Ueber die Ursachen des Schlaffwerdens und der Blasenbildung der Elastiques an Schuhobertheilen. Von Dr. Ad. Jolles und F. Wallenstein in Wien. Mit Abbildungen. Ueber die Ursachen des Schlaffwerdens und der Blasenbildung der Elastiques an Schuhobertheilen. Unserem Institute ist der Auftrag zu Theil geworden, Untersuchungen über die Ursachen der Erscheinung anzustellen, dass Gummizüge von Schuhobertheilen noch vor dem Gebrauche an einzelnen Stellen schlotterig und schlaff werden. Zur Durchführung derselben wurden uns sämmtliche bei der Fabrikation verwendeten Rohmaterialien zur Verfügung gestellt. Die uns gestellte Aufgabe lässt sich in folgende Fragen zusammenfassen: 1) Wodurch werden die Gummizugeinsätze der Schuhe an der Steppnaht schlotterig und schlaff? 2) an mittleren Stellen blasig und schlaff – und oft in auffallender Weise, noch bevor dieselben in Gebrauch genommen wurden? In erster Linie wurde der Aufbau des Rohmaterials untersucht. Dasselbe wurde mit einem scharfen Messer in einzelne Theile zertrennt und die Grundstoffe unter dem Mikroskop geprüft. Hierauf wurden dieselben hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften, als Festigkeit, Farbe, Elasticität u.s.w., sowie in Betreff ihres Zusammenhanges mit den anderen Bauelementen des ganzen Zuges untersucht. Hierauf wurde eine fractionirte Destillation der Kautschuklösungsmittel vorgenommen. Da uns bekannt war, dass die Lösungsmittel der als Klebmaterial dienenden Kautschukmasse durch Erhitzen entfernt werden, so mussten wir die Grenzen der Temperatur kennen lernen, zwischen denen sich die einzelnen Lösungsmittel verflüchtigen. Es war uns dies von Wichtigkeit, weil es möglich ist, dass die angewandten Lösungsmittel nicht genügend entfernt wurden und daher sich einzelne Theile wieder loslösten, oder dass zu hohe Temperaturen nöthig wären, um die Lösungsmittel zu vertreiben, so dass die Kautschukkörper sich dabei in Kohlenwasserstoffe zersetzen, welche an und für sich lösend auf den Kautschuk wirken. Um die Menge der Lösungsmittel kennen zu lernen, wurde von. 5° zu 5° destillirt und das Destillat in Maassgefässen aufgefangen. Es braucht wohl nicht besonders bemerkt zu werden, dass es hier nicht darauf ankam, die einzelnen Kohlenwasserstoffe chemisch zu isoliren, sondern nur mit genügender Schärfe die Temperaturen des Uebergehens festzustellen. Zur Erhöhung der Genauigkeit wurden bei der Destillation die Glinsky'schen Röhrenaufsätze zur Anwendung gebracht, die das Zurückfliessen bezieh. die Trennung der gleichzeitig mit übergehenden höheren Siedeantheile von den ruhiger siedenden ermöglichen sollten. Von hervorragender Bedeutung war ferner die Untersuchung des Klebers, da derselbe als Bindemittel zwischen den Gummizügen und den Schuhobertheilen diente. Man musste dabei die sauren Eigenschaften des Klebers berücksichtigen, sowie den Umstand, dass derselbe einen vorzüglichen Nährboden für Schimmelpilze, sowie für andere, auf die Haltbarkeit des Gummizuges zerstörend wirkende Mikroorganismen geeignet ist. Auf beides wurde daher der Kleber geprüft (Säure und Pilze). Sodann wurde die Zusammensetzung der Kautschuklösung ermittelt. Dieselbe war von Wichtigkeit, da die Kautschuklösung nicht nur als Bindemittel zwischen Unter- und Oberstoff zur Anwendung gelangt, sondern auch durch dieselbe das Anhaften der die Elasticität bewirkenden Gummifäden vermittelt wird. Die Untersuchung erstreckte sich auf den Gehalt an Wasser, Fett, Säure, Alkali und mineralische Bestandtheile. Zum Schluss war noch der weisse Unterstoff, sowie der schwarze Oberstoff einer Prüfung zu unterziehen. Die Anwendung der angeführten Reagentien und die Ausführung obiger Versuche führte zu folgenden Resultaten. Nach der mikroskopischen Prüfung bestehen die Elastiques aus: 1) weissem Unterstoff; 2) schwarzem Oberstoff; 