Клеевое соединение

 

 

Недостаточная термоактивация является причиной аутогезионного разрушения клеевых соединений. 

 

 

  

3.2.3   Приклеивание подошвы, время и давление прессования

После тепловой активации адгезив находится в вязкотекучем состоянии, обладает клеящими свойствами, в этот момент происходит наложение склеиваемых деталей и прессование их под давлением. Наложение подошвы на след обуви должно быть точным, не допускается смещение в продольном и поперечном направлении более чем на 0,2 мм при использовании предварительно отделанных или формованных подошв и на 0,5 мм при приклеивании подошв, подлежащих фрезерованию и окончательной отделке на обуви. Накладывать склеиваемые поверхности следует быстро, пока клеевые пленки обладают липкостью, т. е. пока адгезив находится в вязкотекучем состоянии. При задержке наложения (более 10 с) клеевые пленки должны быть повторно термоактивированы.

Длительность  прессования обуви определяется скоростью отверждения клеевых пленок. Механизм отверждения зависит от применяемого клея. Отверждение может происходить в результате кристаллизации клеевой пленки при охлаждении, удаления растворителя или вследствие химической реакции. Отверждение вследствие кристаллизации клеевой пленки происходит при склеивании полихлоропреновым клеем и клеями-расплавами. В процессе, прессования с применением двухкомпонентных клеев (например, полиуретановых), содержащих отвердитель, одновременно с кристаллизацией клеевой пленки наблюдается химическая реакция отверждения (сшивание, структурирование уретанового каучука). Однако химическая реакция отверждения не заканчивается за время прессования, а продолжается после извлечения обуви из пресса. Поэтому полиуретановые клеи имеют невысокую начальную прочность склеивания.

При отверждении  клеевых пленок вследствие испарения растворителя (при активации освежением растворителем) продолжительность прессования значительно увеличивается, так как испарение растворителя осуществляется через торцы клеевого соединения деталей, находящихся между прессующими органами. Это не отвечает требованиям современной технологии.

Время прессования  обуви зависит от скорости схватывания клея. Следует отличать время отверждения клея от времени схватывания.

Время отверждения клея — это время контакта материалов под давлением, при котором прочность склеивания достигает максимального установившегося значения. Время схватывания клея — время контакта материалов под давлением, при котором прочность склеивания достигает заданного значения.

Учитывая, что необходимая начальная прочность  склеивания (прочность, допускающая дальнейшую обработку обуви немедленно после удаления ее из пресса) может быть неодинаковой на разных технологических операциях, время схватывания будет различаться при использовании одного и того же клея. Поэтому характеристикой клея являются время отверждения и скорость схватывания,   т. е. скорость нарастания прочности склеивания во времени.  

 

 

 

Время прессования клеевых  пленок:

Полихлоропреновая	40-60 с
полиуретановая	60 с
Клеи-расплавы	2-3

 

 

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.

Давление прессования  подошв, МПа:

Резиновые	0,3-0,35
Полиуретановые	0,25-0,3
Кожаные	0,35-0,4

 

 

Недостаточные время и давление прессования  являются причиной аутогезионного разрушения клеевого соединения.

Подошвы приклеивают в прессах ППГ-5-О и ППГ-4-О. Для обеспечения равномерного распределения давления по следу обуви необходимо, чтобы пресс-подушки в прессах соответствовали профилю следа обуви. Для прикрепления чашеобразных подошв (типа опанок) служат прессы с диафрагменными пневматическими пресс-подушками.

Клеевые прессы различных фирм отличаются конструкцией станины и пресс-секций, техническими параметрами. Универсальные профилированные пресс-подушки имеют систему резиновых клавишных прижимов, при легком прижатии автоматически устанавливающихся по профилю следа обуви (рис.  4.3).

Рисунок 4.3— Схема    универсальной пресс-секции с резиновыми    клавишными    прижимами

Универсальный траверсный пресс С фирмы УСМ (США) имеет пресс-секцию (рисунок 4.4), цельная носочная часть которой выполнена из монолитной резины, обеспечивает возможность поворота в вертикальной плоскости и исключает сдвиг подошв в направлении носочной части (что возможно при клавишной конструкции пластин). Отечественные фабрики оснащены прессами 765/8 фирмы «Сигма» (Италия) для приклеивания подошв мужской и женской обуви на низком и высоком каблуке, включая сапожки с высокими голенищами. 

 

 

 

Рисунок 4.4— Схема универсальной   пресс-секции   пресса   С фирмы УСМ 

 

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.

