SP_19_22_133

 SP_19_22_133

 

07.12.2022

Тема № 12 Підготовчі операції перед формуванням заготовок верху взуття.   

Урок № 133 Призначення підготовчих операцій . Зволоження шкіряних заготовок , мета операції, способи зволоження , режими зволоження.

Основна мета зволоження: полегшити виконання технологічних процесів
виробництва взуття і підвищити якість виробів, тому що при цьому зменшується зусилля деформації матеріалу, полегшується зусилля проколу матеріалу голкою і т. д., підвищується формостійкість взуття.

Технологічні нормативи виконання операції :

«Зволоження заготовок шкіряних»

Заготовка верху взуття зволожується паровоздушною сумішшю в  установках безперервної  або періодичної дії при режимі:

Температура вологого повітря     -   55+_ 5 градусів С

Відносна вологість повітря           -  біля 100%

Час зволоження                             -   45  - 60 хв.

Привіс вологи в заготівці             -  2     - 5%

Зволожуючі установки непереривної або періодичної дії з паровоздушною сумішшю типу УУЗ, 55032/Р1 або інші установки аналогічного типу ; ИТУ або термометр любого типу з ціною ділення 1,0 градусів С; часи електричні .

Способи зволоження деталей і їхня характеристика
 Здатність вологи змінювати властивості шкіри широко використовується в технології взуття. Шкіряні деталі для полегшення обробки піддають зволоженню. Це робиться для того, щоб знизити зусилля необхідні для виконання технологічного процесу, додати високу стійкість формі і т.д.
У більшості випадків зволоження шкіри змінює також ряд інши властивостей. Так зволоження заготовок верху взуття перед затягуванням дає
наступний ефект: збільшується коефіцієнт поперечного скорочення розмірів
матеріалу при витяжці (для хромового опойка, наприклад, величина цього
коефіцієнта зростає від 0,75 до 1,45; для шевро від 0,48 до 1,74). У зв'язку з цим величина витяжки матеріалу, потрібна для облягання колодки, зменшується з 30 до 10 %.
Установлено, що, наприклад, у задника юхтового взуття зволоження перед
пошивкою викликає зменшення зусилля проколу на 25-27% та знижує
ослаблення шкіри проколом голкою.
Для виконання різних технологічних процесів потрібна присутність у шкірі
зв'язаної вологи різних виглядів, тому і зволоження деталей взуття необхідно
виконувати по-різному.

Існує кілька способів зволоження:
1. Намоканням

 а) при нормальних умовах;
б) при підвищеному тиску;
в) у вакуумі.
2. Зануренням з наступним пролежуванням.
3. Сорбцією.
4. термодифузією.

Найбільш складні явища, відбуваються при намоканні. При зануренні
зразка у воду, проникнення її в товщу шкіри відбувається під впливом
капілярного підйому вологи, дифузії у твердій речовині шкіри і гідростатичного тиску. Так як в цьому випадку завжди мається надлишок вологи, то усі види руху її мають стаціонарний характер і завершуються настанням рівноважного стану. У звичайних умовах намокання переважним є капілярне усмоктування вологи, однак при зміні цих умов картина може змінитися: так при наявності збільшеного гідростатичного тиску переважним може виявитися не капілярне усмоктування, а рух вологи під дією цього тиску.
При підвищенні тиску у водяному середовищі, у якій поміщені шкіряні
деталі, повітря, що знаходиться в капілярах, стискується і вивільнений об’єм
займає вода. Після того тиск у середовищі, що оточує деталь, знову стане рівним атмосферному, повітря стиснуте у капілярах, розширюється і виштовхує надлишок вологи намокання.
При зволоженні у вакуумі відбувається та ж картина, тільки навпаки,
повітря в порах і капілярах розряджається, туди проникає вода, потім вакуум
знімають і повітря виштовхує вологу намокання.
Цей метод намокання має істотний недолік. Волога розчиняє і змушує
мігрувати разом із собою розчинні речовини шкіри, що викликає утворення на її поверхні напливів, нерівномірність фарбування і скупчення в окремих місцях водорозчинних, а звідси - ламкість лиця в шкірах рослинного дублення. Цей метод при нормальних умовах практично не застосовують. А в тих випадках, коли зволоження занадто важливе, і міграція водорозчинних не може принести істотної шкоди, раціональним є зволоження намоканням під тиском 30-50 ат. протягом 20-60 сек з наступної 10-хвилинним пролежуванням. А також у вакуумі 0,2 ат. протягом 2-2,5 хв.
При зволоженні зануренням з наступним пролежуванням, початкова стадія
процесу однакова з процесом намокання. Під час пролежування характер
міграції вологи змінюється. Вміст вологи обмежується тільки тією кількістю, що встигли поглинути зовнішні шари шкіри. Волога може рухатися по капілярах лише в тому випадку, якщо вони мають конічну форму, а дифузійні процеси можуть не досягати рівноважного стану. У цьому випадку та попередньому в першу чергу заповнюються вологою найбільш великі капіляри. Надалі ця волога поширюється по дрібних капілярах шкіри. Але тому, що обсяг великих капілярів більше обсягу дрібних, значна частина вологи намоканням залишається у великих порах і є баластом. У такий спосіб зволоження зануренням із пролежуванням завжди і намоканням частково, дають надлишкове зволоження, що не потрібно для зміни механічних властивостей шкіри. Крім цього вони мають два загальних недоліки: міграція розчинних про які говорилося вище, і нерівномірне зволоження по топографічних ділянках. Це відбувається через то, що великі капіляри розподіляються по площі шкіри нерівномірно, а мікроструктура шкіри у всіх її частинах однакова.
Коли мова зайшла про структуру шкіри, то нагадаємо класифікацію
структур: їх в цілому багато, але найбільш сучасна класифікація по Усилову.
1. Тонка структура - це структура колагену (білка).
2. Мікроструктура - це просторове взаєморозташування колагенових волокон і
 3. Макроструктура - це просторове взаєморозташування пучків волокон дерми.

