Исследование прочности приклеивания подошвы обуви

К технологическим факторам относятся:

1. Характер поверхностей склеиваемых материалов. Главная цель подготовки поверхности к склеиванию — ее тщательная очистка от загрязняющих веществ субстрата и обеспечение максимального смачивания клеем поверхности материалов.
2. Концентрация, вязкость, толщина клеевой пленки, время и вид сушки клея. 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. Вязкость клеев-растворов тесно связана с концентрацией клея, характеризующей количество полимера, растворенного в растворителе. Концентрация обувных клеев колеблется от 20 до 25 %. плохим качеством абразивной обработки поверхностей). На прочность клеевого шва влияет и толщина клеевой пленки. Это обусловлено изменением деформационной способности клеевого соединения в зависимости от деформационных свойств его элементов. В каждом конкретном случае имеется определенный оптимум толщины клеевой пленки. Лучшую деформационную способность проявляют клеевые соединения при толщине пленки полихлоропренового клея 0,2—0,4 мм.
3. Количество остаточного 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).
4. Температура и время активации клеевых пленок. 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.
5. Время и давление прессования. Длительность прессования обуви определяется скоростью отверждения клеевых пленок. Механизм отверждения зависит от применяемого клея. 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. Недостаточные время и давление прессования являются причиной аутогезионного разрушения клеевого соединения.
6. Время выстоя после прессования. 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.

К эксплуатационным факторам относится:

1. Характер статических и динамических деформаций клеевых соединений при эксплуатации изделий из кожи. Одним из существенных факторов, оказывающих влияние на эксплуатационную надежность клеевых соединений, является усталостная динамическая стойкость (динамическое утомление) при циклических нагрузках. Исследованиями установлено, что 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.
2. Температурные и атмосферные воздействия. 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
3. Действие воды и агрессивных сред. Действие воды на клеевой шов может привести к гидролизу или растворению клеевой пленки.

Все вышеперечисленные факторы  очень сильно влияют на прочность  клеевых соединений подошвы обуви.

 

1. 3. Определение  прочности  приклеивания  подошвы по прочности лабораторных образцов

 

Как  известно, важнейшим  показателем, характеризующим эксплуатационные качества обуви, является  прочность крепления подошвы к верху. Наиболее прогрессивным  из химических  методов крепления  является клеевой, так как он не требует применения сложного оборудования и кроме этого является  наименее материалоемким и трудоемким, что позволяет снизить себестоимость обуви. Но несмотря на эти и ряд других достоинств, у данного метода  есть  один  существенный недостаток,  заключающийся в  том,  что он  не  всегда  и не  во всех случаях гарантирует нормальных  эксплуатационных сроков носки обуви.

Причин, способствующих преждевременному разрушению клеевого соединения  подошвы  с  верхом  может быть достаточно много, например  недостаточно  хорошо подготовленные склеиваемые  поверхности, нарушение технологических  режимов  склеивания, неверный  выбор  рецептуры клея и  т.д. Существенной  причиной  здесь является и то, что как  в отечественной,  так и в зарубежной практике  пока  не  существует  такого надежного метода, который позволял бы определить показатели объективной оценки прочности,  согласующиеся с эксплуатационными. Определить такие показатели на основе лишь  инженерных расчетов не представляется возможным. Поэтому как у нас, так и за рубежом прибегают к лабораторным методам испытаний с разрушением  или  без  разрушения  клеевого соединения  низа  готовой  обуви  с  верхом.  В  этом  смысле, широко  известным  методом  оценки прочности клеевого крепления подошвы является динамометрические испытания прочности на отслаивание по ГОСТ 9292 –82 «Обувь. Метод определения прочности крепления подошв в обуви химических методов крепления». Согласно этому методу из каждой партии обуви берется  проба – несколько полупар, и на разрывной машине (типа РТ- 250)  с  помощью специального  приспособления  проводится испытание  на  отслаивание  подошв,  фиксируется  усилие отслаивания, усредненная величина которого и является характеристикой  прочности  крепления  подошв. Несмотря  на то,  что  данный  метод   является  вполне  оправданным  в условиях  массового  производства,  он  может  быть  не приемлемым  в мелкосерийном и единичном производстве, где как правило, отсутствуют необходимые для подобных испытаний оборудование, приспособления, а также специально обученный персонал. Поэтому  более целесообразным в таких  случаях является применение другого,  так называемого расчетно – экспериментального метода  оценки прочности  клеевого крепления подошвы, не требующий непосредственного испытания  обуви. Такой метод предусматривает  испытание  лабораторных образцов, моделирующих  клеевые  швы  низа  обуви, с последующим  применением  расчетных способов, позволяющих по прочности лабораторных образцов определить прочность клеевого крепления подошвы, рассчитываемой по следующей формуле:

Р обуви  =   0,1 •   а  •  Р обр,                                                                           (1)

где  а – двойная  ширина затяжной кромки;

 Р  обр –  среднеарифметическое  значение  прочности  по  результатам испытания четырех образцов. 

Соблюдая принятую в  обувной  промышленности технологию склеивания подошвы  к следу обуви изготовляют  четыре  образца.  Для  этого  полоску из жесткого стелечного  материала (подложку)  приклеивают  к полоске материала для верха обуви (если  для верха взята кожа,  то  стелечный материал  приклеивается  к  бахтармяной стороне  кожи);  к  полоске материала  для верха обуви строго по осевой  линии  приклеивают  полоску  из  подошвенного материала  так,  чтобы  участок  последней  длиной 80  мм оставался свободным в итоге будет получена модель клеевого шва  крепления  подошвы  в  обуви,  в  которой  жесткая подложка  соответствует  стельке,  а полоска из материала для верха обуви  - затяжной кромке. Подготовленные  образцы до испытания  выдерживают   при  комнатной  температуре  в течение  24 часов.

