§ 1. СКРЕПЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ВЕРХА И НИЗА ОБУВИ

§ 1. СКРЕПЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ ВЕРХА И НИЗА ОБУВИ

Клеевые методы скрепления

Общая теория механической прочности клеевых соединений создана В. Л. Раяцкасом [1]. Скрепляемые материалы называют субстратами, а промежуточный слой между скрепляемыми материалами — адгезивом.

Доказано, что между субстратом и адгезивом могут образоваться различные межмолекулярные и межатомные (химические) связи. Эти связи называются адгезией. Без адгезии клеевого соединения не существует.

Разрушение клеевого соединения, состоящего из нескольких тел, является сложным процессом. Его ход зависит от температуры, скорости приложения нагрузки, характера напряженного состояния и структуры тела [2].

Согласно кинетической концепции прочности, разрушение тела рассматривается как конечный результат постепенного развития и накапливания субмикроскопических разрушений. Этот процесс в напряженном теле развивается под действием тепловых флюктуаций (лат. fluctuatio — колебание).

В результате локальной (местной) концентрации, причиной которой может быть местный дефект или неоднородная структура материала, разрушаются межмолекулярные или межатомные связи. Разрушение клеевых соединений может быть адгезионным, когезионным и смешанным. Адгезионным считается разрушение по поверхности раздела между субстратом и адгезивом и по самому адгезиву, когезионное — это разрушение по субстрату или смешанное по адгезиву и субстрату. Смешанным следует считать такое разрушение, которое происходит частично по адгезиву (или по субстрату), а частично по межфазовой границе.

Особенностью склеивания материалов является развитие поверхности (пористости, макрорельефа), что достигается, например, увеличением поверхности субстрата при абразивной обработке. С увеличением площади контакта увеличивается и количество адгезионных связей при склеивании. Этим путем прочность клеевых соединений можно повысить в десятки раз по сравнению с прочностью того же субстрата с гладкой поверхностью. И наконец, воздействие оказывает просто механическое заклинивание адгезива в неровностях субстрата.

Теоретически установить напряжения в клеевом шве сложно. Большая деформация, неупругость субстрата и адгезива осложняют теорию расчета концентрации напряжения в швах.

Наиболее разработанными являются методы расчета напряжения в клеевых соединениях внахлестку. При испытании на сдвиг клеевого соединения (рис. 5.1) появляются напряжения среза (касательные напряжения) и нормальные напряжения в слое адгезива и склеиваемых материалах. Эти напряжения неодинаковы для различных сочетаний материалов. Касательные напряжения, действующие в плоскости склеивания vxz и vyz, пропорциональны максимальным касательным напряжениям.

Напряжения в клеевых соединениях мягких материалов пока определяют экспериментально поляризационно-оптическим методом. Сущность его состоит в следующем. Модель для определения напряжений состоит из элемента 1 (см. рис. 5.1) оптически чувствительного материала и элемента 2 оптически нечувствительного материала, соединенных оптически нечувствительным слоем адгезива 3. В результате эксперимента определяют касательные напряжения в испытываемом элементе.

На рис. 5.2 даны эпюры распределения напряжений при сдвиге в одноосном направлении для клеевых соединений мягких и жестких материалов.

Рис. 5.3. Приспособление для отрыва подошв (а) и схема устройства для определения прочности швов в обуви клеевого метода крепления (б)

Существует много способов испытаний прочности клеевых соединений в обуви. Все они различаются характером деформирования и конструкцией испытываемых образцов, способом приложения нагрузки и характером разрушающих напряжений, целевым назначением.

Клеевые швы испытывают на прочность путем расслаивания и сдвига на разрывной машине со специальными приспособлениями.

Несмотря на то что теоретически более изучено определение прочности шва на сдвиг, практически клеевое скрепление верха и низа обуви испытывают на расслаивание, так как оно наиболее возможно в обуви.

Существуют два способа определения прочности клеевого крепления низа обуви: путем отрыва подошвы на специальном приспособлении к динамометру с изгибом ее (расслаивание), начиная с переймы до носка (рис. 5.3,а), и путем отрыва подошвы в носочной части (рис. 5.3,6). Последний способ обусловлен тем, что в обуви клеевого метода крепления часто отрывается носок подошвы.

Согласно ГОСТ 179 — 74 прочность клеевых скреплений подошв с верхом обуви при испытании первым способом должна быть не менее 120 Н. Исключение составляют гусарики, прочность крепления подошв которых составляет не менее 50 Н.