Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ bền mối dán phần mũ giầy với phần đế giầy bảo vệ cho công nhân ngành thép

Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu: Mục đích nghiên cứu của luận văn là: Thiết lập được ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ chính là nhiệt độ sấy màng keo,

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

TÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ bền mối dán phần mũ

giầy với phần đế giầy bảo vệ cho công nhân ngành thép

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Công nghệ Vật liệu Dệt may (ghi chuyên ngành của học vị được công nhận)

Hà Nội – Năm 2012

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Họ và tên tác giả luận văn TRẦN THỊ NHUẦN

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ bền mối dán phần mũ giầy với

phần đế giầy bảo vệ cho công nhân ngành thép

Chuyên ngành : Công nghệ Vật liệu Dệt may

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Công nghệ Vật liệu Dệt may (ghi chuyên ngành của học vị được công nhận)

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

1 TS Bùi Văn Huấn

Trang 3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

Họ và tên tác giả luận văn TRẦN THỊ NHUẦN

Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ bền mối dán phần mũ giầy với

phần đế giầy bảo vệ cho công nhân ngành thép

Chuyên ngành : Công nghệ Vật liệu Dệt may

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Công nghệ Vật liệu Dệt may (ghi chuyên ngành của học vị được công nhận)

1 TS Bùi Văn Huấn

Trang 4

TS Bùi Văn Huấn

Trang 5

TRẦN THỊ NHUẦN 1 LUẬN VĂN CAO HỌC

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 3 LỜI CẢM ƠN 4 Danh sách các ký hiệu, các từ viết tắt 5

Danh mục các hình vẽ, đồ thị 6

Danh mục các biểu bảng 8

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 13

1.1 Bản chất dán trong sản xuất giầy 13

1.2 Các loại keo dán đế giầy 27

1.3.2 Quét keo chi tiết 39

1.4 Đặc điểm môi trường lao động ngành thép và yêu cầu đối với mối dán đế

Trang 6

2.2 Nội dung nghiên cứu 51

2.2.2 Nghiên cứu khảo sát miền biến thiên của các thông số 52

2.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng đồng thới của các yếu tố đến độ bền mối

dán keo

54

2.3 Phương pháp nghiên cứu 56

2.3.3 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 59

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 63

3.3 Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến độ bền mối

dán keo vật liệu đế giầy

68

3.3.1 Kết quả thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm 68

3.3.3 Các thông số công nghệ tối ưu 74

Tài liệu tham khảo 81

Phụ lục 83

Trang 7

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả xin cam đoan luận văn được thực hiện dưới sự hướng dẫn của Tiến

sỹ Bùi Văn Huấn Kết quả nghiên cứu được thực hiện tại Phòng thí nghiệm của

Viện Dệt May – Da giầy & Thời Trang Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Tác giả xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung luận văn Luận văn

không có sự sao chép từ các luận văn khác về nội dung, hình ảnh cũng như các kết

quả nghiên cứu được trình bày trong luận văn

Người thực hiện

Trần Thị Nhuần

Trang 8

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Tiến sỹ Bùi Văn Huấn,

người đã tận tâm chỉ bảo em trong suốt quá trình thực hiện đề tài này

Em xin gửi lời cảm ơn tới Thầy Cô Viện Dệt May – Da giầy & Thời Trang

đã giảng dạy, truyền đạt những kiến thức mới và sâu về chuyên môn cũng như giúp

đỡ em trong quá trình em học tập và nghiên cứu

Em xin gửi lời cảm ơn tới Công ty TNHH Giầy da Ninh Cường – Cổ Loa –

Đông Anh – Hà Nội, Phòng thí nghiệm Vật liệu Dệt của Viện Dệt May – Da giầy &

Thời Trang và Viện Đào tạo Sau đại học Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội đã tạo

điều kiện thuận lợi cho em học tập nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Trong quá trình thực hiện luận văn, em đã không ngừng học hỏi trau dồi kiến

thức, tích cực thu thập tài liệu, tổng hợp các kiến thức cả lý thuyết và thực hành

Tuy nhiên vì thời gian có hạn và bản thân còn có nhiều hạn chế, vậy em rất mong

được sự góp ý của thầy cô giáo và các bạn

Trang 9

Danh sách các ký hiệu, các từ viết tắt

PU: Poliuretan

PVC: Polyvinyl clorua

TEP: Thermoplastic polymer

TNHH: Trách nhiệm hữu hạn

Trang 10

Danh mục các hình vẽ, đồ thị

Hình 3 Sơ đồ thấm ướt (a) và không thấm ướt (b) bề mặt rắn bởi chất lỏng 21

Hình 4 Sơ đồ xác định góc cạnh thấm ướt trên lớp phân cách chất lỏng và vật rắn 21

Hình 7 Sơ đồ bộ gá vào máy kéo đứt để xác định độ bền mối dán keo đế giầy 22

Hình 9 Máy ép PPP–5–0 để dán đế giầy 43

Hình 13 Sơ đồ dán đế có mép cao trong khuôn ép dạng buồng 45

Hình 14 Mô hình thực nghiệm xác định loại keo dán phù hợp 52

Hình 15 Mô hình thực nghiệm xác định miền biến thiên của các thông số công

nghệ

53

Hình 16 Mô hình thực nghiệm xác định ảnh hưởng của các thông số công nghệ 56

Hình 17 Vị trí của miếng mẫu thử trong ngàm kẹp 57

Hình 18 Ví dụ về đồ thị lực/độ biến dạng 57

Hình 20 Thiết bị thử độ bền mỏi của mẫu dán keo đế 58

Hình 21 Các mẫu chuẩn bị thí nghiệm 59 Hình 22 Trang thiết bị chuẩn bị mẫu thí nghiệm 61

Hình 24 Bảng số liệu thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm trên phần mềm

Design expert

70

ý nghĩa của các hệ số trên phần mền Design Expert

70

và kiểm tra ý nghĩa của các hệ số trên phần mền Design Expert

70

Trang 11

Hình 29 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ tương tác giữa nhiệt độ sấy

74

Hình 30 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ tương tác giữa nhiệt độ sấy và áp suất ép

75

Hình 31 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ tương tác giữa nhiệt độ sấy và thời gian ép

75

Hình 32 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ tương tác giữa nhiệt độ sấy và thời gian ép

76

Hình 33 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ tương tác giữa áp suất ép dán và thời gian

76

Hình34 Biểu đồ thể hiện mối quan hệ tương tác giữa áp suất ép dán và thời gian ép

77

Trang 12

Danh mục các biểu, bảng

Bảng 1 Độ bám dính của keo PU với cao su trên cơ sở các loại cao su nguyên

liệu khác nhau

18

Bảng 3 Thành phần keo policloropren, phần khối lượng 30

Bảng 4 Các thông số đế giầy được lựa chọn nghiên cứu 49

Bảng 5 Các thông số của da được lựa chọn nghiên cứu 50

Bảng 6 Các đặc trưng cơ lý của da làm mũ giầy bảo vệ 50

Bảng 7 Các phương án thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm 55

Bảng 9 Kết quả thí nghiệm xác định độ bền mối dán đế 64

Bảng 10 Bảng mã hóa các thông số công nghệ 68 Bảng 11 Kết quả thí nghiệm theo quy hoạch thực nghiệm 68

Trang 13

LỜI MỞ ĐẦU

Lý do chọn đề tài: Lắp ráp các chi tiết phần đế giầy với phần mũ giầy (hay

còn gọi là ráp đế giầy) là công đoạn quan trọng trong quy trình công nghệ sản xuất

giầy Việc lắp ráp không chính xác hoặc mối ráp nối đế giầy với mũ giầy có độ bền

kém làm giảm đáng kể chất lượng và tuổi thọ của giầy

Trong quá trình sử dụng, dưới tác động của bàn chân (bẻ uốn nhiều lần) mối

ráp đế giầy cũng chịu tác động ép nén, bẻ uốn lặp lại Ngoài ra mối ráp nối này chịu

tác động đáng kể của các yếu tố cơ, lý nhiệt, hóa từ môi trường bên ngoài Các tác

