Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ современного состояния технологических процессов производства обуви 12
1.1 Современные материалы, применяемые в производстве обуви и требования предъявляемые к ним 12
1.2 Современные методы конструирования и технологии производства обуви и требования, предъявляемые к ним 25
1.3 Основы высокочастотной плазменной обработки 36
1.4 Постановка задачи 43
Глава 2. Описание установки и методик проведения эксперимента 45
2.1 Описание высокочастотной плазменной установки и аппаратуры для определения параметров плазмы 45
2.2 Выбор объекта исследования 49
2.3 Методика проведения экспериментальных исследований взаимодействия обувных материалов с высокочастотным разрядом пониженного давления 57
2.4 Методика оценки качества обувных материалов 60
2.5 Оценка погрешности измерений параметров потока плазмы и свойств материалов для обуви 67
Глава 3. Экспериментальные исследования влияния неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления на свойства обувных материалов 69
3.1 Влияние низкотемпературной плазмы на свойства материалов, применяемых в обувной промышленности 69
3.2 Изменение формоустойчивости обуви в результате воздействия ВЧ-разряда 79
3.3 Структурные изменения обувных материалов под воздействием ВЧ-плазмы 87
3.4 Физические закономерности комплексного применения свойств обувных материалов при воздействии на них плазмой ВЧЕ разряда пониженного давления 95
Глава 4. Разработка рекомендаций по промышленному применению неравновесной низкотемпературной высокочастотной плазмы в производстве обуви 108
4.1 Разработка технологического процесса соединения заготовки верха обуви, модифицированной плазмой ВЧЕ- разряда пониженного давления, с низом обуви клеевого метода крепления 108
4.2 Разработка опытно-промышленной ВЧ плазменной установки для обработки заготовки верха обуви 114
Выводы 119
Литература 121
Приложение
- Современные методы конструирования и технологии производства обуви и требования, предъявляемые к ним
- Методика проведения экспериментальных исследований взаимодействия обувных материалов с высокочастотным разрядом пониженного давления
- Изменение формоустойчивости обуви в результате воздействия ВЧ-разряда
- Разработка опытно-промышленной ВЧ плазменной установки для обработки заготовки верха обуви
Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время все большее внимание уделяется созданию изделий обувной промышленности с повышенной формоустойчивостью. Изменение деформационных свойств обувного материала, позволяет создавать требуемую форму изделия и сохранять эту форму в процессе эксплуатации, так как обувь подвергается различным механическим воздействиям: многократному изгибу, ударам, охлаждению, нагреву, увлажнению.
Проблема обеспечения формоустойчивости обуви остается актуальной и сегодня. Имеющийся возврат обуви по дефекту «плохой формоустойчивости изделий в процессе носки» остается наибольшим, так как используемые в качестве верха обуви материалы не всегда обеспечивают хорошую формовочную способность. Для решения этой проблемы необходима разработка новых технологий для повышения формовочной способности материала. Учитывая вышесказанное, для получения материалов с улучшенной формовочной способностью и повышения формоустойчивости готовой обуви целесообразно проводить их модификацию.
Перспективным методом модификации натуральной кожи и полимерных материалов является воздействие неравновесной низкотемпературной плазмой, создаваемой с помощью высокочастотного емкостного разряда (ВЧЕ) пониженного давления.
В отличие от других видов низкотемпературной плазмы, обработка ВЧЕ плазмой пониженного давления позволяет изменять физико-механические свойства кожи за счет изменения структуры поверхностных и глубинных слоев высокомолекулярных материалов. В связи с этим обработка материалов обувной промышленности на основе натуральной кожи и полимерных материалов в потоке плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления представляет большой научный и практический интерес.
Работа направлена на решение актуальной проблемы создания обувного материала на основе натуральной кожи и полимерных материалов с повышенной формовочной способностью, позволяющей производить обувь с повышенной формоустойчивостью за счет обработки деталей верха обуви ВЧЕ- плазмой пониженного давления.
Работа выполнена в Казанском государственном технологическом университете в рамках научно-исследовательской работы 1.01.03 Д по теме «Взаимодействие высокочастотного разряда с капиллярно-пористыми структурами» 2003г. и при поддержке гранта АН РТ по теме «Высокочастотная плазменная струйная обработка твердых тел сплошной и капиллярно-пористой структур» 2003-2004гг.