Крім цього при зволоженні деталей, що містять невелику, але рівномірно
розподілена кількість шляхом занурення виходить значний перепад вологи. У
шкірі по товщині (рис.5.4) у той час як зовнішні шари після зволоження містять велику кількість вологи, вміст її у внутрішніх шарах майже не збільшується.
Після витримки в закритій судині відбувається вирівнювання вологості (рис. 4).
Рис.4 – Криві розподілу вологи по товщині шкіри hк після короткочасного
занурення зразка у воду:
а – до пролежування;

б – після пролежування
Спосіб зволоження сорбцією матеріалом вологи з вологого повітря
принципово відрізняється від описаних вище.
У перший момент сорбції найбільша кількість пари поглинається
поверхневими шарами шкіри. Як відзначалося раніше, у процесі сорбції пари з повітря виділяється тепло, тому температура поверхневих шарів матеріалу
підвищується. Коли поверхневі шари обводнились, максимум поглинання вологи пересувається до центра, викликаючи переміщення температурного максимуму.
Цьому сприяє і теплопередача поверхневих шарів, що підсилилася, у результаті підвищення температури. З деякого моменту, коли товщина адсорбованого шару стане дорівнює 10-5 см, пара конденсується в капілярах поверхневих шарів шкіри, створюючи градієнт вологості і дифузію рідини в матеріалі, що зволожується. Таким чином, при поглинанні вологи з повітря конденсація її починається в самих дрібних капілярах, діаметр яких не перевищує 10-5см, тобто, обводнюються ті капіляри, волога яких змінює здатність шкіри до деформації при розтягу. Так як на сорбцію вологи макроструктура шкіри не впливає, то топографія шкіри при зволоженні сорбцією не може мати істотного значення. Позитивним є і то, що при цьому не відбувається розчинення і міграції водорозчинних речовин.
Отже, можна зробити наступний висновок: для заготовок верху взуття,
особливо кольорових, найбільш раціональне зволоження сорбцією вологи з
повітря.
Для правильної побудови процесу зволоження сорбцією вологи з повітря
необхідно дотримуватися ряду вимог. Однією з основних вимог є висока ( не
нижче 97%) насиченість зволожуючого повітря, тому що в противному випадку не буде масової капілярної конденсації. Щоб забезпечити таке насичення повітря вологою, зволожувальна камера повинна бути досить герметичною.
Домогтися високої герметичності зволожувальної камери важко, оскільки
необхідні безупинні завантаження і вивантаження деталей, що зволожуються.
Одним з раціональних рішень може бути камера Г-образної конструкції, у якій завантажувальний отвір розміщається у вертикальній частині, а робоча зона – у горизонтальної, розташована під стелею. У цьому випадку підігріте вологе повітря, що легше атмосферного, не буде опускатися до завантажувального отвору, завдяки чому робоча зона буде досить герметична.
Для прискорення процесу зволоження необхідно створити рух
пароповітряної суміші в камері. Рух повітря сприяє дифузії молекул пари через шар повітря, що прилягає до поверхні шкіри.
Інтенсивність сорбції вологи особливо зростає при зволоженні швидкості
руху повітря від 0 до 0,5 м/с, при подальшому підвищенні швидкості дії її
послабляється. Таке явище зв'язане з підвищенням температури шкіри й
збільшення теплопередачі від шкіри в повітря при більшій швидкості сорбції,
причому коефіцієнт дифузії зростає повільніше коефіцієнта тепловіддачі. При русі повітря зі швидкістю більше 0,5 м/с температура шкіри збільшується поступово, що сповільнює і швидкість сорбції. З огляду на великий опір руху повітря деталей, що знаходяться в камері, чи заготовок взуття, швидкість руху пароповітряної суміші в робочій зоні камери рекомендується в межах 1-2 м/с.
Повітря повинне насичуватися не приміщенням до вологи готової пари, а
випаром розпиленої вологи. При насиченні паром надлишки його, конденсуючи на поверхні предметів, що зволожуються, викликають патьоки і змінюють фарбування. При зволоженні повітря розпилюваною водою конденсації пару не відбувається. Розпилити воду можна форсунками будь-якої системи. Для випаровування вологи необхідно тепло, підводити яке раціональніше з водою, що випаровується, підігріваючи її до високої температури (80-90 С0), не доводячи до кипіння.
Прискорити поглинання вологи з повітря можна, підігріваючи готову
пароповітряну суміш. Однак значне підвищення температури суміші утрудняє повне насичення повітря паром, тому що зі збільшенням температури відносна вологість повітря знижується. Крім того, підігрівання вологого повітря до температури 60-650 С приводить до того, що на початку процесу температура поверхні шкіри за рахунок теплоти сорбції буде на 15-170С вище температури зволожуючого повітря, тобто 80- 82°С, що може негативно вплинути на якість шкіри. При такій температурі зволоження повітря температура шкіри до кінця зволоження буде близька до 600С. Коли деталі чи заготовки будуть вийняті із зволожувальної камери і поміщені в атмосферу зовнішнього повітря (t0 = 16- 20°С), через великий перепад температури волога почне переміщатися шляхом термодифузії з внутрішніх шарів на поверхню матеріалу, з якої буде швидко випаровуватися.
В зволожувальну камеру рекомендується подавати пароповітряну суміш,
підігріту до температури 35-400 С.
На швидкість поглинання вологи шкірою при всіх способах зволоження
значно впливає напрямок потоку вологи (рис. 5). Рух її від лицьової поверхні до бахтармяної відбувається повільніше, ніж у протилежному напрямку.

