бесплатно рефераты

бесплатно рефераты

 
 
бесплатно рефераты бесплатно рефераты

Меню

Исследование зависимости прочности клеевых соединений от технологических параметров склеивания при изготовлении верхней одежды бесплатно рефераты

Исследование зависимости прочности клеевых соединений от технологических параметров склеивания при изготовлении верхней одежды

Содержание

Введение

1. Анализ методов, применяемых при определении прочности клеевых соединений при производстве верхней одежды

1.1 Теория склеивания

1.2 Анализ методик на определение прочности клеевого соединения

2. Исследование влияния технологических параметров на прочность клеевого соединения

2.1 Исследование влияния температуры дублирования на прочность клеевых соединений

2.2 Исследование влияния давления дублирования на прочность клеевых соединений

2.3 Исследование влияния времени дублирования на прочность клеевых соединений

2.4 Исследование влияния скорости расслоения на результаты прочностных характеристик клеевого соединения

2.5 Применение анализа размерностей для исследования зависимости прочности склеивания от определяющих факторов

3. Разработка методики на экспресс оценку прочности клеевых соединений при производстве верхней одежды

4. Исследование конъюнктуры рынка термоклеевых прокладочных материалов

5. Охрана труда и промышленная экология

5.1 Охрана труда

5.2 Промышленная экология

Заключение

Введение

Выбор клеевых материалов для изготовления одежды осуществляется в зависимости от ассортимента, назначения и выбранной технологии швейных изделий; условий эксплуатации одежды, способов ухода за изделиями; вида и свойств используемых для одежды основных материалов (материалов верха); химического состава, физико-химических и физико-механических свойств клеевых материалов; вида оборудования, применяемого для склеивания [2].

При появлении фронтального дублирования на швейных предприятиях значительно улучшились внешний вид изделия, и упростилась технология их пошива. При фронтальном дублировании происходит соединение основных (крупных) деталей одежды (например, полочек пальто, костюмов, плащей) с термоклеевыми прокладками по всей поверхности детали или её части [1].

Удельный вес операций клеевой технологии в общей трудоемкости пошива верхней одежды сейчас составляет 0,9...6,5%, а в абсолютном выражении на их длительность приходится от 12 до 600 с. Степень распространения операций клеевой технологии непосредственно влияет на качество и общую трудоемкость изготовления одежды, объемы потребляемых энерготехнологических сред (электроэнергии, сжатого воздуха), производительность труда. Внедрение операций клеевой технологии потребовало оптимизации и совершенствования процессов раскроя, ниточного соединения, влажно-тепловой обработки [3].

Термоклеевые прокладочные материалы - это невидимый каркас, придающий швейным изделиям объёмную форму. Их стоимость в цене швейных изделий невелика (в среднем 10%), но они оказывают решающее воздействие на товарный вид изделий.

В данной дипломной работе исследуется зависимость прочности клеевых соединений от технологических параметров склеивания при изготовлении верхней одежды. Прочность клеевых соединений определяется прочностью адгезионной связи, т.е. связи между пленкой клея и склеиваемым материалом, и прочностью самой клеевой пленки. Однако при фронтальном дублировании деталей одежды не всегда слои клеевой системы соединяются достаточно прочно. На прочность склеивания отрицательно влияют операции увлажнения изделия, например, в процессах пропаривания при окончательной обработке, при чистке и стирке. В некоторых случаях от воздействия влаги возможно самопроизвольное расклеивание деталей при эксплуатации. Кроме того, на предприятиях подбирать и проверять режимы дублирования сложно, а иногда и невозможно, так как в настоящее время не налажен серийный выпуск приборов для контроля прочности склеивания - главного критерия качества клеевого соединения слоёв материала [3].

Для анализа и решения изложенной проблематики проводятся исследования по обработке рациональных режимов дублирования, ведется поиск в области дублирования новых материалов и создания приборов для контроля за процессом дублирования на предприятиях. Целью дипломной работы анализ существующих методик на исследование прочности клеевого соединения.

