Краткие теоретические сведения. 1. Одним из путей дальнейшего совершенствования техноло­гии изготовления одежды, повышения производительности труда является применение методов клеевого

1. Одним из путей дальнейшего совершенствования техноло­гии изготовления одежды, повышения производительности труда является применение методов клеевого соединения деталей. Ис­пользуются различные виды клеев и клеевых материалов (пленки, порошок, ткани и нетканые материалы со сплошным и точечным клеевым покрытием и др.

В швейной промышленности используют следующие термо­пластичные клеи:

П-54 и П-548 — растворы полиамидных смол в 70%-ном эти­ловом спирте — для изготовления клеевых прокладочных тканей (П-54; ТУ 6-05-1221—74) и клеевой нити (П-548);

полиамидные смолы 548 состоят из сополимера капролактама, адипиновой и абациновой кислот и гексаметилендиамина;

ПВБ — раствор пластифицированного поливинилбутираля в этиловом спирте (ректификате) —для изготовления прокла­дочного материала с регулярным точечным клеевым покрытием (ТУ 17-1258—74);

полиэтилен, являющийся продуктом полимеризации этилена. В зависимости от условий и метода полимеризации образуется два вида полиэтилена — высокого (ПВД) и низкого (ПНД) дав­ления;

полихлорвиниловая пленка, которую изготовляют из поли­хлорвиниловой смолы ПБ или полихлорвиниловой пастообразующей смолы — игелита;

полихлорвиниловый пластикат из смолы ПБ в виде твердой эластичной пленки. Для изготовления эластичной клеевой пленки в полихлорвиниловую смолу ПБ-2 или ПБ-3 добавляют дибутилфталат.

К клеям в зависимости от назначения и особенностей экс­плуатации одежды предъявляют различные требования.

Кроме клеящей способности, они должны иметь следующие свойства: хорошо смачивать склеиваемые поверхности, обеспечи­вать необходимую механическую прочность соединения, обла­дать малой токсичностью, стойкостью к старению, погодо-, водо- и маслостойкостью, устойчивостью к воздействию растворителей и химических веществ, сохранять эластичность при резких коле­баниях температуры, т. е. свойства клеев должны соответство­вать свойствам склеиваемых материалов. В частности, при разо­греве склеивающее вещество должно обладать схватываемостью при температуре более низкой, чем термостойкость самого ма­териала.

При выборе склеивающих веществ следует учитывать вели­чину и направление действия сил, которым подвергаются клее­вые соединения, размеры склеиваемых поверхностей, темпера­туру, давление, термо- и хемостойкость, способ нанесения клея (шприцевание, промазывание, напыление, наложение пленки, точечное покрытие и др.), экономическую целесообразность. Прочность клеевого соединения зависит от величины адгезион­ных и когезионных сил. Лучшие условия обеспечиваются при ра­венстве этих сил.

Существуют различные теории, объясняющие механизм про­цесса склеивания полярных и неполярных материалов: механи­ческая,

специфическая, адсорбционная, диффузионная, электри­ческая, химическая. Диффузионная теория весьма близка к ме­ханической, а электрическая — к специфической.

Процесс склеивания весьма сложен. Все теории, объясняю­щие механизм действия адгезионных сил, можно подразделить на две группы (по Мак-Бейну).

Главный признак первой груп­пы— соединение клеящего вещества и материала на основе ме­ханической миграции (армирования). Вторая группа характери­зует наличие связей благодаря химическим, физико-химическим и электростатическим силам. В целом же клеящая способность высокомолекулярных соединений определяется их структурой, химическим составом и молекулярной массой.

Высокая энергия когезии обеспечивается, если клеевые веще­ства содержат активные функциональные группы (гидроксильную, карбоксильную, амидную, сложно-эфирную) или когда у полимеров чередуются жирные и ароматические звенья.

Максимальной клеящей способностью обладают также поли­меры, имеющие следующие молекулярные массы:

Полиэтилакрилат 4 500—9 000

Поливинилацетат 5 000—17000

Полиамид 12 000—25 000

Учитывая, что ткани содержат, как правило, полярные группы (например, хлопок и лен — гидроксильные группы, кера­тин шерсти и шелка — аминовые и карбоксильные), для получе­ния прочных соединений следует использовать полярные клея­щие вещества.

В целом можно сделать следующие выводы:

полярные материалы склеиваются полярными клеями, не­полярные материалы — неполярными клеями;

прочность склеивания повышается пропорционально со­держанию полярных групп;

повышение прочности соединения обеспечивается при хи­мическом взаимодействии полимера клея и материала;

клеевые вещества должны обладать достаточной смачи­ваемостью (угол смачивания θ ≤ 90°);

прочность склеивания зависит от микроструктуры мате­риала и может быть повышена путем предварительной химиче­ской обработки поверхности материала.

