авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 |

Разработка технологии производства обуви с использованием клеевых композиций повышенной экологичности

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Торосян Юлия Владимировна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ОБУВИ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КЛЕЕВЫХ КОМПОЗИЦИЙ

ПОВЫШЕННОЙ ЭКОЛОГИЧНОСТИ

Специальность 05.19.05 – «Технология кожи, меха, обувных и кожевенно-галантерейных изделий»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2011

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса», г. Шахты Ростовской области

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Прохоров Владимир Тимофеевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Замарашкин Николай Васильевич кандидат технических наук, доцент Минц Дмитрий Романович
Ведущая организация: ОАО «Рослегпром», г. Москва

Защита диссертации состоится «13» декабря 2011 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.236.02 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна».

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна».

Автореферат диссертации размещен на официальном сайте университета: http://www.sutd.ru/ .

Автореферат разослан 11 ноября 2011 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета Д 212.236.02 В.В. Сигачева

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. В настоящее время приоритетным направлением развития легкой промышленности является разработка экологически безопасных технологий производства продукции.

Технология производства обуви связана с применением различных химических материалов и технологий, использование которых сопровождается выделением вредных веществ.

Клеевой метод крепления низа обуви, являющийся доминирующим среди остальных методов, осуществляется с использованием клеев на основе органических растворителей. В общем объеме клея содержание растворителей составляет 70-80 %. Часть летучих органических соединений (ЛОС), испаряясь при сушке клеевой пленки, попадает в атмосферный воздух, загрязняя его, а часть остается в клеевой пленке, и при эксплуатации обуви оказывает отрицательное воздействие на стопу носчика. Еще одним источником ЛОС является предварительная химическая обработка подошвенных материалов, являющаяся необходимой операцией для обеспечения максимальной прочности приклеивания низа обуви. Альтернативными с позиции экологической безопасности являются клеи-расплавы, но использование их для клеевого крепления низа обуви до сих пор тормозилось отсутствием рецептур, обеспечивающих надежное водо-, термостойкое соединение.

Разработка технологии приклеивания низа обуви, обеспечивающей максимальную прочность склеивания, исключающей использование клеев растворного типа является актуальной задачей, решение которой позволит повысить экологическую безопасность обуви клеевого метода крепления, а также технологии производства, что существенно улучшит условия труда производственного персонала обувных предприятий и состояние экосистемы в целом.

Актуальность работы также подтверждается тем, что она выполнялась в рамках НИОКР по теме: «Разработка современных экологически безопасных и долговечных материалов нового поколения для различных отраслей народного хозяйства», проект № 6078р/8683-1 «Разработка экологически безопасных клеевых композиций для производства изделий из кожи», государственной бюджетной работы «Разработка рекомендаций по созданию инновационных технологических процессов на базе нанотехнологий по производству экологически безопасной продукции для потребителей регионов ЮФО и СКФО».

Работа соответствует научной специальности 05.19.05 «Технология кожи, меха, обувных и кожевенно-галантерейных изделий» (16. Разработка теоретических вопросов клеения обувных материалов), исследования проведены на кафедрах «Технология изделий из кожи, стандартизация и сертификация», «Химия» ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС».

Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является разработка технологии клеевого крепления низа обуви из различных материалов и рецептур композиций клея-расплава повышенной экологичности, исключающих проведение предварительной химической обработки подошвенных материалов и обеспечивающих прочность и влагостойкость соединения.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи исследования:

- систематизация и анализ клеевых композиций, применяемых для клеевого крепления низа обуви;

- исследование адгезионных свойств сополимера этилена и винилацетата (СЭВА) – основы клея-расплава - при введении в их состав нанодисперсных модифицирующих добавок;

- разработка базовых рецептур и изучение структуры и свойств клеев-расплавов на основе СЭВА для клеевого крепления низа обуви;

- разработка методики приклеивания низа обуви из различных материалов с использованием модифицированных клеев-расплавов на основе СЭВА;

- исследование эксплуатационных свойств обуви предлагаемого способа крепления;

- оптимизация технологии приклеивания низа обуви из различных материалов с использованием модифицированных клеев-расплавов на основе СЭВА при помощи математических методов планирования эксперимента;

- оценка эффективности использования разработанных клеев-расплавов на основе СЭВА при производстве обуви.

