Методы и средства исследований материалов, обуви и кожгалантерейных изделий. Методические указания по выполнению лабораторных и учебно-исследовательских работ

Министерство образования Российской Федерации Восточно-Сибирский государственный технологический университет Кафедра « Технология изделий легкой промышленности»

*

Методические указания по выполнению лабораторных и учебно-исследовательских работ по дисциплине «Методы и средства исследований материалов, обуви и кожгалантерейных изделий» для студентов 3-го курса специальности 281100 «Технология изделий из кожи»

Составитель: Раднатаров В.Ц.

Улан - Удэ 2003

Лабораторная работа 1 Тема : Определение физико-механических свойств кож для верха обуви сферическим растяжением без отбора проб При формовании плоские детали верха обуви, как известно, приобретают пространственную форму. При этом для испытания обувных материалов широкое применение получили различные приборы и методы, позволяющие сообщать плоским образцам в форме диска продавливающие усилия, под влиянием которых они принимают пространственную форму. Продавливание может осуществляться разными способами: вытягиванием металлическим шариком, полусферой, пуансоном в форме стакана с роликами, пневматическим или гидравлическим способом. Методы испытания обувных материалов на двухосное растяжение применяют в настоящее время не только для оценки формуемости и формоустойчивости, но и для оценки прочности лицевого слоя кожи и других материалов, при характеристике жесткости, упругости и т.д. Для испытаний на продавливание сферой в УкрНИИКПе был создан прибор оперативного испытания кожи для верха обуви сферическим растяжением без отбора проб (ПОИК), который состоит (рис.1.1) из двух отдельных узлов, вставляемых один в другой. Это обеспечивает возможность испытания кожи без вырезания образца. Станиной прибора служит скоба 1, которая подвижно соединена со струбциной 2, предназначенной для закрепления прибора на столе, и может перемещаться по вертикали. Вставную часть прибора, опирающуюся на плечо 5, размещают в проеме скобы таким образом, чтобы оси отверстий втулок 6 и 7 совпали. Кожу 11 размещают в проеме скобы вместе со вставной частью прибора, закрепляют ее втулкой 7, опорной

площадкой 10 и вставной частью прибора. Осуществляя подъем пуансона 13 поворотом вручную рукоятки 3, производят продавливание закрепленного участка кожи. Для измерения величины нагрузки предназначен индикатор 15. Тягучесть кожи определяют по высоте подъема пуансона с помощью шкалы 20.

Норма обслуживания: при испытании образца кожи 1 чел при испытании целых кож без отбора проб….1-2 чел. Габариты:………………………………………..500х100х400 Масса, кг…………………………………………………….8. Цель работы: а) количественно определить прочность и тягучесть кожи; б) качественно определить прочность лицевого слоя кожи; в) определить эластичность кожи. Материалы, инструменты, приборы 1. Кожи для верха обуви (натуральные, искусственные, синтетические) по ассортименту. 2. Толщиномер, нож обувной, ножницы, линейка металлическая, лупа увеличительная, ГОСТы, ТУ и др. справочные материалы на исследуемые кожи для верха обуви. 3. Прибор ПОИК с инструкцией по эксплуатации.

Рис.1.1. Прибор для оперативного испытания кожи для верха обуви

Техническая характеристика прибора П О И К Продолжительность испытания, сек………………….15-20 Привод прибора………………… ………………….ручной Предел возможного нагружения вручную, Н…………2500 Цена деления шкалы индикатора, Н… ………………10 Точность измерения нагрузки, Н………………………..5 Максимальная высота подъема пуансона, мм………….20 Точность измерения высоты подъема пуансона, мм…0,2 Внутренний диаметр кольцевого зажима, мм………..25,00 Радиус пуансона, мм…………………………………….5,00

Подготовка прибора к испытанию Внимание: Перед испытанием кожи для верха обуви выдерживают не менее 12 часов в естественных условиях хранения(относит. влажность воздуха в помещении 50-80 %, температура - от +5 до +25 градусов по Цельсию). Прибор устанавливается на любом столе с вылетом нависающей крышки не менее 70 мм Скобу 1 следует закрепить на столе струбциной 2. Затем необходимо выполнить следующие приемы: - повернуть рукоятку 3 против часовой стрелки( если смотреть сверху) до упора; - опустить рукоятку 4;

-

проверить соосность отверстий втулок 6 и 7, используя для центрирования опорный винт 8; с помощью гайки 9 и винта с опорной площадкой 10 установить необходимый, с учетом толщины кожи, зазор между отверстиями втулок 6 и 7, позволяющий поворачивать рукоятку 3 для полного прижима кожи.

Тягучесть кожи определяют по высоте подъема пуансона в момент появления трещин лицевого слоя и при прорыве кожи. Для этой цели служит шкала 20. Цена одного деления – 0,5 мм. Экспериментальные данные заносят в табл.1.1. Полученный результат, характеризующий тягучесть, можно перевести в меридиональное удлинение по прилагаемой ниже табл.1.2.

