Детали верха скрепляют нитками на швейной машине. Игла машины прокалывает материал и протаскивает через него нитку. В зависимости от типа машины нитка захватывается снизу петлителем или челноком, которые образуют петлю и перекидывают ее через ту же нитку, образуя однониточный стежок, или переплетают ее со второй ниткой, образуя двухниточный стежок. От места расположения петель различают стежки наружного и внутреннего переплетений.
Двухниточные стежки внутреннего переплетения образуют машины с челноком. Челнок-крючок, захватив петлю, образованную иглой, ведет ее вокруг шпули. Доведя петлю до половины шпули, челнок продолжает двигаться в прежнем направлении. Расширенная им петля вытягивается из челнока поднимающимся нитепритягивателем. Вытянутая вверх нитка затягивается в стежок. В это время челнок делает холостой поворот, игла снова опускается и, проколов материал, вводит в прокол нитку. Цикл повторяется.
Известно, что конструкция шва зависит от положения той или иной детали и ее работы во время носки обуви. Кроме того, выбирая конструкцию шва, необходимо учитывать механическое воздействие на заготовку при формовании верха обуви. Детали заготовки должны быть скреплены нитками так, чтобы при ее растяжении в процессе обтяжки примерно на 10% швы не расходились.
В процессе производства и при носке обуви детали верха, а следовательно, и швы подвергаются большим разрушающим воздействиям— растяжению на 10%, многократному изгибу, трению, увлажнению, сушке и др. Поэтому к ниточному шву предъявляют высокие требования: он должен быть прочным и эластичным, допускаемая минимальная прочность в зависимости от материала заготовки и числа строчек 70—150 Н/см (7—15 кгс/см).
Прочность скрепления зависит от сопротивляемости межзвеньевых участков материала прорыву ниткой и сопротивляемости ниточных звеньев разрушению под действием нагрузок со стороны этих же участков. Величины сил сопротивления зависят в первую очередь от прочности ниток и межзвеньевых участков материалов, а также от степени их ослабления при строчке. Для скрепления деталей верха применяют специальные и особо прочные хлопчатобумажные нитки в шесть, девять и двенадцать сложений.
Прочность и удлинение при разрыве ниток зависят от номера и числа сложений и колеблются соответственно от 9 до 70 Н (от 0,9 до 7 кгс) и от 3,5 до 8,5%. С уменьшением номера увеличиваются прочность и удлинение ниток, что должно повышать прочность скрепления деталей. Однако использование более толстых ниток связано с применением швейных игл больших диаметров, т. е. с большим ослаблением скрепляемых материалов. Кроме того, шов должен удовлетворять эстетическим требованиям. Поэтому повышение прочности скрепления путем применения ниток большего диаметра весьма ограничено. Необходимо увеличивать прочность, не увеличивая толщину нитки.
В настоящее время для скрепления деталей применяют нитки капроновые и лавсановые. Эти нитки по сравнению с хлопчатобумажными при равной толщине имеют более высокие прочность и удлинение, более стойки к многократному изгибу, растяжению, истиранию, а также к действию влаги, кислот, щелочей, масел, жиров, микроорганизмов и морозостойки.
Чтобы при формовании заготовки и при носке обуви детали не смещались, натяжение ниток в стежке должно быть достаточным. При нормальной работе машины натяжение должно достигать 2,5— 3,5 Н (250—350 гс). При нормальном натяжении ниток шов имеет хороший внешний вид и меньшую истираемость наружных звеньев. При сильном натяжении нитки находятся в перенапряженном состоянии, и скрепление получается жесткое, малоэластичное .
Для обеспечения необходимого натяжения ниток и переплетения их в середине толщины материала швейные машины снабжены тормозами для верхней и нижней ниток. Так как швейные машины не имеют- приспособления для автоматического регулирования подачи ниток на стежок при изменении толщины материала, место переплетения их обычно несколько отклоняется от середины.
При протаскивании нитки через скрепляемые материалы возникает трение между нею и материалами, а также между ниткой и иглой, что снижает прочность нитки. Это снижение может быть значительным, так как нитка до образования стежка должна пройти сквозь ушко иглы 35—40 раз, потому что длина нитки, расходуемая на образование одного стежка, примерно в 35—40 раз меньше длины ее, которая протягивается сквозь ушко. На снижение прочности нитки влияют тип, размер и качество отделки иглы, правильный подбор номеров иглы и нитки, натяжение нитки, состояние и марка швейной машины и другие факторы.
Исследования показывают, что большое значение для получения прочного и красивого шва имеет конструкция иглы. Швейная игла имеет колбу, лезвие , ушко и острие . Лезвие иглы снабжено длинным и коротким желобками. Некоторые иглы, кроме желобков, имеют продольную выточку со стороны короткого желобка, образующую выемку над ушком. Желобки служат для уменьшения потерь прочности нитки из-за трения ее о материал и иглу.
