Файл: Кутянин Г.И. Термостойкость и износостойкость кожи.pdf

реализуются. Следует только уточнить дозировку солей хрома и других минеральных дубителей при комбинированном дублении.

В дубильных смесях для подошвенных кож.хромтанидиого дуб­ ления необходимо все больше применять такие растительные и син­ тетические таннды, которые значительно повышают температуру сваривания, а следовательно, и износостойкость кожи.

, Повышение износостойкости подошвенных кож путем специаль­ ного жирования и пмпрегнирования не получило широкого приме­ нения вследствие растущего выпуска и использования подошвенных резин. Предпочтительнее проводить эту работу на обувных фабри­ ках и импрегнировать только те подошвенные детали, которые предназначены для обуви, эксплуатируемой преимущественно во влажных условиях. Как было показано выше, сильное жирование и импрегнирование подошвы, изнашиваемой в сухих условиях, менее эффективно. Необходимо учесть, что выбор методов крепле­ ния сильно жнроваиных и нмпрегнированных подошв ограничен.

Существенное повышение износостойкости подошвы может быть достигнуто путем распределения опорных нагрузок на большую действительную площадь касания опорной поверхности. Это свя­ зано как с конструктивными изменениями обуви, так и с получе­ нием подошвенных кож с высокими упругоэластическими свойст­ вами и определенной жесткостью. Следует всемерно способство­ вать повышению упругоэластических свойств подошвы, так как оно приводит к снижению опорных давлений на нее, а также тепло­ образования в местах касания опорной поверхности. Благодаря этому повышается ее устойчивость к разрушению при эксплуата­ ции кожаной обуви.

Важными для повышения износостойкости подошвенных кож являются факторы микроструктуры (плотность переплетения, на­ клон пучков волокон кожи). Необходимо всемерно стремиться к увеличению толщины кожи, к повышению углов наклона пучков волокон, что ведет к существенному повышению износостойкости подошвенных кож.

Комбинированное хромтанидное дубление в этом отношении, по-видимому, является наиболее рациональным, так как позволяет получать кожи с весьма высокой интенсивностью межмолекуляр­ ного скрепления (с высокой термостойкостью), повышенной толщи­ ной и объемным выходом. Однако следует исключить возможность присутствия в коже большого количества несвязанных (водовымы­ ваемых) веществ. Превращение в нерастворимое состояние не мо­ жет изменить их отрицательного воздействия.

Температура сваривания почти не меняется при переходе от одного топографического участка кожи к другому, тогда как пока­ затель износостойкости сильно колеблется в зависимости от топографического расположения этих участков. Поэтому при сравнении разных видов кож и характеристике их износостойкости по измене­ нию температуры сваривания всегда следует вносить поправку на топографическую изменчивость показателя износостойкости, ис­ ключать влияние топографии, микроструктуры (28, 141].

показатель определять при&одинаковой влажности испытываемых образцов. Только при этом условии указанные показатели можно сравнивать между собой.

Технологические режимы производства должны обеспечивать достижение высоких упругоэластических свойств и повышенной температуры сваривания подошвенных кож, что ведет к снижению опорных давлений и температуры на поверхности трения, а сле­ довательно, и к уменьшению износа подошв [28, 141, 182—184]. Связь между разогревом и разрушением полимеров изучалась С. Б. Ратнером [185].

Целесообразно проведение специальных исследовательских ра­ бот по установлению оптимальных значений жесткости подошвен­ ных кож, так как при их чрезмерной жесткости резко возрастают опорные давления в отдельных местах, касания опорной поверхно­ сти и ускоряется изнашивание подошвы.

6. ВЫВОДЫ

Изнашивание подошвы состоит главным образом в механиче­ ском разрушении (истирании) ее поверхностных слоев, соприка­ сающихся с опорной поверхностью при носке обуви. Последова­ тельное разрушение поверхностных слоев подошвы происходит вследствие относительного перемещения ее по опорной поверхности (грунту) при трении качения и частично трении скольжения. При качении подошвы происходит относительное скольжение ее по опорной поверхности, т. е. трение качения подошвы сводится в ко­ нечном итоге к трению скольженияЦпри малых путях скольжения).

Механизм изнашивания подошвы рассматривается как процесс вырывания частиц кожи из ее поверхностных слоев за счет молекулярного взаимодействия трущихся поверхностей и как про­ цесс царапания поверхности подошвы о неровности грунта. Трение

вместах действительного касания подошвы и опорной поверхности, возникающее вследствие как механического сцепления, так и моле­ кулярного взаимодействия, по-видимому, приводит к образованию

вповерхностных слоях кожи сначала упруговязких деформаций релаксационного характера, связанных с перегруппировками звень­ ев молекулярных цепец, а затем истинных упругих и пластических деформаций кожи,, Пластически деформированные участки тру­ щейся поверхности подошвы отделяются после этого в виде про­ дуктов износа.

