Исследование зависимости прочности клеевых соединений от технологических параметров склеивания при изготовлении верхней одежды (стр. 4 из 18)
Теория склеивания текстильных материалов разработана на базе механической теории, а в качестве основополагающей адгезионной характеристики текстильных материалов взята ворсистость.
Постулат разработанной теоретической концепции звучит следующим образом: чем выше ворсистость текстильного материала, тем большая по величине площадь адгезионного контакта будет сформирована на границе раздела фаз, тем более благоприятные условия возникнут для получения прочного адгезионного соединения.
Процесс разрушения адгезионного соединения при прикладывании расслаивающей нагрузки представляет собой последовательное деформирование клея и всех компонентов текстильного материала (пряжи, волокон) вплоть до их смещения, деформирования (вытягивания) или разрушения. Внешняя расслаивающая нагрузка может вызывать:
1 разрыв волокон, ранее выступавших над поверхностью текстильного материала (рис. 1.2, а);
2 отслаивание клея без разрушения элементов текстильного материала (рис. 1.2, б);
3 разрушение по массе клея (рис. 1.2, в).
а — с разрывом волокон; б — без разрыва волокон; в — с разрушением по массе клея
Рисунок 1.2 - Разрушение клеевых соединений текстильных материалов
Экспериментальный анализ перечисленных видов разрушения большого числа адгезионных соединений позволил установить основную причину их расслаивания, заключающуюся в разрушении волокон (см. рис. 1.2, а) и нитей, формирующих приповерхностный слой.
Вторым постулатом разработанной теории является следующий: чем выше прочность волокон текстильного материала, тем прочнее будет адгезионное соединение. Прочность адгезионного соединения текстильных материалов будет зависеть от следующих количественно определяемых величин: суммарной площади адгезионного контакта клея с текстильным материалом; усилия разрушения ворсового покрытия на поверхности текстильного материала.
Таким образом, ворсистость текстильного материала и показатели свойств составляющих его волокон — диаметр и разрывная нагрузка — являются определяющими факторами при формировании адгезионного контакта и его разрушении [4].
1.2 Анализ методик на определение прочности клеевого соединения
Теоретические разработки в настоящее время не позволяют надежно предсказать прочность и другие свойства клеевых соединений. Но исследования все время ведутся по подобным испытаниям и большое значение придается выбору метода.
Например, в Американской ассоциации по проведению испытаний и изучению материалов (ASTM) существует комитет D-14, который занимается разработкой стандартов для проведения испытаний адгезионных материалов. В большинстве стран Европы и Азии существуют национальные организации с аналогичными целями, но многие из действующих в этих странах стандартов, в том числе и в России, основаны на стандартах ASTM.
Классификация методов испытаний клеевых соединений приведена на рисунке 1.2.
Информация, получаемая после испытаний, может быть представлена:
- количественными показателями, т.е. числовыми значениями физических величин, например упругости, прочности, адгезионной способности, изменения линейных размеров и т.п.;
- качественными оценками.
В соответствии с этим разделением контроль процесса проектирования и получения клеевых соединений можно проводить как с помощью приборов, так и без них. Например, отслоение термоклеевых прокладочных материалов от основного материала, относящееся к дефектам внешнего вида, обнаруживается визуально. Перед проведением количественных измерений рекомендуют провести качественный эксперимент, необходимость которого поясняется следующим очевидным рассуждением. Все пары из адгезивов и текстильных материалов не являются идеально совместимыми. Адгезив, который может прочно соединяться с одним материалом, может образовывать очень слабые связи с другим. Между этими двумя состояниями существуют разные степени адгезии, усиливаемые параметрами процесса склеивания, в частности температурой [4].
Рисунок 1.2 - Классификация методов испытаний исходных компонентов, клеевых соединений и контроля параметров процесса склеивания
На рисунке 1.3 показан внешний вид проб разных текстильных материалов после расслаивания клеевых соединений в ходе предварительных экспериментов.
В зависимости от места и времени проведения испытаний они могут быть входными, технологическими и итоговыми. Из показателей входных испытаний наиболее важным является адгезионная способность компонентов будущего клеевого соединения.
После определения показателей свойств исходных материалов проводят их сравнение с контрольными значениями, что, в свою очередь, может вызвать проведение других дополнительных испытаний.
Например, если клеевой материал укорачивается после нагревания, то готовое клеевое соединение обязательно проверяют на усадку. По температуре плавления клея, который нанесен на термоклеевой прокладочный материал, назначают температуру склеивания (температуру поверхности рабочих органов оборудования).
а — клей остается на прокладочном материале; б — клей остается на основном материале; в — клей остается на обоих материалах; 1 — основной материал; 2 — прокладочный материал; 3 — клей
Рисунок 1.3 – Внешний вид текстильных материалов после расслаивания клеевых соединений
Методы технологических испытаний процесса склеивания аналогичны методам контроля параметров другого процесса — влажно-тепловой обработки швейных изделий.
Итоговые методы испытаний клеевых соединений классифицируются по признаку сохранения целостности клеевого соединения и могут быть неразрушающими и разрушающими.
Неразрушающие методы испытаний реализуют как на пробах, так и, что особенно важно, на готовых швейных изделиях, т.е. при контроле качества одежды.
Основными показателями, определяемыми при этих методах, являются:
1 способность клеевых соединений к растяжению;
2 изменение линейных размеров;
3 жесткость;
4 упругость;
5 пространственная формоустойчивость;
6 дефекты внешнего вида.
К сожалению, объем информации, формируемый после неразрушающих методов испытаний, не дает представления о прочности клеевых соединений, которая оказывает решающее влияние на сроки и условия их эксплуатации.
Разрушающие методы испытаний реализуют на пробах, что ограничивает область их распространения только рамками лаборатории. Тем не менее разрушающие методы испытаний исключительно информативны и важны. При разрушающих методах испытаний определяют:
1 прочность клеевых соединений при нормальных условиях влажности и температуры;
2 термомеханическую зависимость прочности клеевого соединения от температуры;
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.