По ГОСТ 7322—55 швейные иглы подразделяются на типы по форме лезвия и форме заточки острия. Тип иглы обозначается арабскими цифрами. Заточка острия иглы может быть круглой, овальной, лопаточкой, ромбической, трехгранной и квадратной. Иглы каждого типа делятся на группы в зависимости от диаметра и длины колбы, общей длины и расстояния от начала ушка до конца колбы. Группы обозначаются заглавными буквами русского алфавита (А, Б, В и т. д.). По диаметру лезвия иглы подразделяются на номера. По ГОСТ 7322—55 номер иглы равен номинальному значению диаметра лезвия, увеличенному в 100 раз. Например, тип иглы 1, группа А № 100 или сокращенно игла 1А № 100 (ГОСТ 7322—55).
На прочность скрепления оказывают большое влияние форма заточки острия иглы, структура и свойства соединяемых материалов.
Игла с круглым острием, прокалывая материал, раздвигает и уплотняет волокна кожи или нити ткани по стенкам прокола. Круглое острие не имеет режущих граней, поэтому материал по линии строчки ослабляется незначительно. При прокалывании такой иглой толстых и плотных кож возникает большая сила трения между поверхностью иглы и стенками прокола, а также между ниткой и материалом и ниткой и иглой. При этом игла сильно нагревается, теряет стойкость и быстро тупится, следовательно, может погнуться и сломаться. Исследования показывают, что игла, совершающая свыше 2000 проколов в минуту, нагревается до температуры 300—350° С, поэтому она применяется только для скрепления деталей из текстильных материалов или из мягких кож, раздвигание нитей или волокон которых не оказывает большого сопротивления.
Игла с овальной заточкой острия имеет две режущие грани, расположенные справа и слева под углом 45° к оси ушка иглы. При прокалывании игла вначале разрезает волокна или нити материала, а затем раздвигает и деформирует их. При этом не возникает большого трения между лезвием иглы и материалом, а также между ниткой и материалом и ниткой и иглой.
Игла с заточкой лопаточкой также имеет две режущие грани, направление которых совпадает с осью ушка (поперечная лопаточка), или перпендикулярно к ней (продольная лопаточка). Эта игла также вначале разрезает волокна или нити, а затем их раздвигает и деформирует, причем игла с заточкой поперечной лопаточкой делает проколы, перпендикулярные линии строчки, а с заточкой продольной лопаточкой—вдоль линии строчки.
Иглы с трехгранной и четырехгранной (квадратной) заточкой имеют соответственно три и четыре грани и вначале также разрезают волокна или нити материала, а затем раздвигают и деформируют их. Иглы с овальной, ромбической, трех- и четырехгранной заточкой и заточкой лопаточкой применять для скрепления деталей из тканей -а искусственных кож на тканевой основе нецелесообразно, так как они резрезают волокна, что разлохмачивает ткань в месте прокола и снижает ее прочность. Для скрепления деталей из этих материалов в основном используют иглы с круглой заточкой острия. При скреплении деталей из кожи, наоборот, целесообразно применять иглы со Специальной заточкой, которая, прорезая материал, облегчает прохождение иглы и вызывает меньшее трение.
При прокалывании иглой материал ослабляется по линии строчки. Материал максимально ослабляется при использовании иглы с заточкой острия продольной лопаточкой при одной и той же величине стежка. При этом стежок хорошо утягивается и имеет красивый вид. Наименьшее ослабление материала происходит при скреплении деталей иглой с заточкой острия, поперечной лопаточкой. Казалось бы, что для скрепления деталей из кожи нужно брать иглу с заточкой острия поперечной лопаточкой. Но при надрезе материала такой иглой невозможно получить правильную укладку стежка. Овальная или повернутая влево ромбическая заточка острия иглы несколько больше ослабляет материал, но дает возможность получить красивый шов, потому что надрезы позволяют верхнему звену стежка располагаться прямолинейно.
Поэтому для скрепления деталей верха из кожи применяют иглы с овальной или ромбической левой заточкой острия.
Кроме формы заточки острия, на снижение прочности материала влияют его структура и свойства. Степень ослабления прочности в основном зависит от заточки острия иглы и в меньшей степени от вида материала. Наименьшее снижение прочности материала дает игла с заточкой острия поперечной лопаточкой, затем круглой и овальной.