Поскольку большая часть работы сил трения, расходуемой на пластические деформации, переходит в тепло, на трущейся поверх­ ности подошвы и вблизи нее развивается повышенная температура, которая в местах действительного контакта при сильном трении может достигать 80^100° С и приближаться к температуре свари­ вания кожи. Теплообразование в процессе изнашивания подошвы обусловлено не только внешним, но и внутренним трением, возни­ кающим, например, при деформации изгиба.

Разрушение подошвы при эксплуатации обуви представляет собой термофлуктационный процесс, активированный действием механических напряжений. Поэтому высокая износостойкость ха­ рактерна для таких видов кож, которые обладают повышенной сопротивляемостью воздействиям не только механическим, но и термическим.

В процессе носки обуви преобладает волокнистый (анизотроп­ ный) или хрупкий (изотропный) характер разрушения кожаной подошвы. Преобладание того или иного характера разрушения в процессе носки подошвенных кож связано с содержанием в них влаги, с их жесткостью и упругопластическими свойствами. Чрез­ мерно жесткие кожи в сухом состоянии изнашиваются преимуще­ ственно по хрупкому механизму разрушения, тогда как при износе более эластичных и увлажненных подошвенных кож решающую роль играет волокнистый механизм разрушения. Поскольку в пос­ леднем случае разрушение кожи происходит путем последователь­ ного отрыва ориентированных структурных элементов по меж­ молекулярным (межструктурным) связям, то сшивание структуры коллагена является решающим фактором повышения износостой­ кости кож

Развиваемые представления позволяют объяснить эксперимен­ тально подтвержденную и положенную в основу теории износо­ стойкости прямую связь между износостойкостью кож и степенью сшивания их структуры в процессе дубления, т. е. температурой сваривания.

На стойкость подошвенной кожи к износу существенное влияние оказывает влага. Максимальной износостойкости колеи соответст­ вует ее оптимальная влажность, составляющая около 10% от массы кожи. Как уменьшение, так и увеличение (по сравнению с преде­ лом) влажности ведет к понилеению износостойкости кожи, что свя­ зано с изменением густоты пространственной сетки коллагена и из­ менением характера разрушения кожи при изнашивании.

Влияние влажности на износостойкость кожи ограничивается ее содержанием в основном не более 25—30%. Поэтому изнашивание колоной подошвы, содержащей 25—30% влаги, ул<е доллено быть отнесено к изнашиванию во влажном состоянии. При эксплуатации обуви подошва“изнашивается преимущественно в увлажненном со­ стоянии, поэтому наиболее рациональным является сопоставление физико-механических свойств влалшой кожи.

Оказывая влияние на физико-механические свойства трущихся слоев кожи, температура, развивающаяся в местах касания, по-ви­ димому, определяет и характер разрушения подошвы при изнаши­ вании. С повышением температуры кожи понилсается величина ме­ ханического усилия, необходимого для разрыва той или иной мел<- молекулярной (межструктурной) связи в структуре коллагена. Так как изнашивание кожаной подошвы связано с разрывом мелшолекулярных связей, то при одной и той же величине работы износ подошвы будет тем больше, чем выше температура на ее трущейся поверхности.

154

Благодаря более высоким упругим свойствам и меньшей жест­ кости кожи хромового дубления имеют меньшие гистерезисные по­ тери и меньше нагреваются в процессе носки обуви или при лабо-. раторном истирании подошвы. Будучи термостойкими, они изнаши­ ваются с меньшей скоростью, чем подошвенные кожи танидного дубления.

Разрушению кожи в процессе носки обуви способствует старение ее, связанное с окислением белков дермы и других веществ кисло­ родом воздуха. Существенную роль в ускорении изнашивания по­ дошвы могут играть химические реагенты.

Наряду с дублением и влагой, заметное влияние на износостой­ кость подошвенной кожи оказывают ее наполнение и импрегнирование. Пропитка коней парафинами и некоторыми другими твер­ дыми углеводородами повышает ее износостойкость, что связано с ослаблением действия влаги на коллаген. Экспериментально под­ тверждено, что между температурой плавления импрегната и ве­ личиной показателя износостойкости кожи существует закономер­ ная прямая связь, т. е. с повышением температуры плавления им­ прегната износостойкость кожи возрастает. Это еще раз указывает на термофлуктуационную природу разрушения подошвы при носке обуви и еще раз подтверждает правильность теории износостой­ кости кожи.

