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

ГОСТ 14760-69 Клеи. Метод определения прочности при отрыве [11]. Стандарт распространяется на клеи и устанавливает метод определения статической прочности при равномерном отрыве клеевых соединений при нормальной, пониженной и повышенной температурах (от минус 196 до плюс 1200 °С). Сущность метода заключается в определении величины разрушающей силы при растяжении стандартного образца клеевого соединения встык, усилиями, направленными перпендикулярно плоскости склеивания. Предел прочности при отрыве определяют на испытательной машине, позволяющей производить испытание на растяжение и измерять величину нагрузки с погрешностью не более 1 % от измеряемой величины.

Испытания образцов производят в специальном приспособлении, установленном в губках испытательной машины. Схема приспособления приведена на рисунке 1.16.

1 - образец; 2 - захват; 3 - тяга; 4 - шарнирная подвеска

Рисунок 1.16 - Схема приспособления для испытаний на прочность при отрыве клеевых соединений

Приспособление должно обеспечить центрирование образцов таким образом, чтобы линия действия растягивающих усилий совпадала с его продольной осью. Испытания при пониженной и повышенной температурах проводят на машинах, на которых проводят испытания при нормальной температуре, дополнительно оборудованных съемными охладительными или нагревательными камерами для нагрева или охлаждения испытуемых образцов, или на машинах, специально предназначенных для этих целей.

Форма и размеры образца приведены на рисунке 1.17. Для испытания необходимо брать не менее пяти образцов.

Рисунок 1.17. Форма и размеры образцов.

Подготовленный для испытания образец устанавливают в укрепленное на машине приспособление. Испытание проводят постепенным нарастанием нагрузки до разрушения образца. Скорость движения зажима машины должна быть 10 мм/мин. Допускается проведение испытаний при скорости движения нагружающего зажима до 20 мм/мин [11].

Фиксируют наибольшую нагрузку, достигнутую при испытании.

Предел прочности клеевого соединения при отрыве (отр) в Па вычисляют по формуле:

, (1.26)

где Р - разрушающая нагрузка в Н;

F - площадь склеивания в м2, вычисляемая с точностью до 0,05 м2 по формуле:

, (1.27)

где d - наименьший диаметр образца в м.

Предел прочности при отрыве вычисляют до третьей значащей цифры.

По результатам испытаний вычисляют среднее арифметическое значение предела прочности:

, (1.28)

где n - число испытанных образцов;

i отр - значения пределов прочности образцов.

ГОСТ 17317-88 Кожа искусственная. Метод определения прочности связи между слоями [12]. Стандарт распространяется на искусственную и синтетическую кожу для обуви, одежды, галантереи, технического назначения, состоящую из нескольких слоев, и на обувные дублированные и триплированные материалы и устанавливает метод определения прочности связи между слоями. Сущность метода заключается в расслаивании пробы и определении нагрузки, необходимой для отделения испытуемых слоев друг от друга.

От каждого отобранного для испытаний рулона по всей его ширине отрезают точечную пробу длиной (300±10) мм.

Для проведения испытаний из отобранной точечной пробы на расстоянии не менее 100 мм от кромки вырезают в форме полоски элементарные пробы.

Длина элементарной пробы должна быть (150±2) мм, ширина (20±1) или (50±1) мм.

Количество, но не менее трех в каждом выбранном направлении, ширина и направление вырезания проб должно быть указано в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.

Общее количество вырезаемых проб (Л) для определения прочности связи между каждой парой слоев вычисляют по формуле

N--n(c-- 1), (1.29)

где n -- количество проб, отбираемое для определения прочности связи между слоями материала в одном направлении;

с -- количество слоев в материале.

Для проведения испытания применяется разрывная машина, обеспечивающая измерение нагрузки с относительной погрешностью ± 1 % и скорость перемещения подвижного зажима (300±10) мм/мин.

Каждую пробу по длине размечают на участки: первый -- (50±1) мм, второй-- (80±1) мм. Первый участок предварительно расслаивают вручную.

Первоначальное расстояние между зажимами устанавливают -- (50±5) мм. Пробы закрепляют в зажимы разрывной машины: в не подвижный (верхний) зажим -- основу или слой с меньшим удлинением, в подвижный (нижний) -- покрытие или слой (слон) с большим удлинением. Расслаивание пробы проводят до конца второго участка. При испытании определяют не менее десяти значений нагрузки по шкале нагрузок или по диаграмме "нагрузка -- перемещение подвижного зажима" (рисунок 1.18).

Рисунок 1.18 - Диаграмма расслоения

Прочность связи между слоями пробы (X) Н/мм вычисляют по формуле:

, (1.30)

где Р -- средняя нагрузка расслаивания пробы, Н;

В-- номинальная ширина пробы, мм

Среднюю нагрузку расслаивания пробы (Р) определяют:

- из десяти показаний шкалы нагрузок разрывной машины, снятых через каждые 10 мм шкалы удлинения;

- если записывается диаграмма расслаивания, участок оси абсцисс диаграммы делят на 10 частей и определяют десять значений нагрузки. Начальный участок на диаграмме, где отмечено нарастание нагрузки при расслаивании, не учитывают [12].

ГОСТ 30548-97 Полотна нетканые (подоснова) для линолеума. Методы испытаний [13]. Стандарт распространяется на нетканые иглопробивные, нитепрошивные, холстопрошивные, клееные, термоскрепленные и комбинированные полотна для линолеума (подоснову) и устанавливает методы определения ряда показателей, в т.ч. прочности при расслаивании.

В качестве средства испытания используется: машина разрывная, обеспечивающая: величину силы, измеряемой маятниковым силоизмерителем в пределах от 20 до 85 % предельного значения шкалы; измерение силы инерционным силоизмерителем с погрешностью не более ±1 % измеряемой величины; постоянную скорость перемещения подвижного захвата (100±10) мм/мин.

От каждого рулона, удовлетворяющего требованиям к внешнему виду и линейным размерам, на расстоянии не менее 1,5 м от конца полотна по всей его ширине отрезают острыми ножницами точечные пробы в виде отрезков площадью не менее 0,6 м2. Прочность при расслаивании полотна в рулоне определяют на элементарных пробах размерами [(15х200)±2] мм, вырезанных по пять из одной точечной пробы в продольном и поперечном направлениях по всей ширине полотна в шахматном порядке.

Измеряют ширину b1, каждой элементарной пробы. По длине пробы размечают четыре участка в соответствии с рисунком 1.19.

Рисунок 1.19 - Размеченные пробы

На третьем участке, являющимся рабочим, отмечают десять точек, расположенных на расстоянии (10±2) мм одна от другой. Расслаивают вручную первый и второй участки элементарной пробы. Свободные концы элементарной пробы заправляют в зажимы разрывной машины и производят расслаивание до конца третьего участка.

Значение силы при расслаивании каждой элементарной пробы снимают со шкалы прибора по 10 точкам последовательного расслаивания третьего участка.

Прочность при расслаивании Р0, сН/см, вычисляют по формуле:

, (1.31)

где b1 -- ширина элементарной пробы, см;

Р -- сила, сН, вычисляемая по формуле

, (1.32)

где Рi -- сила в i-й точке расслаивания, сН.

За величину прочности при расслаивании полотна в рулоне принимают среднеарифметическое значение результатов испытания элементарных проб соответственно в продольном и поперечном направлениях. Результат округляют до 1 сН/см [13].

ГОСТ 30019.3-93 Застежка текстильная. Метод определения прочности расслаивания [14]. Стандарт распространяется на текстильную застежку и устанавливает метод определения прочности расслаивания. Сущность метода заключается в измерении усилия расслаивания застежки и вычислении удельного усилия расслаивания.

Для проведения испытания применяют разрывную машину с погрешностью измерения не более 0,2 Н и скоростью движения нижнего зажима -- (100±10) мм/мин.

