Исследование величины и характера деформации верха обуви обтяжно-затяжного метода формования

В настоящее время при изготовлении обуви чаще всего применяется обтяжнозатяжной метод формования. Этот метод достаточно трудоемкий, но при нем достигается высокое качество формования, так как он обеспечивает большую степень вытяжки заготовки. Однако, несмотря на это, анализ данных обувных предприятий г. Витебска показал, что существует определенный процент перевода обуви в «некондицию» и возврат обуви от потребителей по дефектам, связанным с потерей формоустойчивости.

Известно, что одним из технологических факторов, влияющих на формоустойчивость верха обуви, является величина и характер деформации заготовки верха обуви. Большое влияние на этот фактор, наряду с материалом верха, оказывают материалы межподкладки и подкладки. Поэтому целью данной работы являлось исследование влияния материала межподкладки на величину и характер деформации верха обуви, что позволило выбрать межподкладочный материал, обеспечивающий повышение формоустойчивости изделия.

Для проведения эксперимента были выбраны мужские полуботинки производства СООО «Марко» клеевого метода крепления с союзкой большой площади, так как особенно часто дефект потери формы встречается в таких конструкциях обуви.

В данной модели в качестве материала наружных деталей верха использовалась натуральная кожа «Navaro», в качестве материалов межподкладки и подкладки под союзку – трикотажные полотна с термоклеевым покрытием с поверхностной плотностью 140 г/м2 и 210 г/м2 соответственно.

С целью решения поставленной задачи в заготовке полуботинок была осуществлена замена межподкладки из трикотажного полотна на нетканое полотно поверхностной плотности 80 г/м2.

В соответствии с методами стандартных испытаний кож для верха обуви, межподкладочных и подкладочных материалов были получены показатели свойств материалов заготовки, представленные в таблице 1.

Таблица – Показатели свойств материалов заготовки

Наименование материала	Показатели свойств
	Толщина, мм	Нагрузка при разрыве Р , Н	Относительное удлинение при разрыве ε р , %	Относительное удлинение при напряжении 9,8 МПа, £ i , %	Предел прочности σ , МПа
Кожа «Navaro» – вдоль – поперек	1,2	304 169	67 71	32 50	25 14
Трикотажное полотно для подкладки ХПЭ-210 – вдоль – поперек	0,6	383 90	69 230	–	–
Трикотажное полотно для межподкладки ХПЭ-140 – вдоль – поперек	0,4	187 134	85 189	-	-
Нетканое полотно для межподкладки, арт. 80п-7 – вдоль – поперек	0,3	173 82	110 92	-	-

Величина и характер деформации заготовок верха обуви определялись по методике, предложенной кафедрой технологии обуви МТИЛП [1]. Сущность метода состоит в том, что определение величины и вида растяжения заготовки производится по изменению размеров и формы, предварительно нанесенных на верх обуви окружностей диаметром 20 мм. Вследствие растяжения верха обуви окружность превращается в эллипс или круг с изменением диаметра. Сравнивая какой-либо диаметр эллипса или круга с первоначальным диаметром окружности, можно определить изменение линейных размеров материала в данном направлении, а также определить величины его относительного удлинения или усадки.

Для выполнения эксперимента были изготовлены четыре пары заготовок мужских полуботинок, отличающихся материалом межподкладки (трикотажное полотно и нетканое полотно). После раскроя деталей верха на союзки заготовок наносилась система окружностей диаметром 20 мм. Затем размеченные детали передавались в производство, где осуществлялась сборка заготовки и обуви по действующей технологии и с использованием оборудования предприятия СООО «Марко».

Схема технологического процесса производства обуви представлена на рисунке 1.

Измерение диаметров кругов или осей эллипсов осуществляли после операции формования заготовки на колодке, а также после снятия обуви с колодки и хранения в течение 24 часов. Расчет относительных деформаций в продольном и поперечном направлении рассчитывали по следующей формуле:

£ = (dl-d) _х (1)

d ’ где d1 – размер диаметров окружностей или осей эллипсов после формования, снятия обуви с колодки и хранения в течение 24 часов, мм;

d – исходный диаметр окружности, мм.

По полученным значениям удлинений или сокращений, рассчитанным по продольным и поперечным диаметрам кругов, или по большой и малой осям эллипса, строили картограммы, представленные на рисунках 2, 3. Сплошная линия картограмм соответствует + 2,5 % удлинения, пунктирная – 2,5 % сокращения.

Рисунок 1 – Схема технологического процесса производства обуви

На рисунке 2 представлены картограммы деформации союзок после выполнения операции формования заготовки верха обуви на колодке.

По количеству линий в кругах видно, что деформация союзочной части заготовки в основном происходит в области носка и боковых крыльев союзки. Заготовка, в которой в качестве межподкладки используется трикотажное полотно (рисунок 2 а), растягивается в области союзки в большей степени, чем заготовка с межподкладкой из нетканого полотна (рисунок 2 б). И в одной и в другой заготовке центральная область союзки не деформируется, или деформируется минимально, а площадь недеформируемой зоны в союзке с межподкладкой из нетканого полотна больше, чем в союзке с межподкладкой из трикотажного полотна.