1. Анализ методов, применяемых при определении прочности клеевых соединений при производстве верхней одежды

1.1 Теория склеивания

Процесс образования клеевого соединения является многостадийным и многофакторным. Склеиванию подвергают многие виды текстильных материалов с различным строением, химической и волокнистой природой. Для этого используют адгезивы с соответствующим химическим составом. Чтобы выбрать нужный адгезив для соединения деталей одежды, необходимо знать сущность адгезии.

Интерес к адгезии возник примерно в середине 40-х гг. XX в. Одним из основных затруднений при исследовании механизма адгезии является то обстоятельство, что предмет исследования относится к нескольким отраслям науки: учению о макромолекулах, физической химии поверхностей и промежуточных поверхностей, материаловедению, механике, теории разрушения [4].

В настоящее время при изучении и объяснении особенностей проявления адгезии используют разные теории, которые находятся в большой зависимости от области их применения. Многие теоретические модели адгезии дополняют друг друга, а некоторые находятся в противоречии между собой. Наиболее распространенными являются следующие теории:

1 механическая;

2 адсорбционная теория высокополимерных материалов;

3 электронная;

4 реологическая (теория пограничных слоев и промежуточных фаз);

5 поглощения (термодинамическая);

6 диффузии;

7 химических связей;

8 склеивания текстильных материалов.

Каждая из перечисленных теорий имеет преимущественное значение для определенного вида твердых тел в зависимости от условий склеивания. Поэтому они не отвергают друг друга, а формируют общее многостороннее явление, которое называют адгезией.

Почти все основные теории были разработаны не для текстильных материалов, а для твердых тел, поэтому при использовании их в применении к текстильным материалам необходимо учитывать, что все компоненты адгезионного взаимодействия (клеи и текстильные материалы) представляют собой высокополимерные материалы.

Механическая теория. Общепризнанным фактом является то, что адгезия определяется не только межмолекулярным взаимодействием на границе фаз, но и механическим поведением материалов.

Механическая связь между клеем и субстратом с этой точки зрения подобна шиповому или заклепочному соединению. Наиболее наглядный пример механического сцепления представляет собой пара "каучук -- текстильный материал". Проникновение концов волокон в каучук является наиболее важным фактором, влияющим на прочность клеевого соединения. Для расчета силы разрушения клеевого соединения используют следующее выражение:

, (1.1)

где -- постоянный коэффициент;

-- компонент механического взаимодействия (пора, трещина и т.п.);

-- площадь взаимодействия компонентов поверхностей склеенных тел.

Согласно уравнению (1.1) сильное сцепление может быть достигнуто путем регулирования формы поверхности и показателей ее физико-механических свойств, т.е. величины S. В частности, увеличение шероховатости поверхности способствует повышению прочности клеевого соединения. Шероховатость поверхности текстильных материалов может быть повышена как механическими способами, в частности ворсованием, так и физико-химическими способами с применением плазмы. Оба способа пригодны для повышения прочности клеевых соединений текстильных материалов и используются на практике. Шероховатость поверхности текстильных материалов, описываемая с помощью специальных материаловедческих терминов, влияет на площадь адгезионного контакта [4].

Адсорбционная теория высокополимерных материалов наиболее полное развитие получила в 1944--1947 гг. Образование адгезионного соединения согласно этой теории происходит в две стадии.

На первой стадии после нанесения жидкого адгезива на поверхность субстрата происходит миграция макромолекул адгезива из раствора к поверхности субстрата вследствие броуновского движения. Полярные группы макромолекул адгезива приближаются к полярным участкам (активным центрам) субстрата. Действие внешнего давления и высокая температура ускоряют этот процесс.

На второй стадии имеет место сорбция. При расстоянии между молекулами адгезива и субстрата менее 5 нм начинают действовать молекулярные силы, энергия которых составляет (кДж/моль), до: водородные - 50; диполь-дипольные - 20; дисперсионные - 41,8; индуцированные дипольные - 2.