Первые четыре приема повторяют при каждом испытании. Таблица 1.1 Форма записи результатов определения прочности и тягучести и кожи

Проведение испытаний Кожа 11 вкладывается в проем скобы вместе со вставной частью прибора, как показано на рисунке 1.1. После выполнения третьего и четвертого приемов и поворота по часовой стрелке рукоятки 3 зажимного механизма отводят влево защелку 12 и поднимают пуансон 13 вручную с помощью рукоятки 14. Рекомендуемая скорость подъема от 200 до 600 мм/мин., радиус пуансона – 5 мм. Количественное определение прочности и тягучести кожи Для измерения нагрузки при трещине лицевого слоя и при прорыве кожи служит индикатор 15. В момент испытания следует отметить количество делений при трещине и прорыве кожи. Цена одного деления – 1 кгс (9,8 Н). Прибор имеет стопорное устройство 16, фиксирующее на индикаторе 15 нагрузку при прорыве кожи. После регистрации показания индикатора палец 17 сбрасывается вручную в сторону, показанную на рисунке стрелкой. Для введения в действие стопорного устройства сектор 18 и рукоятка-груз 19 должны быть перемещены против часовой стрелки до упора.

Номер кожи

Толщина, мм

Нагрузка, 9,8 Н

Высота подъема пуансона, мм

Меридиональное удлинение, %

При трещине лицевого слоя

При трещине лицевого слоя

При трещи не лицевого слоя

При прорыве кожи

При прорыве кожи

При прорыве кожи

Таблица 1.2 Таблица перевода высоты подъема пуансона ( h , мм) в меридиональное удлинение ( ε, %) h, мм 5,0 5,5 6,0 6,5 7,0 7,5 8,0 8,5 9,0 9,5 10,0 10,5 11,0 11,5 12,0 12,5

ε, % 8 10 12 14 17 19 21 24 26 29 32 34 36 40 42 46

h, мм 13,0 13,5 14,0 14,5 15,0 15,5 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 18,5 19,0 19,5 20,0 20,5

ε, % 48 52 55 58 62 65 68 73 76 80 83 86 90 94 97 100

Качественное определение прочности лицевого слоя кожи (садки лица) Перед испытанием рычаг 21 следует опустить на заданное количество делений по шкале 20, а ограничитель 22 поднять посредством вращения червяка 23 до соприкосновения с рычагом и зафиксировать на этом уровне, после чего вернуть рычаг в исходное положение. Рекомендуемая высота подъема пуансона ( заданная деформация) – 8 мм. Испытание проводят, применяя вышеизложенные приемы. О качестве кожи судят по отсутствию или наличию трещин лицевого слоя при заданной деформации.

Определение эластичности кожи Для оценки эластичности кожи определяют два показателя – сопротивление заданной деформации и обратимую деформацию. Форма записи полученных результатов представлена в табл.1.3 Перед началом испытания следует отключить стопорное устройство 16 посредством перемещения сектора 18 и рукоятки-груза 19 по часовой стрелке до упора. Сопротивлением заданной деформации(8 мм) считают величину нагрузки после трехкратного подъема пуансона и 30 –ти секундной выдержки при заданной деформации после каждого подъема. Для определения обратимой деформации необходимо опустить пуансон и проследить, чтобы стрелка индикатора возвратилась в исходное нулевое положение. Затем, через 5 сек., следует поднять пуансон, наблюдая за стрелкой индикатора, и и в момент ее отклонения от нулевого положения снять показание h по шкале подъема пуансона. Величина h характеризует остаточную деформацию. Обратимую деформацию γ определяют по формуле γ =

8 − hп 100% 8

(1.1)

При анализе полученных результатов по нормам эластичности пользуются данными, представленными в табл. 1.4.

Таблица 1.3 Форма записи результатов

Номер образца

Сопротивление деформации, 9,8 Н, через 30 сек после фиксированного растяжения

Р 1

Р 2

Остаточная деформация после третьего подъема пуансона, hп

Р 3

Обратимая деформация γ= 8 − hп 100% 8 (вычисл. по формуле 1.1)

Группа эластич ности

испытуемый образец расположить между втулками 6 и 7. 3. Периодически следует проверять плотность посадки пуансона 13 во избежание погрешностей при оценке тягучести кожи. 4. Если возврат пальца 17 в исходное положение затруднен (при больших нагрузках), то следует опустить рычаг 21 до упора 24 и при небольшом прижиме к упору освободить палец 17. Задание. Определить показатели физико-механических свойств кож для верха обуви по вышеизложенной методике и на основании полученных результатов сделать выводы о пригодности этих материалов для заготовок верха обуви. Контрольные вопросы.

Таблица 1.4

1. Каково устройство прибора для испытания кожи ПОИК? 2. Какие физико-механические показатели определяются с помощью прибора ПОИК? 3. Что служит критерием для разделения кож для верха обуви по группам эластичности? 4. В чем состоит отличие между количественными и качественными показателями? 5. Как определяется величина обратимой деформации?

Ориентировочные нормы эластичности* Группа эластичности

Сопротивление заданной деформации, 9,8 Н

Обратимая деформация, %

Особо мягкие ( ОМ ) Мягкие (М) Обычные (О)

Не более 15 16 – 24 свыше 24

27 – 34 27 – 34 28 - 38

*--- Решающим критерием для разделения кож на группы эластичности является сопротивление заданной деформации.

Примечание: 1. Рукоятка 3 зажимного механизма поворачивается только при опущенной рукоятке 4, как показано на рисунке. 2. При испытании небольших образцов на площадку 10 следует положить кусок любой мягкой кожи, а

.

