Процессы склеивания кожи, резины и текстиля играют очень большую роль в технологии обувной промышленности, в производстве искусственной кожи, а также в шинной и резиновой промышленности. Так как склеиваемые материалы эластичны и легко деформируются, то соединяющая их пленка должна обладать этими свойствами.
Технология обувного производства в основном сводится к получению и взаимному скреплению разнородных мелких деталей: подошвы, стельки, носка, задника, деталей верха и т. д. Это скрепление может осуществляться как механическим путем с помощью ниточного шва, гвоздей или шпилек, так и при помощи клея.
Конструкция обуви, так же как и покрой одежды, претерпевала в течение многих веков значительные изменения. Обувь древнего человека состояла просто из куска невыделанной кожи, которым обертывали ногу, скрепляя его ремешками. В некоторых местностях (на Дальнем Востоке) еще сохранился подобный тип обуви.
В раскопках Горного Алтая в условиях вечной мерзлоты была обнаружена изящная женская обувь древнего населения скифо-саков, расшитая шелком и жемчугом. Возраст этой обуви — 2500 лет. Интересно то обстоятельство, что вышиты были также и подошвы. Такая нарядная обувь, очевидно, использовалась только как украшение, так как ходить в ней было неудобно. По обычаю восточных народов, сидеть полагалось, поджав ноги, при этом вышитая подошва могла быть видна.
В древнем Египте обувь носили только фараоны, их придворные и представители знати. В древнем Риме обувь была весьма разнообразной по форме и цвету. Каждому классу населения была присвоена своя разновидность обуви.
Примитивная кожаная обувь или вовсе не имела подошвы, или же подошва ее состояла из нескольких слоев тонкой кожи, так как дубить толстую кожу не умели. Переход же к использованию толстой кожи в качестве подошвы связан с усовершенствованием процесса дубления.
В России уже в конце XIV в. умели выделывать подошвенную кожу. Так, например, при раскопках Москвы была обнаружена обувь XIV в. Толщина ее подошвы равнялась 3—4 мм.
Вначале крепление подошвы производилось только при помощи ниточного шва; в XVI—XIX вв. это крепление в основном заменяется гвоздевым и шпилечным (деревянная шпилька).
Переход к клеевым методам крепления открыл новые возможности в обувной промышленности, значительно ускорив процесс производства обуви. Приоритет изобретения клеевых методов крепления принадлежит нашей стране. В 1850 г. Я. Шувалов получил привилегию на выделку кожаной обуви «без швов с употреблением особого клея и мягчительной мази». Шувалов описывает обработку кожи с целью увеличения шероховатости ее поверхности по месту соединения. Клей наносится в три приема с промежуточным просушиванием. В местах соединения прокладывается пластинка «гуммиэластика», смоченная скипидаром.
Под гуммиэластиком, очевидно, подразумевается натуральный каучук.
В патенте описывается также способ изготовления клея и «мягчительной мази». Значительно позже, в 70-е годы, в Германии появляется нитроцеллюлозный клей под названием «Аго» и начинает внедряться новый метод приклеивания подошвы этим клеем.
Изобретение швейной машины в конце XIX в. произвело переворот в швейной и обувной промышленности и имело большое влияние на экономическую жизнь ряда стран, что было отмечено Карлом Марксом в «Капитале».
В России вплоть до Октябрьской революции обувная промышленность в основном продолжала оставаться кустарной. Полное механизирование обувной промышленности осуществлено только в наше время. В Советском Союзе была проделана большая работа по созданию принципов построения рациональной конструкции обуви с учетом разных типов человеческой стопы, по разработке конструкций обувных машин и освоению новейшей техники, по разработке новых видов обувных материалов: кирзы, специальной подошвенной резины, спецкартонов и других материалов. Все это позволило освоить производство разнообразнейшего ассортимента обуви высокого качества, приспособленной к различным сезонам и различным климатам: армейской и гражданской, рабочей и изящной, модельной.
Наша обувь по своему качеству не уступает зарубежной, и наши обувные фабрики: «Парижская Коммуна», «Скороход», «Буревестник» и др. являются одними из крупнейших в мире.
