4. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

4.1 Схема технологического процесса производства обуви

Технологический процесс производства обуви представляет собой совокупность технологических операций, обработки деталей, сборки их в узлы, группы и изделия его обработки и отделки.

Технологические операции представляют собой пред-

намеренное изменение формы, размеров, состояния сырья или полуфабрикатов, их структуры и свойств. Операции могут быть ручными, машинно-ручные, машинными, полуавтоматическими, автоматическими.

Процесс производства обуви начинается на складах, где материал группируют по видам, сортам, толщине, площади.

При наличии полного комплекта всех материалов подобранная партия передается в подготовительные цеха (вырубочный, раскройный), где производится изготовление деталей низа и верха обуви. Детали верха обуви комплектуют в производственные партии согласно размерно-полнотного ассортимента. Детали с подготовительных цехов передаются в сборочные цеха. В них собирают заготовку, предварительно кожаные детали обрабатывают: выравнивают по площади, спускают по краю. Затем заготовку верха обуви формуют на колодке, прикрепляют детали низа обуви.

Готовая обувь подвергается отделке, проходит контроль качества, упаковывается и отправляется на склад готовой продукции.

4.2 Формообразование заготовок верха обуви

Важнейшей задачей производства обуви является получение из плоских материалов устойчивой объемной формы. Объемная форма изделия может быть получена двумя способами:

-проектированием конструкции изделия с членением его на части (отдельные детали, которые при соединении образуют необходимую форму), либо применением швов, позволяющих получить объемную поверхность отдельных участков конструкций;

-изменением размеров материала на отдельных участках детали в результате использования деформационных свойств материала.

61

Способность материала образовывать пространственную форму называется формовочной способностью, а способность сохранять заданную форму в условиях эксплуатации изделия –

формоустойчивостью.

Формовочная способность материала определяется его механическими свойствами, способностью к различным видам деформации: утонению, изгибу, растяжению и сжатию.

Формование – это придание плоским деталям пространственной формы.

Цель формования – придать заготовке форму колодки и обеспечить формоустойчивость обуви в процессе носки.

Способы формования различают:

• по виду деформации:

-формование изгибанием,

-растяжением

-сжатием;

•по способу обработки:

-параллельное;

-последовательное;

-параллельно-последовательное.

При формовании заготовки верха обуви на колодке происходит: правильная установка заготовки на колодке; основная деформация материала; плотное облегание колодки к заготовке.

Основной проблемой является обеспечение нужной формоустойчивости обуви и сохранения ее в процессе носки. Решение этих проблем должно обеспечиваться комплексным взаимодействием следующих факторов:

1)изменением физико-механических свойств материалов верха под действием влаги при увлажнении,

2)деформацией материалов при формовании заготовки на

колодке,

3)стабилизацией физико-механических свойств материала и формы обуви под воздействием тепла при сушке или влаги и тепла при влажно-тепловой обработке после формования.

Плотное облегание колодки заготовкой достигается за счет деформации одноосного или двухосного растяжения, а так же сжатия

иизгиба, при этом доминирующая является деформация растяжения. Кожа имеет сетчатый слой и может деформироваться в

значительных пределах без ухудшения свойств.

62

Пучки волокон кожи способны ориентироваться под действием растягивающих нагрузок и упруго изгибаться. Однако для правильного проведения технологического процесса формования, установления оптимальных деформаций необходимо учитывать возможные необратимые структурные изменения кожи, резко снижающие прочностные свойства.

Установлено, что двухосная средняя деформация выростка хромового дубления, превышающая 20 %, приводит к расслаиванию сетчатого и сосочкового слоев кожи, что является причиной снижения формоустойчивости и износостойкости обуви.

Также установлено, что структурные элементы при двухосном симметричном растяжении смещаются более интенсивно при растяжении на 12–16 %. Для кожи характерно, что ее структурные элементы смещаются в сторону наибольшей тягучести кожи, т.е. к более рыхлой структуре. Смещение тем больше, чем значительнее неоднородность кожи. В результате анализа изменения структуры кожи при двухосном растяжении установлено, что максимальная деформация ее при формовании не должна превышать 20 %.

Формование заготовки верха на колодке является основным технологическим процессом в изготовлении обуви, от правильности выполнения которого во многом зависит ее качество. В зависимости от способа приложения растягивающего усилия различают внешний, внутренний и комбинированные способы формования.

Формование может быть выполнено без предварительного формования или с предварительным формованием деталей и узлов заготовки. Предварительное формование отдельных деталей и узлов заготовки облегчает выполнение последующих операций, увеличивает деформацию материала и повышает формоустойчивость обуви.

Показатель формоустойчивости обуви является комплексными показателями и зависит:

-во-первых, от формовочной способности материалов, из которых она изготавливается и характеризуется способностью изменять свои размеры на отдельных участках деталей в результате использования деформационных свойств материала;

-во-вторых, от проектирования конструкции обуви с членением ее на части, позволяющего получить устойчивую объемную поверхность отдельных участков конструкции и дальнейшее их закрепление.

63

Формоустойчивость изделия не имеет смысла оценивать раздельно для разных материалов, так как оно многослойно, т.е. представляет собой комплекс материалов. При оценке кожи и других материалов, применяемых в производстве обуви большим числом показателей свойств необходимы испытания изделия в эксплуатации.

