Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Контрольная работа - Материаловедение изделий из кожи - файл контрольная.docx


Контрольная работа - Материаловедение изделий из кожи
скачать (693.3 kb.)

Доступные файлы (4):

контрольная.docx657kb.21.12.2009 21:18скачать
ЛИТЕРАТУРА.docx14kb.21.12.2009 21:18скачать
СОДЕРЖАНИЕ.docx13kb.21.12.2009 21:18скачать
таблица.docx21kb.21.12.2009 21:18скачать

содержание
Загрузка...

контрольная.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...

  1. Стойкость материалов, метод определения. Показатели сопротивления истиранию, приборы для определения показателей, методы расчета.


Стойкость к старению. Старением называют процесс изменения свойств материалов под действием физико-химических факторов — климатических, агрессивных сред и др. Старение материалов происходит при хранении и эксплуатации изделий, а проявляется в изменениях механических, технологических и потребительных свойств: снижении прочности, появлении трещин, росте жесткости, изменении цвета, усадке, появлении липкости и др.

Под действием физико-химических факторов в материалах могут происходить процессы деструкции, структурирования, разложения, изменения строения главной цепи полимера, миграции компонентов, нарушения адгезионных связей и др. Наиболее распространены при старении процессы деструкции, сопровождающиеся обрывом молекулярных цепочек, снижением молекулярной массы и вызванные действием физических (механических, термических, фотохимических, ультразвуковых, радиационных) и химических (кислорода, озона, влаги, агрессивных сред) агентов. При изучении старения материалов рассматривают как комплексное влияние ряда факторов, так и индивидуальное влияние каждого.

Материалы при эксплуатации изделий из кожи подвергаются воздействию климатических факторов, приводящих материалы к старению. Воздействие повышенных и пониженных температур на материалы. Стойкость материалов к действию тепла, влаги, кислорода, озона испытывают в лабораторных и натурных условиях.

Искусственное старение проводят в аппаратах искусственной погоды (везерометрах). В них образцы в зависимости от условий хранения и эксплуатации материала облучают кварцевыми лампами или лампами дневного света, обдувают, обрызгивают водой, т. е. имитируют все изменения погоды в течение дня и ночи. Обычно длительность испытаний в везерометре не превышает 900 ч.

При атмосферном воздействии на ткани происходит деструкция волокон, сопровождающаяся появлением на поверхности тканей трещин, что увеличивает возможность доступа кислорода и влаги, ускоряет процесс разрушения.

Из натуральных волокон наиболее устойчивы к действию света волокна шерсти, наименее - волокна шелка. Низкой устойчивостью к атмосферным воздействиям обладают полиэфирные и полиамидные синтетические волокна.

На стойкость к старению влияет и структура ткани: более устойчивы толстые плотные ткани, внутренние слои которых защищены от действия агрессивных атмосферных воздействий.

Главной причиной старения резин принято считать окисление. Наиболее неустойчивы к окислению непредельные каучуки, обладающие двойными связями. Например, при окислении натурального каучука происходит деструкция, а синтетического натрийбутадиенового каучука СКБ - структурирование. В результате старения увеличивается жесткость резин, меняется их окраска, появляются трещины. У большинства резин на основе синтетических каучуков при старении возрастает предел прочности при растяжении в результате одновременно протекающих процессов деструкции и структурирования с преобладанием последнего. Резины по-разному реагируют на световое и тепловое старение. При действии света стареет в основном наружный слой, твердость которого повышается. 

Интенсивность старения резины резко повышается при ее деформировании. Тепловое старение резины изучают, выдерживая ее в термостате при температуре 70 °С в течение 72 ч.

Одним из видов старения материалов, и прежде всего резины, является деструкция под действием озона. Концентрация озона в атмосфере воздуха невелика и зависит от климатических условий, времени года, наличия грозовых разрядов. Концентрация озона в больших городах особенно велика на расстоянии 5 ... 10 см от уровня земли, т. е. в зоне, где эксплуатируется обувь.

Под действием озона материал растрескивается под напряжением. Молекулы полимеров, особенно с двойными связями, активно взаимодействуют с озоном воздуха и образуют озониды. На скорость сезонного старения материалов влияют степень их деформации, температура среды и химическое старение полимера.

Стойки к старению насыщенные каучуки, резины со связями, малоактивными по отношению к озону (полиуретановые). Недостаточно стойки к действию озона изопреновые и бутадиен-стирольные каучуки. Стойкость материалов к действию озона повышается при введении в них химически активных или инертных антиозонантов.

Искусственные кожи под действием атмосферных влияний стареют, что проявляется в повышении жесткости покрытия, появлении на нем трещин и пятен, миграции пластификаторов и других компонентов.

Основной причиной ухудшения показателей физико-механических свойств считают депластификацию полимера, особенно заметную в искусственных кожах с поливинилхлоридным покрытием. Защита покрытий искусственных кож от старения состоит в применении светотепловых стабилизаторов, например оловоорганпческих соединений, вводимых в небольших количествах в композицию для покрытия. Эти соединения предотвращают отщепление НС1 при световом и тепловом воздействии или связывают его.

Потостойкость. Организм человека в процессе жизнедеятельности непрерывно выделяет пары воды и газа. Это явление называется неощутимой перспирацией, или кожным дыханием. За счет перспирации поддерживается определенная температура тела, так как при испарении воды происходит отдача тепла с поверхности кожи. При значительном изменении температуры окружающей среды, физической работе выделяется капельный пот, что предотвращает перегрев тела человека. Выделение пота отмечается и при нервных проявлениях (страх, радость и т. п.).

Кожа человека имеет около 2,5 млн. потовых желез, причем наибольшая их плотность на коже подошвенной стороны стопы - около 500 на 1 см2.

