成品鞋幫底黏合強(qiáng)度性能影響因素分析及對策

陳亞民

(華測檢測認(rèn)證集團(tuán)股份有限公司，廣東深圳518101)

0引言

隨著人民生活水平的提高和材料科學(xué)的發(fā)展，市場上出現(xiàn)了很多結(jié)構(gòu)輕巧、款式新穎和外觀色彩鮮艷新奇的各種類型成品鞋，因其獨(dú)特的外觀效應(yīng)受到消費(fèi)者的廣泛喜愛。當(dāng)穿著外觀美麗但黏合強(qiáng)度卻較差的鞋玩耍、走路或跑步時(shí)，鞋易出現(xiàn)開膠現(xiàn)象，影響穿著使用，最終導(dǎo)致很多工廠面臨因鞋黏著力差而產(chǎn)生退貨和返工，不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至還存在倒閉的風(fēng)險(xiǎn)。

幫底黏合性是指幫面與鞋底通過膠水結(jié)合在一起的黏合強(qiáng)度，是成品鞋性能的重要指標(biāo)之一，其黏合強(qiáng)度的大小直接影響鞋子的穿用時(shí)限。良好的黏合性有利于人們行走穩(wěn)定，從而減少傷害。因此，通過幫底黏合性試驗(yàn)和失敗類型分析，對黏合面的表面處理、膠黏劑和被黏物的性能、刷膠、膠膜的烘干活化、黏合操作、壓合等因素進(jìn)行研究，深入探討各因素對黏合結(jié)果的影響，并提出一些建議，希望有助于提高鞋類產(chǎn)品生產(chǎn)過程中成品鞋的幫底黏合強(qiáng)度。

1 黏合強(qiáng)度測試

實(shí)驗(yàn)室在對鞋類產(chǎn)品幫底黏合強(qiáng)度性能進(jìn)行測試的取樣方式非常重要。取樣時(shí)要在一雙鞋的左右腳內(nèi)外腰處取四只試片，其長度至少為50mm，寬度約為15 mm，并把鞋面與鞋底從膠水處分開約10mm，然后將試片夾在拉力機(jī)的夾具上，使上下夾具內(nèi)的試片分開方向和夾具中心線重合。測試前設(shè)定拉力試驗(yàn)機(jī)速度為（100±20）mm/min，開動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)，穩(wěn)定后記錄力-形變曲線圖，并用整段曲線的力量平均值F除以試片平均寬度A所得的值R（N/mm）作為黏合強(qiáng)度。測試后觀察剝離面的破壞情況并進(jìn)行分類，以此模擬人體穿鞋時(shí)用力行走使鞋面與鞋底分離或使鞋底層間分離而得到鞋面與鞋底間或鞋底層間單位寬度的結(jié)合力，以單位寬度的結(jié)合力大小來評價(jià)成品鞋黏合強(qiáng)度的優(yōu)劣。

目前各種鞋類產(chǎn)品對幫底黏合強(qiáng)度的指標(biāo)要求不盡相同，結(jié)合國內(nèi)外鞋類產(chǎn)品測試結(jié)果情況，不同鞋類黏合強(qiáng)度要求詳見表1。

表1 不同鞋類黏合強(qiáng)度要求

2 幫底黏合破壞類型

在鞋類產(chǎn)品黏合強(qiáng)度性能檢測過程中通常會(huì)出現(xiàn)多種破壞類型，它們分別為：黏合層從其中一種材料上分離的破環(huán)類型，黏合層分離但并未脫開的破壞類型，兩個(gè)黏合層黏合不當(dāng)?shù)钠茐念愋停牧纤毫哑茐牡念愋停ū韺铀浩?、深層撕破或完全撕破）和多類型破壞的類型?/p>

