Способы формования заготовок верха обуви, Характеристика природных текстильных волокон животного происхождения

      При вакуумформовании плоскую заготовку из термопластичного полимерного материала, прижатую по периметру к рабочей камере вакуум формовочной машины прижимной рамой, сначала с помощью нагревательного устройства разогревают до высокоэластического состояния. Затем в полости, образованной поверхностями заготовки и формующей матрицы (или формующего пуансона), создают разряжение, в результате чего за счет возникающего перепада давления происходит формование изделия.

      Реализация  процессов пневмоформования отличается от вакуумного формования только тем, что перепад давления создают за счёт использования в качестве рабочей среды сжатого газа, как правило, сжатого воздуха, с избыточным давлением до 2,5 МПа.

При гидравлическом формовании роль рабочей среды выполняет  подогретая жидкость, нагнетаемая насосом под давлением 0,15-2,5 МПа.

      Механическое  формование (механотермоформование) отличается от процессов пневматического формования тем, что придание плоской разогретой заготовке формы готового изделия  осуществляется за счёт её механической вытяжки металлическим пуансоном.

      Следует отметить, что современные технологии производства предусматривают и  совмещение разных методов термоформования  изделий, например: пнев­мовакуумное, пневмомеханическое и т.п. Реализация этого комбинированного метода формования состоит из двух этапов: на первом из них разогретую до необходимой температуры нагревателем плоскую заготовку механически вытягивают с помощью пуансона. На втором этапе вытянутую заготовку формуют в матрице за счет создания вакуума в ее полости.

      Среди всех видов пневмо и вакуумформования можно выделить три основных: позитивное, негативное и свободное. При позитивном формовании (формование на пуансоне) внутренняя поверхность изделия в точности воспроизводит форму или рисунок формующего инструмента. Негативное формование (формование в матрице) дает возможность получать изделия, наружная поверхность которых в точности воспроизводит форму или рисунок внутренней поверхности матрицы. Свободное формование осуществляют в пройме прижимной рамы машины без использования формующего инструмента. Кроме перечисленных основных, существуют и другие разновидности технологических методов термоформования изделий из плоских полимерных заготовок. 

      2.2 Принцип работы термоформовочных  машин 

      На 1-м этапе происходит формование, т.е. выдув подложек из сплошного рулона пленки. Выдув, осуществляется подачей сжатого воздуха и/или одновременно созданием разряжения. Для особо жестких пленок от 300 мкм и выше применяется система «прехитинга» (зоны дополнительного нагрева) и штампование механическим прессом. Используемая пленка в этих машинах многослойная, как правило, РАхРЕ (полиамид-полиэтилен), аналогичная той, из которой изготовлены вакуумные пакеты (только стоимость вакуумного пакета в пересчете на единицу продукции в 3-4 раза выше), и толщиной от 100 мкм и выше. Температура и время формования зависят от толщины пленки и глубины вытяжки (т.е. глубины формуемой подложки). Температура колеблется от 120 до 150 градусов (для тонких пленок).

      2-й  этап - закладка продукции в сформированные  подложки (их называют еще корытца, ванночки). Как правило, осуществляется вручную несколькими укладчиками. Время укладки регулируемое, оно программируется индивидуально под пользователя. Чем медленнее будут работать укладчики, тем больше время закладки и тем меньше производительность машины.

      3-й  этап - запайка и вакуумирование (и/или газонаполнение). На этом  этапе подложки запаиваются пленкой  верхнего рулона (как правило,  более тонкой) толщиной от 70 до 110 мкм, которая может быть как  с печатью (рисунком), так и прозрачной, в этом же блоке происходит вакуумирование или создание газовой среды. Вакуум создается вакуумным насосом. На последнем этапе происходит разделение упаковок, выполняемое комбинациями продольных и поперечных ножей (дисковых и гильотинных), а для упаковок непрямоугольной формы - вырубка штампов. 