Пот человека представляет собой бесцветную жидкость плотностью 1,002 ... 1,010 г/см3, состоящую из воды (98...99%), хлорида натрия, мочевины, молочной кислоты и других веществ. Состав пота зависит от места его выделения, степени потоотделения, пола человека, состояния его здоровья и т. п.

Пот, как и кожа человека, имеет кислую реакцию, но в процессе разложения под действием бактерий приобретает слабощелочную реакцию (рН 5,2 ... 7,5). Количество потовыделений стопы зависит от атмосферных условий, характера работы человека и других факторов. Отдача влаги стопой в нормальных условиях составляет до 3 г/ч, или 0,5 г/(дм2 х ч), а при активной работе - до 10 г/ч, или 2 г/(дм2 х ч).

Потостойкость материалов оценивают путем выдерживания их в среде искусственного пота, сушки и определения коэффициента потостойкости, 

представляющего собой отношение пределов прочности или модулей упругости при растяжении образцов после воздействия на них , потом и дистиллированной водой.

В качестве моделей пота используют водный раствор хлорида натрия, трех- четырехкомпонентные системы и более сложные композиции. Например, С. Е. Сауляк составил модель пота из 22 компонентов.

Б. Я. Красновым предложена методика оценки потостойкости обувных материалов с использованием искусственного пота по указанной модели. Образцы материалов увлажняли искусственным потом в течение 8 ч, затем их сушили в естественных условиях 16 ч. После 30-суточной обработки установлено, что предел прочности при растяжении стелечной кожи снизился на 60%, тексона - на 5%, картона марки С-1 на 12% с ростом удлинений при разрыве соответственно на 50, 30, 10 %.

За этот же период предел прочности при растяжении подкладочной кожи снизился на 40 % и практически не изменился у амидэластоискожи - Т и винилискожи – Т.

Повышенную потостойкость кож, выдубленных с применением соединений титана, объясняют созданием менее благоприятной среды для развития бактерий и большей устойчивостью связей между белком кожи и дубителем к воздействию среды, чем при других методах дубления. Созданием неблагоприятной среды для развития бактерий объясняется высокая потостойкость искусственных кож с поливинилхлоридным и каучуковым покрытиями.

^ Стойкость к действию агрессивных сред. Некоторые виды изделий из кожи (например, рабочая обувь и перчатки) могут подвергаться воздействию агрессивных сред (кислот, щелочей, окислителей и т. п.), вызывающих хемодеструкцию материалов.

Действие кислот и щелочей ускоряет гидролиз полимеров, сопровождающийся изменением механических свойств материалов. Например, под действием паров серной кислоты на поверхности кожи появляются пятна («красная гниль»), трещины.

Свойства покрытия ухудшались в тех случаях, когда водная вытяжка из кож имела рН меньше 3. Сильные щелочи вызывают потемнение и хрупкость кож, выдубленных с применением таннидов.

Подошвы специальной обуви (для рабочих химической, мясной, молочной и других отраслей промышленности) подвергаются воздействию различных агрессивных сред. Например, резиновые подошвы рабочих-станочников набухают в машинном масле.

Стойкость материалов к действию агрессивных сред обеспечивается созданием на их основе стойких к хемодеструкции полимеров и других компонентов, а также введением различных добавок. Установлено, что к агрессивным воздействиям наиболее стойки кожи, выдубленные солями» хрома или их сочетанием с титаноциркониевыми дубителями.

Установлено, что в статических условиях наибольшей хемостойкостью обладают искусственные кожи. Однако их стойкость к многократным деформациям после воздействия агрессивных сред значительно ниже, чем у юфти, поэтому применение юфти для верха специальной обуви предпочтительнее.

Высокой стойкостью к действию масел и кислот обладают резины на основе бутадиен-нитрильных и полихлоропреновых каучуков, бутилкаучука, полимерные композиции на основе полиуретанов и поливинилхлорида.



Высокими кислотостойкими свойствами, особенно против действия самой активной из кислот—серной, обладают подошвы из резиновой смеси на основе бутилкаучука. Например, при действии соляной и азотной кислот физико-механические свойства этих подошв не изменяются, а при действии концентрированной серной кислоты прочность падает лишь на 30 %. Стойкость материалов верха обуви к действию агрессивных жидкостей оценивается проницаемостью в динамических условиях. По данным В. И. Очкуренко и Н. А. Краснощекова, проникание концентрированной серной кислоты при частоте деформаций 30 циклов в минуту для СК-2 составляет 27 циклов, 60 %-ной азотной кислоты—543 цикла; для СК-8—соответственно 74 и 518 циклов.

^ Стойкость к действию биологических агентов. При хранении материалов и эксплуатации изделий возможно воздействие на них биологических агентов: ферментов, плесневых грибков или бактерий.

Старение и разрушение материалов под действием биологических агентов называется биохимической коррозией.

Наилучшие условия для быстрого роста плесневых грибков и бактерий создаются при температуре более 25 °С и относительной влажности более 80%, поэтому воздействие биологических агентов особенно активно в условиях теплого и влажного климата. При более низкой температуре и относительной влажности микроорганизмы малоактивны. Воздействие микроорганизмов, как правило, ухудшает внешний вид (появляются пятна, изменяется цвет) и механические свойства материалов (повышается жесткость, падает удлинение), а также усиленно выделяются токсичные продукты деструкции.

Многие полимеры и материалы на их основе имеют фунгицидные свойства, т. е. при попадании на их поверхность микроорганизмы (например, споры плесневых грибков) гибнут. Однако введение в полимеры различных добавок (пластификаторов, наполнителей, эмульгаторов и т. п.) ухудшает фунгицидные свойства.

По устойчивости к действию микроорганизмов все материалы делят на три группы:

  • фунгицидные;

  • фунгинертные, которые не являются питательной средой для грибков, по и не препятствуют их развитию вследствие наличия загрязнений;

  • негрибкостойкие, являющиеся питательной средой для плесневых грибков.