động này làm cho mối ráp nối nhanh chóng bị giảm độ bền và dẫn đến bị phá hỏng

Trong môi trường lao động nặng nhọc và nóng nhiệt như trong ngành thép mối ráp

đế giầy bảo vệ chịu các tác động mạnh mẽ hơn và nhanh bị giảm bền Do vậy, việc

lựa chọn phương pháp ráp đế giầy phù hợp cũng như tối ưu hóa các thông số công

nghệ để đảm bảo độ bền tốt nhất cho mối ráp đế giầy là công việc quan trọng cần

phải tiến hành khi sản xuất giầy bảo vệ

đế giầy bằng công nghệ dán keo được sử dụng phổ biến nhất Trên 90 % số lượng

giầy thông dụng được sản xuất bằng công nghệ dán keo đế giầy Giầy bảo vệ cho

lao động ngành thép sử dụng các loại da thuộc làm mũ giầy và lót mũ giầy, đế giầy

từ cao su lưu hóa, pho mũi thép chống va đập và ép nén, lót thép chống đâm xuyên

theo toàn bộ bề mặt đế giầy nên việc áp dụng phương pháp ráp đế giầy bằng công

nghệ dán keo để sản xuât loại giầy này là phù hợp nhất

Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ vật liệu và công

nghệ hóa học đã sản xuất ra các loại keo có độ bền dán rất tốt cho tất cả các loại vật

liệu Tuy nhiên, dán keo là quá trình hóa lý phức tạp và chịu ảnh hưởng của nhiều

nhóm yếu tố: tính bám dính của chất dán, cấu trúc mối dán, công nghệ dán và điều

kiện sử dụng sản phẩm

Trong số các yếu tố này, có các yếu tố đã được quy định trong hướng dẫn sử

dụng keo dán hoặc quy định bởi nhà sản xuất ví dụ như nồng độ keo, mục đích sử

dụng cho các loại vật liệu dán, chất xử lý bề mặt vật liệu đi kèm khi sử dụng keo

Trang 14

dán, nhiệt độ, thời gian sấy trung bình v.v Các yếu tố công nghệ dán phụ thuộc

nhiều vào đặc điểm của các vật liệu làm giầy (mũ giầy và đế giầy), ví dụ cùng là đế

cao su lưu hóa nhưng thành phần hỗn hợp nguyên liệu cao su có thể rất khác nhau

và yêu cầu các thông số công nghệ dán khác nhau để đạt được mối dán có độ bền

cao Ngoài ra, các yếu tố công nghệ còn tùy thuộc vào công nghệ dán, ví dụ khi sử

dụng công nghệ sấy tự nhiên (với nhiệt độ phòng trong thời gian dài từ 30 phút đến

60 phút), cần phải hoạt hóa màng keo trước khi dán và độ bền mối dán bị ảnh

hưởng nhiều bởi thời gian và nhiệt độ hoạt hóa màng keo Khi sử dụng công nghệ

sấy tăng cường trong thời gian 3 đến 5 phút ở nhiệt độ 70 ÷ 80 °C thì không cần

phải hoạt hóa màng keo v.v

Với các lý do nêu trên, việc “Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố đến độ

bền mối dán phần mũ giầy với phần đế giầy bảo vệ cho công nhân ngành thép”

nhằm thiết lập được công nghệ dán đế tối ưu đảm bảo chất lượng mối dán là việc

làm cần thiết và có tính thực tiễn cao Đây cũng là một phần nghiên cứu thuộc đề tài

“Nghiên cứu quy trình thiết kế và chế tạo giày cao cổ có tính năng bảo vệ cao sử

dụng trong một số môi trường khắc nghiệt” Mã số: 01C-01/02-2010-2

Lịch sử nghiên cứu: Việc nghiên cứu về giầy bảo hộ lao động đã được

nhiều nước trên thế giới tiến hành và đã chế tạo được rất nhiều loại giầy bảo vệ có

chất lượng cao trang bị cho quân đội, cho công nhân các ngành công nghiệp khác

nhau [10-12, 21] Các nghiên cứu tập trung vào chế tạo các loại nguyên phụ liệu

mới có chức năng bảo vệ cao, nghiên cứu các công nghệ ráp đế cho các loại giầy

chuyên dụng, chế tạo các loại keo dán và chất xử lý bề mặt để nâng cao chất lượng

mối dán đế Ngoài ra nhiều nghiên cứu quan tấm đến việc ứng dụng keo dán không

có dung môi hữu cơ độc hại trong sản xuất giầy nhằm giảm độc hại cho người và

tác động môi trường [10]

Ở nước ta, ngành công nghiệp da giầy còn khá non trẻ, các nghiên cứu về

giầy thông dụng nói chung [1], giầy bảo vệ nói riêng còn nhiều hạn chế Đã có một

vài đề tài nghiên cứu sản xuất giầy, ủng bảo vệ, sản xuất các chi tiết (đế giầy, pho

mũi v.v.) cho giầy bảo vệ [2, 3], về độ bền đường may mũ giầy [4, 6], và về giầy

Trang 15

bảo vệ cho lao động ngành thép [5 ÷ 8] Tuy nhiên chưa có đề tài nào quan tâm đến

công nghệ dán keo đế giầy nói chung, dán đế giầy giầy bảo vệ nói riêng Các

phương pháp thử nghiệm độ bền mối dán keo đế giầy chưa được quan tâm nghiên

cứu

Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu:

Mục đích nghiên cứu của luận văn là: Thiết lập được ảnh hưởng của các

yếu tố công nghệ chính là nhiệt độ sấy màng keo, áp suất và thời gian ép dán đến độ

bền mối dán đế giầy cao su chịu nhiệt chịu dầu với da thuộc làm mũ giầy bảo vệ (độ

bền mối dán sau dán và độ bền mối dán đế sau bẻ uốn nhiều lần), từ đó đưa ra được

các thông số công nghệ tối ưu đảm bảo cho mối dán đế giầy bảo vệ đáp ứng được

yêu cầu sử dụng trong môi trường khắc nghiệt như của ngành thép

Đối tượng nghiên cứu của luận văn là: Mối dán keo vật liệu đế cao su chịu

nhiệt, chịu dầu với da thuộc làm mũ giầy bảo vệ cho lao động ngành thép, sử dụng

các loại keo khác nhau (keo polyuretan và keo policlopren)

Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu các thông số công nghệ chính có ảnh

hưởng lớn đến chất lượng mối dán đế giầy: nhiệt độ sấy màng keo, áp suất và thời

gian ép dán đế giầy

Tóm tắt cô đọng các luận điểm cơ bản:

Từ đặc điểm môi trường và đặc trưng nghề nghiệp ngành thép đưa ra được

các yêu cầu đối với mối ráp đế giầy bảo vệ, phương pháp xác định độ bền mối dán

đế giầy

Từ nghiên cứu bản chất dán keo đế giầy, các yếu tố ảnh hưởng đến chất

lượng mối dán đế, lựa chọn được các loại keo dán để nghiên cứu cũng như các

thông số công nghệ chính cần nghiên cứu đó là nhiệt độ sấy màng keo, áp suất và

thời gian ép dán đế giầy

Trên cơ sở khảo sát các cơ sở sản xuất giầy bảo vệ, đã lựa chọn được phương

pháp và công nghệ thử nghiệm mối dán keo

Nghiên cứu khảo sát xác định loại keo phù hợp để dán đế giầy chịu nhiệt

chịu dầu cho lao động ngành thép

Trang 16

Nghiên cứu khảo sát xác định miền biến thiên của các thông số công nghệ

Theo mô hình tổ hợp quay trung tâm của Box-Willson đã tiến hành thí

nghiệm, xử lý số liệu trên phần mềm Design Expert 6.0 đã thiết lập được các hàm

hồi quy thể hiện ảnh hưởng của các thông số công nghệ: nhiệt độ sấy màng keo, áp

suất và thời gian ép dán đế giầy đến độ bền mối dán đế sau dán và sau bẻ uốn nhiều

lần

Thiết lập được các thông số công nghệ tối ưu đảm bảo chất lượng mối dán

Phương pháp nghiên cứu:

