Спосіб зволоження капілярно-пористих матеріалів

Спосіб зволоження капілярно-пористих матеріалів, що включає пінну обробку поверхні, який відрізняється тим, що попередньо нагрівають пшоутворюючий розчин до температури 40-^65°С Винахід відноситься до способів зволоження різних капілярно-пористих матеріалів і може бути використаний у взуттєвій, побутовій і шкіргалантерейній промисловості У процесі виготовлення виробів із шкіри для якісного виконання обтяжно-затягувальних операцій попередньо здійснюють зволоження Відомий (ас СРСР №140345, 1961 р ) термодифузійний спосіб зволоження, при якому матеріал, що зволожується, лицьовою поверхнею розміщується на холодній плиті, безпосередньо на бахтарм'яну сторону деталі через отвори в верхній плиті подається пара Верхня плита нагрівається до температури 75 ч125°С Наявність значного температурного перепаду (At = 80 ч 100°С) викликає дифузію вологи від гарячої до холодної поверхні, що сприяє швидкому зволоженню матеріалу Недоліками термодифузійного способу є наявність значних градієнтів температур, які викликають часткову термодеструкцію матеріалу, прогрівання нижньої (холодної плити) під час роботи, яке зменшує температурний перепад і веде до погіршення умов зволоження, паровиділення в зоні обслуговування, що ускладнюють санітарно-гігієнічні умови в виробничому приміщенні, за рахунок природнього сушіння відбувається втрата вологи (до 27%) перед виконанням обтяжно-затягувальних операцій, значні витрати електроенергії Відомий також спосіб зволоження капілярнопористих матеріалів (ас СРСР №1520681 А1, 1987р), який включає пінну обробку поверхні При цьому піну використовують з розчину поверхневоактивних речовин (ПАР) При контакті з піною капілярно-пористих матеріалів, на прикладі шкіряних деталей, в результаті дії капілярних сил відбувається всмоктування вологи з піни і, ВІДПОВІДНО, їх зволоження Капілярні сили, які виникають, зворотньо пропорційні радіусу пор, тому в першу чергу будуть заповнюватися вологою мікро капіляри, тобто простір між фібрілами і пачками, що здійснює основний вплив на пластичність капілярно-пористого матеріалу Одночасно піна знижує поверхневий натяг і тим самим зменшує сили капілярної контракції, які впливають на величину усадки матеріалу заготовки при наступному сушінні Однак, при використанні багатошарової заготовки спостерігається нерівномірне зволоження матеріалів В основу винаходу покладена задача створити такий спосіб зволоження капілярно-пористих матеріалів, в якому введення нової операції забезпечило б інтенсифікацію процесу зволоження матеріалів і рівномірність їх зволоження Поставлена задача досягається тим, що в способі зволоження капілярно-пористих матеріалів, який включає пінну обробку поверхні, згідно з винаходом, попередньо нагрівають піноутворюючий розчин до температури 40 ч 65°С В таких температурних умовах значно підвищується розчинність ПАР (в'язкість ВОДИ падає до значення 0,656 ч 0,4688 Па х с х 103), що сприяє утворенню дрібнодисперсної структури піни і, ВІДПОВІДНО, покращенню умов змочування матеріалу, О (О 47690 який зволожується 3 іншого боку, підвищення температури пшо-утворюючого розчину веде до значного підвищення капілярного потенціалу за рахунок того, що в'язкість пшоутворюючого розчину різко зменшується, а це забезпечує інтенсифікацію процесу зволоження капілярно-пористих матеріалів і рівномірність їх зволоження Нагрівання пшоутворюючого розчину до 40 ч 65°С приводить до посилення теплового руху молекул, розхитування молекулярних з'єднань і зменшенню потенціального бар'єру, що полегшує умови проникнення вологи по структурі капілярнопористого матеріалу При збільшенні температури пшоутворюючого розчину від 65°С до 75 - 85°С спостерігається швидке руйнування пінної структури по-перше, за рахунок інтенсифікації молекулярного руху, посилення теплового коливання адсорбованих молекул, інтенсивного створення нових центрів пароутворення, по-друге, за рахунок зменшення діаметру пінних бульбашок та збільшення тиску їх парової складової При температурі пшоутворюючого розчину від 20°С до 40°С спостерігається незначне збільшення ступеня розчинності ПАР за рахунок стійкої в'язкості ВОДИ (1,005 ч 0,8007 Па х с х 103) в даному температурному інтервалі, що не здійснює суттєвого впливу на зміну структури піни і її фізико-механічні властивості, які безпосередньо пов'язані з можливістю ефективного зволоження за ДОПОМОГОЮ ПІНИ Запропонований спосіб пінного зволоження капілярно-пористих матеріалів перевірений нарізних видах натуральних шкір і картону В якості пшоутворюючого розчину використовувався 10% водяний розчин сульфанолу з характеристиками піни стабільність піни - 5 ч 7хв, кратність - 8 ч 10 Тривалість зволоження складала 10с, а діапазон температур пшоутворюючого розчину складав від 20°С до85°С Результати ДОСЛІДІВ наведені в прикладах 1 8 Приклад 1 Заготовка для верху взуття з півшкірника хромового дублення