CC BY
60
Г. И. Гарипова, Л. Л. Никитина, Т. В. Жуковская
ОСОБЕННОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ
ДЛЯ ОСНОВНОГО КРЕПЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ВЕРХА И НИЗА ОБУВИ
Ключевые слова: полимерные материалы, адгезия, адгезив, субстрат, прочность клеевого
соединения.
Рассмотрены факторы, влияющие на прочность клеевого соединения разнородных субстратов (верх обуви из натурального, низ - из синтетического полимеров).
Keywords: polymeric materials, adhesion, a substratum, durability of glutinous connection.
The factors influencing durability of glutinous connection of diverse substrata (top of footwear from natural, a bottom - from synthetic polymers) are considered.
Ассортимент выпускаемой обуви в настоящее время на 90% состоит из обуви клеевого метода крепления. Проблема обеспечения надежного клеевого соединения остается актуальной и сегодня. Имеющийся возврат обуви по дефекту «отклейки» остается наибольшим, т.к. используемые в качестве адгезивов полимеры не всегда обеспечивают надежное склеивание. Для решения этой проблемы необходима разработка новых технологий и модификации рецептур применяемых для основного крепления клеев для повышения прочности клеевого соединения.
Для основного крепления используются в основном клеи-растворы на основе поли-хлоропренового (наиритового) и полиуретанового каучуков. В меньших масштабах применяются перхлорвиниловые и каучуко-перхлорвиниловые клеи-растворы. [1, 2, 3].
Все клеевые соединения, широко применяемые в технологии сборки деталей, узлов и изделий в обувном производстве, представляют многослойные системы, прочность которых на расслаивание, сдвиг, многократный изгиб и другие деформации зависит при прочих равных условиях от трех основных показателей: адгезии, когезии и аутогезии.
С точки зрения технологии изготовления изделий адгезию удобно характеризовать как связь между приведенными в контакт разнородными поверхностями, обусловленная связями между функциональными группами молекул, находящимися в граничных поверхностях, соприкасающихся тел. Когезия рассматривается как явление взаимного сцепления молекул клеевого шва, обеспечивающая прочность последнего. Силы сцепления внутри клеевого шва носят название когезионных сил, а их взаимодействие называют когезионным. Аутогезия клеевого шва рассматривается как явление прилипания однородных пленок, обусловленное сцеплением контактирующих молекул. Силы сцепления представляют собой силы аутогезии, а их взаимодействие называют аутогезионным.
Под клеевыми соединениями понимают системы, которые состоят из двух и более слоев, связанных между собой клеевыми швами. В обувном производстве используются множество различных клеевых соединений, состоящих из разных материалов и применяющихся в зависимости от химических и физико-механических особенностей склеиваемых поверхностей, клеевых швов, склеивающих веществ, форм и характера надежности сцеплений.
Классификацию клеевых соединений (пакетов) следует производить на основе технологических признаков, из которых главными являются следующие: надежность крепления в
зависимости от назначения клеевого соединения, материалы склеиваемых поверхностей (субстратов), материалы клеевого шва (адгезива), конструкционной формы скреплений.
Надежность крепления зависит от конструктивных особенностей, от склеиваемых материалов и качества подготовки их поверхностей к процессу склеивания, от физикомеханических, физических и химических свойств композиции склеивающего вещества и конструкционных форм соединений.
Клеевые соединения имеют различное назначение, поэтому технологические, эксплуатационные требования к ним должны дифференцироваться, однако существует и общие требования, основными из которых являются следующие:
1. Клеевые соединения узлов заготовок и изделий обувного производства должны обладать длительной стойкостью к старению, соответствующей обычным срокам и условиям хранения, а также эксплуатации обуви.
2. Стойкость наиболее ответственных клеевых соединений обуви к температурным колебаниям в условиях эксплуатации ее должна определяться в интервале — 40 - +60° С. При этом морозостойкость клеевых соединений летней обуви может быть - 5° С, а термостойкость соединений зимней обуви не выше +20°С. В то же время термостойкость некоторых клеевых соединений, имеющих важное технологическое значение для правильной сборки обуви должна быть в пределах + 60° С. Например, соединение клеевой затяжки должно быть термостойким при разных режимах сушки, чтобы противостоять возникающим в затяжной кромке скалывающим силам, стремящимся сдвинуть затяжную кромку, приклеенную к стельке.
3. Для основных клеевых соединений обуви важнейшим показателем является их водостойкость. Это показатель обязателен для всех видов обуви, только степень водостойкости может быть разная в зависимости от назначения.
4. Все клеевые соединения в обуви не должны обладать неприятным запахом и тем более токсичностью.
5. Клеевые соединения должны обладать высокой эластичностью, обеспечивающей гибкость передней части обуви и заготовок. Необходимо иметь в виду, что под влиянием динамической нагрузки и всяких деформирующих сил жесткие клеевые соединения при всех равных условиях разрушаются быстрее, чем эластичные.
