Товарознавча оцінка синтетичної шкіри на основі поліуретану

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛУЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Спеціальність 05.18.15 - Товарознавство

Товарознавча оцінка синтетичної шкіри на основі поліуретану

Шегинський Олег Володимирович

Луцьк 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Луцькому національному технічному університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Байдакова Людмила Іванівна, Луцький національний технічний університет МОН України, завідувач кафедри товарознавства та експертизи в митній справі.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, доцент Дудла Іраїда Олександрівна, Чернігівський державний технологічний університет МОН України, завідувач кафедри товарознавства та комерційної діяльності;

доктор технічних наук, професор Нестеров Владислав Петрович, Українська технологічна академія України, президент Української технологічної академії України. Захист відбудеться “17” вересня 2010 року о 1000 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 32.075.04 у Луцькому національному технічному університеті МОН України за адресою: 43018, м. Луцьк, вул. Львівська, 75.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Луцького національного технічного університету за адресою: 43018, м. Луцьк, вул. Львівська, 75.

Автореферат розісланий “ 14 ” липня 2010 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради С. В. Ягелюк

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Широке використання синтетичної шкіри дає можливість забезпечити населення недорогими високоякісними товарами. За багатьма споживними властивостями вона не поступається натуральним шкірам, а за вартістю переважає їх. Синтетична шкіра характеризується однорідністю властивостей і структури, які можна змінювати з урахуванням призначення матеріалу, шляхом суворої регламентації технологічних режимів, під час її виготовлення, складу і якості сировини.

Споживачам сучасного ринку пропонуються синтетичні шкіри з поліуретановим покриттям, під час виробництва яких застосовуються органічні розчинники й токсичні сировинні матеріали, що робить їх потенційно небезпечними для здоров'я людини.

Галузь виробництва синтетичних шкір розвивалася у напряму досліджень та використання нових видів основ для них, основний акцент досліджень було спрямовано на усунення недоліків існуючих синтетичних шкір.

Одним із шляхів вирішення цих проблем є розробка нових, екологічно чистих синтетичних шкір з покращеними властивостями. Можливість виробництва таких синтетичних шкір дозволить розширити сучасний асортимент.

Отже, необхідність створення синтетичної шкіри з покращеними властивостями за рахунок використання нового виду основи і водного розчину поліуретану, визначили актуальність теми.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана згідно з програмами науково-дослідних робіт Луцького національного технічного університету за темою: «Дослідження якості та споживних властивостей товарів, матеріалів та сировини, аналіз асортименту та шляхи його вдосконалення» №89-09К та завданнями, що викладені у Концепції державної програми розвитку легкої промисловості України на період до 2011 року, яка затверджена Постановою Кабінету Міністрів України від 27.12.2006 р., № 637-р.

Особистий внесок автора полягає у проведенні теоретичних та експериментальних досліджень у лабораторних та виробничих умовах з вивчення споживних властивостей синтетичної шкіри, виготовленої на каркасній основі з використанням водного розчину поліуретану.

Мета і завдання досліджень. Метою дисертаційної роботи є покращення споживних властивостей синтетичних шкір шляхом застосування нової основи (поліефірний каркасний матеріал) і використання водного розчину поліуретану.

Для досягнення поставленої мети потрібно вирішити такі завдання:

- теоретично обґрунтувати доцільність розроблення нової синтетичної шкіри та визначити шляхи покращення її споживних властивостей за рахунок використання нового виду основи;

- визначити екологічну доцільність застосування водного розчину поліуретану;

- дослідити вплив основи на фізико-механічні властивості синтетичних шкір;

- дослідити експлуатаційні властивості та безпечність нової синтетичної шкіри;

- дати порівняльну товарознавчу оцінку споживних властивостей нової синтетичної шкіри;

- провести комплексну оцінку якості нової синтетичної шкіри із визначенням її конкурентоспроможності;

- провести промислову апробацію з визначенням соціально-економічного значення та економічної ефективності впровадження нової синтетичної шкіри.

Об'єктом дослідження є синтетичні шкіри, одержані на основі поліефіруретану і водного розчину поліуретану з використанням різних основ.

Предметом дослідження є комплекс споживних властивостей нової синтетичної шкіри, виготовленої на основі поліефірного каркасного матеріалу (тканина продубльована нетканим волокнистим полотном - далі Т+НВП) з використанням водного розчину поліуретану.

Методи дослідження. Для визначення показників споживних властивостей синтетичних шкір використані органолептичні, сучасні інструментальні (динамометричні і фізико-механічні) та експертні методи. Стійкість лицьового покриття досліджувалась з використанням абразивного матеріалу. Процес гідролітичного старіння моделювався за допомогою парового стерилізатора, а світло-теплове старіння - у кліматкамері. Результати експериментальних досліджень обробляли методами математичної статистики з використанням програм Matlab 6.5, Exel 2007.

Наукова новизна одержаних результатів:

- вперше доведено ефективність застосування поліефірного каркасного матеріалу (Т+НВП) як основи для синтетичної шкіри;

- вперше розроблено математичні моделі, які описують зміни жорсткості нової синтетичної шкіри, виготовленої на основі поліефірного каркасного матеріалу (Т+НВП) з використанням водного розчину поліуретану за знижених температур;

- доведено можливість одержання нових синтетичних шкір з високими показниками експлуатаційних властивостей, виготовлених на основі поліефірного каркасного матеріалу з використанням водного розчину поліуретану;

- здійснено комплексну товарознавчу оцінку нової синтетичної шкіри, виготовленої на основі поліефірного каркасного матеріалу (Т+НВП) з використанням водного розчину поліуретану;

- удосконалено методологічний підхід до оцінки конкурентоспроможності розробленої нової синтетичної шкіри, виготовленої на основі поліефірного каркасного матеріалу (Т+НВП) з використанням водного розчину поліуретану, що дозволяє оцінити дану продукцію, як на зовнішньому, так і на внутрішньому ринках.