Лабораторная работа 2 Тема: Влияние технологических факторов формования сжатием на формоустойчивость изделий из кожи Воздействия, испытываемые деталями обуви в процессе изготовления и эксплуатации, в значительной мере зависят от расположения деталей, особенностей изготовления, назначения обуви и условий ее эксплуатации. Особенно сильным воздействиям подвергаются детали обуви при выполнении операций, связанных с формованием, причем характер и интенсивность этих воздействий различны. Так же различен и характер воздействий, которые испытывает обувь в период ее эксплуатации. Наиболее интенсивное воздействие испытывают детали низа обуви: подошва, набойка и каблук. Следовательно, для обеспечения нормальных эксплуатационных сроков носки обуви составляющие ее элементы,особенно внутренние и прмежуточные детали низа ( стелька, задник, геленок ) должны соответствовать всем требованиям, предъявляемым к ним. Основным способом придания деталям низа обуви необходимой конфигурации в обувной промышленности является формование с ж а т и е м в специальных пресс-формах, состоящих из матрицы и пуансона. Необходимо отметить, что конфигурация отформованной детали, как правило, отличается от конфигурации рабочей поверхности пуансона и матрицы, так как после снятия нагрузки происходит частичное восстановление первоначальной формы детали вследствие неполной релаксации напряжений в материале во время формования. Релаксация напряжений - временной процесс, поэтому увеличение продолжительности прессования способствует лучшему сохранению приданной формы. Этому также способствует повышение температуры прессования.

В связи с тем, что отдельно взятые участки отформованных деталей низа(например, стелек ) представляют, в упрощенном виде, геометрически правильную форму(цилиндрической, сферической поверхности). Поэтому процесс формования стелек с целью выбора его оптимальных параметров представляется возможным изучать на модельных образцах в виде прямоугольника для пресс-форм с цилиндрическими прессующими поверхностями или круга для пресс-форм со сферическими прессующими поверхностями (рис.2.1).

Рис.2.1. Схема пресс-формы с цилиндрическими прессующими поверхностями: 1 – пуансон; 2 – матрица; 3 – вкладыши для регулирования зазора в пресс-форме; 4 – образец.

Указанные образцы, естественно, должны быть изготовлены из материалов, из которых в обувном производстве изготовляют стельки. Критерием оценки формы образцов служит кривизна поверхности К, которая определяется по формуле К = 2000 h / ( L + h ),

где h - прогиб отформованной детали, мм; L - полуширина отформованной детали, мм.

(2.1)

Эти размеры (рис. 2.2) достаточно легко могут быть определены с помощью измерительных инструментов (штангенциркуля, толщиномера, штангенрейсмуса и др.) с точностью до 0,1 мм.

Рис.2.2. Основные размеры отформованного образца.

Формоустойчивость Ф определяется как отношение остаточной кривизны образца Кост к кривизне пуансона пресс-формы Кп/ф: Ф = Кост / Кп/ф

.

(2.2)

Кривизна отформованного образца после снятия нагрузки изменяется во времени. Значение Кост определяют по формуле (2.1), подставляя в нее равновесные значения L и h, которые определяются через определенное время после формования. Рекомендуемое время составляет 24 часа( в учебно-исследовательской практике это время может быть сокращено до 2 часов). Размеры L и h для одного прямоугольного образца определяются как среднеарифметическое двух-трех замеров в различных местах образца, величина К - как среднеарифметическое трех – пяти образцов. Цель

работы. Определить влияние технологических факторов формования сжатием на формоустойчивость деталей низа обуви.

Материалы, инструменты, оборудование 1. Картоны стелечные марок Е, Б, Г, Тексон и Бонтекс, жесткие кожи из шкур КРС (полы, чепраки). 2. Толщиномер, штангенциркуль, штангенрейсмус, линейка металлическая,, термометр ртутный с пределом измерения от 0 до 150 градусов по Цельсию, рукавицы. 3. Пресс-формы с цилиндрическими прессующими поверхностями, пресс-формы со сферическими прессующими поверхностями различной кривизны: „для пуансонов с цилиндрической поверхностью – К цп = 4; 6,7; 10; 20; 33,2; 50 м-1; „для пуансонов со сферической поверхностью – К сп = 6,7; 10; 20; 40 м-1. „для матрицы с цилиндрической поверхностью К ц = 3,92; 6,45; 9,52; 18,2; 28,6; 40 м-1 ; для матрицы со сферической поверхностью К с = 6,45; 9,52; 18,2; 33,3 м-1. 4. Вкладыши для пресс-форм толщиной 0,1; 0,2; 0,5; 1,0 мм. 5. Пресс гидравлический марки ПГТП –45-0 с инструкцией по эксплуатации.. 6. Прибор для измерения температуры ИТУ – 1 с паспортом. Методика и порядок проведения эксперимента Подлежащие испытанию образцы из вышеназванных материалов изготавливают в виде прямоугольников размером 100 х 50 мм или круга диаметром 60 мм. Для изучения формоустойчивости геленочного и пяточного участков стельки (стелечного узла) применяют дублированные образцы указанных выше размеров и формы, изготовленные из материала стельки и жесткой полустельки. Дублируют образцы путем склеивания двух деталей клеем на основе наирита НТ. Образцы укладывают в пресс-форму и

устанавливают последнюю в пресс, где при выбранных режимах происходит формование. Для определения формоустойчивости Ф ускоренным способом на отформованных образцах через определенные промежутки времени замеряют величины h и L, записывают их в табл. 2.1, рассчитывают кривизну К, строят график зависимости К = f( t ) ( см. рис.2.3), определяют остаточную кривизну К ост и рассчитывают Ф по формуле 2.2.