Элементарную пробу заправляют в зажимы разрывной машин (рисунок 1.20) по все ширине симметрично нулевой разметки зажима. Свободные участки петельной и крючковой лент заправляют соответственно в верхний и нижний зажимы. Элементарную пробу подвергают расслаиванию на участке длиной (5,0±0,1) см.

Усилие расслаивания каждой элементарной пробы Q, в Н, определяется:

На разрывной машине, снабженной устройством, регистрирующим работу расслаивания вычисляют по формуле:

, (1.33)

где Аj--средняя работа расслаивания, Н·см;

L -- длина участка элементарной пробы, подвергающегося расслаиванию, равная 5.0 см.

На разрывной машине, снабженной устройством для записи диаграммы расслаивания (рисунок 1.21), вычисляют по формуле:

, (1.34)

где Qi - i-тое значение усилия по диаграмме расслаивания или снятое по шкале нагрузок, Н, одной элементарной пробы;

n - число точек на диаграмме расслаивания, для которых определяется значение усилия, или показаний, снятых со шкалы нагрузок.

1 - верхний зажим, 2 - петельная лента, 3 - крючковая лента, 4 - нижний зажим

Рисунок 1.20 - Заправка элементарной пробы в зажимы разрывной машины

Рисунок 1.21 - Диаграмма расслаивания

Удельное усилие расслаивания каждой элементарной пробы (Рр), Н/см, определяют по формуле:

, (1.35)

где b -- ширина рабочей части застежки, ем, определяемая по ГОСТ 30019.4

ГОСТ 28832-90 Материалы прокладочные с термоклеевым покрытием. Метод определения прочности склеивания [15]. Стандарт распространяется на прокладочные материалы с дискретным или сплошным термопластическим полимерным покрытием, предназначенные для швейных изделий, и устанавливает метод определения прочности склеивания прокладочного материала с контрольным материалом. Сущность метода заключается в определении нагрузки при расслаивании склейки, полученной термосклеиванием прокладочного и контрольного материала при заданных условиях температуры, давления, увлажнения и времени термосклеивания.

Порядок отбора и количество точечных проб установлено в технических нормативных правовых актах на прокладочные материалы, но число проб не должно быть меньше четырех. Допускается ширину пробы доводить до 30 мм удалением нитей по длине пробы с обеих сторон.

Из контрольного материала на расстоянии не менее 50 мм от кромки в продольном направлении вырезают две полоски: одну - для термосклеивания с прокладочным материалом длиной (150±2) мм, шириной (35±1) мм; вторую - для увлажнения в случае использования при испытании режима термосклеивания с увлажнением длиной 78-79 мм, шириной (30±1) мм. Количество указанных полосок контрольного материала должно соответствовать количеству проб.

На пробах прокладочного материала от края отмечают участок, равный (40±1) мм, не подлежащий термосклеиванию.

Перед термосклеиванием пробы и полоски контрольного материала выдерживают в лабораторных условиях не менее 16 часов и кондиционируют не менее 3 часов.

Пробу прокладочного материала совмещают со стороны термопластичного полимерного покрытия с лицевой стороной полоски контрольного материала по отметкам середины ширины и при достижении заданной температуры накладывают на матрицу пресс-формы (на нижнюю часть пресса). При режиме термосклеивания с увлажнением непосредственно перед размещением элементарной пробы с контрольным материалом в пресс-форме (в прессе) на нее накладывают лицевой стороной увлажненную полоску. Полоску, предназначенную для увлажнения, используют сразу после ее погружение в дистиллированную воду и свободного стекания капель воды. Включают разрывную машину, смыкают пуансон с матрицей и нагружают пресс-форму до заданной нагрузки (P') в Н (кгс), значение которой вычисляется по формуле:

P'=2400.p, Н(240.p, кгс), (1.36)

При достижении заданной нагрузки начинают отсчет времени по секундомеру. По истечении времени термосклеивания склейку элементарной пробы прокладочного материала с полоской контрольного материала вынимают из пресс-формы и выдерживают не менее 3 часов в условиях кондиционирования. Определяют среднюю нагрузку расслаивания пробы Р в Ньютонах (Н). Нагрузку вычисляют из 50% самых низких значений пиков нагрузки, которые определяют на центральном участке, составляющем 50% от общей длины диаграммы расслаивания; начальный участок на диаграмме, где отмечено нарастание нагрузки при расслаивании не учитывают (рисунок 1.22).