На способ формования влияют конструкция передней части заготовки (ее пространственность) и характер затяжной кромки.

По признаку пространственности заготовки верха обуви делят на плоские, полуплоские, пространственные, объемные.

После формования заготовку скрепляют с деталями низа, обрабатывают и отделывают обувь.

Между указанными основными операциями имеются ряд промежуточных операций, зависящих от конструкции обуви и технологии производства, так, до формования к колодке прикрепляют стельку, в заготовку вставляют задник, предварительно формуя пяточную часть заготовки верха обуви на пуансонах, перед прикреплением подошвы к верху обуви, затянутому на колодку, производят горячее формование следа, на стельку прикрепляют геленок, простилку, наносят клей, производят сушку и активацию.

Число операций в технологическом процессе зависит от конструкции обуви и метода крепления верха с низом обуви.

4.3 Прикрепление деталей низа обуви

Выбор метода крепления определяется техникоэкономическими и эксплуатационными показателями.

К технико-экономическим показателям относится материалоемкость и трудоемкость метода крепления.

Для разных методов крепления расход материалов на верх и низ обуви является различным, вследствие разной толщины используемых материалов и неодинаковых припусков на обработку деталей.

Наиболее материалоемкими методами является рантовой и гвоздевой. Наименее материалоемким – клеевой.

Трудоемкость метода крепления определяется стоимостью оборудования, протяженностью поточной линии и стоимостью обработки (сборки обуви). Наименее трудоемким является клеевой метод крепления, наиболее трудоемким – рантовый.

64

К эксплуатационным свойствам обуви относят: гибкость, прочность крепления низа с верхом обуви. Пониженная гибкость приводит к быстрой утомляемости и увеличивает срок приформовывания обуви в процессе ее эксплуатации. Наименьшую гибкость имеет обувь гвоздевого метода крепления, наибольшую гибкость – обувь ниточного и клеевого метода крепления.

Норма гибкости обуви указана в ГОСТ 14226–80 «Обувь. Нормы гибкости». Минимально допустимая норма прочности, в зависимости от метода крепления и материалов верха и низа установлена ГОСТ 21463–87 «Обувь. Нормы прочности».

Клеевой способ крепления подошв в настоящее время получил наибольшее распространение.

Клеевой метод крепления имеет ряд преимуществ по сравнению с механическими методами, он менее трудоемкий, материалоемкий, не требует сложного оборудования, крепление выполняется за один прием, что создает условия для автоматизации этого процесса. Клеевой метод обеспечивает изготовление наиболее легкой, гибкой, изящной обуви, так как он позволяет уменьшить толщину подошвы и стельки без снижения эксплуатационных свойств обуви. Он применяется для различных видов обуви с верхом из натуральных кож хромового дубления, синтетических и искусственных кож, текстильных материалов с низом из натуральных и искусственных материалов.

Недостатком клеевого метода является концентрация напряжений возникающих на краях соединений при действии на них нагрузки и зависимость прочности клеевых соединений от температуры.

В зависимости от конструкции обуви подошву прикрепляют к затяжной кромке, к обтяжке платформы и каблука, к подложке или внутреннему слою подошвы, скрепленных с верхом обуви ниточными или шпилечным швами.

Приклеивание подошвы производят после подготовки поверхностей склеиваемых материалов к нанесению клея (придание шероховатости), нанесения клея и сушки. Качество клеевого соединения в большей степени зависит от подготовки следа обуви и в первую очередь от подготовки затяжной кромки.

Для хорошего и наиболее полного контакта подошвы затяжной кромкой следа обуви, последняя должна быть ровной без выступающих складок, бугров, впадин с четким ребром,

65

подчеркивающим переход от боковой поверхности обуви к плоскости ее следа.

Для увеличения поверхности контакта и повышения прочности связи адгезива с субстратом выполняют взъерошивание.

При взъерошивании удаляется поверхностный слой – отделочное полимерное покрытие кожи, чтобы обеспечить взаимосвязь клея с материалом, улучшить эффект смачивания при нанесении клея.

Современная технология производства обуви предусматривает применение для взъерошивания автоматического оборудования. Преимущества такой технологии: высокая произ-

высокое качество обработки. Недостатки – высокая трудоемкость операции.

После операции взъерошивание происходит простилание следа обуви для заполнения углубления на стельке между затяжными кромками. Дальше следует нанесение клея, сушка и активация клеевых пленок. При сушке необходимо стремиться к наиболее полному удалению растворителя из клеевой пленки.

По окончании сушки клеевая пленка из вязкотекучего состояния переходит в высоко-эластичное и теряет адгезионные свойства, поэтому требуется активация клеевых пленок. После активации адгезив находится в вязкотекучем состоянии и обладает клеящими свойствами. В этот момент необходимо провести наложение склеиваемых деталей и прессование их под давлением. Химическая реакция не заканчивается во время прессования и продолжается после извлечения обуви из пресса. Поэтому после приклеивания подошвы требуется обувь выдержать в элеваторах в течение некоторого времени. После этого обувь обрабатывают и отделывают, затем готовую обувь передают на склад, где ее хранят и подбирают в торговые склады.