Nghiên cứu khảo cứu tài liệu đã công bố về công nghệ dán keo đế giầy, về

yêu cầu đối với mối dán đế giầy bảo vệ, các phương pháp và tiêu chuẩn đánh giá

chất lượng mối dán đế giầy làm cơ sở cho nghiên cứu thực nghiệm

Thí nghiệm xác định các độ bền mối dán đế theo các tiêu chuẩn trong nước

và quốc tế

Sử dụng quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu ảnh hưởng đồng thời của

các yếu tố công nghệ đến độ bền mối dán đế giầy sau dán và sau bẻ uốn nhiều lần,

xác định công nghệ dán tối ưu

Sử dụng các phần mềm chuyên dụng để xử lý số liệu thí nghiệm

Đóng góp của tác giả: Đã thiết lập được các phương trình hồi quy thể hiện

ảnh hưởng của 3 thông số công nghệ dán keo đến độ bền mối dán keo đế giầy bảo

vệ cho lao động ngành thép và xác định được các thông số công nghệ tối ưu trên cơ

sở tiếp cận vấn đề một cách hệ thống: từ khảo sát loại keo dán, ảnh hưởng của từng

yếu tố cũng như ảnh hưởng đồng thời của các yếu tố đến độ bền mối dán đế Đã

phát triển phương pháp đánh giá độ bền mối dán đế sau bẻ uốn nhiều lần ở điều

kiện không khí nóng tương tự môi trường sử dụng giầy Kết quả đề tài là cơ sở khoa

học cho việc nghiên cứu nâng cao chất lượng dán keo đế giầy với các mục đích sử

dụng khác nhau Đề tài góp phần nghiên cứu sử dụng nguyên phụ liệu trong nước

nước để sản xuất giầy bảo vệ

Trang 17

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Bản chất dán trong sản xuất giầy

1.1.1 Các đặc điểm dán trong sản xuất giầy và đồ da

pháp chính để liên kết các chi tiết và lắp ráp sản phẩm Khác với các phương pháp

lắp ráp cơ học (dùng đinh, vít, chốt, chỉ), phương pháp dán không yêu cầu thiết bị

đắt tiền (có chi phí thiết bị thấp), việc liên kết tuần tự các chi tiết được thay thế bằng

liên kết song song (đồng thời) nên có năng suất cao hơn, mở ra khả năng to lớn để

cơ học hoá và tự động hoá các quá trình công nghệ

Điểm khác biệt của giầy dán là nhẹ, mềm uốn, cấu trúc đẹp, sự thay đổi mẫu

mốt tương đối nhanh chóng Phương pháp dán keo tạo khả năng lý tưởng cho việc

sử dụng các chi tiết đúc, được lắp ghép trước và các cụm chi tiết Với phương pháp

dán keo không có những đòi hỏi cứng nhắc (khắt khe) đối với độ dày và độ bền của

các chi tiết giầy, do vậy cho phép sử dụng các chi tiết có độ dày khác nhau, có các

tính chất cơ học khác nhau Điều này đặc biệt quan trọng trong các điều kiện ngày

càng xuất hiện các vật liệu nhân tạo mới rất đa dạng về các tính chất cơ học và độ

dày để làm giầy và sản phẩm da Với phương pháp dán keo, việc chuyển đổi sang

các vật liệu mới này không gặp khó khăn [21]

nghĩa là các trường hợp khi mà độ bền liên kết các chi tiết được đảm bảo chỉ bởi

mối dán keo Đối với các công đoạn này sử dụng các keo có độ bền cao, đàn hồi,

chịu nhiệt và nước: như keo PU, keo policlopren

Trang 18

cường như pho mũi, pho hậu, các chi tiết tăng cường mũ giầy và các chi tiết lót

Keo dán cho nhóm công đoạn này cần có độ bền đạt yêu cầu, rẻ và dễ mua Để cho

mục đích này sử dụng keo latex

Nhiệm vụ của các công đoạn dán phụ là tiền lắp ráp các chi tiết mà tiếp theo

chúng được gia cố bởi các phương pháp không dán, ví dụ, cố định tạm thời chi tiết

mũ giầy trước khi may chúng Để dán phụ sử dụng keo dung dịch từ cao su tự nhiên

(ở dạng 9 - 10 % trong dung môi xăng) Loại keo này cho độ dính nhớt cao của

màng keo đã sấy (các chi tiết dễ dàng dính với nhau thậm chí chỉ cần ép nhẹ) Độ

bền mối dán này không cao, nhưng các chi tiết cố định chính xác với nhau trước khi

may

1.1.2 Các cơ sở lý thuyết quá trình dán keo

1.1.2.1 Vai trò của tính bám dính trong dán keo

bám dính Bán dính – là hiện tượng tác động tương hỗ của các bề mặt không đồng

nhất khi tiếp xúc với nhau Sự xuất hiện mối liên kết bám dính diễn ra cơ bản nhờ

sự tác động lực giữa các phân tử Các nghiên cứu riêng rẽ cho thấy, các hiện tượng

điện bám dính, khuyếch tán, cũng như sự tác động tương hỗ hoá học và cơ học

thuần tuý xuất hiện khi có sự tác động bám dính lẫn nhau của các cặp vật liệu có ý

nghĩa quan trọng

Để xác định độ bám dính có thể sử dụng thiết bị đo độ bám dính Deriagin

(hình 1) Quét keo lên tấm kính có thể quay tròn Treo tải trọng bóc keo vào màng

keo đã sấy khô Với góc α xác định đánh dấu được trên bảng vạch, diễn ra sự bóc

màng keo khỏi tấm kính Công bám dính (J) trong trường hợp này được tính theo

công thức [22]

A = (M/b)(1 – cos α),

b - Chiều rộng dải keo, cm

Trang 19

Hình 1 Xác định độ bám dính nhờ thiết bị đo Deriagin:

1– Màng keo được sấy khô;

2– Tải trọng bóc;

3– Tấm kính quay tròn;

4 – Thang đo

Khi nghiên cứu quá trình dán, các vật liệu để dán được gọi là chất dán (hay

vật liệu dán), còn các vật liệu được dán gọi là vật được dán Thuật ngữ độ bám dính

(Autogezia) – là hiện tượng tác động lẫn nhau giữa hai lớp của cùng một loại vật

liệu khi tiếp xúc với nhau Thuật ngữ độ dính nội (Kogezia) – là hiện tượng sự tác

động tương hỗ giữa các phân tử bên trong vật liệu bất kỳ Tương ứng với các thuật

ngữ này có 3 cơ chế phá huỷ mối dán keo (hình 2) [22]

a b

c d

Hình 2 Các sơ đồ mối dán keo trước khi bị phá huỷ (a) và cơ chế phá huỷ bán dính (b), phá huỷ theo vật liệu dán hoặc vật liệu được dán (c); phá huỷ kết hợp (d):

Trang 20

(hình 2, d)

(kogezia), nó minh chứng cho chất lượng keo dán tốt Cho phép cơ chế phá huỷ kết

hợp, còn phá hủy bám dính hoàn toàn không cho phép, do keo có tính chất bám

dính kém (hoặc chúng không có)

Để giải thích hiện tượng bám dính, người ta đã đề xuất một số thuyết bám

dính xét từ các góc nhìn khác nhau khi giải thích hiện tượng bám dính: thuyết cơ

học, thuyết phân tử, thuyết hấp phụ, thuyết điện, thuyết điện tử, thuyết khuyếch tán,

thuyết hoá học, thuyết lưu biến v.v

Lần đầu tiên vào năm 1927 Mak–Bein đã công bố cái gọi là thuyết bám dính

“cơ học”, trong đó ông xem xét sự bám dính như là quá trình “tạo nêm” cơ học của

keo dán trong các lỗ hở của vật liệu được dán Sự tạo thành các “nêm”, “chốt” đa

dạng từ chất keo đóng cứng đảm bảo cho độ bền mối dán Để lấy ví dụ đã sử dụng

mối dán các vật liệu xốp tiêu biểu như gỗ, giấy [22]

liên quan đến cấu tạo hoá học của các chất Ví dụ, keo phân cực mạnh nitroxenlulo

dán rất tốt các vật liệu phân cực – gỗ và da thuộc, nhưng không dán được cao su

không phân cực Liên quan đến vấn đề này người ta bắt đầu nói đến sự bám dính

“đặc thù” Để giải thích nó đã đề xuất thuyết hấp phụ

Thuyết hấp phụ xem xét độ bám dính như là kết quả của sự xuất hiện các

lực tác động giữa các phân tử giữa các nhóm hoạt tính của vật liệu được dán và vật

liệu dán Điều quan trọng là keo dán và vật liệu được dán có các nhóm phân cực,

điều này đảm bảo cho sự hấp phụ của các nhóm phân cực ở các tâm hoạt tính của

vật liệu được dán Các liên kết bám dính do hấp phụ được tạo thành theo hai giai

đoạn:

chảy hoặc keo dung môi đến bề mặt vật liệu được dán

vật liệu được dán nhỏ hơn 0,5 nm (5 A°) bắt đầu tác dụng lực vandecvan dẫn đến

Trang 21

tạo thành các liên kết hấp phụ (có nghĩa là liên kết bám dính) giữa chúng

bền của từng liên kết và số lượng liên kết Số lượng liên kết phụ thuộc vào số lượng

nhóm hoạt tính trong phân tử keo dán và các tâm hoạt tính hấp thụ trên bề mặt vật

liệu dán, cũng như vào xác xuất gặp gỡ các tâm hoạt tính trong quá trình tạo thành

mối dán keo Sự trùng hợp hình học của các tâm hoạt tính các đại phân tử bề mặt

vật liệu dán và keo dán là một trong số các nguyên nhân có sự khác biệt giữa lý

thuyết và thực nghiệm độ bền của liên kết bám dính

giữa các phân tử Ví dụ, khi trong các phân tử chất dán và vật liệu được dán có các

nguyên tử ôxi không mang điện tích âm, nguyên tử nitơ, flo gần với các nguyên tử

hiđrô, có thể tạo thành các liên kết hiđro dạng H…O, H…N hoặc H…F, nhờ chúng

mà mối liên kết bám dính nhất định được hình thành Thông thường mối liên kết

hiđro được hình thành khi nguyên tử hiđro nằm giữa vật cho và nhận điện tử

Từ quan điểm cái gọi là thuyết bám dính “điện tích” các mối liên kết cho -

nhận điện tử cũng là một trong số các dạng liên kết giữa các phân tử Mối quan hệ

cho - nhận được hình thành khi phân tử cho các điện tử cho các phân tử nhận điện

tử Các vật nhận điện tử được hiểu là các nguyên tử hoặc các hệ phân tử chúng có

mức độ khuyết điện tử và có ái lực dương với điện tử Vật cho được hiểu là các

nguyên tử và các nhóm có các cặp điện tử tự do Khi tạo thành các mối liên kết cho

- nhận, các cặp điện tử tự do sẽ trở thành của chung đối với vật cho và vật nhận

Các khái niệm “vật cho” và “vật nhận” có thể là các nhóm chức xác định tham gia

vào hình thành mối liên kết bám dính Khi có sự tác động tương hỗ của các vật cho

và nhận mạnh thì độ bền của mối liên kết cho - nhận có thể sánh với độ bền các mối

liên kết hoá học [22]

phân tử polime có thể phân bố thành dãy, trong đó mỗi thành phần đứng trước là vật

Trang 22

Độ bám dính tăng lên theo chiều loại bỏ lẫn nhau các nhóm của các polime

tương ứng trong dãy cho - nhận

xét đến vị trí của chúng trong dãy cho - nhận, có thể đạt được độ bám dính cao, ví

su trên cơ sở các cao su khác nhau thể hiện trên bảng 1 Từ bảng này thấy rằng, độ

bám dính tăng lên theo chiều loại bỏ trong dãy cho - nhận của các nhóm chức của

keo PU (nhóm – OCONH) và các vật liệu được dán đã nghiên cứu

Bảng 1 Độ bám dính của keo PU với cao su trên cơ sở các loại cao su nguyên liệu

liệu được dán tạo thành các liên kết hoá học (liên kết hoá trị, liên kết ion và liên kết

phối trí) giữa các đại phân tử của chúng, điều này làm cho độ bám dính rất cao Các

tác động hoá học được xác lập trong các trường hợp dán các vật liệu khác nhau

bằng keo PU Có các mối liên kết sunfit xuất hiện giữa các phân tử cao su và kim

loại trong trường hợp lưu hoá cao su với kim loại Sự xuất hiện các mối liên kết hoá

học hoàn toàn có thể cả khi dán cao su có trong thành phần các nối đôi hoạt tính

về mặt kim loại thường được bao phủ bởi màng oxit hiđrat hoá, do vậy tạo thành

Trang 23

các liên kết hoá học theo sơ đồ sau:

–H2O Me–OH + HOOCR ––––––– Me–OOR

Cần phải chú ý là giữa các mối liên kết hoá học và liên kết giữa các phân tử

không có sự khác nhau về nguyên tắc và sự tạo thành loại này hoặc loại kia trong

vùng tiếp xúc của chất dán – vật liệu được dán đều có khả năng và mong muốn như

nhau Tuy nhiên các liên kết giữa các phân tử, xét từ quan điểm năng lượng học, thì

yếu hơn các liên kết hoá học, trong các hệ thực tế chúng nhiều hơn nhiều so với liên

kết hoá học Do vậy tổng năng lượng tác động tương hỗ giữa các phân tử có thể lớn

hơn năng lượng tác động tương hỗ của các liên kết hoá học, tuy bền chắc hơn

nhưng có số lượng ít hơn

Thuyết bám dính “khuyếch tán” xem xét đến vai trò của khuyếch tán trong

việc tạo thành hệ chất dán – vật liệu được dán Do các chất dán thường được quét ở

dạng lỏng nên các đại phân tử của chúng động hơn so với các phân tử vật liệu được

dán, và sự tác động qua lại trong hệ chất dán – vật liệu được dán diễn ra nhờ sự

khuyếch tán các đại phân tử chất dán (các đầu mạch hoặc các phần của chúng) qua

lớp giới hạn tiếp xúc vào vật liệu được dán Nếu vật liệu được dán có khả năng

trương nở trong dung môi, thì có thể có sự khuyếch tán các phân tử vật liệu được

dán vào chất dán Theo quan điểm thuyết khuyếch tán (và thuyết autogezia) cả hai

quá trình dẫn đến hình thành mối hàn (liên kết), do vậy hiện tượng bám dính cần

xem xét không như hiện tượng bề mặt mà như hiện tượng không gian Nhờ vậy mà

độ bền mối liên kết đánh giá bởi bản chất bám dính và bản chất tự dính (Kogezia)

Sự khuyếch tán trong trường hợp này có liên quan với sự bẻ uốn và khả năng

các mạch đại phân tử thay đổi hình dạng do chuyển động nhiệt Việc xâm nhập của

các đại phân tử hoặc các phần riêng rẽ của vật dán vào vật liệu dán và ngược lại (từ

vật liệu được dán vào vật dán) tăng đáng kể diện tích tác động qua lại giữa các đại

phân tử và tăng độ bền bám dính Các nghiên cứu cho thấy sự xâm nhập qua lớp

phân giới tiếp xúc của một mắt xích của đại phân tử keo policlopren có chiều dài

0,468 nm (4,68 °A) làm tăng diện tích tiếp xúc giữa các phân tử lên 3 lần Đây cũng

Trang 24

là nguyên nhân độ bám dính cao trong trường hợp dán các loại cao su không phân

cực hoặc phân cực yếu Thậm chí, khi không có các nhóm chức phân cực mạnh,

nhưng nhờ tăng diện tích tiếp xúc có thể nhận được độ bền bám dính cao, ví dụ,

trong trường hợp dán đế cao su không phân cực bằng keo không phân cực [22]

suất, nhiệt độ, thời gian – có ảnh hưởng tích cực đến sự tác động qua lại của chất

dán và vật liệu được dán Nhiệt độ, áp suất và thời gian tiếp xúc càng cao thì ảnh

hưởng của nó đến độ bền mối dán khi sử dụng các chất dán dạng dung dịch càng

cao Tất nhiên, khi thiết lập các chế độ dán (ví dụ, dán đế) người ta xác định các chế