Целью работы является создание материалов для производства обуви с повышенной формовочной способностью за счет регулирования их физико-механических характеристик путем воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления на детали верха обуви.
Методы исследований. В работе для решения поставленных задач использовались современные методики измерения физических и механических свойств и исследованы структуры материала. Результаты исследований сравнивались и сопоставлялись с известными экспериментальными и теоретическими данными других авторов.
Объектами исследования выбрана кожа из шкур КРС хромового дубления, материалы низа обуви термоэластопласт (ТЭП). В исследованиях использовались клея на основе полиуретановых (ПУ) полимеров.
Основные экспериментальные результаты получены путем комплексных механических и физических испытаний обувных материалов и готовой обуви, прошедших плазменную обработку в сравнении с контрольными образцами (без плазменной обработки). Для установления влияния ВЧЕ разряда пониженного давления на свойства комплексных материалов обувной промышленности применялись следующие методы: рентгеноструктурный, рентгеноспектральный анализы и электронная микроскопия. Для определения формовочной способности материала и формоустойчивости обуви исследовались физико-механические характеристики, адгезионная прочность соединения деталей верха и низа обуви. Результаты измерений и исследований обрабатывались с применением методов математической статистики.
Научная новизна работы
1. Разработан комплексный обувной материал на основе натуральной кожи с улучшенными деформационными характеристиками, приводящими к улучшению формовочной способности за счет обработки его плазмой ВЧЕ разряда пониженного давления.
2. Впервые установлено, что ВЧЕ плазменная обработка дает возможность регулировать формовочную способность материалов обувной промышленности за счет расщепления пучков волокон дермы и комформационных изменений, приводящих к дополнительному упорядочению структуры коллагена.
3. Установлено, что плазменное воздействие на обувные материалы верха обуви (натуральная кожа), улучшает ее физико-механические свойства: увеличивается предел прочности при растяжении и прочность лицевого слоя на 25-30%, устойчивость покрытия к многократному изгибу на 33%, устойчивость к истиранию на 50%, намокаемость и гигроскопичность кожи на 40-50%.
4. Выявлено, что наиболее эффективное увеличение адгезионной прочности обувных материалов происходит в процессе плазменной обработки заготовки верха обуви из натуральной кожи в режиме GAr=0,04 г/с, Р=26,6 Па, Wр=1,6 кВт, t=3 мин, с последующим соединением с низом обуви– ТЭП марки ДСТ -30, при этом термическое воздействие, оказываемое на материалы, не влечет за собой их деструкции.
5. Установлено, что обработка ВЧЕ- плазмой пониженного давления позволяет увеличить формоустойчивость обуви в процессе хранения и эксплуатации. Гибкость обуви увеличивается на 15-20 %, остаточная деформация подноска уменьшается на 40-50 %, остаточная деформация задника уменьшается на 30-40 %.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
- Разработаны рекомендации по использованию материалов для деталей верха обуви с улучшенной формовочной способностью за счет обработки их плазмой ВЧЕ- разряда пониженного давления.
- Установлены параметры плазменной обработки, позволяющие улучшять физико-механические свойства деталей верха обуви из натуральной кожи хромового дубления: GAr=0,04 г/с, Р=26,6 Па, Wр=1,6 кВт, t=3 мин.
- Разработан метод получения особо прочных адгезионных соединений деталей верха и низа обуви с применением плазменной обработки. Адгезионная прочность соединения увеличивается на 40 %.
- Разработана технология получения обуви из материалов, обладающих повышенной формовочной способностью с применением плазменной обработки.
- В результате обработки ВЧЕ- плазмой деталей верха обуви повышается ее формоустойчивость и увеличивается срок службы.
- Разработана опытно-промышленная ВЧ плазменная установка для обработки заготовки верха обуви из натуральной кожи.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Результаты экспериментальных исследований повышения формоустойчивости обуви клеевого метода крепления при воздействии плазмы ВЧЕ разряда пониженного давления на детали верха обуви из натуральной кожи, показывающие, что плазменная обработка ведет к изменениям микроструктуры кожи, упорядочению структуры, следствием чего является улучшение физико-механических свойств, определяющих формовочную способность обувных материалов.
