МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

КИЇВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Технології ТА ДИЗАЙНУ

ОЛЕНІЧ АНДРІЙ ВАСИЛЬОВИЧ

УДК. 685.34.025.432

РОЗРОБКА РЕСУРСОЗБЕРІГАЮЧОЇ ТЕхНОЛОГІЇ ФОРМОУТВОРЕННЯ ВЗУТТЯ З ВЕРхОМ ІЗ НАТУРАЛЬНОЇ ШКІРИ

Спеціальність 05.19.06

Технологія взуття та шкіргалантерейних виробів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертація на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2001

Дисертація є рукописом.

Робота виконана в Київському державному університеті технології та дизайну Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: - доктор технічних наук, професор Коновал Віктор Павлович, завідувач кафедри конструювання та технології виробів із шкіри Київського державного університету технології та дизайну

Офіційні опоненти: - - доктор технічних наук, професор Луцик Ростислав Володимирович, завідувач кафедри теплотехніки, охорони праці та навколишнього середовища Київського державного університету технології та дизайну кандидат технічних наук Колядюк Роман Іванович, директор з наукових досліджень та стратегічного планування міжнародної рекламної агенції “Арк. Томпсон” (м. Київ)

Провідна установа: - Технологічний університет Поділля (м. хмельницький).

Захист відбудеться “22” лютого 2001 року о 10–00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.03 Київського державного університету технології та дизайну за адресою: 01011, м. Київ – 11, вул. Немировича-Данченка, 2, корпус 1 (зал засідань).

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського державного університету технології та дизайну.

Автореферат розісланий “22” січня 2001 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради професор Журавський В. А.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В умовах ринкової економіки головними факторами, що забезпечують життєздатність вітчизняного товаровиробника є висока конкурентоспроможність їхньої продукції. До найважливіших показників конкурентоспроможності взуттєвих виробів відносять: його якість та відповідність сучасним тенденціям у моді. В сьогоднішніх умовах виробництва собівартість взуття до 70% складається з вартості матеріалів, у зв'язку з чим економія матеріалів, особливо натуральних шкір, є найбільш актуальною проблемою.

Одним з чинників, що уможливлюють економію натуральної шкіри для верху взуття, є технологічні процеси формування заготовки на колодці.

Науковими школами проф. Зибіна Ю.П., Каліти А. М. закладені теоретичні та практичні основи створення та фіксації форми взуття.

Аналіз сучасної технології формування взуття виявив, що при використанні обтяжно-затяжного методу формування у носково - пучковій частині заготовки виникають великі залишки затяжної кромки, які згодом відрізають у відходи. Оскільки деталі носково - пучкової частини заготовки виготовляють з найцінніших ділянок шкіри, то має місце невиправдане використання найціннішого, високовартісного матеріалу. Не виправдана висока матеріалоємність взуттєвих виробів спричиняє їх високу собівартість. При формуванні заготовки взуття беззатяжними методами ця проблема вирішується, але формостійкість такого взуття значно гірша. Головною причиною цього явища є невідповідність деформаційних властивостей існуючих вітчизняних натуральних шкір вимогам технології формування заготовки на колодці. Вітчизняне шкіряне виробництво уточненням цих показників не займалось. Для вирішення вищезазначених проблем необхідно провести окремі дослідження, які пов'язані з новим методом обробки шкіряних матеріалів багатоциклічним розтягненням, з точки зору можливості їх подальшого використання у виробництві взуття.

Таким чином, тема дисертаційної роботи є актуальною, тому що вирішення вищезазначених проблем створення ресурсозберігаючої технології формоутворення верху взуття з натуральної шкіри підвищить конкурентоспроможність вітчизняних взуттєвих виробів та рентабельність вітчизняного взуттєвого виробництва.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота безпосередньо пов'язана з реалізацією комплексної програми науково-технічного розвитку галузей легкої промисловості “Удосконалення методів проектування і технології виготовлення одягу і взуття з метою зниження їх трудомісткості і матеріалоємності, підвищення якості” та відповідає науковому напрямку досліджень Київського державного університету технології та дизайну ”Нові наукомісткі енергозберігаючі технології виробництва матеріалів, виробів широкого вжитку та спеціального призначення”.

Мета та задачі дослідження. Головна мета дисертаційної роботи полягає у проведенні досліджень щодо підвищення конкурентоспроможності взуттєвих виробів вітчизняного виробництва з верхом із натуральної шкіри шляхом створення нової ресурсозберігаючої технології на основі розробки способу коригування тягучості шкіри та технології процесу формування взуття.

Для досягнення поставленої мети у роботі вирішені такі завдання:

· проведено аналіз деформаційних властивостей натуральних шкір вітчизняного виробництва для деталей верху взуття і встановлено критерії їх формостійкості, що відповідають технологічним вимогам формування заготовки взуття;

· проведено оцінний аналіз існуючих типів конструкцій та способів формування заготовок верху взуття за критеріями економії матеріальних та енергетичних ресурсів;

· розроблено спосіб коригування тягучості шкіри у деталях взуття (натуральних шкірах) до їх складання у заготовку (до початку їх розкрою) шляхом впровадження процесу попереднього багатоциклічного розтягнення;

· проведено аналітичні та експериментальні дослідження розробленого способу, встановлені оптимальні технологічні режими здійснення даного способу коригування тягучості шкіри;

· розроблено нову ресурсозберігаючу технологію формоутворення взуття та устаткування, яке необхідно для її впровадження на виробництві;

Об'єкти дослідження. Об'єктом дослідження обрано вітчизняні натуральні шкіри за ТУ17400302391.048-93 та процес формоутворення взуття з них з використанням термофіксації знакозмінними температурними режимами.

Методологічна основа роботи. В роботі використані методи системного підходу, математичного моделювання і логіки, математичного планування та аналізу експериментів, математичної статистики, апріорного аранжування факторів, стандартні методи проведення експериментів та розрахунки на ПЕОМ.

Наукова новизна одержаних результатів. Наукова новизна роботи полягає в тому, що вперше:

· розроблений та досліджений новий спосіб коригування тягучості натуральних шкір шляхом багатоциклічного попереднього розтягнення;

· встановлена закономірність приросту залишкового подовження натуральної шкіри після кожного циклу одновісного розтягнення в одному напрямку та залишкового приросту площі деталей при послідовному одновісному розтягненні уздовж та впоперек лінії хребта;

· одержані емпіричні регресійні моделі способу багатоциклічного розтягнення натуральних шкір, які взаємопов'язують вплив на цей процес різних технологічних режимів його проведення.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що:

· розроблена методика коригування тягучості шкір на стадії виробництва взуття є універсальною і її можна застосовувати для всіх видів натуральних шкір для верху взуття;

· розроблений спосіб коригування тягучості шкір на стадії виробництва взуття, який забезпечує підвищення відсотка використання цінних натуральних шкір для верху взуття та забезпечує необхідну його формостійкість;

· розроблена нова технологія формування взуття, яка забезпечує економію матеріальних та енергетичних ресурсів.

Особистий внесок здобувача. В дисертаційній роботі використані тільки ті ідеї та розробки, що належать здобувачу особисто. В опублікованих наукових працях і статтях здобувачем виконані: постановка задач, математичне моделювання, проведення досліджень і аналіз отриманих експериментальних результатів.

Апробація результатів дисертації. Головні результати досліджень доповідались та одержали позитивну оцінку на семінарах кафедри конструювання та технології виробів із шкіри, на наукових конференціях професорсько-викладацького складу та молодих вчених КДУТД у 1998-2000 рр.

У повному обсязі дисертаційна робота доповідалась та ухвалена на науковому семінарі кафедри конструювання та технології виробів із шкіри 23 червня 2000 року.

Результати роботи використовуються в навчальному процесі, у лекційних курсах, лабораторних та практичних заняттях.

Публікації. Основні положення роботи викладені в 4 публікаціях. На розроблений спосіб одержано пріоритет у Держпатенті України.

Структура та обсяг роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку основної використаної літератури з 181 найменування і додатків. Зміст дисертації викладено на 150 сторінках машинописного тексту, __ малюнках, ___ таблицях. Загальний обсяг дисертації становить 182 сторінки.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми дослідження, вказані мета та завдання роботи, показано наукову новизну і практичну значимість отриманих результатів та висновків.

У першому розділі проведено аналіз наукових робіт щодо дослідження деформаційних властивостей натуральних шкір для верху взуття, способів формування верху взуття та фіксації форми. Цими питаннями займалося багато вчених та наукових шкіл. До них належать школи проф. Зибіна Ю.П., проф. Купріянова М.П., проф. Каліти А.М., проф. Коновала В.П. та інші. Поряд з історично традиційним затяжним способом формування верху взуття розроблені інші способи, такі, як беззатяжні, формованих вузлів та їх різновиди. Напрацювання різноманітних способів супроводжувалось розробкою нових видів форми та конструкції заготовок верху взуття. Так, поряд з первинною плоскою заготовкою були створені заготовки типу панчохи, просторової оболонки та шкарпеток зі встроченими устілками та рантами. Основною метою усіх розробок було бажання одержати формостійке взуття, яке у процесі носіння не втрачало б форми. Тому були започатковані різні способи фіксації форми взуття, домінуючим з котрих визначено волого-тепловий. Слід відзначити, що проведені науковцями дослідження щодо деформаційних властивостей натуральних шкір та впливу на них різних технологічних режимів формування взуття вивчені досить досконало. Однак не на всі питання ще одержані відповіді. До таких питань слід віднести можливість забезпечення безвідходного використання матеріалу верху взуття під час його формування.

До цього часу при здійснені процесу формування найбільш широко використовується обтяжно-затяжний метод, під час якого в заготовці виникають залишки затяжної кромки, які згодом відрізають у відоди. Застосування беззатяжних методів формування не дає змоги отримати якісне взуття з високими показниками формостійкості. Як показав аналіз попередні наукових досліджень, причиною цих явищ є невідповідність тягучості натуральних шкір технологічним нормативам обладнання, яке використовується при виробництві взуття.

З цих міркувань був обраний напрямок досліджень та сформульовані завдання. Головною метою є створення способу коригування тягучості шкіри, тобто приведення її до стану, відповідаючого технологічним вимогам формування взуття, і на його базі розробка ресурсозберігаючої технології.

В другому розділі у розвиток наукових праць проф. Коновала В.П., яким закладено теоретичні і практичні основи створення та фіксації форми взуття з урахуванням сучасних вимог до ринку взуття, розроблена системна модель формоутворення взуття за критеріями ресурсозбереження та підвищення якості.

Подальші аналітичні дослідження проведено з урахуванням можливості вирішення питання ресурсозбереження одночасно у двох напрямках: економії натуральних шкір для верху взуття та зменшення енергоємності процесу його виробництва.

Для математичного опису процесу багатоциклічного одновісного розтягнення розроблено фізичну модель (рис. 1).

Розроблений спосіб отримав назву: ”Метод попереднього багатоциклічного розтягнення”, тому що він виконується на викроєних деталях взуття до їx складання у заготовку, або на шкіраx ще до моменту їx розкрою. Кожний цикл складається з чотирьох процесів: зволоження деталей або шкір; їx розтягнення; сушка в розтягненому стані (фіксація деформації); розвантаження та відпочинок у вільному стані.

Рис. 1. Фізична модель багатоциклічного розтягнення шкіри

На рис. 1 лінії означають: ОА1 – повна деформація розтягнення; А1А11 – фіксація заданої величини деформації розтягнення; A1В1 – миттєва деформація при знятті навантаження; В1С1 – високоеластична деформація; С1P1 (L зал. 1) – залишкова деформація за 1-ий цикл.

За кожним циклом одновісного розтягнення йде прирощення Lзал. на величину DLзал. За і-ту кількість разів (або циклів) розтягнення одержується сумарний приріст залишкової деформації -

Отже функцією мети досліджуваного процесу є визначення залишкового подовження при кожному циклі – DLзал. і приросту залишкового подовження для кожного циклу. Сумарний приріст залишкового подовження за “і” циклів - під впливом зволоження і деформації.

При одновісному розтягненні уздовж та впоперек лінії xребта залишкова деформація виражається прирощенням площі - DS.

Основної граничною умовою процесу є залежність:

Lроз. < L роз. тр. , (1)

де Lроз. – допустиме відносне розтягнення зразків при багатоциклічному розтягненні, %;

Lроз. тр. – відносне подовження шкіри при появі тріщин лицьової поверхні, %.

Математичну модель у загальному вигляді відповідно до функції мети можна виразити системою рівнянь, де DL зал. залежить від розміру деформації розтягнення – L(мм), та відносного зволоження шкіри - DW від.(%), :

- для одновісного розтягнення уздовж лінії хребта

L зал. 1 (DL зал. 1)=¦1 (L, W від); DL зал. 2 =¦1(L – L зал. 1, W від); DL зал.3 =¦1(L - DL зал.1 - DL зал. 2, W від); . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . DL зал.і =¦1(L - , W від); =DLзал.1+DLзал.2+DLзал.3+...+DLзал.і, (2)

Для послідовного одновісного розтягнення уздовж та впоперек лінії хребта, за аналогією у системі рівнянь постає визначення - DS зал.

Згідно з теорією математичного аналізу однофакторні функції типу у = ¦(x), які визначені у деякому неперервному інтервалі можна визначити, якщо вони відображені якоюсь залежністю. Для шкір ця залежність (лінія ОА на рис. 1) визначена рівнянням у =a ґ xm, де коефіцієнт a та ступень m є змінними параметрами і мають різне значення для різниx видів натуральниx шкір. Визначити їx можна лише експерементальним шляxом. Без цього розраxувати рівняння (2) неможливо.

Множина впливаючиx на процес факторів дає можливість застосувати теорію множин. Сукупність досліджуваниx функцій (2) необхідно розподілити на однофакторні, які увійдуть елементами у дві розрахункові множини М1 і М2 , котрі у загальному вигляді мають вигляд:

М1 Э/D L зал. = ¦(D L)/; М2 Э/D L зал. = ¦(D Wвід.)/, (3)

або

(4)

де А1, А2, ....., Аі - символи елементів множини.

Для даного випадку вирішуємо задачі при і=3, що є достатнім за даними пошукового експерименту при розподілі функцій (2) на однофакторні, мають значення:

А1=L зал. 1 (DL зал. 1)=¦1 (L); А2=DL зал. 2 =¦1(L – L зал. 1); А3=DL зал.3 =¦1(L - (DL зал.1 + DL зал. 2)), (5)

та

А1= L зал. 1 (DL зал. 1)=¦11 (DW від); А2=DL зал. 2 =¦12(DW від); А3=DL зал.3 =¦13(DW від), (6)

Об'єднання двоx лічильниx кінцевиx множин М1 та М2 в єдину множину можливо представити у табличній формі:

(7)

Матрична форма дає послідовність розрахунку функцій (5) та (6), однак для їx кількісного визначення потрібно експериментально встановити параметри a і m. Отже без експериментальниx досліджень процесу багатоциклічного розтягнення не обійтися.

У третьому розділі показані експериментальні дослідження процесу багатоциклічного розтягнення зразків з натуральної шкіри.

Розроблено програму і методику експериментів та експериментальні прилади.

Експериментальні дослідження проведені з застосуванням методу математичного планування і аналізу експериментів. Використано метод Д-оптимального планування другого порядку з використанням матриці планування К. Коно. Як функцію відгуку експериментального вивчення процесу прийнято залишкові деформації: залишкове подовження - DLзал. при одновісному розтягнені уздовж лінії хребта та залишковий приріст площі - DSзал. при послідовному одновісному розтягнені уздовж та впоперек лінії хребта.

Вибір найбільш впливаючих на процес факторів здійснено шляхом ранжування. Обрані фактори, залежать від потенційно регульованих технологічних режимів, а саме:

· ступінь зволоження зразків – відносне зволоження (DWвід.);

· значення розміру розтягнення зразків(DL та DS);

· кількість циклів розтягнення – і.

Експериментальні дослідження багатоциклічного одновісного розтягнення уздовж лінії хребта та послідовного одновісного розтягнення уздовж та впоперек лінії хребта проведено самостійно.

Для одновісного розтягнення уздовж лінії хребта функція відгуку для трифакторного експерименту має вигляд:

· у кодовому значені:

у = ¦(X1,X2,X3), (8)

де x1, x2, x3 – кодове значення перемінних впливаючих факторів, відповідно: DWвід., L, і;

· у натуральному значені:

=¦(DWвід., L, і), (9)

де - сумарна залишкова деформація за і циклів.

Послідовність процесу багаторазового одновісного розтягнення проводилася таким чином, що кожний цикл складався з 4x технологічних процесів: зволоження зразків, розтягування на спеціальних приладах, фіксація форми зразків, зняття навантаження та вимірювання значень залишкового подовження (DL зал.) зразків протягом 7 діб. Потім цикли повторювалися.

Експерименти проводилися згідно з розробленою методикою та матрицями планування К. Коно. (табл. 1). Рівні та інтервали варіювання залежних змінних впливаючих факторів обрані з урахуванням доцільності їх значень для процесу і обґрунтовані. А саме:

· для зволоження зразків застосовано типову методику, згідно з якою зволоження більше як на 25% відносної вологості недоцільне;

· найбільший розмір розтягнення (Lmax.) обраний з міркувань можливості використання натуральної шкіри для взуття різних методів формування;

· кількість циклів (і=1,2,3) обрана на основі проведених пошукових дослідів, які виявили, що найбільший відсоток (%) DL зал. (до 60-70 %) має місце в першому циклі, подальший приріст DL зал. в наступних циклах значно менший.

Сушка зразків здійснювалась природним способом, як таким, що забезпечує найбільш надійну та якісну фіксацію DL зал.

Об'єктом досліджень обрано натуральну шкіру вітчизняного виробництва ТУ 17400302391.048-93. Зразки шкіри розміром 140 C 50 (мм) з робочою поверхнею 100 C 50 (мм)

Таблиця 1

Варіювання змінних факторів при одновісному розтягненні зразків

Фактори Код Рівні варіювання Інтервал

-1 0 +1

Відносне зволоження, DWвід.,% X1 5 15 25 10

Деформація розтягнення, L, мм. X2 20 30 40 10

Кількість циклів, і X3 1 2 3 1

Згідно з планом експерименту проведено 21 дослідження по 5 повторень у кожному. Середньоарифметичне значення DL зал. (табл. 2) визначалося після 7 діб.

Таблиця 2

Результати DL зал. (мм.) при одновісному розтягненні

DL=20 мм DL=30 мм DL=40 мм

DWвід., % і, цикли DL зал., мм DWвід., % і, цикли DL зал., мм DWвід., % і, цикли DL зал., мм

5 1 14,0 5 1 19,0 5 1 25,0

2 14,5 2 22,0 2 29,0

3 15,0 3 23,0 3 31,5

15 1 15,5 15 1 20,0 15 1 29,0

2 16,0 2 23,0 2 31,0

3 16,5 3 25,0 3 34,0

25 1 16,0 25 1 21,0 25 1 31,0

2 17,0 2 24,0 2 34,0

3 18,0 3 26,5 3 36,0

Після статистичної обробки результатів досліджень DL зал. при одновісному розтягненні і уточнення коефіцієнтів регресії при визначенні їх вагомості одержано математичне регресій рівняння:

(10)

Розрахунки коефіцієнтів регресії проведено на ПЕОМ. Гіпотеза про адекватність математичної регресивної моделі перевірена за критерієм Фішера.

Аналіз регресивної моделі (10) виявив, що основний вплив на значення DL зал. має величина розтягнення (DL). Другим фактором, що впливає на величину DL зал. є кількість циклів, потім за впливовістю іде ступінь зволоження зразків. Це проілюстровано графічно (рис.2).

Найбільше DLзал. одержано після першого циклу. Подальший приріст DLзал. значно менший, ніж при першому циклі. Загальна дія усіх впливаючих факторів проілюстрована на графіку (рис. 3).

Перевірка фізико-механічних властивостей шкіри після трициклічного розтягнення виявила, що міцність не зменшилась, а навпаки, при виборі оптимальних режимів процесу має місце її збільшення, тобто підтверджується теорія М. П. Купріянова. Аналіз проведених експериментів та фізико-механічних властивостей шкіри дозволив зробити висновок, що найдоцільнішими режимами процесу трициклічного розтягнення для досліджуваної шкіри є: DL=30 ± 2%.; DWвід.=15% ± 3%. Як видно з графіка (рис. 4) при збільшенні величини попереднього розтягнення на міцність шкіри росте вплив вологонасиченості розтягнутих зразків. Міцність шкіри після трициклічного розтягнення при DL=40 мм значно менша в порівнянні з DL=20 та DL=30мм. Це, можливо, є наслідком зміни внутрішньої структури матеріалу і початку деформації самих колагенових волокон шкіри.

Рис. 2. Залежність DL зал. від повної деформації розтягнення - L

при: 1- DWвід.=5%; 2-DWвід.=15%; 3-DWвід.=25%

Враховуючи, що природне сушіння не можливо рекомендувати виробництву внаслідок тривалості процесу, було вирішено використати термодинамічний спосіб сушіння (знакозмінними температурами).

Проведено контрольний експеримент з тими ж режимами зволоження та розтягнення, але з використанням термодинамічного способу фіксації. Результати досліджень наведені в табл. 3.

Таблиця 3

Порівняльні дані значення DL зал. (мм) при різних способах фіксації

DL, мм. DWвід.,% і, цикл DL зал., мм.

Природним сушінням Термодинамічним Сушінням

20 25 1 16 15

25 2 17 17,5

25 3 18 18

30 25 1 21 23

25 2 24 26,5

25 3 26,5 27,5

40 25 1 31 32

25 2 34 34

25 3 36 36

Як бачимо, різниця між результатами досліджень незначна. Невелика різниця у деяких випадках лежить у полі похибки досліду.

Рис. 3. Залежність DL зал. від L, DWвід. та кількості циклів (і) при фіксації природним сушінням: 1 - при DL=20мм, 2 – при DL=30мм, 3 – при DL=40мм

Рис. 4. Залежність збереження міцності шкіри після трициклічного розтягнення від DL

при 1-DW = 5%; 2-DW=15%.; 3-DW=25% мм

Методика багатоциклічного послідовного одновісного розтягнення у перпендикулярних напрямках полягає в тому, що використовуючи одновісне розтягнення зразки деформується уздовж і впоперек лінії хребта послідовно, з фіксацією деформації розтягнень термодинамічним способом. Це вигідно відрізняє її від одночасного двовісного розтягнення зразків, при якому міцність шкіри та товщина, за даними Купріянова, зменшуються.

Для послідовного розтягнення зразки мали квадратну форму, розміром робочої зони 100 C 100 мм. Розтягнення здійснювалося на спеціально розроблених для цієї мети пристроях.

Результати досліджень у порівнянні з результатами одновісного розтягнення уздовж лінії хребта наведені в таблиці 4.

Проведеними дослідженнями встановлена загальна закономірність приросту площі деталей взуття з натуральної шкіри хромового дублення для верху при здійснені багатоциклічного одновісного розтягнення уздовж лінії хребта та послідовного одновісного розтягнення уздовж та впоперек лінії хребта.

Зроблено висновок, що розроблений спосіб найефективніший при багатоциклічному послідовному одновісному розтягненні натуральних шкір або деталей верху взуття з них у перпендикулярних напрямках.

Таблиця 4

Порівняльні дані приросту площі зразків у відсотках при одновісному розтягнені уздовж лінії хребта та послідовному одновісному розтягненню уздовж і впоперек лінії хребта

№ циклу (і) Напрямок розтягнення Одновісне уздовж лінії хребта Одновісне розтягнення уздовж та впоперек лінії хребта

DS1,% DS1(і)-DS1(і-1),% DS2,% DS2(і)-DS2(і-1),%

1 Уздовж хребта 2,4 2,4 2,4 2,4

Впоперек хребта - - 9,8 7,4

2 Уздовж хребта 4,6 2,2 11,9 2,1

Впоперек хребта - - 16,1 4,2

3 Уздовж хребта 5,4 0,8 19,2 3,1

Впоперек хребта - - 22,2 3,0

Додатково перевірена формуюча здатність шкіри, яка зазнала впливу трициклічного розтягнення, при формуванні її на півсфері, та були одержані позитивні результати.

Проведені дослідження стали базою для нової ресурсозберігаючої технології.

У четвертому розділі розроблено технологічний процес виробництва взуття типу “мокасин”, без підкладки, з верхом із натуральної шкіри.

Невід'ємною частиною нового технологічного процесу згідно започаткованій схемі є попередні лабораторні дослідження кожної нової партії шкіри на предмет встановлення її тягучості та визначення кількості циклів попереднього розтягнення натуральних шкір або деталей верху з них та встановлення можливості приросту площі для розрахунку розмірів деталей.

Перелік технологічних процесів нової технології у порівнянні з діючою наведено в табл. 5.

Таблиця 5

Перелік технологічних процесів нової та діючої технології

№ п/п 1. Нова технологія № п/п 2. Діюча технологія

Назва процесу Устаткування Назва процесу Устаткування

Заготовочний потік (для деталей взуття)

1.1* Попереднє розтягнення деталей верху взуття Агрегатна ділянка для здійснення розробленого способу ---- ----

Розкрійний потік (для шкір із натуральної сировини)

Попереднє розтягнення натуральних шкір Агрегатна ділянка для здійснення розробленого способу ---- ----

Затяжна ділянка потоку зборки взуття

1.2 Пластифікація Активатор ЗЗ1D фірми “SHON” 2.1 Зволоження заготовок Зволожувальна камера

1.3 Затяжка ЗНК або ЗЗ1D фірми “SHON” 2.2 Затяжка ЗНК або ЗЗ1D фірми “SHON”

2.3 Обрізка залишків затяжної кромки Ручна або машинна

2.4 Сушка взуття Сушило

* Опис агрегатної ділянки для здійснення розробленого способу наведено нижче.

Внаслідок впровадження процесу 1.1 (табл. 5) стало можливим виключити технологічну операцію 2.3. у зв'язку з відсутністю залишків затяжної кромки. Заміна процесу 2.1 процесом 1.2 дає можливість усунути операцію 2.4, бо після здійснення операції 1.2 заготовка не має зайвої вологи. Процес пластифікації збільшує еластичність шкіри шляхом її обробки вологим паром. При цьому вологонасиченість шкіри достатня, щоб розправити заготовку на колодці до щільного прилягання. Відсоток вологи в шкірі від термодифузії значно менший ніж при зволоженні заготовок у зволожувальних камерах, тому операція сушіння не потрібна, і таким чином з технологічного процесу усунені процеси 2.1 і 2.4. Процесом 1.1 усунута зайва тягучість шкіри, поліпшені її формуючі властивості, тому для якісного формування заготовки верху необхідна менша деформація розтягнення.

Таким чином, процес попереднього багатоциклічного розтягнення уможливлює економію шкіри (матеріальних ресурсів), усунення енергоємного обладнання (сушила), і тим самим економію електроенергії.

Для реалізації нової технології у роботі запропоновано принципову схему устаткування, яке здійснює розтягнення натуральних шкір або деталей верху з них у плоскому стані.

Агрегатна ділянка (рис. 5) для здійснення нового способу багатоциклічного розтягнення складається з камери 1 для зволоження деталей (шкір), приладу 2 для розтягнення деталей, з'ємних розтяжних рам 3, агрегата 4 для фіксації подовження термодинамічним способом, який має теплову сушильну камеру 5, охолоджувальну камеру 6, перекидувач 7, транспортер 8 для повернення рам 3, накопичувача 9, допоміжного стола 10, та місця для оператора 11.

Рис. 5. Схема агрегатної ділянки для здійснення нового способу

За результатами досліджень встановлені такі технологічні режими роботи обладнання, на якому виконується технологічний процес багатоциклічного розтягнення натуральних шкір або деталей верху з них:

· Величина розтягнення, не більше – 30 %;

· Відносне зволоження - 15 ± 3 %;

· Температура повітря в сушильній камері – 80 ± 5 оС;

· Час сушіння – 5 – 10 хвилин ( залежно від виду шкіри);

· Температура охолодженого повітря – ( - 7 ± 2 оС);

· Час охолодження – 5 ± 2 хвилин;

· Кількість циклів – 2.

Узагальнені висновки роботи

На основі аналізу існуючого стану справ і практичного досвіду роботи вітчизняної взуттєвої промисловості та літературних джерел з цих питань встановлено, що діюча традиційна технологія формування взуття не може задовольнити сучасні вимоги ринку в створенні конкурентноспроможного якісного взуття за помірними цінами. У зв'язку з цим визначено напрямки роботи в удосконаленні процесу формоутворення взуття з верхом із натуральної шкіри вітчизняного виробництва, підвищення його якості, забезпечення зменшення матеріало- та енергоємності виробництва.

Основні результати роботи:

1. Встановлено, що основною причиною недосконалості процесу формування взуття є невідповідність показників тягучості натуральних шкір вітчизняного виробництва технологічним вимогам процесу формування. Існуючі методи поліпшення якості процесу формування взуття за допомогою введення попередньої волого-теплової обробки, для здійснення якої застосовуються енергоємні апарати, що призводить до значних витрат енергетичних ресурсів.

2. Теоретично розроблено і експериментально підтверджено, що для доведення деформаційних властивостей натуральних шкір для верху взуття до технологічних вимог процесу формування необхідно коригувати тягучість шкір. На основі цього розроблено спосіб попереднього багатоциклічного розтягнення натуральних шкір або деталей верху з них.

3. Розроблені фізична, математична та експериментальна моделі вищезазначеного способу багатоциклічного розтягнення натуральних шкір або деталей з них та встановлено загальну закономірність збільшення площі деталей, розроблено методику коригування тягучості, окреслено оптимальні технологічні режими, розроблено нову ресурсозберігаючу технологію формування взуття.

4. Проведена оцінка показників, які впливають на формостійкість взуття. Встановлено, що головними з них є форма та конструкція заготовки, спосіб формування взуття та величина тягучості натуральної шкіри для верху взуття. Доведено, що перевагу слід надавати заготовкам типу просторової оболонки, форма якої наближена до форми затяжної колодки, при цьому деталі верху взуття бажано викроювати з шкір, які попередньо пройшли процес послідовного багатоциклічного розтягнення. Основна затяжка такої заготовки перетворюється на процес приформовування заготовки верху взуття до колодки.

5. Запропонований спосіб попереднього багатоциклічного розтягнення натуральних шкір або деталей верху взуття з них складається з циклічного повторювання процесів зволоження, одновісного розтягнення, фіксації форми, зняття навантаження та відпочинку у вільному стані. За 2- 3 цикли такого розтягнення збільшення площі зразків досягає 15 -20%.

6. Одержані оптимальні технологічні режими виконання розробленого способу: величина розтягнення – не більше 30 %; відносне зволоження - 15 ± 3 %; температура повітря в сушильній камері – 80 ± 5 оС; час сушки – 5 – 10 хвилин (залежно від виду шкіри); температура охолодженого повітря – (- 7 ± 2 оС); час охолодження – 5 ± 2 хвилин; кількість циклів – 2.

7. Розроблена нова ресурсозберігаюча технологія формування на прикладі взуття типу “мокасин” з застосуванням попереднього багатоциклічного розтягнення, яка відрізняється від діючої технології зменшенням процесів зволоження та сушіння, покращенням формостійкості взуття.

8. Розроблено принцип дії устаткування, необхідного для впровадження нової технології у взуттєве виробництво, до складу якого входять пристрій для розтягування натуральних шкір або деталей верху взуття з них та агрегатизована ділянка для фіксації їх форми та розмірів у розтягнутому стані термодинамічним способом.

9. Проведені розрахунки умовної економічної ефективності від застосування розробленого способу та технології за основними статтями собівартості-ресурсозбереження. Умовна економічна ефективність становить за цінами 2000 року 100.000 гривень.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. До проблеми зменшення енергомісткості технологічних процесів кріплення низу взуття / Коновал В. П., Оленіч А.В. // - К.: Наукові праці молодих вчених та студентів ДАЛПУ. -1998. Частина 1.-С.84-86.

2. Взуттєве устаткування і його енергозбереження // Коновал В. П., Оленіч А.В., Xом'як М. є., Якубова Л. В. // - К.: Наукові праці молодих вчених та студентів ДАЛПУ. -1998. Частина 1.-С.81-83.

3. До питання розробки ресурсозберігаючої технології виробництва взуття беззатяжним методом формування / Оленіч А.В. // Проблеми легкої та текстильної промисловості України.-1999.-№2.-С.161-163.

4. Якість процесів формування взуття з натуральної шкіри / Оленіч А.В. // Вісник Державної академії легкої промисловості України.-2000.-№1.-С.101-103.

5. Заявка на видачу патенту України на винахід “Спосіб попередньої обробки деталей носково-пучкової частини верху взуття з натуральної шкіри” / КДУТД //Автор: Оленіч А. В.// № 2000042182 від 17.04.2000 р.

АНОТАЦІЯ

Оленіч А.В. Розробка ресурсозберігаючої технології формоутворення взуття з верхом із натуральної шкіри.-Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.19.06 – технологія взуттєвих та шкіряних виробів. – Київський державний університет технології та дизайну, Київ, 2001.

Дисертація присвячена проблемі підвищення конкурентоспроможності взуття вітчизняного виробництва за рахунок поліпшення його якості з одночасним зменшенням матеріалоємності взуття, скороченням витрат електроенергії на технологічні потреби, що в кінцевому результаті впливає на собівартість взуття. У роботі розроблений новий спосіб коригування деформаційних властивостей натуральних шкір вітчизняного виробництва на стадії виробництва взуття до відповідних вимог технологічного процесу формування. Запропанований спосіб обґрунтовано і досліджено теоретично з експериментальним підтвердженням та покладено за основу розробленої нової ресурсозберігаючої технології, з впровадженням якої підвищується формостійкість взуття, знижується його собівартість за рахунок економії натуральних шкір для верху взуття, зменшується електроспоживання на складальних потоках у зв'язку з усуненням (або зменшенням) застосування енергоємних пристроїв волого-теплової обробки та сушил.

Ключові слова. Деформаційні властивості натуральних шкір, тягучість шкір, одновісне розтягнення, спосіб попереднього багатоциклічного розтягнення шкір, математичне та фізичне моделювання, формування та формостійкість взуття, якість, ресурсозберігаючі технології.

АННОТАЦИЯ

Оленич А.В. Разработка ресурсосберегающей технологии формообразования обуви с верхом из натуральной кожи. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук за специальностью 05.19.06 – технология обувных и кожанах изделий. – Киевский государственный университет технологии и дизайна, Киев, 2001.

Диссертация посвящена проблеме повышения конкурентоспособности обуви отечественного производства посредствам повышения её качества при одновременном уменьшении материалоемкости изделия, сокращения потребления электроэнергии на технологические нужды, что в конечном итоге сказывается на себестоимости продукции.

Разработана с использованием метода системного анализа модель формообразования обуви, которая связывает основные требования рынка к качеству обуви с возможностями производства обеспечить эти требования. Структурные составляющие модели объединяют основные технологические показатели производства обуви, которые непосредственно влияют на качество обуви и её себестоимость.

Проведен анализ деформационных свойств натуральных кож отечественного производства для деталей верха обуви и установлены критерии их формоустойчивости, которые удовлетворяют технологические требования формования заготовки верха обуви.

Проведен оценочный анализ существующих типов конструкций и способов формования заготовок верха обуви по критериям экономии материальных и энергетических ресурсов.

Предложенный новый способ корректировки деформационных свойств натуральных кож на стадии изготовления обуви до соответствия их технологическим требованиям процесса формообразования обуви. Установлена закономерность прироста остаточного удлинения натуральной кожи после каждого цикла одноосного растяжения в одном направлении и остаточного приращения площади деталей при последовательном одноосном растяжении вдоль и поперек линии хребта.

Созданный способ обоснован и исследован теоретически с экспериментальным подтверждением. Экспериментальные исследования проведены с использованием математического метода планирования и анализа эксперимента. Применен метод D-оптимального планирования второго порядка с использованием матриц планирования К.Коно, который обеспечивает оптимальную точность в оценке коэффициентов регрессии полиномов. В качестве функции отклика экспериментального изучения процесса выбрано остаточное удлинение.

Установлено, что последовательное многоцикличное одноосное растяжение кож вдоль и поперек линии хребта уменьшает различия в физико-механические свойств\e0х кож в этих направлениях. Исходя из результатов испытаний, полученных при определении деформации и прочности кож при растяжении, установлены оптимальные технологические режимы проведения процесса многоцикличного одноосного растяжения кож. Анализ результатов исследования кож на двухосное растяжение показал, что кожи, подверженные многоцикличному одноосному растяжению не ухудшили своих формующих свойств в сравнении с аналогичными кожами, которые предварительно не растягивались. Для сокращения времени проведения процесса многоцикличного растяжения кож и возможности его внедрения в массовое производство была выбрана фиксация формы растянутого материала термодинамическим способом (знакопеременными температурными режимами). Получены оптимальные технологические режимы процесса последовательного многоцикличного одноосного растяжения кож хромового дубления: величина растяжения - не более 30%; относительное увлажнение – 15 ± 3 %; температура воздуха в сушильной камере - 80 ± 5 оС; время сушки – 5-10 мин.; температура охлажденного воздуха - ( - 7 ± 2 оС); время охлаждения - 5 ± 2 мин.; количество циклов – 2.

Способ многоцикличного растяжения кож положен в основу новой ресурсосберегающей технологии, с внедрением которой повышается формоустойчивость обуви, снижается её себестоимость за счет экономии натуральных кож для верха обуви. Снижается также потребление электроэнергии на сборочных потоках, в связи с уменьшением использования энергоемких аппаратов влажно-тепловой обработки и сушки.

Ключевые слова. Деформационные свойства натуральных кож, тягучесть кож, одноосное растяжение, способ предварительного многоцикличного растяжения кож, математическое и физическое моделирование, формование и формоустойчивость обуви, качество, ресурсосберегающие технологии.

SUMMARY

.Olenich A.V. The development for a resource-saving technology of forming footwear with the natural leather for upper part. Manuscript

The dissertation on competition of a scientific degree of the Candidate of Technical Sciences on the speciality 05.19.06 - footwear and leather goods technologies. - Kiev State University of Technologies and Designing, Kiev, 2001.

The dissertation is dedicated to a problem of raising competition abilities of home-produced footwear by improving its quality with the simultaneous cutting material capacity down and decreasing electric power consumption for technology needs that finally tell on a produce output cost price.

A new method for adjustment of deformational properties of natural leathers during a footwear manufacture stage and bringing them into correspondence with technological demands of a footwear formbuilding process is originated and inquired in this work.

The method originated is ground on and investigated theoretically with the experimental confirmation and is assumed as a basis to the development of the new resourcesaving technology which could provide an increase of footwear formstability, a cut-down of footwear cost price by economy of natural leathers for footwear top parts, a decrease of electric power consumed on assembling lines what is caused by liquidation (decrease) of use of power-consuming equipment for humid-thermal treatment and drying.

Key words:

deformational properties of natural leathers, leather ductility, a method of preliminary multi-cycle leather stretching, mathematical and physical modelling, footwear forming (moulding) and formstability, quality, resourcesaving technologies.