Практичне значення одержаних результатів. Одержані синтетичні шкіри з покращеними властивостями на основі поліефірного каркасного матеріалу (Т+НВП) з використанням водного розчину поліуретану. Доведено перспективність використання у виробництві каркасних основ, що дозволило покращити споживні властивості синтетичних шкір.

Впроваджено у виробництво технологію виготовлення нового виду основи для синтетичної шкіри (Т+НВП). Рекомендована технологія пройшла апробацію в умовах підприємства з виробництва нетканих матеріалів ТзОВ «Продтранссервіс» (акт від 01.03.2008 р.). Здійснено промислову апробацію розробленої синтетичної шкіри на основі поліефірного каркасного матеріалу виготовленої з використанням водного розчину поліуретану на ЗАТ «Руно» (акт від 10.03.2008 р.).

Для визначення безпечності розробленої нової синтетичної шкіри проведена санітарно-епідеміологічна експертиза на базі Волинської обласної санітарно-епідеміологічної станції м. Луцьк (протокол № 05.03.02-04/12144 від 13.03.2008 р).

Виготовлена дослідна партія синтетичних шкір на базі Луцького ЗАТ «Основа», яка була впроваджена у виробництво кухонних меблів на ПП «Західна меблева компанія» (акт від 05.03.2009 р.).

Результати роботи використовуються у навчальному процесі ЛНТУ під час підготовки фахівців за напрямом «Товарознавство і торгівельне підприємництво» (довідка від 01.10.2009 р.).

Особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційних досліджень отримані особисто автором. Результати досліджень, виконані у співавторстві, одержані за безпосередньої участі автора на всіх етапах роботи. Особистий внесок автора полягає у формулюванні завдань, виборі об'єктів та методик досліджень [2], у проведенні експериментальних досліджень у лабораторних умовах [3, 8], у дослідженні товарознавчих властивостей синтетичних шкір [1, 7], в узагальненні та інтерпретації одержаних результатів; у розробці нової синтетичної шкіри та виготовленні дослідної партії синтетичних шкір [10, 11].

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на Міжнародній науково-практичній конференції «Регіональна політика сталого розвитку: принципи формування, механізми реалізації» (м. Луцьк, жовтень 2001 р.); Міжнародній науково-практичній конференції «Товари XXI» (м. Полтава, жовтень 2002 р.); 15 Симпозіумі Міжнародного товариства товарознавців та технологів «Глобальна безпека товарів та довкілля. Якість життя» (м. Київ, вересень 2006 р.); Міжнародній науково-практичній конференції «Якість в Україні: інновації та турбота» (м. Київ, європейський тиждень якості в Україні, листопад 2007 року); Науковій конференції професорсько-викладацького складу Луцького національного технічного університету за підсумками науково-дослідної роботи за 2007 ? 2008 р.р. (м. Луцьк, березень 2008 р.); Міжнародній науково-практичній конференції «Товарознавство і торгівельне підприємництво: фахова професіоналізація, дослідження, інновації» (м. Київ, квітень 2009 року).

Публікації: Результати дисертаційної роботи викладені у 12 наукових працях, зокрема у 4 наукових статтях у фахових виданнях та у 8 тезах доповідей за матеріалами конференцій. Загальний обсяг публікацій становить 3,7 д.а., з них 3,3 належать особисто автору.

Структура та обсяг дисертації. Дисертацію викладено на 146 сторінках друкованого тексту, яка складається зі вступу, п'яти розділів, висновків, списку літератури та 6 додатків на 11 сторінках. Робота містить 32 таблиць та 19 рисунків. Список літератури складається із 145 найменувань на 15 сторінках.

2. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність теми дисертаційного дослідження, подано стисло аналіз проблеми, визначено мету і завдання досліджень, об'єкт та предмет дослідження, висвітлено наукову новизну й практичне значення одержаних результатів.

У першому розділі «Аналіз формування асортименту синтетичних шкір» розглянуті сучасний стан і напрями розвитку технології виготовлення синтетичних шкір, їх недоліки і переваги. Промисловість пропонує споживачам України синтетичні шкіри, що не відповідають поставленим до них санітарно-гігієнічним вимогам, вони є джерелом виділення у навколишнє середовище високотоксичних речовин.

Аналіз властивостей синтетичних шкір сучасного асортименту виявив, що вони недостатньо відповідають зростаючим технологічним, експлуатаційним та екологічним вимогам. Опираючись на результати досліджень таких вітчизняних та закордонних вчених як Панасенка В.А., Магомедова Р.М., Кіпніса Б.Я., Полякової К.Л., Рейтлінгера С.А., Зибіна А.Ю., Андріанової Г.П., Бернштейна М.Х., Нестерова В.П., Дудли І.О., Байдакової Л.І. та інших, проаналізовано тенденції розвитку технологій створення синтетичних шкір, що дозволило окреслити та визначити основні підходи до одержання синтетичних шкір нового асортименту, із застосуванням нової основи, нових способів і методів формування синтетичних шкір.

Критичний аналіз літературних джерел дозволив зробити припущення, що створення нових видів основ для синтетичних шкір, виготовлених на основі водних розчинів полімерів, забезпечить екологічність, пожежну безпеку, а також має велике прикладне значення, що зумовило доцільність проведення експериментальних досліджень. Викладені у першому розділі результати критичного аналізу літературних джерел дозволили конкретизувати мету і завдання досліджень.

У другому розділі «Об'єкти та методи досліджень» обґрунтовано вибір об'єктів досліджень, наведено загальну схему досліджень, надано коротку характеристику всіх етапів проведення експериментів з товарознавчої оцінки споживних властивостей нових синтетичних шкір, визначено методи дослідження.