Слабость этой теории обычно видят в несовпадении значений фактической работы расслаивания клеевого соединения и теоретически рассчитанной энергии всех межмолекулярных сил, которые могут возникнуть: первая всегда больше второй.

Применительно к объектам швейного производства данная теория не объясняет, почему возникает адгезионное соединение между неполярным полиэтиленом и некоторыми видами неполярных волокон. Использование ее в практических целях, например для прогнозирования прочности клеевых соединений деталей одежды, невозможно [4].

Электронная теория впервые была выдвинута группой российских ученых под руководством Б.В.Дерягина в 1948 г. В ее основе лежит физическое явление -- выравнивание уровней Ферми за счет передачи электронов от адгезива к твердому телу при их контакте. Это явление может способствовать появлению на промежуточной поверхности двойного слоя электронов, в котором возникшие электростатические силы могут существенно увеличить адгезию. По этой теории соединение адгезива и твердого тела можно рассматривать как конденсатор.

При разрушении такого клеевого соединения, т.е. при отделении двух пластинок конденсатора друг от друга, происходит увеличение разности потенциалов на всем протяжении существующих зарядов, что обычно экспериментально подтверждается. Сцепление между адгезивом и твердым телом образуется благодаря силам электростатического притяжения, действующим в двойном электрическом слое. Энергия отделения Ge зависит от потенциала разряда Ve следующим образом:

, (1.2)

где h -- расстояние, на котором происходит разряд;

-- диэлектрическая постоянная.

В соответствии с таким подходом адгезия может изменяться при изменении давления газа, в атмосфере которого происходит измерение величины Ge. В этой теории не учитывается энергия, которая выделяется при изменении вязкости или пластичности адгезива во время его плавления.

Вместе с тем необходимо отметить, что применительно к соединениям текстильных материалов зависимость прочности клеевых соединений от эмиссии электронов при нарушении соединений существует. При разрушении прочных клеевых соединений электрические явления наиболее выражены. Реологическая теория (теория пограничных слоев и промежуточных фаз). При образовании клеевых соединений возникают промежуточные зоны, показатели свойств которых отличны от аналогичных показателей компонентов клеевого соединения. Принцип этой теории формулируют следующим образом, если нарушение клеевого соединения происходит в пограничных зонах, то работа разрушения будет зависеть от силы адгезии наиболее слабого пограничного слоя. Поэтому сила адгезии G всегда равна энергии адгезии в наиболее слабом промежуточном слое Gc.

Соединения бывают слабыми в том случае, когда возникают слабые адгезионные связи (или недостаточное число связей). На поверхности субстрата образуется слой адсорбированных молекул газа, воды, низкомолекулярных продуктов из клея. Этот слой ослабляет адгезионное взаимодействие; под его влиянием формируется слабая зона, которая и обусловливает малую прочность всего клеевого соединения. Эти слои называют переходными. Соединение субстрата с клеем следует рассматривать как систему, состоящую из нескольких слоев (рисунок 1.1).

А, В -- текстильные материалы; Б -- клей; 1, 9 -- слои текстильных материалов, не участвующих в склеивании; 2, 8 -- слои текстильных материалов, близких к поверхности раздела; 3, 7 -- слои клея атомарной или молекулярной толщины; 4, 6 -- слои клея, структура которых отличается от структуры основной массы; 5 -- слой клея, на свойствах которого влияние поверхности раздела не сказывается