Подбор клея проводится в зависимости от склеиваемых материалов. Например, наиритовый клей имеет низкую адгезию к искусственным кожам с покрытием из поливинилхлорида и высокую адгезию к текстилю и натуральной коже. В этом случае для склеивания применяют полиуретановый клей или комбинированные клеи, состоящие из двух или более совмещающихся полимеров, каждый из которых обладает более высокой адгезией к одной из

66

склеиваемых поверхностей. Примером таких клеев является каучуково-перхлорвиниловый, имеющий в своем составе нитрильный каучук СКН-26 или СКН-40 и наирит НТ, обладающие сродством и необходимой адгезией к резине, и перхлорвиниловую смолу, имеющую высокую адгезию к поливинилхлоридному покрытию.

Прочность клеевого крепления зависит от конструктивных, технологических и эксплуатационных факторов.

Конструктивные факторы: конструкция клеевых швов (геометрические размеры и характер соединения), структура и свойства материалов адгезива и субстрата.

Технологические факторы: характер поверхностей склеиваемых материалов; концентрация, вязкость, время и вид сушки клея; количество остаточного растворителя; температура и время активации клеевых пленок; время и давление прессования; время выстоя после прессования и др.

Эксплуатационные факторы: характер статических и динамических деформаций клеевых соединений при эксплуатации изделий из кожи; температурные и атмосферные воздействия; действие воды и агрессивных сред, длительность эксплуатации и др.

Конструктивные факторы. Конструкция однотипных клеевых соединений влияет на их прочность, поскольку при прочих равных условиях от нее зависит концентрация напряжений.

Существенное влияние на прочность клеевых соединений оказывает толщина слоя адгезива. Достаточно общей закономерностью является снижение прочности по гиперболическому закону с увеличением толщины слоя адгезива. Исключение составляет лишь испытание на расслаивание, при котором с увеличением толщины в диапазоне малых толщин (иногда до 50–70 мкм) прочность сначала возрастает, а затем, пройдя максимум, начинает снижаться по общей закономерности.

Повышение прочности с увеличением толщины слоя адгезива в области малых толщин можно объяснить спецификой испытания, при котором с увеличением толщины существенно повышается деформационная и релаксационная способность адгезива, что и оказывает упрочняющий эффект. С некоторых значений толщины, когда адгезив в направлении перпендикулярном плоскости склеивания уже обладает достаточной деформационной способностью, этот фактор перестает доминировать.

67

Снижение прочности с увеличением толщины слоя адгезива можно объяснять с позиций статистической теории прочности как проявление своего рода масштабного эффекта.

При склеивании пористых материалов, каковыми в основном являются обувные материалы, поры заполняются сначала клеящим веществом, а затем на поверхности материала образуется клеевая пленка. Поэтому, если толщина пленки меньше оптимальной (поверхностные пленки не сплошные), происходит так называемая «голодная» склейка, прочность которой мала. Когда же образуются сплошные поверхностные пленки, тогда и наступает оптимальное состояние. Оптимальная толщина клеевых пленок для обувных материалов колеблется в пределах 0,15-0,3 мм. Дальнейшее увеличение толщины клеевых пленок снижает прочность склеивания.

Технологические факторы. Характер поверхности склеиваемого материала. Главная цель подготовки поверхности к склеиванию – ее тщательная очистка от загрязняющих веществ субстрата и обеспечение максимального смачивания клеем поверхности материалов.

Различают физико-механическую обработку, химическую модификацию поверхности, ионизирующее облучение поверхности полимерных материалов.

Механическая обработка поверхности обувных материалов обеспечивает очистку поверхности от загрязнений и способствует увеличению площади контакта между клеем и материалом (в итоге реализуется более полное межмолекулярное взаимодействие между адгезивом и субстратом). В результате механического воздействия возможна механодеструкция полимеров (разрыв молекулярных цепей и образование свободных радикалов), что также способствует более сильному взаимодействию клея с материалом. Если же взъерошенный субстрат склеивают после некоторой выдержки (в течение суток и более), прочность клеевого соединения будет ниже, чем прочность такого же клеевого соединения, полученного при склеивании без выдержки. Это объясняется тем, что свободные радикалы во время выдержки вступают во взаимодействие с кислородом воздуха, в результате чего молекулярное взаимодействие адгезива с субстратом снижается. Следовательно, намазку клея нужно производить сразу после взъерошивания и удаления пыли.

При механической обработке кожи для верха обуви (взъерошивание затяжной кромки) должно быть удалено отделочное

68

полимерное покрытие, чтобы обеспечить взаимодействие клея с дермой кожи. Взъерошивание затяжной кромки верха обуви целесообразно проводить на расстоянии 0,5 – 1 мм от грани следа обуви. Это обеспечивает необходимую водостойкость клеевого соединения и исключает повреждение материалов в местах соприкосновения подошвы с верхом обуви.

Склеивание без предварительной механической обработки затяжной кромки возможно только тогда, когда адгезия отделочного полимерного покрытия к коже соизмерима с прочностью клеевого шва (не ниже его прочности). Например, высокая адгезионная прочность достигается при отделке кожи полиуретановым покрытием.

Кожи для низа обуви (кожаные подошвы) следует взъерошивать до получения коротких волокон. При рыхлой структуре кож низкого качества, обладающих характерной ворсистой поверхностью, клей вступает в контакт лишь с поверхностными волокнами, склеи­ваются заготовка верха и ворс, неплотные длинные волокна кожи не выдерживают постоянного сильного натяжения во время ходьбы, что приводит к разрыву по волокнам кожи при низких показателях прочности крепления подошв. Рыхлые слои кожи, в частности мездра, должны быть полностью удалены, клей надо наносить на дерму.