В нашей стране проводится научно-исследовательская работа, имеющая целью разработать основы производства полноценной кожи при ускоренных методах дубления и производства прочной, красивой обуви. Систематически изучаются свойства и изменения обуви в процессе ее использования потребителем.
Создаются новые методы клеевого крепления. Еще в 1934 г. Е. А. Нисневич и Ф. А. Азарх впервые предложили новый способ прикрепления подошвы гуттаперчевым клеем, который впоследствии был широко внедрен в обувную промышленность. Гуттаперча содержится в кустарнике бересклета и других растениях (например, эйкоммии). Она относится к группе каучукообразных полимеров и существует в двух модификациях. Пленка α-модификации получается из раствора гуттаперчи в органическом растворителе путем его испарения, α-гуттаперча обладает невысокой адгезией, малой прочностью и растяжимостью. При нагревании до 70—90° С α-гуттаперча может быть переведена в β-модификацию, обладающую высокой адгезией и повышенной прочностью. Гуттаперча легко окисляется с поверхности и поэтому обычно сохраняется под водой. Она представляет собой жесткую кожистую массу, для растворения ее следует предварительно нарезать мелкими кусочками. Растворителями гуттаперчи служит хлороформ, бензол бензин, дихлорэтан. В хлороформе, бензоле толуоле гуттаперча растворяется без нагревания. Технология склеивания гуттаперчевым клеем состоит из следующих этапов: поверхность кожи или резины предварительно подготавливается. Кожа подвергается обработке шкуркой, резина также обрабатывается на специальной машине с целью освежить и увеличить склеиваемую поверхность. Опыт показывает, что для получения достаточно прочного склеивания не требуется слишком сильно разрыхлять поверхность. Раствор клея наносится на склеиваемую поверхность и подсушивается. В некоторых случаях можно наносить только один слой клея, в других же клей наносится в несколько приемов с промежуточным подсушиванием. Затем пленка расплавляется (обычно с помощью рефлектора при температуре 100—120° С в течение 3—4 мин.), подошва накладывается на след верха и прессуется, причем пленка охлаждается в прессе.
В настоящее время применяется концентрированный клей (18—20% концентрации) и нанесение его производится в один прием. В некоторых случаях применяется гуттаперча в смеси с каучуком, и в нее вводятся вулканизующие вещества (сера, паратолуидин, бутилксантогенат, окись цинка).
При вулканизации происходит скрепление структурных элементов полимера, сопровождающееся повышением механических свойств пленки.
Гуттаперча может применяться также в виде сухой пленки, помещаемой между разогретыми склеиваемыми поверхностями. Способ этот интересен тем, что не требует применения растворителя, следовательно, экономически более выгоден.
Другой весьма распространенный вид клея, применяющийся в обувной промышленности, нитроцеллюлозный клей, является одним из самых старых обувных клеев. Его растворы обладают высокой вязкостью, вследствие чего концентрированней клей плохо распределяется на поверхности и не обеспечивает достаточного контакта с нею. Поэтому в производстве употребляют мало концентрированный раствор и наносят его в несколько приемов. Влияние вязкости клея на прочность склеивания было детально исследовано Л. Я. Гинзбург и проф, М. П. Воларовичем (фабрика «Парижская Коммуна»). Этими авторами было отмечено, что клеящие свойства растворов полимеров в значительной степени зависят от структурно-механических свойств исходных материалов. Нитроцеллюлозный клей хорошо склеивает кожу, но плохо соединяется с резиной. Ф. А. Сапегиным, а также Е. А. Нисневичем и Г. П. Киселевым разработан метод приклеивания резиновой подошвы нитроцеллюлозным клеем, состоящий в том, что поверхность резины перед склеиванием обрабатывается концентрированной серной кислотой, 2% раствором хромпика в концентрированной серной кислоте или солями железа.
Большую роль в обувной промышленности играют клеи на основе натурального и синтетического каучука, а также перхлорвинила. Винилхлорид обладает слабыми адгезионными свойствами и плохо растворяется в органических растворителях, но дополнительное введение в него хлора, т. е. превращение его в перхлорвинил, резко повышает адгезию этого полимера к различным поверхностям, в том числе к коже и текстилю. Перед приклеиванием резины перхлорвиниловым клеем поверхность ее также рекомендуется обрабатывать или крепкой серной кислотой, или хромовой смесью, или же хлорным железом, после чего, как и в случае склеивания нитроцеллюлозным клеем, следует промывка водой.