6. Необходимо выбирать конструктивные формы клеевых соединений, позволяющие предельно снизить количество склеиваемых слоев и одновременно с этим жесткость материало- и трудоемкость, а также вес обуви.
На прочность клеевых соединений влияет множество факторов, зависящих от химической структуры и свойств применяемых адгезивов и субстратов, от технологической подготовки склеиваемых поверхностей, от вида и конструкции оборудования и режима его работы. Рассмотрим каждый фактор более подробно.
Смачиваемость. Общим для клеев всех видов, независимо от их агрегатного состояния, является способность смачивать поверхность субстрата. Смачивание - всегда первая стадия взаимодействия жидкости с твердым телом. Смачивающая способность жидкости определяется молекулярным взаимодействием между жидкостью и поверхностью твердого тела, которое она смачивает, то есть притяжением жидкости к поверхности. Чем больше взаимодействие (чем выше адгезия), тем полнее насыщают молекулы жидкости свободные связи, действующие на поверхности смачиваемого тела, тем ниже свободная поверхностная энергия на границе смачи-вемое тело - смачивающая жидкость. Для применяемых в обувной промышленности клеевых соединений необходимо, чтобы краевой угол смачивания был бы равен или меньше 30°.
Добавление поверхностно-активных веществ (ПАВ). Усилить смачивающую способность жидкости можно путем добавления даже самых малых количеств обычных ПАВ.
Важнейшее значение ПАВ заключается в том, что очень малые добавки их позволяют улучшить адгезионные свойства клеевого шва, не ухудшая его когезионных свойств. При этом вязкость клея снижается.
Прочность клеевой пленки не должна быть ниже прочности склеиваемых материалов, то есть необходимо, чтобы в клеевых швах при склеивании подошвы с верхом разрушение происходило по одному из склеиваемых материалов, только тогда клеевой шов считается прочным.
Прочность клеевого соединения зависит от состояния поверхности материала. Даже если правильно выбран клей, клеевой шов может оказаться слабым из-за наличия на поверхности адсорбированных слоев масла, влаги, пыли. Поэтому, кроме очистки поверхностей от загрязнения, применяли физические и химические способы модификации поверхностей, для создания условий возникновения прочных адгезионных связей.
При нанесении клея важно, чтобы образовался по возможности более полный контакт между адгезивом и субстратом. Полный контакт будет, если адгезив покроет всю поверхность субстрата, истинная площадь поверхности которой всегда больше геометрической, определяемой ее габаритными размерами, т.к. все физические поверхности не являются идеально гладкими и имеют рельеф. Чем полнее будет покрыта поверхность субстрата адгезивом, тем больше связей между ними сможет образоваться и соответственно, тем больше будет адгезионная прочность.
Таким образом, для обеспечения прочности клеевого соединения необходимо учитывать состояние поверхности склеиваемых материалов, обеспечить полный контакт поверхностей, необходимо выбрать адгезив, способный взаимодействовать с разнородными материалами, различной природы, подобрать концентрацию адгезива, обеспечивающую полное покрытие субстратов. Так, для склеивания полихлоропреновым клеем детали верха и низа предварительно обрабатывают взъерошиванием. Намазка двухразовая: первая -клеем 4-12%- ной концентрации, вторая клеем 23-25 %- ной концентрации. Сушка клеевой пленки после первой намазки в течение 5-15 мин, после второй намазки в течение 1-1,5 часа при температуре окружающей среды. После сушки клеевую пленку разогревают в течение 40-60 с при температуре 80-110°С. Склеиваемые поверхности спрессовывают в течение 0,3-0,35 МПа. Для склеивания полиуретановым клеем детали верха предварительно обрабатывают взъерошиванием, а детали низа - обрабатывают галогенированием. Намазка двухразовая: первая - клеем 8-12%- ной концентрации, вторая клеем 23-25 %- ной концентрации. Сушка клеевой пленки после первой намазки в течение 10-15 мин, после второй намазки в течение 60-90 мин при температуре окружающей среды. Клеевые пленки активируют в течение 3-5с при температуре 200-250°С. Подошвы приклеивают к верху обуви в прессах под давлением 0,3-0,4 МПа в течение 60с.
Литература
1. Иванова, В.Я. Материаловедение изделий из кожи / В.Я. Иванова. - М.: Альфа-М: ИНФРА-М, 2008. -208 с.
2. Зурабян, К.М. Справочник по материалам, применяемым в производстве обуви и кожгалантереи / К.М. Зурабян [и др.] - М.: БЬое-Тсош, 2003. - 209 с.
3. Гарипова, Г.И. Современный метод повышения качества обувных материалов и изделий из кожи потоком неравновесной низкотемпературной плазмы пониженного давления / Г.И. Гарипова [и др.] // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2009. - №4. - С. 121 - 122.
© Г. И. Гарипова - канд. тех. наук, доц. каф. конструирования одежды и обуви КГТУ; Л. Л. Никитина - канд. пед. наук, доц. той же кафедры; Т. В. Жуковская - ст. препод. той же кафедры, mahotkina@kstu.ru.