Рис. 5 – Криві впливу напрямку руху на швидкість поглинання її шкірою:
1 – від бокового різа до центра шкіри; 2 – від бахтармяної поверхні до
лицьової; 3 – від лицьової поверхні до бахтармяної
Особливо різко підвищує швидкість поглинання вологи при русі її від
бічного зрізу всередину шкіри.
Велика швидкість переміщення вологи від бахтармяної поверхні до
лицьового пояснюється двома причинами:
- більш тісним переплетенням волокон лицьового шару, що звужують капіляри,
при гарному змочуванні стінок капілярів, це викликає додатковий рух вологи до лицьової поверхні;
- бахтармяний шар більше набухає, ніж лицьовий, і в ньому затримується більше води.
Різна швидкість руху вологи крізь товщу шкіри уздовж її поверхні через
боковий зріз зв'язана з тим, що ступінь переплетення волокон у горизонтальному напрямку вище, ніж ступінь переплетення їх у напрямку вертикальному. Тому рух вологи уздовж поверхні відбувається головним чином по капілярам приблизно однакового перетину. При русі вологи крізь товщу шкіри щільно переплетені волокна чинять значний опір проходженню рідини.
Жоден з перерахованих способів не дає можливості швидко і просто
зволожити шкіру, деталі і заготовки, і часто необхідна вологість матеріалу не
досягається.
Термодифузійний (контактний) спосіб зволоження принципово
відрізняється від двох перших. У розглянутих способах рух вологи здійснюється в основному під дією градієнта вологості і тільки при зволоженні сорбцією з повітря невелике значення має перепад температури, що викликає термодифузію вологи.
При контактному способі градієнт температури має вирішальне значення,
так як зазвичай він буває значним. Переміщення рідини в напрямку теплового потоку обумовлено усіма видами термовологопровідності (термодифузією, капілярною термовологопровідністю і відносною термодифузією пари і повітря), при цьому швидкість зволоження підвищується. Градієнт вологості в цьому випадку також відіграє позитивну роль. Прискоренню зволоження сприяє і збіг напрямків градієнтів вологості і температури.
Контактний спосіб зволоження шкіри розроблений і запропонований
С.В.Арбузовим і Н.В.Соловйовим. Основи контактного способу зволоження
взуттєвих заготовок розроблені в МТІЛП під керівництвом проф. Ю.П.Зибіна.