 Для  испытания   образцов  применяют  специальный зажим,  который позволяет моделировать отслаивание подошвы обуви.  Испытание проводят  на разрывной машине  в комнатных условиях  при движении активного зажима со скоростью 100 мм/мин.

По  зафиксированным  визуальным  путем  показаниям нагрузки по шкале разрывной машины,  определяют  среднеарифметическое  значение прочности для каждого образца,  а затем среднеарифметическое  для  четырех  образцов. 

Определяют  двойную  ширину  затяжной  кромки  в обуви.  Для  этого  можно  использовать  обувь,  прошедшую испытание на прочность крепления подошвы отслаиванием.  Для обуви клеевого  метода  крепления эта величина  составляет  обычно 14 – 16  мм.  Прочность клеевого  крепления подошвы по прочности лабораторных  образцов  рассчитывается  по формуле

 Р обуви  =  0,1 •  а  •  Р обр,                                                                          ( 2 )

где   Р обуви  - прочность клеевого крепления подошвы в обуви;

а   - двойная ширина затяжной кромки, мм;

Робр – среднеарифметическое значение прочности по результатам  испытания четырех образцов.

Рассчитанное  значение  Р обуви  сравнивают  со значением клеевого крепления подошвы Р обуви, составляющим 14-16 мм.

Соответствие этих значений оцениваются с применением методов  математической статистики.

 

 

2. ПЛАНИРОВАНИЕ ОДНОФАКТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

 

Исследование является экспериментом, если входные переменные изменяются исследователем в точно учитываемых  условиях, позволяя управлять ходом  опытов и воссоздавать их результаты каждый раз при повторении с точностью  до случайных ошибок.

Планирование и анализ эксперимента представляет собой важную ветвь статистических методов, разработанную  для решения разнообразных задач, возникающих перед исследователями. В одном случае необходимо обнаружить и проверить причинную связь  между входными переменными (факторами) и выходными переменными (откликами), в другом – отыскать оптимальные  условия ведения процесса или  сравнить изучаемые объекты и  т.д.

Под планированием эксперимента понимается процедура выбора числа  опытов и условий их проведения, необходимых для решения поставленной задачи с требуемой точностью. Все  переменные, определяющие изучаемый  объект, изменяются одновременно по специальным  правилам. Результаты эксперимента представляются в виде математической модели, обладающей определенными статистическими  свойствами, например минимальной дисперсией оценок параметров модели.

Для экспериментаторов, которые  не занимаются планированием многофакторного  эксперимента, наиболее привычным методом  исследования является однофакторный  эксперимент.

 Однофакторный эксперимент  заключается в том, что варьируется  один фактор на нескольких  уровнях, а все другие факторы  поддерживаются постоянными. В  этом случае можно получить  количественную оценку эффекта  только одного фактора. Влияние других факторов оценить нельзя. Выводы о влиянии изучаемого фактора могут существенно различаться в зависимости от уровня фиксирования прочих факторов. Это часто приводит к ошибочным рекомендациям. Лишь в тех случаях, когда отклик является функцией одного фактора, однофакторный эксперимент вполне закономерен.

Рассмотрим последовательность всех операций, которые необходимо сделать исследователю при обработке  данных однофакторного эксперимента.

 

1. Характеристики.

 

Исключение разновыделяющихся величин.

Для первого опыта U=1 и входном параметре Xu=10 смотрим, что

Yuv max = 328,00 мм

 Yuv min = 323,00 мм.

Для этого случая (первой строки матрицы) определяем:

1. Среднее значение У с учетом Y max и Y min
2. Определение дисперсии или квадратического отклонения
3. Определение среднеквадратического отклонения

 

u	k	ys	d	s
1	0	325,20	3,760	1,939
2	1	250,75	0,188	0,433
3	0	156,60	4,240	2,059
4	0	35,80	2,160	1,470
5	0	27,20	4,160	2,040

 

и – номер опыта.

k – количество ошибок

ys – у среднее

d - дисперсия

s – среднеквадратическое отклонение

 

 

 

2. Гипотеза о нормальном распределении

 

Нормальным называют распределение  вероятностей непрерывной случайной  величины, которое описывается плотностью.

Нормальное распределение  определяется двумя параметрами  – математическим ожиданием и среднеквадратическим отклонением нормального распределения. Достаточно знать эти параметры, чтобы задать нормальное распределение.

Проверка гипотезы о нормальном распределении величин У

по критерию W.

нулевая гипотеза – нормальное распределение – У

и	Расчетное значение критерия Wr	Табличное значение критерия Wt
1	4,1267	0,7480
2	2,5186
3	4,6885
4	4,4038
5	4,7786

 

 

Для и = 1, 2, 3, 4, 5 Wr > Wt, т.е. нулевая гипотеза принимается.

 

3. Проверка однородности дисперсий.

 

Дисперсия, как видно, представляет собой сумму квадратов возможных отклонений случайной величины от ее среднего значения, взятых с «весовыми» коэффициентами, равными вероятностям соответствующих отклонений. Говоря иначе, она представляет собой математическое ожидание квадратов отклонений случайной величины от ее среднего значения. Таким образом, дисперсия является характеристикой возможных отклонений случайной величины от ее среднего значения.