Теории склеивания материалов

Термоклеевые прокладочные материалы (ТКПМ)

В швейном производстве клеи применяют давно. Растительными клеями (крахмальным, мучным) пользовались при изготовлении погон, петлиц, воротников мундиров. Однако эти клеи обладают рядом недостатков: они неводостойкие, разрушаются насекомыми и плесневыми грибками, придают повышенную жесткость изделиям. По этим причинам растительные клеи не нашли применения для соединения деталей других швейных изделий.

Создание клеев новых видов на основе синтетических полимеров позволило расширить их применение для скрепления основных деталей при изготовлении разнообразных швейных изделий. Разработана клеевая технология соединения деталей одежды (клеевой метод), внедрение которой повышает производительность труда, позволяет осуществлять широкую механизацию и автоматизацию производства, улучшать качество швейных изделий.

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.

Аутогезия — 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.

Действительно, материалы, имеющие шероховатую поверхность и пористую структуру, склеиваются лучше.

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 тот факт, что действительная работа отрыва (отслаивания) превышает работу отрыва, рассчитанную по адсорбционной теории. Трудно также 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: адгезия твердых пленок обусловливается электрическим притяжением зарядов двойного электрического слоя (микроконденсора), образованного на поверхности системы пленка—подкладка. Отрыв пленки от подкладки в области больших скоростей представляет собой процесс разведения обкладок микроконденсора, 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. При этом сторонники электрической теории адгезии не отрицают существования адсорбционных явлений при склеивании, но считают, что они имеют второстепенное значение.

Некоторые исследователи склонны объяснить процессы склеивания химическим взаимодействием адгезива и субстрата 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.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОКЛЕЕВЫХ

ПРОКЛАДОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ТКПМ)

ТПМ представляют собой текстильные прокладочные материалы: ткани, трикотажные и нетканые полотна, многозональные материалы- на одну или обе стороны которых нанесено клеевое покрытие из термопластичных полимеров.

Клеевое покрытие наносится регулярно или нерегулярно, точечным, сплошным или прерывистым способом: для его нанесения в основном применяют три метода- глубокой и трафаретной печати и напылением порошка. Покрытие наносится в виде точек, точечных шестиугольников, линий сетки и др.

Лучшими свойствами характеризуются матариалы с прерывистым нанесением термоклеевого покрытия. При таком способе нанесения снимаются внутренние напряжения, повышаются паропроницаемость, уменьшается расход полимера.

Материалы мягкие, имеют высокую формоустойчивость. Количество наносимого порошка- от 5 до 100 г/м² (предпочтительно 15-40 г.)

Метод напыления состоит из дозирующего вала, напыляющего устройства (щёточного или вибрационного) и термокамер. Основа (ткань, трикотаж или нетканое полотно) проходит под напыляющим устройством, и затем поступает в термокамеру для закрепления покрытия.

Этот способ высокопроизводительный, скорость движения материала 50 м/мин. Недостаток- прокладочные материалы, полученные этим способом имеют повышенную жёсткость и невысокую адгезионную прочность при расслаивании.

Метод глубокой печати. Схема установки. Ткань 6 нагревается при соприкосновении с горячим валом 1 и контактирующей с дозирующим валком 3, на поверхности которого равномерно нанесены гравированные углубления в форме полусферы 4. Эти углубления через воронку 2 заполняются порошкообразным полимером.

Рис. 50. Метод глубокой печати.

При контакте с нагретой тканью частицы порошка спекаются в точку и без потерь извлекаются из гравированных отверстий. Затем материал поступает в термокамеру 5. Величину точек, и расстояние между ними можно регулировать, используя различные гравированные валы.

Метод трафаретной печати. Материал поступает на направляющие валки 1, рис.51, затем проходит между трафаретным валом 2 и валом противодавления 5. Полимер в виде порошка подаётся внутрь трафаретного вала, а затем горизонтально и вертикально передвигаемой раклей 3 продавливается полимер через отверстие в валу на основу.

Рис. 51. Метод трафаретной печати.

Нанесённый в виде точек, полимер спекается под нагревателем 4. Этот метод позволяет использовать не только порошки, но и пасты.

Способ нанесения точечного регулярного клеевого покрытия из паст, получаемых из тонкодисперсных сополиамидных порошков, разработан фирмой «Куфнер». При покрытии из паст появляется возможность использовать более низкие температуры обработки по сравнению с температурами при нанесении клеевого покрытия из порошков.

Этой же фирмой разработан другой способ нанесения точечного регулярного клеевого покрытия (из сополиамидов) на прокладочный материал, получивший международную торговую марку «Даблспот». Термоклеевые прокладочные материалы, изготовленные с применением этого способа, предназначены для дублирования деталей изделий из тканей с водоотталкивающей (силиконовой) пропиткой, в частности из плащевых силиконизированных тканей. Для материалов, чувствительных к высоким температурам и давлению, а также ворсовых материалов. Клеевое покрытие на основу наносят в два приёма. Каждая точка клея при этом состоит из двух слоёв. Первый слой из полиэтилена, второй из сополиамида или полиуретана. При дублировании первый слой, то есть нижний мешает проникновению адгезива в прокладку. Второй слой полимера с низкой температурой плавления легко течёт в материал и закрепляются в нём.

Такой тип покрытия имеют термоклеевые прокладочные материалы, например арт. SNB-50EP, выпускаемые фирмой «Куртольдз» (Великобритания), которые применяются в отечественной швейной промышленности.

Дата добавления: 2014-01-11