2. Результаты экспериментальных исследований структурных изменений в процессе плазменной обработки деталей верха обуви, показывающие, что плазменная обработка не вызывает деструкции материала, а приводит к конформационным изменениям в надмолекулярной структуре.
3. Результаты экспериментальных исследований взаимодействия затяжной кромки заготовки деталей верха обуви, модифицированной плазмой ВЧЕ- разряда пониженного давления с полиуретановым клеем позволили установить, что прочность клеевого соединения верха обуви с низом обуви увеличивается на 40 %.
4.Результаты экспериментальных исследований механических свойств кож для верха обуви из шкур КРС: предел прочности при растяжении и прочность лицевого слоя повышается на 25-30 %, устойчивость покрытия к многократному изгибу - на 33 %, устойчивость к истиранию - на 50 %.
5.Технологический процесс соединения деталей заготовки верха обуви, модифицированных плазмой ВЧЕ- разряда пониженного давления, с низом обуви клеевого метода крепления позволяет увеличить формовочную способность материалов за счет увеличения основных параметров физико – механических свойств в 1,5-2 раза.
Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит: в выборе и обосновании методик экспериментов; непосредственном участии в проведении экспериментов; в анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов; в разработке технологического процесса сборки обуви с применением ВЧЕ плазмы пониженного давления.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались на международной научной конференции «Актуальные проблемы науки, техники и экономики производства изделий из кожи» (Беларусь, Витебск, 2004); международной научно – практическая конференции студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности» (Казань, 2006); научной сессии КГТУ (Казань, 2005, 2006).
Основные результаты работы изложены в 8 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов и приложений. В тексте приведены ссылки на 123 литературных источника. Работа изложена на 133 страницах машинописного текста, содержит 36 рисунков,32 таблицы.
Современные методы конструирования и технологии производства обуви и требования, предъявляемые к ним
В зависимости от целевого назначения обувь изготавливают различных видов. Обувь каждого вида может иметь всевозможные конструктивные решения. Конструкция обуви - это строение, характеризующееся особенностями отдельных элементов верха и низа, их взаимным расположением и способами крепления. Каждая конструкция может иметь множество вариантов - моделей. Модели одного конструктивного решения могут отличаться материалом, линиями, фурнитурой.
Обувь конструируется в определенной последовательности. На первом этапе определяют: сбор информации; учет особенностей целевого назначения; уточнение свойств, характеризующих качество изделия (функциональных и эстетических); разработку и утверждение эскизов. На втором этапе определяют: подбор колодок, каблуков, материалов верха, подкладки, межподкладки, фурнитуры; создание конструкции верха обуви (получение разверток боковых поверхностей колодок, нанесение конструктивной сетки, выявление и учет деформаций при формовании, разработка деталей верха подкладки и меж подкладки); конструирование промежуточных деталей (подбор материалов для задников, подноска, простилки, геленка и разработка деталей); создание конструкции низа обуви (подбор материалов для стельки, каблука, подошвы и других деталей; получение развертки стелечной поверхности; нанесение конструктивной сетки; разработка деталей низа обуви и методы крепления). На третьем этапе производят: серийное размножение (колодок, каблуков и контрольных шаблонов; шаблоны деталей верха, низа и промежуточных); экономический анализ материальных и трудовых затрат; изготовление рабочих шаблонов [12].
Основными исходными данными конструирования моделей обуви являются размеры стопы, поверхности колодки в целом и ее отдельных участков, показатели физико-механический свойств системы материалов обуви, а так же особенности технологического процесса и оборудования обувного производства.
Все детали обуви можно разделить на наружные, внутренние и промежуточные. Видимые детали обуви показаны на рисунке 1.
Основой разрабатываемых конструкций обуви являются плоскостные развертки боковых и нижней поверхностей колодок. В настоящее время большое число способов получения разверток, предложенных различными авторами. Эти развертки отличаются конфигурацией, длиной периметра, размерами. Наиболее распространенными являются способы получения развертки боковой поверхности колодки с помощью бумаги (упрощенный способ), поливинилхлоридной пленки (на вакуум - аппарате) и ткани, пропитанной пленкообразующей жидкостью (способы жесткой оболочки или слепка). Полученная развертка устанавливается в системе координат. Последовательно наносят базисные и вспомогательные линии. Развертку с нанесенной конструктивной сеткой изготавливают из тонкого картона. В соответствии с утвержденным эскизом на колодку, вычерченную в системе координат наносят развертку контуров деталей верха. Учитывая деформации, возникающие при формовании заготовки верха, корректировать сборочную модель и устанавливают припуск на затяжку. Применяя специальные инструменты, производят деталировку деталей верха, подкладки и межподкладки. Устанавливают припуск на сборку и обработку.