Методы исследования. Теоретической и методологической основой диссертационного исследования послужили методы планирования эксперимента, системного анализа, а также использование ПЭВМ и пакетов прикладных программ Microsoft Office и символьных математических вычислений Maple 9.5 для операционной системы Windows XP.

Исследования структуры СЭВА проводились с использованием физико-химических методов анализа на современных приборах и лабораторных установках ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС» и ФГАОУ ВПО «ЮФУ». Для исследования показателей свойств клеевых соединений использована стандартная методика испытаний на расслаивание, термостойкость и водостойкость.

Научная новизна работы:

- исследованы адгезионные свойства сополимера этилена и винилацетата (СЭВА) – основы клея-расплава при введении в их состав нанодисперсных модифицирующих добавок;

- разработана методика составления базовых рецептур и изучены структура и свойства клеев-расплавов на основе СЭВА для клеевого крепления низа обуви;

- доказано, что для получения клеев-расплавов на основе СЭВА достаточным является введение нанодисперсного диоксида кремния, оказывающего интенсифицирующее действие на реологические и адгезионные свойства, а также повышающего термостабильность СЭВА;

- разработана методика приклеивания низа обуви из различных материалов с использованием модифицированных клеев-расплавов на основе СЭВА;

- получены математические модели, описывающие зависимости прочности приклеивания низа обуви из подошвенных резин на основе полярных и неполярных каучуков от количества нанодисперсного диоксида кремния в составе клеев-расплавов на основе СЭВА;

- определены оптимальные технологические режимы приклеивания низа обуви для различных подошвенных материалов.

Практическая значимость работы:

- определены закономерности влияния на прочность приклеивания низа обуви состава клеевых композиций на основе СЭВА;

- разработаны базовые рецептуры клея-расплава для приклеивания низа обуви из различных подошвенных материалов путем введения в СЭВА нанодисперсного диоксида кремния, отвечающие требованиям экологической безопасности, технологическим и эксплуатационным требованиям, предъявляемым к клеям для основного склеивания;

- минимизировано количество компонентов клеев-расплавов на основе СЭВА за счет использования в качестве наполнителя нанодисперсного диоксида кремния;

- исключена необходимость проведения предварительной химической обработки подошвенных резин перед склеиванием при использовании клея-расплава на основе СЭВА, модифицированного нанодисперсным диоксидом кремния;

- снижена трудоемкость технологического процесса производства обуви за счёт сокращения количества технологических операций, связанных с нанесением клея на поверхности затяжной кромки и подошвы, проведением предварительной химической обработки подошвенных резин.

Апробация работы и внедрение результатов:

Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях ЮРГУЭС (2007-2011 гг. г. Шахты), международных научно-технической конференциях «Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности» (2007- 2011 гг. г. Витебск), конкурсе проектов по программе «У.М.Н.И.К.» (2007-2010 гг. г. Новочеркасск, победитель конкурса), международной научной конференции «Актуальные проблемы создания и использования новых материалов и оценки их качества» (г. Москва, 2010 г.), на кафедре «Технология изделий из кожи, стандартизация и сертификация» (ТИК СС) ФГБОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса».

Диссертационное исследование выполнялось в рамках НИОКР по теме: «Разработка современных экологически безопасных и долговечных материалов нового поколения для различных отраслей народного хозяйства», проект № 6078р/8683-1 «Разработка экологически безопасных клеевых композиций для производства изделий из кожи», государственной бюджетной работы «Разработка рекомендаций по созданию инновационных технологических процессов на базе нанотехнологий по производству экологически безопасной продукции для потребителей регионов ЮФО и СКФО» кафедры «Технология изделий из кожи, стандартизация и сертификация». Разработанные рецептуры клеев-расплавов на основе СЭВА, результаты исследования, выводы и рекомендации апробированы на обувных предприятиях ЗАО «Донобувь» г. Ростов-на-Дону, на ООО «Велрост», г. Шахты; на ООО «Ортопедический центр «Персей»», г. Москва, а также в учебном процессе ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС» для специальностей 260905 «Технология изделий из кожи», 260906 «Конструирование изделий из кожи» при изучении дисциплины «Технология изделий из кожи», для выполнения исследовательской работы на стыке фундаментальных дисциплин, курсового и дипломного проектирования.

