Методы определения потостойкости кож
05.07.2003Потостойкость является одной из важнейших характеристик качества обувных материалов, и прежде всего, стелечных и подкладочных кож. В процессе носки обуви ее внутренние детали подвергаются комплексу механических нагрузок (сжатие, изгиб) с одновременным действием пота, тепла, влаги, микроорганизмов. В процессе терморегуляции только со стопы, на 1 кв.см которой приходится от 200 до 800 потовых желез, может выделяться относительно большое количество пота.
Отдача влаги стопой в нормальных условиях составляет до 15-30 мг/л, а при активной работе - 8-10 г/л. Известно, что 10-15% испаренного со стопы пота удаляется через зазоры между обувью и стопой, около 50% поглощается стелькой, а остальной - деталями подкладки и верха обуви. Потовыделения адсорбируются внутренними деталями обуви. Их жидкая фаза частично испаряется, а твердая, представляющая собой различные соли, витамины и другие вещества, отлагается на поверхности деталей или в их толще. Значительная часть этих веществ является питательной средой для бактерий, что вызывает микробиологическую деструкцию материалов. Это приводит к возникновению трещин, складок, закручиванию краев, короблению, желобчатости (образованию углублений в местах прошивки или скрепления гвоздями), усадке по площади и увеличению толщины, уменьшению прочности лицевого слоя и кожи в целом, ломкости, потемнению окраски, повышенной жесткости, вымыванию (выщелачиванию) других водорастворимых веществ и отложению их между волокнами, особенно в верхних слоях. Наиболее существенными повреждениями, вызываемыми главным образом действием пота, являются трещины и усадка по площади, т. к. они могут вызвать полное разрушение обуви.
Правильная оценка потостойкости того или иного материала позволит целенаправленно подбирать стелечные и подкладочные материалы для определенного вида обуви с учетом условий носки и воздействующих на них факторов. В связи с этим нами проанализированы существующие методы определения потостойкости.
Для определения потостойкости кож, и прежде всего стелечных, разработан ряд методов, которые в той или иной мере имитируют действие пота в процессе носки обуви. В качестве критериев потостойкости предлагают усадку по площади, изменение температуры сваривания, прочности лицевого слоя, предела прочности на разрыв и ряд других химических и физико-механических показателей. Метод, предлагаемый Г. Граном и Ф. Колосом, заключается в многократной обработке образцов кож раствором искусственного пота (далее потом). После каждого четвертого цикла обработки менялся раствор пота. Для сопоставления часть образцов при этом и многих других методах определения потостойкости, описанных ниже, обрабатывалась водой. После проведения таких обработок производится субъективная оценка изменения цвета, жесткости, определяется усадка по площади, воздухопроницаемость, паропроницаемость и адсорбция воды - складываются значения 15-минутного, 1-, 3- и 24-часового поглощения воды - для образцов, находящихся в "поте" и воде. Потостойкость определяется по формуле:
где АI и АII - суммарные значения адсорбции через определенные промежутки времени образцами, находившимися соответственно в "поте" и воде.
Для более быстрого определения потостойкости Г. Гран и Ф. Колос предлагают ограничиться тремя циклами обработки. По мнению авторов способа, если R = 85%, то потостойкость высокая, если R = 70-85%, то она умеренная и при R < 70% - низкая. Достоинствами этого метода являются простота проведения эксперимента и подсчета результатов, относительно быстрое определение, если ограничиться 3 циклами, а недостатками - односторонний количественный подход к оценке потостойкости (только по изменению адсорбции). Использование показателей воздухопроницаемости и паропроницаемости может исказить картину. Это связано с тем, что паро- и воздухопроницаемость образцов под действием пота могут не только снижаться, но и увеличиваться из-за вымывания (выщелачивания) водорастворимых веществ. В данном случае не определяются показатели прочностных свойств, которые изменяются при эксплуатации кожи. Это снижает достоверность результатов, полученных по этому методу.
Методы определения потостойкости, основанные на дехромирующем действии пота, могут быть использованы для оценки кож для верха обуви. Они заключаются в обработке кожи лактатом натрия и хлористым натрием или оксалатом и лактатом натрия с последующим ускоренным старением. В первом случае критерием потостойкости служит изменение количества сесквиоксида хрома в коже, а во втором - ломкость. Использование наряду с дехромирующим действием пота ускоренного старения позволяет учесть больше факторов, вызывающих разрушение кожи при носке. Но ограничения в составе "пота" оксалатом или лактатом натрия может вызвать сомнения в правильности полученных результатов.