В зависимости от особенностей конструкции заготовки верха используют различные приемы получения контуров деталей верха. Представляется возможность получение контуров деталей в соответствии с эскизом и формой применяемой колодки. При разработке асимметричных моделей для воспроизведения контуров деталей вырезают две кальки -развертки. Детали, зарисованные с внутренней и наружной боковых сторон колодки, сопоставляют и корректируют. При разработке моделей ботинок, сапог и сапожек контуры деталей наносят непосредственно на развертку и основой их построения являются базисные и вспомогательные линии.
Величина припуска на затяжку зависит от конструкции, свойств и толщины используемых при ее изготовлении материалов, методов формования заготовки и крепления низа обуви, а так же применяемого оборудования.
После учета деформации заготовки приступают к деталировки -получению отдельных деталей на основе рабочего чертежа модели верха обуви. Основным приемом деталировки является вырезание деталей из бумаги или картона [13].
Основой для получения подкладки является контур сборочной модели верха обуви и отдельных деталей без учета припуска на обработку края. Подкладку разрабатывают в соответствии с особенностями конструкции или модели обуви.
Межподкладка предназначена для получения необходимой стойкости и сохранения приданной формы деталей при эксплуатации. Она способствует выравниванию тягучести деталей заготовки при формовании. Детали межподкладки разрабатывают в соответствии с деталями верха обуви, но должны быть их короче.
При конструировании подошв, подложек и подметок исходными данными являются: эталон колодки, шаблон стелечной поверхности, техническое описание заготовки, и деталей низа, затянутая на колодку заготовка коэффициента деформации изделия и метод крепления деталей низа. Для получения развертки со стелечной поверхности колодки используют оригинал или подбирают колодку с достаточными четкими гранями между боковой и стелечной поверхностями. При получении развертки со стелечной поверхности колодку ставят на лист бумаги и отвесно поставленным карандашом обводят контуры ее следа. К контуру прибавляют припуск 7-10 мм, бумагу обрезают по линии припуска по всему контуру, делают надрезы глубиной 15-20 мм, с расстоянием между ними 10-15 мм. Потом бумагу наклеивают на след колодки с последующим огибанием полосок по грани и отметкой карандашом полученного контура. После этого стельку снимают с колодки, наклеивают на бумагу и вырезают по намеченному контуру [14]. Длиннотные и широтные размеры полученного шаблона стелечной поверхности должны соответствовать ГОСТу.
Методика проведения экспериментальных исследований взаимодействия обувных материалов с высокочастотным разрядом пониженного давления
Оценивались эксплуатационные, технологические свойства обувных материалов при обработке их потоком низкотемпературной плазмы пониженного давления. С этой целью проводилось комплексное изучение механических, физических и физико-химических свойств, структуры, состава объектов исследования.
Эксперименты проводились следующим образом: фиксировались все параметры разряда, а один из параметров варьировался с определенным шагом. Для уменьшения разброса параметров исходных образцов кожу брали из одной партии, изготавливали обувь на одном и том же оборудовании. С каждой партии выбирали контрольный образец.
Установление конкретных закономерностей изменения характеристик свойств обувных материалов от режимов ВЧ плазменной обработки. Параметры изменялись в следующих интервалах; рабочее давление 10,0 -80 Па, расход плазмообразующего газа от 0,04-0,12 г/с, частота генератора 13,56 МГц, мощность разряда 0,15-2,01 кВт, в качестве рабочего газа использовался аргон.
Изучение свойств материалов до и после плазменной обработки проводилось с использованием следующих методов исследования и испытаний.