Многие материалы для изделий из кожи относят к третьей группе, т. е. они являются негрибкостойкими. При воздействии плесени на изделия из кожи уменьшается прочность и содержание в ней жира, увеличивается жесткость, появляются пятна.

Для защиты от биохимической коррозии в материалы вводят специальные добавки—пестициды. В кожу в процессе жирования вводят фунгицид оксидифенил, предохраняющий ее от плесени. В резиновые смеси добавляют салициланилид, ликвидирующий образование бактерий на резинах при эксплуатации в тропических условиях.

Плеснестойкость материалов оценивают по изменению характера поверхности после обработки ее грибками. Например, для кожи принят следующий метод испытаний. Споры плесневых грибков берут с заплесневевших кож и заливают специальной средой. Образцы материала увлажняют полученной суспензией спор плесневых грибков и помещают на 19 дней в эксикатор с температурой 30 °С. Кожа 

считается выдержавшей испытания на плеснестойкость, если пораженная плесенью площадь за период испытания не превышает 5 % общей.

Плесневые грибки являются причиной распространенного заболевания кожи стоп — эпидермофитии. При носке обуви стелька и подкладка пропитываются потовыделениями стопы, сухая часть которых является питательной средой для грибков, поэтому фунгицидная обработка кожаных и картонных стелечных материалов защищает стопы от эпидермофитии. Например, пропитка стелек 5 %-м спиртовым раствором фурагина предупреждает образование грибков во внутриобувном пространстве. При опытной носке обуви с обработанными фурагином стельками в течение 5 мес. не обнаружены грибковые заболевания даже у тех носчиков, у которых ранее была эпидермофития стоп.

^ Сопротивление материалов истиранию

При носке изделий происходит их соприкосновение с опорой, другими предметами и телом человека. При соприкосновении возникает трение, приводящее к поверхностному разрушению материала. Разрушение это, называемое износом, происходит по-разному в разных деталях в зависимости от того, с чем они соприкасаются, какая сила при этом воздействует и в каких условиях это происходит. Но общее явление разрушения при трении, вероятно, одно и то же.

Во-первых, происходит истирание поверхности, подобное абразивной обработке, состоящей в резании поверхности материала острыми ребрами абразива.

Во-вторых, при трении в местах соприкосновения, материала и опоры происходит местная крайне незначительная деформация материала. Вначале она идет обратимо, затем в силу многократного циклического воздействия появляется необратимая деформация, наращивание которой приводит к местному разрушению материала, вызывающему отрыв отдельных частиц. Такое же явление происходит при местном углублении абразива в относительно мягкое тело. Постепенное отделение частиц от поверхности материала и называется его истиранием.

В зависимости от упруго-пластических свойств истираемого и истирающего материала, их структуры, давления, вызывающего силу сцепления материалов, относительной скорости движения поверхностей и среды, в которой происходит этот процесс, величина разрушения поверхностного слоя будет различна.

Наибольшему истиранию подвергаются детали низа обуви, входящие в соприкосновение с опорой, а именно: каблуки, набойки каблуков и подметочная часть подошвы. Происходит это потому, что давление на опору достигает больших величин, а поверхность опоры имеет неровную, зачастую зернистую поверхность, более твердую, чем материал обуви. Опора бывает покрыта влагой, обильно смачивающей материал обуви. Поэтому наибольшее внимание уделялось и уделяется этому процессу.

Внутренние детали обуви также подвергаются истиранию. Но воздействие на них слабее, потому что они соприкасаются с чулком или тканью, одетыми на стопу. Поэтому истирающий материал действует менее интенсивно. Но так как стопа обычно влажна, эффективность истирания увеличивается. При этом в некоторых материалах (картоне) происходит не истирание, а «скатывание» слоев материала.

Материал для верха обуви, а также материал для большинства других изделий из кожи в основном истирается от соприкосновения с внешними предметами. Истирание не является решающим в оценке качества материала, поэтому материал испытывается в этом отношении на сопротивляемость окраски трению в мокрых или сухих условиях.



Кроме того следует учитывать, что в момент переката подошвы по опоре возникает ее растяжение. Происходит какое-то, хотя и небольшое, проскальзывание отдельных участков соприкосновения подошвы с опорой. Следовательно, и при трении качения возникает разрушение материала не только от внедрения частиц зернистых опор в материал, но и от сдвига некоторой микроскопической части материала. Но этот сдвиг настолько мал, что на истертом материале нельзя заметить следов царапин, в то же время имеется большое количество следов от вдавливающих зерен. Следовательно, основным является разрушение материала от вдавливания зерен в материал в результате трения качения и сопровождающего его незначительного скольжения.

Учитывая, что многие из основных материалов, применяемых для изделий из кожи, являются гидрофильными, а изделия и особенно подошвы носятся очень часто во влажных условиях, указанное повышение температуры значительно увеличивает износ поверхности подошв и других изделий.

Для испытания материалов на истирание в разных странах предлагается очень много различных методов и аппаратуры от сложных устройств, воспроизводящих движение ног при ходьбе человека, до самых примитивных методов и аппаратов, истирающих поверхность материала абразивами в виде отдельных зерен (песка) или в виде абразивных полотен или кругов. Имеется много таких аппаратов разных систем, но, к сожалению, до сих пор нет аппарата и метода, который позволил бы быстро и точно оценить материал в отношении его истираемости. Сложность условий, в которых происходит истирание при работе изделий, до сих пор не позволила воспроизвести их в лабораторных методах и аппаратуре.

Для испытания материалов, идущих на изготовление изделий из кожи, применяется несколько типов аппаратов, истирающих материал при помощи абразивов.

