Влияние технологических параметров термоклеевого соединения на свойства адгезионных соединений

Цель работы: изучить влияние параметров технологического процесса дублирования на прочность клеевого соединения и обосновать выбор оптимальных значений этих параметров для получения качественных соединений для определенного пакета материалов

 

Методы клеевого соединения деталей в швейной промышленности позволяют во многих случаях заменить механические процессы физико – химическими, т.е. внедрить новую технологию, позволяющую модернизировать процесс изготовления швейных изделий.

На адгезионные и когезионные (взаимодействие частиц клея между собой) свойства клеевых соединений оказывают влияние условия формирования клеевых соединений, т.е. технология склеивания:

- природа структура волокна и прокладочного материалов;

- вид волокна, структура и свойства поверхности основного материала;

- вид связующего (клея);

- способ его распределения по поверхности прокладочного материала,

Увеличение адгезионной активности компонентов клеевого соединения в промышленности достигают при следующих условиях:

- путем нагрева всех компонентов клея до температуры вязкотекучего состояния;

- путем нагрева текстильного материала – до температуры перехода в высокоэластичное состояние);

- путем обработки компонентов пакета материалов физико – химическими методами.

Формирование адгезионного контакта осуществляют:

- приложением нормального давления к соединяемым поверхностям;

- обезвоздушиванием текстильных материалов путем их пропаривания водяным паром.

Стабилизация клеевого соединения включает:

- удаление избыточной влаги путем включения вакуум – отсоса;

- охлаждение всех компонентов до первоначальной температуры;

- воздействие магнитным полем для ориентации макромолекул клея и повышения его кагезионной прочности.

Характеристика перечисленных этапов технологии приведена в таблице 4.

 

Таблица 4 – Схема процесса клеевого соединения деталей изделий

 

Наименование этапа	Цель этапа	Изменения в тканях и в клее	Существующие и перспективные виды воздействия
Подготов ка тканей клея	Повышение адгезионной активности текстильных материалов и клея	Увеличение свободной поверхностной энергии за счет образования радикалов и функциональных групп; удаление аппретов, загрязнений из зоны взаимодействия; увеличение площади поверхности волокон	Низкотемпературная плазма тлеющего, барьерного, коронного разрядов. УФ – излучение. Обработка химическими соединениями. Ионная бомбардировка
Формиро вание адгезион ного контакта	Возникновение адгезии, т.е. межмолекулярного взаимодействия в системе ткань верха – клей – прокладочный материал	Изменение фазового состояния клея и волокон. Заполнение клеем неровностей и на поверхности ткани. Сближение контактирующих поверхностей на расстояние 108….109 м	Активирование паровой химической средой. Нагрев. Прессование. Наложение электрического поля. Наложений звуковых колебаний, вакуумирование

 

Продолжение таблицы 4

 

Стабилиза ция клеевого соединения	Повышение когезионной прочности	Десорбция пластификатора или растворителя из соединения (сушка). Перевод всех компонентов в первоначальное фазовое состояние	Нагрев. Охлаждение путем принудительного просасывания воздуха. Наложение постоянного магнитного поля

 

Технология склеивания в конечном итоге направлена на создание условий для полного контакта между адгезивом и текстильным материалом. При этом первостепенное значение имеет правильный выбор режима формирования адгезионного соединения, т.е. температуры, продолжительности процесса и величины внешнего давления.

Влияние температуры обусловлено реологическим характером растекания адгезива по поверхности ткани. С увеличением температуры вязкость клея снижается, разрушается его межмолекулярные образования и ускоряется переход клея в вязкотекучее состояние. Вместе с тем температура не должна быть слишком высокой, так как вязкость расплава клея в этом случае снижается в большой степени, подвижность его возрастает, а следовательно, возможна миграция клеевого вещества через верхний слой ткани и выход на его поверхность. Миграция расплава клея может проходить и через нижний слой, а также через нижний и верхний слои одновременно. В результате кроме внешнего дефекта наблюдается резкое снижение прочности клеевого соединения из – за уменьшения клеевой прослойки между тканями. В связи с этим зависимость прочности адгезионных соединений от температуры носит экстремальный характер (рис. 4).