3) zwischenliegenden Kautschuk faden und vulkanisirtem Kautschuk; 4) weissen, neben den Gummifäden verlaufenden Baumwollfäden; 5) einer Kautschukklebmasse von unvulkanisirtem Kautschuk. Zur besseren Orientirung dienen die beigedruckten Zeichnungen. Fig. 2 zeigt den Durchschnitt des Stoffes in der Querrichtung. Hier kleben Ober- und Unterstoff vollständig an einander. Wird der Stoff in der andern Richtung durchschnitten, so zeigt der Querschnitt ein Bild, wie es Fig. 3 darstellt. Der Gummifaden ist hier nicht seiner ganzen Länge nach am Ober- und Unterstoff befestigt, sondern haftet nur an einzelnen Punkten dieser beiden. Ober- und Unterstoff sind vollständig von einander getrennt. Textabbildung Bd. 282, S. 230Elasticgewebe. Nachdem nun die Gummifäden sich in Spannung befinden, werden sie versuchen, an den Stellen, an welchen sie mit dem Ober- und Unterstoff befestigt sind, sich loszureissen. Die Spannung wird in Fig. 4 veranschaulicht. Der Halt der Gummifäden wird dadurch bedingt, dass der Kautschukklebstoff mit Hilfe von unzähligen, sehr feinen Fäserchen diesen an die feinsten Baum- und Schafwollfäserchen des Unter- und Oberstoffes ankittet (vgl. Fig. 5). Dass die feinen Kautschukfäserchen gegen chemische Einflüsse äusserst empfindlich sein müssen, ist unmittelbar einleuchtend, und wir suchten daher diejenigen Wirkungsmittel kennen zu lernen, welche den feinen elastischen Fäserchen ihre Widerstandskraft gegen das Zerreissen zu entziehen im Stande sind. Die Untersuchung der übrigen bei der Fabrikation verwendeten Rohmaterialien ergab folgende Resultate: Die fractionirte Destillation der Kautschuklösungsmittel bot wenig Bemerkenswerthes. Textabbildung Bd. 282, S. 230Fig. 6.Elasticgewebe.Der Kleber war von schwach saurer Reaction und durch seine Natur geeignet, Fäulnissprocesse einzuleiten. Die Kautschuklösung war frei von Wasser, Fett, Säure, alkalischen Substanzen und mineralischen Bestandtheilen. Der weisse Unterstoff und der schwarze Oberstoff waren durchaus normal. Der schwarze Farbstoff ist mit Blauholz und doppelt-chromsaurem Kali erzeugt. Er ist in den in Betracht zu ziehenden Lösungsmitteln vollständig unlöslich und verändert sich nicht beim längeren Lagern. Textabbildung Bd. 282, S. 230Fig. 7.Elasticgewebe. In den Stoffen waren keine Ingredienzien nachzuweisen, die durch ein schlechtes Auswaschen derselben nach dem Färben hätten zurückbleiben können. An den Stellen, wo die Elastiques an die Schuhobertheile angesteppt, angeklebt und angebügelt sind, zeigte sich eine gelbbraune, bisweilen rothfleckige Färbung. Die betreffenden Stellen fühlen sich theils fettig an und erscheinen die Gummifäden zerflossen. An manchen Stellen erscheinen wiederum die Gummifäden glatt durchschnitten. Die angestellten Versuche ergaben folgende Resultate: Auf den guten Zusammenhang der Elastiques sind ohne Einfluss: 1) kaltes Wasser; 2) Mineralsäuren jeder Art, ausser in stark concentrirtem Zustande; 3) Alkalien jeder Art, ausser in stark concentrirtem Zustande; 4) organische Säuren in verdünntem, wie in concentrirtem Zustande; 5) Salzlösungen jeder Art und jeder Concentration; 6) Fäulniss und Schimmelung, solange nicht der Ober- und Unterstoff vermodert ist. Der Kautschukklebstoff wird angegriffen von: 1) heissem Wasser, es macht vorübergehend klebrig; 2) Wasserdämpfen, sie machen vorübergehend klebrig; 3) jeder trockenen Hitze über 100° C, diese macht dauernd klebrig und fadenziehend; Textabbildung Bd. 282, S. 231Fig. 8.Zerstörung des Elastics. 