Обоснование выбора материалов для мужских ботинок рантового-клеевого метода крепления

 

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

 

Учреждение образования

«ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ»

 

        Кафедра конструирования  и                                                                            технологии изделий из кожи

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Материаловедение»

Тема. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ МУЖСКИХ БОТИНОК РАНТОВОГО-КЛЕЕВОГО МЕТОДА КРЕПЛЕНИЯ

 

 

 

 

Исполнитель:    ________ студентка гр. ОТ-70 Платонова В.Ю.

      Руководитель:   ________ доц. Томашева Р.Н.

 

 

 

Курсовая работа допущена к защите ″___″____________2014г.

 

 

 

Витебск 2014

                                                 Содержание

                                                                                                                               стр.

Введение………………………………………………………………………….3

1 Эскиз модели…………………………………………………………………...4

   1.1 Описание  модели…………………………………………………………...4

   1.2 Конструктивные  и технологические особенности модели……………..4

   1.3 Перечень  деталей модели обуви…………………………………………..5

2 Требования к модели обуви и материалам……………………………………7

   2.1 Технологические  требования……………………………………………....7

   2.2 Потребительские требования………………………………………………7

3 Обоснование  выбора материалов……………………………………………..9

   3.1 Обоснование выбора материалов деталей верха обуви…………………9

         3.1.1 Обоснование выбора материалов наружных деталей верха……...9

         3.1.2 Обоснование выбора материалов внутренних деталей верха…….12

         3.1.3 Обоснование выбора материалов промежуточных деталей верха.15

   3.2 Обоснование выбора материалов деталей низа обуви…………………..21

         3.2.1 Обоснование выбора материалов наружных деталей низа…….....21

         3.2.2 Обоснование выбора материалов внутренних деталей низа……...24

         3.2.3 Обоснование выбора материалов промежуточных деталей низа...28            

   3.3 Выбор вспомогательных материалов для обуви……………………...…32

4 Паспорт модели………………………………………………………………..34

5 Исследовательская часть……………………………………………………...37

   5.1 Литературный обзор………………………………………………………37

   5.2 Экспериментальная часть…………………………………………………44

         5.2.1 Методика проведения эксперимента…………………………...... 36

         5.2.2Результаты исследования……………………………………………50

         5.2.3 Математическая обработка результатов  эксперимента и выводы..57

        5.2.4 Список использованной литературы………………………………63

 

Введение

 

Материаловедение–наука о строении, свойствах и оценке качества материалов. Она изучает методы определения структуры, оценки свойств и качества материалов, служащие для этой цели приборы, ассортимент. Особое внимание в материаловедении уделяется влиянию технологии производства материалов на их свойства, а также взаимосвязь состава, структуры и свойств материалов.

Развитие производства изделий из кожи неразрывно связано с обеспеченностью материалами, улучшением их качества и расширением ассортимента. Обоснованный выбор материала для изготовления изделия и создание технологии его переработки невозможно без знания химического состава, строения и свойств материала. Качество материала является совокупностью свойств, определяющих его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением.

Обувь должна быть не только удобной, но и практичной. При её изготовлении важно учитывать то, что большую часть времени стопа проводит в обуви, поэтому необходимо обеспечить комфорт, снизить массу и улучшить гигиенические свойства. Для этого надо правильно подобрать материалы, которые бы  соответствовали всем требованиям, а также были недорогими и способствовали упрощению технологического процесса.

Применение нового оборудования и прогрессивных технологий обусловливает особенности выполнения ряда операций изготовления обуви, повышение требований к свойствам материалов, использование более совершенных форм организации и управления производством.

Качество, широкий ассортимент, соответствие моде, рациональность конструкции, функциональность – вот основные требования к обуви со стороны  покупателей, и модельер-конструктор, стоящий у истоков создания обуви, должен это обязательно учитывать, соотнося, безусловно, с особенностями массового производства, которое выдвигает свои требования.

Сегодня знание материаловедения необходимо практически любому специалисту предприятия, изготавливающему изделия из кожи. Это вызвано, прежде всего, тем, что в главном экономическом критерии производства–себестоимости изделия из кожи – более 80% составляет расходы на материалы для изделий, рациональное, малоотходное использование материалов при применении прогрессивной технологии, высокопроизводительного оборудования и совершенной организации труда обеспечат высокую эффективность производства. 