Одними из основных физико-механических свойств клеевых соединений являются прочность и жесткость. В одежде многие клеевые соединения работают на сдвиг и расслаивание. Вели­чина этих показателей зависит от вида, свойств и способов нане­сения клея, природы и состояния поверхности склеиваемого ма­териала, технологических режимов обработки (температуры, давления, количества вводимой влаги, времени обработки), тол­щины материала и клеевой пленки и др

В табл. 8.1 в качестве примера приведены показатели жест­кости и прочности клеевых швов, выполненных различными клеями на шевиоте.

Таблица 8.1

Прочность и жесткость клеевых швов (по данным В. Г. Феденюка)

Прочность клеевых соединений зависит также от условий эксплуатации. Например, при воздействии воды (температурой 18—22° С) в течение 24—48 ч большинство клеевых швов теряет 30—75% первоначальной прочности. В еще большей степени снижается прочность клеевых соединений при кипячении с ис­пользованием поверхностно-активных веществ и соды.

При соединении тканей желательно, чтобы температура плавления клея была близкой к температуре разрушения адсорбционно связанной влаги (105—115°С), но не выше термо­стойкости полимера ткани.

Ниже приведены ориентировочные температуры плавления различных клеев.

Темпера Клей тура плав-

ления. °С

П-54 …………………..………………………………………….170—177

П-548 ………………….………………………………………….134—140

ПВ……………………...………………………………………….140—158

ПВД.......................................................……………………….108—120

ПНД................................ ………………………………………..120

2. Ознакомившись с теоретической частью, студенты могут приступить к определению основных фи­зико-механических свойств и установлению рациональных техно­логических режимов склеивания деталей одежды.

Исследования проводятся на лабораторных стендах, обеспе­чивающих установку входных параметров (температуры верх­ней и нижней подушек пресса, усилия и времени прессования) на заданных уровнях.

До начала исследований студенты должны определить темпе­ратуру плавления клея tпл. С этой целью в фарфоровый тигель помещают достаточное количество клеевой пленки или порошка и нагревают его на газовой или спиртовой горелке с асбестовой прокладкой (или на электроплитке). Температуру плавления клея tпл измеряют термометром с верхним пределом измерения, равным 150° С. Термометр следует погружать в тигель таким об­разом, чтобы ртутный шарик помещался в зоне клеевого мате­риала, но не касался дна тигеля. В период плавления клея тем­пература устанавливается на одном уровне. Эти показатели используют при исследовании прочности склеивания на лабора­торном стенде.

При использовании материалов с клеевым покрытием (сплошным или точечным) ориентировочные температуры плав­ления клеев берут из данных, приведенных выше.

Для определения предела прочности клеевых швов при сдвиге студенты выкраивают по основе или утку десять пар полосок ткани размером 15x6 см. Удаляя крайние нити ос­новы, доводят ширину полосок до 5 см. Концы образцов подрав­нивают, удаляя крайние нити утка и подрезая бахрому.

Затем образцы кладут на нижнюю подушку пресса и на рас­стоянии 0, 5—1 см от их срезов укладывают полоску клея задан­ной ширины и толщины (рис. 8.1) или насыпают порошок из специального бункера.

Желательно разместить на подушке всю партию образцов, чтобы обеспечить одинаковые условия склеивания. Сверху на образцы положить увлажненный проутюжильник,

Образцы склеивают при заданных исходных параметрах: температуре верхней подушки Тв.п, температуре нижней по­душки Тв.п, усилии прессования р, количестве вводимой влаги W, продолжительности прессования т. Обработку прекращают по достижении в зоне склеивания температуры плавления клея или по истечении времени прессования.

После открывания подушек пресса образцы охлаждают до температуры окружающего воздуха, а затем на динамометре марки РТ-250 определяют предел прочности при сдвиге. Резуль­таты обрабатывают по методике, изложенной на с. 100.

Рисунок 8.1. Схема склеивания образцов Рис. 8.2. Схема склеивания образцов

накладным швом: для испытания на расслаивание:

1-склеиваемые ткани; 2-клеевая 1- склеиваемые ткани; 2 - клеевой материал

пленка

При определении предела прочности клеевых швов при расслаивании студенты вырезают (по основе или утку) десять пар полосок ткани размером 30x2, 5 см. На рас­стоянии 11 см от конца каждой полоски проводят карандашом поперечные линии. На полоски наносят клей сплошным слоем по всей ширине на расстоянии 11см от краев (рис. 8.2).

Способы нанесения клея на ткань, режимы прессования об­разцов и методика определения температуры склеивания такие же, как и при испытаниях на сдвиг.

После прессования образцы охлаждают и боковые (корот­кие) их стороны по намеченным линиям подрезают до ширины 2 см. Склеенный участок клеевого шва длиной 11 см размечают поперек полоски карандашом через каждый сантиметр.

Полоски несклеенными концами заправляют в тиски и рас­слаивают на динамометре марки ТЗИП ДН-10 или М-3 при под­нятых собачках, снимая показания через каждый сантиметр (на отмеченных линиях) на всей длине шва (10 показаний). Пока­зателем прочности клеевого шва будет среднеарифметическое из всех показаний.