độ tối ưu theo nhiệt độ, áp suất, thời gian ép đảm bảo độ bền tiêu chuẩn mối dán đế

giày

nên rõ ràng là việc sử dụng các loại keo dạng cao su có các nhóm chức phân cực

hoạt tính là thích hợp nhất

Trước tiên là các cao su clorpren và poliuretan là cơ sở tương ứng của các

loại keo policlopren và PU Nhờ có sự mềm uốn của các đại phân tử cao su tạo nên

sự xâm nhập lẫn nhau của các đại phân tử hoặc các phần (sector) của các đại phân

tử ở vùng tiếp xúc giữa keo dán và vật liệu được dán, đảm bảo cho mối dán keo có

độ bền vững với bẻ uốn, còn nhờ các nhóm chức phân cực mạnh mà tạo nên sự tác

động tương hỗ mạnh giữa các phân tử Ngoài ra khi sử dụng các keo PU có thể tạo

thành cả các mối liên kết hoá học trực tiếp giữa các phân tử keo dán và vật liệu

được dán, do vậy, về tổng thể, cho phép nhận được các mối dán bền chắc và tin cậy

Độ bám dính còn có mối liên quan nhất định với hiện tượng thấm ướt Giọt

chất lỏng hoặc giọt dung dịch keo dán được đưa lên bề mặt cứng, hoặc là chảy trên

bề mặt, hoặc là co cụm lại thành hình cầu (hình 3) Trường hợp đầu tiên (a) minh

chứng cho sự thấm ướt bề mặt bởi chất lỏng, cũng như minh chứng cho có sự bám

dính; trường hợp thứ hai (b), ngược lại minh chứng cho sự không thấm ướt bề mặt

và không bám dính Đối với các trường hợp tương tự độ bám dính của chất lỏng với

bề mặt (N/m) có thể tính theo công thức Dupre [22]:

Trang 25

lỏng và vật rắn Góc cạnh thấm ướt tỷ lệ nghịch với độ bám dính: góc cạnh thấm ướt càng

nhỏ, thì độ thấm ướt và giá trị độ bám dính càng lớn Đối với các loại keo sử dụng

trong ngành giầy thì góc cạnh thấm ướt tối ưu là 30 độ Góc thấm ướt nhỏ sẽ gây

lên sự chảy keo trên bề mặt và là điều không mong muốn để tránh làm bẩn chi tiết

Tăng góc thấm ướt dẫn đến làm giảm độ bám dính

1.1.2.2 Các yếu tố độ bền mối dán keo

Như đã trình bày ở trên, yếu tố xác định độ bền mối dán keo là độ bám dính

của keo dán với vật liệu được dán; không có nó, nói chung, không thể tạo thành mối

dán keo Tuy nhiên độ bền thực tế của mối dán keo chịu ảnh hưởng của một tập hợp

các yếu tố

Độ bền mối dán keo: Khả năng dán của các loại keo dán đế giầy chính

(Policlopren và PU) được xác định theo các mẫu chuẩn gồm các dải cao su màu xốp

(ví dụ cao su giả da) và vải (vải dày hai lớp) [21] Kích thước phần làm việc của

mẫu thử là 25x100 mm (hình 5) Quét keo hai lần lên các phần làm việc của dải cao

su và vải sau đó sấy trong vòng 90 phút ở nhiệt độ (20 ± 3) °C Trước khi dán tiến

hành hoạt hoá màng keo đã xấy khô ở nhiệt độ 85 – 100 °C trong vòng 20 - 30 s

Thời gian ép 30 s ở áp suất 0,3 – 0,35 Mpa Sau khi dán 24 giờ các mẫu thử được

kéo bóc trên máy kéo đứt Các đầu tự do mẫu được kẹp và các ngàm kẹp của máy

Trang 26

Độ bền dán keo (khả năng dán) trong trường hợp sử dụng keo policlopren cần

phải không dưới 2,7 kN/m, còn đối với keo PU – không dưới 4,0 kN/m

Độ bền mối dán đế giầy được xác định theo GOST 9292–82 của LB Nga Giầy

có phần đế đã bóc hoặc chưa dán được kẹp vào các dụng cụ chuyên dùng trên máy

(hình 7) kéo đứt

Hình 7 Sơ đồ bộ gá vào máy kéo đứt để xác định độ bền mối dán keo đế giầy:

1– ốc vít 2– kẹp 3– gia cố kẹp 4– xà (trụ) đỡ 5– trục 6– ốc 7– kẹp trên Khi kẹp bên dưới của máy kéo đứt chuyển động, đế lần lượt được bóc từ phần

mang đến phần mũi Theo các dấu trên đế xác định tải trọng bóc của 8 vùng rồi sau

Trang 27

và mang ngoài) Tính độ bền mối dán đế Q (kN/m) tương tự như công thức trên:

Q = Ptb/rtb Tiêu chuẩn độ bền được ấn định theo loại giầy, dạng và độ dày vật liệu đế Ví

dụ, đối với giầy nam có đế PU dày 5 mm, độ bền mối dán đế không dưới 4,4 kN/m

Theo tiêu chuẩn EN ISO 20345:2004 [17] độ bền mối dán keo được quy định là

không dưới 4 N/mm, trường hợp xé vật liệu đế giầy không dưới 3 N/mm Độ bền

mối dán đế được xác định theo EN ISO 20344: 2004 [18]

Độ bền mối dán các sản phẩm da phụ thuộc vào 4 nhóm yếu tố: khả năng bám

dính của vật liệu dán với vật liệu được dán, cấu trúc mối dán, công nghệ dán và yếu

tố sử dụng sản phẩm [22]

Các yếu tố khả năng bám dính có liên quan đến đặc điểm các tính chất bám dính

của keo dán và vật liệu được dán, sự tác động lẫn nhau của chúng; sự thay đổi các

tính chất bám dính trong quá trình sử dụng

Các yếu tố cấu trúc được quy định bởi đặc điểm kết cấu sản phẩm và mối dán

(kích thước hình học và đặc trưng liên kết các thành phần cấu trúc), cấu trúc và các

tính chất ban đầu của keo dán và vật liệu được dán (các tính chất bám dính và hoá

lý)

Nhóm yếu tố công nghệ đó là đặc trưng bề mặt vật liệu được dán sau khi tiền

xử lý; độ nhớt của keo dán và thời gian sấy màng keo; nhiệt độ và thời gian hoạt

hoá màng keo; thời gian và áp suất ép dán; thời gian để nghỉ và làm lạnh sau khi ép

v.v

Các yếu tố sử dụng bao gồm đặc trưng biến dạng tĩnh và động của mối dán

trong khi sử dụng sản phẩm, các tác động nhiệt độ và thời tiết, tác động của nước và

các hoá chất, thời gian sử dụng v.v

Như vậy, độ bền mối dán keo chịu ảnh hưởng của tập hợp các yếu tố, trong đó

ảnh hưởng của từng yếu tố mang tính đặc thù: mối liên hệ của một loạt các yếu tố

với độ bền mối dán keo đều có đặc trưng cực đại, ở một số khác đặc trưng bởi

đường cong phát triển lên, ở một số yếu tố khác đặc trưng bởi đường cong giảm

Trang 28

xuống Nhiệm vụ có liên quan đến việc tối ưu hoá tất cả các yếu tố để nhận được độ

bền tối đa của mối dán keo là rất phức tạp và ngày nay công việc này được tiến

hành có sử dụng các phương pháp tối ưu thống kê trên cơ sở lập kế hoạch thực

nghiệm và phân tích nhiều yếu tố [22]

1.1.2.3 Độ bền (tuổi thọ) của mối dán keo

Độ tin cậy và độ bền của giầy dán keo phụ thuộc rất nhiều vào độ bền của

mối dán keo, trước tiên là độ tin cậy của mối dán phần đế giầy Độ tin cậy và độ bền

mối dán keo giầy, như đã nói ở trên, phụ thuộc vào 4 nhóm yếu tố, mỗi nhóm có thể

có ảnh hưởng quyết định đến cả độ mỏi động học của mối dán keo giầy trong quá

trình sử dụng Ví dụ, độ bám dính không đầy đủ của keo dán với vật liệu được dán

có thể dẫn tới làm mất tất cả các ưu điểm còn lại của mối dán keo Độ bền nhiệt

thấp của mối dán keo có thể dẫn đến mất độ tin cậy của mối dán keo trong điều kiện

sử dụng [21]

