текстильного материала и спилка не препятствует ее испарению.

Процесс пленкообразования клеевой композиции соответствует периоду падающей скорости. В этот период удаляется капиллярная влага и влага поли- и мономолекулярной адсорбции.

Анализ кривых изменения массы образцов и скорости от продол-аительности сушки позволили получить кинетические характеристики

-»

aiKimesa (таблица Z)V

Установлено влияние. eso^wss воздав па фа»» >- ¡.зхаяичвскяв свэйстга утепленного слялха.

Глава 5. Исследование физико-гигиенических свойств

утепленного спилка. В данной главе показаны результаты исследования наиболее важных эксплуатационных показателей утепленного спилка, полученного наклеивание« иглопробивного нетканого текстильного материала на кожевенный спилок.

Теплозащитные свойства утепленного спилка входят в комплекс свойств, определяющих его назначение.

Исследование теплозащитных свойств утепленного спилка позволило установить, что по мере увеличения вязкости адгазиза несколько возрастает коэффициент теплопроводности. Это. изменение свойств утепленного спилка связано с характером распределения адгеэива в структуре спилка и утеплителя. Рост вязкости адгези-ва увеличивает толщину адгезионной пленки. В результате ее наполнения волокнами нетканого материала образуются участка большей плотности, вследствие чего растет коэффициент теплопроводности. Увеличение коэффициента теплопроводности утепленного спилка не влечет за собой существенного изменения термического сопротивления. Поэтому, существует возможность варьирования вязкости адгезива в зависимости от свойств подлогки и технологической необходимости без снижения теплозащитных свойств материала. . Тенденция сниаения теплозащитных свойств утепленного спилка установлена с увеличением давления при прессовании.

Снижение термического сопротивления и рост коэффициента теплопроводности при увеличения давления вызвано ростом глубины проникания адгезива в пористую структуру спилка и утеплителя,

Таблица 2

Кинетика сушки утепленного спилка конвективным способом

Кинетические характеристики | .Вязкость клеевой композиция (при скорости

процесса {_сдзига 5.4 с-), кДас _

_! 290_I, 2190_1_6500

Скорость движения воздуха, м/с 0,6 0,8 1,1 0,6 0,8 1,2 0,6 0,8 1,1 Продолаительность процесса, кии

Общая, £'обги 60 50 60 95 75 60 55 40 35

Первого периода, 5 5 5 " 5 5 5 5 5 5 1

Второго периода, е-п 55 45 55 90 70 55 50 35 30

Максимальная интенсивность удаления растворителя, J ,кг/м2с 5,2 4,3 1,2 1,6 3,2 3,2 3,4 4,9 5,2

а также деформацией структуры утеплителя, сокращения воздушных прослоек в материале.

Установлено, что коэффициент теплопроводности всех утеплен ных коя, полученных склеиванием с утеплителем, з среднем в Два раза нине традиционных материалов для утепленной обуви (таблична 3).

Теплозащитные свойства обувных материалов

Таблица 3

Материал

Коэффициент тепло-. праводности. Вт/МК

Спилок-велюр для верха обуви, утепленный

Юфть хромсинтантаннидиого дубления, утепленная

Коза для верха обуви хромового ' дубления из яловки, утепленная

Юфть термоустойчивая

Спилок - велюр для верха сбуви

Юфть хромсинтантаннидиого дубления

Коха для верха обуви хромового дубления

Юфть* термоустойчивая

Мех на осноъе спилка

Овчина меховая натуральная

Выросток с казеиновым покрытием соединенный с кошодкладкой ¡;леем НК

юнныз клеем

го^кладн

1лолка - слецдиагональ, ;оединенаыо клеем Ш£

0,079

0,065

0,075 0,070 0,255

0,150

0,132 0,191 0,167 0,136

0,262 0,261 0,249

Это показывает, что астканые юкстальныэ материалы не усту» »

лают по своим теплозащитным свойствам натуральным утеплителям, например, руну меховой овчины. Доступность и невысокая цена этих материалов подтверждают перспективность их применения для получения утепленных кож.

Исследованы гигиенические свойства утепленного спилка.

Установлен вклад каждого слоя утепленного спилка в его гигиеничность.

Полученные результаты подтвердили ранее известные данные, что клеевая пленка снижает гигиенические показатели подложки. Б результате склеивания: спилка с нетканым материалом гигиеничес кие свойства спилка снизились в меньшей степени, в результате наполнения клеевой пленки волокнами утеплителя, а также за сче1 самого утеплителя. Снижение проницаемости утепленного спилка, по-сравнении с исходным материалом, объясняется многослойность обувного материала (спилок, адгезив, утеплитель), каждый слой которого значительно отличается по своим гигиеническим показа; лям.

