Лабораторная работа 5

Тема: Экспертиза прочности крепления подошв в обуви

Цель: Ознакомиться с методикой оценки прочности крепления подошв, причинами неудовлетворительного склеивания и способами их устранения.

Оборудование и материалы: вискозиметр Хетчинсона, аналитические весы, термошкаф, термоактиватор, лабораторный пресс для склеивания, разрывная машина, пластинки из нержавеющего металла диаметром 80 мм—4 шт, цилиндр для клея диаметром 100 мм и высотой 250 мм, секундомер, стеклянная палочка, обувные клеи-растворы, образцы для склеивания—прямоугольные полоски размером 130х25 мм (склеиваемая поверхность 100х25 мм). Материалы для склеивания следует брать в сочетаниях, моделирующих клеевые соединения в изделиях. Принятой моделью в лабораторных испытаниях полихлоропреновых клеев для крепления низа обуви являются клеевые соединения кирзы и непористой резины. Применяются и другие сочетания материалов.

Сведения из теории:

В основе склеивания лежит явление, назы­ваемое адгезией, или прилипанием. Адгезия (прилипание)- сцепление молекул на поверхности соприкосновения двух тел, отличающихся друг от друга химическим составом (например, между склеиваемым материалом и клеем).

В отличие от адгезии когезией называют связь между струк­турными элементами (атомами, молекулами, ионами) внутри однородного тела, а аутогезией (самослипанием)—связь, воз­никающую на границе между приведенными в контакт одно­родными поверхностями, например между пленками одного и того же клея, нанесенного на две склеиваемые поверхности. Та­ким образом, аутогезию в некотором смысле можно считать частным случаем адгезии.

В литературе по склеиванию клей иногда называют адгезивом, а склеиваемый материал — субстратом.

В обувной и кожгалантерейной промышленности мы сталки­ваемся со всеми областями проявления адгезии: со склеиванием, с отделкой с помощью покрытий и, наконец, с при­менением многочисленных композиционных материалов (напри­мер, синтетических кож, картонов, резин).

Прочность любого клеевого соединения в первую очередь зависит от адгезии и когезии применяемого клея - адгезива.

Разрушение клеевых соединений мо­жет происходить по адгезиву, по субстрату, а также по меж­фазной границе между ними. В зависимости от того, по каким местам происходит разрушение, его можно классифицировать по видам следующим образом (рисунок. 3.1): адгезионное (I); аутогезионное (II); когезионное по адгезиву (III), по субстрату (IV) (имеется в виду разрушение по субстрату в той его части, которая на­ходится в непосредственной близости к клеевому соединению, так что на ее напряженное состояние оказывает влияние клеевое соединение, разрушение по субстрату вне этой зоны не следует относить к разрушению клеевых сое­динений), или по тому и другому (V); смешанное, происходящее частично когезионно и частично адгезионно либо аутогезионно (VI).

1 — субстрат; 2 — адгезив. Индексы при прочности Р означают виды разрушения: адгезионное (АДГ), аутогезионное (АУТ), когезионное по адгезиву (КА); по суб­страту (КС)

Рисунок 5.1 —Виды разрушения клеевых соединений

Вид разрушения следует учитывать при оценке результа­тов испытания клеевых соединений на прочность. Это дополни­тельная качественная характеристика прочностных свойств кле­евых соединений наряду с принятой для данного испытания ко­личественной характеристикой (например, нагрузкой в момент разрушения).

Для ответственных клеевых соединений приемлемым может быть только когезионное разрушение вида IV или V (рисунок 3.1), и только такие клеевые соединения можно считать достаточно надежными. В то же время для менее ответственных клеевых соединений вполне приемлемо когезионное разрушение по адгезиву (III) либо смешанное разрушение (VI). Для вспо­могательных клеевых соединений разрушение может быть коге­зионное по адгезиву (III), смешанное (VI), а иногда адгезионное (I), если клеевое соединение носит временный характер (например, предварительное клеевое соединение деталей верха при сборке заготовок ниточными швами). Аутогезионное разру­шение (II) в любом случае является неприемлемым и свиде­тельствует о неправильно проведенном процессе склеивания.

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:

Ø характер поверхностей склеиваемых материалов;

Ø концентрация, вязкость, время и вид сушки клея;

Ø количество остаточного растворителя;

Ø температура и время активации клеевых пленок;

Ø время и давление прессования;

Ø время выстоя после прессования и др.

Эксплуатационные факторы:

Ø характер статических и динамических деформаций клеевых соединений при эксплуатации изделий из кожи;

Ø температурные и атмосферные воздействия;

Ø действие воды и агрессивных сред, длительность эксплуатации и др.

Основными характеристиками клеев-растворов являются: концентрация, вязкость, клеящая способность, теплостойкость, скорость схватывания, открытое время выдержки.

Концентрацию клеев определяют обычно по содержанию сухого остатка. В промышленности вязкость определяют с помощью вискозиметра Хетчинсона по скорости погружения поплавкового прибора определенной массы и размеров в клей при комнатной температуре. Известны и другие конструкции вискозиметров.

Оптимальная вязкость клеев по Хетчинсону в секундах:

наиритовый, при концентрации 18-20 %……………….0, 7-1, 2

23-25 %………………1, 5-3, 0

полиуретановый…………………………………………..3, 0-3, 5

на основе НК………………………………………………7, 0-14, 0

Клеящая способность (прочность склеивания) определяется испытанием клеевых соединений на прочность через некоторое время выдержки после склеивания в кондиционных условиях (температура 20±2 ⁰С, φ =65±5 %) обычно через 24 часа или 8 суток.

Теплостойкость определяется по степени снижения прочности клеевых соединений в результате тепловой обработки (например, выдержки в термостате в течение 1-3 часов при температуре 50±2 ⁰С).

Скорость схватывания —это время, в течение которого при склеивании необходимо выдерживать клеевое соединение под давлением (прессовать), чтобы обеспечить прочность не ниже нормативной. Иными словами, скорость схватывания выражается временем, которое соответствует некоторому нормативному значению прочности, определенному непосредственно после склеивания (например, через 1 минуту).

Время открытой выдержки —это максимально возможное время выдержки клеевой пленки на склеиваемой поверхности с момента нанесения клея до склеивания под давлением, без ухудшения нормативной прочности.