Độ bền mỏi động của mối dán keo được quy định bởi khả năng chịu các tác

động cơ học từ bên ngoài khi sử dụng giầy Thời hạn sử dụng sản phẩm cho thấy,

sau mỗi chu kỳ biến dạng diễn ra sự thay đổi cố định (không thuận nghịch) các tính

chất, chúng tích tụ lại và dẫn đến làm hỏng mối dán keo

tuổi thọ của mối dán keo Nguyên nhân thứ nhất là sự lão hoá, có liên quan đến tác

động của các yếu tố bên ngoài (ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, ôxi v.v.), trong quá trình

sử dụng Chúng gây lên những thay đổi có hại không thuận nghịch các tính chất của

mối dán keo, hoặc có sự thay đổi trong thành phần và cấu tạo màng keo dẫn đến

đánh mất tính đàn hồi Nguyên nhân thứ hai là sự tác động các biến dạng cơ học lên

mối dán keo trong khi sử dụng giầy Quá trình xuất hiện và tích tụ các biến dạng

khác nhau trong mối dán keo (trong đó có biến dạng cơ học) khi chịu tác động cơ

học gọi là sự mỏi, còn tổng xác định các sự thay đổi tích tụ lại đến thời điểm xác

định và xác định sự giảm độ bền và khả năng làm việc của sản phẩm gọi là độ mỏi

Khả năng làm việc, nếu nó được thể hiện bằng đơn vị thời gian, gọi là tuổi

thọ (tĩnh và động), còn nếu nó thể hiện bằng số lượng chu kỳ – độ chịu đựng hay độ

Trang 29

bền mỏi Độ bền mỏi được đặc trưng bởi giá trị sức căng (chỉ số độ bền) tương ứng

với sự phá hủy sau số lượng chu kỳ mỏi cho trước

Khi nghiên cứu quá trình làm việc phức tạp của mối dán keo đế giầy khi đi

lại, có thể phân ra 3 loại biến dạng (ba yếu tố độ bền và tuổi thọ): bẻ uốn nhiều lần,

sự va chạm và ép nén nhiều lần

khi bị biến dạng bẻ uốn nhiều lần Các thử nghiệm tiến hành trên thiết bị thử độ bẻ

Các mẫu thí nghiệm có kích thước 190 x 25 mm, gồm các vật liệu tiêu biểu cho

mối dán đế giầy như trong bảng 2 được dán bằng keo policlopren Mép trên của

mẫu được cố định trên trống nhờ các kẹp, còn mép dưới – với các kẹp Các kẹp này

chuyển động tiến lùi nhờ cơ cấu trục khớp Vận tốc chuyển động tương ứng bước đi

– 90 lần/phút Bán kính của trống từ 15 đến 50 mm, tương ứng với bán kính bẻ uốn

tiêu biểu của đế giầy khi đi lại Sau thí nghiệm nhiều lần mẫu bị bóc tách Chỉ số độ

kháng bóc tách của các mẫu này so sánh với các chỉ số tương tự của các mẫu không

chịu biến dạng Kết quả thí nghiệm thể hiện trong bảng 2

Trang 30

Bảng 2 Thử nghiệm độ bền mỏi động của mối dán keo [22]

Độ bền bóc mẫu, kN/m Vật liệu được dán

Bán kính

bẻ uốn,

mm

Số lượng chu kỳ bẻ

dạng cao su có tính đàn hồi cao những không giảm mà một số chỗ còn tăng độ bền,

điều này rõ ràng có liên quan đến sự định hướng bổ xung cấu trúc phân tử keo dán ở

biến dạng cho trước [22]

Trang 31

1.2 Các loại keo dán đế giầy

Ngày nay trong sản xuất giầy người ta sử dụng rất nhiều loại keo, trong số

chúng để dán đế giầy sử dụng chủ yếu hai loại keo: policloropren (neopren) và

poliuretan (PU)

1.2.1 Keo policloropren (neopren)

Keo policlorpren chủ yếu được sử dụng để dán đế cao su và đế da Mối dán

đế có độ bền cao, mềm uốn, đàn hồi, chịu nước, chịu nhiệt vừa phải, bền vững với

oxi hoá [21, 22]

Cơ sở của các keo này là policloropren, hoặc, đôi khi còn gọi nó là cao su

cloropren, bởi vì theo cấu tạo chúng là cao su phân cực tiêu biểu:

ở giữa đảm bảo độ đàn hồi cho các đại phân tử và tương ứng là tính đàn hồi cho mối

dán Gốc clo tạo cho chất keo này tính chất phân cực và nhờ vậy mà tăng độ bám

dính với vật liệu làm giầy

Để làm keo người ta sử dụng cao su cloropren có nhiệt độ polime hoá thấp

về cơ bản là các mắt xích 1,4 –tran–policloropren (đến 90 %)

Cấu trúc tran được xác định bởi sự phân bố các thay thế theo hai bên tương

ứng với nối đôi, điều này quy định hình thù xác định của mạch đảm bảo tăng tính

Trang 32

thấp (polime hoá nhũ tương ở 5 °C) được bắt đầu ở Mỹ từ năm 1939 Chúng bắt đầu

được sản xuất với tên gọi “Neopren” (neopren AC, AD, AF) Các keo nhận được

trên cơ sở chúng có tên thương mại là keo Neopren [21]

Sau đó ở Êrevan LB Nga cũng sản xuất loại keo cao su clopren nhiệt độ thấp

tương tự với tên gọi là “Nairit” (nairit NT, NT–C, ONP, RNP, NT–N, NXK,

KRNT) Keo trên cơ sở các cao su này được gọi là keo Nairit

Ngày này sử dụng nhiều các loại keo của các hãng hoá chất khác nhau trên

thế giới như Baipren –330 (Đức), Skaipren G–40T (Nhật), Butaclor (Pháp) v.v Các

loại keo kể trên tương tự nhau về cấu tạo và tính chất, do vậy cho phép sử dụng

chúng với tỷ lệ pha trộn bất kỳ

polime hoá thấp có tốc độ và mức độ tinh thể hoá cao Nhiệt độ tinh thể hoá tối ưu

là 0°C, khi đó polime ở trạng thái tinh thể đến 80 %, đảm bao cho nó có độ bền cao

trong khi vẫn duy trì độ đàn hồi

Ở nhiệt độ 45 °C, cao su cloropren sẽ rã tinh thể hoá, bởi vì sự tinh thể hoá là

xu hướng thuận nghịch của các đại phân tử trong vùng tinh thể hoá, chúng dễ dàng

bị phá vỡ khi gia nhiệt, ví dụ, khi hoạt hoá màng keo Khi đó xuất hiện độ đàn hồi,

độ nhớt, sau đó là trạng trái nhớt để dán các chi tiết Quá trình đóng cứng sau khi

dán có thể xem như là kết quả của tinh thể hoá lặp lại màng keo khi làm lạnh nó

Ngoài ra, keo cao su cloropren có tốc độ tinh thể hóa cao, nhờ vậy mà chúng nhanh

chóng tạo được độ bền ban đầu cho mối dán Do vậy keo policloropren là keo đóng

cứng nhanh: chỉ cần ép 20 – 30 s là chúng có được độ bền ban đầu cần thiết cho mối

dán Việc tinh thể hoá hoàn toàn mối dán được hoàn tất sau khi làm lạnh vài giờ

Việc làm lạnh mối dán và giầy càng mạnh thì mối dán kết tinh hoá càng nhanh và

độ bền càng tăng Thông thường độ bền đầy đủ của mối dán keo được xác định sau

khi dán 24 giờ

Keo cao su cloropren như là các chất nhiệt dẻo tiêu biểu thay đổi thuận

nghịch độ bền khi tăng nhiệt độ Để nhận được mối dán có tính chịu nhiệt người ta

cho vào thành phần của keo các chất lưu hoá Khác với cao su butadien, butadien–

Trang 33

styrol và cao su thiên nhiên, cao su policloropren không lưu hoá được bằng lưu

huỳnh Do nguyên tử clo có kích thước hình học lớn che chắn các nối đôi Để lưu

hoá cao su cloropren người ta sử dụng chủ yếu là oxit của các kim loại nặng như

oxit kẽm [22]

Cơ chế lưu hoá trong trường hợp này như sau:

Để làm chất tăng cường lưu hoá sử dụng clorua sắt, clorit kẽm, cacbonnat

kẽm v.v Ở nhiệt độ 130 °C sự lưu hoá cloropren hoàn thành trong vòng 40 phút,

nhưng ở nhiệt độ 20 °C việc lưu hoá keo dài vài ngày và có thể không lưu hoá hoàn

toàn

Hoạt tính của izoxianat được quy ước bởi các nhóm –N=C=O, đảm bảo cho sự tác

động qua lại nhanh chóng với các nhóm –OH của cao su, cacboxil –COOH v.v Cao

su cloropren được lưu hoá nhờ sự tác động của các nhóm izoxianat với các nhóm

hiđroxin tạo thành do oxi hoá một phần cao su, cũng như là kết quả thuỷ phân số

lượng nhỏ nhóm clo nằm tương ứng với nối đôi ở các vị trí 1 và 2 Một trong số

izoxianat được sử dụng là poliizoxianat của (LB Nga) có ký hiệu là B Nó là hỗn

hợp các sản phẩm trong đó chủ yếu là difenylmetandiizoxianat Việc lưu hoá hiệu

quả cả ở trong điều kiện lạnh đạt được khi chỉ cần cho chúng vào keo với số lượng

3 – 8 % [22]

dính tốt cả với các cao su không phân cực và phân cực yếu, cả với các vật liệu phân

cực mạnh như da thuộc và vật liệu dệt Độ bám dính của chúng với các loại vật liệu

Trang 34

giầy khác nhau cũng khác nhau và không phải lúc nào cũng đạt yêu cầu Do vậy

người ta cho vào keo policloropren các loại nhựa bám dính–hoạt tính để tăng độ

bám dính của keo với vật liệu giầy như nhựa 101K (butylfenolformaldehit), nhựa

thông, trong đó loại đầu tiên để tăng độ bám dính với da thuộc, còn loại thứ hai –

với các loại cao su, và còn làm tăng độ nhớt của màng keo khô

Để tăng các tính chất bám dính cho keo policloropren và độ chịu nhiệt của

chúng người ta cho các phụ gia bám dính–hoạt tính như policloropren được clo hoá

(chứa tới 68 % số lượng clo, trong khi ở cao su cloropren bình thường chỉ chứa 36 -

37 % clo) Chất phụ gia này thường cho vào 10 phần khối lượng trên 100 phần khối

lượng cao su

Để hoà tan cao su cloropren người ta sử dụng toluol, metylenclorit,

tricloretylen, hỗn hợp xăng với etylaxetat Hỗn hợp dung môi sau cùng là ít độc

nhất bởi vậy được sử dụng trong các loại keo của Nga

Nga) thể hiện trong bảng 3

Bảng 3 Thành phần keo policloropren, phần khối lượng [22]

Đơn pha chế Chất thành phần

5,0 8,0

4,0 4,0

7,0 –

Trang 35

20 –

– –

Keo dán theo đơn điều chế A là tiêu biểu, được khuyến cáo sử dụng trong tất

cả các doanh nghiệp giầy của LB Nga

tạo cho nó hàng loạt các tính chất hữu ích khác Ví dụ, oxitmanhê tránh lưu hoá dở

trong khi điều chế và quấy trộn hỗn hợp keo trên máy Nhựa thông là nhựa bám

dính–hoạt tính làm tăng cường tác động của các chất lưu hoá Tiuram D là chất tăng

cường lưu hoá tránh lưu hoá dở hỗn hợp keo khi trộn trên máy Urotropin có tác

động tương tự

Hỗn hợp keo được thể hiện trong bảng 3 được pha loãng trong hỗn hợp xăng

– etylaxetat với tỷ lệ ngang nhau 50 : 50 để nhận được keo có nồng độ 20 ÷ 25 %

Trong trường hợp quét keo hai lần sử dụng để quét lần đầu keo nồng độ 8 ÷ 12 %,

lần hai 23 ÷ 25 %

Keo policloropren có thể sử dụng ở dạng một thành phần hoặc hai thành

phần Các đơn keo A, B, C trong bảng 3 là các loại keo tiêu biểu có các tính chất

bám dính vừa phải, trong khi trên thị trường có những dạng vật liệu đế cao su mới

có các tính chất bám dính thấp đòi hỏi phải có các loại keo tương ứng Ví dụ, đế cao

su màu đen có lượng lớn chất làm đầy được sản xuất trên cơ sở cao su bồ hóng dầu

thuận tiện cho tái xử lý, dẫn đến các tính chất bám dính thấp Để dán chúng sử dụng

keo hai thành phần (đơn keo D trong bảng 3) Năm thành phần đầu tiên hoà tan

trong hỗn hợp dung môi xăng – etylaxetat Đây gọi là thành phần thứ nhất của keo

có nồng độ 20 % Thành phần thứ hai là 20 % dung dịch poliizixianat B trong

etylaxetat Cho thành phần thứ hai vào thành phần thứ nhất với số lượng 5 % trực

tiếp tại chỗ làm việc khi quét keo đế giầy Không nên cho chúng vào trước (sớm)

bởi vì “thời gian sống – sử dụng tốt” của keo chỉ là từ 4 đến 6 giờ [21]

Trang 36

Keo hai thành phần nhờ có izoxianat siêu hoạt tính nên lưu hoá nhanh chóng

và đảm bảo độ bền cao cho mối dán thậm trí cả các vật liệu đế cao su khó dán

Chúng thậm chí còn rất hiệu quả khi dán các loại da đế được tẩm dầu mạnh (hàm

lượng dầu hơn 8 %)

1.2.2 Keo poliuretan (PU)

Việc ứng dụng trong sản xuất giầy các loại vật liệu tổng hợp mới phân cực

mạnh như đế PU và polivinylclorua (PVC), yêu cầu sử dụng các loại keo phân cực

mạnh tương ứng, bởi vì keo policloropren phân cực yếu không thể đảm bảo độ bền

mối dán cần thiết trong trường hợp này Loại keo phân cực mạnh mới này chính là

keo PU có độ bám dính cao và độ bền mối dán cao Cơ sở của loại keo này là

poliuretan, chứa trong mạch polime nhóm uretan hoạt tính và phân cực mạnh [22]

Để sản xuất keo PU cho sản xuất giầy, sử dụng các poliuretan mạch thẳng có

nhóm hidroxin (cao su uretan), chúng được tạo thành khi cho diol (polieste phức

hoặc đơn có các nhóm –OH ở đầu và cuối) tác dụng với diizoxianat, trong đó idiol

lấy dư:

Phản ứng diễn ra giữa các nhóm -OH và các nhóm izoxianat –NCO do có sự

đẩy nguyên tử hidro về phía nguyên tử nitơ

Trong sản xuất giầy sử dụng chủ yếu là keo PU hai thành phần, trong đó thành

phần đầu tiên là dung dịch 20 % cao su PU có chứa nhóm -OH hoà tan trong

etylaxetat, còn thành phần thứ hai là dung dịch 20 % di– hoặc triizoxianat tan trong

Trang 37

etylaxetat là chất khâu mạch cao su PU trong mối dán keo

Thường người ta sử dụng các loại cao su PU mạch thẳng có chứa nhóm -OH

của hãng “Baier” ở dạng hạt với tên gọi thương mại là “Desmokol” Đặc trưng quan

trọng của chúng là là khả năng kết tinh Theo khả năng này cao su PU chia ra thành

cao su kết tinh yếu (Desmokol 176), trung bình (Desmokol 400) và kết tinh mạnh

(Desmokol 500, 510, 530, 540) Như đã nói ở trên với keo policloropren, sự kết tinh

mạnh và vận tốc kết tinh cao tạo các điều kiện để nhận được các loại keo đóng cứng

(bám dính) nhanh có tính công nghệ cao đảm bảo thời gian ép dán ngắn (20 – 30 s)

và nhận được mối dán có độ bền cao

Việc sử dụng các loại cao su kết tinh yếu và trung bình đòi hỏi chế độ ép dán

dài hơn Ví dụ, keo trên cơ sở cao su PU kết tinh trung bình Desmokol 400 đòi hỏi

thời gian ép dán là 60 s, như vậy quá lâu và không thuận tiện về công nghệ Ngoài

ra độ bền mối dán nhận được thấp hơn so với cao su kết tinh mạnh

Việc sử dụng tác nhân khâu mạch – izoxianat đảm bảo độ bền cao (gấp 2 ÷ 3

lần so với không có izoxianat) và độ bền nhiệt cao cho mối dán mà vẫn duy trì được

tính đàn hồi cao

Để làm izoxianat hãng “Baier” khuyến cáo sử dụng triizoxianat:

trifenilmetantriizoxianat, chúng được sản xuất với tên gọi thương mại là Desmodur

(Desmodur –20) Để hạ giá thành keo ở LB Nga đã sử dụng sản phẩm poliizoxianat

nhãn hiệu B nó chính là hỗn hợp difenilmetandiizoxianat và poliizoxianat Các

nhóm hoạt tính chính là izoxianat –N=C=O [21]

Đặc điểm của keo PU hai thành phần là cả hai thành phần – các dung dịch PU

và izoxianat – được trộn với nhau trực tiếp trước khi quét keo lên đế giầy tại chỗ

làm việc với khối lượng 5 ÷ 10 % thành phần thứ hai (dung dịch izoxianat) vào

thành phần thứ nhất (dung dịch PU) Izoxianat khâu mạch nhanh chóng PU ở điều

kiện lạnh thậm chí cả trong dung dịch, nên “thời gian sống” của keo chỉ là từ 4 đến

6 giờ, do vậy không nên pha chế keo sớm

Quá trình khâu mạch các đại phân tử PU diễn ra trong mối dán keo sau khi dán

đế Phản ứng chủ yếu trong trường hợp này là sự tác động của các nhóm –OH ở các

Trang 38

đầu mạch đại phân tử PU với các nhóm izoxianat của izoxianat Ngoài ra có thể

xuất hiện các liên kết allofanat giữa các nhóm –NH nằm trong mạch đại phân tử PU

và các nhóm izoxianat của triizoxianat theo sơ đồ:

quá trình khâu mạch chỉ các đầu hai phân tử theo các nhóm hidroxin và tạo thành

các cầu nối poliuretan, cũng như khâu mạch một đầu của một phân tử với điểm giữa

của phân tử khác bằng cầu nối allofanat

Dù sử dụng loại nào thì toàn bộ các đại phân tử (của mối dán keo) được khâu

thưa bởi các liên kết bền vững, chúng cũng không làm giảm tính đàn hồi của hệ

Hoàn toàn có thể có sự tác động của các nhóm izoxianat với các nhóm khác của vật

liệu được dán, đặc biệt khi dán đế PU bằng keo PU hai thành phần Sự tạo thành các

mối liên kết hoá học trực tiếp giữa các phân tử keo dán với vật liệu được dán làm

cho mối dán có độ bền rất cao

Một trong số các nhược điểm của keo PU là tính độc hại có liên quan đến các

izoxianat siêu hoạt tính được sử dụng Việc sử dụng Desmodur và poliizoxianat của

Nga không bay hơi và như vậy tương đối an toàn Tuy nhiên trong bất kỳ trường

HO–…–OH + OCN–R–NCO + HO–… –OH

Poliuretan N Triizoxianat Poliuretan

Trang 39

hợp nào cũng không được để chúng rơi vào đồ ăn và nước uống Bởi vậy khi quét

loại keo này cần phải dùng găng tay cao su và rửa tay cẩn thận sau khi làm việc

Một trong những biện pháp làm giảm tính độc hại của keo PU là đóng khối

(bloc) chúng và kết quả là chúng trở lên không độc hại Đa số các izoxianat để bloc

PU nhận được khi cho izoxianat tác động với các hợp chất có chứa nguyên tử hidro

linh động (còn được gọi là tác nhân bloc) theo sơ đồ [22]:

Khi gia nhiệt mối dán keo trên 100 °C mối liên kết C–X bị phân rã và giải

phóng izoxianat hoạt tính, nó khâu nhanh cấu trúc cao su PU Ví dụ

difenilmetandiizoxianat được bloc bởi metylpirazol, phân rã ở nhiệt độ 130 ÷ 140

°C và tiến hành khâu mạch tích cực PU (nhiệt hoạt hoá màng keo diễn ra ở nhiệt độ

200 ÷ 250 °C)

Phương án khác để nhận được keo PU hai thành phần không độc là sử dụng cái

gọi là tác nhân khâu mạch “giấu” thay cho izoxoanat, ví dụ như dixiandiamit (của

LB Nga)

Chất này được sử dụng khi sản xuất thành phần thứ hai ở dạng dung dịch 20

% tan trong etyaxetat và axeton Tác nhân khâu mạch này phân huỷ và tác động

phản ứng khi gia nhiệt màng keo cao hơn 90 °C (nhiệt độ thường dùng để hoạt hoá

màng keo) Tuy nhiên các tác nhân khoá và giấu khâu mạch hiện chưa được sử

dụng trong ngành giầy vì không có độ tin cậy về sự phân rã của chúng với chế độ

hoạt hoá ngắn (3 ÷ 6 s ở nhiệt độ 200 ÷ 250 °C hoặc 20 ÷ 30 s ở nhiệt độ 80 ÷ 110

°C), khi mà màng keo có nhiệt độ thực chỉ là 55 ÷ 60 °C

Keo PU hai thành phần có thể sử dụng như keo đa năng để dán các loại đế

khác nhau: không chỉ các đế từ vật liệu phân cực mạnh như đế PU và PVC và cả đế

cao su và đế da Để dán đế cao su người ta khuyến cáo cho vào thành phần đầu tiên

R – N=C=O + HXR’ R–NH–CO–X–R’

NH

Trang 40

dung dịch 50 % cloropolicloprentan trong etylaxetat (hoặc tương tự cao su clo hoá)

với số lượng 3 ÷ 8 % Điều này đảm bảo mói dán tin cậy cho các loại đế cao su

Izoxianat có khả năng phản ứng cao được cho vào thành phần của keo hai

thành phần, nó không chỉ khâu mạch phân tử PU mà còn có khả năng tạo thành các

liên kết hoá học với cao su và kim loại Do vậy việc quét keo cơ học các loại keo

hai thành phần gặp khó khăn do dụng cụ (thiết bị) nhanh bị bẩn và khó vệ sinh Vấn

đề này phức tạp hơn khi sử dụng robot để quét keo tự động: chúng hiệu quả nhưng

có nguy cơ bị keo làm bẩn và dễ hỏng Do vậy người ta quan tâm nhiều đến keo PU

một thành phần không có izoxianat Các loại keo đặc biệt này có khối lượng phân tử

lớn (150.000 ÷ 200.000) được hãng “Baier” sản xuất, ví dụ cao su uretan Desmokol

530 Để dán đế giầy có thể sử dụng keo một thành phần có thành phần như sau (%)

tăng nhanh quá trình tinh thể hoá cao su uretan, tăng độ bền ban đầu và độ bền nhiệt

của mối dán keo Tất nhiên, độ bền của mối dán keo một thành phần thấp hơn keo

hai thành phần, nhưng ở trong giới hạn độ bền cho phép Keo một thành phần, chứ

không phải là keo hai thành phần sử dụng hợp lý chỉ trong trường hợp tự động hoá

quét keo chi tiết giầy Ngoài ra keo một thành phần thực tế không độc hại do không

có các izoxianat

Một vấn đề khác có liên quan đến sử dụng các thiết bị sấy hồng ngoại để sấy

màng keo trong vòng 3 ÷ 5 phút Khi sử dụng keo có các dung môi hoá học dễ xảy

ra hoả hoạn Với kỹ thuật sấy mới này nên sử dụng các keo phân tán, trong đó pha

lỏng là nước Trong trường hợp này việc sấy tăng cường ở nhiệt độ cao không nguy

hiểm Do vậy người ta quan tân đến keo PU phân tán trong nước

Định dạng
Số trang	87
Dung lượng	1,8 MB