Качество материалов для обуви напрямую определяет комфорт, долговечность и безопасность обуви. Будучи двумя основными категориями на рынке обувных материалов, натуральная кожа и синтетические материалы демонстрируют значительные различия в методах испытаний из-за своих присущих им свойств и технологий обработки. Для производителей обуви, испытательных лабораторий и профильных специалистов понимание этих различий в испытаниях является важнейшим условием обеспечения качества продукции и соблюдения стандартов производства.

I. Различия между натуральной кожей и синтетическими материалами

Натуральная кожа, являющаяся природным материалом из животных волокон, обладает ключевыми преимуществами в воздухопроницаемости, влагопоглощении, гибкости и естественной текстуре. Испытания сосредоточены на «сохранении природных свойств», «влиянии методов обработки на характеристики материала» и «естественном износе в процессе использования», а также затрагивают химическую безопасность и соответствие экологическим требованиям, учитывая, что процессы дубления и отделки могут оставлять остаточные вредные химические вещества.

Синтетические материалы (в основном ПУ, ПВХ, микрофибра, ТПУ и др.) представляют собой искусственно синтезированные полимеры, характеризующиеся износостойкостью, водонепроницаемостью, низкой стоимостью и разнообразием стилей. Испытания сосредоточены на «стабильности синтетических свойств», «соответствии требованиям к долговечности» и «безопасности химического состава». Основная цель состоит в том, чтобы подтвердить долгосрочную пригодность для использования в обуви при одновременном снижении рисков безопасности от добавок, вводимых в процессе синтеза.

Проще говоря, тестирование натуральной кожи «уважает естественные вариации при контроле воздействия процессов», в то время как тестирование синтетических материалов «стремится к стандартизированной стабильности для обеспечения надежной долговечности». Эта основная логика лежит в основе всех протоколов испытаний.

II. Различия в тестируемых параметрах

Независимо от того, идет ли речь о натуральной коже или синтетических материалах, испытания обувных материалов вращаются вокруг трех основных измерений: физико-механические свойства, показатели химической безопасности и идентификация материала. Однако конкретное содержание тестов, акценты и критерии оценки существенно различаются. Ниже приведено сравнение наиболее часто используемых ключевых показателей испытаний.

1. Испытание на прочность при растяжении и разрыве

Испытания кожи на прочность при растяжении и разрыве в первую очередь проверяют упругость природных коллагеновых волокон и прочность межволоконных связей. Естественная волокнистая сетевая структура кожи отличается неравномерным распределением волокон, что требует отбора образцов из разных зон (например, лицевая сторона, бахтармяная сторона) и допускает вариативность характеристик. Испытания проводятся с использованием универсальных испытательных машин в соответствии со стандартами GB/T 4689.5 и ISO 3376. Кожа для верха обуви должна иметь прочность на растяжение не менее ≥15 Н/мм² и прочность на разрыв не менее ≥30 Н/мм². Пристальное внимание уделяется характерам разрушения волокон при растяжении, чтобы определить, не приводит ли недостаточное дубление к хрупкому обрыву волокон.

Для синтетических материалов испытания на прочность при растяжении и разрыве в первую очередь подтверждают степень полимеризации и прочность межмолекулярных связей. Синтетические волокна демонстрируют регулярное расположение и однородную структуру без региональных вариаций в образцах для испытаний, что требует стабильных значений характеристик. На примере кожи из полиуретана (ПУ) тестирование выполняется по стандартам GB/T 1037 с большим акцентом на относительное удлинение при разрыве (обычно ≥300%). Это гарантирует, что синтетические материалы выдерживают изгиб и деформацию обуви без растрескивания из-за недостаточных свойств прочности при растяжении. Испытания ТПУ на прочность подошвы при растяжении должны соответствовать стандартам T/GDFMA, требуя прочности подошвы на растяжение ≥5,0 МПа.

2. Испытание на устойчивость к изгибу

Материалы для обуви подвергаются многократному изгибу в процессе носки, и устойчивость к изгибу напрямую определяет склонность к растрескиванию или поломке. Основное различие при испытаниях заключается в «моделируемых сценариях» и «критериях оценки».