Механическая обработка поверхности необходима перед склеиванием подошв из полимерных материалов – резины, поливинилхлорида, полиуретана. Поверхность полимерных подошвенных материалов загрязнена посторонними веществами, осаждающимися из воздуха. Но и сами полимеры являются источником загрязнений поверхности. Различные примеси (мягчители, парафин, воск, стабилизаторы, пластификаторы, эмульгаторы) из объема материала постепенно мигрируют на поверхность и концентрируются там. Поверхностная концентрация некоторых примесей превышает объемную в десятки и сотни раз. Концентрируясь на поверхности, эти вещества создают ослабленную зону, механические свойства ее оказываются низкими, что резко ухудшает адгезионную прочность. Поэтому удаление посредством взъерошивания подобных «слабых граничных слоев» – эффективный способ повышения прочности склеивания.

В результате механического взъерошивания поверхности резиновых подошв происходит разрыв молекулярных цепей с образованием свободных радикалов. Такие радикалы обладают

69

повышенной химической активностью и способствуют более сильному взаимодействию с адгезивом.

В настоящее время широко применяют синтетические кожи для верха обуви, подготовка поверхности которых к склеиванию имеет специфику. Для подготовки поверхности синтетических кож их взъерошивают и удаляют отделочное покрытие. Для обеспечения чистоты поверхности синтетических кож, не подвергающихся механической обработке, ее можно обезжирить органическими растворителями. Синтетические кожи без армирующей ткани не взъерошивают, чтобы не ослабить полимерные материалы, но чистят поверхность этилацетатом или ацетоном. Исключение составляют корфам и барекс, затяжная кромка которых должна быть взъерошена.

Химическая модификация поверхности склеиваемых материалов значительно повышает прочность склеивания. Известны различные способы химической модификации поверхности материалов. При обработке окислителями (серной кислотой) поверхности резин на основе слабополярных каучуков и галогенировании термоэластопластов на обработанной поверхности появляются реакционноспособные группы, которые взаимодействуют с функциональными группами клея, что в конечном итоге существенно повышает прочность склеивания.

Широкое применение получили подошвы на основе дивинилстирольных термоэластопластов (ТЭП). Вследствие термопластичной природы формованные подошвы на основе ТЭП нельзя подвергать механической обработке, так как возможно образование «наплывов» и изменение формы подошв.

Поверхность формованных подошв из ТЭП необходимо обработать галогенирующим составом (операция галогенирование): 3 %-м раствором дихлорамина в ацетоне или этилацетате с последующей сушкой в течение 10 минут. Эффективность галогенирования поверхности ТЭП подтверждается следующими данными: прочность склеивания до и после галогенирования соответственно составляет 7 и 131 Н/см. Можно также галогенировать подошвы из кожволона и стиронипа. После галогенирования подошвы приклеивают к верху обуви по обычной технологии полиуретановыми клеями. Существенным недостатком галогенирования является ухудшение условий труда в цехе из-за загрязнения рабочего места галогенирующими составами с последующим выбросом органических растворителей в атмосферу.

70

Современная технология позволяет осуществить подготовку поверхности формованных из ТЭП подошв воздействием ионизирующего облучения. Этот процесс можно легко автоматизировать, новая технология обеспечивает социальный и экономический эффект.

Все рассмотренные способы подготовки поверхности к склеиванию требуют нанесения клея на подготовленную поверхность непосредственно после механической или химической обработки.

Реологические свойства клея. Нанесение клея на склеиваемые поверхности. Важным технологическим процессом, влияющим на прочность склеивания, является нанесение клея на поверхности деталей. Основными параметрами процесса нанесения клеев являются вязкость и концентрация клея, толщина клеевой пленки.

Вязкость влияет на смачиваемость клеем поверхности материалов и растекание его по поверхности. Характер микрореологических процессов на границе раздела адгезив – субстрат во многом определяется вязкостью клея. В процессе растекания клея по поверхности материала происходит ориентация макромолекул адгезива по поверхности субстрата, определяющая степень контакта клея с материалом и характер межфазных взаимодействий на границе раздела. Повышенная вязкость клея препятствует его прониканию в структуру материала, заполнению пор и углублений, снижает площадь контакта между клеем и материалом. Низкая вязкость клея может привести к образованию тонкого клеевого слоя, так как прониканию низковязкого клея препятствует воздух, находящийся в порах и углублениях материала, в результате клей будет стекать с поверхности деталей, не образуя сплошной клеевой пленки.

Вязкость клея должна быть определена с учетом структуры склеиваемой поверхности. Для более рыхлых материалов применяют более низковязкие клеи, для плотных материалов вязкость клея должна быть увеличена. Для каждого материала и конкретного полимерного сырья вязкость клея подбирает экспериментальным путем лаборатория обувной фабрики. Обычно вязкость определяют в секундах с помощью вискозиметра Хетчинсона по скорости погружения поплавкового прибора определенных размеров и массы в клей при комнатной температуре.

Оптимальная вязкость клеев: полихлоропренового при концентрации 18-20% – 0,7-1,2 с.; при концентрации 23-25 % – 1,5-3 с.; полиуретанового – 3-3,5 с.

