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

3 прочность после эксплуатационных воздействий (стирки, химические чистки).

Испытания на прочность делят на три группы:

- испытания на сдвиг;

- разрыв;

- расслаивание (отслаивание).

Разнообразие тестов на прочность огромно с помощью, которых определяют показатели адгезионной способности текстильных материалов и клеев.

Адгезионная способность текстильных материалов -- возможность взаимодействия их с клеем и образование с ним при определенных условиях адгезионных связей, обеспечивающих в Дальнейшем получение клеевых соединений при изготовлении одежды.

Подобно тому как воздухопроницаемость текстильных материалов определяют путем продувания через них воздуха, так и показатели адгезионных свойств определяют в момент взаимодействия текстильных материалов с клеем.

Показатели адгезионных свойств должны отвечать следующим требованиям:

- быть восприимчивыми к изменениям в поверхностных слоях волокон или отделочных препаратов, которые наблюдаются после внешнего воздействия на текстильные материалы, например после заключительной отделки;

- должны комплексно характеризовать морфологию (рельеф и строение) опорной поверхности, а также архитектонику приповерхностных слоев;

- должны быть основаны на одновременном испытании по меньшей мере двух объектов, один из которых адгезив, а другой -- текстильный материал;

- внешние условия (температура, усилие сжатия) должны соответствовать условиям склеивания деталей одежды в швейном производстве.

Адгезионная способность текстильных материалов, зависящая от их волокнистого состава, структуры, предшествующих заключительных отделок, проявляется при формировании адгезионного контакта с расплавленными клеями, т. е. влияет на прочность клеевых соединений. Поэтому адгезионная способность, т.е. способность к соединению, с некоторыми допущениями может быть оценена противоположным показателем -- усилием, необходимым для нарушения клеевого контакта в момент его образования, иначе говоря, разрушения адгезионных связей [4].

Для определения адгезионной способности основной ткани и клеевого материала необходимо их совместить и приложить нормальную сжимающую нагрузку для сближения контактирующих поверхностей на расстояние не менее 0,5 нм. Затем, нагрев зоны контакта до температуры перехода клея в вязкотекучее состояние, необходимо приложить нагрузку, разъединяющую склеенные поверхности. Числовое значение нагрузки может служить показателем адгезионных способностей контактирующих материалов.

Для определения адгезионной способности текстильных материалов и клеев используют разные приборы.

Методы оценки адгезионной способности текстильных материалов приведены на рисунке 1.4.

Методика и приборы, используемые для равномерного расслаивания. Для определения показателей прочностных свойств клеевых соединений проводят, как было отмечено выше, испытания на разрыв, сдвиг, расслаивание.

Наиболее распространенным видом испытаний клеевых соединений текстильных материалов является равномерное расслаивание.

Равномерное расслаивание предполагает симметричное приложение усилий в концах обоих субстратов, отсутствие изгибающего момента и постоянную скорость приложения усилий.

Методика испытания заключается в определении нагрузки при постоянном угле между вектором нагрузки и клеевым швом (соединением), который должен равняться 90°. О прочности склеивания при расслаивании судят по удельной нагрузке, которая представляет собой отношение усилия Рk к ширине пробы l (как правило, 1 см). При расслаивании клеевого соединения сначала растягиваются и рвутся самые короткие и наименее прочные адгезионные связи, затем -- длинные и прочные. Из-за беспорядочного поверхностного рельефа поверхности текстильных материалов при сильной нагрузке клеевого соединения в некоторых точках возникают деформации напряжений, приводящие к разбросу экспериментальных данных.

При регулярной структуре микрорельефа поверхностей ткани разброс данных уменьшается. Ориентация макромолекулярных цепей полимерного клея в одном направлении также повышает прочность клеевого соединения и снижает разброс экспериментальных данных.

При расслаивании клеевых соединений часть усилий затрачивается не на преодоление адгезионного взаимодействия, а на деформацию текстильных материалов (распрямление, растяжение, выдергивание волокон, нитей и пряжи).

Рисунок 1.4 - Методы оценки адгезионной способности текстильных материалов

В общем виде сопротивление А расслаиванию следует рассматривать как результирующую двух слагаемых:

А = Аад + Адеф, (1.15)

где Аад -- работа расслаивания на преодоление адгезионных сил (химических, Ван-дер-Ваальса и др.),Н * м;

Адеф -- работа деформирования компонентов клеевого соединения (клея, основной ткани, прокладочного материала), Н-м; (Адеф = 55.„65% А).

Усилие расслаивания зависит от скорости приложения нагрузок: с увеличением скорости оно возрастает из-за увеличения Адеф. Величина Aдеф зависит от вида материалов, составляющих клеевое соединение: для трикотажных полотен, обладающих высокой растяжимостью, Адеф гораздо больше, чем для тканей.

Схема приложения нагрузки к концам испытываемой пробы показана на рисунке 1.5.