При контактному способі матеріал, що зволожується, кладуть лицьовою
поверхнею на холодну плиту. Зверху на матеріал укладають таку тканину –
вологоносій, яка поглинала б визначену кількість вологи. Установлено, що для одержання зразка шкіри 35%-ної вологості тканина–вологоносій повинна
поглинати (5-7)·105 кг/м2 ( 0,05-0,07 г/см2) вологи. Краще підбирати тканину, здатну поглинути 107 кг/м (I г/см2). Верхня плита нагрівається до температури 75-1250 С. Вологу можна подавати у вигляді пари через отвори нижньої плити безпосередньо на бахтармяну сторону деталей.
Значний перепад температури по шарах шкіри викликає дифузію вологи
від гарячої поверхні до холодної, що приводить до рівномірного і швидкого
зволоження шкіри. Крім того, швидкість зволоження підвищується в результаті того, що частина води, що знаходиться на поверхневих шарах шкіри, переходить у пароутворення. Пара, прагнучи вийти назовні, прискорює дифузію вологи і, проходячи по капілярах усередину шкіри конденсується в мікрокапілярах більш холодних її шарів. Це прискорює процес зволоження і сприяє рівномірному розподілу вологи по товщині. Зволоження по площі також рівномірно.
Як видно з рис. 6 є явна залежність між кількістю вологи, що поглинається
температурою нагрівача (верхньої плити) і часом зволоження, чим вище
температура верхньої плити і більше час зволоження, тим більша кількість
вологи переходить із тканини-вологоносія в шкіру. Однак режим зволоження
при контактному способі треба вибирати обережно, тому що відомо, що
тепловий вплив на шкіру при високій температурі і вологості знижує її якість.
Це зниження показників фізико-механічних властивостей шкіри відбувається
через то, що вода під впливом температури викликає гідролітичне розщеплення білків.
Тому що заготовка для верху взуття являє собою систему, що складається
з шкіри + бязь + тік-саржа, цікаво простежити зволоження зазначеної системи.
Якщо при цьому визначити кількість вологи не по шарах, а у всій системі, то
одержимо картину переходу вологи з тканини-вологоносія в систему з трьох
матеріалів, зображену на діаграмі.
З рис. 6 випливає, що при температурі верхньої плити 75 і 1000 С із
збільшенням часу витримки кількість вологи, що перейшла в систему з тканини– вологоносія, зростає. При температурі верхньої плити 125°С швидкість потоку настільки велика, що вже через 10-20 с майже уся волога переходить у систему, що зволожується, і подальша витримка зразка в процесі майже не збільшує сумарну вологість, відбувається лише деякий перерозподіл її по шарах.
При температурі верхньої плити 125°С нагрівання навіть протягом 10 с
знижує температуру зварювання шкіри на 220 С на протязі 60 сек – на 370 С, що свідчить про погіршення показників фізико-механічних властивостей шкіри.
При зволоженні контактним способом термостійкої юхти оптимальною є
температура верхньої плити 70-90°С, температура верхньої плити нижче 70°С сповільнює процес поглинання вологи шкірою, а температура вище 90°С приводить до інтенсивної втрати вологи деталями заготовки після зволоження.

Ці втрати тим більше, чим вище температура верхньої плити. При підвищенні
температури нижньої плити знижується абсолютна вологість лицьового шару.
Отже, нижня плита повинна охолоджуватися, температура її повинна бути
стабільна. У противному випадку можливі пересушування і садка лицьового
шару при формуванні.
Ступінь зволоження заготовки залежить від щільності структури
матеріалу, його покриття, різниці температур, що створюються в матеріалі в
період зволоження, і від часу зволоження. Кількість вологи при зволоженні
зростає зі збільшенням паропроникності покриття шкіри, різниці температури і часу зволоження, а також із зменшенням щільності структури матеріалу.
Значна кількість факторів, що впливають на процес зволоження, і
складність забезпечення точного режиму роботи термодифузією зволожувальної установки ускладнюють поширення цього способу зволоження.

Домашнє завдання: Зробити конспект. Вивчити призначення підготовчих операцій . Зволоження шкіряних заготовок , мета операції, способи зволоження , режими зволоження.  

Література: 1.А.Я.Палицький, М.М.Дейч «Изготовление обуви по индивидуальным заказам»  стор.  153.

2. Фукин В.А., Калита А.Н. “Технология изделий из кожи”, ч.1 – М:
Легпромбытиздат, 1988. – 272 с.
3. Раяцкас В.Л., Нестеров В.П. Технология изделий из кожи. Ч.2 – М:
Легпромбытиздат, 1988. – 320 с.