где Sвкл - толщина установленных в пресс- форму вкладышей. Таблица 2.1 Изменение размеров и кривизны отформованных образцов во времени Режим формования _____________________________________________________ (давление прессования ,температура, продолжительность ) Кривиз на пуансо на, м-1

Стелеч ный мат-л

Номер обрца

Показатель

Время после снятия нагрузки t, мин 0,1

0,5

3,0

10

20

30

60

h,мм

1

L,мм

Рис.2.3. Изменение кривизны образца во времени.

К,м-1

До начала эксперимента выполняют следующие предварительные расчеты и регулирование зазоров. 1. Рассчитывают толщину образца

h,мм

S = So ( 1 - ε max ),

(2.4)

L,мм K,м-1

(2.3)

где So - толщина образца до формования; ε max максимальная относительная деформация сжатия образца при выбранных режимах формования ( выдается руководителем работы). По рассчитанной толщине S с помощью вкладышей (см. рис. 2.2) устанавливают равный ей исходный зазор между матрицей и пуансоном. Например, если разница радиусов кривизны матрицы и пуансона составляет 5 мм, то необходимо выполнить равенство S = 5 - S вкл,

2

*** 3

*** ***

Деформацию сжатия образцов ε max, зависящую от давления и температуры пресс-форм, определяют по имеющимся экспериментальным графикам ε = f (p, T), где p – давление, а T - температура. 2. Определяют давление в рабочем цилиндре пресса:

- для пресс-форм со сферическими прессующими поверхностями ⎛ D pц = p ⎜ ⎜D ⎝ ц

2

⎞ ⎟ sin2 ⎛⎜ D0 57,30 ⎟ ⎝D ⎠

) + p х.х.;

(2.5)

- для пресс-форм с цилиндрическими прессующими поверхностями pц = p

Задание 1. Определить влияние технологического давления на формоустойчивость деталей

1,27lD ⎛ B sin⎜ 57,30 2 Dц ⎝D

) + p х.х.;

(2.6)

где p - технологическое давление прессования; D - диаметр пуансона; D ц – диаметр рабочего цилиндра пресса; D о – диаметр круглого образца; l - длина прямоугольного образца; B - ширина прямоугольного образца; p х.х. - давление холостого хода штока цилиндра. 2. Опытным путем устанавливают давление в рабочем цилиндре, время прессования и заданную температуру пресс-форм(при нагревании). Температура прессующих поверхностей периодически контролируется измерительным прибором ИТУ – 1. Для термоизоляции нагреваемой пресс-формы от станины пресса перед прессованием на верхнюю поверхность пуансона укладывается лист асбеста или обувного картона.

Для выполнения данного задания необходимо по согласованию с руководителем работы: а) подобрать одну пресс-форму с цилиндрическими или сферическими поверхностями заданной кривизны; б) установить по реле времени пресса продолжительность прессования (в пределах 5 – 10 сек); в) с помощью прибора ИТУ–1 установить требуемое значение температуры нагрева прессующих поверхностей; г) из двух различных стелечных материалов подготовить образцы прямоугольной или круглой формы (в зависимости от выбранной конфигурации пресс- формы). Порядок проведения работы по заданию 1 следующий: 1. За 5 – 10 мин до начала работы включить двигатель насоса пресса ПГТП-45-0. 2. По формуле (2.5) или (2.6) рассчитать давление масла в рабочем цилиндре пресса, соответствующее выбранному технологическому давлению (p = 5, 10, 15, 20, 30 МПа) 3. Опытным путем установить рассчитанное давление в гидросистеме пресса и выбранное время прессования. При этом следует использовать пресс-формы без образцов. 4. По формулам (2.3) и ( 2.4) рассчитать зазоры в прессформах для образцов данных материалов и выбрать комплекты вкладышей для регулирования зазоров. 5. Произвести формование образцов в пресс-форме при выбранных значениях давления прессования и комнатной температуре. 6. Произвести формование образцов в пресс-форме при тех же значениях давления и повышенной температуре прессующих поверхностей. 7. По экспериментальным данным рассчитать формоустойчивость образцов ф.

По полученным экспериментальным данным построить графики зависимостей Ф = f (p) для выбранных образцов, отформованных при комнатной и повышенной температуре пресс-форм ( см. рис. 2.4 ).

Рис.2.4. Зависимость формоустойчивости образцов, изготовленных из материалов А и Б, от давления прессования.

Сделать вывод о целесообразности использования выбранных материалов для стелек и нагревания пресс-форм для получения необходимой формоустойчивости и уменьшения давления прессования. Задание 2. Определить оптимальное время прессования деталей

В данной работе применяют одну пресс-форму с цилиндрическими или сферическими прессующими поверхностями заданной кривизны. Давление прессования выбирают в пределах 3 ….10 МПа, температуру - комнатную или повышенную (60–80º С). Используют один вид образцов.