 

1. Эскиз  модели

 

1. Описание  модели

 

Рассматриваемая модель представляет собой повседневные мужские ботинки рантово-клеевого метода крепления. Изготавливаются в соответствии с ГОСТ 26167-2005 «Обувь повседневная».

Материал верха – кожа натуральная, подошва – формованная монолитная. Основной цвет материала верха – черный. Высота приподнятости пяточной части – 20 мм. Эскиз представлен на рисунке 1.1

 

 

2. Конструктивные и технологические особенности модели

 

Данная модель мужских ботинок рассчитана на рантово-клеевой метод крепления. Конструкция верха представляет ботинки с настрочными берцами.

Все детали верха соединены двухрядными ниточными швами. Сборка заготовки по заднему шву осуществляется тугим тачным швом. Соединение верха с подкладкой в области верхнего канта осуществляется выворотным швом, по переднему краю берец – подкладочным швом по канту. Видимые края деталей окрашиваются. Способ закрепления на стопе – шнурки.

Формование заготовки осуществляется обтяжно – затяжным способом формования, при котором пяточную часть затягивают пластинами , профиль которых должен соответствовать фасону и размеру обуви, носочно- пучковой осуществляется с временным закреплением затяжной кромки обвязочной проволокой, а геленочной части – скобками. Рантовая затяжка только до пяточной части. В пяточной части осуществляется затяжка обтяжно-затяжным способом с закреплением затяжной кромки на стопе на тексы.

Рантово-клеевой метод крепления является одним из самых прочных методов. Рант через затяжную кромку пристрачивается к губе стельки, которая расположена вертикально к плоскости стельки на определенном расстоянии от края. Используется стелька с искусственной губой. Затем к ранту пристрачивается подложка, к которой приклеивается подошва. Подошва- формованная монолитная.

 

3. Перечень  деталей  модели  обуви

 

Таблица 1.1– Перечень деталей модели

Название детали	Количество деталей на пару	Толщина детали, мм
1	2	3
Союзка	2	1,4-1,6
Язычок	2	1,4-1,6
Берцы	4	1,4-1,6
Деталь мягкого канта	2	1,4-1,6
Подкладка под союзку	2	3,0
Подкладка под берцы	4	3,0
Подкладка под язычок	2	3,0
Подблочник	4	0,8-1,0
Штаферка	2	0,8-1,0
Кожкарман	2	0,8-1,0
Межподкладка под союзку	2	0,3-0,4
Межподкладка под берцы	4	0,3-0,4
Задник	2	1,4-1,6
Подносок	2	0,9-1,1
Подошва	2	8
Несущий рант	2	1,8-2,5
Основная стелька	2	2,0-2,2
Вкладная стелька	2	0,8-1,0
Подложка	2	4-6
Простилка	2	5-7

Продолжение таблицы 1.1

Геленок	2	1,0
Жесткий подпяточник	2		1,8-2,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2Требования  к  модели  обуви  и  материалам

 

2.1Технологические  требования

 

Эта группа требований, которая предъявляется к  материалам производства изделий из кожи. Каждая группа процессов (раскрой, резание, скрепление деталей, формование, отделка) предъявляет к материалам определенные требования.

Требования раскроя: материал должен обеспечивать наименьшее количество отходов, обладать равномерной структурой, правильной формой, обеспечить сохранность формы. Материалы в отдельно взятой коже и в партии кож в целом должны быть максимально однородны по толщине, ширине, тягучести, цвету и другим свойствам.

Требования резания: материал должен обладать определенной твердостью и жесткостью для удобства резания. Кроме того, не  должен осыпаться по краям.

Требования скрепления: при ниточном скреплении материал должен обладать определенной толщиной, жесткостью, прочностью и устойчивостью к прорыву швом. При клеевом скреплении необходимыми свойствами материала является адгезия к клею и термостойкость.

Требования формования: для формования материал должен обладать термостойкостью и комплексом упруго- пластических, а также должен значительно растягиваться.

  Требования отделки: материал должен обладать способностью восстанавливать фактуру и свойства после механических обработок, а также адгезией к лакам, воскам, отделочным аппретурам, должен хорошо чиститься.

 

 

2.2 Потребительские требования

 

Данная модель предназначена для повседневной носки мужчиной, поэтому потребителя в первую очередь будет интересовать ее прочность, легкость, гибкость, и, разумеется низкая цена.

Кроме того, материалы для верха обуви должны иметь привлекательный, яркий вид, ровную поверхность и окраску.