Кроме формы заточки острия иглы, на прочность скрепления влияет диаметр иглы. Чем больше диаметр, тем больше прокол, следовательно, и больше ослабление материала по линии строчки при одной и той же величине стежка. Выбор диаметра лезвия (номера иглы) определяется сопротивлением материала прокалыванию иглой, а также диаметром нитки. Наименьшим сопротивлением прокалыванию иглой обладают ткани: 0,23—9,5 Н (от 0,023 до 0,950 кгс). При прокалывании кожи возникают более значительные силы. При выборе номера иглы следует учитывать силы, необходимые для прокалывания материалов. Швейные иглы изготовляют из стальной углеродистой отожженной проволоки марки НЗ-А.
Сопротивление игл продольному сжатию зависит не только от материала и диаметра иглы, но и от ее длины. Длина иглы выбирается исходя из ее хода.
Величина погружения иглы определяется расположением челнока под игольной пластинкой, а также условиями образования петли. Для уменьшения хода иглы при конструировании машин стремятся расположить челнок так, чтобы его носик проходил на возможно меньшем расстоянии от игольной пластинки. Общий ход иглы слагается из
движения иглы от крайнего верхнего положения до верхней плоскости игольной
пластинки и от нее до крайнего нижнего положения. Уменьшая шаг стежка, можно просечь материал иглой. Следовательно, для сохранения прочности материала выгоднее делать как можно меньше проколов. Но уменьшение числа стежков на единицу длины строчки уменьшает прочность скрепления. Поэтому необходимо установить оптимальное число стежков на единицу длины, при котором получался бы шов с равными сопротивлениями нитки и проколотого материала.
С увеличением числа стежков на единицу Длины строчки прочность шва сначала возрастает, потому что число проколов незначительно и разрыв идет только по нитке. С увеличением числа проколов прочность шва снижается, и материал рвется. Прочность шва растет до определенного предела. Различные материалы имеют свое оптимальное число стежков, зависящее от сочетания указанных выше факторов. Оно колеблется от 5,5 до 8,5 стежков на 1 см длины шва, или от 1,8 до 1,15 мм шага стежка.
Оптимальное число стежков для ткани —6—7 на 1 см. Строчка снижает прочность материала на 15—25%.
Число строчек также влияет на прочность шва. Вторая строчка увеличивает прочность шва примерно на 70%. Это объясняется тем, что прочность материала, проколотого иглой, была равна прочности ниток. Но так как кожа и нитки имеют неравномерную прочность, то при определенных сочетаниях прочности нитки и материала происходит разрыв по ниткам однорядной строчки или по коже в зависимости от того, какое место является более слабым.
При двухрядной строчке той же частоты почти всегда разрывается кожа, а при трехрядной и более — только кожа. Увеличение числа рядов строчек сверх трех при том же размере стежка не увеличивает прочности шва.
С увеличением расстояния между строчками прочность шва возрастает незначительно, но расход материала увеличивается на 1 — 5%. Поэтому наиболее рационально расстояние между строчками 1,5—5 мм.
На качество шва влияет работа исполнительного механизма машины. Шов должен быть прямой или плавной кривизны, образованной прямолинейно уложенными, хорошо утянутыми и одинаковой длины стежками (исключение составляет зигзагообразная строчка). То и другое определяется работой транспортера. Материал в швейных машинах транспортируется кольцевым или реечным транспортером, к которому он прижимается лапкой или прессующим роликом.
Реечные транспортеры и прижимные лапки применяются при сострачивании тканей, так как из-за небольшой толщины и малой жесткости материалов необходимо создавать большую площадь зажима их между транспортером и лапкой, чтобы препятствовать стягиванию. При сострачивании кожаных деталей их необходимо спрессовывать для уплотнения шва и облегчения утяжки. В этом случае силы трения между материалом и лапкой достигают такой величины, что затрудняется транспортирование материала или происходит его стягивание. Особенно ярко силы трения проявляются при сострачивании деталей из тканей с каучуковым покрытием, коэффициент трения которых о металл особенно велик. При сострачивании таких материалов применяют не лапку, а прессующий ролик, который уменьшает трение.
Кроме того, наличие малых радиусов кривизны в контурах деталей обуви и частые повороты изделия, заключенного между лапкой и транспортером, также приводят к необходимости уменьшать площадь зажима деталей. Достигается это применением кольцевого транспортера и прессующего ролика. При уменьшении площади контакта и при одних и тех же значениях нормального Давления получают большее удельное давление, следовательно, материалы больше сжимаются и получают большую остаточную деформацию. Сила трения между прессующим роликом (если он не получает принудительного движения) и верхним материалом значительно меньше силы трения при применении реечного транспортера, а следовательно, материал при утяжке почти не стягивается.
В последнее время в промышленности применяют машины, обеспечивающие беспосадочный шов. Подача материала осуществляется сверху роликом, принудительно вращающимся в направлении подачи материала, и снизу кольцевым транспортером. В момент транспортирования игла находится в крайнем нижнем положении и перемещается в направлении подачи.