В оптимальном случае клеевое соединение должно состоять 1/3 толщины клеевого вещества в виде клеевой прослойки, 1/3 – проникать в структуру основной ткани и 1/3 оставаться на прокладочной ткани. Подобное распределение обеспечивает высокую прочность клеевого шва.

При склеивании тканей повышенной плотности и при высокой

 

Продолжительность прессования 15 с (1), 20 с (2), 30 с (3)

 

Рисунок 4 – Влияние температуры процесса на прочность клеевых соединений на основе шерстяных тканей

 

температуре клей растекается по поверхности ткани, образуя сплошную клеевую прослойку, в результате чего наблюдается высокая жесткость и бумагоподобность пакета тканей.

Низкая прочность клеевого соединения имеет место и в случае, когда клей вследствие низкой температуры не достигает вязкотекучего состояния. В этом случае увеличение времени и давления прессования не приведет к размягчению клея.

Таким образом, выбранная температура должна обеспечить оптимальную прочность, сохранение свойств соединяемых материалов, окраску и исключить разрушение отделочных препаратов.

Влияние продолжительности склеивания обусловлено проявлением тех же реологических факторов. Кроме того, оно связано со способностью адгезива к растеканию по поверхности субстрата и заполнению им микродефектов. Зависимость прочности клеевых соединений от продолжительности формирования имеет вид кривой с насыщением (рис. 5), последнему участку которой (плато) соответствует достижение равновесных условий.

Основным следствием внешнего давления при дублировании является увеличение площади контакта между адгезивом и материалом. Однако влияние давления на прочность клеевого соединения определяется двумя процессами:

 

 

 

Температура прессования 110 °С (1), 120 °С (2), 130 °С (3)

 

Рисунок 5 – Влияние времени на прочность клеевых соединений

 

- повышение давления приводит к развитию в системе механического стеклования, затрудняющего процесс перехода клея вязко-текучее состояние при формировании контакта;

- рост давления увеличивает структурную неоднородность клеевого шва, снижает его толщину, способствует образованию «голодных» спаек.

В целом результирующая зависимость прочности клеевых соединений от внешней нагрузки имеет экстремальный характер (рис. 6), т.е. повышение усилия прессования до определенного предела положительно влияет на прочность клеевых соединений.

Задание

1. Провести дублирование образцов натуральных текстильных материалов при температурах 373, 393, 428, 453, 438 К.

2. Провести дублирование образцов натуральных текстильных материалов при продолжительности процесса: 20, 40, 60, 80, 100 с и

Т = 428 К.

 

Температура прессования 120 °С (1), 125 °С (2), 130 °С (3)

 

Рисунок 6 – Влияние давления на прочность клеевых соединений

 

 

3. Измерить нагрузку на расслаивание образованного пакета материалов.

4. Описать и зарисовать вид разрушения клеевых соединений.

5. Результаты представить в виде таблицы 5.

6. Полученные результаты обобщают в виде выводов.

 

Таблица 5 – Результаты прочности клеевых соединений на расслаивание

 

Исследуемый параметр	Разрывное усилие на расслаивание Р, Н	Разрывное напряжение , Н/см	Примечание (характер разрушений)

Вопросы для самопроверки

1. Теории адгезии и их влияние на технологию склеивания

2. В чем отличие адгезионной прочности от когезионной?

3. Методы испытания клеевых соединений.

4. Характер разрушения клеевых соединений.

5. Пути повышения прочности клеевых соединений.

6. Как влияют технологические параметры дублирования на свойства получаемых соединений.

7. Виды дефектов клеевых соединений.

8. Какой параметр технологического процесса оказывает влияние на вязкость полимера?

9. Какой параметр технологического процесса ответственен за величину образующейся клеевой прослойки?

10. Какова оптимальная глубина проникновения полимера в текстильный материал?

11. Каковы необходимые условия для получения качественного пакета соединений?

 

Лабораторная работа 4