3.3        Влияние некоторых эксплуатационных  факторов на прочность клеевого шва

 

 

Действие воды на клеевой шов может привести к гидролизу или растворению клеевой пленки. Известно, что полихлоропреновые клеи обладают высокой водостойкостью, т.к. они не подвергаются гидролизу и нерастворимы в воде. Недостаточная водостойкость клеевого соединения низа с верхом может быть обусловлена, главным образом,  повышенным водопоглощением верха обуви и низа. С целью уменьшения водопоглощения увеличивают содержание жировых веществ в материале верха из натуральной кожи, а также гидрофобизируют искусственную или синтетическую кожу.

Полиуретановые  клеи обладают меньшей водостойкостью и подвержены гидролизу, но применение изоцианатных отвердителей и центров структурирования в виде ализарина придает полиуретановым клеям надежную прочность и водостойкость.

Одним из существенных факторов, оказывающих  влияние на эксплуатационную надежность клеевых соединений, являетсяусталостная 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.

Методы  динамического утомления, при которых  создаются жесткие условия работы клеевых соединений, например близкие  к эксплуатационным для обуви, могут привести к ослаблению и даже разрушению клеевых соединений. Среди таких методов можно назвать цикловые испытания на изгиб с растяжением, цикловое сжатие. Особенно опасны для клеевых соединений ударные воздействия, даже малоцикловые, которые могут возникнуть, например, при ударе торца подошвы обуви о случайные препятствия.

Работы  по исследованию напряженного состояния  клеевого крепления подошв в обуви с помощью прямых измерений напряжений поляризационно-оптическим методом на модельных образцах и непосредственно в обуви  позволили рассчитать истинные напряжения, возникающие в клеевом соединении крепления подошвы, а по ним и усилия разрушения,  и таким образом определить научно обоснованные нормативные значения прочности этих соединений для различных видов обуви с учетом размера, механических свойств и формы подошвы.

При введении в клеевые композиции адгезионно-активных смол (25 м.ч 101К или 15 м.ч. инден-кумароновой на 100 м.ч. наирита НТ) улучшаются динамические характеристики клеевых соединений.

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.

Клеевое соединение, неразъёмное соединение деталей машин, строительных конструкций, мебели, изделий лёгкой промышленности и др., осуществляемое с помощью клея. Клеевое соединение позволяет скреплять различные, в том числе и разнородные материалы, обеспечивая равномерное распределение напряжений. Клеевое соединениеиспользуют при изготовлении изделий из стали, алюминия, латуни, текстолита, гетинакса, стекла, фанеры, древесины, ткани, пластмассы, резины и др. материалов, которые можно соединять в различных сочетаниях. При монтаже оборудования и строительстве сооружений Клеевое соединение могут заменять сварку, клёпку и др. (см. Клеёные конструкции). Для Клеевое соединение применяют фенолоформальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические и др. клеи. Толщина клеевой прослойки обычно 0,01-0,1 мм. Чаще всего с помощью клея выполняют соединения, работающие на сдвиг или равномерный отрыв. Такие соединения для стальных изделий обеспечивают предел прочности на сдвиг 20-35 Мн/м² (200-350 кг/см²), а в ряде случаев значительно выше. Прочность клеёного шва пластмасс обычно превышает прочность самого материала. Недостатками Клеевое соединение являются их меньшая долговечность, например, по сравнению со сварными и заклёпочными соединениями (особенно при резких колебаниях температуры), и низкая прочность на односторонний неравномерный отрыв (т. н. отдир). В этих случаях хорошие результаты даёт применение комбинированных соединений - клеезаклёпочных и клеесварных. 
Клеёные конструкции, конструкции, состоящие из элементов, образованных склеиванием и сопрягаемых между собой с помощью клеевых соединений или соединений др. типа. По назначению различают Клеёные конструкциистроительные, судовые (корпуса катеров, шлюпок и др. судов), авиационные (фюзеляжи вертолётов, некоторых видов самолётов) и др. Современные синтетические клеи дают возможность соединения разнородных материалов (например, дерева и металла, бетона и металла и т.п.), применяемых для создания Клеёные конструкции Наибольшее распространение получили строительные Клеёные конструкции — несущие и ограждающие. Несущие Клеёные конструкции (как правило, деревянные и фанерные) применяют различных форм — балки, рамы, арки, фермы.Ограждающие Клеёные конструкции, совмещающие функции несущих и изолирующих элементов стены и покрытия здания, обычно выполняют в виде слоистых панелей с наружными обшивками из прочного листового материала, склеенного с внутренними ребрами или со средним слоем из материала малой плотности. В качестве обшивок используюталюминий, фанеру, асбестоцемент, армированные стекловолокном пластики на синтетическом связующем (фенольном, полиэфирном, эпоксидном). Средний слой может быть сплошным из пенопласта (полистирольного, фенольного, полиуретанового, поливинилхлоридного) или сотообразной (обычно шестигранной) формы из бумаги, проклеенной синтетической смолой, картона и т.п. 
 