Публикации.

По теме диссертационной работы опубликовано 3 статьи в журналах, входящих в «Перечень…» ВАК Министерства образования и науки РФ; 2 раздела в коллективной монографии; 16 статей в международных сборниках научных трудов; 7 статей во всероссийских и региональных сборниках научных трудов.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников, приложения. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 50 иллюстраций, 16 таблиц и 3 приложения. Список использованных источников включает 125 наименований.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, их научная и практическая значимость.

В первой главе диссертационной работы обоснована целесообразность направления исследования и проведена систематизация научной информации о технологии приклеивания низа обуви. Рассмотрены основные проблемы, связанные с обеспечением надежного клеевого соединения верха и низа обуви. Установлено, что традиционная технология приклеивания низа обуви основывается на использовании полиуретановых и полихлоропреновых клеев на основе органических растворителей и проведении предварительной химической обработки поверхности подошвенных материалов, что, однако, не во всех случаях обеспечивает необходимый уровень надежности клеевого соединения. Помимо этого, данные технологические операции сопровождаются выделением летучих органических соединений (ЛОС), загрязняющих воздух рабочей зоны и окружающей среды. Анализ данных о количестве ЛОС, выделяемых при производстве обуви клеевого метода крепления с использованием клеев растворного типа показал, что на долю органических растворителей приходится до 80 % от общей массы клея.

Одним из перспективных типов клеев, обеспечивающих надежное клеевое соединение и являющихся экологически безопасными, являются клеи-расплавы на основе сополимера этилена и винилацетата (СЭВА). В работах Гвоздева Ю.М., Прохорова В.Т. Зерковского О.А. была предложена технология приклеивания низа обуви с использованием клеев-расплавов на основе СЭВА. Однако, вследствие дороговизны составляющих компонентов клеев, а также сложностью соблюдения технологических режимов при их использовании, данная технология не нашла широкого применения, а производство отечественных клеев-расплавов на основе СЭВА так и не было налажено.

Возможности современных технологий, основанных на использовании наночастиц, позволили расширить диапазон применения СЭВА, в том числе и в качестве клеев-расплавов для приклеивания низа обуви, обеспечивающих высокую прочность склеивания без предварительной химической обработки подошвенных материалов.

Во второй главе представлены характеристики объектов и описание методов исследования. В качестве полимерной основы клея были выбраны сополимеры этилена и винилацетата (СЭВА) производства ОАО «НефтеХимСевилен», г. Казань. Так как на свойства СЭВА оказывает влияние содержание винилацетата, для исследований были взяты марки СЭВА с различным массовым содержанием винилацетата: 12306-020 (15-20 масс.ч.), 11507-070 (21-24 масс.ч.), 11808-340 (26-30 масс.ч). СЭВА являются термопластами, обладают повышенной адгезией к широкому спектру материалов, хорошо совместимы с другими компонентами клея.

Для повышения адгезионных свойств, регулирования скорости кристаллизации, вязкости и текучести клея-расплава на основе СЭВА в его состав вводился нанодисперсный (50 нм) диоксид кремния производства ООО «Cofex», г. Москва. Вследствие малых размеров и других поверхностных свойств, наночастицы более активно взаимодействуют с полимерами. Для сравнения использовался также микродисперсный диоксид кремния (16 мкм), применяемый при разработке композиционных материалов в качестве эффективного регулятора и стабилизатора реологических свойств.

