Снижение прочности ниточных швов в готовом изделии под воздействием механических напряжений обусловлено величиной и последовательностью приложения механических нагрузок. Анализ технологии обуви и последующих условий ее эксплуатации показывает, что максимальные разрушающие напряжения в ниточных швах возникают в процессе затяжки (формования) заготовки верха обуви и фиксации ее формы после затяжки. Клещи затяжной машины вытягивают заготовку при максимальном значении относительного удлинения в носочной части 20-25%. При этом могут наблюдаться растяжение в узлах переплетения стежков ниточного шва и смещение деталей заготовки относительно друг друга.
При последующей фиксации формы затянутой заготовки в условиях интенсивного подвода тепла возможно дальнейшее повышение напряжений вследствие стремления материалов заготовки к сокращению площади при сушке в условиях недопущенной усадки.
В условиях последующей эксплуатации таких предельных напряжений в ниточных швах не возникает, поскольку сдавливание стопы заготовкой верха обуви недопустимо по физиологическим показаниям. Но в условиях эксплуатации обувные детали и швы подвергаются многократным изгибным деформациям и изгибно-растягивающим деформациям при сравнительно невысоком уровне значений напряжений по сравнению с напряжениями, возникающими в процессе формования. В реальных условиях эксплуатации следует учитывать и возможность механических повреждений единичных стежков, которые также отрицательно влияют на надежность специальной обуви. С учетом изложенных соображений стандартная методика прочностных испытаний швов при одноцикловом растяжении на машине РТ-250 в соответствии с ГОСТом не позволяет однозначно прогнозировать надежность соединения деталей заготовки верха обуви при эксплуатации. Для более полной оценки прочностных показателей ниточных швов была разработана методика дополнительных испытаний, учитывающая технологические особенности процесса сборки обуви и ее последующей эксплуатации. Указанная методика была использована при оценке качества новых синтетических нитей, разработанных ОАО «НИИ ниток «Петронить»» (Санкт-Петербург). Методика испытаний включает в себя определение прочности ниточного шва при одноцикловом растяжении на разрывной машине РТ-250 и при многоцикловом растяжении образцов на приборе для динамического нагружения - пульсаторе ПГ-20. Конструкция пульсатора ПГ-20 позволяла подвергать растяжению образцы с частотой нагружения, соответствующей условию эксплуатации обуви (60 циклов в мин.). В связи с тем, что существующие синтетические нитки на основе лавсана обеспечивают высокую прочность ниточного соединения даже при однорядной строчке, в конструкцию пульсатора были внесены изменения, позволяющие увеличить максимальную растягивающую нагрузку до 400Н вместо 200Н, предусматриваемых первоначальной конструкцией прибора.
Для характеристики надежности швов целесообразно пользоваться кривыми усталости (выносливости) Велера. Из кривых выносливости можно сделать вывод, что полученные нагрузки в пределах от 80 до 65% следует считать недопустимыми, т. к. через сравнительно небольшое число циклов нагружения (от 3 до 500) с вероятностью 90-95% наблюдается полное разрушение ниточного соединения. Нагрузки в пределе от 65 до 50% от разрывной, прикладываемые в ходе эксплуатации циклично, могут быть отнесены к условно допустимым. Более низкий уровень нагрузок не приводит к разрушению ниточного соединения при очень большом количестве циклов, соответствующему плановому сроку эксплуатации изделия. Как показывает практика, механическое повреждение единичных стежков строчки приводит к более существенному понижению прочности ниточных соединений.
Апробированная методика дополнительных испытаний позволяет более полно дать технологическую оценку ниток при сборке изделий из кожи, в том числе при необходимости, с учетом химических и физических воздействий на ниточные соединения (пота, ультрафиолета и т. п.) и прогнозировать надежность ниточных соединений при эксплуатации[2].
2.2 Клеевой метод сборки заготовок верха обуви
Клеевыми называют такие методы крепления, при которых в качестве крепителя используется клей, а скрепление осуществляется склеиванием.
В обувной промышленности используют две технологии клеевого скрепления деталей заготовок верха: Каунасского политехнического института и Научно-исследовательского института кожевенно-обувной промышленности (УкрНИИКП)[3].
По технологии Каунасского политехнического института для скрепления деталей заготовок верха клеевым методом применяют клеи-растворы на основе наирита НТ.
Наиритовые клеи недефицитны и доступны, технология склеивания наиболее простая по сравнению с технологией склеивания другими клеями. Клеи на основе наирита НТ, применяемые для крепления подошв и содержащие небольшое количество смол (до 20 мае. ч. смолы 101К или инден-кумароновой на 100 мае. ч. наирита), непригодны для клеевой сборки заготовок верха, так как не обеспечивают достаточной формоустойчивости клеевых швов, особенно по верхнему канту берцев, и не обладают достаточно быстрой схватываемостью. Эти недостатки можно устранить, увеличив количество смолы до 40—50 мае. ч. Устойчивость клеевых швов повышается в результате снижения внутренних напряжений в клеевом слое. А внутренние напряжения тем меньше, чем больше смолы в клее. Опыты показали, что, применяя наиритовые клеи с добавкой 40 мае. ч. смолы 101К или инден-кумароновой, можно склеивать кожаные детали через непродолжительное (5—10 мин) время после нанесения клея без термоактивации. Такое склеивание обеспечивает высокую прочность клеевого шва, так как пористая структура кожи сравнительно мало препятствует удалению остатков растворителя из клеевого слоя.