      2.3 Виды термоформовочных машин 

      Распространение термоформовочного оборудования объясняется  относительной простотой организации  производства, компактностью и невысокой  стоимостью технологического оборудования. Методы формования дают возможность применять гибкие технологичные конструкции формующего инструмента, что важно при изготовлении тонкостенных и крупногабаритных изделий сложной конфигурации. К общим достоинствам методов формования относится простота автоматизации технологических процессов, простота обслуживания и наладки термоформовочных машин. Вакуумформовочные машины классифицируются по ряду признаков в зависимости от вида, толщины и площади формуемого материала (листов или пленки), метода нагрева материала (с односторонним и двухсторонним нагревом), цикличности работы (периодического или непрерывного действия), степени универсальности (количества выполняемых на машине методов формования). Различают также одно- и многопозиционные машины, револьверные, ротационные и ленточные машины. Револьверные и ротационные машины барабанного типа применяются главным образом для формования изделий из рулонных (пленочных) термопластичных материалов. Машины роторного и ленточного типа, обеспечивают не только формование, но и заполнение, укупорку и вырубку отформованных изделий.

Комбинированные машины позволяют дополнительно  выполнять операции не связанные  с формованием изделия: ламинирование, декорирование, высечку, штабелирование и укладку готовой продукции. В настоящее время выпускается большое количество формовочных машин с ручным, полуавтоматическим и автоматическим управлением. В отличие от технологии литья под давлением при изготовлении изделий методом термического формования требуется только матрица или только пуансон, что заметно облегчает и упрощает изготовление прессформ.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      3 Характеристика природных текстильных волокон животного      происхождения. Основной химический состав волокон       животного происхождения. Характеристика процесса       производства натурального шелка 

      Основным  исходным материалом для получения  текстильных изделий

являются волокна. Их можно разделить на несколько  групп. Натуральные волокна или природные волокна разделяются на текстильные волокна растительного (например хлопок, лен, пенька), животного (шерсть, натуральный шелк) и минерального (асбест) происхождения, пригодные для изготовления пряжи.  