4) geringen Mengen schwer- und nicht flüchtiger Fettsäuren; sie machen fettig, zähe und heben die Elasticität völlig auf; 5) geringen Spuren thierischer und pflanzlicher Neutralfette; sie bewirken die gleiche Veränderung wie unter 4) angegeben; 6) allen Kohlenwasserstoffen und zwar dauernd von allen, welche sich aus dem Stoffe nicht völlig verflüchtigen. Textabbildung Bd. 282, S. 231Zerstörtes Elsticgewebe. Die feinen Fasern des Kautschukklebstoffes werden entweder bloss erweicht, oder klebrig gemacht, oder völlig gelöst. Die dicken vulkanisirten Gummifäden sind im Allgemeinen viel unempfindlicher. Die Einwirkung auf dieselben muss länger und intensiver stattfinden. Angegriffen werden sie nur durch: 1) trockene Hitze über 120° C., dann werden sie dauernd klebrig und verlieren ganz ihre Elasticität; 2) dünnflüssige fette Stoffe in grossen Quantitäten, dadurch quellen sie auf und werden schlüpfrig, fettig und verlieren an Widerstandsfähigkeit gegen das Zerreissen; 3) dünnflüssige Oelsäure; dieselbe wirkt wie 2); 4) dünnflüssige und dickflüssige Kohlenwasserstoffe; diese zeigen den gleichen Einfluss wie unter 2) und 3) angegeben, können aber auch vollständig erweichend wirken. Gutachten. Die Resultate der Untersuchung führten zur Erkenntniss, dass keines der uns zur Untersuchung übergebenen Materialien an sich Schuld an dem Schlotterigwerden der Gummizüge trägt. Das Schlotterig- und Schlaffwerden der Gummizüge ist vielmehr auf das mehr oder mindere Zusammenwirken folgender Ursachen zurückzuführen: 1) Die dicken Gummifäden werden an den Punkten, wo sie von den Stichen der Steppnadel getroffen werden, durch diese zerschnitten oder zum mindesten beschädigt. Ist der Gummifaden durch eine zufällige Lage der Schuhobertheile einer mehrfachen Eindringung der Steppnadel ausgesetzt, so tritt der Gummifaden, da er hierdurch eine vollständige Zertheilung erfahren hatte, aus dem Bereiche des rinnenförmigen Ausschnittes der Schuhobertheile, an welchem die Einsätze befestigt und durch welchen die Gummifäden gleichsam festgeklemmt werden, heraus und ist dadurch dem Einflüsse zerstörender Stoffe unmittelbar preisgegeben. 2) Gelangt nun (sei es unmittelbar aus den dazu gehörigen Schuhobertheilen oder sei es, dass die Schuhwichse bezieh. Fett enthaltenden Ledertheile zufällig auf den Elastiques durch die Verpackung oder durch anderweitige Umstände zu liegen kommen) etwas Fett durch den Gummieinsatz, so hebt dasselbe zunächst das Bindevermögen der Kautschuklösung auf. Da nun die Gummifäden in den Elastiques sich in gespanntem Zustande befinden, so zieht sich dann der nunmehr frei gewordene Faden zusammen und der Gummizug wird schlaff. Diese Vorgänge lassen sich durch folgenden Versuch beweisen: Befeuchtet man nämlich eine künstliche Schnittstelle mit Rüböl, Erdöl, Schweissfett, Oelsäure u.s.w., so beobachtet man schon nach einigen Augenblicken, dass sich die einzelnen Gummifäden von ihrer Unterlage abheben und sich von der Trennungsstelle an so weit zusammenziehen, als diese Substanzen noch ihre Wirkung äussern können. Hierbei erfolgt die Bildung einer breiten schlotterigen Stelle, wie sie in den Fig. 8, 9 und 10 versinnlicht ist. 3) Als fernere Ursache des Schlotterigwerdens ist auch der Wasserdampf zu bezeichnen, welcher ebenso zerstörend wirkt wie Fett. Wenn der Kleber in grösserer Menge oder zu wenig trocken angewendet wird, so wird beim Bügeln der Steppnähte eine zu grosse Menge Wasserdampf erzeugt, welche nun auf die bloss gelegten Stellen zerstörend einwirkt. 4) Die Versuche haben ergeben, dass eine Hitze von über 120° den Kautschuk klebrig macht und seine elastischen Eigenschaften benimmt. Wird nun mit einem zu heissen Eisen gebügelt, oder bleibt das heisse Eisen eine Zeitlang an derselben Stelle liegen, so werden die Kautschukfäserchen überhitzt und zersetzt, die dicken Gummifäden werden in einen klebrigen Brei verwandelt und an den betreffenden Stellen der Ränder des Gummizuges die Elasticität vernichtet. An den uns als Belegstück zur Untersuchung gegebenen Schuhobertheilen hat sich diese Wirkung vor allen anderen am hervorstechendsten gezeigt. Um nun die zweite an uns gestellte Frage, warum