Испытания кожи на изгиб имитируют «характеристики усталости» натуральных волокон. С помощью прибора для испытания кожи на изгиб тесты проводятся в соответствии со стандартами GB/T 4689.9 или ISO 5402. Условия испытаний относительно мягкие (обычно комнатная температура с контролируемой влажностью), требующие ≥100 000 циклов изгиба без растрескивания. Ключевые наблюдения включают в себя появление катышков или трещин на лицевой поверхности, а также расслоение мездровой стороны — особенно для спилка и кожи с покрытием, где необходимо уделять внимание адгезии между покрытием и кожаной основой во избежание отслаивания покрытия при изгибе. Для кожи специальной обработки требуются дополнительные испытания для оценки изменений разницы цветов после изгиба, что обеспечивает стабильность внешнего вида.

Испытания синтетических материалов на сопротивление складкам должны имитировать «стабильность при высокочастотной деформации». Проводимые с помощью тестеров сопротивления складам обувных материалов в соответствии со стандартами GB/T 3903.1 и ISO 5402, определенные синтетические материалы (например, ПВХ-кожа) требуют испытаний при низких температурах (моделирование сценариев зимней носки). Результаты не должны показывать трещин, разломов или расслоения основы после изгиба. На примере полиуретановой синтетической кожи оценка после испытаний должна показывать отсутствие трещин основы и крупномасштабного отслаивания покрытия. Для полиуретановых композитных подошв при изгибе должно возникать не более 3 новых трещин длиной менее 5,0 мм каждая, без растрескивания краски или расслоения компонентов.

3. Испытание на износостойкость

Испытание кожи на истирание сосредоточено на «устойчивости лицевой поверхности к истиранию», поскольку эстетическая привлекательность кожи зависит главным образом от ее лицевой стороны (естественной текстуры). Испытания проводятся с использованием приборов для испытания на истирание Taber и Martindale в соответствии со стандартами GB/T 3903.16 и ISO 17704. Имитируя сценарии трения верха обуви, тест требует ≥5000 оборотов без заметного износа или потери текстуры, причем допускается легкое образование катышков (что считается нормальным износом для натуральных волокон). Для кожи анилиновой отделки послеиспытательный осмотр должен подтвердить целостность пор лицевой поверхности для поддержания воздухопроницаемости.

Для синтетических материалов акцент делается на «общей устойчивости к истиранию», поскольку синтетические материалы не имеют естественной мереи. Показатели истирания определяются в первую очередь поверхностным покрытием и основой. Используется то же испытательное оборудование, но с более высокой нагрузкой и большим количеством оборотов (например, искусственная кожа для спортивной обуви требует ≥10 000 оборотов без значительного износа). На примере кожи из ПВХ: после испытания на истирание основа не должна обнажаться, а на поверхностном покрытии не должно быть крупномасштабного шелушения. Для монолитных синтетических подошв относительная потеря объема должна составлять ≤300 мм³; для микропористых подошв относительная потеря массы должна составлять ≤200 мг.

4. Испытание на толщину и плотность

Испытание кожи на толщину должно учитывать естественные вариации. Используется толщиномер с точностью 0,01 мм в соответствии со стандартами GB/T 4689.4 и ISO 2589. В пределах одной партии допускается отклонение по толщине ±0,2 мм. Основное внимание уделяется тому, как равномерность толщины влияет на посадку обуви — особенно для верха обуви, где неравномерная толщина может вызвать неровности после формования обуви.

Испытание синтетических материалов на толщину требует чрезвычайно высокой точности, при этом не допускается значительных отклонений. Допуски должны контролироваться в пределах ±0,1 мм. Это связано с тем, что синтетические материалы, используемые в обуви, должны точно сопрягаться с другими компонентами (такими как подошвы и стельки), а колебания толщины могут поставить под угрозу общую конструктивную целостность обуви.

III. Различия в стандартах и приборах для испытаний

(1) Стандарты испытаний: категоризированные спецификации с четкими акцентами

Стандарты испытаний кожи и синтетических материалов делятся на отечественные стандарты (GB, QB) и международные стандарты (ISO, ASTM). Тем не менее, каждая система стандартов имеет свой собственный акцент и предоставляет четкие, специализированные стандарты для различных материалов во избежание путаницы.

Стандарты испытаний кожи: Внутри страны — серия GB/T 4689 (физические свойства), серии GB/T 19941, GB/T 22807 (химические свойства). На международном уровне основными являются серии ISO 3376, ISO 3377 и ISO 17075, а также требуется соблюдение требований экологической маркировки OEKO-TEX® LEATHER. Эти стандарты в основном регулируют методы испытаний и критерии оценки для натуральных материалов, допуская присущие им естественные вариации.