1,3-- текстильные материалы; 2 -- адгезив (Р -- усилие; l -- длина зоны адгезионного контакта)

Рисунок 1.5 - Схема равномерного расслаивания и получаемая адгезиограмма

Из-за растяжения текстильных материалов вдоль одной системы нитей при расслаивании происходит их сжатие вдоль другой системы нитей. Это приводит к уменьшению длины зоны адгезионного контакта, что также вносит систематическую погрешность в результаты испытаний.

Указанные особенности позволяют с известной долей осторожности соотносить получаемые значения усилий с истинной прочностью клеевых соединений, особенно состоящих из растяжимых материалов.

Деформация текстильных материалов при расслаивании клеевых соединений является иногда причиной несоответствия экспериментальных значений и теоретической прочности клеевых соединений, рассчитанных по энергии химических связей. Однако ввиду относительной простоты испытаний, несложной формы проб метод равномерного расслаивания получил преимущественное распространение в швейной промышленности.

Другим его достоинством является хорошая воспроизводимость результатов (коэффициент вариации обычно составляет 2 - 5 % для пяти параллельных испытаний).

Метод определения прочности склеивания растяжимых материалов. При расслаивании клеевого соединения по схеме, показанной на рисунке 1.5, усилие Р расходуется частично и на деформацию растяжения текстильных материалов. Растяжение материалов вдоль линии действия нагрузки, приложенной, как правило, к нитям основы, вызывает удлинение последних и приводит к сокращению поперечных размеров другой системы нитей -- уточных. Это проявляется, как было отмечено выше, в деформации зоны разрушения: ее искривлении и сокращении по длине. В этом случае происходит не одновременное, а последовательное разрушение мест клеевого контакта: вначале слабых, затем наиболее сильных, затем слабых и т.д. Такой характер разрушения обнаруживается по показаниям силоизмерителя и является причиной достаточно большого разброса результатов измерений, что снижает их статистическую достоверность.

Расслаивание клеевого соединения можно проводить жестким (недеформирующимся) элементом, перемещаемым между текстильными материалами (рисунок 1.6).

Перед испытанием несклеенные концы пробы зажимают неподвижно. Между ними размещают жесткий элемент таким образом, чтобы он располагался перпендикулярно длине клеевого соединения и направлению приложения силы Р. При своем перемещении силовой элемент одновременно разрушает все адгезионные связи по ширине расслаиваемой пробы.

1,2-- несклеенные концы пробы; 3 -- жесткий элемент {Р -- усилие; l -- длина

Рисунок 1.6 - Схема расслаивания клеевых соединений жестким элементом

Пробу расслаивают с одного конца. Клеевое соединение закрепляют расслоенными концами в зажиме. К противоположному концу пробы прикрепляют дополнительный груз массой Р1; усилие, создаваемое Р1 меньше разрывной нагрузки клеевого соединения. Разрывная нагрузка клеевого соединения равна усилию, необходимому для одновременного разрушения обоих материалов [4].

Между несклеенными концами текстильных материалов помещают жесткий элемент (например, из стали) шириной h. Ширину жесткого элемента выбирают из условия h > l, где l -- ширина зоны адгезионного контакта.

К жесткому элементу через тяги прикладывают силу Р, достаточную для перемещения элемента 3 между материалами и разрушения адгезионных связей между ними и клеем.

Силу Р периодически замеряют, например через каждый 1 см перемещения жесткого элемента вдоль клеевого соединения.

Сравнение двух методов испытания -- традиционного расслаивания и расслаивания жестким элементом -- проведено в таблице 1.

Таблица 1.1 - Результаты определения прочности клеевых соединений разными методами

Из таблицы 1.1 видно, что относительная ошибка при испытании жестким элементом уменьшается в 2 раза. Благодаря одновременности разрушения всех адгезионных связей жестким элементом фиксируется большее значение прочности, чем при традиционном расслаивании.

Предлагаемый способ отличают простота, наглядность, широкие возможности в получении точных результатов. Использование данного способа обеспечивает по сравнению с традиционным следующие преимущества:

- отсутствие ограничений по видам клеевых соединений;

- учет специфики свойств текстильных материалов.

Метод расслаивания клеевых соединений, состоящих из ткани и нетканого объемного материала. Перечисленные выше методы испытаний непригодны для испытания клеевых соединений, одним из компонентов которых является легко растяжимый объемный нетканый материал типа синтепона.

При изготовлении утепленной одежды объемные нетканые материалы типа синтепона склеивают с тканями. Эти материалы имеют разные значения разрывных нагрузок. Поэтому определение прочности таких клеевых соединений методом равномерного расслаивания невозможно, поскольку часто при испытаниях объемный нетканый материал разрушается, если его разрывная нагрузка ниже нагрузок, необходимых для расслаивания клеевых соединений.

Для большинства таких клеевых соединений, состоящих из ткани, клея и нетканого материала, характерно соотношение

Q1<P<Q2, (1.16)

где Q1, Q2 -- разрывные нагрузки при растяжении соответственно ОМ и объемного нетканого материала;

Р-- усилие расслаивания клеевого соединения.