71

Чрезмерно большая вязкость клея при его нанесении вызывает адгезионное разрушение клеевого соединения, т.е. отслоение пленки клея от склеиваемого материала.

Вязкость клеев-расплавов зависит от температуры нанесения, вязкость горячего расплава определяет его технологическую приемлемость и должна обеспечивать бесперебойную работу оборудования, осуществляющего его нанесение. Она устанавливается опытным путем подбором оптимальных температур нанесения клееврасплавов, обеспечивающих максимальную прочность склеивания и бесперебойную работу клееподающих механизмов.

Вязкость клеев-растворов тесно связана с концентрацией клея, характеризующей количество полимера, растворенного в растворителе. Концентрация обувных клеев колеблется от 20 до 25 %, при двухразовом нанесении первый раз применяют клей 10 или 12 % концентрации. Первый раз наносят клей пониженной концентрации для более глубокого проникания его в макроструктуру кожи и ее уплотнения, создания как бы пропитывающего грунта.

Разрушение склеек частично по пленке клея и частичное отслоение от склеиваемого материала (частично адгезионное, частично когезионное по адгезиву разрушение) свидетельствует о малом количестве клея на склеиваемых материалах (т.е. о низкой концентрации клея) или неравномерном распределении клея по склеиваемой поверхности (это может быть вызвано плохим качеством абразивной обработки поверхностей).

Клеи-растворы на затяжную кромку обуви наносят преимущественно вручную круглыми кистями из конского волоса. Операция трудоемкая, характеризуется низкими санитарногигиеническими условиями. Механизированное нанесение клея на затяжную кромку заготовки обуви осуществляется на автомате АН-4-О, входящем в состав полуавтоматической линии ПЛК-О. Клей наносится по всему периметру затяжной кромки методом печатания. Недостатком нанесения клея методом печатания является обработка ограниченного числа смежных размеров обуви одного фасона (четыре – шесть размеров).

Механизированное нанесение клея-раствора на затяжную кромку затянутой обуви осуществляется на машинах модели 721 фирмы «Сигма» (Италия) и модели 7 фирмы БУСМК (Великобритания). Затянутая обувь подается вручную к клееподающему устройству, обувь перемещается полимерным

72

валиком с постоянной скоростью. Клей подается под давлением через систему сопел, состоящих из дюралюминиевых трубок диаметром 2–2,2 мм. Все клеенаносящие средства (сопла, щетки) во время останова машины должны погружаться в резервуар с растворителем, чтобы клей не затвердевал внутри клееподающей системы. Машина НКП-О для нанесения клея по периметру подошвы и других деталей низа имеет производительность 2400 пар в смену.

Для нанесения клея на плоские подошвы различного профиля и толщины можно использовать клеенаносящие машины 264 фирмы «Ральфс» (Великобритания), 05154/Р1 фирмы «Свит», 1016 фирмы «Гестика» (Германия).

На машине 1075 фирмы «Гестика» клей наносится по контуру не только плоских, но и формованных подошв с каблуком, с бортиком по всему периметру. Подошва при этом служит самокопиром.

Нанесение клеев в виде растворов полимеров обусловливает необходимость процессов сушки для удаления растворителя из клеевых пленок. Нанесение клеевой пленки из расплава (например, наиритового каучука) невозможно из-за высокой вязкости и низкой температуры термического распада каучука. Каучук необходимо перевести в вязкотекучее состояние путем растворения в органических растворителях, сформировать клеевую пленку из раствора и затем ее высушить. Таким образом, растворитель играет вспомогательную роль и должен быть полностью удален при сушке.

В процессе сушки клеевой пленки сначала происходит интенсивное испарение растворителя с ее поверхности, возникает и постоянно увеличивается по толщине плотный слой полимера, затрудняющий диффузию растворителя из внутренних слоев пленки. В результате конечная стадия сушки клеевой пленки протекает медленно и практически не доходит до конца. В клеевой пленке может оставаться до 10 % растворителя. Остаточный растворитель играет отрицательную роль, действуя как пластификатор, ослабляет межмолекулярное взаимодействие и снижает прочность клеевого шва. По возможности необходимо стремиться к наиболее полному удалению растворителя из клеевой пленки.

Наличие остатков растворителя в пленке клея является причиной когезионного разрушения по адгезиву (нужно увеличить время сушки клея, интенсифицировать сушку, например, повысить температуру).

73

При слишком быстром испарении растворителя на начальной стадии сушки поверхность клеевой пленки охлаждается, что может вызвать конденсацию водяных паров на ее поверхности и снижение прочности склеивания. Чтобы избежать этого, в раствор клея рекомендуется добавлять менее летучие растворители, например бутилацетат.

При сушке клеевых пленок в естественных условиях для удаления необходимого количества растворителя требуется 60-90 минут. При двухразовом нанесении клея продолжительность сушки после первого нанесения составляет 5 – 15 минут, после второго нанесения – 60-90 минут. Резиновые и кожаные подошвы и каблуки с высушенной клеевой пленкой выдерживают в течение суток при температуре окружающей среды. Полиуретановые, поливинилхлоридные и другие подошвы с полиуретановыми клеевыми пленками после сушки должны поступать на операции сборки для приклеивания подошв к верху обуви. Из-за вынужденной пролежки (при переходящем с выходных дней запасе) подошв с клеевыми пленками необходимо их освежать на подошвах или на обеих склеиваемых поверхностях 5 % полиуретановым клеем с последующей сушкой в течение 7–10 минут. Освежение полиуретановой клеевой пленки необходимо из-за введения отвердителя (изоцианата) в полиуретановый клей и структурирования (сшивания макромолекул) полиуретана при выдержке подошв с нанесенными клеевыми пленками.