Об'єктом дослідження обрано синтетичні шкіри, виготовлені на основі водного розчину поліуретану і поліефіруретану з використанням різних видів основ. З метою виявлення закономірностей формування і зміни їх споживних властивостей проведено дослідження фізико-механічних властивостей різних видів основ. В якості плівкоутворюючих речовин використовували суміш водного розчину поліуретану і поліефіруретану. Для виготовлення досліджуваних зразків було використано класичний рецептурний склад водного розчину поліуретану та поліефіруретану. Полімери обирали, враховуючи світовий досвід раціонального вирішення проблеми створення полімерних матеріалів із заданими властивостями не шляхом розробки нових, а модифікацією вже широковідомих. Вибір водорозчинних полімерів, обумовлений сучасними підвищеними вимогами до екологічності та безпечності. Виходячи з того, що споживні властивості синтетичних шкір практично на 80 % залежать від показників якості основи (її фізико-механічних показників), досліджувалися п'ять варіантів існуючих основ (№ 1 - 5) та нова запропонована основа (№ 6), характеристики яких наведені

Таблиця 1 Характеристика досліджуваних зразків основ

№	Вид основи	Хімічний склад
1	Тканина 3-х шарова кирза	Бавовняно-поліамідна (50/50%)
2	Тканина 2-х шарова кирза	Бавовняно-поліефірна (50/50%)
3	Неткана волокниста основа	100% поліефір
4	Неткана волокниста основа	100% поліпропілен
5	Неткана волокниста основа	100% полівінілхлорид
6	Каркасний матеріал (Т+НВП) (запропонована нова основа)	100% поліефір

За попередніми результатами лабораторних випробувань було відібрано основи для подальших експериментальних досліджень варіанти № 1 і 3 та № 6 (новий вид основи).

Для проведення оцінки споживних властивостей нової синтетичної шкіри були виготовлені дослідні зразки на трьох видах основи (табл. 2).

Таблиця 2 Характеристика досліджуваних зразків синтетичних шкір

№ варіанта	Волокнистий шар синтетичної шкіри
1	На основі поліефірного каркасного матеріалу (Т+НВП)
2	На основі тканини 3-х шарова кирза (бавовняно-поліамідна 50/50%)
3	Неткана волокниста основа ( 100% поліефіру)

Дослідження властивостей синтетичних шкір проводились за стандартними методиками: морозостійкість (ГОСТ 15162-82); жорсткість (ГОСТ 8977-74); стійкість синтетичної шкіри до багаторазового згинання (ГОСТ 8978-75); стійкість до тертя (ГОСТ 8975-75); стійкість до дії агресивного середовища (ТУ У 13-0281041-318-97); стійкість до гідролітичного і до світло-теплового старіння (ГОСТ 8979-75); паропроникність і вологопоглинання (ГОСТ 22900-78); гігроскопічність та вологовіддача (ГОСТ 8971-78); хімічна стійкість (ТУ У 13-0281041-318-97).

Хімічна стійкість синтетичних шкір визначалася за часом короткочасного впливу агресивних середовищ (масла, бензину) за часом проникнення на поверхню основи.

У третьому розділі «Аналіз результатів досліджень властивостей основ для виготовлення синтетичних шкір» проведено аналіз існуючих поліуретанових композицій, які використовують для виробництва синтетичних шкір.

Проведені дослідження довели, що для забезпечення войлоко-подібної структури і необхідної щільності основи величина усадки волокнистого полотна повинна складати не менше 45--50% площі.

У результаті досліджень була виявлена залежність видовження волокнистого шару у процесі голкопроколювання від довжини волокна. Видовження волокнистого шару наведене за максимальної щільності проколів. Встановлено, що для волокнистого шару із довжини волокон 20, 40, 60, 80 і 100Ч10-3 м видовження складає відповідно 81, 43, 32, 41 і 76 %. Дані досліджень свідчать, що найменше видовження волокнистого шару (32%) спостерігається під час використання волокон довжиною 60Ч10-3м. Із збільшенням довжини волокон відбувається краще механічне скріплення їх у процесі голкопроколювання за рахунок збільшення кількості контактів.

Із збільшенням довжини волокон більше ніж 60Ч10-3м видовження під час розривання знижується. Така зміна властивостей нетканих основ пояснюється тим, що в процесі чесання тонких хімічних волокон довжиною більше за 60Ч10-3м відбувається їх розривання, і тому застосування їх є недоцільним.

Для порівняльної оцінки показників якості досліджувалися фізико-механічні властивості найпоширеніших у сучасному виробництві видів основ і розробленої нової основи. Визначали розривальне навантаження, відносне видовження, усадку, зміну маси та товщини досліджуваних основ під час випробувань.

За результатами лабораторних випробувань було виведено залежність величини розтягуючого навантаження від відносного видовження нової розробленої та існуючих основ.

Результати експериментальних досліджень фізико-механічних властивостей основ, що використовуються для виготовлення синтетичних шкір наведені у табл. 3.

Таблиця 3 Фізико-механічні властивості основ для виготовлення синтетичних шкір

Найменування показників	Значення показників для варіантів
	1	2	3	4	5	6, новий вид основи
Товщина, мм	1,58	1,4	1,3	1,29	1,31	1,32
Маса 1м2, г	643,2	600	465	500	520	480
Розривальне навантаження, Н: - у повздовжньому напряму;	106,5	100	39,5	37	29	106,3
- у поперечному напряму	68,7	80	38,7	35	27	103,7
Видовження при розриві, % : - у повздовжньому напряму;	10,8	25	80	63	72	16
- у поперечному напряму	12,8	35	90	65	95	19
Усадка, % : - у повздовжньому напряму;	11,7	5,1	4,8	5,4	12,3	2,7
- у поперечному напряму	8,5	4,5	4,0	4,6	9,7	2,15

синтетичний шкіра товарознавчий споживчий

Встановлено, що розроблений вид основи виявився найстійкішим до зміни лінійних розмірів, що пояснюється дублюванням нетканого волокнистого матеріалу каркасною тканиною і відповідає вимогам діючих нормативно-технічних документів. У четвертому розділі «Товарознавчі дослідження споживних властивостей нової синтетичної шкіри» викладено результати досліджень функціональних, ергономічних властивостей, надійності, а також наведено результати санітарно-гігієнічних досліджень нової синтетичної шкіри. Для оцінки фізико-механічних та гігієнічних властивостей синтетичних шкір здійснили їх випробування за стандартними методами. Під час вибору матеріалів, залежно від призначення, висуваються вимоги, а саме міцність, жорсткість, межа зміни лінійних розмірів, стійкість до стирання, здатність до намокання. Одними з найважливіших характеристик синтетичних шкір є фізико-механічні параметри (розривальне навантаження, видовження, жорсткість тощо), які поряд з такими показниками як паропроникність, вологовіддача, забезпечують комфорт під час експлуатації виробів з синтетичних шкір.