Обувь должна обладать хорошими гигиеническими свойствами, так как она должна защищать человека от неблагоприятных воздействий окружающей среды и создавать условия для его нормального функционирования. Соответственно материалы должны обладать влагоемкостью, намокаемостью, водопроницаемостью, водопромокаемостью, гигроскопичностью, паропроницаемостью, пароемкостью и воздухопроницаемостью.

Обувь должна удовлетворять эстетическим потребностям человека, поэтому материалы для их изготовления должны иметь привлекательный вид, ровную поверхность и окраску. Покрытия кожи должны быть стойкими к свету, влаге и поту. Пленка краски и аппретуры не должны отставать от «лица» при изгибах и трении. Кроме того, необходимо ,чтобы материалы изделий из кожи обладали способностью к реставрации поверхности.

Эксплуатационные требования складываются из климатических условий носки обуви, сроков носки. Данная модель мужских ботинок предназначена для повседневной носки, работающей при жестких погодных условиях, следовательно, выбираются материалы наиболее износостойкие, выдерживающие большие циклические нагрузки. Данная обувь должна обязательно выдерживать гарантийный срок носки, что возможно только при правильном подборе материалов и технологии производства обуви. Обувь должна хорошо носится в тех климатических условиях, для которых она рассчитана, то есть для территории РБ.

Так модель предназначена для носки в зимний период, то она должна отличаться высокой степенью закрытости, наличием теплоизолирующих слоев и прокладок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Обоснование выбора материалов

 

3.1 Обоснование выбора  материалов на детали верха обуви

 

 

3.1.1 Обоснование выбора  материалов наружных деталей верха

 

Мужские ботинки предназначены для зимнего периода носки. Для всех деталей верха данной модели применяется материал одного вида. Материалы верха обуви должны быть мягкими, не оказывать давления на стопу.

Материал наружных деталей верха должен обладать хорошими гигиеническими свойствами: паропроницаемостью, гигрокопичностью, водостойкостью. Материал должен быть мягким и в то же время формоустойчивым, обладать высоким сопротивлением многократному изгибу, достаточной прочностью при растяжении. Детали верха обуви соединяют ниточными швами, поэтому материал должен иметь высокое сопротивление порыву ниточным швом. Материал должен обладать комплексом упруго пластических свойств.(пластические свойства нужны для придания формы, упругие – для сохранения этой формы) и термостойкостью.

Согласно ГОСТ 26167-2005 «Обувь повседневная» на наружные детали верха применяются следующие материалы:

• кожи хромовые гладкие с естественной лицевой поверхностью по ГОСТ 939-94;
• кожи, отделанные под «велюр» и «нубук» по ГОСТ 3717;
• лаковые кожи по ГОСТ 9705;
• сандальная юфть по ГОСТ 485;
• ткани для верха обуви по ГОСТ 19196
• фетр, войлок, дублированные материалы, нетканые материалы, текстильный обувной материал с полимерной пропиткой.

Из рассмотрения исключаются:

• сандальная юфть, которая является плотной, толстой, не соответствует целевому назначению;
• ткани, фетр, войлок, нетканые материалы, которые нецелесообразно использовать исходя из условия носки, так как они быстро намокают, не обладают достаточной формоустойчивостью;
• кожи, отделанные под «велюр» и «нубук», которые обладают пониженными влагозащитными свойствами, кроме того, их поверхность быстро загрязняется, затирается и требует тщательного ухода;
• лаковые кожи, искусственные кожи, синтетические кожи, в связи с худшим комплексом гигиенических свойств.

Наиболее целесообразно для наружных деталей верха рассматриваемой модели представляется использование кож хромового метода дубления по ГОСТ 939-94.

В соответствии с ГОСТ 939-94 «Кожа для верха обуви» на наружные детали верха могут применяться следующие кожи: опоек, выросток, полукожник, яловка, бычок, шевро, козлина.

Из них исключаются:

• козлина, шевро, опоек, которые являются дорогими и дифицитными материала, и, помимо этого, обладают малой площадью, что значительно повышает количество расхода кож при раскрое.

Для сравнения выбираются следующие виды кож: выросток, полукожник, яловка.