Этот метод был развит дальше для определения длительности носки обуви. Для этого после сушки и кондиционирования образец испытывают на многократный изгиб до появления трещин лицевой поверхности и с помощью математической экстраполяции определяют количество часов, которое необходимо для снижения прочности на 120 Н - h12, причем длительность испытания должна составлять не менее 25% от h12. На основании этого рассчитывается срок службы обуви , подвергаемой действию пота по формуле:
Несомненным достоинством этого метода является возможность прогнозирования срока службы кожи и обуви. Привлечение для этого такого важного показателя, как предел прочности, при разрыве обеспечивает достоверность прогноза.
Способ определения потостойкости, основанный на оценке усадки кожи, был предложен Ваго и Фекете. Принципиальное отличие этого метода от метода Г. Грана и Ф. Колоса заключается в том, что здесь нагревание влажных кож происходит в ограниченном пространстве, т. е. условиях, соответствующих носке обуви. Достоинствами этого метода являются простота и ускорение эксперимента. Но по своей сути он предназначен не для определения потостойкости, а лишь усадки, которая является только одним из проявлений действия пота. К тому же кожа обрабатывается в данном случае даже не потом, а водой. Односторонность действующих факторов и оценки потостойкости, безусловно, являются недостатками этого метода.
Наиболее широкое применение для исследования потостойкости, прежде всего стелечных кож, нашел метод, предложенный Грассманом и Штадлером. По этому методу цикл воздействий, который повторяется 5 раз, заключается в 24-часовой обработке "потом" при температуре 35°С, промывке, измерении линейных размеров, сушке при температуре 40°С в течение 24 часов и кондиционировании в течение суток при относительной влажности 65% и вторичном измерении линейных размеров. На основании этих данных рассчитываются изменения размеров в процентах (по отношению к первоначальным), строится диаграмма и планиметрически определяется площадь диаграммы, ограниченная верхней и нижней пограничными линиями. Метод Грассмана и Штадлера был развит В. Г. Бабакиной, предложившей заражать обработанные потом образцы двухсуточным смывом культуры аммонификатора, выращенной на питательной среде (мездровый агар-агар с 2,5% мочевины). Обработанные таким образом образцы выдерживают 3 суток при температуре 35°С во влажной камере. Последующие составляющие циклы обработки такие же, как у метода Грассмана и Штадлера. Здесь нужно отметить, что ни в одном другом известном нам методе определения потостойкости не учитывается влияние плесени, бактерий и микроорганизмов, хотя их разрушающее действие при эксплуатации обуви давно известно. Как метод Грассмана и Штадлера, так и метод Бабакиной, основаны на определении усадки. Они не сложны, но требуют значительного времени для эксперимента, подсчета результатов и не учитывают изменений прочностных свойств кожи.
В нашей стране также нашел применение метод определения потостойкости, предложенный в свое время для стран СЭВ, который заключается в обработке кож в течение 24 часов при 40°С раствором искусственного пота следующего состава: хлористый натрий - 2 г/л, карбонат аммония - 0,8 г/л, двунатриевый фосфат - 0,2 г/л и мочевина - 24 г/л. Затем образцы сушат в течение 20 часов при температуре 40°С и 4 часа при обычных условиях. После каждого воздействия производят измерение длины, ширины и толщины образцов кож. Цикл обработки повторяется 6 раз, и потом определяется модуль упругости. О потостойкости судят по изменению модуля упругости Е, которое определяется по формуле:
где ЕI и ЕII - модули упругости контрольного и опытного образцов.
Кроме указанных методов определения потостойкости можно оценить стойкость кож к щелочной реакции, которая характерна для натурального пота, с помощью способа, разработанного в ЦНИИКП. По этому методу производится определение гигротермической устойчивости в щелочной среде, которую рассчитывают на основе прочности при разрыве, т. е. здесь устанавливается связь между щелочным повреждением кожи и ее физико-механическими показателями.
Сравнивая степень приближения различных способов определения стойкости к действию пота в естественных условиях носки обуви, следует выделить методы Грассмана и Штадлера, Бабакиной и рекомендованный странам-членам СЭВ. При использовании этих методов достигается комплексная оценка потостойкости.
К сожалению, потостойкость кож во всех существующих методиках опредяется в статических условиях, а при носке обуви динамические нагрузки существенно изменяют все показатели кож.
На наш взгляд, уже давно назрела необходимость создания стандартного единого метода оценки различных материалов к действию пота, который позволил бы разрабатывать и изготавливать материалы для обуви с повышенной потостойкостью. Метод должен быть прост в реализации, учитывать основные факторы, воздействующие на материалы, и по возможности быть экспрессным. При разработке состава искусственного пота нужно стараться избежать использования дефицитных компонентов. Для решения этих задач нужно использовать разработки, о которых мы написали выше.
Источник: "Кожа & обувь"