Гуттаперчевый, перхлорвиниловый и нитроцеллюлозный клеи применяются для так называемых основных операций склеивания, т. е., например, для такой важной операции, как приклеивание подошвы к верху обуви.
Этой же цели служат способы соединения путем горячей вулканизации, разработанные на фабрике «Скороход». При этом способе клей наносится на поверхность, склеиваемую с сырой резиновой смесью, после чего следуют формование подошвы в прессформе и вулканизация под давлением. Таким образом, операции изготовления подошвы из резиновой смеси и прикрепления ее к верху обуви совмещаются.
В процессе производства обуви встречаются операции, имеющие в общем то же назначение, что и наметка при производстве одежды. Так, например, детали верха обуви соединяются клеем временно, вплоть до того момента, когда они попадут на швейную машину. Подобно тому как края ткани наметываются и затем подрубаются, края детали обуви загибаются, подклеиваются (операции загибки), а затем прошиваются на швейной машине. К клеям, применяемым в этой операции, предъявляются особые требования. Они должны удерживать загнутый край кожи, а напряжения, возникающие в нем, значительны, поэтому механические свойства клея должны быть высоки. В то же время деталь нельзя подвергать длительному прессованию, которое способствует окончательному формованию пленки.
Старый способ загибки состоял в том, что края кожи натирались обычным хозяйственным мылом. Для механического производства этот способ оказывается непригодным. В настоящее время иногда применяется паста, состоящая из водного раствора мыла. В пасту вводится еще канифоль, воск и казеин.
В связи с этим вопросом следует заметить, что в совершенно другой области имеется целый ряд чрезвычайно важных и теоретически обоснованных работ, касающихся систем, по своим механическим свойствам и составу весьма близких к мыльным пастам обувной промышленности, а именно мыльных консистентных смазок. Имеется ряд ценных исследований школы акад. П. А. Ребиндера, Д. С. Великовского, А. А. Трапезникова и др. в области структуры, механических свойств и фазовых превращений в указанных системах в зависимости от температуры и состава.
Среди многообразия подобных систем, по всей вероятности, можно найти такие, которые могли бы служить целям вспомогательных операций обувной промышленности и обеспечить требуемую «быстроту схватывания», по терминологии обувщиков.
Для менее ответственных операций склеивания применяются крахмальные, казеиновые и латексные клеи. Дисперсионной средой этих клеев является вода. Натуральный каучуковый латекс представляет собою млечный сок каучуконосного растения, из которого добывается каучук. Латекс является коллоидной системой, в которой каучук находится в раздробленном, дисперсном состоянии. Устойчивость такой системы зависит от присутствия особых веществ, стабилизирующих ее (канифольных мыл, нефтяных сульфокислот и др.). С появлением различных синтетических каучуков и развитием процесса их получения синтетические латексы стали широко применяться в обувной, резиновой и шинной промышленности, а также в промышленности искусственной кожи. Латексы широко применяются на фабрике «Скороход» в качестве обувных клеев, на фабрике «Истехкож» для изготовления технического картона. Из последнего приготовляются технические детали к машинам (гонки, манжеты, валики). В овчинно-шубном производстве латексы идут для пропитки и покрытия кож с целью придания им водонепроницаемости. В шинной промышленности латексы применяются для пропитки шинного корда, идущего на покрышки автомашин.
Основное преимущество латексов перед растворами каучуков заключается в том, что их дисперсионной средой служит вода. Это исключает применение дорогостоящих, токсичных и огнеопасных растворителей. Кроме того, использование латексов обходится значительно дешевле, чем растворов каучука. По сравнению с последними преимущество латексов заключается также в том, что латексы не являются токсичными и огнеопасными. Условия получения, коллоидно-химические и адгезионные свойства латексов были исследованы рядом советских ученых и инженеров. Весьма важное значение имеют исследования условий коагуляции (свертывания) латексов в связи с механическими свойствами получаемых при этом пленок.