Особенности структуры кожи обуславливают значительную изменчивость показателей механических свойств различных участков одной кожи или его партий. Поэтому отбор проб для химических анализов и физико-механических исследований проводился в соответствии с ГОСТ 9380-75. Для получения сопоставимых результатов эксперимента определение параметров свойств кожевенных материалов проводили при нормальных условиях (Т=20+3, относительная влажность воздуха 65+5%).
Толщину образцов кожи измеряли толщиномером индикаторного типа ТР, в котором давление подвижной площадки на образец, расположенный на неподвижной площадке, создается с помощью пружины по ГОСТ 11358-74. Измерения производили с абсолютной погрешностью ±0,01 мм.
Испытания кожи на растяжение по ГОСТ 938,11 [94] проводили на маятниковых разрывных машинах РТ-250М с автоматическим прибором для записи диаграммы растяжения конструкции завода «Текстильмашприбор». Отбор и подготовку образцов к испытаниям осуществляли согласно ГОСТ 938.12. Предел прочности при растяжении (ор) фиксировали по шкале нагрузок разрывной машины. Прочность лицевого слоя (о л) определяли при появлении трещины лицевой поверхности. Величину нагрузки, необходимую для подсчета напряжения и момент появления трещин, определяли по диаграмме растяжения или фиксировали по шкале нагрузок. Удлинение измеряли одновременно с пределом прочности при растяжении на тех же образцах.
Определение относительного удлинения при некотором заданном напряжении (10 МПа) осуществлялось следующим образом: во время проведения испытания по шкале нагрузок наблюдали за моментом достижения вычисленной нагрузки и в этот момент фиксировали удлинение по шкале удлинения в миллиметрах. Кожа относится к упругопластическим материалам и не подчиняется закону Гука, поэтому модуль упругости является условным показателем.
Устойчивость покрытий на коже к многократному изгибу определяли на приборе ИПК-2 по ГОСТ 138.68. Погрешность измерений ± 8 %. Этот показатель характеризуется числом изгибов образца кожи до появления дефектов на покрытии.
Устойчивость покрытия к сухому и мокрому трению определяли по ГОСТ 938.29 на приборе ПОМ. В патроне прибора закрепляли кусок очищенного от аппретуры миткаля в сухом, а затем в мокром состоянии. Патрон располагали на образец и подвергали вращению, по количеству оборотов до появления дефектов на покрытии судили об устойчивости окраски к сухому и мокрому трению. Адгезионную прочность (П), Н/м определяли: где Рур- средняя нагрузка при отслаивании, Н а- ширина образца, м.
Клеящую способность полиуретанового клея определяли через 1 минуту (первоначальная прочность) и 24 ч (основная прочность склеивания) проводят на образцах кожа + кирза методом расслаивания по ГОСТ 22307-77. Образцы кожи подвергают шершеваииго в одном направлении абразивным полотном. На подготовленную рабочую поверхность образцов кожи равномерно и однократно наносят клей. Сушка клеевой пленки в течение 90 мин при t= 20±3 С. Масса клеевой пленки на образце кожи после сушки должна быть в пределах 0,15-0,25 г. Образцы ткани намазывают равномерно клеем. Намазка клеем двукратная. Сушка клея после 1- намазки- 10-15 мин, после 2- 90 мин при t= 20±3. Масса клеевой пленки на образце кожи после сушки должна быть в пределах 0,6-0,8 г. Перед склеиванием проводят тепловую активацию клеевых пленок на обеих склеиваемых поверхностях, в термостате. Для полиуретанового клея при t= 110С в течение 2 мин. За указанное время температура клеевой пленки должна быть не менее 50-55С.
После тепловой активации, не позднее чем 10-15 с образцы накладывают один на другой и помещают под пресс на 30 с. Склеенные образцы выдерживают перед определением прочности склеивания выдерживают при t= 20±3 С. Прочность склеивания определяли на разрывной машине РМ-3.
Изменение формоустойчивости обуви в результате воздействия ВЧ-разряда
Одним из комплексных показателей систем материалов для верха обуви является формоустойчивость - свойство изделия сохранять приданную ему форму в процессе хранения и эксплуатации. На формоустойчивость влияют деформационные свойства системы материалов и кинетика процесса деформации [18]. Чем больше и продолжительнее деформация материала, тем лучше формоустойчивость изделия из него, так как внутренние напряжения, возникшие при деформации, релаксируют, а материал, имеющий высокую остаточную деформацию, при повторных нагружениях уже менее способен к ней.