Рисунок 1.1 - Клеевое соединение

Молекулы адгезива, находящиеся в глубине, и молекулы адгезива, находящиеся на поверхности раздела фаз, различаются между собой по свойствам. Для молекул, находящихся внутри адгезива, все силы межмолекулярного взаимодействия полностью компенсированы. Молекулы, находящиеся на поверхности, имеют нескомпенсированные силы. Поверхностные силы имеют ту же природу, что и силы межатомного и межмолекулярного взаимодействий. Однако закономерности действия поверхностных сил имеют особенности. Так, силы притяжения Ван-дер-Ваальса уменьшаются пропорционально седьмой степени расстояния между контактирующими объектами, а поверхностные силы того же происхождения - пропорционально третьей-четвертой степени. Поэтому возникновение слабых пограничных слоев неизбежно, но этот процесс является управляемым. Правильно сформированным и прочным является соединение, переходные слои которого прочны так же, как и сам клей. В слабом непрочном соединении разрушение происходит в пограничном слое, называемом слабым. К возникновению таких слоев приводит наличие на поверхности субстрата адсорбированных газов и жидкостей, а также твердых частиц. Для их удаления в других отраслях промышленности прибегают к очистке поверхностей, которая для текстильных материалов в массовом производстве одежды мало приемлема. Значительно повысить прочность клеевых соединений можно путем химической обработки материалов.

Эта теория хорошо объясняет влияние различного вида аппретов заключительной отделки, находящихся на поверхности текстильных материалов, на изменение адгезионной способности последних. Наличие между волокном и адгезивом промежуточного слоя из аппретов может привести и к ослаблению клеевого соединения, и к его упрочнению. Согласно данной теории следующего разрушения клеевого соединения никогда не происходит только вдоль границы поверхностей. Получение прочного клеевого соединения возможно при условии устранения всех слабых пограничных слоев в клее и субстрате.

В развитие этой теории создана концепция "мощных промежуточных слоев", или "промежуточных фаз". Такие промежуточные фазы возникают на молекулярном уровне в пограничном слое толщиной в несколько нанометров. Причиной образования таких фаз являются многие физические, физико-химические и химические явления:

ориентация химических групп, направленная на снижение свободной энергии на поверхностях волокна и адгезива;

движение наполнителей или фракций с низкой молекулярной массой вдоль поверхностей;

развитие кристаллической структуры;

образование ложной кристаллической зоны в результате уменьшения подвижности молекулярной цепи из-за взаимодействия с твердым телом;

изменение термодинамических и химических факторов полимеризации или перекрестной реакции в результате действия катализаторов.

Учитывать влияние таких пограничных слоев на адгезию необходимо для полного понимания этого явления и управления им, а также для разработки рациональных условий заключительной отделки текстильных полотен в текстильном производстве.

Теория поглощения (термодинамическая) является самой распространенной в настоящее время. Она объясняет способность материалов при их сближении к адгезии за счет действия межатомных и межмолекулярных сил в пограничных поверхностях. Наиболее распространенными видами пограничных сил являются силы Ван-дер-Ваальса.

Необходимым условием образования межатомных и межмолекулярных сил является хорошая смачиваемость твердого тела жидкостью.

Состояние равновесия в системе, состоящей из твердого тела и жидкости, описывается уравнением Юнга:

, (1.3)

где -- поверхностное натяжение соответственно твердой, жидкой, газообразной фаз в точке их соприкосновения;

-- краевой угол смачивания.

Поверхностное натяжение характеризует свободную энергию на поверхности твердого тела после равновесного поглощения пара из жидкости. Иногда эта величина может быть меньше свободной энергии твердого тела в вакууме. Для полимеров, в том числе и для текстильных волокон, в первом приближении можно принять, что:

, (1.4)

Когда краевой угол является конечной величиной > 0°, жидкость не растекается по твердой поверхности. Если 9 = 0°, жидкость увлажняет твердую поверхность и растекается по ней. Для произвольного увлажнения справедливы условия:

; (1.5)

, (2.6)

где S -- коэффициент рассеивания.

Уравнение (1.6) следует рассматривать как критериальное при увлажнении поверхностей твердых тел. Примечательно, что такие факторы, как шероховатость поверхности твердого тела и внешнее давление, могут ограничить возможность использования этого критерия. Он неприменим для текстильных материалов, если шероховатость их поверхности превышает м.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11