Таблиця 4 Порівняння показників фізико-механічних властивостей синтетичних шкір

Найменування показників	Значення показників синтетичної шкіри	Нормат. показн. ГОСТ 9333 - 70
	Виготовленої на поліефіруретані	Виготовленої на водному розчині поліуретану
	№ 1	№ 2	№ 3	№ 1	№ 2	№ 3
Товщина, мм	1,8	1,78	1,6	1,79	1,78	1,59	1,3-2,0
Маса 1 м2, г	1015	980	1040	1010	980	1020	Не менше 1000
Розривальне навантаження, Н: - у повздовжньому напряму;	138	120	115	141	125	118	Не менше 120
- у поперечному напряму	118	105	100	120	105	95	Не менше 80
Відносне видовження під час розриві, % : - у повздовжньому напряму;	35	43	78	32	42	70	Не менше 13
- у поперечному напряму	39	38	95	38	43	90	Не менше 18
Усадка, в % після двох годин намочування : - у повздовжньому напряму;	1,4	2 ,7	3,4	1,1	2,5	3,1	Не більше 3,5
- у поперечному напряму	2,3	1,1	4,2	1,9	0,7	3,8	Не більше 2,5

Оскільки основні фізико-механічні показники синтетичних шкір, виготовлених на поліефіруретані та водному розчині поліуретану практично збігаються, у подальшому проводили дослідження і здійснювали оцінку якості властивостей синтетичної шкіри, виготовленої на водному розчині поліуретану.

Стійкість синтетичної шкіри до низьких температур - один з визначальних показників її експлуатаційних властивостей. Для досліджень був обраний середній інтервал температур, характерний для нашого клімату від 20 до -30 °С. Оцінювали морозостійкість синтетичних шкір за зміною показника жорсткості за знакозмінних температур та зовнішнім виглядом зразків. Встановлено, під час зниження температури до -20°С зовнішній вигляд усіх зразків не змінився. За температури нижче від -20°С із збільшенням жорсткості відбулось руйнування (тріщини) лицьової поверхні, а за температури -30°С повне руйнування зразків варіантів № 2 і 3 (табл. 5).

 Таблиця 5 Жорсткість синтетичних шкір за знижених температур

№ варіанта	Жорсткість, сН, за температури
	20°С	0°С	-10°С	-20°С	-30°С
1	84,7	93,2	93,7	103	123,6
2	102	112,2	123	135	Руйнувався
3	68,4	75,2	82	98,4	Руйнувався

Таким чином, проведені дослідження морозостійкості синтетичних шкір, виготовлених на водному розчині поліуретану, свідчать про можливість експлуатації виготовлених з них виробів в умовах низьких температур (до -30°С), а зразок розробленої синтетичної шкіри (варіант № 1), не руйнується і за температури нижче -30°С. Визначено , що у діапазоні температур від 0 до -10°С жорсткість синтетичних шкір (варіант № 1) практично не змінюється, що є особливо актуальним для клімату України. Характер зміни жорсткості синтетичної шкіри показано

Математична модель опису зміни жорсткості синтетичної шкіри описано рівняннями регресії (1-3):

у1 = -0,0011х3+0,0019х2-0,0224х+92,878 R2 = 0,99. (1)

y2 = -0,0005х4-0,0046х3+0,2108х2+0,995х+112,2 R2 = 1,00. (2)

y3 = 0,0068х3+0,0258х2-3,2078х+68,197 R2 = 0,94. (3)

Деформації згинання, що виникають під час експлуатації виробів із синтетичної шкіри, відрізняються за характером, величиною напружень, частотою та іншими показниками. Найбільш простий вид згинання - перегин на 180° до моменту зіткнення внутрішніх шарів - викликає у зовнішньому шарі (покритті) видовження порядку 100% та інтенсивне стискання внутрішніх шарів (основи).

Синтетичні шкіри досліджені на стійкість до багаторазового згинання. Як свідчать результати досліджень, синтетична шкіра виготовлена на поліефірному каркасному матеріалі (варіант №1) більш стійка до багаторазового згинання.

Шляхом порівняння результатів досліджень стійкості до стирання визначено, що лицьова поверхня всіх синтетичних шкір руйнується практично за однакової кількості циклів (табл. 6). Але синтетична шкіра виготовлена на поліефірній каркасній основі (варіант №1) виявилася більш стійкою до стирання.

Таблиця 6 Стійкість лицьової поверхні синтетичної шкіри до стирання

№ варіанта	Кількість циклів
	Норматив ТУ 13-0281041-318-97	360	370	380	390	400
1	Не менше 250	O	О	І	ІI	ІІІ
2		O	І	ІІ	ІІI	-
3		І	ІІ	ІІ	ІІІ	-

Примітка: О - без руйнування лицьового покриття; І - початок руйнування лицьового покриття; ІІ - часткове руйнування лицьового покриття; ІІІ - повне руйнування лицьового покриття

Хімічна стійкість синтетичних шкір визначалась за їх стійкістю до дії масла, бензину (табл. 7).

Дані досліджень доводять, що всі синтетичні шкіри відповідають нормативним вимогам, причому чітко простежується вплив основи на стійкість до дії бензину, масла.

Таблиця 7 Стійкість синтетичної шкіри до дії бензину, масла

Показники	Фактичне значення	Норматив ТУ 13-0281041-318-97
	Варіант 1	Варіант 2	Варіант 3
Час проникнення бензину, год.	1,73	1,68	1,60	Не менше 1,5 год.
Час проникнення масла, год.	1,99	1,83	1,78	Не менше 1,5 год.