Простейшими являются аппараты, в которых материал своей рабочей поверхностью прижимается с определенной силой к абразиву в виде полотна или камня или то или другое приводится в движение, вызывающее трение скольжения поверхности материала и абразива. В некоторых аппаратах трение скольжения материала по абразиву производится в одном направлении, в других - осуществляется сложное циклическое движение. В разных аппаратах применяют различные абразивы.

Для подошвенных материалов наиболее удачным является прибор Позняка, позволяющий в некоторой степени имитировать механику работы подошвы при движении (рис. 1). В этом приборе испытание производится во влажной среде, состоящей из смоченного зерна абразива, помещаемого в движущуюся ванну 1.

По нему прокатывается, изгибаясь во время движения, полоска истираемой кожи 2, закрепленная с одной стороны с прижимом в виде сектора 3 и с другой стороны — с дном ванны 4. Во время такого движения происходит изгибание и трение качения образца об абразив. Устойчивость кожи к износу характеризуется количеством часов, необходимых для истирания 1 мм. кожи.



Рис. 1. Схема прибора Позняка для испытания подошвенных кож трением качения во влажном состоянии
Широко распространен для испытания искусственных материалов на истирание стандартный прибор типа Грассели (рис. 2).

В этом приборе два образца ^ 1, закрепленные на рычаге (планке) 2 прижимаются к абразивному полотну 3, прикрепленному к вращающемуся кругу 4. Планка имеет стержень (ось) 5, помещенный в полом валу круга 4. К кругу образцы прижимают силой, образуемой грузом 6, соединенным гибкой тягой со стержнем 5. Для предотвращения вращения рычага-планки с закрепленными на ней образцами на длинном конце рычага (планки) 2 подвешивается груз 7, уравновешивающий силу трения и удерживающий рычаг в горизонтальном положении. Прибор имеет счетчик

оборотов.

Результаты испытания выражаются потерей объема (V) пары образцов, приходящихся на работу трения, равную 1 квт х ч и вычисляемого по формуле

V=g1-g2γW (см3/квт×ч

где g1 и g2 - вес пары образцов до и после истирания, кг; γ - плотность материала данной пары образцов; W - работа трения, квт х ч.
Рис. 2. Схема стандартного прибора (типа Грассели) для испытания на истирание материалов I класса



W=2πQRn102×3600=QRn58470 (кВт х т)

где n - число оборотов;

R- расстояние от точки подвешивания груза до оси рычага (обычно равно 0,4 м);

Q вес уравновешивающего груза 7 плюс разность весов плеч рычага и вес подвески, на которую накладывается груз.

Произведение 102 х 3600 вводится для приведения работы трения к киловатт-часам.

Так как истирание подошвы происходит в обуви повторными циклами, в конструкцию прибора внесено изменение, позволяющее при каждом обороте круга кратковременно отодвигать образец от абразива и снова прижимать к нему, т. е. создавать некоторый «отдых» в работе материала. Сопротивление образца истиранию при этом оценивается числом оборотов, необходимых для истирания 1 мм толщины кожи. Опыт заканчивается, когда образец примерно истерт наполовину.

Недостатком испытания кожи на стандартном приборе является истирание образца исключительно при трении скольжения, что не вполне отражает работу подошвы обуви. К этому добавляется невозможность испытывать кожу во влажном состоянии.

Для материалов III класса применяют приборы, в которых образцы истираются при трении скольжения об абразив, металлические рашпили или даже об аналогичные материалы, например ткань о ткань. Особенно большое количество разнообразных аппаратов применяется в текстильной промышленности для испытания тканей.

Стойкость текстильных полотен к истиранию определяют на приборе ИТ-3(рис. 3).
Вид сбоку Вид сверху

Рис. 3 Схема прибора ИТ-3

Два абразивных диска (камни) 1 трут ткань 3, которая закреплена с помощью металлических пялец 2. Диски вращаются как вокруг своей оси, так и вокруг центрального стержня 4. На систему также действует прижимное усилие Q. Устойчивость материала к истиранию зависит от прижимного усилия и определяется количеством циклов до сквозного протирания. Если ткань очень устойчива к истиранию, то устойчивость к истиранию можно определить с помощью падения прочности

n=P1-P2P1×100%

где P1 -начальная прочность материала; P2 -конечная прочность материала.

Данная величина (n) нужна для сравнения устойчивости материалов к истиранию.

  1. 

  2. Виды дубящих материалов, химическая структура дубителей.


Дубление — это процесс превращения голья в кожу в результате химического и адсорбционного взаимодействия дубящих веществ с коллагеном дермы. Выдубленный полуфабрикат существенно отличается по свойствам от голья.

Важным показателем оценки степени дубления и качества кожи является температура сваривания. Эта температура фиксируется, когда голье или кожа при нагревании в воде резко изменяет свою конфигурацию вследствие сваривания коллагена. Для голья температура сваривания составляет 40—60° С, а для кожи хромового дубления—до 120° С. Дубление, кроме повышения температуры сваривания, уменьшает усадку кожи при сушке и степень набухания в воде, увеличивает пористость, гибкость, упругость, стойкость к воздействию химических реагентов, бактерий и ферментов.

Все эти изменения, вызванные связыванием структурных элементов дермы посредством дубителя, необратимы. Дубящие вещества связываются в голье с активными группами коллагена.

Дубящие вещества относятся к неорганическим (минеральным) и органическим соединениям. В качестве неорганических дубителей применяют главным образом основные соли хрома (III), а также соли циркония (IV), титана (IV), алюминия (III), железа (III). В зависимости от дубящих веществ сами методы дубления названы хромовым, циркониевым, титановым, алюминиевым, железным.

Дубящие свойства указанных соединений объясняются тем, что ионы Cr3+, Al3+ , Fe3+, Fe3+, Zr4+, Ti4+являются комплексообразователями. Они подвержены в водных растворах гидролизу и образуют основные соли, содержащие гидроксильные группы (—ОН). Благодаря присутствию гидроксильных групп в молекуле дубящих солей протекают процессы олификации и полимеризации, приводящие к укрупнению дубящих частиц.

В качестве органических дубителей применяют растительные дубящие вещества (танниды — производные полифенолов) и синтетические дубители (синтаны), некоторые смолы (например, дициандиамидные, мочевиноформальдегидные), жиры рыб и морских зверей, альдегиды. Методы дубления, при которых применяют эти вещества, называют соответственно растительным (таннидным), синтанным, жировым и альдегидным.

Отечественные экстракты таннидов получают при переработке коры ивы, ели, лиственницы, древесины дуба, а также других деревьев и растений. Синтетические дубители представляют собой продукты конденсации главным образом фенолов и нафтолов формальдегидом. Применяются и комбинированные методы дубления, например, хромтаннидное, хромсинтанное, хромциркониевосинтанное и др.

^ Хромовое дубление. Хромовое дубление используют для производства кож для верха и подкладки обуви, кожгалантерейных изделий. Дубящими свойствами обладают комплексные многоядерные основные соли хрома (III). Эти соли получают путем восстановления дихромата натрия (хромпика) патокой в кислой среде. Процесс хромового дубления рассматривается как сшивание, т. е. соединение смежных молекулярных цепей коллагена координационными связями преимущественно между Cr3+, и карбоксильными группами (—СООН) боковых цепей коллагена. Соединения, хрома в процессе дубления образуют также электровалентные связи между противоположно заряженными комплексными ионами хрома и активными группами коллагена.



Этими факторами объясняется изменение свойств дермы при дублении.

Наиболее часто применяют однофазное хромовое дубление, которое проводят в непрерывно вращающихся барабанах, реже в шнековых аппаратах. Однофазное дубление выполняют в отработанном пикельном растворе, заливая в барабан на ходу раствор дубящих солей хрома. В первой стадии дубления создаются условия для лучшей диффузии солей хрома, во второй стадии путем добавления щелочных растворов (например, сульфита, карбоната или бикарбоната натрия) достигается более прочная связь хрома с коллагеном. Длительность процесса хромового дубления зависит от вида сырья и назначения кожи и составляет 6—10 ч. Для проверки качества продукта определяют температуру сваривания или делают пробу на кип. Проба заключается в помещении образца кожи в кипящую воду на 5 мин. Если после этого усадка образца по площади не превышает 5%, то кожа считается продубленной.

При выработке кож из шкур крупного рогатого скота повышенных развесов применяют однованное двухфазное дубление. В первой фазе дубление проводится по описанной схеме в течение 5—7 ч с расходом Cr2O3 примерно 2/3 от общего расхода. Затем полуфабрикат выгружают из барабана, дают пролежку до 12 ч, отжимают и строгают. Вторую фазу дубления также ведут в барабане в оставшемся количестве Cr2O3, добавляя через 2—3 ч растворы сульфита или бикарбоната натрия и заканчивая процесс через 6 ч после введения этих добавок.

^ Двухфазное дубление требует меньшего, чем однофазное, расхода оксида хрома и сокращает время обработки. При двухфазном дублении достигается более полное продубливание средних слоев дермы.

В некоторых случаях (например, при выработке шевро), когда кожа должна быть более мягкой, чем кожи из шкур крупного рогатого скота, применяют двухвaнное дубление.

При этом пикелеванное голье обрабатывают раствором хромпика в присутствии кислоты. Затем голье обрабатывают раствором гипосульфита натрия и серной кислоты. В результате протекающих реакций Cr (VI) восстанавливается в Cr (III) на волокне и выделяется сера, отлагающаяся на волокне и делающая кожу более мягкой. Двухванное дубление требует больших затрат времени и большего количества химикатов, чем однофазное, но позволяет получить кожу лучшего качества.

Жидкости, сливаемые из барабанов после хромового дубления, содержат большое количество солей хрома. Эти соли необходимо регенерировать (восстановить), чтобы повторно использовать. Регенерация солей хрома производится едким натром, известью, хлоридом натрия или с помощью катионитовых фильтров. Таким образом, не только снижается расход солей хрома, но и уменьшается загрязнение сточных вод кожевенного завода.

Дубление соединениями циркония, алюминия, железа, титана, кремния без использования хромовых дубителей, таннидов и синтанов применяется редко, так как получаемые кожи имеют при наличии существенных достоинств и некоторые недостатки: низкую температуру сваривания при алюминиевом дублении, жесткость при силикатном дублении и т. п.

Алюминиевое дубление применяют при производстве перчаточных кож, так как при этом кожи получаются мягкими и пластичными. Соединения циркония, алюминия, титана в основном используют в комбинированных методах дубления.



Дубление органическими дубителями. Дубление растительными дубителями (таннидами) известно уже несколько тысяч лет. Еще в середине XIX в. голье пересыпали измельченными растительными дубящими материалами и заливали водой. Процесс дубления протекал в неподвижной аппаратуре при низкой температуре и продолжался иногда до двух лет. Применение дубильных растворов при относительно высокой концентрации таннидов позволило сократить длительность этого процесса.

Чисто растительное дубление в настоящее время почти не применяется из-за длительности процесса, меньшей износостойкости кожи по сравнению с кожами хромтаннидного дубления и высокой стоимости таннидов. Синтаны значительно дешевле таннидов, они заменяют танниды (до 60%), а также выполняют специальные функции: наполнения, отбеливания и окрашивания полуфабриката. Например, синтан НБ применяют для дубления и наполнения белых кож, а синтаны МК и МЗ—для дубления и крашения велюра.

При выработке замши применяют жировое дубление.