Исследовано влияние технологических параметров склеивани: спилка и иглопробивного нетканого текстильного материала на е гигиенические показатели. Для выяснения общих тенденций этого влияния дублирование утеплителя проводилось с различными пом ааыи: спилок, обувная и термоустойчивая юфть, яловка хрокова} Обдих закономерностей в изменении пароемкости, паропроницаеш воздухопроницаемости не установлено. Полученные результаты и згшяют говорить ливь о зависимости этих показателей от вязко зашевой композиции и давления при прессовании. Это связано с обстоятельством, что образование клеевого слоя сопровождаете заполнением в различной степени пор дублирогси::::.ч материала! Зто не мовет не отразиться и на капиллярных свойствах утеши

опилка, »лмшмцих на удаление влаги из внутриобувного пространства. Поэтому были иооладованы капиллярны» свойстве утепленного опилка, а тонко утеплителя и спилка отдельно. В качестве пропи-тывйющиИ иидкооти попользован этиловый спирт, поверхностное на-тяжииии которого ионьне поверхностного натяжения воды, что обеспечивши Оолоо полное проникание жидкости в пористую структуру катириалов,

Уотяиовлоно, что капиллярное поднятие в спилке заметно от-ли'Кштои от гаииллярного поднятия в иглопробивном нетканом тэх-отилыюм материале и утепленном спилке (рисунок 4). Капиллярные опоЛитвл утеплителя и утепленного спилка выше капиллярных свойств опилка.

Проведена комплексная оценка гигиеничности утепленных ноя мчтидом треугольников, позволяющих свободно варьировать показа-тили гигиеничности обувных материалов.

Оцокка гигиеничности утепленного опилка проведена на освоении данных о его паропроницаемости, пароеыкости и капиллярности (таблица 4) и треугольников, построенных.на основании этих данных (рис. 5).

Физические свойства утепленного спилка

Таблица 4

Вариант Технологи- Паропро- Паро- Капил- Площадь Обобщен-ческие па- янцаэ- ем>- ияр- треу- ный по-раиетры мость,$ кость.,. ность, гольни-? Basaos гцЗ/ри2 ковг СМ1- тель, % _МПа мПао __см /с*г_•

Утопленный сии до к

1 1,0 2S0 7,0 .14,05 2,54. 2ГД5

2 . 1,0 2190 15,14 14,98 2,30 36,40 81,55 .3 1,0 6500 14,64 14,S2 2,92 34,80 77,99

Сиилок 38,86 24,12 1,25 4'4,63

Рис.4 Капиллярные свойства спилка - I,нетканого материяла-2, пакета материалов - 3,дублированного спилка клеевой композицией вязкостью: 4 - 290 мПас, 5 - 2190мПас, 6 - 6500 мПасСскорость сдвига 5,4 с").

-ЙО-

Рис,5 Определение комплексного показателя гигиеничности

утепленного спилка.дублированного при давлении I Шлй клееной композицией пязкостью:1 - 290ыПас, 2 - 2190 мПас, 3 - 6500 у Пас, 4 - сдублированный спилок.

Увеличение капиллярных свойств утепленного ошшса, при сни-кении значений пароароницаемости и нироойкооти, нозиолнит обеспечить достаточно высокий уровень гигиоиичцоот'к обуккого шго-риала - 81,55$. В связи о этим, при выбори уттшшш» следует учитывать его капиллярные свойства, и этим шшрцвлшшо влиять на гигиеничность получаемого обувного материала«

При исследовании гигиенических овойотв утошлнпки'о спилка отмечено, что при формировании клеевой пленки гигиииичоокио свойства опилка ухудшаются, однако они оравними о цштлиталнии исходного обувного материала, кожами с покрытиии, и таклм трад) циоиными материалами - пакетами для верха утиштнноИ ооуви,

Глава 6. Разработка технологических параметрен дуащюнаш спилка и иглопробивного тико сильного »«тканого материала.

В данной главе обобщены результаты либораториих иоолсдопа лий по разработке технологических режимов процосоа шлифования, оклеивания, сушки, установлены их опишалышо пыракотри.