Порядок проведения работы по заданию 2 следующий : 1. За 5 –10 мин. До начала работы включить двигатель насоса пресса. 2. П о формуле (2.6) рассчитать давление в рабочем цилиндре пресса в зависимости от выбранного технологического давления прессования, диаметра пуансонов пресс-форм и размеров образца. 3. Опытным путем установить рассчитанное давление в гидросистеме пресса и выбранное время прессования. При этом следует использовать пресс-формы без образцов. 4. По формулам (2.3) и (2.4) рассчитать зазоры в прессформах для образцов данных материалов и выбрать комплекты вкладышей для регулирования зазоров. 5. Произвести формование образцов в пресс-форме при выбранной продолжительности прессования (1, 3, 5, 10, 20 с) и комнатной температуре. 6. Произвести формование образцов в пресс-форме при той же продолжительности прессования и заданной повышенной температуре прессующих поверхностей. 7. По экспериментальным данным рассчитать формоустойчивость образцов Ф. В итоге работы построить графики зависимости Ф = f (τ) (τ - продолжительность прессования) для образцов, отформованных при комнатной и повышенной температуре пресс-форм (см. рис.2.5). Из полученных графиков определить минимально допустимую продолжительность прессования τ˚ , при которой обеспечивается достаточная формоустойчивость детали. Сделать вывод о целесообразности нагревания прессформ в данном случае.

Лабораторная работа 3 Тема: Определение прочности приклеивания подошвы по прочности лабораторных образцов

Рис.2.5. Зависимость формоустойчивости образцов от продолжительности прессования: 1 – при Т=20±2°С; 2 – при Т≥60°С.

Контрольные вопросы. 1.Что называют релаксацией напряжений и от чего она зависит? 2.Что является показателем формоустойчивости изделий из кожи? 3.Как рассчитывается величина остаточной деформации? 4.Какие факторы влияют на формоустойчивость изделий из кожи? 5.Какие материалы используются для изготовления деталей низа(подошв, стелек, задников), и по каким критериям они выбираются?

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 подгот овленные 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 (см. рис. 3.1). Согласно этому методу из каждой партии обуви берется

Рис.3.2. Зажим для испытания лабораторных образцов на отславание: 1,2 – субстраты; 3 – жесткая подложка; 4 – прижим; 5 –винты; 6 -фиксатор.

Рис.3.1. Приспособление для определения прочности крепления подошвы отслаиванияем

проба – несколько полупар, и на разрывной машине (типа РТ250) 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 (рис. 3.2), с последующим применением расчетных способов, позволяющих по прочности лабораторных образцов

определить прочность клеевого крепления рассчитываемой по следующей формуле: Р обуви = 0,1 • а • Р обр,

подошвы, (3.1)

где а – двойная ширина затяжной кромки; Р обр – среднеарифметическое значение прочности по результатам испытания четырех образцов. Цель работы. Освоить метод определения прочности клеевого крепления подошвы в обуви по прочности лабораторных образцов. Материалы, приспособления, приборы, оборудование

1. Клей обувной - наиритовый или полиуретановый в количестве 100 г. 2. Растворитель для оптимизации концентрации и вязкости применяемого в работе клея в количестве 100 –150 мл. 3. Шкаф сушильный (термостат), весы аналитические ВЛР200 с разновесами, хим.посуда для перемешивания клея

емкостью 200 мл., кисточки для нанесения клея; стеклянная палочка; термоактиватор Т-А-О. 4. Кожа для верха обуви по ГОСТ 938–88; материал стелечный (кожа стелечная, Тексон ); кирза двухслойная обувная; резина пористая/непористая подошвенная. 5. Специальный зажим для отслаивания лабораторных образцов. 6. Лабораторный пресс для склеивания образцов (возможно вместо него использование реверсора к разрывной машине). 7. Разрывная машина с усилием не менее 500 Н ( типа РТ-250 М ). 8. Технология производства обуви (ТПО). М., 1978. Ч. 7. 9. ГОСТ 9292-82.Метод определения прочности крепления подошв в клеевой. литьевой, горячей вулканизации отслаиванием. 10. .ГОСТ 21463-76. Обувь. Нормы прочности.

испытания выдерживают при комнатной температуре в течение 24 часов.1 2. Для испытания образцов применяют специальный зажим (см. рис.3.2), который позволяет моделировать отслаивание подошвы обуви. Испытание проводят на разрывной машине в комнатных условиях при движении активного зажима со скоростью 100 мм/мин. 3. По зафиксированным визуальным путем показаниям нагрузки по шкале разрывной машины,( предпочтительнее из адгезиограмм), определяют среднеарифметическое значение прочности для каждого образца, а затем среднеарифметическое для четырех образцов. Результаты эксперимента записывают в виде таблицы 3.1. Таблица 3.1. Результаты эксперимента ___________________________________ ( дата проведения эксперимента)

Клей ____________________________________________ (наименование, поставщик, ТУ или ГОСТ и др.данные)

Методика и последовательность выполнения работы

1. Соблюдая принятую в обувной промышленности технологию склеивания подошвы к следу обуви (см. ТПО, ч. 7) 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

Склеиваемые материалы___________________________ Материалы: верха/низа

Номер образца

______

1

______

2

______

3

______

4

1

Прочность при отслаивании , Н / м Ср.ариф Ср.по По участкам мет. по группе образцу образцов 12345678 12345678 12345678 12345678

В учебных целях это время может быть сокращено до 1,5 ч.