Синтетические смолы выполняют функции не только дубителей, но и наполнителей. Смолы вводят в голье в виде водных растворов или дисперсий. Например, кожи из свиного сырья дубят солями хрома, предварительно обрабатывая голье дициандиамидной смолой. После мягчения голья в барабан вводят раствор смолы и обрабатывают голье 30—40 мин. Затем добавляют хромовый экстракт и осуществляют дубление в течение 3—5 ч.

Дубление можно проводить формальдегидом, причем голье приобретает белый цвет и повышенную стойкость к действию пота и щелочей. Однако на практике обычно комбинируют дубление формальдегидом и другими дубящими веществами.

В последние годы для повышения водо- и потостойкости кожи внедряют дубление глутаровым альдегидом.

^ Комбинированное дубление. Комбинированное дубление заключается в последовательном или одновременном воздействии на голье различных дубителей. Обычно в производстве юфти и кож для низа обуви комбинируют синтаны, танниды и минеральные дубители. При комбинации дубителей качество кож выше, а себестоимость ниже.

Танниды проникают в голье и взаимодействуют с пептидными группами и аминогруппами коллагена, сшивают структуру коллагена, образуя мостики между его активными группами. В результате образуются ковалентные, электровалентные, водородные связи.

Синтаны реагируют с аминогруппами, а имеющие в своем составе фенольные гидроксилы — с пептидными группами коллагена.

Предварительное хромирование голья приводит к лучшему связыванию таннидов и синтанов, что объясняется возможным образованием координационных связей между Cr и ОН-группами таннидов и коллагена.

При хромсинтантаннидном методе пикелеванное голье подвергают хромированию в течение 12—18 ч при меньшем в 2—3 раза расходе солей хрома, чем при однофазном хромовом дублении, т. е. осуществляется неполное дубление голья.

После хромирования производят двухфазное дубление в течение 72—96 ч смесью таннидов и синтанов в соотношении 60:40 мас. ч.



При хромсинтантаннидном методе дубления получают кожи для низа обуви и юфть высокого качества при значительно более коротком цикле дубления, чем при использовании только таннидов.

При комбинированном дублении с использованием соединений циркония и титана можно снизить расход синтанов и исключить применение таннидов, что существенно снижает себестоимость кожи, улучшает некоторые ее свойства и ускоряет процесс дубления. В этом случае хромированный и обработанный солями циркония и титана полуфабрикат додубливают синтанами. Кожи хромциркониевого дубления отличаются светлой равномерной окраской, повышенной эластичностью и сопротивлением истиранию, пониженной влагоемкостью.

При комбинированном дублении с использованием солей алюминия хромированное голье дубят смесью синтанов и таннидов в присутствии солей алюминия и хрома, а затем наполняют карбамидно-уротропиновым препаратом. При этом методе по сравнению с хромсннтанным существенно уменьшается расход синтанов и таннидов, продолжительность дубления с 72—96 до 34—40 ч, дубители более прочно связываются с коллагеном, меньше вымываются водой, что улучшает свойства кожи.

Кожи для низа обуви хромалюмосинтанного метода дубления имеют высокую износостойкость.

^ Влияние дубления на качество кожи. Нарушение технологических режимов проведения дубления ухудшает качество выдубленного полуфабриката, а вследствие этого и качество кожи.

При недостаточном количестве дубителя и значительном сокращении времени дубления кожа может стать жесткой, сухой или отдельные слои могут иметь непродуб.

При плохой подготовке голья к дублению на лицевой поверхности кожи могут появиться морщины—стяжка. По этой же причине, а также при чрезмерном увеличении времени дубления или количества дубящих веществ по сравнению с нормой может растрескиваться лицевой слой, т. е. произойдет садка.



3. Виды каучуков, отличия в свойствах и строении.
По происхождению каучуки разделяют на натуральный (НК) и синтетический (СК). Большинство обувных резин изготовляют из синтетических каучуков, почти полностью вытеснивших натуральный каучук. Процесс замены натурального каучука начался в 1932 году, когда впервые в мире в нашей стране было начато производство синтетического каучука СКБ по способу, разработанному С.В.Лебедевым.

Натуральный каучук – вещество, получаемое из млечного сока (латекса) каучуконосного дерева – бразильской гевеи, произрастающей в Бразилии, Индонезии, Малайзии и на Цейлоне. Латекс, вытекающий при подрезе коры дерева, представляет собой дисперсию каучука, т.е. частички каучука, распределенные в водной среде. Содержание каучука в латексе составляет 35-45%. Каучук из латекса получают коагуляцией (осаждением) с помощью уксусной или муравьиной кислоты.

Натуральный каучук – это полимер с относительной молекулярной массой 200000-300000. Он представляет собой углеводород с элементарным звеном (С5Н8)х. Наличие в макромолекуле каучука двойных связей определяет возможность реакций присоединения. В результате взаимодействия с серой каучук приобретает пространственную (сетчатую) структуру, что существенно изменяет его свойства. Этот процесс носит название вулканизация.

Натуральный каучук представляет собой сравнительно мягкую массу плотностью 0,91-0,94 г/см3. Каучук эластичен, способен растягиваться в несколько раз по отношению по отношению к первоначальной длине и восстанавливать свои размеры после снятия деформирующего усилия. Натуральный каучук по структуре принадлежит к кристаллизирующимся полимерам, т.е. при нормальной температуре он аморфен, но в определенном температурном интервале способен кристаллизироваться. Нагревание каучука при температуре более 250 0С приводит к его разрушению – превращению в вязкую жидкость.

В процессе длительного хранения, а так же под влиянием солнечных лучей каучук «стареет», т.е. теряет эластичность вследствие окисления кислородом воздуха, становится жестким и хрупким. Каучук легко растворяется в бензине, бензоле и др. органических растворителях, образуя клеи, применяемые в ряде отраслей промышленности, в том числе и при производстве изделий из кожи.