Формоустойчивость изделия не имеет смысла оценивать раздельно для разных материалов, так как оно многослойно, т.е. представляет собой комплекс материалов. При оценке кожи и других материалов, применяемых в производстве обуви большим числом показателей свойств необходимы испытания изделия в эксплуатации.
Для оценки эксплуатационных свойств материала после обработки ВЧ- плазмой проведена опытная носка обуви, так как при лабораторных испытаниях не удается создать такие же условия воздействия на материал, как в условиях эксплуатации.
За основу метода определения формоустойчивости брались первоначальные размеры некоторых линий, которые наносились на заготовку. На союзку и носок обуви наносились 4 линии. Ширину переда измеряли по линиям 2,3,4, а длину по линии 1 (рис 3.7).
Формоустойчивость верха обуви определяли после носки путем непосредственного измерения на обуви величины приращения измеряемого участка и отнесения его к величине этого же участка готовой не ношеной обуви до, и после применения ВЧЕ - плазменной обработки.
В опытной носке участвовало 50 пар обуви - модельных мужских ботинок осеннее - весеннего сезона носки, клеевого метода крепления, модель 9-150Т с верхом из кожи КРС хромового дубления. Фасон колодки и подошвы «Арманй». Подкладка выполнена из трикотажного полотна «Траспира», в качестве подноска и задника использовали термопластичный материал, основная стелька выполнена из картона марки СЦМ + CI. Ботинки крепятся на ноге с помощью застежки - молния. Низ обуви выполнен из формованного термоэластопласта. Склеивание деталей верха и низа обуви производили полиуретановым клеем марки 900-И. Одна полулара из 50 пар, была обработана потоком ВЧ- плазмы, другая контрольная - необработанная. Обувь выдали носчикам, использующих ее во время работы. Регулярно осматривали обувь, фиксировали состояние деталей и узлов, отзывы носчиков об удобстве обуви.
Опытная носка показала, что наиболее сильным воздействиям подвергается участок верха обуви над плюсно - фаланговом сочленении стопы, который при переносе опоры стопы на пучки значительно изгибается (рис. 3.8., 3.9).
Установлено, что интенсивное увеличение размеров верха обуви, особенно в области пучков, происходило в течении первых 2-3 недель носки. В обуви, обработанной ВЧ- плазмой в режиме Wp=\,6 кВт, Р=13,3 Па, G,4,.=0,04 г/с, t = 3 мин, в процессе носки произошло увеличение поперечных размеров до 3 - 4 %, то есть это не считается потерей формы, а в обуви, не обработанной ВЧ- плазмой - контрольной произошло увеличение поперечного размера в области пучков более чем на 6 %, что свидетельствует о частичной потере формы.
Многократный изгиб материалов в области плюсно - фалангового сочленения привел к образованию неисчезающих складок. Радиус кривизны образующихся складок зависит от жесткости материала. Чем больше радиус складки, тем материал менее устойчив к многократному изгибу (рис 3.10.).
Анализ складок показал, что в обуви, необработанной ВЧ- плазмой в процессе складкообразования происходит разделение структурных элементов кожи. Возможность перемещения пучков волокон кожи относительно друг друга увеличивается, что и привело к более быстрому истиранию лицевого слоя кожи. Так же в не обработанной обуви происходит утонение толщины кожи в процессе носки (рисунок 3.10). Образовавшаяся трещина способствовала концентрации напряжения в месте разрыва, следствием чего является прорыв материала. Разрушение лицевого слоя кожи произошло во впадине складки.
