Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Литературный обзор состояния проблемы 12
1.1. Клеевая технология в производстве одежды. Теория и перспективы развития 12
1.2. Физико-химические способы повышения качества клеевых соединений в производстве одежды 19
1.2. Перспективные клеевые прокладочные материалы для клеевой технологии изготовления швейных изделий 31
Глава 2. Объекты исследования, методы и методики эксперимента 46
2.1. Объекты исследования 46
2.2. Методы и методики эксперимента 51
Глава 3. Разработка технологии дублирования с применением г индуцированных потоков излучения 59
3.1. Исследование механизма образования и разрушения клеевого соединения дублированных материалов 60
3.2. Совершенствование клеевой технологии производства одежды применением электромагнитного поля СВЧ обработки 68
3.3. Исследование возможности и эффективности применения энергии СОг- излучения для повышения прочности клеевого соединения деталей одежды 75
Глава 4. Разработка клеевой технологии соединения материалов для одежды с обработкой паровыми химически активными средами 85
4.1. Исследование влияния паровой химической обработки на прочностные и эксплуатационные свойства клеевых соединений деталей одежды 85
4.2. Исследование влияния паровых химически-активных сред на взаимодействие адгезива и субстрата 92
4.3. Исследование влияния специальных видов отделки текстильных материалов на прочность клеевого соединения дублированных деталей одежды 100
4.4. Разработка технологии микрокапсулирования ПАВ в полимерную оболочку адгезива 104
4.5. Исследование показателей качества клеевых соединений с микрокапсулированными сополиамидами 109
Глава 5. Разработка технологии получения и применения термоклеевых прокладочных материалов и адгезивов в производстве одежды 116
5.1. Исследование влияния модификаторов на физико-механические и адгезионные свойства сополиамидов для швейной промышленности 117
5.2. Разработка технологии получения термоклеевых прокладочных материалов и их применения в процессах формования деталей одежды 125
5.3. Определение параметров процесса формования деталей одежды разработанными прокладочными материалами 131
5.4. Исследование влияния состава адгезива на свойства дублированных пакетов материалов 134
5.5. Сравнительный анализ показателей качества клеевых соединений деталей одежды, полученных по разработанным технологиям дублирования 138
Выводы по работе 142
Список использованной литературы 145
Приложение 164
- Физико-химические способы повышения качества клеевых соединений в производстве одежды
- Совершенствование клеевой технологии производства одежды применением электромагнитного поля СВЧ обработки
- Исследование возможности и эффективности применения энергии СОг- излучения для повышения прочности клеевого соединения деталей одежды
- Исследование влияния паровых химически-активных сред на взаимодействие адгезива и субстрата
Введение к работе
Актуальность темы. Мировой кризис внес свои коррективы в развитие швейной промышленности России. В связи с этим, перспективы развития швейной отрасли на ближайшее десятилетие нацелены на создание высококачественных изделий, отвечающих потребностям рынка потребителей, оснащение производственного процесса универсальным оборудованием с АСУ, снижение себестоимости, за счет использования дешевой рабочей силы и снижения транспортных расходов [1]. Кроме того, немаловажное значение имеет внедрение прогрессивных методов проектирования и производства одежды, совершенствование процесса производства, установление оптимальных параметров технологического процесса производства и применение современных высококачественных материалов [2].
В процессе эксплуатации одежда подвергается воздействию влаги, ВТО, различным деформациям, которые приводят к преждевременному ухудшению внешнего вида изделия из-за низкого качества клеевого соединения материалов при формовании. Развитие клеевой технологии осуществляется одновременно с фундаментальными исследованиями адгезии полимеров к текстильным материалам [3]. До сих пор в швейном производстве нет высокоэффективных процессов дублирования (склеивания) деталей одежды, которые позволяли бы управлять адгезионным взаимодействием клея и субстрата и прогнозировать их поведение в процессе эксплуатации швейных изделий. Необходимость разработки таких процессов возникает из-за тенденции постоянного изменения сырьевой базы текстильной промышленности за счет расширения ассортимента синтетических волокон и материалов с формоустойчивой, малосминаемой и другими видами отделок, адгезионные свойства которых недостаточно надежны. Поэтому совершенствование клеевой технологии изготовления швейных изделий, поиск и разработка новых методов и приемов повышения качества и надежности клеевого соединения материалов при формообразовании и формозакреплении деталей одежды являются актуальной проблемой.