Особенностью Н.К. по сравнению с большинством синтетических каучуков является высокая прочность в невулканизированном состоянии. Это позволяет иногда применять подошвы из невулканизированного натурального каучука без добавок, что следует признать нерациональным из-за относительно высокой стоимости каучука. В настоящее время в производстве резин натуральный каучук применяют как добавку к синтетическим каучукам для улучшения некоторых свойств изделий.

Синтетические каучуки общего назначения дешевле натурального, менее дефицитны и обладают рядом технологических и эксплуатационных преимуществ.

Синтетическими каучуками называют полимеры, характеризующиеся высокой эластичностью и способностью к вулканизации. Большинство из них аморфно по структуре (кроме полихлоропренового и бутилкаучука). Синтетические каучуки получают методом полимеризации или поликонденсации из низкомолекулярных мономеров: бутадиена (дивинила), хлоропрена, стирола, изопрена, нитрила 

акриловой кислоты и др. сырьем для получения мономеров являются продукты переработки нефти, природный газ, ацетилен, бензол и т.п.

Основные каучуки и их свойства указаны в таблице 1.

Наиболее распространенной группой синтетических каучуков, применяемых для производства подошвенных резин, являются бутадиен-стирольные. Их вырабатывают методом эмульсионной сополимеризации бутадиена и стирола. В полимерной цепи эти звенья нерегулярно чередуются.

Обладают очень высоким сопротивлением истиранию. Однако переработка каучука СКД из-за повышенной твердости и низкой термостойкости затруднена, поэтому его используют в смеси с другими каучуками и прежде всего СКИ-3, обладающим повышенной пластичностью при смешивании.

Стереорегулярный изопреновый каучук СКИ-3 так же близок по структуре к натуральному каучуку. Каучук СКИ-3 имеет высокую прочность в сыром и вулканизированном состоянии, а по текучести превосходит натуральный каучук. Последнее обусловливает легкость переработки на смесильном оборудовании.

Некоторое применение находят резины на основе вальцуемых полиуретановых каучуков. Эти каучуки изготавливают в значительно меньших количествах чем жидкие и термопластичные полиуретаны.

Промышленность выпускает полиуретановые каучуки СКУ-8, СКУ-8ПГ, СКУ-50 на основе сложных полиэфиров и толуилендиизоцианата. Относительная молекулярная масса этих каучуков невелика – 18 000 – 25 000. Это объясняет их относительно невысокое механическое свойства.

СКУ-ПФ отличается повышенной морозостойкостью, а СКУ-8 – достаточно высокой прочностью, износо- и бензостойкостью.

Другие виды каучуков (бутилкаучук, силоксановые, хлоропреновые, карбоксилсодержащие) для изготовления обувных резин применяются редко.

Разработаны жидкие каучуки – низкомолекулярные полимеры на основе сополимеров бутадиена и стирола, полиуретанов, полиизопрена и т.д. Использование жидких каучуков позволит существенно упростить технологию изготовления резин и заменить трудоемкий прессовый метод высокопроизводительным литьевым.







4. Основы производства подошвенных резин, назначение технологических операций, влияние метода производства на свойства резин.

^ ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРОИЗВОДСТВА РЕЗИН

Основными процессами производства резины являются: 1) предварительная обработка ингредиентов, 2) смешение, 3) формование сырых резиновых смесей, 4) вулканизация, 5) отделка.

В ходе процесса смешения ингредиентов получается сырая резиновая смесь. Далее смесь калибруется — выпускается в виде ленты определенной толщины, из которой затем вырубают или вырезают заготовки сырой резиновой смеси. В вулканизационном прессе заготовки формуют, вулканизуют и получается готовая резина, готовое резиновое изделие, например, подошва.

^ Предварительная обработка ингредиентов

Каучук и ингредиенты резиновых смесей перед смешением подвергают предварительной подготовке. Каучуки, поступающие в виде рулонов или брикетов, нарезают, измельчают, а некоторые еще пластицируют с целью повышения пластичности и облегчения последующей обработки. Различают механическую пластикацию и термопластикацию. Первая осуществляется интенсивным раздавливанием и перетиранием каучука на вальцах и резиносмесителях, что приводит к обрыву его молекулярных цепочек, снижению молекулярного веса, и, как следствие, увеличению пластичности. Термопластикация — повышение пластичности в результате термической деструкции макромолекул. Она осуществляется нагреванием каучука до 150—170° С в течение 30 мин.

Исходные материалы, качество которых не удовлетворяет требованиям ГОСТ в части засорения, повышенной влажности, разнородности размеров частиц и т. д., подвергаются в подготовительном цехе дополнительно сушке, измельчению, просеиванию. Поэтому на некоторых предприятиях по выпуску резиновых изделий для обуви имеется отделение подготовки сырья.

Смешение

Задачей процесса смешения является получение сырой резиновой смеси из каучука и ингредиентов в соотношениях, предусмотренных рецептурой/

В промышленности смешение производится в резиносмесителях. Смешение в закрытых резиносмесителях происходит благодаря тому, что два овальных валка вращаются в закрытой камере, и перемешивание смеси осуществляется не только в зазоре между валками, но и во всем объеме, что приводит к высокой производительности резиносмесителей. Время смешения 8—12 мин.

^ Формование сырых резиновых смесей

В случае изготовления резиновых деталей для низа обуви формование смеси заключается в получении ее в виде листа неограниченной длины, но определенной толщины и ширины с ровной гладкой поверхностью. Достигается это путем пропуска резиновой смеси через зазоры валков каландра.

Для формования резиновой смеси применяют обычно листовальные, трехвалковые каландры. Основной рабочей частью каландров являются валки, в зазорах между которыми и происходит процесс каландрования (калибрования). В зависимости от назначения каландры изготовляют с разным количеством и расположением валков, работающих без фрикции. В двухвалковых каландрах, 

применяемых для дублирования (сдваивания) плащевых материалов и тканей для верха обуви, валки обычно расположены в вертикальной плоскости. Трехвалковые каландры с расположением валков также в вертикальной плоскости применяют для листования резиновых смесей, обкладки и промазки тканей (при изготовлении искусственных кож типа тканей с покрытиями — плащевого винилита, шарголина и др.).