  Разновидностью Клеёные конструкции являются оболочки из синтетических тканей на клеевых соединениях, применяемые в качестве покрытий временных сооружений (например, складов зерна) или укрытий от атмосферных влияний при производстве строительных работ (см. Пневматические конструкции). 
 
  Дальнейшее совершенствование Клеёные конструкции связано с повышением их показателей прочности, теплостойкости и долговечности в различных климатических районах, особенно на Крайнем Севере, где несущие и ограждающие Клеёные конструкции весьма эффективны благодаря их малой массе, повышенной жёсткости и транспортабельности. См. также Деревянные конструкции. 

КЛЕЕВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ: сравнительный анализ

Клеевые соединения, полученные с использованием синтетических клеев, обладают хорошей  устойчивостью к длительному  воздействию бензина, минеральных  масел и алифатических растворителей.

Клеи на основе термореактивных  синтетических полимеров, кроме  того, устойчивы к воздействию  ароматических растворителей. Водостойкость  клеевых соединений этого типа также  достаточно высока, за исключением  соединений на основе мочевиноформальдегидных, карбинольных и поливинилацетатных клеев. В таблице приведены свойства и технологические характеристики типичных клеевых композиций на основе природных и синтетических термореактивных  и термопластичных полимеров. Режим склеивания и свойства клеевых  соединений при использовании синтетических и природных клеев     Условия склеивания Свойства клеевых соединений Тип клея Склеиваемые материалы темп-ра, град.  С время, ч избыточное давление, Мн/м2 (кгс/см2) прочность при сдвиге при 20 град.С для  металлов, (Мн/м2кгс/cм2) тепло-  стойкость, град.С Синтетические термореактивные  клеи Феноло  -формальдегидный Древесина,   фенопласты, графит 20 50-60 4-60,5-1,5 0,2-0,4(2-4) 10-15(100-150) 75-100 Фенольно  -каучуковый Металлы, термореактивные  пластики, силикатные стекла 150-200 1-2 0,8-2(8-20) 15-25(150-250) 200-300 Фенольно  -поливинил-  ацетатный Металлы,   пластмассы, керамика и др. 140-200 0,5-1,0 0,8-2(8-20) 15-30(150-300) 200-250 Эпоксидный Металлы, неметаллические  материалы 20120-200 240,5-0,7 0,03-0,3(0,3-3,0) 10-30(100-300) 60-125 Полиэфирный (на   основе ненасыщенного полиэфира со стиролом) Металлы, неметаллические  материалы 2080 240,5 контактное 7,5-12,5(75-125) 60-125 Полиуретановый Металлы, неметаллические  материалы 20100 244 0,05-0,5(0,5-5) 10-20(100-200) 75-125 Резиновый (на основе полихлоропрена) Резины, неметаллические  материалы, металлы, стекло 12 24 0,02(0,2) 1,3а (13) 50-60 Карбамидный (мочевино-  формальдегидный) Древесина 20 4-6 0,1-0,5 (1,0-5,0) 10-13б (100-130) 75-125 Кремнийоргани-  ческий Металлы, неметаллические  материалы 150-250 1-3 0,3-0,8(3-8) 10-17,5(100-175) 350-1200 Синтетические термопластичные  клеи Карбинольный Металлы, керамика, пластмассы 20 24 0,15(1,5) 10-15(100-150) 50-60 Полиакриловый Неметаллические материалы, металлы 2080 244-6 0,01-0,3(0,1-3) 15-25(150-250) 60-100 Полиамидный Неметаллические материалы, металлы 150   0,1-0,5(1,0-5,0) 15-25(150-250) 50-60 Поливинилацетатный Бумага, кожи, ткани, пластические массы 20 1 0,5-1 контактное 5-12в(50-120) 60 Перхлорвиниловый Пластифицирован-  ный и непласти-  фицированный поливинилхлорид, ткани, пластмассы 20 6-24 0,01-0,3(0,1-3,0) 4-8г (40-80) 60 Полибензимида-  зольный Металлы, стеклопластики 150-350 3-5 1,5-4,0(15-40) 15-30(150-300) 350-540 Полиимидный Металлы, стеклопластики 180-315 1,5-8,0 0,14-0,3(1,4-3) 15-30(150-300) 300-375 Природные клеи Казеиновый Древесина, бумага, кожа, ткани 2060 4812 0,3-1,5(3-15) 6-8б(60-80) 50 Глютиновый (столярный) Древесина 20 48 0,3-1(3-10) 5-8б(50-80) 50 а  Прочность на отрыв резины к металлу.   б Испытания на образцах древесины сосны.   в Испытания на образцах этрола.   г Испытания на образцах непластифицированного поливинилхлорида.