На союзке с трикотажной межподкладкой (рисунок 2 а) наибольшая деформация растяжения наблюдается в поперечном направлении (5 % – 40 %), причем в области носка деформация максимальная. По бокам союзки в пучковой части (сечения 6' – 9') деформация растяжения в поперечном направлении достигает 10 %, а в области крыльев союзки – около 5 %. Деформация растяжения в продольном направлении меньше по величине и составляет в основном 2,5 % – 10 %. Наибольшая по величине деформация также наблюдается в центральной носочной части союзки.

Деформация сокращения в заготовке с межподкладкой из трикотажного полотна наблюдается в продольном направлении в пределах 2,5 % – 15 % (краевые участки носка и при переходе на гребень колодки) и в поперечном направлении до 5 % в области крыльев союзки.

Рисунок 2 – Картограммы распределения деформации союзок после операции формования заготовки верха обуви: а – с межподкладкой из трикотажного полотна;

б – с межподкладкой из нетканого полотна

В заготовке с межподкладкой из нетканого полотна (рисунок 2 б) наибольшие деформации наблюдаются в области носка в поперечном направлении (до 25 %). По бокам союзки в пучковой части (сечения 6' – 9') в поперечном направлении деформации достигают 10 %, а в зонах крыльев союзки в основном составляют 5 %. В продольном направлении деформация растяжения в области носка достигает 15 %, по бокам союзки в пучковой части – 10%, и до 5 % в крыльях союзки.

Деформация сокращения проявляется по краям союзки в поперечном направлении в области крыльев (2,5 %) и в продольном направлении до 15 % в области носка. Деформация сокращения (2,5 %) зафиксирована также в центральной части союзки и в области гребня.

На рисунке 3 представлены картограммы деформации союзок, полученные по данным замеров после снятия обуви с колодки и хранении её в течение 24 часов.

Проанализировав картограммы деформации в союзке с межподкладкой из трикотажного полотна (рисунок 3 а), можно сделать вывод, что в заготовке произошли усадочные явления. В основном зона наибольшей усадки приходится на пучковую часть союзки (сечения 8' – 10') и крылья союзки. Деформация в продольном направлении снизилась в среднем на 5 %, а в поперечном направлении – от 2,5 % до 5 %.

В заготовке с межподкладкой из нетканого полотна (рисунок 3 б) также наблюдаются усадочные явления в области сечения 7' – 10' и крыльев союзки, но они меньше по величине (2,5 %), и область их распространения значительно меньше, чем в заготовке с межподкладкой из трикотажного полотна.

Таким образом, сравнивая исследуемые заготовки с различными материалами межподкладки, можно сделать вывод, что равномернее растягивается в продольном и поперечном направлении заготовка с межподкладкой из нетканого полотна, максимальные деформации по направлениям достигают 15 % и 25 % соответственно. Кроме этого, процент усадки в заготовке с межподкладкой из нетканого полотна по истечении 24 часов после снятия обуви с колодки не превышает 2,5 %.

В заготовке с межподкладкой из трикотажного полотна значительно превалирует по величине поперечное растяжение (до 40 %), а в продольном направлении деформация составляет только 10 %. Наряду с этим, величина деформации, полученная после выполнения операции формования, по истечении 24 часов после снятия обуви с колодки уменьшается более значительно (на 5 %), чем в заготовке с межподкладкой из нетканого полотна.

Формоустойчивость обуви после снятия с колодки и выдержки её в течение 24 часов определялась экспертным методом контролерами ОТК. Оценивая обувь органолептически, было признано, что мужские полуботинки с межподкладкой из нетканого полотна обладают лучшей формоустойчивостью.

Рисунок 3 – Картограммы распределения деформации союзок после снятия обуви с колодки и хранении в течение 24 часов: а – с межподкладкой из трикотажного полотна;

б – с межподкладкой из нетканого полотна

При исследовании распределения удлинений по верху обуви методом окружностей могут наблюдаться различные сочетания величин удлинений в продольном и поперечном направлениях. При сохранении формы круга и изменении только его размеров наблюдается двухосное симметричное растяжение. Только одноосное растяжение будет наблюдаться при сокращении материала в одном направлении на величину, равную не менее половины удлинения первоначального диаметра окружности по другому направлению. Если эти два условия нарушаются, то происходит сложная деформация с преобладанием одноосного или двухосного растяжения.

Расчет величины относительного удлинения по измерениям диаметров окружностей, нанесенных на союзку заготовки верха обуви, показал, что в основном в этой зоне заготовки наблюдается сложная деформация. Для более детального исследования характера растяжения был использован метод определения доминирующего растяжения [2, с.19].

Метод основан на расчленении сложного растяжения на элементарные виды: одноосное растяжение ( ε _о ) и двухосное симметричное растяжение ( εд ). Деформации могут быть найдены из условия:

^£а = ^£д + ^£о

£в = £д — £сок где εа – деформация, рассчитанная по большой оси эллипса, %; εв – деформация, рассчитанная по малой оси эллипса, %.

При £ _сок = р • £ _о система уравнений примет вид:

^£а = ^£д ^{+ £}о

£в = £д — Я£о где μ – коэффициент поперечного сокращения.

Для величин деформаций, которые наблюдаются при формовании верха обуви, коэффициент μ можно считать приближенно равным единицы.

Обозначим отношение величины одноосного удлинения ( ε_о ) по большой оси эллипса к общей величине удлинения в этом направлении ( ε_а ) коэффициентом одноосного растяжения: