CC BY
73
ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 687.167
Г. И. Гарипова, Л. Ю. Махоткина УЛУЧШЕНИЕ АДГЕЗИОННОЙ ПРОЧНОСТИ КЛЕЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ОБУВИ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ
Ключевые слова: плазма, адгезионная прочность, клеевое соединение.
В данной работе исследовано влияние высокочастотной низкотемпературной плазмы (НТП) пониженного давления на механические свойства кожевенных материалов, адгезионная прочность клеевых соединений образцов для верха и низа обуви. Установлено, что НТП-обработка приводит к повышению адгезионной прочности.
Плазменная модификация является новым, высокоэффективным, экологически чистым способом обработки материалов.
Keywords: plasma, a skin adhesive durability, glutinous connection.
In the given work influence high-frequency низкотемпературной plasmas (НТП) the lowered pressure upon mechanical properties of tanning materials, adhesive durability of glutinous connections of samples for top and a footwear bottom is investigated. It is established that NTP-PROCESSING leads to increase of adhesive durability.
Plasma updating is new, highly effective, non-polluting way ofprocessing of materials.
В настоящее время перспективность применения клеевого крепления деталей в обуви выдвигает первоочередную задачу создания клеевых соединений высокого качества. Одной из наиболее важных проблем в технологии производства обуви является получение клеевого соединения высокого качества и прочности. Применение клеевого крепления деталей в обуви позволяет выдвигать задачи для создания клеевых соединений на основе отечественных материалов, которые должны обладать высоким качеством (прочностью и долговечностью). Высокая адгезионная прочность клеевого соединения связана непосредственно с физическими и химическими свойствами, как клеев, так и склеиваемых материалов при этом в процессе эксплуатации обувь подвергается различным механическим и химическим воздействиям: многократному изгибу, ударам, охлаждению, нагреву, увлажнению. Однако качество клеевого соединения очень чувствительно к отклонению технологических параметров сборки верха с низом обуви, поэтому были проведены исследования влияния НТП на адгезионную прочность клеевого соединения [2].
Большой интерес представляет возможность повышения качества обуви и интенсификации процесса ее производства за счет комплексного изменения свойств обувных материалов путем обработки их в потоке высокочастотной низкотемпературной плазмы пониженного давления.
Целью исследования является создание клеевого соединения, состоящего из системы субстрат-адгезив-субстрат, обладающего улучшенными физико-механическими
характеристиками путем обработки потоком высокочастотной низкотемпературной плазмы пониженного давления.
Плазменную обработку проводили на высокочастотной (ВЧ) плазменной установке, состоящей из ВЧ-генератора, ВЧ-плазмотрона, системы газоснабжения, вакуумной камеры и измерительной аппаратуры. Установка настроена на индукционную (ВЧИ), емкостную (ВЧЕ) или комбинированную нагрузку (ВЧК) [1].
Плазменная обработка велась в следующих режимах: расход плазмообразующего ^) газа 0,04г/с, рабочее давление в разрядной камере (Р) 13,3Па, мощность разряда 1,5- 1,8 кВт, продолжительность обработки (Т) 3-7 мин, в качестве плазмообразующего газа использовался - аргон.
Для уменьшения разброса параметров образцы брались из одной партии. Для построения каждой экспериментальной точки из каждой партии выбирали не менее десяти образцов. Погрешности прямых и косвенных измерений оценивались с помощью методов математической статистики и теории погрешностей.
В ходе исследований определены оптимальные параметры обработки кожи с естественной и шлифованной лицевой поверхностью, так для кожи с естественным лицом оптимальные параметры: W=1,07 кВт, Р=26,6 Па, G=0,06 г/с, 1=3 мин; для кожи со шлифованной лицевой поверхностью - W=1,34 кВт, Р=26,6 Па, G=0,04 г/с, 1=3 мин.
Изменение механических свойств кожевенных материалов после плазменной обработки (опытные образцы) оценивали по величине предела прочности при растяжении, прочности лицевого слоя, устойчивости покрытия к многократному изгибу, параллельно проводили
Изменение механических свойств кожевенных материалов после плазменной обработки (опытные образцы) оценивали по величине предела прочности при растяжении, прочности лицевого слоя, устойчивости покрытия к многократному изгибу, параллельно проводили эксперименты с образцами необработанными НПТ (контрольными).
В таблице 1 представлены результаты исследований опытных и контрольных образцов кожи в соответствии с ГОСТ 939-88.
Таблица 1 - Результаты исследований
Показатели Естественное лицо Шлифованное лицо
Контр. Опыт. Контр. Опыт.
Содержание хрома, % 4,62 4,98 4,69 4,94
Содержание, % 16 14 17 15
Содержание влаги, % 8,75 8,51 9,77 10,2
Предел прочности при растяжении 10 мПа 1,52 1,84 1,47 1,70
Напряжение при появлении трещин лицевого слоя, 10 мПа 1,45 1,77 1,39 1,62
Удлинение при напряжении 10 мПа, % 37 35 35 36
Устойчивость покрытия к многократному изгибу, баллы 3 4 3 4
Адгезия покрытия. пленки, Н/м
к сухой коже 656 2433 230 920
к мокрой коже 371 887 133 421
Устойчивость к истиранию, обороты 40 60 50 60
Образцы после высокочастотной плазменной обработки имеют более высокую устойчивость к многократному изгибу, истиранию, также увеличился предел прочности при растяжении по сравнению с контрольными образцами кожи. Увеличилась адгезия у опытных образцов: к сухой коже - в 3,7 раза, к мокрой коже - в 2,4 раза (кожа с естественной лицевой
поверхностью); к сухой коже - в 4 раза, к мокрой коже - в 3,2 раза (кожа со шлифованным лицом).
Такая модификация свойств кожи для верха обуви позволит повысить качество производимой обуви, увеличить её прочность и долговечность.
Поскольку клеевой метод сборки обуви является наиболее перспективным, не требует сложного оборудования и имеет малую материалоемкость, но при этом качество клеевого соединения очень чувствительно к отклонению технологических параметров сборки верха обуви с низом, то были проведены экспериментальные исследования влияния НТП на адгезионную прочность клеевого соединения.
В качестве объекта исследования выбрана кожа для верха обуви из шкур КРС и материалы для низа обуви черная пористая резина марки В3 (ГОСТ 12632-79) и ПВХ марки ПЛП-2 (ГОСТ 9542-89).
В качестве субстратов применяли кожу для низа обуви из шкур КРС хромового метода дубления, формованные ПУ пластины. Для уменьшения разброса параметров образцы брали из одной партии.
Для клеевого крепления применяют в основном быстросхватывающие клеи на основе следующих полимеров:
- полихлоропреновых каучуков (клей из наирита);
- полиуретановых полимеров (ПУ).
Полихлоропреновые клеи (клей из наирита НТ) представляют собой растворы хлоропреновых каучуков низкотемпературной полимеризации в смеси органических растворителей (этилацетат с бензином) с добавками синтетических солей и структурирующих ингредиентов. Полихлоропреновые клеи используют для основного крепления низа обуви из натуральной и искусственных кож к верху из натуральной кожи и текстильных материалов, а также для затяжных операций, склеивания.
Полиуретановый клей состоит из двух частей: первая представляет собой раствор уретанового каучука, вторая-раствор отвердителя. Полиуретановый клей используют для приклеивания низа обуви из резин, ПВХ, полиуретана, термоэластопластов; кожи к верху обуви из натуральной, искусственной и синтетической кож. Для повышения прочности приклеивания подошв из термоэластопластов их перед нанесением клея подвергают химической обработке (3%-м раствором дихлорамина или 2,7%-м фанохлора в ацетоне).
В данной работе склеивание осуществляли полиуретановым клеем.
Подготовка образцов к склеиванию заключалась в следующем: образцы кожи помещались в разрядной камере между двумя плоскими электродами вдоль потока плазмообразующего газа; кожу и полиуретан перед нанесением на них клея взъерошивали. Намазка клеем двухразовая. Сушка клеевых пленок, их активация и склеивание материалов выполнены по типовой технологии. Одновременно проводили испытания контрольных образцов необработанных НТП. Прочность склеивания определяли через 24 ч методом расслаивания.
В ходе эксперимента максимальные значения прочности имеют опытные образцы, обработанные в ВЧЕ-разряде, по сравнению с ВЧИ-разрядом, а минимальные нагрузки наблюдаются у контрольных образцов (однако прочность склеивания отвечает нормативным требованиям-2,4 кН/м). Из этого сопоставления следует, что наиболее прочное соединение имеют образцы, обработанные предварительно НТП.
Анализируя выше приведенные экспериментальные исследования процессов плазменной модификации можно утверждать, что обработка высокочастотной низкотемпературной плазмы пониженного давления в технологии изготовления обуви позволяет увеличивать адгезионную прочность клеевого соединения на 50-60%. Изменяя режимы плазменной обработки можно управлять прочностью адгезионных соединений. Таким образом, показана возможность создания высококачественного клеевого соединения путем применения плазменной обработки обувных материалов.
Применение плазменной модификации для обработки материалов применяемых, для производства обуви путем обработки высокочастотной низкотемпературной плазмы пониженного давления позволяет повысить конкурентоспособность отечественных изделий обувной и кожгалантерейной отрасли.
Литература
1. 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.
2. Гарипова, Г.И. Анализ функциональных свойств полимерных клеевых соединений в обуви / Г.И. Гарипова [и др.] // Вестник Казан. технол. ун-та. - 2011. - Т.14, №6. - С. 130 - 131.
© Г. И. Гарипова - канд. техн. наук, доц. каф. конструирования одежды и обуви КНИТУ, [email protected], Л. Ю. Махоткина - д-р техн. наук, проф., зав. каф. конструирования одежды и обуви КНИТУ, [email protected].