Характер разрушения

4. Определяют двойную ширину затяжной кромки в обуви. Для этого можно использовать обувь, прошедшую испытание на прочность крепления подошвы отслаиванием в сертификационной лаборатории кафедры «Технология изделий легкой промышленности» ВСГТУ. Для обуви клеевого метода крепления эта величина составляет обычно 14 – 16 мм. Прочность клеевого крепления подошвы по прочности лабораторных образцов рассчитывается по формуле Робуви = 0,1 • а • Р обр, ,

∑ (P − P )

s i2 =

j =1

2

i

m −1

ij

,

s 2В =

(3.3)

где m - число линий, т.е. зафиксированных нагрузок отрыва в одной полупаре (обычно m=8) вычисляют дисперсию значений прочности для каждой полупары обуви и их среднеарифметическое значение

∑s i =1

2 i

,

n

(3 .4).

где n – число полупар.

Затем вычисляют дисперсию s 2н средних значений прочности n полупар обуви (рекомендуемое число – 4 полупары):

( 3.2 )

где Р̃обуви - прочность клеевого крепления подошвы в обуви; а - двойная ширина затяжной кромки, мм; Робр – среднеарифметическое значение прочности по результатам испытания четырех образцов. 5. Рассчитанное значение Р̃обуви сравнивают со значением клеевого крепления подошвы Робуви, определенным в сертификационной лаборатории кафедры ТИЛП. Соответствие этих значений оцениваются с применением методов математической статистики. Для этого в первую очередь по формуле вида m

n

∑ (P n

s 2н =

i =1

обуви

− Pi )

n −1

2

.

(3.5)

Полный разброс показателей прочности в соответствии с методикой двухступенчатой выборки оценивают по величине общего среднеквадратичного отклонения s: s = s н2 + s В2 .

(3.6)

Зная s, выбирают 5 % - ный уровень значимости и строят доверительный интервал для значения Робуви. Методику построения доверительных интервалов можно взять из приложения 1 [3]. В заключение проверяют, попадает ли расчетное значение Р̃обуви в построенный доверительный интервал для величины Робуви. Задание. Определить по прочности лабораторных образцов, имитирующих клеевое крепление низа обуви с верхом, прочность приклеивания подошвы в обуви. Сделать выводы о достоверности примененного способа определения

прочности клеевого крепления подошвы без испытания обуви.

Лабораторная работа 4 Тема: Оценка прочности крепления подошв в носочной части обуви

Контрольные вопросы. 1.Какие лабораторные методы существуют для оценки прочности клеевых соединений обуви? 2.Чем отличается испытание образцов, моделирующих клеевые щвы низа обуви от испытания отслаиванием подошвы в готовой обуви? 3.Как определяется прочность крепления подошвы в обуви по прочности лабораторных образцов? 4.Что характеризует величина дисперсии и по какой формуле она рассчитывается? 5.Какие материалы применяются для изготовления образцов, моделирующих клеевые швы низа обуви?

Как уже в предыдущей лабораторной работе отмечалось, основным методом оценки прочности клеевого крепления низа обуви в настоящее время является лабораторное испытание на отслаивание подошвы в направлении от пяточной части к носочной. Согласно этому методу отслаивание подошвы производится не до конца, т.е. не доходя до передней грани подошвы на 10 –15 мм. Причем независимо от того, имеет ли испытуемая обувь видимый край подошвы или нет. Из этого следует, что в вышеупомянутом методе носочная часть подошвы, прилегающая к передней грани не подвергается испытанию. Между тем по данным Центрального научноисследовательского института кожевенно-обувной промышленности (ЦНИИКП) почти половина обуви клеевого метода крепления не выдерживает гарантийных сроков носки и возвращаются изготовителю, или сдается в ремонт по причине отклейки подошвы в ее носочной части. Таким образом задача оценки прочности крепления подошвы в носочной части является весьма актуальной, тем более сам метод испытания прочности давно уже существует. Основной проблемой, отторгающей широкое внедрение данного метода испытания на обувных предприятиях по-видимому является то, что нормативные показатели прочности крепления носочной части подошвы в ГОСТе 21463 – 76 «Обувь. Нормы прочности» не регламентированы. Вместе с тем необходимо отметить, что автором настоящих методических указаний в ходе выполнения диссертационной работы под руководством проф.,д.т.н. Раяцкаса были получены такие нормативы прочности по величинам истинных напряжений с

применением поляризационно-оптического метода. На правах автора в конце данной лабораторной работы в табл.4.2 представлены «Нормативы прочности клеевого крепления носка подошвы к верху обуви со средней шириной носочной части для лабораторного испытания на отрыв по ГОСТ 10241 – 62» для разных половозрастных групп обуви и из различных материалов подошв с учетом их толщины.

Устройство прибора для отрыва носка подошвы

Обувь испытывают на разрывной машине со специальным устройством (рис. 4.1), состоящим из приспособления 1 для установки колодки с обувью и зажима 7 для укрепления края носочной части подошвы.

Цель работы. Определить прочность крепления подошв в носочной части обуви клеевой и горячей вулканизации. Обувь, приспособления, инструменты, оборудование

1. Обувь, подлежащая испытанию: кожаная, из искусственной кожи, текстильная, комбинированная всех видов и назначений клеевого и метода горячей вулканизации. 2. Специальное приспособление к разрывной машине для фиксирования испытуемой обуви с колодкой на разрывной машине. 3. Прибор для отрыва подошвы в носочной части с набором зажимных пластин. 4. Колодки обувные со втулкой (деревянные или пластмассовые) по размеру и фасону испытуемой обуви. 5. Штангенциркуль, толщиномер, карандаш восковый или мел, линейка металлическая, ГОСТы и ТУ на испытуемую обувь, ГОСТ 10241 – 62. 6. Разрывная машина РТ–250М с инструкцией по эксплуатации.