Встановлено, що найбільш жорсткі вимоги висувають до взуттєвих синтетичних шкір, які зазвичай, експлуатуються у значно жорсткіших умовах, ніж інші за призначенням. Створення комфорту у внутрішньовзуттєвому просторі обумовлює комплекс гігієнічних показників: паропроникність, вологопоглинання, гігроскопічність, вологовіддача (табл. 8).

Таблиця 8 Показники гігієнічних властивостей синтетичних шкір

Показники	Фактичне значення	Норматив ТУ 13-0281041-318-97
	Варіант №1	Варіант №2	Варіант №3
Вологопоглинання, %	45,2	62,2	62,6	Не більше 55
Гігроскопічність, %	1,07	1,09	2,09	Не більше 6
Вологовіддача, %	2,8	3,7	4,3	Не більше 4
Паропроникність, мг/см2·год., протягом 7 год.	9,1	8,5	7,0	Не менше 2,5

Величину паропроникності можна регулювати зміною фазової структури, товщиною матеріалу, кількістю відкритих транспортних каналів.

Наведені результати свідчать про покращену здатність нової синтетичної шкіри (варіант № 1) мінімально поглинати пари води.

Графічно результати досліджень зміни паропроникності зображені

Залежність зміни паропроникності шкіри від тривалості описано математичною моделлю, що виражена рівняннями прямої (4 - 6):

у1 = - 0,0286х + 9,4 R2 = 0,83. (4)

y2 = - 0,1071х + 9,2 R2 = 0,99. (5)

y3 = - 0,07х + 7,4 R2 = 0,98. (6)

З даних рис. 4, видно, що показник паропроникності запропонованої розробленої синтетичної шкіри (варіант № 1), практично не змінюється, а для зразків варіантів № 2 і 3 аналогічний показник значно знижується, що доводить позитивний вплив на нього основи.

Гігроскопічність більшою мірою визначається хімічною природою полімерної матриці та полярністю макромолекулярних ланцюгів. Гігроскопіч-ність визначає здатність синтетичної шкіри поглинати пари води із атмосфери зі 100% вологістю.

З даних табл. 8, видно, що такий показник, як гігроскопічність відповідає нормативним вимогам, вологовіддача для варіантів №1 та 2 знаходиться у допустимих межах, за показником вологопоглинання вимогам ТУ відповідає зразок варіанта № 1.

Синтетичні шкіри досліджувалися на гідролітичне старіння. Зразки синтетичних шкір піддавалися старінню у паровому стерилізаторі марки СК-190, періоди тривалості знаходження зразка у камері становили 12, 24, 36, 48 годин. Дослідження гідролітичного старіння синтетичної шкіри визначали за стійкістю шкіри до багаторазового згинання на приладі МІДП (табл. 9).

Таблиця 9 Зміна стійкості покриття синтетичних шкір до багаторазового згинання у процесі гідролітичного старіння

Номер варіанта синтетичної шкіри	Стійкість покриття до багаторазового згинання за тривалістю старіння , год
	12	24	36	48
На розчині поліефіруретану
1	О	О	О	І
2	О	І	ІІ	ІІІ
3	О	І	ІІ	ІV
На водному розчині поліуретану
1	О	О	О	O
2	О	І	ІІ	III
3	О	І	ІІ	IV

Примітка: О - без руйнування лицьового покриття і основи (500 тис. циклів); І - поява мікро тріщин на покритті (500 тис. циклів); ІІ - руйнування лицьового покриття (400 тис. циклів); ІІІ - руйнування лицьового покриття і частково основи (200 тис. циклів); IV - повне руйнування (поява наскрізних дірок) (50 тис. циклів)

Як видно з даних табл. 9, процес руйнування лицьового покриття (поява мікротріщин) зразків синтетичних шкір варіантів №2 та 3 починається після 24 год. перебування у камері парового стерилізатора, а зразок варіанту № 3 після 48 год. перебування у камері виявився повністю зруйнованим (поява наскрізних дирок). При цьому вплив плівкоутворюючої речовини на зміну стану лицьового покриття практично відсутній (характер процесу руйнування зразків варіантів №2 та №3 з різними покриттями є однаковим).

Що стосується зразків варіанта №1, то вони проявили себе більш надійними, однак, якщо зразок, виготовлений на поліефіруретані після 48 год. гідролітичного впливу після згинання починав втрачати свої властивості (утворення мікротріщин), то синтетична шкіра, виготовлена на водному розчині поліуретану зберігала свої визначальні показники якості. За показником надійності (стійкість до старіння) синтетичні шкіри на водних розчинах поліуретану переважають продукцію виготовлену на поліефіруретані.

Стійкість синтетичної шкіри до дії світло-теплового старіння вивчали за зміною такого фізико-механічного показника як жорсткість (табл. 10).

Дані досліджень табл. 10, свідчать про зменшення показника жорсткості на 3,3% після 12 і 24 годин дії чинників старіння порівняно з вихідним показником, а після 36 і 48 годин його збільшення на 3,2 і 10,7% відповідно. Такі зміни пояснюються тим, що у плівковому покритті на основі досліджуваних полімерів спочатку відбуваються процеси деструкції, що приводять до зниження жорсткості плівкових покриттів та відповідно синтетичних шкір, а потім починають переважати процеси структурування, про що свідчить збільшення показників жорсткості.

Таблиця 10 Зміна жорсткості синтетичних шкір у процесі світло-теплового старіння

Номер варіанта синтетичної шкіри	Жорсткість, сН	Коефіцієнт старіння, %
	До старіння	Після старіння тривалістю, год	За тривалістю старіння, год
		12	24	36	48	12	24	36	48
На розчині поліефіруретану
1	82,1	79,4	79,4	84,8	91,1	97	97	103	111
2	99	91,1	90,4	106,1	109,7	92	91	107	111
3	62,4	58,9	57,8	68,8	74,4	94	93	110	119
На водному розчині поліуретану
1	84,7	81,1	80,4	88,5	92,2	96	95	104	109
2	102	94,7	93,9	107,9	109,3	93	92	106	107
3	68,4	57,4	57,1	74,1	75,8	84	83	108	111

Як видно з даних табл. 10, менш інтенсивно зниження показника жорсткості характерно для варіанта №1 синтетичної шкіри на основі водного розчину поліуретану і поліефіруретану із запропонованою основою (поліефірний каркасний матеріал - Т+НВП) особливо в інтервалі старіння тривалістю 12 - 36 годин.