Окончательно предел прочности при расслаивании опреде­ляют по изложенной методике для каждых пяти образцов. Если предел прочности клеевого шва при расслаивании превышает показания прибора, испытания проводят на динамометре, имею­щем шкалу до 600 Н. Отклонение результатов испытаний отдель­ных образцов клеевых швов от средней величины не должно превышать ±15%.

Для сравнения пределов прочности клеевых и ниточных швов при сдвиге и расслаивании необходимо изготовить пять пар об­разцов, соединив их ниточными накладными швами на машине челночного стежка при частоте строчки, равной 4—5 стежкам в 1 см. Образцы размером 5X15 см соединяют по короткой стороне на расстоянии от

Рис. 8.3. Схема гибкомера: Рисунок 8.4. График зависимостей

1 — площадка; 2 — груз; коэффициента А от относительного

3 — ис­следуемая полоска ткани; прогиба образца

4 — шкала; 5 — стойка прибора

срезов, равном 1 см. Образцы размером 30x2 см соединяют по короткой стороне строчками, которые прокладывают через каждый сантиметр на участке длиной 11 см.

Показатели, характеризующие прочность, определяют по ме­тодике, изложенной выше. Для увеличения объема выборки можно ограничить количество образцов в каждом задании до трех и один и тот же вариант исследований выполнять двум-трем студентам.

Жесткость клеевых швов определяют по методике, пред­ложенной Г. М. Капелевичем, или методом кольца (ГОСТ 8977—59).

При исследовании жесткости клеевого шва на приборе, на­зываемом гибкомером (рис.8.3), вырезают 10 пар полосок ткани размером 15x5 см. На поверхность полосок наносят клей (при использовании клеевого порошка можно также исследовать влияние насыпной массы клея на величину жесткости). 06­разцы прессуют при тех же режимах, что и при определении прочности швов. Для сравнения такие же полоски ткани скреп­ляют на машине челночного стежка ниточными строчками, рас­положенными вдоль образца на расстоянии 0, 5—1 см одна от другой. Частота строчки — 4—5 стежков в 1 см.

При выполнении всех трех вариантов исследований необхо­димо регистрировать температуру склеивания. Для этого рядом с исследуемыми образцами помещают контрольный пакет ткани размером 7X7 см, имитирующий исследуемое соединение. Тер­мопару помещают под клеевую пленку. Температуру записы­вают с помощью самопишущих потенциометров типа ЭПП 09-М2, ПС 1-01 и др.

Условная жесткость выражается формулой:

где q — масса 1 пог. см образца (полоски) ткани постоянной ширины, определяемая по формуле:

где q_об — масса образца, мг;

l — общая длина образца, см;

l ₁ — длина свешивающейся части полоски, см.

l1 = 0, 5(l - х),

где х — ширина зажима, равная 2 см;

А — коэффициент, определяемый как функция относитель­ного прогиба fо;

где f — стрела прогиба конца полоски, см;

f = f₀ sin α,

где lо — проекция на плоскость свешивающейся части образца, см.

Относительный прогиб, следовательно, равен:

Для значений 0, 35< f_о≤ 0, 8

Для значений 0< f_о≤ 0, 35

A = 6, 39f_о³-0, 018f₀²+ 8f₀

Для ускорения расчетов можно пользоваться графиком, при­веденным на рис. 8.4, или приближенной формулой:

В_усл = 0, 09ql₁3.

По каждой серии испытаний производят математическую об­работку полученных результатов. Учитывая малое число испыта­ний (Л^Ю), оценку неравномерности полученных показателей рекомендуется осуществлять способом размаха, суть которого в следующем:

1. Находят среднеарифметическое из всех первичных резуль­татов по формуле

2. Первичные результаты испытаний разбивают на п выборок по т испытаний в каждой:

N = тп,

где т = 3—5 образцов.

Для каждой выборки берут наибольшее Мmах и наименьшее Mmin числовые значения и находят размах варьирования R:

R= Мтах - Mmin

Находят средний размах варьирования:

Вычисляют среднеквадратичное отклонение по формуле

где dn — коэффициент, зависящий от числа испытаний N (табл. 8.2).

Таблица 8.2

Зависимость dn от N

6. Коэффициент вариации С вычисляют по формуле, %

В качестве примера приведена обработка результатов опре­деления предела прочности клеевого соединения при сдвиге при склеивании шевиота клеевой пленкой БФ-6 (табл. 8.3).

Ниже приведены варианты заданий, предлагаемые студентам (табл. 8.4)

Таблица 8.3

Прочность клеевых соединений

; .

; .

Ниже приведены варианты заданий, предлагаемые студентам (табл.8.4).

Таблица 8.4

Графы 2, 3, 4, 9 студенты заполняют сами

3. Исходные данные студенты используют для определения прочности клеевого соединения, выполненного клеями П-54 и П-548. На основании результатов исследований необходимо ус­тановить рациональные режимы склеивания материалов.

Контрольные вопросы:

1. Каковы основные физико-механические свойства клеевых соединений?

2. Какие клеи применяют для соединения деталей одежды?

3. Какими методами можно определить прочность клеевого соединения?

4. Какие методы клеевого соединения деталей одежды Вы знаете?