Рис.4.1. Приспособление для испытания прочности крепления подошвы в носочной части.

Приспособление 1 с помощью конических штифтов фиксируется в штоке разрывной машины вместо нижних зажимов при помощи втулки 13. Стержень 3 приспособления, на который при испытании надевают втулку колодки, может перемещаться в вертикальном направлении. Стержень 2, в отверстие которого перемещается стержень 3, входит в трубку приспособления и может перемещаться в горизонтальном направлении. Винты 4 предназначены для закрепления стержней 2 и 3 при установке носочной части подошвы обуви в горизонтальном положении. Для закрепления носочной части обуви, помещаемой на резиновую подушку 12, служат винты 6.

Зажим 7 укреплен на ленте 5, закрепляемой в верхних зажимах разрывной машины. Зажим 7 состоит из жестко закрепленной верхней пластины 9 и съемной нижней пластины 10. Винт 11 прикрепляет нижнюю пластину и зажимает край носочной части подошвы между пластинами 9 и 10. Винт 8 является упором при установке пластины 10 параллельно пластине 9. Прибор снабжен набором съемных пластин 10, отличающихся контуром АВ поверхности, прилегающей к носочной части обуви, с целью обеспечения надежного закрепления края подошвы в зависимости от формы носочной части применяемых фасонов колодок (см.рис. 4.2).

Рис.4.2. Набор съемных пластин для обуви с узкой (а), со средней (б). с широкой (в) формой носочной части

Края пластин 9 и 10 имеют острую, мелкую нарезку, а край пластины 10 скошен. Методика и порядок выполнения испытания

Подлежащая испытанию обувь выдерживается при комнатной температуре и влажности не менее 24 ч. после прикрепления подошвы. Испытуемую обувь осматривают визуально и на ходовой поверхности наносят мелом порядковый номер и если имеются в носочной части гвозди, то их удаляют. Далее приступают к разметке обуви (рис.4.3), сущность которой заключается в следующем:

Рис.4.3. Схема разметки испытуемой обуви

а) через наиболее выступающие точки носочной и пяточной частей ходовой стороны подошвы проводят продольную линию CD карандашом или мелом (рис. 4.3, а); б) в точке C измеряют ширину полочки от фрезеровки b (видимый край подошвы) линейкой точностью до 0,5 мм (рис. 4.3, б ); в) на линии CD, на расстоянии равном b + 10 мм, намечают точку, через которую проводят линию EF, перпендикулярную продольной линии CD и концы ее продолжают на урез; г) по линии EF измеряют ширину подошвы b1 с точностью до 0,5 мм (рис. 4.3, б); д) в точках E и F измеряют ширину полочки от фрезеровки b2 и b3 (видимый край подошвы) линейкой с точностью до 0,5 мм ( рис. 4.3, б). е) Размеченную полупару обуви надевают на колодку, имеющую втулку. Перед испытанием колодку с обувью надевают на стержень 3 прибора (см. рис.4.1). Обувь при этом укладывают на резиновой подушке 12 так, чтобы носочная часть подошвы занимала горизонтальное положение.

σ=

P , b1 − (b2 + b3 )

где P - нагрузка отрыва в носочной части подошвы в кН; b1 - ширина подошвы по линии EF в м; b2 и b3 - ширина видимого края подошвы в точках E и F.

Таблица 4.1

b3

Характер расслаивания

b2

Сопротивление отрыву в кН/м

b

Нагрузка отрыва носочной части в кН

Ширина видимого края подошвы в, м

Ширина подошвы по линии EF b1 в м

Подош ва обуви

толщина

Материал верха

Размер

Фасон колодки

Род

Вид

Полупара

Характеристика испытуемой обуви

материал

Форма записи результатов определения прочности крепления подошвы в носочной части по ГОСТ 10241 –62

Номер пары

Расстояние между краем носочной части и прибором устанавливают равным 50 мм. Обувь устанавливают по высоте и на данном расстоянии от зажима 7 путем соответствующего перемещения стержней 2 и 3. Установленную обувь закрепляют винтами 6. Из прилагаемого к прибору набора пластин подбирают одну с контуром, соответствующим форме носочной части фасона колодки испытуемой обуви, и укрепляют ее в зажиме прибора винтом 11. Край носочной части подошвы располагают между пластинами 9 и 10 и в таком положении плотно закрепляют винтом 11, сохраняя при этом параллельность пластин 9 и 10 с помощью винта 8. При включении разрывной машины приспособление 1 вместе с колодкой и обувью начинает опускаться. Отслаивание подошвы продолжают до момента достижения линией отрыва отметок на урезе подошвы, являющихся продолжением линии EF. При проведении испытания наблюдают за характером расслаивания. В момент совпадения линии отрыва подошвы с линией EF по шкале разрывной машины фиксируют нагрузку с точностью до 0,1 кгс. Сопротивление отрыву в кН/ м ( σ ) рассчитывают по формуле