Для визначення безпечності розробленої нової синтетичної шкіри була проведена санітарно-епідеміологічна експертиза на базі Волинської обласної санітарно-епідеміологічної станції м. Луцька.

Проведені дослідження дозволили зробити висновок, що нова синтетична шкіра з покриттям на водному розчині поліуретану на розробленій каркасній основі, відповідає встановленим санітарним вимогам і нормам. Це робить можливим її використання для виготовлення деталей верху взуття, оббивки сидінь транспортних засобів, меблів і матеріалів іншого призначення.

За результатами оцінки споживних властивостей, нова синтетична шкіра може бути рекомендована для виготовлення товарів широкого вжитку.

П'ятий розділ «Комплексна оцінка якості нової синтетичної шкіри та практична реалізація результатів дослідження». Для проведення комплексної оцінки якості нового виду синтетичної шкіри для порівняння було використано показники фізико-механічних та гігієнічних властивостей відомих синтетичних шкір, призначених для верху взуття. Для визначення базового зразка з метою подальшого порівняння показників якості були обрані і досліджувалися такі відомі види синтетичних шкір, як СК - 8 на голкопробивній основі з поліефірних і поліпропіленових волокон та м'яка синтетична шкіра на основі футорної байки, просоченої ПУ композицією без вкривної плівки з якими порівнювали розроблену синтетичну шкіру.

Проведено комплексну оцінку якості синтетичних шкір за показниками структурно-механічних та гігієнічних властивостей методами кваліметрії з побудовою структури показників якості, які представлені на рис. 5. Визначено, що комплексний показник якості нової синтетичної шкіри становить 2,62, а базових зразків (СК - 8, м'яка синтетична шкіра) - 1,43 і 1,18 відповідно. Це дає можливість стверджувати про кращі споживні властивості і достатньо високий рівень якості нової синтетичної шкіри.

Визначено інтегральний показник конкурентоспроможності, який становить 1,93, доводить, що нова синтетична шкіра має конкурентні переваги над базовим зразком.

Одержані результати досліджень пройшли повний цикл апробації і впроваджені у виробництво. Внаслідок зниження витрат на сировинні матеріали, на споживання електроенергії у зв'язку з меншою кількістю технологічних операцій, утримання та експлуатацію обладнання, вартість розроблених синтетичних шкір є значно меншою, порівняно з вартістю існуючих синтетичних шкір.

Важливою є соціальна значущість упровадження нових синтетичних шкір, що полягає у розробці нових шкір на основі полімерів у водному середовищі; одержанні нової наукової інформації; розширенні асортименту вітчизняних синтетичних шкір з метою більш повного задоволення потреб споживачів.

На базі Луцького ЗАТ «Основа», у промислових умовах, здійснено випуск дослідної партії розроблених синтетичних шкір. Економічний ефект від впровадження у виробництво нової синтетичної шкіри становить 6 600 грн на 1000 м пог. (в цінах 2008 р.).

Використовуючи результати досліджень, викладені у даній роботі, можна виготовляти синтетичні шкіри з прогнозованими споживчими властивостями. Нові синтетичні шкіри виготовлені на водному розчині поліуретану відповідають встановленим у нормативній документації вимогам до синтетичних шкір, призначених для виготовлення верху деталей взуття, для оббивки меблів, сидінь і спинок транспортних засобів.

Висновки

1. У дисертації наведено теоретичне узагальнення та нове вирішення наукової задачі, що виявляється у покращенні споживних властивостей синтетичних шкір шляхом використання нового виду основи і водних розчинів поліуретану.

2. Встановлено, що для забезпечення войлокоподібної структури і необхідної щільності основи величина усадки нетканого волокнистого полотна повинна складати не менше 45 - 50 % площі. У результаті досліджень була виявлена залежність розтягування волокнистого шару у процесі голкопроколювання від довжини волокна. Отримані дані доводять, що найменше розтягування волокнистого шару спостерігається під час використання волокон довжиною 60Ч10-3м.

3. Доведено, що використання водного розчину поліуретану не змінює фізико-механічних, гігієнічних властивостей та їх надійність, при цьому скорочується технологічний цикл виробництва синтетичної шкіри і зменшуються витрати на утилізацію відходів виробництва (на 537,36 грн. за 1000 м пог.), що суттєво впливає на собівартість готової продукції.

4. Проведено товарознавчу оцінку функціональних, ергономічних властивостей, надійності та безпечності нових синтетичних шкір, виготовлених на основі поліефірного каркасного матеріалу з використанням водного розчину поліуретану і виявлено суттєвий вплив основи на споживні властивості.

5. Порівняльний аналіз дослідження морозостійкості синтетичних шкір свідчать про їх здатність до експлуатації за низьких температур, а розроблена нова синтетична шкіра, яка виготовлена на основі поліефірного каркасного матеріалу (тканина продубльована нетканим волокнистим полотном) не руйнується і за температур нижче -30°С. При цьому у діапазоні температур від 0 до -10°С, згадана вище синтетична шкіра практично не змінює жорсткості, що є особливо актуальним для клімату України.

6. За результатами санітарно-епідеміологічної експертизи, встановлено, що нова синтетична шкіра відповідає санітарно-гігієнічним вимогам і може використовуватися як у взуттєвій, так і в інших галузях легкої промисловості.

7. Проведено комплексну оцінку якості нової синтетичної шкіри та встановлено, що комплексний показник якості становить 2,62, а базових зразків (СК - 8, м'яка синтетична шкіра) - 1,43 і 1,18 відповідно, що свідчить про кращі споживні властивості нової синтетичної шкіри та про доцільність її виробництва.

8. Розраховано інтегральний показник конкурентоспроможності нової синтетичної шкіри, який становить 1,93, що підтверджує переваги розробленого матеріалу над існуючими видами синтетичних шкір.

9. У промислових умовах виготовлено дослідну партію синтетичних шкір на основі поліефірного каркасного матеріалу з використанням водного розчину поліуретану. Одержані матеріали і технологія їх виготовлення є екологічно безпечними. Економічний ефект від впровадження у виробництво на ВАТ «Основа» нової синтетичної шкіри становить 6600 грн на 1000 м. пог. Соціальна значущість роботи полягає у розширенні асортименту синтетичних шкір вітчизняного виробництва з вищими показниками якості, у створенні нових екологічно чистих вихідних матеріалів для легкої промисловості з метою більш повного задоволення потреб споживачів.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Шегинський О.В. Дослідження гігієнічних властивостей синтетичних шкір / Олег Володимирович Шегинський // Товарознавчий вісник: Збірник наукових праць. - Луцьк: ЛНТУ, 2010. - №2. - С. 204 - 211.

2. Шегинський О.В. Особливості екологічної очистки стічних вод при виробництві шкір / О.В. Шегинський, Л.І. Байдакова // Соціально-економічні дослідження в перехідний період. Регіональна політика сталого розвитку: принципи формування, механізм реалізації: Збірник наукових праць. - Випуск 5 (36). - Львів: Національна академія наук України інститут регіональних досліджень, 2002. - С. 407 - 411. Особистий внесок: проведено аналіз існуючих методик екологічної очистки стічних вод.

3. Шегинський О.В. Використання нових видів основ при виготовленні синтетичних шкір / О.В. Шегинський, А.В. Дзюбинський // Наукові нотатки: Міжвузівський збірник (за напрямом інженерна механіка).- Випуск 23. - Луцьк: ЛДТУ, 2008. - С. 388 - 393. Особистий внесок: дослідження впливу основи на експлуатаційні властивості синтетичних шкір.

4. Шегинський О.В. Дослідження стійкості до старіння взуттєвих синтетичних шкір / О.В. Шегинський, Т.М. Артюх // Товари і ринки. Міжнародний науково-практичеий журнал - 2010. - №1. - С. 169-172. Особистий внесок: аналіз чинників, що впливають на збереженість синтетичних шкір.

5. Шегинський О.В. Дослідження фізико-механічних властивостей синтетичної шкіри типу «кирза» / Олег Володимирович Шегинський // Збірник тез доповідей ХІХ-ї науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу (гуманітарний напрямок) (листопад 2004). - Луцьк: ННВ ЛДТУ, 2004. - С.70-71.

6. Шегинський О.В. Оцінка стійкості синтетичних шкір до старіння / Олег Володимирович Шегинський // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції «Товарознавство і торговельне підприємництво: фахова професіоналізація, дослідження, інновації».- К.: Київський національний торговельно-економічний університет. - 2009. - С. 192-194.

7. Шегинський О.В. Якість синтетичних шкір та утилізація відходів при їх виробництві / О.В. Шегинський, Л.І. Байдакова // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції « Товари ХХІ століття » (24-25 жовтня 2002р.) - Полтава: Полтавський університет споживчої кооперації України, 2002. - С. 78-80. Особистий внесок: досліджено вплив утилізації відходів на якість продукції.

8. Шегинський О.В. Вплив основи на фізико-механічні властивості синтетичної шкіри типу «кирза» / О.В. Шегинський, Л.І. Байдакова // Збірник тез доповідей ХХ-ї науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу (гуманітарний напрямок) (листопад 2005). - Луцьк: ННВ ЛДТУ, 2005. - С.56-57. Особистий внесок: оцінка фізико-механічних властивостей синтетичної шкіри.

9. Шегинський О.В. Негативний вплив утилізації відходів при виробництві синтетичних шкір на навколишнє середовище і основні шляхи його ліквідації / О.В. Шегинський, Т.Ю. Дорошенко // Збірник тез доповідей ХХ-ї науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу (гуманітарний напрямок) (листопад 2005). - Луцьк: ННВ ЛДТУ, 2005. - С. 86-88. Особистий внесок: аналіз впливу відходів при виробництві на навколишнє середовище.

10. Sheginsky O.V. Investigation of synthetic leater of “kersey” type properties and the problems of quality / O.V. Sheginsky, L.I. Baidakova // The 15th symposium of IGWT “Global Safety of Commodity and Environment. Quality of Life” (September 12-17). Proceedings volume II. - Kyiv, Ukraine, 2006. - С. 992-993. Особистий внесок: дослідження фізико-механічних властивостей синтетичних шкір.

11. Шегинський О.В. Вплив довжини волокон на формування споживних властивостей нетканої волокнистої основи / О.В. Шегинський, О.В.Коваленко // Збірник тез доповідей ХХІІ-ї науково-технічної конференції професорсько-викладацького складу (гуманітарний напрямок) (жовтень 2007). - Луцьк: ННВ ЛДТУ, 2007. - С. 221-222. Особистий внесок: дослідження формування нетканих волокнистих основ.

12. Шегинський О.В. Проблеми формування ринку шкіри в Україні / О.В. Шегинський, А.В. Дзюбинський // Товарознавчий вісник: Збірник наукових праць. - Випуск 2.- Луцьк: РВВ ЛНТУ, 2010. - С. 212-217. Особистий внесок: оцінка факторів, що впливають на формування ринку шкіри.

Анотація

Шегинський О. В. Товарознавча оцінка синтетичної шкіри на основі поліуретану. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.15 - товарознавство. Луцький національний технічний університет Міністерства освіти і науки України, м. Луцьк, 2010 р.

Дисертацію присвячено дослідженню споживних властивостей нової синтетичної шкіри, одержаної на основі поліефірного каркасного матеріалу, (тканина продубльована нетканим волокнистим полотном) з використанням водних розчинів поліуретану.