Стандарты испытаний синтетических материалов:

Внутренние стандарты в основном включают GB/T 1037 (искусственная кожа на основе полиуретана), GB/T 13542.2 (искусственная кожа на основе ПВХ) и стандарты T/GDFMA (синтетические подошвы). На международном уровне преобладают серии ISO 14253 и ISO 15985. Эти стандарты делают акцент на испытаниях на однородность и стабильность синтетических материалов, требуя минимального изменения характеристик при соблюдении стандартов OEKO-TEX® 100 для обеспечения химической безопасности.

(2) Испытательные приборы: выбор с учетом особенностей материала для обеспечения точности

Выбор приборов должен соответствовать характеристикам материалов. Оборудование для испытания кожи делает акцент на «адаптации к естественным вариациям», в то время как испытания синтетических материалов фокусируются на «контроле погрешности измерений». Основные различия приборов заключаются в следующем:

• Общие приборы: универсальная испытательная машина (UTM) для определения прочности на разрыв и сопротивления раздиру; прибор для испытания на истирание по методу Табера / Мартиндейла для оценки износостойкости; прибор для испытания на изгиб для определения стойкости к многократному изгибу; толщиномер для измерения размеров; масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) для анализа тяжелых металлов. Однако настройки параметров различаются: — Оборудование для испытания кожи предлагает более широкий диапазон регулировок для работы с образцами из различных участков и разной толщины. Приборы для испытания синтетических материалов имеют более точные параметры и более строгий контроль погрешности.

• Приборы для испытания кожи: прибор для испытания кожи на продавливание (измеряет сопротивление верха обуви продавливанию по стандартам ISO 3379, QB/T 2711), микроинфракрасный спектрометр, ПЦР-амплификатор (идентификация методами молекулярной биологии), прибор для испытания кожи на изгиб (симулирует характеристики усталости натуральных волокон).

• Приборы для испытания синтетических материалов: термогравиметрический анализатор (TGA, идентификация материала), пиролизный газовый хромато-масс-спектрометр (Pyrolysis-GC/MS) (точная идентификация типов синтетических материалов), прибор для испытания на низкотемпературный изгиб (симулирует характеристики изгиба при низких температурах), плотномер (точное измерение плотности синтетической подошвы).

Кроме того, для решения актуальных проблем отрасли появились портативные испытательные приборы. Например, портативные устройства ближнего инфракрасного диапазона (NIR) могут отличать натуральную кожу от синтетических материалов прямо на месте в течение 5 секунд с точностью >95%. Технология распознавания образов на основе ИИ позволяет быстро идентифицировать материалы путем съемки микротекстуры с помощью макрофотографии на смартфон и сопоставления ее с базами данных, что значительно повышает эффективность испытаний.

IV. Заключение

Различия в методах испытаний кожи и синтетических материалов для обуви фундаментально проистекают из присущих им свойств «натуральных материалов» по сравнению с «искусственными синтетическими материалами». Испытания кожи учитывают естественные вариации, фокусируясь на контроле влияния технологических процессов на характеристики материала и химическую безопасность, при этом балансируя долговечность с природными свойствами. Испытания синтетических материалов нацелены на стандартизированную консистентность, уделяя первостепенное внимание стабильности и долговечности материала при строгом управлении рисками безопасности, связанными с синтетическими добавками.

Понимание этих различий в испытаниях позволяет производителям обуви оптимизировать выбор сырья и контроль производственного процесса, предотвращая несоответствие продукции требованиям из-за неподходящих методов испытаний. Для испытательных лабораторий это обеспечивает точный выбор объектов испытаний, приборов и стандартов, повышая эффективность и точность тестирования. Для индустрии испытательного оборудования текстильной промышленности это позволяет целенаправленно разрабатывать специализированное испытательное оборудование для различных материалов — например, портативные приборы для идентификации и высокоэффективные химические анализаторы — для удовлетворения разнообразных потребностей сектора в испытаниях. Это подталкивает индустрию испытаний материалов для обуви к большей эффективности, точности и экологической устойчивости.

Электронная почта: hello@utstesters.com

Прямой номер: + 86 152 6060 5085

Тел.: +86-596-7686689

Веб-сайт: www.utstesters.com