die Gummizüge stellenweise blasig und schlaff werden, zu beantworten, dürfte es zuerst nöthig sein, den Unterschied zwischen einer Blase und einer schlotterigen Stelle darzulegen. Wir bezeichnen als schlotterige Stelle jenen Theil des Gummizuges, welche in Folge einer daselbst stattgefundenen Loslösung der Gummifäden seine Elasticität eingebüsst hat, während hingegen eine blasige Stelle eine solche ist, welche im Besitze ihrer elastischen Eigenschaften weiter bleibt, die aber in Folge einer an ihr vor sich gegangenen Loslösung des Unterstoffes vom Oberstoffe ein blasenartiges, wellenbergförmiges Aussehen angenommen hat. Die schlotterige Stelle wird daher in der Regel am Rande entstehen, während eine Blase auch an allen anderen Stellen auftreten kann. Wir können nun zweierlei Blasen unterscheiden; die erste Art entsteht, wenn durch Zufall in der Mitte ein Fettfleck sich befindet, welcher mit dem äusseren Rande in Verbindung ist. Die durchschnittenen Gummifäden ziehen sich nun bis zum Fettfleck zusammen und bedingen nun durch ihr Dickerwerden eine Loslösung des Oberstoffes vom Unterstoffe (Fig. 8). Bei der zweiten Art hat sich die zerstörende Wirkung nur auf die feinen Kautschukfäserchen des Klebmittels beschränkt, welche erreicht wurden. In diesem Falle war zur Blasenbildung unbedingt noch eine seitliche Reibung nothwendig; da die Verminderung der Klebfestigkeit allein hier nicht im Stande ist, eine Trennung des Oberstoffes vom Unterstoffe hervorzurufen, um so mehr, als die Erweichung durch Wasserdampf u.s.w. nur eine vorübergehende ist. Soweit wir einen Einblick in die Fabrikationsweise der Gummizüge hatten, könnte die seitliche Reibung bei dem Durchgehen des Stoffes durch die Walzen stattfinden, indem an irgend einer Stelle der Stoff vorübergehend anklebt oder aus irgend einer Ursache ein momentanes Gleiten der Walzen erfolgt. In der Mehrzahl der Fälle dürfte jedoch die Blasenbildung erst beim Tragen vor sich gehen, wo Schweiss, Lederschmiere, Schuhwichse u.s.w. ungehindert einwirken können. Es sei noch erwähnt, dass alle diese Begründungen auch durch Versuche nachgewiesen wurden. Vorschläge zur Abhilfe der Uebelstände. Um die Bildung von schlotterigen und blasigen Stellen an den Elastiques zu verhindern, haben wir folgende Vorschläge gemacht, deren gute Wirkung allerdings erst die Praxis beweisen muss: a) Unser erster Vorschlag geht dahin, durch Zwischenlagen von Zinnfolie oder Pergamentpapier längs der Steppnaht das Eindringen des Fettes aus dem Schuhobertheil in die Elastiques zu verhindern. Ferner dürfte es sich empfehlen, ungeölten Steppzwirn zu verwenden, sowie darauf zu achten, dass er, von der Färberei kommend, keine Maschinenfettflecke enthalte. Fettige Schuhobertheile dürfen ohne dicke Papierzwischenlagen nicht verpackt werden. Die Elastiques müssen nach dem Ankleben vollständig getrocknet und mit einem nicht zu heissen Bügeleisen schnell gebügelt werden. An Stelle des Bügelns ist kaltes Pressen zwischen Löschpapierlagen vorzuziehen. b) Um zu verhindern, dass sich fettige Stoffe in die Elastiques weiter einsaugen können, schlagen wir vor, die Gummizüge mit Appreturen zu imprägniren, welche Glycerinleim, Chlorkalium u.s.w. enthalten. c) Zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit ist der Kautschukklebstoff einer nachträglichen Vulkanisirung zu unterziehen. d) Schliesslich schlagen wir vor, die Gummifäden nicht durch Kautschukklebstoff, sondern mittels eines weniger heiklen Klebstoffes, wie Chromleim, Borax-Caseïnleim u.s.w. zu befestigen. Eine Möglichkeit der Ausführung liegt darin, dass die Gummifäden nicht ihrer ganzen Länge nach, sondern nur an einzelnen Punkten mit dem Ober- und Unterstoff (vgl. Fig. 5 und 6) zusammenhängen. Da ist also kein elastischer, sondern nur ein fester weicher Klebstoff zur Verbindung nöthig.