зволожувалася з бахтарм'яної сторони протягом Юс піною, температура якої була 20°С Кінцевий вологовміст відповідав у нижній частині заготовки 35 ч 40%, у верхній частині заготовки 22 ч 27% В таких умовах спостерігається нерівномірність зволоження і значення нижчі оптимального Приклад 2 Заготовка для верху взуття з півшкірника хромового дублення зволожувалася з бахтарм'яної сторони протягом 10с піною, температура якої була40°С Кінцевий вологовміст відповідав у нижній частині заготовки 51 ч 56%, у верхній частині заготовки 39 ч 44% В таких умовах спостерігається більш рівномірний розподіл по шарам волговмісту і його значення знаходиться в області оптимальних величин Приклад З Заготовка для верху взуття з півшкірника хромового дублення зволожувалася з бахтарм'яної сторони протягом 10с піною, температура якої була65°С Кінцевий вологовміст відповідав у нижній частині заготовки 61 ч 69%, у верхній частині заготовки 53 ч 58% В таких умовах спостерігається збільшення КІЛЬКОСТІ поглиненої вологи матеріалом, її рівномірний розподіл по шарам заготовки і значення в області оптимальних величин Приклад 4 Заготовка для верху взуття з півшкірника хромового дублення зволожувалася з бахтарм'яної сторони протягом 10с піною, температура якої була 85°С Кінцевий вологовміст відповідав у нижній частині заготовки 33 ч37%, у верхній частині заготовки 18 ч 25% В таких умовах спостерігається зменшення КІЛЬКОСТІ поглиненої вологи матеріалом на 53% від оптимального значення, її нерівномірний розподіл по шарам заготовки і значення нижчі оптимального Така поведінка процесу пінного золоження викликана фізичним станом пінного розчину в умовах високих температур Приклад 5 Взуттєвий картон зволожувався протягом 10с піною, температура якої була20°С початковий вологовміст 14 ч16%, кінцевий вологовміст 33 ч 36% В таких умовах спостерігається природний процес пінного зволоження Приклад 6 Взуттєвий картон зволожувався протягом 10с піною, температура якої була40°С початковий вологовміст 14 ч 16%, кінцевий вологовміст 41 ч 47% В таких умовах спостерігається інтенсифікація зволоження на 30,5 ч 32,2% Приклад 7 Взуттєвий картон зволожувався протягом 10с піною, температура якої була 65°С початковий вологовміст 14 ч 16%, кінцевий вологовміст 56 ч 59% Зростання температури пінного розчину до 65°С дозволяє інтенсифікувати процес пінного зволоження і збільшити КІЛЬКІСТЬ поглиненої вологи додатково на 25,5 ч 36,5% Приклад 8 Взуттєвий картон зволожувався протягом 10с піною, температура якої була85°С початковий вологовміст 14 ч 16%, кінцевий вологовміст 34 ч 39% Збільшення температури пшоутворюючого розчину до 85°С веде до значних змін фізичного стану (збільшення діаметрів бульбашок, інтенсивне руйнування їх) піни і різкому падінню КІЛЬКОСТІ поглиненої вологи на 33,8 ч 40,3% порівняно з початковим температурним порогом - 40°С Після проведення процесу пінного зволоження проводилися дослідження фізико-механічних властивостей і формостійкості взуттєвих матеріалів Для порівняння одержаних результатів проводилася серія контрольних випробувань (контрольні 47690 зразки зволожувалися контактним способом) Результати аналізу приведені втабл 1 Аналіз одержаних результатів в табл 1 дозволяє зробити висновок, що при пінному зволоженні початкове напруження а п , необхідне для розтягування зразків менше, ніж при інших способах зволоження, а частина оо, що релаксується, більша ВІДПОВІДНО ДО ЦЬОГО відношення ош,/о0, яке характеризує формостійкість матеріалу, для запропонованого способу зволоження мінімальне, тобто формостійкість зразків максимальна, що знаходить підтвердження в максимальному значенні коефіцієнта формостійкості К,% Залежність релаксаційних характеристик і формостійкості матеріа лів від початкової КІЛЬКОСТІ ВОЛОГИ В матеріалі (і, ВІДПОВІДНО, від способу зволоження) пояснюється тим, що при релаксації напружень одночасно відбувається сушіння матеріалу і виникаючі при цьому усадкові напруження, які сповільнюють, ВІДПОВІДНО, релаксаційні процеси в матеріалі Запропонований спосіб зволоження дозволяє збільшити вологовміст на 19 - 27%, добитися рівномірного і оптимального зволоження капілярнопористих матеріалів, що сприяє підвищенню їх пластичності і деформуємосп, економії електроенергії, покращення умов праці оператора і санітарно-ппєничних умов у виробничих приміщеннях Таблиця № Матеріал Спосіб зволоження Коефіцієнт формостійкості Кінцевий к, % ВОЛОГОВМІСТ W, % т= 0 т = 1 т = 24 т = 720 час час час Релаксаційні характеристики, МПа стт,/ао СТп 1 контактний 87ч90 92 91 86 73 1,71 0,94 0,72 1,27 2 Термодифузійний 50ч58 94 90 89 84 1,08 0,52 0,63 0,852 28,5 ч 33,5 93 90 88 84 1,03 0,51 0,66 0,769 45ч50 96 93 91 85 1,04 0,47 0,62 0,753 t = 65°С 57 ч 63,5 97 95 91 87 1,03 0,45 0,61 0,728 t = 85°С 25,5 ч 31 91 89 87 83 1,01 0,43 0,58 0,735 3 Півшкірник Пінний ромового t = 20°С дублення t = 40°С ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71