      3.1 Шерсть 

      Шерсть  — волокно из снятого волосяного покрова овец, коз, верблюдов, кроликов и других животных. Шерсть, снятую стрижкой в виде цельного волосяного покрова, называют руном. Шерстяные волокна состоят из белка кератина, содержащего, как и другие белки, аминокислоты. Шерстяные волокна под микроскопом можно легко отличить от других волокон — их наружная поверхность покрыта чешуйками. Чешуйчатый слой состоит из мелких пластинок в форме конусообразных колец, нанизанных друг на друга, и представляет собой ороговевшие клетки. За чешуйчатым слоем следует корковый — основной, от которого зависят свойства волокна и изделий из них. В волокне может быть и третий — сердцевинный слой, состоящий из рыхлых, заполненных воздухом клеток. Под микроскопом видна и своеобразная извитость шерстяных волокон. В зависимости от того, какие слои в шерсти присутствуют, она может быть следующих видов: пух, переходный волос, ость, мертвый волос. Пух — тонкое, сильно извитое, шелковистое волокно без сердцевинного слоя. Переходный волос имеет прерывистый рыхлый сердцевинный слой, благодаря чему он неравномерен по толщине, прочности, имеет меньшую извитость. Ость и мертвый волос имеют большой сердцевинный слой, характеризуются большой толщиной, отсутствием извитости, повышенной жесткостью и хрупкостью, малой прочностью. В зависимости от толщины волокон и однородности состава шерсть подразделяют на тонкую, полутонкую, полугрубую и грубую. Важными показателями качества шерстяного волокна являются его длина и толщина. Длина шерсти влияет на технологию получения пряжи, ее качество и качество готовых изделий. Из длинных волокон (55—120 мм) получают гребенную (камвольную) пряжу — тонкую, ровную по толщине, плотную, гладкую. Из коротких волокон (до 55 мм) получают аппаратную (суконную) пряжу, которая, в отличие от камвольной, более толстая, рыхлая, пушистая, с неровностями по толщине. Свойства шерсти по-своему уникальны — ей присуща высокая свойлачиваемость, что объясняется наличием на поверхности волокна чешуйчатого слоя. Благодаря этому свойству из шерсти производятся фетр, суконные ткани, войлок, одеяла, валяная обувь. Шерсть обладает высокими теплозащитными свойствами, имеет высокую упругость. Щелочи на шерсть действуют разрушающе, к кислотам она устойчива. Поэтому если шерстяные волокна, содержащие растительные примеси, обработать раствором кислоты, то эти примеси растворяются, а шерстяные волокна остаются в чистом виде. Такой процесс очистки шерсти называют карбонизацией. Гигроскопичность шерсти высокая (15—17 %), но в отличие от других волокон она медленно поглощает и отдает влагу, оставаясь на ощупь сухой. В воде она сильно набухает, площадь поперечного сечения при этом увеличивается на 30—35 %. Увлажненное волокно в растянутом состоянии можно зафиксировать сушкой, при повторном увлажнении длина волокна снова восстанавливается. Это свойство шерсти учитывается при влажно-тепловой обработке швейных изделий из шерстяных тканей для сутюжки и оттяжки их отдельных деталей. Шерсть — достаточно прочное волокно, удлинение при разрыве высокое; в мокром состоянии волокна на 30 % теряют прочность. Недостатком шерсти является малая термостойкость — при температуре 100—110°С волокна становятся ломкими, жесткими, снижается их прочность. Из тонкой и полутонкой шерсти, как в чистом виде, так и в смеси с другими волокнами (хлопковыми, вискозными, капроновыми, лавсановыми, нитроновыми), вырабатывают камвольные и тонкосуконные платьевые, костюмные, пальтовые ткани, нетканые полотна, трикотажные изделия, платки, одеяла; из полугрубой и грубой — грубосуконные пальтовые ткани, валяную обувь, войлок. Козий пух применяют в основном для выработки платков, трикотажных изделий и некоторых платьево-костюмных, пальтовых тканей; верблюжью шерсть — для производства одеял и национальных изделий. Из восстановленной шерсти получают менее качественные ткани, валяную обувь, нетканые материалы, строительный войлок.

      Шерстяное волокно после тщательной очистки можно считать состоящим практически полностью из белков. Элементарный состав кератина шерсти:

Углерод – 50,3 – 52,2%; Водород – 6,4 – 7,3%; Азот – 16,2 – 17,7%; Кислород – 15 – 20,7%;

Сера – 0 – 5%. Содержание различных аминокислот колеблется не только в зависимости от породы животных, но и от многих других факторов: климатических, рациона питания и т. п.Различное содержание аминокислот в шерстяном волокне обуславливает особенности их химических свойств, а, следовательно, и технологических свойств. Большое значение имеет количество цистина, который содержит почти всю серу, которая оказывает большое влияние на свойства шерстяного волокна. Аминокислотный состав целого шерстяного волокна и его гистологических элементов значительно отличается. Аминокислотный состав кутикулы характеризуется повышенным содержанием цистина и цистеиновой кислоты по сравнению с аминокислотным составом шерстяного волокна и клеток коркового слоя. Слои шерстяного волокна также различаются между собой по содержанию серы: в корковом слое ее больше, чем в сердцевинном. Повышенное содержание серы в кератине шерсти увеличивает ее устойчивость к химическим и другим воздействиям, а также повышает ее физико-механические свойства. Содержание цистина зависит от взятия пробы из волокон (верхушечные или корневые участки). В верхушечных участках волокон, подвергающихся атмосферным воздействиям, количество цистина снижено по сравнению с корневыми участками. 