Проведено товарознавчу оцінку функціональних, ергономічних властивостей надійності та безпечності нових синтетичних шкір і виявлено вплив основи на споживні властивості. Визначено, що з використанням водного розчину поліуретану, скорочується технологічний цикл виробництва синтетичної шкіри, а також зменшуються витрати на утилізацію відходів. Експериментальними дослідженнями показників експлуатаційних та ергономічних властивостей нової синтетичної шкіри встановлено, що вони відповідають вимогам чинних нормативних документів.

Результати одержаних експериментальних даних підтверджують, що нові екологічно чисті синтетичні шкіри, мають покращені споживчі властивості та рекомендовані для масового випуску товарів широкого вжитку.

Ключові слова: водний розчин поліуретанів, основа, синтетична шкіра, товарознавча оцінка, експлуатаційні властивості.

Аннотация

Шегинский О. В. Товароведная оценка синтетической кожи на основе полиуретана. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.18.15 - товароведение. Луцкий национальный технический университет Министерства образования и науки Украины, г. Луцк, 2010 г.

Диссертация посвящена исследованию потребительских свойств новой синтетической кожи, полученной на основе полиэфирного каркасного материала (ткань, дублированная нетканым волокнистым полотном) с использованием водных растворов полиуретана. Комплексное изучение материаловедных, технологических и товароведных факторов, определяющих качество синтетических кож, являлось основной задачей диссертационных исследований.

Объектом исследования выбраны синтетические кожи, изготовленные на основе водного раствора полиуретана и полиэфируретана с использованием разных видов основ. С целью выявления закономерностей формирования и изменения их потребительских свойств, проведены исследования исходных данных физико-механических свойств разных видов основ.

Полимеры выбирали, опираясь на мировой опыт рационального решения проблемы создания полимерных материалов с заданными свойствами не путем разработки новых, а модификацией уже широкоизвестных. Выбор водорастворимых полимеров обусловлен современными повышенными требованиями к экологичности и безопасности.

Потребительские свойства синтетических кож практически на 80 % зависят от физико-механических показателей основы, поэтому исследованы пять вариантов имеющихся основ и новой предложенной основы.

Для проведения оценки потребительских свойств новой синтетической кожи были изготовлены опытные образцы на трех видах основы: полиэфирный каркасный материал (ткань, дублированная нетканым волокнистым полотном); ткань 3-х слойная кирза (хлопчато-полиамидная 50/50%); нетканая волокнистая основа (100% полиэфира).

На основании проведённых теоретических и экспериментальных исследований, предложены основы для формирования оптимального ассортимента и свойств синтетических кож.

Проведена товароведная оценка функциональных, эргономичных свойств, надёжности и безопасности новых синтетических кож и выявлено степень влияния основы на потребительские свойства. Определенно, что с использованием водного раствора полиуретана, сокращается технологический цикл производства синтетической кожи, а также снижаются расходы на утилизацию отходов. Экспериментальными исследованиями показателей эксплуатационных и эргономических свойств новой синтетической кожи установлено, что они отвечают требованиям действующих нормативных документов.

Использование водных растворов полиуретана позволяет изготавливать синтетические кожи без ухудшения механических и гигиенических свойств.

Построена математическая модель изменения жесткости при низких температурах. Сравнительный анализ исследования морозоустойчивости синтетических кож свидетельствует об их способности к эксплуатации при низких температурах, а разработанная новая синтетическая кожа, которая изготовлена на основе полиэфирного каркасного материала (Т+НВП), не разрушается и при температуре ниже -30°С. При этом, в диапазоне температур от 0 до -10°С, новая синтетическая кожа практически не изменяет жесткость, что очень важно для климата Украины.

Результаты санитарно-эпидемиологической экспертизы показали, что новая синтетическая кожа отвечает установленным санитарно-гигиеническим требованиям, что свидетельствует о безопасности для здоровья человека и может использоваться как в обувной, так и в других отраслях легкой промышленности.

Проведена комплексная оценка качества новой синтетической кожи и установлено, что комплексный показатель качества составляет 2,62, а базовых образцов - 1,43 и 1,18, что дает возможность утверждать об улучшении потребительских свойств новой синтетической кожи и о целесообразности ее производства.

Рассчитан интегральный показатель конкурентоспособности новой синтетической кожи, который составляет 1,93, что подтверждает преимущества разработанного материала над существующими видами синтетических кож.

В промышленных условиях изготовлена опытная партия синтетических кож на основе полиэфирного каркасного материала с использованием водного раствора полиуретана. Полученные материалы и технология их изготовления являются экологически безопасными. Экономический эффект от внедрения в производство на ОАО «Основа» новой синтетической кожи составляет 6600 грн на 1000 м. пог. Социальная значимость работы заключается в расширении ассортимента синтетических кож отечественного производства, в создании новых экологически чистых исходных материалов для легкой промышленности.

Ключевые слова: водный раствор полиуретана, основа, синтетическая кожа, товароведная оценка, потребительские свойства.

Summary

Shegynskyi O.V. Merchandising Valuation of Synthetic Leather on the Base of Polyurethane. - Manuscript.

The dissertation for awarding candidate degree of technical sciences on speciality 05.18.15. - Merchandising. - Lutsk National Technical University of Ministry of Education and Science of Ukrain, Lutsk, 2010.

The thesis is devoted to investigation of new synthetic leather's consumer qualities, which is obtained from polyethereal carcass material (textile duplicated with fibre linen) using water solution of polyurethane.

Merchandising valuation of new synthetic leather's functional and ergonomical qualities of reliability and safety is realized and influence of the base on consumer qualities is revealed. It's determined that using water solution of polyurethane reduces technological process of synthetic leather production and expenses for utilization experimental investigation waste products are decreased. According to experimental investigation of indexes of new synthetic leather's operation of ergonomical qualities it is determined that they meet valid normative documents.

The results of received experimental data improve that new ecological clean qualities and are recommended for for mass production of consumer goods.

Key words: water solution of polyurethane, base, synthetic leather, merchandising, operation qualities.

Размещено на Allbest.ru

...