1. Пути улучшения качества клеевых соединений при производстве одежды
Клеевые материалы на основе синтетических полимеров широко применяются в отечественной и зарубежной практике изготовления одежды при выполнении многих основных и вспомогательных операций: при соединении деталей пальто, костюмов, платьев; при фронтальном дублировании основных деталей (полочек пиджаков, пальто) в качестве прокладки; при подгибании и закреплении срезов низа рукавов, брюк; при обработке шлиц, листочек, карманов, а также в качестве прокладок и воротники, манжеты мужских сорочек и т.д.
Разрабатываются клеевые материалы новых видов с улучшенными свойствами, что способствует расширению их применения в швейном производстве.
Прочность склеивания материалов определяется тремя основными факторами: адгезией, когезией и аутогезией.
Адгезия (прилипание) – связывание клея (адгезива) с поверхностью склеиваемого материала (субстрата). Прочность самого клея, определяемая силами взаимного сцепления между его частицами, определяется когезией. А утогезия – явление самослипания при контакте однородных материалов, в результате которого в зоне контакта образуется структура, свойственная данному материалу.
Склеивание как метод скрепления материалов в настоящее время широко применяется в различных отраслях промышленности. Однако нет единого мнения, объясняющего сущность процессов, происходящих при склеивании. Известно несколько теорий, объясняющих процесс склеивания материалов: механическая, адсорбционная (молекулярная), диффузионная и электрическая. Сторонники механической теории адгезии считают, что при склеивании клей проникает непосредственно в поры материала, отвердевает и прочно в них удерживается. Образовавшиеся при этом «заклепки» обеспечивают прочное соединение пленки клея со склеиваемым материалом. Согласно этой теории прочность склеивания зависит от двух основных факторов: степени шероховатости материала и когезионных свойств клея. Опыт показывает, что материалы, имеющие шероховатую поверхность и пористую структуру, лучше склеиваются. Однако с позиции механической теории адгезии нельзя объяснить склеивание гладких поверхностей. Кроме того, эта теория не раскрывает физико-химической сущности процесса склеивания.
Адсорбционная теория склеивания основывается на том, что силы, действующие между веществом клея и склеиваемой поверхностью, не отличаются от сил, обусловливающих когезионные явления, т.е. силы склеивания имеют химическую или межмолекулярную природу. На первой стадии адгезии полимеров происходит миграция больших молекул адгезива к поверхности субстрата, при этом полярные группы и группы, способные образовывать водородные связи, приближаются к соответствующим группам субстрата. На второй стадии устанавливается адсорбционное равновесие. Согласно этой теории основную роль при склеивании играют два фактора: смачивание и полярность клея и склеиваемого материала. Для получения прочного соединения, полярные материалы необходимо склеивать полярными клеями, хорошо смачивая ими склеиваемые поверхности.
Адсорбционная теория является более полной, чем механическая, и раскрывает физико-химическую сущность процесса склеивания. Однако отдельные случаи склеивания эта теория объяснить не может. Так, не находит объяснения факт, что действительная работа отрыва (отслаивания) превышает работу отрыва, рассчитанную по адсорбционной теории. Трудно также но этой теории объяснить случаи склеивания неполярных материалов неполярными веществами.
Диффузионная теория адгезии, предложенная С.С. Воюцким, основывается на том, что при склеивании происходит взаимная диффузия молекул клея (адгезива) и склеиваемого материала (субстрата). Согласно этой теории на границе клей – склеиваемый материал образуется «спайка» – слой, в который входят молекулы клея и склеиваемого материала.
Авторы диффузионной теории считают, что для получения прочного соединения при склеивании необходимо, чтобы как клей, так и склеиваемый материал были либо полярные, либо неполярные. Однако наблюдаемая в отдельных случаях высокая адгезия между неполярным клеем и полярным материалом не согласуется с основным положением диффузионной теории и требует других объяснений.
Б.В. Дерягин и Н.А. Кротова для объяснения сущности процесса склеивания предложили электрическую теорию адгезии, которую они основывают на следующих двух положениях: 1) адгезия твердых пленок обусловливается электрическим притяжением зарядов двойного электрического слоя (микроконденсора), образованного на поверхности системы пленка – подкладка; 2) отрыв пленки от подкладки в области больших скоростей представляет собой процесс разведения обкладок микрокондеисора, сопровождающийся наступлением газового разряда. В подтверждение своей теории авторы опытным путем доказали, что, во-первых, при расслаивании системы пленка – подкладка появляется электрический разряд, во-вторых, фактическая работа отрыва пленки от подкладки превышает энергию ван-дер-ваальсовых сил водородных и химических связей. Вместе с тем сторонники электрической теории адгезии не отрицают существования адсорбционных явлений при склеивании, но считают, что адсорбционные явления имеют второстепенное значение.