      3.2 Шелк 

      Натуральный шелк по своим свойствам и себестоимости — ценнейшее текстильное сырье. Получают его разматыванием коконов, образуемых гусеницами шелкопрядов. Наибольшее распространение и ценность имеет шелк тутового шелкопряда, на долю которого приходится 90 % мирового производства шелка. Из всех природных волокон натуральный шелк — самое легкое волокно и наряду с красивым внешним видом обладает высокой гигроскопичностью (11 %), мягкостью, шелковистостью, малой сминаемостью. Натуральный шелк обладает высокой прочностью. Разрывная нагрузка шелка в мокром состоянии снижается примерно на 15 %. Натуральный шелк устойчив к кислотам, к щелочам — нет, имеет низкую светостойкость, относительно низкую термостойкость (100—110°С) и высокую усадку. Из шелка вырабатывают платьевые, блузочные ткани, также швейные нитки, ленты, шнурки. Медицинские исследования показывают, что натуральный шелк, получаемый из тутовых шелкопрядов, содержит 18 аминокислот, которые улучшают циркуляцию крови и работу пищеварительной системы. На 97% шелк состоит из белков, остальные 3% составляют жиры и воски.

      Фибрион, один из протеинов шелка,  оздоравливает  кожу, замедляя процессы старения. Он обладает высокой способностью удерживать влагу, благодаря чему часто применяется  при изготовлении косметики. Аминокислоты и протеины, которыми богаты шелковые волокна и  коконы тутового шелкопряда, широко применяются при производстве кремов для увлажнения и питания кожи, а также средств по уходу за кожей, заживляющих микротрещинки и способствующих разглаживанию морщин. Белки способны создавать на наружной части кожи – эпидермисе – тонкую пленку, препятствующую испарению влаги. Китайские женщины еще в давние времена, зная о целебных свойствах шелка, натирали тело шелковым полотном, отчего кожа становилась нежной и гладкой.  Белки шелка часто входят в состав шампуней, проникая внутрь волоса, они восстанавливают поврежденные участки и защищают от вредного воздействия окружающей среды.  Обволакивая тончайшим слоем волос снаружи, шелковые протеины удерживают влагу, но при этом не утяжеляют волос. Шелковые нити неимоверно гладкие, поэтому и получаемая шелковая ткань очень приятна для тела, скользит по коже и не вызывает раздражения при трении. Шелк не притягивает пыль, в нем не заводятся пылевые клещи. Эти паукообразные насекомые размером 0.1-0.5 мм. питаются омертвевшими частичками кожи, которые человек теряет каждый день в количестве 300-400 грамм. Продукты жизнедеятельности пылевых клещей способны вызывать аллергические реакции, нейродермиты. Средой обитания клещей служат подушки, матрацы, покрывала и другие постельные принадлежности. В натуральном шелковом постельном белье пылевые клещи не заводятся. Также гипоаллергенными являются подушки и одеяла с наполнителем из шелка. Источником этого  свойства, полезного для здоровья,  служит сирицин (один из белков в составе шелка), который препятствует возникновению пылевых клещей.  Шелк также устойчив к образованию плесени и грибков, гниению, которые способны атаковать волокна других тканей. В течение тысячелетий китайцы знали, что шелк помогает при болях, проявляющихся при артрите и ревматизме. Он помогает сократить дискомфорт, вызванный кожным зудом, и способствует предотвращению склероза сосудов.  Благодаря тому, что шелковые нити цилиндрические и полые внутри, они способны впитывать в себя  до 30% влаги. Соответственно шелковое постельное белье прекрасно поглощает влагу, выделяемую кожей человека в результате потоотделения и обменных процессов во время сна. При этом оно остается сухим на ощупь и быстро испаряет влагу, обладает свойством терморегуляции, поддерживает оптимальную  для тела человека температуру. Шелк обоснованно признан полезным, благотворным, очень мягким, легким, крепким, а также самым  элитным и дорогим из всех натуральных волокон. Еще шелк невероятно хорошо сохраняет тепло.