Рисунок 1.22 - Диаграмма расслаивания

Нагрузку вычисляют из десяти показаний шкалы нагрузок разрывной машины, снятых через 10 мм шкалы удлинения. Прочность склеивания (R) в килоньютонах на метр (кН/м) вычисляют по формуле:

, (1.37)

где Р-- средняя нагрузка расслаивания в Н.

За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое значение результатов испытаний всех элементарных проб, округление до 0,01 кН/м [15].

Проанализировав методики и оборудования для проведения испытаний на прочность клеевых соединений видно, что во всех методах используется угол расслоения равный 180?, кроме ГОСТ 28966.2-91. Но угол расслоения по этому стандарту точно не регламентирован.

Практически во всех методах предлагается использовать скорость расслоения от 100 до 300 мм/мин за исключением трех стандартов.

Размеров образцов во всех методах выбираются различные габариты.

Наиболее подходящими по свойствам исследуемых материалов являются три стандарта: ГОСТ 6768-75 (Резина и прорезиненная ткань. Метод определения прочности связи между слоями при расслоении (ширина образца 25 мм), ГОСТ 28832-90 (Материалы прокладочные с термоклеевым покрытием. Метод определения прочности склеивания (ширина образца 30 мм) и ГОСТ 28966.2-91 (Клеи поилмерные. Метод определения прочности при отслаивании (ширина образца 15 мм). Во всех случаях, регламентируется использование разрывной машины с различными приспособлениями, что сопряжено с определенными неудобствами, начиная от высокой стоимости оборудования и его обслуживания и невозможностью использования испытаний непосредственно в цеху, в процессе производства.

2. Исследование влияния технологических параметров на прочность клеевого соединения

Определения прочности склеивания клеевых соединений осуществлялось на разрывной машине по ГОСТ 28832-90 "Материалы прокладочные с термоклеевым покрытием. Метод определения прочности склеивания". Сущность метода состояла в определении нагрузки при расслаивании склейки, полученной термосклеиванием прокладочного материала и материала верха при заданных температуре, давлении и времени термосклеивания. Данная методика детально описана в подразделе 1.2.

2.1 Исследование влияния температуры дублирования на прочность клеевых соединений

В исследовании использовались три пакета материалов:

- в качестве материала верха - ткань пальтовая: светлая артикул С227 (полушерстяная), поверхностная плотность 280 г/м2; черная артикул С 206 ИА (шерсть и полиакрилонитрильное волокно), поверхностная плотность 360 г/м2; черная артикул 3326 (шерсть и полиакрилонитрильное волокно), поверхностная плотность 380 г/м2;

- в качестве прокладки - термоклеевой материал: артикул R 161; артикул 512 00 30; артикул 81040. Клеевое покрытие - полиамидное.

Общее правило, которым руководствуются при выборе температуры дублирования, следующее: Тгреющ. пов.>Тпл. клея+ (10-15?C).

При этом температура плавления клея (таблица 2.1) не должна превышать температуры термостойкости, которая определяется по температуре разложения, размягчения, плавления волокон или потери их прочности (таблица 2.2) [17].

Таблица 2.1 - Характеристики клеёв

Таблица 2.1 - Температурные характеристики волокон

В нашем случае: Тгеющ. пов.>120-125?C. Дублирование осуществлялось на прессе "Certus" фирмы "Каннегиссер" (Германия). Время дублирования - 12,4 секунд, давление - 30 Н/см2. Температура (верхняя плита/нижняя плита пресса) изменялась от 130/135 до 140/145?C. Прочность клеевого соединения продублированных образцов определялось по ГОСТ 28832-90. Результаты испытаний прочности клеевых соединений продублированных образцов представлены в таблице 2.3.

Таблица 2.3 - Результаты испытаний прочности клеевых соединений продублированных образцов при изменении температурного режима

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8