Научно обоснованные пути повышения износостойкости подош­ венных кож основываются на теории износостойкости и связаны с усилением межмолекулярного скрепления структуры коллагена, предотвращением ослабления этого скрепления под действием влаги и тепла, выпуском кож повышенной толщины и с увеличен­ ными углами наклона пучков коллагеновых волокон. Существен­ ное повышение износостойкости подошвенных кож может быть до­ стигнуто рассредоточением опорных давлений на подошву путем усовершенствования конструкции низа обуви. Следует всемерно способствовать повышению упругоэластических свойств подошвы, чтобы снизить опорные давления и теплообразование в местах ка­ сания ее опорной поверхности. Необходимо нормирование жестко­ сти подошвенных кож.

Ч

УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Tristram G. R. In „The Protem“, IT. Neurath К. Bailey Eds. Vol. Part.

A.Acad. Press. New-York, 1953, 3.

2.Lindertrom-Long K. U. Cold Spring. Harb. Simp. Quant. Biol., 1950, 14,

117.

3.Grassman W. Kolloid J. 1936, 77, 205.

4.Hanning K., Nardwing A., Structure and Function of Connective and Skeletel Tissue, London, 1965.

5. Blazej A., Cebecaner L. „Kozafstvi“, 1963, 13, 103, 141.

6.Райх Г. Коллаген. М., «Легкая индустрия», 1969.

7.Randall D. Н. J. SLTC, 1954, 38, 362.

24.

10. Орехович В. H. Сообщения и доклады на II международном конгрессе био­ химиков, 1952, с. 106.

11.Орехович В. Н., Шпикитер В. О. ДАН СССР, 1955, с. 101, 529.

12.Зайдес А. Л. Структура коллагена и ее изменения при обработках. М., Ростехиздат, 1960.

13.Nishigai М. et al. Proc Natl Acad. Sei. US. 1961, 47, 1914.

14. Gross J. et al. Proc. hatl Acad. Sei US., 1955, 1, 41.

15.Rice R. V. et al. Biochem. Biophys. Acta, 1964, 105, 409.

16.Ramachamdran G. N. et al. In Collagen New-York— London, 1962, 81.

17.Rich A., Crick F. H. J. Molec. Biol. 1961, 2, 362.

18.Дебабов В. Г. и др. «Известия АН СССР, сер. химическая», 1963, № 1, с.

63.

19.Bear R. S. Amer. Chem. Soc., 1954, 66, 1297.

20.Bear A. Connective Tissue (ed Tunbridge R) T957, 321.

21.Ramanathan N„ Mahanaradhakrisnan V. „Leather Si.“, 1966, 13, 83.

22.Troman W. Leftershrift für Lellfarschung, 1963, 59, 184.

23.Михайлов A. H. Коллаген кожного покрова и основы его переработки. М„ «Легкая индустрия», І971.

24.Kuntzel А., Neidemann Е. „Leder“, 1959, 10, 49.

25.Wynoff Е. R. Connective Tissue 3-d Conference (Macy Faindation), 1952.

26.Verzar F„ Huber K. Gerontologia, 1958, 2, 81.

27.Жоли M. Физическая химия денатурации белка. М„ «Мир», 1969.

28.Кутянин Г. И. Исследование физико-механических свойств кожи. М., Гизлегпром, 1956.

29.Farion W. „Collegium“, 1908, 339, 495, 497.

30.Powarnin G. G. „Collegium“, 1914, 658.

31.Поварнин Г. Г„ Агеев Н. П. Температура сваривания как метод определе­ ния продубленности кож, «Вестник кожеиндиката», 1923, № 10, с. 15.

32.Михайлов А. Н. Физико-химические основы технологии кожи. М. Гизлегпром, 1949.

33.Михайлов А. Н. Химия дубящих веществ и процессов дубления. М„ Гизлегпром, 1953.

34.Павлов С. А. и др. Химия и физика высокомолекулярных соединений в про­ изводстве искусственной-кожи, кожи и меха. М„ «Легкая индустрия», 1966.

35.Flory Р„ Rehner J. Chem. Phys., 1943, 11, 521.

36.Егоркин Ң. И. Сваривание кожи при высокой температуре, «Легкая про­ мышленность», 1949, № 3, с. 12.

156

37.Kuntzel А. „Stiasny Fistschrift“, 1937, 191.

38.Wohlisch E. L., Für Biol.,1927, 85, 406.

39.Theis E. R., Halpin H., Wilson С. V. JALCA, 1950, 9, 610.

40.Gustavson К- H. „Natura“. 1955, 175, 70.

