§ 3. Строение, химический состав

И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ОБУВНЫХ КАРТОНОВ

Основными характеристиками качества и назначения обувных картонов служат показатели их физико-механических свойств. Из показателей физико-механических свойств обувных картонов нормируются толщина, плотность, намокаемость, предел прочности при растяжении и удлинение при разрыве, жесткость по изгибу и сопротивление истиранию (скатыванию). В отдельных случаях помимо перечисленных показателей при испытании обувных картонов и деталей из картона определяют набухае-мость по толщине, сопротивление торцовому сжатию, устойчивость к многократному изгибу, соответствие формы деталей установленным требованиям (например, прилегание задников к пяточной части колодки), их сопротивление оседанию и др.

Строение обувных картонов

Строение обувных картонов определяется строением волокон, составляющих волокнистую массу материала, и условиями формования (отлива) листов. Строение волокон зависит от вида исходного волокнистого сырья и характера его размола в процессах подготовки волокнистой массы к отливу. Условия формования листов определяют расположение волокон в картоне, направление преимущественной ориентации волокон, переплетение волокон и степень их взаимной связи. Существенным элементом строения обувных картонов является также распределение проклеивающих веществ в волокнистой массе, характер этих веществ и общее их количество по отношению к поверхности волокон.

При рассмотрении поперечных срезов картона под микроскопом можно увидеть, что волокнистая масса в нем расположена своеобразными пластами, состоящими из переплетенных волокон, ориентированных преимущественно в направлении, параллельном плоскости листов. Образование слоев является результатом наслоения волокон во время формования листов картона.

В картонах однослойного отлива отдельные пласты менее резко отделяются друг от друга, чем в картонах многослойного отлива. В последних также больше выражено преобладающее расположение волокон в направлении, совпадающем с направлением подачи разбавленной водой волокнистой массы на сетку круглосеточной картоноделательной машины. Проклеивающие вещества в зависимости от их природы и количественных соотношений с волокнистой массой распределены в картоне только на поверхности волокон или также и между волокнами.

Химический состав обувных картонов

Химический анализ обувных картонов, как и других видов искусственных кож, играет относительно незначительную роль в общей системе методов оценки их качества. В обувных картонах нормируется лишь содержание влаги. Определение

287 содержания влаги в обувных картонах обычно выполняется по методике, принятой при анализе кожи. В нормальных условиях относительной влажности и температуры воздуха влажность обувных картонов различных видов не превышает 10—13%.

Толщина обувных картонов

Толщину обувных картонов и деталей из них измеряют тол-щемерами, используемыми для определения толщины кожевенных материалов, а также винтовыми микрометрами. Толщину листов картона измеряют не менее чем в четырех точках, расположенных приблизительно в средней части длины и ширины листов на расстоянии около 25 мм от краев. Толщину стелек, полустелек, геленков, задников и других деталей измеряют в определенных регламентированных точках.

Толщина обувных картонов и соответствующих деталей в зависимости от их назначения колеблется от 1,3 до 3—3,5 мм и более. Толщина обувных картонов многослойного отлива зависит от количества образующих его элементарных слоев и толщины каждого из этих слоев. Последняя величина обусловливается концентрацией волокнистой массы, поступающей в круг-лосеточную машину, разностью уровней массы в ванне и воды в цилиндре и др. В среднем толщина элементарного слоя картона составляет 0,04—0,05 мм, а их общее количество в зависимости от толщины картона 40—60 и более. Толщина картонов однослойного отлива зависит от количества и концентрации волокнистой массы, поступающей на бесконечную металлическую сетку, скорости ее движения, характера размола волокнистой массы и т. д.

Плотность обувных картонов

Плотность обувных картонов определяют непосредственным обмером взвешенных испытуемых образцов, а также по способу погружения в ртуть аналогично определению плотности кожевенных материалов. Плотность обувных картонов является косвенным показателем их качества. Повышенная плотность картонов может сопровождаться излишней жесткостью и ломкостью картонных деталей обуви; низкая плотность свидетельствует о рыхлости картонов, повышенной намокаемости и более низких механических свойствах. Для отдельных видов картонов, например простилочного, низкая плотность служит положительным признаком.