В одном из зазоров между верхним и средним валками происходит предварительная подготовка резиновой смеси, в другом — между средним и нижним валками — процесс каландрования. Четырехвалковые каландры нашли применение для двухсторонней обкладки тканей (особенно шинного корда). Здесь смеси подготавливают в двух зазорах, а в третьем происходит обкладка ими ткани с двух сторон.

Сырая резиновая смесь, предварительно разогретая на вальцах до 60—70° С, поступает на каландр, загружается между верхним и средним валками и дважды калибруется в двух зазорах до требуемой толщины. При этом наблюдается некоторая вытяжка ленты смеси в продольном направлении, что приводит к неравномерности свойств смеси (и резины) вдоль и поперек направления каландрования. Это явление получило название каландрового эффектам является нежелательным. Оно может быть уменьшено при точном соблюдении режима каландрования.

После калибрования лента смеси охлаждается холодной водой для предотвращения преждевременной подвулканизации (скорчинга). Смеси для пористых резин подвергают дополнительной термообработке в теплой воде при 50—60° С в течение 5—15 мин для предотвращения усадки изделий.

Из полученной откалиброванной ленты сырой резиновой смеси вырезают или вырубают заготовки в виде пластин или напоминающие по форме будущие изделия (например, подошвы). Нарезка пластин может осуществляться вручную и с помощью специального устройства, агрегированного с каландром.

Получение заготовок, по форме соответствующих форме готовых деталей, производится при разрубе ленты специальными резаками на штамп-прессах. При этом отход от вырубки возвращается на вальцы, где снова разогревается и передается на каландр для калибровки.

Если можно применять заготовки, не полностью соответствующие по форме готовому изделию, то вырубка может производиться на машине безотходной резки, обеспечивающей непрерывность работы при полном отсутствии отходов и высокую производительность, достигающую 25 тыс. пар заготовок в смену. Однако такая форма заготовок при пониженной пластичности смеси и недостаточной растекаемости не обеспечивает заполнения прессформы и требует повышения давления при формовании в прессах.

Вулканизация

Превращение сырой смеси в резину происходит в процессе вулканизации. На прессах при повышенной температуре и давлении осуществляется окончательное формование резиновой смеси и вулканизация каучука — сшивание его молекул серой по месту двойных связей.

Для вулканизации применяются колонно-рамные вулканизационные прессы и вулканизационные карусельные прессы-автоматы МПС. Повышение температуры вулканизации осуществляется плитами, нагреваемыми паром или электричеством. 

Заготовка из сырой смеси помещается в прессформу, которая затем устанавливается на одном из этажей (плит) пресса. Давление создается снизу через плунжер.

Плиты поднимают давлением до 100 т (около 125 кгс/см2), смесь в прессформах формуется, а избыток смеси вытекает в зазоры, образуя выпрессовки — «заусеницы». При нагреве до 160—200° С в течение 4—15 мин. происходит вулканизация и получается готовое резиновое изделие, отличающееся четким рисунком, блеском и высокими механическими свойствами. После выемки из прессформы оно нуждается лишь в обрезке заусениц. Так проходит вулканизация непористых резин для обуви.

В случае изготовления пористых подошв различают два способа вулканизации: 1) роста, 2) запрессовки (чередования давления). При способе роста смесь с порообразователями заполняет лишь часть объема прессформы. При нагревании происходит разложение порообразователя и выделяются газы и пары (СО2, N2, H2O).

Создается давление внутри смеси от 3 до 7 кгс/см2, смесь увеличивается в объеме («растет»), заполняя всю прессформу. Недостатком этого способа является низкое качество формования, так как формуется изделие на самом последнем этапе, когда смесь расширилась по всей прессформе; смесь уже частично подвулканизована и плохо формуется (нечеткие грани и рисунок, раковины и т. п.).

При способе запрессовки или, как его еще называют, способе переменного давления или чередования давления, смесь вначале запрессовывается под высоким давлением (до 70 кгс/см2}, а затем давление снимается, и смесь растет за счет давления газов, выделяющихся при разложении порообразователей Способ обеспечивает высокое качество формования, но подошвы получаются с большей плотностью, чем при способе роста.

Отделка

Заключительной операцией технологического процесса изготовления готовых деталей из вулканизованной резины является отделка их после охлаждения, а именно: обрезка выпрессовки (заусенцев). Для этого служит тримминг-машина, имеющая два дисковых ножа, расположенных под углом 90° друг к другу. Изделие подается выпрессовкой в зазор между ножами, которые отрезают выпрессовку по контуру. Если изделия представляют собой формованные детали, то их после удаления выпрессовок сортируют и отправляют потребителям.

Кроме обычных резиновых подошв изготовляют специальные резиновые подошвы. Так, для рабочей обуви горячих цехов применяют шпредированные подошвы. Их вырубают из пластин трехслойного шпредированного бельтинга, т. е. из прессованной многослойной прорезиненной ткани. При их изготовлении ткань обкладывают с двух сторон резиновой смесью.

Обкладка производится на каландре, причем процесс называют шпредированием, откуда и произошло название материала. Затем три слоя соединяют вместе (дублируют) и вулканизуют слоистый материал. Ткань предотвращает расплющивание и расползание таких подошв при сильном нагреве, чем и определяется их применение. Иногда блок из дублированного шпредированного бельтинга нарезают пластинами перпендикулярно плоскости ткани и, сложив их вместе торцами наружу, завулканизовывают. Такие подошвы называют торцовыми.

В последнее время разрабатываются методы литья резин под давлением.





Скачать файл (693.3 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru