Исследование стойкости различных видов кожи к истиранию

Современный мир сложно представить без изделий из кожи. Кожа прочно вошла в нашу жизнь в качестве сырья для производства одежды, различных товаров и аксессуаров. Изделия из кожи всегда ценились за свои великолепные качества, прочность и долговечность. Качество готовых изделий определяет сырье, которое, в свою очередь, зависит от способов обработки и выделки кожи животных. Качество кожи – это совокупность ее свойств, обеспечиваю- щих возможность изготовления изделий, хороший их внешний вид и соответствие требованиям эстетики и моды, удобство эксплуатации изделий, их гигиенические свойства (воздухопроницаемость, паропро-ницаемость и др.), неизменяемость свойств кожи в течение достаточно долгого времени, однородность свойств, особенно физикомеханических.

Объекты и методы исследований

Объектами исследования являются различные виды кож для изготовления одежды, подвергнутые испытанию на стойкость к истиранию.

К основным видам одежной натуральной кожи относятся:

Шеврет – кожа из овчины хромового дубления с естественной лицевой поверхностью, характеризующаяся красивым рельефным рисунком в виде неглубоких воронкообразных впадин, рыхлая на ощупь и сильно растяжимая.

Велюр – кожа из свиной шкуры хромового дубления с ворсовой поверхностью. Велюр может быть получен и из шкур овец. Лицевая поверхность велюра имеет бархатистый вид, ворс густой, ровный, хорошо прокрашенный.

Замша – кожа из овчины жирового дубления. Характеризуется особой мягкостью, низким, густым и блестящим ворсом, повышенной растяжимостью, хорошей воздухопроницаемостью, устойчивостью к воде.

Шевро и козлина хромового дубления. Характеризуется особой мягкостью и красивым внешним видом.

Основные виды искусственной кожи – это материалы, представляющие собой основу (ткань, трикотажное или нетканое полотно), покрытую (или пропитанную) полимером или композицией полимеров.

В соответствии с ГОСТ 28461-90 искожа представляет собой материал, на текстильную основу которого нанесено поливинилхлоридное и (или) полиуретановое покрытие.

Винилискожа вырабатывается с пористым, монолитным или пористомонолитным покрытием на тканевой или трикотажной основе. Для покрытия применяют поливинилхлорид (ПВХ), который наносится непосредственно на основу.

Эластоискожу получают путем нанесения каучукового покрытия на тканевую основу.

Уретанискожа вырабатывается с монолитным односторонним полиэфируретановым (ПЭУ) покрытием и с пористым покрытием [1,3].

Результаты и их обсуждение

Материалы в процессе изготовления из них швейных изделий, при транспортировке и хранении, при стирке и химической чистке и, особенно в процессе непосредственной эксплуатации изделий подвергаются воздействию комплекса различных факторов. Постепенно они вызывают изменения в микро- и макроструктуре, что приводит к ухудшению внешнего вида и свойств материала и, в конце концов, к его разрушению, т.е. происходит процесс постепенного его изнашивания. Результат изнашивания обычно называют износом, а сопротивление материала действию разрушающих факторов – износостойкостью.

Все разнообразные причины или факторы износа можно разделить на следующие группы:

• •    механические – многократные деформации растяжения, изгиба, трения (истирание) и др.;

• •    физико-химические – действие света, температуры, влаги, химических веществ, содержащихся в атмосфере, в поте, в моющих жидкостях и чистящих средствах и т.д.;

• •    биологические – разрушение микроорганизмами и повреждение насекомыми;

• •    комплексные – действие истирания, светопогоды, стирки, химической чистки, носки и др.

Виды факторов, их количество и характер взаимодействия зависят от вида изделия и условий его эксплуатации.

Одной из основных причин износа является истирание вследствие внешнего трения материала о другие поверхности, которое сопровождается уменьшением его массы.

Истирание представляет собой результат многократного нарушения фрикционных связей между контактирующими поверхностями при их смещении относительно друг друга. При нарушении молекулярно-фрикционных связей, возникающих на участках касания поверхностей, происходят отрыв микрочастиц, разрушение поверхностных пленок. При нарушении связей механического зацепления микро- и макронеровностей характер истирания зависит от соотношения жесткости элементов контактирующих поверхностей, так как жесткая поверхность, в этом случае, может играть роль твердого абразива, ускоряющего разрушение трущихся поверхностей.

Микроскопические исследования повреждений волокон в процессе истирания показали, что они имеют как поверхностный, так и объемный характер. Повреждение поверхности волокон заключается в разрушении верхнего слоя (в частности, чешуйчатого слоя шерстяных волокон, кутикулы и отщепление фибриллярных комплексов у хлопковых волокон и т. п.). В результате усталостного износа в структуре волокон возникают микротрещины, которые затем объединяются в магистральные трещины, приводящие к разрушению волокна и выпадению из структуры материала. Удаление волокон из его структуры приводит к потере массы, уменьшению толщины, разряжению и, наконец, к разрушению.

Можно выделить три стадии изнашивания:

• 1    стадия - начальное изнашивание, при котором интенсивность истирания ткани постепенно уменьшается. В начале истирания (100-200 циклов) происходит разрыхление поверхности, что приводит к некоторому увеличению толщины, затем постепенное удаление с поверхности ворсового застила с образованием пиллей и появлением потертостей.

• 2    стадия - установившееся изнашивание характеризуется постоянством интенсивности изнашивания, участок линии уменьшения массы практически прямолинейный. Этой стадии соответствуют постоянные площадь опорной поверхности и коэффициент трения.

• 3    стадия - конечное изнашивание, при котором интенсивность истирания повышается и происходит разрушение нижних слоев ткани в условиях ее разрыхления, в результате чего толщина ткани даже несколько увеличивается. При этой стадии изнашивания площадь опорной поверхности ткани уменьшается, а коэффициент трения увеличивается.

Для оценки износостойкости используют различные критерии износа:

• -    время - долговечность или число циклов - выносливость от начала изнашивания до разрушения изделия или непригодности его к дальнейшему использованию;

• -    изменение показателей физикомеханических свойств (прочности, жесткости, проницаемости, выносливости при многократном растяжении или изгибе и др.) после определенного периода изнашивания;

• -    уменьшение вязкости раствора вещества, составляющего материал;

• -    уменьшение массы или толщины материала;

• -    количество видимых повреждений (потертостей, дыр, пиллей и др.) и их расположение на изделии.

Выбор критериев оценки износостойкости проводят в зависимости от факторов, определяющих износ материала [1].

Стойкость ткани к истиранию по ГОСТ

18976—73 характеризуется числом циклов вращения головки прибора, выдерживаемых тканью до ее разрушения (образования дыры). Существенное влияние на характер и продолжительность истирания оказывает статистическое давление абразива на материал. С увеличением давления происходит более глубокое взаимное внедрение поверхностей абразива и испытываемой пробы, что приводит к изменению характера истирания. В качестве абразива была применена наждачная бумага.

Для определения стойкости кожи к истиранию был использован прибор ДИТ-М (рис.1).

Рисунок 1 - Схема прибора ДИТ-М.

1- пяльцы; 2- вращающаяся головка;

3- бегунки; 4- шарик; 5- держатель;

6- рычажно-грузовое устройство; 7- рычаг.

Два абразивных диска (камни) трут ткань, которая закреплена с помощью металлических пялец. Диски вращаются как вокруг своей оси, так и вокруг центрального стержня. На систему также действует прижимное усилие. Устойчивость материала к истиранию зависит от прижимного усилия и определяется количеством циклов до сквозного протирания. Если ткань очень устойчива к истиранию, то устойчивость к истиранию можно определить с помощью падения прочности. Данная величина нужна для сравнения устойчивости материалов к истиранию [2].

Стойкость к истиранию определяется выносливостью, подсчитываемой как среднее арифметическое значение выносливости всех проб. Результаты испытания на приборе ДИТ-М занесены в таблицу 1.

Таблица 1- Результаты испытаний на приборе ДИТ-М

Материал Число циклов истирания Среднее значение циклов истирания 1. Натуральная анилиновая кожа 1947 658 1302,5 2. Натуральная кожа - замша 2548 558 1553 3. Винилискожа 126 410 268 4. Уретанискожа 187 117 152 ранию различных видов кож (рис.2).

На основании табличных данных ниже представлена диаграмма стойкости к исти-

Рисунок 2 - Диаграмма стойкости к истиранию различных видов кож.

Известно, что величина и интенсивность воздействия деформационных нагрузок на материал во время изготовления и эксплуатации швейных изделий отличается по зонам. В связи с этим проведены исследования по выделению зон конструкции плечевой одежды с учетом ее функциональных особенностей. В процессе эксплуатации одежда подвергается сложному комплексу воздействий, приводящих к разрушению формы и износу изделия.

Согласно проведенным исследованиям, одежда из натуральной кожи чаще всего испытывает многократное растяжение и изгиб, истирание, реже действие светопогоды и химической чистки. Действие каждого из них не изолировано, поэтому процесс носит комбинированный характер (рис. 3).

В совокупности все эти воздействия приводят к быстрому износу кожаного изделия на отдельных участках. Износ, больше всего, проявляется в виде обрыва швов, растяжения кожматериала в зонах сидения, колена, на участках локтя рукавов, в потере формы воротников, полочки и спинки, обвисания края кармана, разрушения края петли, разрушения лицевого покрытия кожи, усадки и коробления кожи, снижения механической прочности кожи, появления трещин, ломкости на поверхности, потере мягкости и эластичности, потертости краски.

Рисунок 3 - Диаграмма топографии износа в изделиях из натуральной кожи

Количество наблюдений = 122

1- участок локтя на рукаве; 2- низ рукава; 3- край борта; 4- сгиб воротника; 5- край кармана; 6- низ изделия.

При обследовании пиджаков выявлено, что примерно половина изделий изношены по низу рукава, в 80% случаях изношен край кармана, около 50% изделий по сгибу локтя, 20% по сгибу воротника. В крупных деталях одежды (рукав, спинка и полочка) наличие вертикальных членений или накладных деталей повышает формоустойчивость этих участков. В местах расположения конструктивных швов кожматериал менее растянут, чем в деталях, выкроенных из целой кожи. Это происходит потому, что при больших растягивающих нагрузках релаксационные процессы в швах протекают медленнее и с большей долей остаточных деформаций, чем в целых деталях. Если величина нагрузки, находящейся на участки одежды, превышает прочность ниточных соединений, это обычно приводит к разрыву швов. Наиболее часто разрыву подвержены швы проймы, боковые швы.

Результаты исследований показали, что многие изделия имеют лицевые пороки отмин и отдушистость кож, и разрушение лицевого покрытия в виде трещин длиной 0,1-0,5 см, особенно на спинке на уровне лопаток, в головке рукава, на участке полочки ниже боковых карманов и на спинке в области сиденья, в местах расположения петель и пуговиц. Разрушение лица и появления отдушин являются следствием несоответствия деформационных свойств пленкообразователей со свойствами кожи и нарушение адгезии.

Заключение, выводы

В результате проведенных исследований различных видов кож на стойкость к истиранию, с целью использования их для производства одежды, было установлено, что натуральная кожа - замша является более устойчивой к истиранию из всех видов кож.

Одежда из кожи на протяжении всего срока носки испытывает различные виды износа: одна многократный изгиб и растяжение, другая только истирание, третья износ без заметных каких-либо деформаций. Особое значение при составлении схем размещения деталей имеет четкое представление характера, направленности и интенсивности воздействий, оказываемых на каждую из деталей, которые будут исследованы в дальнейшем.