Интенсифицированную сушку обеспечивают радиационный, радиационно-конвективный и инфракрасный способы сушки. Для обеспечения равномерного удаления растворителя по толщине клеевой пленки необходимо, чтобы основная часть лучистой энергии проходила через слой клея и поглощалась подложкой. В этом случае внутренние слои клеевой пленки будут получать дополнительное тепло от подложки, отверждение пленки будет происходить изнутри, что ускорит процесс сушки и сократит количество остаточного растворителя в клеевой пленке.

Для создания такого распределения температуры внутри клеевой пленки следует применять инфракрасные излучатели с максимумом излучения в области наибольшей пропускной способности клеевой пленки. Наибольшая пропускная способность наиритовых клеевых пленок находится в области длин волн 1,6-2,2 и

74

4-5 мкм. Диапазону излучения 1,6-2,2 мкм соответствуют излу­чатели

стемпературой 1107-1527 °С, а диапазону 4 - 5 мкм – 307-447 °С. Ускоренную сушку клеевых пленок на затяжной кромке обуви

сиспользованием инфракрасного излучения можно осуществить на установке ПРКС-О в двух вариантах. По первому варианту (без совмещения с основной сушкой), клей наносится на затяжную кромку после влажно-тепловой фиксации формы обуви, в течение 5-30 минут клеевые пленки высушиваются при температуре 50-55 °С. По второму варианту клеевую пленку сушат одновременно с основной сушкой обуви в течение 20-22 минут при температуре 65-70 °С и постоянно работающем вентиляторе, отсасывающем пары растворителя.

При конвективном подводе тепловой энергии клеевые пленки высушивают в течение 3-4 минут при скорости движения сушильного агента 3 м/с и температуре 35-45 °С.

Если конвективная или радиационная сушка не совмещается с термоактивацией и детали с клеевыми пленками не направляются на склеивание, необходимы выдержка и охлаждение клеевых пленок до комнатной температуры, чтобы не произошло их самослипание.

Впроцессе сушки клеевой пленки происходят усадочные явления, это приводит к возникновению в ней внутренних напряжений, которые снижают прочность склеивания. Основная причина появления внутренних напряжений – недеформируемость подложки при формировании клеевой пленки. Скрепленная с материалом клеевая пленка при удалении растворителя может сокращаться только по толщине, а в ней возникают напряжения, обусловливающие сокращения по длине. Для формирований слабонапряженных соединений подбирают оптимальный режим удаления растворителя. Как правило, в условиях естественной сушки клеевой пленки (при комнатной температуре) образуется слабонапряженное клеевое соединение, так как успевают произойти релаксационные процессы при медленном удалении растворителя. Кроме того, при медленном испарении растворителя на поверхности клеевой пленки не образуются затвердевшие слои, препятствующие удалению остаточного растворителя.

По окончании сушки вследствие удаления растворителя клеевая пленка переходит из вязкотекучего состояния в высокоэластическое и теряет аутогезионные свойства. Для более полного контакта между клеевыми пленками при соединении деталей

75

под прессом необходимо, чтобы макромолекулы полимера клеевых пленок приобрели кинетическую подвижность. Эта подвижность может быть достигнута переводом клеевых пленок из высокоэластического состояния в вязко-текучее посредством тепловой активации или освежения растворителем.

Тепловая активация клеевых пленок вызывает взаимную диффузию макромолекул или их сегментов в граничных слоях контактирующих пленок при наложении склеиваемых поверхностей и последующем прессовании деталей. Охлаждение и кристаллизация клеевых пленок под прессом обеспечивают высокую прочность клеевого соединения.

Тепловая активация клеевых пленок осуществляется термоактиваторами различных конструкций, тепло генерируется ТЭНами. Температура активации измеряется техническим термометром со шкалой деления до 150 °С, установленным на уровне клеевой пленки. Продолжительность активации определяется временем, в течение которого клеевая пленка находится под действием постоянной температуры – температуры активации. Время нагревания клеевой пленки до температуры активации при определении продолжительности активации не учитывается.

Наиболее целесообразно активировать клеевые пленки методом теплового удара в термоактиваторе ТА-О, т.е. путем быстрого облучения поверхности пленок при высокой температуре. При таком режиме активации клеевая пленка расплавляется, а деталь, на которую она нанесена, остается холодной. При отсутствии прогрева самих деталей, в частности подошв, уменьшается возможность их деформирования и вылегания неровностей следа обуви при прессовании. Меньшее количество тепла, аккумулированного склеиваемыми деталями, позволяет сократить время прессования, так как быстрее завершится охлаждение и кристаллизация клеевой пленки. Если в процессе активации детали обуви сильно нагреваются, они легко деформируются, теряют форму при прессовании, а клеевая пленка не успевает охладиться за короткое время прессования. После извлечения из пресса клеевая пленка будет сохранять пластические свойства, что приведет к нарушению клеевого шва и местному отклеиванию. Исходя из требования нагревать только клеевые пленки, целесообразно применять инфракрасные излучатели с максимумом излучения в области наибольшего поглощения ИК-

76

лучей клеевыми пленками. Этому отвечают ИК-лучи при длине волны

1-3,43 мкм.