Основное влияние на плотность обувных картонов оказывают характер размола волокнистой массы, вид проклейки и количественное содержание проклеивающих веществ по отно-

288 шению к волокну, степень уплотнения картона в процессах прессования и каландрования полуфабриката. В зависимости от перечисленных факторов плотность обувных картонов колеблется от 0,5 до 1,2 г/см³.

Намокаемость обувных картонов

Для определения намокаемости обувных картонов в листах и в виде стелек из них вырезают образцы размером 50x50 мм; задники, полустельки и геленки испытывают в целом виде. Взвешенные образцы или детали погружают на 2 ч в 10—20-кратное количество воды с температурой 20±3°С, затем вынимают из воды и после трехминутного обтекания в закрытом эксикаторе над водой и отряхивания капель воды вторично взвешивают. Намокаемость обувных картонов и деталей характеризуется приращением веса, отнесенным к первоначальному весу (в процентах).

На величину намокаемости обувных картонов влияют многие факторы: состав картона по волокну, характер размола волокнистой массы, содержание проклеивающих веществ и их гидрофобные свойства, степень уплотнения в процессах прессования и каландрования и др. В зависимости от перечисленных факторов намокаемость обувных картонов за 2 ч намокания колеблется в пределах 10—30% и более.

Предел прочности при растяжении и удлинение при разрыве обувных картонов

Определение предела прочности при растяжении и удлинения при разрыве обувных картонов и деталей из них выполняют по методике, приближающейся к применяемой при испытании кожевенных материалов. Образцы для испытания листов картона и картонных стелек заготовляют в виде прямоугольных полосок размером 100X10 мм с длиной рабочего участка 50 мм.

Предел прочности при растяжении и удлинение при разрыве обувных картонов зависят от состава волокнистой массы, степени ее размола, характера проклеивающих веществ и интенсивности проклейки, уплотнения картонов при прессовании и каландровании. Существенной особенностью большинства видов картонов является резкое падение их прочности при увлажнении: предел прочности при растяжении некоторых обувных картонов в мокром состоянии в 2—4 раза ниже, чем в воздушно-сухом состоянии. Удлинение при разрыве картонов, наоборот, несколько увеличивается при повышении содержания в них влаги.

В картонах многослойного отлива между пределом прочности при растяжении в продольном направлении (т. е. направлении подачи волокнистой массы на сетку круглосеточной машины) и поперечном имеется значительная разница: предел прочности при растяжении в поперечном направлении зачастую

289 в два и более раза ниже, чем в продольном направлении. В картонах однослойного отлива различия между прочностью в поперечном и продольном направлениях мало выражены. Различия в удлинении при разрыве картона в продольном и поперечном направлениях относительно невелики; в продольном направлении удлинение обувных картонов при разрыве большей частью несколько ниже, чем в поперечном.

ГОСТ на обувные картоны для задников, стелек и полустелек предусматривает минимальные нормы величины предела прочности при растяжении в мокром состоянии (после 24-часового намокания) и величины удлинения при разрыве в воздушно-сухом состоянии. Для картона многослойного отлива эти нормы даны отдельно для продольного и поперечного направлений, для картона однослойного отлива — как средние по обоим направлениям. В зависимости от вида картона минимальные нормы предела прочности при растяжении и удлинения при разрыве для картона многослойного отлива составляют в продольном направлении соответственно 7—8 н/мм² и 12—15%, в поперечном направлении — 3—5 н/мм² и 14 — 20%; минимальные (средние по обоим направлениям) нормы предела прочности при растяжении и удлинения при разрыве для картона однослойного отлива — соответственно 5,0 н/мм² и 15—30%.

Жесткость обувных картонов

Испытания производят на разрывной машине при помощи специального приспособления (рис. 86), состоящего из верхней / и нижней 2 частей. Обе части приспособления

закрепляют хвостовиками 3 и 4 в зажимах разрывной машины; перед испытанием зажимы машины сближаются так, чтобы валик 5 расположился немного выше опорных валиков 6. Полоску испытуемого картона 7 размером 10X25 мм помещают на валиках 6 под валиком 5. При пуске машины валик 5 протаскивает полоску картона вниз между опорными валиками 6. Усилие, необходимое для протаскивания испытуемого образца картона, отмечается по шкале нагрузок разрывной машины. Подсчет жесткости А, н/см², производят по формуле

200 где Р — нагрузка, к;

F— площадь поперечного сечения образца, см².

Г ОСТ предусматривает нормы максимальной величины жесткости: для картонов многослойного отлива — в поперечном или продольном направлении, для картонов однослойного отлива— среднюю из обоих направлении. Максимально допускаемая величина жесткости разных видов картона в зависимости от их назначения составляет ог 70 до 50 н/см². 1/ Сопротивление обувных картонов истиранию

Сопротивление истиранию картонов для стелек и задников является важным показателем их качества, во многом определяющим эксплуатационные свойства обуви. Для определения сопротивления картонов истиранию применяют прибор, схематически изображенный на рис. 87. Электродвигатель посредством редуктора / и шатуна 2 сообщает подвижной площадке 3 возвратно-поступательное движение вдоль основания 4 со скоростью ПО циклов в минуту. К коробке редуктора прикреплен рычаг 5; на рычаге укреплен передвигающийся груз 6. К основанию прибора над подвижной площадкой прикреплена обойма 7 для закрепления истирающего материала. Испытуемый образец 8 картона после 18-часового намокания в воде и обсушивания легким прикосновением фильтровальной бумаги закрепляют на подвижной площадке 3 винтами. В обойме 7 закрепляют истирающий материал, представляющий собой прямоугольный кусок непористой резины черного цвета определенной твердости. Резина опускается на испытуемый образец до полного прилегания; площадь соприкосновения резины с образцом равна 2X15 мм; посредством груза 6 обеспечивается постоянное давление на испытуемый образец, равное 30 н/см². Продолжительность испытания— 10 мин. Результаты испытаний выражают в миллиметрах в минуту; получаемый показатель характеризует уменьшение толщины картона (в миллиметрах) в результате истирания в единицу времени (1 мин). Толщину испытуемого образца измеряют до и после испытаний в воздушносухом состоянии. При полном истирании образца ранее 10 мин подсчет истираемости картона выполняют, исходя из фактической затраты времени на истирание. Сопротивление истиранию обувных картонов зависит в основном от состава картона по волокну, характера размола и проклейки волокнистой массы и способа формования листов. Картоны, изготовленные способом однослойного отлива и проклеенные синтетическими латексами, обладают значительно большим сопротивлением истиранию, чем картоны многослойного отлива с битумно-канифольной проклейкой. Это объясняется, помимо особенностей проклеивающих веществ, и тем, что в картонах многослойного отлива волокна переплетены исключительно в элементарных слоях, причем взаимосвязь слоев слабо выражена.

Отбор проб для физико-механических испытаний обувных картонов и картонных деталей

Отбор средней пробы из партии листового картона производят по формуле п — 0,3\х, где п— количество отбираемых листов, х — количество листов в партии; количество отбираемых листов п — не менее 5. Из партии задников, стелек, полустелек и геленков отбирают 0,1% от общего числа деталей, но не менее 15 деталей.

В листах картона, так же как и в резиновых пластинах, рулонах тканей и других материалах деталей обуви (кроме кожевенных), топографические различия отсутствуют, т. е. материалы характеризуются сравнительным постоянством химического состава и физико-механических свойств в разных участках. Однако для обеспечения однообразия в отборе образцов для испытаний местоположение отбираемых образцов в картоне, как и в других материалах, точно нормируется.