41.Lloyd D. J., Bowes J. H. J. Farad. Soc., 1946, 42, 228.

42.Astbury W. T. Trans Faraday Soc., 1933, 29, 193.

43.Коулсон Ч. Валентность. M. «Мир», 1965.

44.Михайлов А. Н., Рогожина В. Н. Ступенчатая усадка коллагена при свари­

вании в водной среде, «Кожевенно-обувная промышленность», 1972, № 8, с. 38.

45.Witnauer L. Р., Fee J. G. JALCA, 1959, 7, 54.

46.Чернов Н. В. и др. Технология кожи и меха. М., Гизлегпром, 1959.

47.Слуцкий Л. И. Биохимия нормальной и патологически измененной соедини­ тельной ткани. М., «Медицина», 1969.

48.Волькейнштейн М. В. Конфигурационная статистика полимерных цепей. М.,

«Наука», 1961.

49.Кутянин Г. И., Уруджев Р. С. Исследование термостойкости полимерных пленок, «Пластические массы», 1965, № 5, с. 44.

50.Уруджев Р. С., Палладов С. С., Кутянин Г. И. Определение теплостойкости синтетических волокон, «Химические волокна», 1965, № 4, с. 59.

51.Кубо Т., Адзуми Г. «Вестник Японского агрохимического общества» «Нихон ногей когаку койсяі, Токио, 1965, 39, 435.

52.Кутянин Г. И. Влияние водовымываемых веществ на физико-механические

свойства кожи, «Легкая промышленность», 1951, № 5, с. 42.

53.Кутянин Г. И., Осташенко Л. С. Исследование термостойкости коллагена дифференциальным и термогравиметрическим методами. ДАН СССР, 1971,'200, 4, 912.

54.Кутянин Г. И., Осташенко Л. С., Голубятников А. Т. Термографическое ис­ следование сваривания (сверхсокращения) сухой кожи, «Кожевенно-обувная про­ мышленность», 1971, № 4, с. 22.

55.Вольперт Г. Р. Материалы конференции по отмочно-зольным операциям ко­ жевенного производства. М., Гизлегпром, 1950, с. 77.

56.Bowes J. Н. „Progress in Leather Science,“ v. 3, London, 1948, 511.

57.Theis E„ R„ Steinhard R. G. JALCA,. 1942, 37, 433.

58.Bolfe E. R., Humphreys F. E. „Progress in Leather Science“, v. 2, Lon­ don, 1947, 415.

59.Страхов И. П. О новой закономерности в хромовом дублении, «Легкая про­

мышленность», 1951, № 12, с. 23.

60. Грагеров П. А., Рабинович Ф. И. Сборник аннотации иаучио-исследователь-

•скнх работ за 1949. г., М., Гизлегпром, 1951.

61.Пуненков Н. И., Шеляпина А. С., Ривкина X. И. Усадка и термостойкость кожаной стельки. «Легкая промышленность», 1950, № 3, с. 13.

62.Кутянин Г. И. Новые результаты изучения основных факторов износостой­ кости подошвенных кож. Сборник научных трудов (кафедра товароведения про­ мышленных товаров) ЗИСТ, 1967, вып. I, с. 14.

63.Каримов К. Г., Кутянин Г. И. «Известия вузов. Технология легкой промыш­ ленности», 1961, № 3, с. 74.

64.Benskin J. Е. Intern. Soc. Leather Trades Chem., 1947, 31, 23.

65.Страхов И. П. и др. Химия и технология кожи и меха. М., «Легкая индуст­ рия», 1967.

66/ Selysberger L. JALCA, 1963, 58.

67.Кутянин Г. И. Применение некоторых физико-химических методов анализа для оценки качества кожевенного сырья. Научно-исследовательские труды ЦНИК.П, сб. № 19, 1951, с. 3.

68.Поварнин Г. Г., Сапегин Г. А. «Вестник кожеиндиката», 1927, № 8.

69.Цветкова Н. А., Бреслер С. М„ Михайлов А. Н. Термостойкость сухой кожи при нагревании в масле. Сборник работ ЦНИКП, № 18, с. 117, 1950.

70.Кутянин Г. И. Сваривание сухого коллагена, ДАЙ СССР, 1952, 82, 3, 405.

71.Кутянин Г. И. Термостойкость коллагена в сухом состоянии, «Коллоидный

журнал»," 1953, 15, № 1, с. 36.

72.Кутянин Г. И., Уруджев Р. С. О влиянии влаги на термостойкость хромо­ вой кожи, «Кожевенно-обувная промышленность», 1964, № 11, с. 19.

157

I