2.1 黏合層從其中一種材料上分離

在鞋面和大底兩個(gè)被黏物中，膠水只與其中一種被黏物相黏，與另一被黏物不黏或大面積缺膠。此類黏合破壞類型的問題多集中于無膠黏劑的被黏物。若黏合面未進(jìn)行打粗或打粗不到位，無法有效去除幫腳處的涂飾層和外底黏合面上的脫膜劑、氧化膜等隔離物質(zhì)，不利于膠黏劑的擴(kuò)散和滲透，形成的黏合過渡層影響?zhàn)ず蠌?qiáng)度；化學(xué)處理時(shí)未使用處理劑或使用不匹配的處理劑將導(dǎo)致被黏物的表面與膠黏劑間較差的親和力及相容性差的過渡層，使得膠黏劑不能向被黏物內(nèi)部進(jìn)行擴(kuò)散和滲透而影響?zhàn)ず蠌?qiáng)度。黏合面的潔凈度是影響?zhàn)ず蠌?qiáng)度的一個(gè)重要因素，一旦黏合面凈化不好，將無法去除黏合表面的隔離膜、粉塵、油污等，影響?zhàn)ず蠌?qiáng)度。膠黏劑的用量大小也會(huì)影響?zhàn)ず蠌?qiáng)度，黏劑量用量少，黏合面呈點(diǎn)接觸狀態(tài)，膠膜不連續(xù)降低黏合強(qiáng)度；若黏劑量用量過大，黏合面雖然呈面接觸狀態(tài)，但膠膜厚度過厚會(huì)造成膠黏劑中溶劑揮發(fā)不暢，易產(chǎn)生氣泡降低黏合強(qiáng)度。刷膠技術(shù)也會(huì)影響?zhàn)ず蠌?qiáng)度，由于膠膜厚度的影響因素有膠黏劑濃度、刷膠次數(shù)和刷膠力，膠黏劑的濃度越高，其有效物質(zhì)的含量越高，形成的膠膜厚度越厚，濃度不當(dāng)會(huì)降低黏合強(qiáng)度。此外，刷膠次數(shù)過多，形成過厚的膠膜會(huì)降低黏合強(qiáng)度；刷膠力的控制也會(huì)影響?zhàn)ず蠌?qiáng)度，刷膠力的大小會(huì)導(dǎo)致被黏物表面滯留的膠量形成厚薄不一的膠膜，影響?zhàn)ず蠌?qiáng)度。

2.2 黏合層分離但并未脫開

在鞋面和大底兩個(gè)被黏物中，膠水與被黏物層間黏合良好，但剝離發(fā)生在膠水層間并伴有膠絲，出現(xiàn)這種問題是由于操作不當(dāng)造成的。若膠黏劑中的溶劑或水分未充分揮發(fā)，縮短了干燥時(shí)間，未促使膠黏劑分子向被黏物內(nèi)部的擴(kuò)散和滲透，未達(dá)到“指觸干”就進(jìn)行黏合，會(huì)造成黏合強(qiáng)度不理想。若膠黏劑和固化劑相配的比例不適合或無需加配固化劑，其中熱熔型膠黏劑無需加配固化劑，只有溶劑型和水基型膠黏劑才需加配固化劑，否則效果適得其反，因?yàn)樵谂淠z時(shí)若固化劑的用量較少，線性膠黏劑分子間的交聯(lián)反應(yīng)程度偏低，使內(nèi)聚力偏小，造成黏合強(qiáng)度低。配膠規(guī)律不正確，未根據(jù)被黏物的性質(zhì)和季節(jié)的不同進(jìn)行配膠，或未為膠黏劑和固化劑交聯(lián)反應(yīng)提供反應(yīng)活化能，都會(huì)降低黏合強(qiáng)度。膠黏劑表面雖進(jìn)行固化，但內(nèi)部仍存有的溶劑或水分使膠層內(nèi)部產(chǎn)生氣泡，也會(huì)降低黏合強(qiáng)度。若黏合外底后壓合時(shí)機(jī)不成熟，壓力低、時(shí)間短，或壓合不到位，壓合中間就會(huì)留有空隙，未使被黏物黏合面緊密接觸，松壓力時(shí)產(chǎn)生膠水間拉絲現(xiàn)象，都會(huì)降低黏合強(qiáng)度。

2.3 兩個(gè)黏合層黏合不當(dāng)

在鞋面和大底這兩個(gè)被黏物中，兩個(gè)被黏物黏合面上都有膠黏劑膜，且膠膜完整，但黏合強(qiáng)度低。此類黏合破壞類型的問題集中于膠黏劑。在未了解固化劑的膠黏類型和被黏物的性質(zhì)時(shí)盲目配膠，未有效進(jìn)行配膠。由于鞋用膠黏劑的分子結(jié)構(gòu)大部分為線性或支鏈型，分子間的內(nèi)聚力較小，未采取相應(yīng)的配膠就直接黏合鞋面與大底會(huì)造成黏合強(qiáng)度較小。在膠黏劑中加入的固化劑可以有效增加黏合強(qiáng)度，但用量過多或過少均會(huì)影響?zhàn)ず蠌?qiáng)度。膠黏劑固化時(shí)兩個(gè)被黏物黏合面上的膠膜未發(fā)生黏合，或膠黏劑交聯(lián)反應(yīng)活化性能不足，膠黏劑本身的內(nèi)聚力過低，兩個(gè)被黏物黏合面上的膠膜不再發(fā)生黏合。貼合外底后未壓合、壓合不到位或不及時(shí)、壓力過小、壓合時(shí)間不足或壓合后的靜置時(shí)間不足都會(huì)影響?zhàn)ず蠌?qiáng)度。

2.4 材料撕裂

材料撕裂現(xiàn)象主要有表層撕破、深層撕破和完全撕破三種形式（見圖1）。在鞋面和大底兩個(gè)被黏物中，剝離時(shí)被黏物被撕裂，而黏合面未被剝開。此類黏合破壞類型的問題在于被黏物。當(dāng)被黏物表層材料強(qiáng)度不夠或材料本身撕裂強(qiáng)度性能差時(shí)，會(huì)導(dǎo)致被黏物表層被撕裂破壞。若打粗的深度不合理，對于輕質(zhì)材料過度打粗也會(huì)使材料變?nèi)跻子谒毫?，但打粗不足可能使粒面從皮料的主體脫落，造成黏合強(qiáng)度偏小。

圖1 材料撕裂現(xiàn)象圖

2.5 多類型破壞類型

在鞋面和大底兩個(gè)被黏物中，破壞類型存在多種狀態(tài)并存的現(xiàn)象。一般材料表面涂飾層先被撕開（出現(xiàn)起始峰值），然后沿涂飾層與基布層撕開。此類黏合破壞類型的問題需要進(jìn)行詳細(xì)分析，任何一種情況都不是由單一因素引起的，需要結(jié)合實(shí)際樣品在工作中的情況進(jìn)行分析，從而尋求提高鞋類產(chǎn)品黏合強(qiáng)度的方法。

3 提高黏合強(qiáng)度的對策

黏合強(qiáng)度作為鞋類產(chǎn)品的一項(xiàng)重要力學(xué)性能，是鞋類產(chǎn)品檢測的關(guān)鍵要素。為提高鞋類產(chǎn)品的黏合強(qiáng)度性能，結(jié)合鞋類產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，對上述存在的5種破壞類型采取不同的措施進(jìn)行改正。

3.1 正確處理黏合面的表面質(zhì)量

黏合面的處理方法有砂輪起絨和化學(xué)處理。砂輪起絨也稱打粗，是解決鞋類產(chǎn)品開膠問題最有效的方法。打粗的好壞直接影響幫底黏合強(qiáng)度的大小。在打粗時(shí)，需要對打粗的位置、深度和均勻度進(jìn)行控制。打粗時(shí)幫腳的砂磨要縮進(jìn)外底黏合位置0．5～0．8 mm，外底合面一律砂磨起絨，壓跟鞋外底只砂磨到跟口線后5～8 mm處，后面的部位不砂磨；若裝跟部位需要砂磨，后跟部距內(nèi)底邊楞3～5 mm的邊緣則不能砂磨，否則裝配鞋跟后子口處會(huì)外漏砂痕。

外底黏合面的砂磨以砂磨至表面無光，呈現(xiàn)出細(xì)密的絨毛為準(zhǔn)。對打粗深度進(jìn)行控制，幫腳的砂磨以砂除表面涂飾層露出纖維，呈現(xiàn)的絨毛短而密，長度以0．2～0．3 mm為宜。一般來說，皮料去除表面粒層直至真皮層，相當(dāng)于去除皮料總厚度的25%～35%。PU涂層織物砂磨到2～3 mm，即鞋面接觸到鞋底的地方，可以避免PU層在穿著時(shí)脫落。

打粗要均勻，并確保無漏打和破環(huán)的現(xiàn)象。當(dāng)出現(xiàn)打粗不易操作且費(fèi)工費(fèi)時(shí)或新型材料不適合進(jìn)行打粗處理時(shí)，建議采取化學(xué)方法進(jìn)行處理，并用反應(yīng)型化學(xué)處理劑對黏合材質(zhì)的表面進(jìn)行處理，使被黏物表面結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使非極性材料的表面極性增大，從而提高膠黏劑的親和力，增強(qiáng)幫底黏合強(qiáng)度。當(dāng)幫面材料為PU、PVC等合成材料時(shí)，應(yīng)采用溶劑型處理劑，以溶解被黏物表面的油脂及蠟類物質(zhì)，使與被黏物間有相容性好的過渡層，促使膠黏劑能向內(nèi)部擴(kuò)散和滲透，從而增加黏合強(qiáng)度。當(dāng)黏合材質(zhì)為非極性物質(zhì)時(shí)，選取與非極性物質(zhì)有良好親和性的媒介型處理劑，從而增加黏合強(qiáng)度。

因此，黏合面的潔凈度是影響?zhàn)ず蠌?qiáng)度的一個(gè)重要因素，在刷膠前應(yīng)徹底凈化黏合表面，除去黏合表面的隔離膜和粉塵，清洗凈油污，吸走水分等。

3.2 確保膠黏劑的適用性

采取模擬測試法或?qū)嵨餃y試法篩選膠黏劑，以確定膠黏劑適用性；通過對被黏物的撕裂強(qiáng)度測試，確認(rèn)被黏物的撕裂性能好壞；采用補(bǔ)強(qiáng)（如來回車“V”形回線）方式增強(qiáng)材料撕裂強(qiáng)度。當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)方可投產(chǎn)使用，否則需更換膠黏劑或被黏物。

3.3 管控配膠及刷膠過程

按作用原理對膠黏劑進(jìn)行配膠，根據(jù)被黏物的性質(zhì)嚴(yán)格控制固化劑的用量比例，找出膠黏劑和固化劑相配的最佳比例和相適應(yīng)的環(huán)境。一般來說，環(huán)氧樹脂型膠黏劑常用胺類或酸酐類固化劑相配，不飽和聚酯樹脂類膠黏劑則使用過氧化合物類固使化劑相配，且固化劑的比例應(yīng)根據(jù)季節(jié)的變化適度增減（夏季可減量，冬季可加量）。

當(dāng)適量的膠黏劑與被黏物黏合在一起時(shí)，黏合面呈面接觸狀態(tài)，膠膜厚度適中且呈連續(xù)狀態(tài)，黏合強(qiáng)度就高。刷膠的厚度適宜，即膠膜厚度為0．2 mm時(shí)黏合強(qiáng)度最大，黏接效果最好。一般通過對膠黏劑濃度、刷膠次數(shù)和刷膠力的改變來控制膠膜的厚度。在操作過程中采取幫底各刷兩次膠：刷第一遍時(shí)稍稀，使膠黏劑充分浸潤被黏物的表面，促進(jìn)膠黏劑向被黏物的內(nèi)部擴(kuò)散和滲透；刷第二遍時(shí)膠的濃度要高于第一遍，第二遍膠對提高黏合強(qiáng)度起著決定性的作用。刷膠的寬度要與幫腳在內(nèi)底上的搭接量一致，或稍微大于搭接量。

3.4 把握膠膜的烘干活化

膠膜的烘干活化一般在連續(xù)的兩節(jié)烘箱中完成，第一節(jié)烘箱的烘干活化溫度為40～50℃，第二節(jié)烘箱的烘干活化溫度為60～70℃，烘干時(shí)間約為10～12 min。

3.5 標(biāo)準(zhǔn)化黏合外底

將刷膠和烘干活化的外底與幫腳、內(nèi)底黏合在一起的操作稱為黏合外底。黏合外底的操作間需保持干爽清潔，防止粉塵玷污膠膜；環(huán)境溫度與烘箱溫度差應(yīng)不高于30℃，以防止膠膜表面凝結(jié)水而影響?zhàn)ず蠌?qiáng)度；除去黏合面以外的余膠，按照前尖─前掌外側(cè)─前掌內(nèi)側(cè)─后跟─腰窩部位的順序黏合外底，并把握好黏合時(shí)機(jī)和技巧，當(dāng)黏合面達(dá)到“指觸干”的狀態(tài)時(shí)方可黏合，使被黏合面緊密接觸。

3.6 準(zhǔn)確操作壓合

黏合外底后，利用機(jī)器將外底與幫腳和內(nèi)底進(jìn)一步壓實(shí)提高黏合強(qiáng)度的操作稱為壓合。壓合時(shí)選擇適當(dāng)?shù)膲毫Α汉蠒r(shí)間、時(shí)機(jī)和壓合部位。一般情況下，壓力越大，壓合時(shí)間越長，壓合時(shí)機(jī)掌握越好，黏合強(qiáng)度就越高。但壓力越大，壓合時(shí)間越長，被壓物變形程度也越大，其產(chǎn)生的試圖恢復(fù)變形的內(nèi)應(yīng)力也越大；當(dāng)卸壓后，在內(nèi)應(yīng)力的作用下外底與幫腳、內(nèi)底間容易開膠。應(yīng)在黏底后趁膠黏劑分子處于活化狀態(tài)時(shí)進(jìn)行壓合，其活化狀態(tài)越好，黏合強(qiáng)度就越高。壓合的各部位應(yīng)與產(chǎn)生壓力的機(jī)器緊密接觸，不可產(chǎn)生空壓。