Результаты проводенных исследований испытаны нп Расокцао! оком кокевонном заводе. При производственной проверке было но; чоно 2000 кв.да утопленного спилка. Прочность оклеивании до о< работки искусственным поток 18,? и," после обработки иокуссию ним потой 16,6 н. Положительные ризультаты подтворадииы актом испытаний.' Оиидаемый эффект составляет Х6,Б^ руб. нп 1000 кз. Утопленный спилок был испытан в обувном цроизнодйтви Т1100 "Си так" и опытного производства Ноокоиоиого эконеримонтальво-учи «ого кожевеино-обувного коисиннта, Мжрой, осраоотко а и го то г и иодив обуви затруднений но ви.1К1л, что подтверждено актам» испытаний.

ОБЩЕ ВЫВОДЫ

1. Установлена возможность получения нож с двухсторонней от-якой за счет комплексаого использования ресурсов легкой про-шленностя путем склеивания кожевенного спилка и иглопробивного иканого текстильного материала из вторичных волокон.

2. В результате исследования концентрации компонентов клея-!й композиции на прочность адгезионного соединения спилка й геплителя установлен состав клея, основным компонентом которого ¡ляется сополимер бутадиена, акрилонитрила и метакриловой кис* >ты (ВПК 40/4).

3. Исследованы особенности способов регулирования вязкости некса БНК 40/4- Установлено, что вязкость зависит от рН ла-зхса и концентрации загустителя. При применении гидролизованно-) полиакрилонитрила марок гипан и К-4 в качестве загустителя >вышение вязкости происходит как за счет загущения дисперсион-)й среды, так и адсорбционного взаимодействия загустителя с зтексными глобулами.

. 4. Методом математического планирования эксперимента опре-злена зависимость прочности клеевого соединения от параметров аеивания: вязкости адгезива, давления прессования й рельефа " нерхности. ■ "

5. Получена математическая модель зависимости адгезии кле-зой пленки на основе БНК 40/4 к слилку от шероховатости его по& зрхности. Установлена связь между шероховатостью соверХадотй шлка и зернистостью шлифовального полотна, а также оптимальный ззмер абразивного порошка, обеспечивающего наибольшую прочность ялеивания. .

6. Исследован комплекс эксплуатационных свойств. утепленного илка. Установлено, что теплозащитные свойстве утепленного слил- '

ка находятся на уровне тешюаацитных свойств традиционных утеп-дитедей,- используемых в производстве обуви.

7. Установлено, что клеевое соединение между спилком и утес дктелак обеспечивает получение обувного материала с комплексом гигиенических показателей, позволяющих использовать утепленный спилок для изготовления обри.

6. Использование клеящей композиции на основе латекса БНК 4Q/4 обеспечивает получение кадвашого соединения спилка и утеп-аителя. Физиконаеханическме свойства утепленного спилка позволя ш его использовать в качестве материала для верха обуви. Прове денные исследования подтверждают, что существенных нарушений адгезионного соединения не происходит в результате воздействия более 15 тыс.изгибов.

9. Разработана технология склеивания спилка и иглопробивнс го нетканого текстильного материала, которая с полокительньш ре зультатон испытана в производственных условиях Рассказовского кожевенного завода. Установлено, что полученный обувной материал монет использован для' производства обуви. Ожидаемый экономь ческий эффект от использования разработанной технологии составит 16,84 рубля на 1000 кв.ди.

Материалы диссертации опубликованы:

1. Емельянова• Т.Э., Есина ГЖ, Бараибойм Н.К. Влияние адгези-ва на гигиенические свойства кон с двухсторонней отделкой. - Кокевеано-обувная промышленность, 1988, К» 9, с. 47-49.

2. Емельянова Т.Э., Есина Г.Ф., Барамбойы Н.К. Технология отде хи kos для утепленной обуви. - Известия высших учебных зав« дений. Технология легкой промышленности, 1989, № I, с.119-]

3. Емельянова Т.Э., Салтыкова B.C., Бахииава Л.Т., Есияа Г.Ф. Кинетика сушки дублированных кок для верха утепленной обуви, - Коневенно-обувная промышленность, 1989, К 5, с. 50-52.

4. Емельянова Т.Э., Есина Г.Ф., Бараыбойм Н.К. Положительное решение по заявке й 4444336/31-12 "Способ получения утеплен.-ных кож" от 21.02.89.

5.бмельянова Т.Е.бсина Г.Ф. .Барамбойы Н.И.В, гдан^чн! властивос*! пиар з двобхчнов обробков для утепленного взуття,-Легка проэдс.-ловхсть,1988, с.28-29.

Ротапринт МТЙЛП

Зкказ Л 355. Тирах - 100 экз.