Исследование зависимости прочности клеевых соединений от технологических параметров склеивания при изготовлении верхней одежды (стр. 5 из 18)
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 Рkк 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 Aдефзависит 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-зарастяжениятекстильныхматериаловвдольоднойсистемынитейприрасслаиваниипроисходитихсжатиевдольдругойсистемынитей. Этоприводиткуменьшениюдлинызоныадгезионногоконтакта, чтотакжевноситсистематическуюпогрешностьврезультатыиспытаний.
Указанныеособенностипозволяютсизвестнойдолейосторожностисоотноситьполучаемыезначенияусилийсистиннойпрочностьюклеевыхсоединений, особенносостоящихизрастяжимыхматериалов.
Деформациятекстильныхматериаловприрасслаиванииклеевыхсоединенийявляетсяиногдапричинойнесоответствияэкспериментальныхзначенийитеоретическойпрочностиклеевыхсоединений, рассчитанныхпоэнергиихимическихсвязей. Однаковвидуотносительнойпростотыиспытаний, несложнойформыпробметодравномерногорасслаиванияполучилпреимущественноераспространениевшвейнойпромышленности.
Другимегодостоинствомявляетсяхорошаявоспроизводимостьрезультатов(коэффициентвариацииобычносоставляет 2 – 5 %дляпятипараллельныхиспытаний).
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
| Метод испытания | Клеевое соединение из пальтовой ткани и ТПМ арт. 86040 | Клеевое соединение из пальтовой ткани и ТПМ арт. 276-1 | ||
| Прочность, даН на 5 см | Коэффициент вариации, % | Прочность, даН на 5 см | Коэффициент вариации, % | |
| Традиционный | 4,8 | 0,2 | 2,08 | 0,2 |
| Расслаивание жестким элементом | 14,33 | 0,1 | 6,03 | 0,1 |
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; / — длинаклеевого 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