Факторы технологического процесса, влияющие на качество обуви
При производстве обуви на процесс ее изготовления влияет множество факторов. Для улучшения формоустойчивости обуви необходимо учитывать следующие факторы, влияющие на ее формоустойчивость:
¾ физико-механические свойства материала верха и низа;
¾ конструкцию заготовки обуви;
¾ увлажнение заготовки;
¾ величину и характер распределения деформаций по площади заготовки при затяжке;
¾ фиксацию формы;
¾ продолжительность нахождения обуви на колодке;
¾ гигрометрические параметры воздуха в цеху;
¾ условия транспортирования и хранения обуви;
¾ условия и динамику носки обуви [3].
Остановимся на некоторых из перечисленных факторов и кратко их охарактеризуем.
Наибольшее воздействие при движении человека испытывает участок верха обуви над плюсно-фаланговым сочленением стопы. При переносе опоры стопы на пучки эта часть верха подвергается наиболее сильному изгибанию. При сгибании стопы на материале над плюсно-фаланговым сочленением образуются складки в направлении, перпендикулярном к продольной линии стопы или близком к нему. В зависимости от толщины материала и конструкции обуви величина складок (их радиус кривизны) различна: от 0,5-1 мм в мягких и тонких материалах до 5-10 мм в жестких и толстых. Многократный изгиб материала приводит к его разрушению. Примерно считают, что нормальный материал для верха обуви должен выдерживать до разрушения не менее 1,5 млн. повторных изгибов. При отсутствии длинного жесткого подноска на союзке обуви образуются неисчезающие складки относительного большого радиуса кривизны, что несколько портит внешний вид верха обуви. Жесткий подносок в обуви уменьшает область возможного ее изгиба и радиус кривизны изгиба материала.
Если носок обуви сделать длинным и в то же время достаточно жестким, разместив его край примерно на расстоянии 0,76-0,78 Д от пятки, изгиб союзки будет сконцентрирована небольшом участке. При этом напряжение материала союзки при носке обуви достигает такой величины, что кожаный верх под влиянием изгибов может разрываться уже в течении 2-3 недель от начала носки. Следовательно, на качество обуви влияет конструкция ее верха.
Когда стопа опирается на пучки, происходит ее расширение в области плюсно-фалангового сочленения и периметр сечения стопы увеличивается в пучках на 10-15 мм, а по ширине – на 4-5 мм, что составляет около 5-7% от размера стопы в висячем положении.
Приформование верха к стопе происходит примерно происходит примерно за 2-3 недели носки обуви; далее наблюдается лишь незначительное растяжение материала союзки в поперечном направлении. Следует также отметить, что верх нормально вытянутой при формовании заготовки усаживается после съемки с колодки на 4-5 % в союзке в указанном выше направлении [4].
При формовании передней части заготовки верха хорошее качество формования достигается при устранении разницы между площадью плоского носка и площадью поверхности части. Но при формовании заготовки верха надо иметь некоторый запас прочности, поэтому удлинение материала должно быть 1,5-2 раза больше, чем требуется для посадки. При формовании заготовок верха обуви материал редко подвергается одноосному растяжению, обычно он находиться в более сложных условиях двухосной деформации, которая происходит в основном в результате растяжения пучков волокон (пряжи, нитей) сетчатого материала, а не сдвига. При одноосной деформации для получения пространственной формы материал должен сильно сокращаться в поперечном направлении, при двухосной – растягиваться одновременно в двух направлениях без ухудшения физико-механических свойств.
Интенсификация процессов увлажнения и сушки обувных материалов приводит к тому, что в материалах заготовки возникают значительные градиенты температуры и влагосодержания, что приводит к возрастанию уровня внутренних напряжений. Исходя из этого, с целью установления оптимальных режимов формования, обеспечивающих минимальный уровень остаточных напряжений, необходимы исследования релаксационных свойств материалов и систем материалов при различных режимах гигротермических воздействий.
Многочисленные исследования указывают, что большое влияние на формоустойчивость обуви оказывает достигнутый перед формованием уровень влажности в заготовке верха обуви.