Клеевые соединения, состоящие из ткани, клея и объемного нетканого утепляющего материала, могут быть испытаны методом сдвига менее прочного материала относительно более прочного. По значению усилия, необходимого для сдвига нетканого материала по поверхности ткани, судят о прочности склеивания материалов в клеевом соединении (рисунок 1.7).

1 -- ткань; 2 -- иглы для сдвига; 3 -- нетканый материал (Р -- усилие; / -- длина клеевого соединения)

Рисунок 1.7 - Схема определения прочности сцепления ткани и объемного нетканого материала в клеевом соединении

На рисунке 1.8 показана последовательность реализации метода с помощью специального приспособления, содержащего иглы для сдвига. Метод применим для клеевых соединений, одним из компонентов которых являются синтепоны, ватины разного способа получения толщиной более 5 см. Если толщина нетканого объемного материала невелика, например, как у флизелина, то данным методом разрушить клеевое соединение невозможно.

1 -- ткань; 2 -- нетканый материал; 3 -- иглы; 4 -- клеевые точки

Рисунок 1.8 - Положение склеенных между собой ткани и нетканого объемного материала перед испытаниями (а), после введения игл в объемный утепляющий материал (6) и во время испытаний (в)

При проведения испытаний основную ткань склеивают с нетканым материалом, например ватином, с помощью клея. Клей может быть предварительно нанесен на один из материалов в виде точек. Прочность к растяжению нетканого материала определяют одним из известных способов, например на разрывной машине. Закрепляют один из концов пробы в тисках разрывной машины.. В противоположных тисках закрепляют элемент, несущий ряд параллельных игл. Иглы вводят через нетканый материал внутрь клеевого соединения на всю толщину нетканого материала по всей ширине пробы. К элементу, несущему иглы, прикладывают нагрузку. Иглы, расположенные с такой же частотой, что и частота точек клея, начинают перемещаться вдоль клеевого соединения, "соскабливая" нетканый материал с поверхности основной ткани. Развиваемое усилие фиксируют по шкале разрывной машины. Значения усилия записывают через каждый 1 см перемещения игл, а затем находят среднее арифметическое. Прочность склеивания рассчитывают по формуле:

P=Pсд/n, (1.17)

где Р -- прочность склеивания;

Рсд -- сопротивление сдвигу менее прочного к растяжению слоя;

n -- количество клеевых точек по ширине пробы.

В ходе дипломной работы производится поиск существующих методик на исследование прочности клеевых соединение и производится анализ их.

Так в соответствии с ГОСТ 26589-94 Мастики кровельные и гидроизоляционные. Методы испытаний [5], устанавливаются методы испытаний следующих показателей:

1 внешнего вида;

2 условной прочности, условного напряжения и относительного удлинения;

3 прочности сцепления с основанием;

4 прочности сцепления промежуточных слоев;

5 прочности на сдвиг клеевого соединения;

6 паропроницаемости;

7 водостойкости;

8 водопоглощения;

9 водонепроницаемости;

10 условного времени вулканизации;

11 гибкости;

12 теплостойкости;

13 температуры размягчения.

Применение методов и периодичность проведения испытаний устанавливаются в технических нормативных правовых актах (далее - ТНПА) на мастики конкретного вида.

Отбор проб, приготовление объединенной пробы, подготовка к испытанию и изготовление образцов мастики или пленки для испытаний должны проводиться в соответствии с ТНПА на мастики конкретного вида (примеры изготовления пленок из мастик различных видов приведены в приложениях А - Г). Подготовку мастики и образцов к испытанию и проведение испытаний, если в ТНПА на мастики конкретного вида нет других указаний, проводят при температуре (293±5)K [(20 ± 5) °С]. Время выдержки мастики или образцов перед испытанием должно быть указано в ТНПА на мастики конкретного вида. Количество образцов для каждого вида испытаний должно быть указано в ТНПА на мастики конкретного вида, но не менее трех.

Внешний вид мастики проверяют визуальным подсчетом посторонних включений на поверхности мастики, нанесенной на подложку (картон, сталь, стекло), наносят на подложку окунанием в горячую мастику или наливом холодной мастики на подложку.

Мастика считается выдержавшей испытание, если при осмотре невооруженным глазом количество включений не превышает указанных в ТНПА на конкретный вид мастики.

Для испытаний используется разрывная машина, обеспечивающая: предел допускаемой погрешности измерения нагрузки (усилий) не должен превышать ± 1%, начиная с 0,2 от наибольшего предельного значения каждого диапазона шкалы измерения; измерение расстояния между захватами при растяжении образца устройством с ценой деления шкалы не более 1 мм или градуированным в процентах относительного удлинения; скорость перемещения подвижного захвата (500 ± 50) мм/мин. Подложка в виде призмы с основанием шириной (50±2)мм, длиной не менее 30 мм и высотой, обеспечивающей формоустойчивость в процессе испытания образца. Отрывной элемент из стали марки Ст3. Клей, обеспечивающий прочность сцепления мастичного покрытия с отрывным элементом большую, чем прочность сцепления мастичного покрытия с подложкой.

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