Нормативы прочности клеевого крепления носка для лабораторного испытания

№ пп

1

Материал подошвы

Дошкольная

девичья

школьная для мальчиков и девочек

1-я группа

2-я группа

3,05 3,07 3,10 3,14

2,89 2,90 2,94 2,98

2,86 2,88 2,91 2,95

Гусариковая

4,36 4,40 4,45 4,50

4,18 4,22 4,26 4,32

3,99 4,02 4,07 4,13

4,0 4,04 4,08 4,14

3,61 3,64 3,68 3,73

2,0-2,5 3,0 3,6 4,2 2,0-2,5 3,0 4,0 5,0

5,32 5,36 5,41 5,48 5,31 5,36 5,48 5,62

5,10 5,15 5,19 5,26 5,09 5,16 5,26 5,39

4,87 4,91 4,95 5,02 4,86 4,91 5,02 5,14

4,89 4,93 4 97 5,04 4,88 4,93 5,04 5,16

4,40 4,44 4.48 4,54 4,40 4,44 4,54 4,64

*

*

*

3,71 3,74 3,82 3,92

3,51 3,54 3,62 3,71

*

Резины пористые В, ВШ, ИШ и др.

4,0-4,5 5,0 5,5 6,0 8,0 10,0 12,0 14,0 15,0

5,50 5,58 5,67 5,74 6,03 6,49 6,93 7,87 8,55

5,28 5,35 5,44 5,51 5,78 6,22 6,65 7,49 8,20

5,04 5,11 5,19 5,26 5.52 5,94 6,34 7,20 7,83

5,05 5,13 5,21 5,27 5,54 5,97 6,37 7,24 7,85

4,56 4,62 4,70 4,75 5,0 5,37 5,74 6,51 7,08

3,83 3,89 3,96 4,00 4,21 4,52 4,83 5,49 5,96

3,64 3,69 3,75 3,79 3,99 4,29 4,58 5,20 5,65

3,61 3,66 3,72 3,76 3,95 4,25 4,55 5,15 5,60

Полиуретан, термоэластопласт, поливинилхлорид

5,0 6,0 8,0 10,0 12,0 15,0

5,59 5,80 6,07 6,55 7,23 8,59

5,37 5,48 5,83 6,29 6,93 8,23

5,12 5,31 5,56 6,00 6,61 7,86

5,14 5,33 5,58 6,01 6,64 7,90

4,63 4,80 5,03 5,42 5,99 7,12

3,90 4,04 4,23 4,57 5,04 5,03

3,69 3,83 4,01 4,33 4,78 5,68

*

Кожа натуральная

Кожволон

3

Резина непористая, резины "стиронип" и "транспорент"

5

прочность крепления носка подошвы при отрыве для исходного размера полупары обуви:

2,0-2,5 3,0 3,5 4,1

2

4

Относительная σ, кН/м, не менее Толщина подошвы минимальная, мм мужс женск мальчикокая ая вая

Таблица 4.2 подошвы к верху обуви со средней шириной носочной части на отрыв по ГОСТ 10241-62

* ---------значения не нормируются.

Контрольные вопросы. 1.В чем состоит сущность метода испытания прочности крепления подошвы в носочной части? 2 Каково устройство и принцип работы приспособления для отрыва носка подошвы? 3. В чем заключается подготовка обуви к испытанию прочности по ГОСТ 10241-62? 4. По какой формуле рассчитывается сопротивление отрыву подошвы в носочной части? 5. Какие различают виды разрушений клеевых соединений обуви?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зурабян К.М. и др. Материаловедение изделий из кожи: Учебник для вузов. М.: Легпромбытиздат, 1988.- 415 с. 2. Зыбин А.Ю. Двухосное растяжение материалов для верха обуви.- М.: Легкая индустрия, 1974.- 119 с. 3. Раяцкас В.Л. Практикум по технологии изделий из кожи: Учебное пособие для студентов вузов легкой промышленности.М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981.- 279 с. 4. Михеева Е.Я., Беляев Л.С. Современные методы оценки качества обуви и обувных материалов.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.- 248 с. 5. Стронгин Б.М., Морева В.Н. Справочник мастераобувщика.- 3-е издание, перер. и доп.- М.: Легпромбытиздат, 1990.- 336 с. 6. Селиванов М.Н., Фридман А.Э. Качество измерений: Метрологическая справочная книга.- Л.: Лениздат, 1987.295 с. 7. Кузьмичев В.Е. Методы обработки данных: Методические указания по применения методов математической статистики и ЭВМ при выполнении учебных, курсовых и дипломных научных работ. Иваново: ИВТИ, 1983. – 35 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа 1. Определение физикомеханических свойств кож для верха обуви сферическим растяжением без отбора проб…………………………………2 Лабораторная работа 2. Влияние технологических факторов формования сжатием на формоустойчивость изделий из кожи………………………………………………..9 Лабораторная работа 3. Определение прочности приклеивания подошвы по прочности лабораторных образцов……………………………………………………….20 Лабораторная работа 4.Оценка прочности крепления подошв в носочной части обуви……………………………..28 Список рекомендуемой литературы………………….38

Методические указания по выполнению лабораторных и учебно-исследовательских работ по дисциплине «Методы и средства исследований материалов, обуви и кожгалантерейных изделий» для студентов 3-го курса специальности 281100 «Технология изделий из кожи»

Составитель: Раднатаров В.Ц. Рецензент: Шахов В.Н. Компьютерный набор и верстка: Раднатаров В.Ц.

Подписано в печать ________________2002 г. Формат 60х80 1/16. Усл. п.л. , уч.-изд. л. 2,0. Тираж 30 экз. РИО ВСГТУ. г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40, а. Отпечатано в типографии ВСГТУ. г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 42.