Проводились попытки нормировать уровень влажности различных материалов, обеспечивающий высокий уровень фиксации формы. Установлен предельный уровень абсолютной влажности натуральной кожи, равный 30 – 33 %, дальнейшее повышение влажности тормозит процесс релаксации и может привести к уменьшению остаточных деформаций.
С увеличением влажности снижается не только усилие, необходимое для растяжения, но и повышается скорость релаксации, уменьшается остаточное напряжение, а вместе с ним увеличивается остаточная деформация. Оптимальный уровень относительной влажности эластичных кож установлен в пределах 24 – 26 %.
Для установления оптимальных параметров гигротермического воздействия при формовании изделий из кожи используют показатель − время прохождения влаги через кожу, который зависит от свойств применяемых материалов и вида лицевого покрытия кожи. Установлено, что повышению формоустойчивости способствует увлажнение обувных заготовок перед формованием до влагосодержания, соответствующего гигроскопическому состоянию материала, при котором в первые 30 – 60 секунд после нагружения наиболее эффективно проявляется пластифицирующее действие влаги.
Модернизация производства приводит к интенсификации многих производственных процессов, в частности сокращается время увлажнения и сушки обуви. В связи с этим возникает вопрос, как новые технологические режимы отражаются на формоустойчивости обуви. Исследования, проведенные учеными А.В. Лыковым, Ю.Л. Кавказовым, Н.И. Егоркиным, Б.М. Поляком, П.В. Явшицем, М.А. Файбишенко, Л.И.-О. Адигезаловым, А.С. Шварцем и др., явились основополагающими для развития гигротермии обувного производства.
Установлено, что значительно ускоряет процесс увлажнения совместное действие тепла и влаги, что реализуется при помощи термодиффузионного увлажнения. Привес влаги, достигаемый в заготовке при таком способе увлажнения, незначительный (+1÷ +9 %), но он находит большое распространение в связи с широким применением эластичных кож и использовании для фиксации формы обуви влажно-тепловой и тепловой обработки. Достигаемый уровень влажности в материале в большой степени зависит от температуры контактных плит, продолжительности обработки, влагосодержания влагоносителя и толщины кожи. Установлено, что путем быстрого (в течение 45 – 60 секунд) нагревания кожи с абсолютной влажностью 16 % до температуры 85 – 100 0С можно получить такой же эффект в области ускорения релаксации, повышения пластичности и снижения нагрузок, как и при увлажнении до относительной влажности 35 %[5].
Одним из основных факторов влияющей на формоустойчивость обуви является фиксация формы. Фиксация формы заготовок заключается в устранении напряжений, возникающих в заготовках в результате формования. Устранение напряжений в материалах является условием сохранения заготовками формы колодки. В противном случае процесс релаксации напряжений будет протекать дальше в готовой обуви. В этом направлении проводится много работ учеными различных школ и направлений [1, 6, 7-12]. Устранять напряжение в материале можно путем приложения физических или механических воздействий. Эти воздействия могут протекать до деформирования и во время выдержки в деформированном состоянии. Исследованиям релаксационных процессов в коже посвящен ряд работ Ратаутаса А.С. [8] и Кравченко А.Д. [9]. В работе [10] очень подробно исследован процесс релаксации напряжений в коже при гигротермической обработке, показана возможность интенсификации процесса влажно-тепловой обработки.
Наибольшее внимание ученых приковано к разработке режимов фиксации формы верха обуви. Сложные физические процессы, происходящие в коже при увлажнении, формовании и сушке, недостаточно изучены, хотя известно, что режимы их протекания оказывают большое влияние на изменение структуры материала [1,13-18].
Известно, что кожа существенно изменяет свои размеры в зависимости от влажности, поэтому на форму и размеры обуви при ее производстве существенное влияние оказывают гигротермические параметры воздуха в цехе [19]. Исследованием влияния условий хранения обуви на ее формоустойчивость занимались Любич М.Г., Кавказов Ю.Л. и др. [20,21], которыми было определено максимальное увеличение ширины союзки на 1,3-2,4% при 100% влажности воздуха в течение 30 суток. Такое увеличение размеров обуви практически неощутимо при носке. Таким образом, выше были перечислены основные факторы, влияющие на формоустойчивость обуви при ее производстве, а также в процессе эксплуатации.