Характеристика физико-механичеких свойств данных материалов представлена в таблице 3.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1 – Показатели  физико–механичесикх  свойств материалов

 

Наименование показателей	Единица измерения	Значения показателей для материалов
		полукожник	выросток	яловка
1	2	3	4	5
Придел прочности при растяжении 10 Мпа	МПа	21, не менее	21, не менее	20, не менее
Удлинение при напряжении 10 МПа	%	18-30	15-28	18-30
Напряжение при появлении трещин лицевого слоя	МПа	18,5,не  менее	18,5, не менее	17, не  менее
Жесткость при изгибе	Н	0,45, не более	0,4, не более	0,3, не более
Воздухопроницаемость	см3/(см2•ч)	60-690	40-320	60-690
Паропроницаемость	см3/(см2•ч)	2-8	2-8	2-8

 

Таблица 3.2 – Стоимостные показатели материалов

Наименование материала	Средняя площадь	сорт	Процент использования теоретический (нормативный)	Цена 1 дм2 в руб.	Чистая площадь комплекта, дм2	Норма расхода на пару, дм2	Стоимость комплекта
1	2	3	4	5	6	7	8
Выросток	120	2	70,5	2900	17,16	24,3	70500
Полукожник	180	2	73	2500	17,16	23,5	58750
Яловка	240	2	75,5	2400	17,16	22,7	54500

 

 

Норма расхода материала на комплект рассчитывается по формуле:

 

                                                      Nбр=(Мк*100)/Pi,                 (1)

где Мк – чистая площадь комплекта для средневзвешенного размера обуви, дм2;

       Рн – процент использования нормативный, %.

 

Анализируя  физико-механические  свойства  рассматриваемых  материалов,  видно,  что они  имеют примерно одинаковые показатели. Однако для наружных деталей верха  мужских ботинок лучшим является полукожник, так как он обладает достаточными показателями предела   прочности при растяжении, удлинением при  напряжении 10 МПа, напряжением при  появлении трещин лицевого слоя. И хотя выросток обладает теми же показателями, но по стоимости он дороже, а так как разрабатываемая модель для повседневной носки, то для нее важна небольшая стоимость. Кожа яловка обладает большей жесткостью, ее лучше использовать для бесподкладочной обуви.

 

 

3.1.2 Обоснование выбора  материалов внутренних деталей  верха

 

К материалам внутренних деталей предъявляют высокие гигиенические требования, обусловленные непосредственным контактом подкладки со стопой. Подкладочные материалы должны иметь большую, чем материалы верха обуви, паропроницаемость, гигроскопичность и влагоотдачу, а также устойчивость к истиранию и воздействию пота и самое главное – хорошие теплозащитные свойства.

Материалы для подкладки обуви должны иметь толщину, достаточную для предохранения стопы от натирания швами верха, малую осыпаемость краев, обладать мягкостью и гибкостью для обеспечения удобства пользования обувью, по растяжимости приближаться к тягучести материалов для верха обуви, не изменять свою окраску и не окрашивать носки, чулки и т.п., не содержать веществ, вредно действующих на стопу.

Согласно ГОСТ 26167-2005 «Обувь повседневная» на внутренние детали верха должны применяться:

• кожи по ГОСТ 940, ГОСТ 1838;
• ткани для подкладки по ГОСТ 19196;
• байка по ГОСТ 29296, холстопрошивные полотна по ТД;
• натуральный мех по ГОСТ 4661, искусственный мех по ТД;
• шерстяные и полушертяные ткани, трикотажное полотно, дублированное и пенополиуретаном, нетканые, термопластические, дублированные материалы по ТД;
• искусственные и синтетические кожи по ТД;

Для внутренних деталей обуви зимнего периода носки не будут использоваться:

• натуральные кожи, ткани для подкладки, шерстяные и полушерстяные ткани, трикотаж, дублированный пенополиуретаном, так как эти материалы не обладают достаточно высокими теплозащитными свойствами, а также синтетические и искусственные кожи, которые к тому же значительно ухудшают гигиенические свойства;
• натуральный мех, из-за дифицитности и высокой стоимости.

Поэтому в качестве подкладки целесообразно применять искусственный мех. Сравнивается искусственный мех на тканевой основе, трикотажной и тканепрошивной основах их физико-механические и стоимостный свойства. Физико-механические свойства данных материалов представлены в таблице 3.3.