При активации клеевых пленок органическими растворителями полимер набухает и переходит в вязкотекучее состояние, необходимое при совмещении пленок под прессом. Однако этот метод активации увеличивает время прессования до 10 мин. Активация клеевых пленок органическими растворителями широкого распространения не получила. Она целесообразна для нитроцеллюлозного и перхлорвинилового клеев, применение которых ограничено, так как они не являются быстросхватывающими и не могут обеспечить требуемую производительность труда на операциях склеивания. Недостаточная термоактивация является причиной аутогезионного разрушения клеевых соединений.

Приклеивание подошвы, время и давление прессования. После тепловой активации адгезив находится в вязкотекучем состоянии, обладает клеящими свойствами, в этот момент происходит наложение склеиваемых деталей и прессование их под давлением. Наложение подошвы на след обуви должно быть точным, не допускается смещение в продольном и поперечном направлении более чем на 0,2 мм при использовании предварительно отделанных или формованных подошв и на 0,5 мм при приклеивании подошв, подлежащих фрезерованию и окончательной отделке на обуви. Накладывать склеиваемые поверхности следует быстро, пока клеевые пленки обладают липкостью, т.е. пока адгезив находится в вязкотекучем состоянии. При задержке наложения (более 10 с) клеевые пленки должны быть повторно термоактивированы.

Длительность прессования обуви определяется скоростью отверждения клеевых пленок. Механизм отверждения зависит от применяемого клея. Отверждение может происходить в результате кристаллизации клеевой пленки при охлаждении, удаления растворителя или вследствие химической реакции. Отверждение вследствие кристаллизации клеевой пленки происходит при склеивании полихлоропреновым клеем и клеями-расплавами. В процессе, прессования с применением двухкомпонентных клеев (например, полиуретановых), содержащих отвердитель, одновременно с кристаллизацией клеевой пленки наблюдается химическая реакция отверждения (сшивание, структурирование уретанового каучука). Однако химическая реакция отверждения не заканчивается за время прессования, а продолжается после извлечения обуви из пресса.

77

Поэтому полиуретановые клеи имеют невысокую начальную прочность склеивания.

При отверждении клеевых пленок вследствие испарения растворителя (при активации освежением растворителем) продолжительность прессования значительно увеличивается, так как испарение растворителя осуществляется через торцы клеевого соединения деталей, находящихся между прессующими органами. Это не отвечает требованиям современной технологии.

Время прессования обуви зависит от скорости схватывания клея. Следует отличать время отверждения клея от времени схватывания.

Время отверждения клея – это время контакта материалов под давлением, при котором прочность склеивания достигает максимального установившегося значения.

Время схватывания клея – время контакта материалов под давлением, при котором прочность склеивания достигает заданного значения.

Учитывая, что необходимая начальная прочность склеивания (прочность, допускающая дальнейшую обработку обуви немедленно после удаления ее из пресса) может быть неодинаковой на разных технологических операциях, время схватывания будет различаться при использовании одного и того же клея. Поэтому характеристикой клея являются время отверждения и скорость схватывания, т.е. скорость нарастания прочности склеивания во времени.

Время прессования клеевых пленок, с, составляет:

-полихлоропреновых – 40-60;

-полиуретановых – 60;

-клеев-расплавов –2-3.

Существенно влияет на прочность склеивания давление прессования. При избыточном давлении клей может выдавливаться из зоны клеевого шва, это приведет к слишком тонкому клеевому слою. При склеивании низкомодульных материалов (например, пористых резин) возможна их деформация под прессом. При недостаточном давлении прессования образуется непрочное клеевое соединение. Давление при приклеивании подошв зависит от материала подошв и применяемого клея.

Давление прессования подошв, МПа:

-резиновых – 0,3-0,35;

-полиуретановых – 0,25-0,3;

78

- кожаных – 0,35-0,4.

Недостаточные время и давление прессования являются причиной аутогезионного разрушения клеевого соединения.

Подошвы приклеивают в прессах ППГ-5-О и ППГ-4-О. Для обеспечения равномерного распределения давления по следу обуви необходимо, чтобы пресс-подушки в прессах соответствовали профилю следа обуви. Для прикрепления чашеобразных подошв (типа опанок) служат прессы с диафрагменными пневматическими прессподушками.

Клеевые прессы различных фирм отличаются конструкцией станины и пресс-секций, техническими параметрами. Универсальные профилированные пресс-подушки имеют систему резиновых клавишных прижимов, при легком прижатии автоматически устанавливающихся по профилю следа обуви.

Универсальный траверсный пресс С фирмы УСМ (США) имеет пресс-секцию, цельная носочная часть которой выполнена из монолитной резины, обеспечивает возможность поворота в вертикальной плоскости и исключает сдвиг подошв в направлении носочной части (что возможно при клавишной конструкции пластин). Отечественные фабрики оснащены прессами 765/8 фирмы «Сигма» (Италия) для приклеивания подошв мужской и женской обуви на низком и высоком каблуке, включая сапожки с высокими голенищами.

