Scientific Article
Русский
Open Access
Исследование устойчивости полимерных подошв специальной обуви для работников агропромышленных кластеров к воздействию масел, различных растворителей и старению
Abstracts
The abstract is not available in Uzbek.
В статье приведены результаты исследований, направленных на определение влияния колосников различных размеров на процесс очистки. Согласно результатам исследований, очиститель с установленной колосниковой решёткой, имеющей диаметр колосников 15 мм, расстояние между ними 30 мм и расстояние от концов зубьев пильного барабана до края колосниковой решётки 17 мм, показал эффективность очистки в 47,78 % при переработке хлопка 1 сорта 2 класса и 49,85 % при переработке хлопка 3 сорта. Установлено, что данный вариант обеспечивает более высокую эффективность очистки по сравнению с другими вариантами колосников.
This article examines the resistance of polymer soles of special footwear obtained on the basis of domestic suspension polyvinyl chloride and cross-linked powdered butadiene-nitrile rubber intended for workers in agro-industrial clusters to the effects of oils, various solvents and aging.
Article Content
Введение. Известно, что практически все полимерные материалы обладают низкой стабильности свойств во времени. Под воздействием тепла, кислорода воздуха, света, механических напряжений, ионизирующих излучений и других факторов полимерные материалы стареют в них протекают процессы, сопровождающиеся изменением химической и физической структуры, ухудшением прочностных и других свойств. Наиболее важной, с практической точки зрения, задачей является определение и прогнозирование климатической устойчивости обувных полимерных материалов, которую оценивают в большинстве случаев по изменению значений эксплуатационных свойств исследуемых материалов. Наибольше влияние на уменьшение значений эксплуатационных свойств полимеров оказывают три вида воздействия: I. Воздействие высоких температур, которое сопровождается изменением физикомеханических свойств в результате теплового старения. В данном случае при повышении температуры происходят структурные изменения полимера, протекающие особенно интенсивно в присутствии кислорода (окислительная деструкция, структурирование) и ускоряющиеся под действием нагружений. II. Различные виды радиационного воздействия, начиная солнечного света и заканчивая жестким радиоактивным излучением. В этом случае происходят фотохимические процессы (фото деструкция), сопровождающиеся изменением цвета, увеличением жесткости и хрупкости полимера вследствие уменьшения его молекулярной массы. Процесс фотохимического старения ускоряется и распространяется вглубь образца при дополнительном воздействии кислорода (особенно следов озона) воздуха и влаги. III. Воздействия различных агрессивных сред. В этом случае полимеры, вступая в контакт с различными химическими реагентами (нефти-химические продукты, жиры, масла, щелочи и др.) набухают и в результате резко ухудшаются значения деформационнопрочностных и других свойств. В соответствии с задачами провидимой работы нами исследовано длительное влияние высоких температур, ультрафиолетового излучения и воздействие агрессивных жидких реагентов (вода, бензин, дизтоплива, ацетон, этилацетат), на комплекс физикомеханических и физико-химических свойств образцов, полученных методом литья под давлением из полимерной смеси на основе отечественного суспензионного поливинилхлорида и поперечно сшитого порошкообразного нитрил бутадиенового каучука. Решаемая проблема и постановка задачи. Вопросам старения полимерных материалов посвящено большое число работ. В результате проведенных исследований достигнуты значительные успехи в изучении механизма старения многих полимеров, накоплена информация о влиянии на них совокупности различных внешних факторов, характерных для реальных условий эксплуатации полимерных материалов [1-4]. Старение – фактор, определяющий долговечность и надежность изделий. В работе использованы два метода испытания на старение по ГОСТ 9.708-83: − метод естественного старения;
“Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №4/2025 279
Технологии текстильной и легкой промышленности
− метод искусственного старения. Под естественным старением понимают изменение значений физико-механических свойств материалов с течением времени. Под искусственным старением понимают изменение физико-механических свойств материалов в результате воздействия факторов, ускоряющий этот процесс. Исскуственное старение полимерной композиции определена с помощи солнечного коллектора D-50354 Huerth (Germani) на ксеноновых излучателях обеспечивающий световой поток с поверхностной плотностью энергии интегрального излучения 1000 Вт/м2. Сущность метода заключается в том, что образцы подвергают воздействию искусственно созданных климатических факторов в аппарате искусственной погоды в течение заданной продолжительности испытаний и определяют стойкость к указанному воздействию по изменению физико-механических свойств и внешнего вида. Описание методики проведения испытаний на искусственное старение приведено в [2-3]. Набухание в жидкостях – одно из характерных свойств высокомолекулярных соединений. Изменение свойств термопластичных материалов при набухании связано с проникновением молекул жидкости в межмолекулярное пространство полимера и ослабление его межмолекулярных связей. Стойкость материалов к набуханию в жидкостях зависит от природы исходного полимера и его содержания в композиции, от свойств и дозировки ингредиентов, условий получения и переработки смеси и др. При этом большое значение имеют свойства жидкости, в которой происходит набухание, продолжительность и температура процесса. Степень набухания термопластичной полимерной композиции на основе суспензионного поливинилхлорида и сополимера этилена с винилацетатом в различных агрессивных средах определяли по формуле:
( ) 100 / 0 0 − = m m m где а – степень набухания, % m – масса полимера после набухания, г; m0 – масса полимера до набухания, г. Набухание в течение 3 суток подвергалось 3-5 образцов различной формы массой 0,1 г для полимерной композиции на основе суспензионного поливинилхлорида и сополимера этилена с винилацетатом (ПВХ-С/СЭВА) в воде, масле, диз топливе, бензине и антифризе. Методика испытания термопластичных полимерных композиций на набухание в жидкостях и агрессивных средах описана в [5]. Эксперимент и анализ полученных результатов. Устойчивость обувных подошвенных композиций к набуханию. Процессы взаимодействия полимеров с низкомолекулярными жидкостями, приводящие к набуханию и растворению полимеров, имеют большое практическое значение, как при переработке полимеров, так и при эксплуатации полимерных изделий. На практике часто наблюдается самопроизвольное растворение полимеров, однако этот процесс имеет характерную особенность: прежде чем раствориться, полимер набухает, т.е. поглощает низкомолекулярную жидкость, увеличиваясь в массе и объеме. С практической точки зрения важно знать способность полимеров к набуханию в различных агрессивных средах. Эта способность оценивается по степени набухания, которая выражается количеством поглощенной полимером жидкости, отнесенным к единице массы полимера. Учитывая возможные случаи контакта разработанных полимерных подошвенных материалов с агрессивными средами в процессе эксплуатации обуви, в работе исследована химическая стойкость образцов при длительном (2÷72 часа) погружении в воде, антифриз, ацетон, бензин, дизтопливе и индустриальное масло. Исследуемым подошвенным композициям были присвоены индексы (таблица 1).
“Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №4/2025 280
Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари
Таблица 1 Исследуемые полимерно подошвенные композиции Индекс материала Состав полимерного низа спецобуви
1 ПВХС:ПБНК базовая композиция 2 ПВХС:ПБНК:М:К:ПМ:ПЭВ наполненная композиция 3 ПВХС:ПБНК:ДМ:ЭД:ПЭВ наполненная композиция 4 ПВХС:ПБНК:Т:ПМ:ПЭВ наполненная композиция 5 ПВХС:ПБНК:ОЭК:Оксал Т-92:ПЭВ наполненная композиция 6 ПВХС:ПБНК:ОД:Оксал Т-92:ПЭВ наполненная композиция В таблице 2 приведена кинетика набухания полимерных композиций в различных агрессивных средах в течение 72 часов. Таблица 2. Степень набухания полимерной подошвы спецобуви в агрессивных средах
Степень набухания Q, % Время, час Индекс 2 4 8 24 48 72
Агрессивная
среда
Вода + Антифриз 1 – 4 В воде и антифризе 23±20 С , образцы не набухаются
1 0,8 1,9 2,9 3,7 4,0 4,0 2 2,0 2,0 3,0 4,0 4,0 4,0 3 2,0 3,0 3,0 5,0 6,0 6,0 4 1,0 1,0 2,0 2,0 5,0 5,0 5 2,0 3,6 4,2 4,8 5,6 5,6 6 2,0 5,0 7,0 8,0 8,0 8,0
Бензин
1 0,5 1,3 1,8 2,0 2,0 2,0 2 1,0 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 3 1,0 1,5 1,9 2,3 2,3 2,3 4 0,7 1,1 1,7 2,1 2,1 2,1 5 1,0 1,3 1,6 2,0 2,0 2,0 6 0,7 1,5 1,7 2,2 2,2 2,2
Диз топливо
1 23 50 64 73 76 77 2 28 55 66 72 74 74 3 30 58 70 76 80 80 4 23 39 46 62 62 62 5 25 34 40 52 58 62 6 32 52 55 63 76 82
Этилацетат
Индустриальное
1 0,2 0,5 0,8 1,0 1,0 1,0 2 0,7 1,1 1,5 1,5 1,5 1,5 3 0,8 1,1 1,2 1,4 1,4 1,4 4 0,5 0,8 1,1 1,3 1,3 1,3 5 0,6 0,9 1,2 1,5 1,5 1,5 6 0,7 1,0 1,3 1,6 1,6 1,6
масло
1 35 63 78 92 95 98 2 50 65 79 85 90 95 3 65 80 85 90 100 110 4 65 80 85 95 105 105 5 60 66 70 87 92 95 6 68 70 86 96 101 101
Ацетон
“Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №4/2025 281
Технологии текстильной и легкой промышленности
На основе данных таблицы 1 построены кривые кинетики набухания (рис. 1). На рис. 1 показана устойчивость базовой подошвенной композиции к набуханию в различных агрессивных средах. Вид растворителя выбран, исходя из соображений проверки подошвенного материала на водо, масло и бензо стойкость. Анализируя кривые (рис. 1) можно отметить, что самой агрессивной средой из пяти используемых, является ацетон, этилацетат, а затем незначительное влияние оказывает бензин. Набухание полимерно подошвенной композиции в ацетоне и этилацетате объясняется за счет более интенсивного процесса вымыванием пластификатора.
Рис. 1. Кинетика набухания базовый полимерно подошвенной композиции на основе суспензионного поливинилхлорида и сшитого порошкообразного бутадиен-нитрильного каучука в соотношение 85:15 в различных агрессивных средах: 1-ацетон; 2-этилацетат; 3-бензин; 4-дизтопливо; 5-индустриальное масло. Анализируя кинетика набухания полимерной подошвенной композиции, можно сделать следующие выводы: ▪ вид наполнителя в композиции оказывает существенное влияние на масло, - бензо стойкость материала, следовательно, верно подобранный наполнитель даст возможность значительно улучшить способность подошвенных материалов сопротивляться воздействию агрессивных сред; ▪ ацетон и этилацетат могут быт использованы в качестве растворителей для клеев, применяемых для крепления подошв из разработанных композиций; ▪ полученные подошвенные материалы являются фактически масло - бензо стойкими, что дает возможность использования их для специальной обуви, эксплуатируемой в условиях работы с агрессивными средами. Устойчивость термопластичных обувных подошвенных композиций к старению. Степень старения подошвенных материалов во времени обычно оценивается по изменениям их основных физико-механических показателей. В зависимости от условий эксплуатации, испытываемых воздействий на материал, выбирается один или несколько параметров, по которым оценивается скорость старения полимерных материалов и сроки их работоспособности. Исходя из цели и задачи диссертационной работы, были исследованы образцы подошвенных материалов на естественное, тепловое и световое старение. Стойкость к естественному старению подошвенных материалов оценивалась по прошествии, 720 ч (1 месяц), 1440 ч (2 месяца) и 2160 ч (3 месяца). Образцы выдерживались
“Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №4/2025 282
Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари
в естественных атмосферных условиях (с 01 июня по 31 августа 2024 г). Через 1, 2 и 3 месяца образцы были испытаны на разрыв и оценены их деформационно-прочностные характеристики. Основной недостаток методов естественного старения является длительность. Однако естественное старение дает точную оценку устойчивости подошвенных материалов к старению в конкретных климатических условиях. Изменения деформационно-прочностных характеристик в процессе естественного старения представлены в таблице 3. Таблица 3 Влияние процесса естественного старения на деформационно-прочностные свойства подошв спецобуви Индекс материала Старение, час
Показатели деформационно прочностных свойств
Предел прочности при разрыве, МПа
Относительное удлинение, %
Остаточное удлинение, %
720 13.7 350 20 1440 13.5 345 23 2160 13.1 340 25
720 12.9 328 26 1440 12.7 325 28 2160 12.5 320 30 3
720 10.8 308 26 1440 10.2 300 28 2160 9.7 290 30 4
720 14.5 292 24 1440 14.1 285 27 2160 13.8 280 29 5
720 11.8 346 28 1440 11.5 340 30 2160 11.2 335 32 6
720 10.6 330 22 1440 10.1 320 25 2160 9.5 300 30 Анализ результатов таблиц 3 показал, что разработанные полимерно подошвенные материалы мало подвержены естественному старению, о чем говорит незначительное изменение деформационно-прочностных характеристик. Из таблицы видно, что свойства модифицированных подошвенных материалов (композиция 2-6) меняются незначительно в отличие от базовой смеси (композиция 1). Следовательно, данные материалы в большей степени пригодны для изготовления деталей низа спецобуви работников АПК, чем базовые смеси на основе ПВХС:ПБНК. Методы искусственного старения (теплового, светового) позволяют вызвать в подошвенном материале за короткий срок изменения, которые появляются в нем при естественном старении через несколько лет. В таблице 4 приведены результаты деформационно-прочностных свойств базовый композиции на основе ПВХС:ПБНК и наполненных композиций от продолжительности теплового старения при температуре Т=100°С в течение 3-х суток, что идентично изменению свойств при атмосферном старении в течение 5 лет.
“Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №4/2025 283
Технологии текстильной и легкой промышленности
Таблица 4 Влияние процесса теплового старения на деформационно-прочностные свойства подошв спецобуви Индекс материала
Показатели деформационно прочностных свойств
Предел прочности при разрыве, МПа
Относительное удлинение, %
Остаточное удлинение, %
Старение, час
24 13.9 345 18 48 12.7 355 25 72 12.0 360 28
24 13.1 325 24 48 11.9 335 30 72 11.0 340 35 3
24 11.3 300 25 48 10.0 325 32 72 9.5 340 35 4
24 14.9 290 22 48 13.5 335 32 72 12.8 358 35 5
24 12.2 340 25 48 11.0 372 33 72 10.2 405 38 6
24 11.0 320 20 48 10.1 350 28 72 9.3 375 37 Анализ результатов деформационно-прочностных свойств приведенных в таблице 4 показывает, что в условиях теплового старения образцы подошвенных композиций проявляют относительную стабильность свойств, что свидетельствует о наличии определенного запаса устойчивости к тепловому старению при заданных температурах. Увеличение значения условной прочности при разрыве в течение первых суток теплового старения (композиция 1-6) с одновременным снижением значений относительного и остаточного удлинения может быть объяснено, возможно, дополнительным образованием двойных связей, благодаря воздействию температуры. В общем случае, показатели εотн и εост (композиция 1-6) более чувствительны к воздействию теплового старения, но снижение этих показателей находится в пределах допустимых значений. В целом , проведенные исследования готовых образцов на тепловое старение при температуре 100°С в течении 3-х суток (72 часов) показали, что все подошвенные композиции являются достаточно стойкими к тепловому старению и могут быть рекомендованы для эксплуатации в условиях повышенных температур. Полученные результаты хорошо согласуются с результатами ДСК, ДТА и ТГА [8]. В процессе эксплуатации детали низа обуви подвергаются помимо теплового, световому старению (воздействию ультрафиолетового излучения). Согласно [9], деструкция полимерных материалов наиболее интенсивно протекает при облучении их светом 260-310 нм, что приблизительно совпадает по интенсивности воздействия с солнечным облучением. В таблице 5 приведены результаты изменения деформационно-прочностных свойств подошвенных композиций на основе отечественного суспензионного поливинилхлорида и сшитого порошкообразного бутадиен-нитрильного каучука от продолжительности воздействия УФ лучей.
“Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №4/2025 284
Тўқимачилик ва енгил саноат технологиялари
Таблица 5 Влияние процесса светового старения на деформационно-прочностные свойства подошв спецобуви Индекс материала
Показатели деформационно прочностных свойств
Предел прочности при разрыве, МПа
Относительное удлинение, %
Остаточное удлинение, %
Старение, час
24 13.7 350 20 48 13.3 342 24 72 12.5 335 26
24 12.9 325 27 48 12.2 315 30 72 11.8 302 33 3
24 10.8 325 25 48 10.3 310 32 72 9.5 290 39 4
24 14.4 290 24 48 13.8 285 29 72 12.5 282 33 5
24 11.7 340 25 48 11.0 332 27 72 10.2 327 28 6
24 10.5 325 22 48 10.0 300 29 72 9.1 275 40 Сравнительный анализ результатов деформационно-прочностных свойств приведенных в таблице 5 показывает, что процесс старения происходит более интенсивным образом, чем при тепловом старении, а все образцы являются относительно светостойкими системами. Показателем деформационно-прочностных свойств подошвенных материалов за 72 часа облучения изменяются в допустимых пределах. Это объясняется сшитой структурой ПБНК в матрице ПВХС, а также наличием в системе светостабилизаторов которые, обеспечивают композицию высокой стойкостью к фотоокислительным деструкциям. Выводы. Анализируя устойчивости полимерных подошв специальной обуви для работников агропромышленных кластеров к воздействию масел, различных растворителей можно сделать следующие выводы о том, что вид наполнителя в композиции оказывает существенное влияние на масло и бензо стойкость материала, следовательно, верно подобранные модифицирующие тонкодисперсные наполнители даст возможность значительно улучшить способность обувных подошвенных материалов сопротивляться воздействию агрессивных сред. Разработанные обувные подошвенные материалы являются фактическими масло и бензо стойкими, что делает возможным использования их для специальной обуви, эксплуатируемых в условиях работы с агрессивными средами в агропромышленных комплексах. Исследования проведенные на устойчивость к старению позволяют сделать вывод о том, что разработанные полимерно подошвенные композиции на основе отечественного суспензионного поливинилхлорида и поперечно сшитого порошкообразного бутадиеннитрильного каучука для изготовления деталей низа специальной обуви методом прямого литья под давлением, хорошо выдерживают испытания на естественное и искусственное
“Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий–техникавий журнал №4/2025 285
Технологии текстильной и легкой промышленности
1Сапаров М.К., 2Розметов Р.И., 2Туйчиев Т.О.
1Ургенчский государственный университет, 2Ташкентский институт текстильной и лёгкой промышленности. Аннотация. В статье приведены результаты исследований, направленных на определение влияния колосников различных размеров на процесс очистки. Согласно результатам исследований, очиститель с установленной колосниковой решёткой, имеющей диаметр колосников 15 мм, расстояние между ними 30 мм и расстояние от концов зубьев пильного барабана до края колосниковой решётки 17 мм, показал эффективность очистки в 47,78 % при переработке хлопка 1 сорта 2 класса и 49,85 % при переработке хлопка 3 сорта. Установлено, что данный вариант обеспечивает более высокую эффективность очистки по сравнению с другими вариантами колосников. Ключевые слова: хлопковая частица, волокно, загрязнение, очиститель, пильный барабан, колосник, эффективность очистки.
“Развитие науки и технологий” Научно–технический журнал №4/2025 286