Выбор той или иной рецептуры определяется применяемой технологией изготовления обуви. С течением времени материал верха белых и светлых тонов в зоне крепления подошв и каблуков может пожелтеть. Причиной такого дефекта является миграция различных добавок (тиу-рама, неозона Д, контакта Петрова), которые вводят в наирит НТ при его изготовлении. Смолы 101 К и инден-кумароновая не изменяют цвета склеиваемых материалов, поэтому для склеивания деталей белой и светлой обуви необходимо применять вместо наирита НТ другие хлоропреновые каучуки, например наирит НТ-Н. Клеи всех рецептов, приведенных в табл. II 1.4, обеспечивают высокую прочность склеивания. При двустороннем нанесении клея предел прочности при сдвиге клеевого шва составляет 160—200 Н/см (при ширине нахлестки 7—8 мм) вместо 100 Н/см для двухрядного ниточного шва (ГОСТ 26167-2005). При одностороннем нанесении клея, предусмотренном технологией для менее ответственных соединений, прочность клеевого шва составляет 100—120 вместо 75 Н/см для однорядного ниточного шва. Коэффициент термостойкости клеев не ниже 0,7. Таким образом, термообработка не снижает прочности клеевого шва. После термообработки прочность полностью восстанавливается.
Клеевые швы обладают также высокой водостойкостью. Даже после выдерживания в течение 24 ч в воде прочность мокрых образцов, склеенных клеями рецептов снижается лишь на 10-50 %.
Основные операции технологического процесса клеевой сборки заготовок верха являются общими для любых видов и конструкций обуви.
Методы сборки заготовок верха обуви. Клеевую сборку деталей заготовки верха можно проводить последовательно или по принципу сборки в пачку. В первом случае последовательно соединяют детали верха, затем подкладки и после этого подкладку по верхнему канту скрепляют с верхом. Во втором случае сборку осуществляют на специальной матрице с центрирующим приспособлением. Все детали после нанесения клея на места скрепления и сушки складывают в таком порядке, как они должны быть в заготовке верха. Затем в прессе, верхняя подушка которого сделана из мягкой резины, одновременно склеивают всю заготовку. Если выдержка после нанесения клея больше, чем предусмотрено технологией холодного склеивания (10 и 5 мин), также возможна активация клеевой пленки горячим воздухом уже после складывания деталей в пачку. В этом случае клеевые пленки не открыты, а находятся между склеиваемыми материалами, поэтому время активации увеличивают до 15—30 с. Технология УкрНИИКП клеевого скрепления деталей верха летней открытой обуви тепловым методом предусматривает обработку заготовок из натуральных, искусственных и синтетических кож.
При клеевом скреплении деталей верха летней открытой обуви должны быть:
· припуск 2—2,5 мм вдоль обрабатываемых краев деталей верха и подкладки;
· четко выраженные рельефные рисунки и имитационные строчки;
· глубина тиснения рисунка не более 50 % толщины обрабатываемого материала.
Лицевое покрытие материалов не должно быть повреждено нагретыми резаками-электродами, расстояния имитационных строчек от края и между собой, а также частота стежков произвольные.
Изготовление заготовок верха обуви в силиконовых матрицах. Производство заготовок верха формованием в силиконовых матрицах на установках ТВЧ принципиально отличается от их сборки на швейном оборудовании и позволяет увеличить производительность труда в результате получения верха обуви со всеми отделочными элементами за одну операцию. Технология формования поверхности заготовок верха в силиконовых матрицах на установках ТВЧ включает следующие процессы: изготовление исходных моделей заготовок верха; отливку силиконовых матриц и формование в них поверхности заготовок. Изготовление исходной модели заготовки верха. Конструкцию моделей разрабатывают так, чтобы сборку деталей верха в заготовку объемной формы после их обработки ТВЧ производить при минимальном числе швейных операций, а готовая исходная модель заготовки верха, по которой отливается силиконовая матрица, состояла бы из одного или нескольких плоских узлов. Для изготовления исходных моделей применяют натуральные, синтетические и искусственные кожи с рельефной фактурой. Толщина их должна быть не более 1,2 мм. При литье заготовок из порошка ПВХ толщина исходной модели должна составлять 1,5—1,6 мм. От качества сборки исходной заготовки и выполнения декоративных строчек зависит четкость их оттиска на силиконовой матрице. Для сборки заготовок верха используют капроновые нитки; строчки ниточных швов должны быть хорошо утянуты, а концы ниток — протянуты внутрь заготовки и приклеены к бахтармяной стороне клеем из натурального каучука (НК). При использовании хлопчатобумажных ниток швы исходной модели пропитывают нитролаком.