Некоторые исследователи склонны объяснить процессы склеивания химическим взаимодействием между адгезивом и субстратом и полагают, что химические связи возникают при склеивании почти всех полимеров.
Таким образом, ни одна из рассмотренных выше теорий адгезии не дает всестороннего объяснения сущности процессов склеивания разнообразных материалов различными клеями. Многие исследователи считают, что в большинстве случаев склеивания наблюдается суммарный эффект от проявления механической, адсорбционной, диффузионной и электрической адгезии с возможным преимущественным проявлением одной из них. Пористая структура и шероховатая поверхность текстильных материалов, большое количество отдельно выступающих волокон создают благоприятные условия для получения прочных клеевых соединений. Кроме того, вещества, из которых построены текстильные волокна (целлюлоза, белки, синтетические полимеры), характеризуются высокой полярностью. Все это позволяет отнести текстильные материалы к группе материалов, которые могут хорошо склеиваться и при соответствующем подборе клея обеспечивать прочные клеевые соединения. При склеивании текстильных материалов, видимо, проявляется суммарный эффект механической, адсорбционной, диффузионной и электрической адгезии, сил химического взаимодействия.
Качество клеевых материалов устанавливают по результатам испытания этих материалов и соединений, выполненных на их основе. При испытании клеевых материалов и соединений определяют показатели характеристик основных свойств: клеящей способности, жесткости, несминаемости, устойчивости клеевых соединений к воздействию воды, к стирке или химчистке, усадки клеевых материалов, их морозостойкости.
Клеящую способность материала оценивают сопротивлением клеевого соединения расслаиванию и сдвигу. Проба для определения сопротивления клеевого соединения сдвигу состоит из двух полосок длиной 150 мм и шириной 50 мм каждая (одна из клеевого материала, другая из ткани), концы которых склеены при установленном режиме накладным швом. Размер клеевого шва 8x50 мм. Испытания проводят на разрывной машине (РМ-30) при скорости опускания нижнего зажима ПО мм/мин. Показателем сопротивления клеевого шва сдвигу служит среднее арифметическое результатов испытания пяти проб, выраженное в ньютонах. Сопротивление клеевого шва сдвигу можно оценивать разрушающим напряжением а, Па, которое определяется как отношение разрушающей нагрузки Р, Н, к площади склеивания S, м2.
Для определения сопротивления клеевого шва расслаиванию готовят пробу: вырезают одну полоску длиной 150 мм и шириной 20 мм из клеевого материала, другую длиной 150 мм и шириной 25 мм из ткани. На лицевой стороне одной из полосок проводят две поперечные линии: одну на расстоянии 1 см, а другую-11 см от края. Затем полоски склеивают по всей ширине до второй поперечной линии. Испытания проводят на разрывной машине. Свободные концы пробы заправляют в зажимы и при поднятых собачках производят ее расслаивание на длине 10 см (до первой поперечной липни). При этом отмечают наибольшее и наименьшее показания стрелки на силовой шкале. Среднее арифметическое результатов испытания пяти проб, Н/см, деленное на два, и служит показателем сопротивления клеевого шва расслаиванию.
Жесткость клеевых материалов определяется методом прогиба кольца из полоски клеевого материала или клеевого соединения на приборе ПЖУ. Нагрузка, необходимая для прогибания кольца на определенную величину, и является характеристикой жесткости.
Для определения и сминаемости клеевых материалов применяют стандартный метод, принятый для текстильных материалов; несминаемость выражают в процентах.
Усадка – важное свойство клеевых материалов. Величина ее должна быть в пределах норм, установленных для данного материала. Особенно важно выполнение этого требования к клеевым материалам, применяемым в изделиях, подвергающихся стирке. Небольшое отклонение в величинах усадки клеевого прокладочного и основного материалов может привести к появлению складок, пузырей, существенному ухудшению качества отдельных деталей и изделия в целом. Для определения усадки применяют стандартные методы.
Устойчивость клеевых соединений к воздействию воды и к кипячению в воде или мыльно-содовом растворе имеет большое значение для швейных изделий, подвергающихся стирке. Для определения водостойкости клеевых соединений, выполненных с применением полиэтиленовых клеевых материалов, готовят пробы, принятые для испытания на сдвиг и расслаивание, определения жесткости, несминаемое и усадки. Стирку проб выполняют по стандартной методике (ГОСТ 8710–58). Выстиранные пробы высушивают утюгом. После выдерживания проб в нормальных условиях их подвергают соответствующему испытанию и устанавливают характер и степень происшедших изменений, на основании чего делают заключение о качестве клеевого материала.