Для отработки технологии приклеивания низа обуви разработанными клеями-расплавами на основе СЭВА были исследованы различные материалы верха, отличающиеся структурой, способом отделки, и материалы низа с различной степенью полярности. В работе рассматривались следующие системы материалов: выросток хромового дубления - резина на основе каучука СКН-26 (полярная), искусственная кожа - резина на основе каучука СКН-26, ткань - резина на основе каучука СКН-26, выросток хромового дубления – резина на основе каучука СКС-30 (неполярная), искусственная кожа - резина на основе каучука СКС-30, ткань - резина на основе каучука СКС-30.

Применение в работе наноматериалов определило использование высокочувствительных методов для оценки физико-химических, реологических и адгезионных свойств клеев-расплавов на основе СЭВА. В работе применяли методы ИК-Фурье-спектроскопии, дифференциальной сканирующей калориметрии и термогравиметрического анализа.

Технологические свойства разработанных клеев-расплавов оценивались определением прочности склеивания при расслаивании, тепло- и водостойкости.

Третья глава посвящена разработке технологии приклеивания низа обуви с использованием клеев-расплавов на основе СЭВА, обеспечивающих максимальную прочность склеивания без проведения предварительной химической обработки поверхности подошвенных материалов.

Для разработки рецептур клеев-расплавов во второй главе был обоснован выбор в качестве полимерной основы СЭВА. Проведен сравнительный анализ адгезионных и физико-химических свойств СЭВА с различным содержанием винилацетата и выбор полимерной основы клея, пригодной для разработки клеев-расплавов. Установлено, что наилучшей клеящей способностью и реологическими свойствами обладает СЭВА с 26-30 масс.ч. винилацетата (марки 11808-340). На его основе были разработаны базовые рецептуры клеев-расплавов, содержащие микродисперсный и нанодисперсный диоксид кремния в количестве от 1 до 10 масс.ч.

Как при наполнении СЭВА микродисперсным, так и нанодисперсным диоксидом кремния были получены их механические смеси, о чем свидетельствуют результаты дифференциальной сканирующей калориметрии, термогравиметрического анализа и ИК-Фурье-спектроскопии.

Анализ ИК-Фурье спектров СЭВА без наполнителя и клея-расплава на его основе СЭВА с содержанием нанодисперсного диоксида кремния, полученных на ИК-Фурье спектрометре Varian «Scimitar 1000 FT-IR», показал, что спектры идентичны друг другу (рисунок 1). Новых пиков на ИК-Фурье спектрах СЭВА при наполнении его нанодисперсным диоксидом кремния не наблюдается, что говорит об отсутствии химических взаимодействий между макромолекулами СЭВА и частицами наполнителя.

а б

а – СЭВА; б – клея-расплава на основе СЭВА с нанодисперсным диоксидом кремния в размере 5 масс.ч

Рисунок 1 – ИК-Фурье спектры

Эти сведения подтверждаются также результатами дифференциальной сканирующей калориметрии, представленной кривыми ДСК, полученные на синхронном дериватографе ТГ-ДСК STA 449 C Jupiter®(рисунок 2). При сравнении ДСК-кривых СЭВА в чистом виде и наполненного диоксидом кремния новых пиков, характеризующих тепловые эффекты, происходящие в смеси СЭВА и наполнителя, зафиксировано не было, что свидетельствует об отсутствии экзотермических и эндотермических процессов в исследуемом образце, а, следовательно, и химических реакций между макромолекулами СЭВА и частицами диоксида кремния.

Было установлено, что наполнение СЭВА диоксидом кремния повышает термостабильность расплава и ликвидирует выброс токсичных продуктов разложения. Это подтверждается результатами ТГА-анализа, представленными на рисунке 2, потери массы в наполненном образце не было зафиксировано (рисунок 2,б). Таким образом, исключается необходимость введения в клеевую композицию дополнительных компонентов – стабилизаторов.

а б

а – СЭВА; б – клея-расплава на основе СЭВА с нанодисперсным диоксидом кремния в размере 5 масс.ч.

Рисунок 2 –Термограммы



Pages:   || 2 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.