 

Таблица 3.3 – Показатели физико – механических  свойств материалов

Наименование показателей	Единицы измерения	Значение показателей
		Материалы
		Искусственный мех на тканевой основе	Искусственный мех на трикотажной основе	Искусственный мех на тканепрошивной основе
1	2	3	4	5
Поверхностная плотность	г/м2	447-550	500-670	400-600
Влагоотдача	%	49,0	39,5	-
Способность к истиранию	циклы	40, не более	50, не более	40, не более
Гигроскопичность	%	6,5-8,5	7,7	-

 

 

Продолжение таблицы 3.3

Разрывная нагрузка по длине по ширине	Н	280, не менее 450, не менее	170,6, не менее 170,6, не менее	350, не менее 350, не менее
Суммарное тепловое сопротивление	Вт/м2*с	0,099	0,109	0,095
Удлинение при разрыве	%	7-25	70-110	20-45
Стоимость 1м.п	Руб.	21500	20000	22100

 

 

Согласно данным из таблицы 3.3 для подкладки был выбран искусственный мех на трикотажной основе, так как этот материал обладает высокими показателями влагоотдачи  и гигроскопичности, оптимальным показателем истираемости, удовлетворительными показателями разрывной нагрузки и приемлемой стоимостью.

Материал для кожаной подкладки должен обладать повышенной устойчивостью к истиранию и высоким коэффициентом трения, хорошими влагообменными свойствами. Исходя из этих требований нецелесообразно использовать для кармана заготовки, штаферки различные ткани, рекомендуемые ГОСТ 26167-2005 «Обувь повседневная» для подкладки. Поэтому рекомендуется применять подкладочную кожу по ГОСТ 940-81.

По ГОСТ 940-81 для сравнения выбираются следующие материалы: свиная кожа, спилок, полукожник подкладочный.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.4 Показатели физико-механических и гигиенических свойств материалов подкладки.

Наименование показателя	Единица измерения	Значение показателей для материалов
		спилок кожевенный	свиная подкладочная	полукожник подкладочный
1	2	3	4	5
Паропроницаемость	мг/(см2*ч)	5-7	6-8	4-7
Пароёмкость	%	2-6	2-6	2-6
Влагоотдача	%	10-20	10-20	10-20
Предел прочности при растяжении	МПа	13,не менее	18,не менее	21,не менее
Удлинение при напряжении 10 МПа	%	15-40	15-40	15-40
Стоимость 1 дм2	Руб.	2500	2200	2900

 

 

На основании данных таблицы 3.4 в качестве материала кармана для задника выбирается свиная подкладочная кожа, так как стоимость свиной кожи ниже, чем стоимость других подкладочных кож, и свиная кожа менее дефицитная. А в качестве материала для штаферки выбирается полукожник – материал верха , как детали вспомогательного кроя.

 

3.1.3 Обоснование выбора материалов  промежуточных деталей верха

 

К промежуточным деталям верха относятся детали межподкладки, жёсткий задник и подносок.

         Межподкладка применяется в обуви для снижения тягучести наружных деталей верха, повышения формоустойчивости готовой обуви и для укрепления швов, а также, чтобы относительно выровнять свойства материала верха и подкладки. В связи с этим материал для межподкладки должен хорошо соединяться с материалом верха, обладать высокой прочностью, малой тягучестью и плотностью.

В соответствии с ГОСТ 26167-2005 «Обувь повседневная»  на промежуточные детали верха должны применяться:

Для межподкладки:

• бязь, бумазея-корд, суровая саржа, тик- саржа по ГОСТ 19196;
• ткани с односторонним точечным покрытием по ТД;
• нетканые материалы по ТД.

Выбираем в качестве межподкладки термопластические материалы, так как эти материалы обеспечивают высокую формоустойчивость и прочность, снижают трудоемкость, повышают производительность труда. Кроме того их применение позволяет исключить из производственного цикла операции по намазке и сушке межподкладки.

В соответствии с этим для межподкладки сравниваются следующие материалы: термобязь, материал на нетканой основе с точечным термопокрытием, материал на нетканой основе с прерывистым ПВА-покрытием. Свойства приведены в таблице 3.5.

 

Таблица 3.5 – Показатели физико-механических  и гигиенических      свойств материалов для межподкладки.

Наименование показателя		Единица измерения	Значение показателя для материалов
			на нетканой         основе с точечным покрытием (ТУ 17-21-447)	Термобязь (ТУ             )	на  нетканой основе с прерывистым ПВА-покрытием (ТУ 17-21-516)
1		2	3	4	5
Разрывная нагрузка	вдоль	Н	118, не менее	300, не         менее	147, не менее
	поперек	Н	40, не менее	280, не менее	49, не менее