После выема деталей из пресса в клеевом шве появляются напряжения, которые могут привести к разрушению клеевого шва. Во избежание этого после приклеивания подошвы перед выполнением последующих операций обувь должна быть выдержана в течение 30 минут.

Эксплуатационные факторы. Действие воды на клеевой шов может привести к гидролизу или растворению клеевой пленки. Известно, что полихлоропреновые клеи обладают высокой водостойкостью, т.к. они не подвергаются гидролизу и нерастворимы в воде. Недостаточная водостойкость клеевого соединения низа с верхом может быть обусловлена, главным образом, повышенным водопоглощением верха обуви и низа. С целью уменьшения водопоглощения увеличивают содержание жировых веществ в материале верха из натуральной кожи, а также гидрофобизируют искусственную или синтетическую кожу.

79

Полиуретановые клеи обладают меньшей водостойкостью и подвержены гидролизу, но применение изоцианатных отвердителей и центров структурирования в виде ализарина придает полиуретановым клеям надежную прочность и водостойкость.

Одним из существенных факторов, оказывающих влияние на эксплуатационную надежность клеевых соединений, является усталостная динамическая стойкость (динамическое утомление) при циклических нагрузках.

Усталостная динамическая прочность клеевых соединений зависит от совокупности многих взаимодействующих факторов: природы субстратов и адгезивов, продолжительности, скорости, величины и характера приложения нагрузки, влияния температуры, влаги и прочих внешних воздействий.

Особенно опасны для клеевых соединений ударные воздействия, даже малоцикловые, которые могут возникнуть, например, при ударе торца подошвы обуви о случайные препятствия.

Исследования напряженного состояния клеевого крепления подошв в обуви осуществляются с помощью прямых измерений напряжений поляризационно-оптическим методом на модельных образцах и непосредственно в обуви.

Установлено, что при введении в клеевые композиции адгезионно-активных смол (25 м.ч 101К или 15 м.ч. инденкумароновой на 100 м.ч. наирита НТ) улучшаются динамические характеристики клеевых соединений.

Надежность клеевых соединений зависит от стойкости этих соединений к действию повышенных и пониженных температур. Теплостойкость клеевых соединений оценивают сравнением прочности при нормальных и повышенных температурах.

Морозостойкость зависит от вида напряженного состояния, скорости испытаний и др. факторов. Полиуретановые и полихлоропреновые клеи обладают требуемой прочностью при низких температурах.

80

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.ГОСТ 2.119-2013 Эскизный проект. – Взамен ГОСТ 2.119-73; введ. 2015-07-01. – М.: Стандартинформ, 2015. – 14 с.

2.ГОСТ 3927-88. Колодки обувные. Общие технические условия. – Взамен ГОСТ 3927-88; введ. 1990-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 55 с.

3.ГОСТ 9542-89 Картон обувной и детали из него. Общие технические условия. – Взамен ГОСТ 9542-87; введ. 1989-18-08. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 16 с.

4.Глазунова Е.М. Конструкторско-технологическая подготовка производства обуви / Е.М.Глазунова. – М.: Информ-Знание, 2004. – 432 с.

5.Довнич И.И. Технология производства обуви / И.И. Довнич. М.: Академия, 2004. – 287 с.

6.Зурабян К.М. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности / К.М. Зурабян, Б.Я. Краснов. – М.: Легкая промышленность, 2003. – 384 с.

7.Козлова В.А. Справочник обувщика. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2003. – 254 с.

8.Конструирование изделий из кожи / Ю.П.Зыбин [и др.]. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. – 264 с.

9.Ключникова В.М. Практикум по конструированию изделий из кожи / В.М. Ключникова, Т.С. Кочеткова, А.Н. Калита. – М.: Легпромбытиздат, 1985. – 336 с.

11.Краснов Б.Я. Материаловедение обувного и кожгалантерейного производства / Б.Я. Краснов. – М.: Высш. школа, 2005. – 326 с.

12.Майорова Н.З. Технология сборки обуви: учебник для кадров массовых профессий / Н.З. Майорова.– М.: Легпромбытиздат, 1985. – 144 с.

13.Справочник обувщика. Проектирование обуви, материалы / под ред. А.Н. Калиты. – М.: Легпромбытиздат, 1991. – 264 с.

14.Справочник обувщика. Технология / Е.Я.Михеев [и др.]. – М.: Легпромбытиздат, 1989. – 416 с.

15.Раяцкас В.Л. Технология изделий из кожи: учебник для вузов: в 2 ч. Ч. 2. / В.Л. Раяцкас, В.П. Нестеров. М.: Легпромбытиздат,

1988. – 320 с.

16.Фукин В.А. Технология изделий из кожи: учебник для вузов:

в2 ч. Ч. 1. / В.А. Фукин. – М.: Легпромбытиздат, 1988. – 272 с.

17. Шагапова И.М. Технология сборки заготовок / И.М. Шагапова. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 184 с.

81

82

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

Наталья Васильевна Тихонова Людмила Леонидовна Никитина Лилия Юрьевна Махоткина

СПЕЦГЛАВЫ ПО КОНСТРУИРОВАНИЮ ИЗДЕЛИЙ ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ.

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБУВИ

Часть 2

Ответственный за выпуск доц. Г. И. Гарипова

83