Разработка опытно-промышленной ВЧ плазменной установки для обработки заготовки верха обуви
Для выпуска опытной партии разработана опытно-промышленная ВЧ плазменная установка, со скоростью вращения барабана 12 об/мин., которая позволяет проводить модификацию свойств комплексных материалов заготовки верха обуви. На рисунке 4.4 представлена схема опытно-промышленной ВЧ плазменной установки для обработки заготовки верха обуви. На рисунке 4.5 представлены фотографии опытно-промышленной ВЧ плазменной установки для обработки деталей заготовки верха обуви из натуральной кожи. Опытно-промышленная ВЧ плазменная установка состоит из основных частей: 1 - плексигласовый барабан, 2 - ВЧ - электроды, 3 - колпак вакуумной камеры, 4 - консоль для открытия крышки вакуумной камеры, 5 -вакуумная камера, 6 - система подачи и регулировки плазмообразующего газа, 7 - ВЧ - генератор, 8 - вакуумный откачной пост. Загрузка осуществляется в плексигласовую камеру через боковое отверстие в барабане. При закрытии крышки вакуумной камеры пластины устанавливаются в рабочее положение. Пластины для поддержания и горения разряда изготовлены из меди и охлаждаются водой. Во время обработки плазмой барабан вращается. Разряжение в камере создается при помощи насосов: АВР 50, НВЗ 63. Высокочастотный генератор предназначен для получения низкотемпературной плазмы, используемой для модификации свойств материалов, применяемых в технологии изготовления обуви, Напряжение питающей сети, В 380 Коэффициент полезного действия генератора %, не менее 75
Напряжение анодное, стабилизированное, кВ 9,5 Отклонение стабилизированного анодного напряжения при регулировании в пределах 6-9,5 кВ при изменении напряжения питающей сети ± 5%, не более Для дистанционного управления в генераторном блоке предусмотрен специальный клемник, к которому могут быть подключены дублирующие измерительные приборы и коммутационная аппаратура, расположенные на выносном пульте управления. В левой части генераторного блока расположены; анодный трансформатор, высоковольтный выпрямитель, контактор. В правой части внутри стального шкафа установлен алюминиевый шкаф. В этом шкафу размещены все высокочастотные цепи генератора: генераторная лампа, регулятор мощности, регулятор обратной связи, батарея конденсаторов анодного контура, анодный и сеточный дроссели. За передней правой дверью расположены элементы схемы стабилизации. В комплекте поставки предусмотрен радиочастотный кабель для подсоединения генераторного блока к блоку нагрузочного контура. В блоке нагрузочного контура находится вентилятор, для охлаждения конденсаторной батареи, и преобразователь высокочастотного напряжения, соединенный гибкими радиочастотными кабелями с прибором для измерения напряжения на нагрузочном контуре, размещенным на лицевой панели генераторного блока.
Обработку образцов проводят следующим образом: производят предварительную откачку вакуумной камеры, в разрядную камеру напускают рабочий газ. Регулировкой вентиля, соединяющего вакуумную камеру с механическими насосами, устанавливают заданное давление, после чего подводят ВЧ напряжение к электродам. Под действием электромагнитного поля от электродов происходит нагрев плазмообразующего газа до состояния плазмы. Режим плазменной обработки регулируют путем изменения расхода газа, мощности ВЧЕ разряда, давления в разрядной камере, длительности обработки. 1. Разработан новый обувной материал на основе кожи из шкур КРС хромового дубления и полимерного материала с улучшенной формовочной способностью путем его обработки в потоке низкотемпературной плазмы пониженного давления. 2. Выявлено, что ВЧЕ- плазменная обработка материалов обувной промышленности улучшает их физико-механические характеристики: увеличиваются предел прочности при растяжении и прочность лицевого слоя на 25-30%, увеличивается устойчивость покрытия к многократному изгибу на 33 %, устойчивость к истиранию на 50 %, что связано с разделением волокнистой структуры дермы и перераспределением ее пористости во время ВЧ плазменной обработки. Увеличивается показатель гигроскопичности кожи на 40-50 %. 3. Установлено, что плазменное воздействие на материал верха обуви из шкур КРС хромового дубления, не ухудшает показателей обуви клеевого метода крепления, определяющие формовочную способность системы материалов, а по ряду показателей улучшает характеристики: гибкость на 15 20%, уменьшается остаточная деформадия подноска на 40-50%, остаточная деформация задника уменьшается на 30-40%, прочность ниточных креплений увеличивается на 60 % 4. У становлено, что наиболее эффективное увеличение адгезионной прочности обувных материалов происходит в процессе плазменной обработки заготовки верха обуви из натуральной кожи в режиме -=0,04 г/с, Р=13,3 Па, Wp=l,6 кВт, /=3 мин, с последующим соединением с низом обуви- ТЭП марки ДСТ -30, при этом термическое воздействие, оказываемое на материалы, не влечет за собой их деструкции.