7 Совершенствование клеевой технологии производства одежды может быть достигнуто за счет применения полимерных адгезивов, обладающих высокой когезионнои прочностью и адгезией к текстильным материалам, а также разработки более совершенных технологий производства швейных изделий, отвечающих экономическим и экологическим требованиям современности. Таким образом, совершенствование клеевой технологии, направленное на повышение когезионнои прочности полимерных клеев и их адгезии к текстильным материалам (ТМ), на оптимизацию параметров процесса дублирования (склеивания) и выявление закономерностей, которые в дальнейшем позволят управлять процессом производства швейных изделий, имеют исключительно важное научное и практическое значение и вносят вклад в развитие технологии швейных изделий. Решение данного вопроса позволит не только повысить качество и конкурентоспособность отечественной швейной продукции, но и сократит затраты на закупку импортных материалов и швейных изделий.
Диссертационная работа выполнена в Саратовском государственном техническом университете в соответствии с научным направлением 08 В «Разработка научных основ и производственных технологий для пищевой, химической, машиностроительной и легкой промышленности», а также договорных работ со швейными предприятиями г. Саратова и Энгельса.
Цель и задачи работы. Основная цель работы заключается в совершенствовании клеевой технологии изготовления одежды за счет использования различных методов, обеспечивающих повышение прочности и надежности клеевых соединений материалов в процессе эксплуатации швейных изделий.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: - исследовать механизм формирования и разрушения клеевого соединения ТМ и разработать рекомендации по повышению адгезионного взаимодействия и надежности клеевого соединения деталей одежды;
- обосновать и разработать принципы и методы повышения прочности
клеевого соединения дублированных деталей одежды;
совершенствовать технологию склеивания ТМ, используя индуцированные потоки излучения, паровые среды поверхностно-активных веществ (ПАВ) и адгезивы с улучшенными свойствами;
- разработать новые термоклеевые прокладочные материалы (ТКПМ) и
адгезивы, определить оптимальные параметры технологического процесса их
получения и применения в производстве одежды.
Достоверность проведенных исследований. Достоверность и обоснованность основных положений и выводов работы подтверждаются согласованностью результатов теоретических и экспериментальных исследований, выполненных с применением современных взаимодополняющих методов исследования рентгеноструктурного анализа, инфракрасной спектроскопии, микроскопии и дифференциального термического анализа. Использование математических методов обработки и оптимизации параметров технологических процессов и свойств разработанных материалов, а также широкой апробацией полученных результатов и положительной оценкой их в промышленности. Научные положения, результаты, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, не противоречат известным положениям, базируются на строго доказанных выводах, согласуются с известным опытом совершенствования клеевой технологии изготовления швейных изделий.
Научная новизна работы заключается в том, что впервые:
- исследован механизм формирования и разрушения клеевого соединения
ТМ и адгезивов разного состава. Определены технологические принципы и
разработаны методы регулирования прочности клеевого соединения при
дублировании пакетов материалов - обработка паровыми средами ПАВ,
лазерным С02 излучением (ЛИ) или сверхвысокочастотным электромагнитным
полем (ЭМП СВЧ), а также модификация состава и структуры адгезивов с
целью улучшения когезионных и реологических свойств полимерных клеев;
- установлена взаимосвязь технологических параметров процесса
получения со структурой и свойствами клеевых соединений. Исследованы
факторы, определяющие прочность клеевого соединения деталей одежды;
получены новые сведения об изменении структуры и свойств адгезивов под воздействием физических и химических факторов, их влиянии на формирование структуры клеевого соединения;
комплексными исследованиями структуры и свойств ТМ, адгезивов и клеевых соединений установлены особенности и закономерности влияния ЛИ, ЭМП СВЧ, паровых сред ПАВ на формирование структуры клеевого соединения ТМ и повышение его прочности и надежности в процессе эксплуатации швейных изделий.
Результаты исследований могут быть использованы при разработке теоретических основ клеевой технологии изготовления одежды.
Практическая значимость и реализация результатов работы:
- Впервые разработан способ клеевого соединения ТМ с использованием
активизирующего воздействия энергии ЛИ, позволяющий значительно - в 1,5-2
раза - повысить прочность и надежность клеевого соединения ТМ при
эксплуатации швейных изделий (Пат. 2287971 РФ).
- Разработана клеевая технология соединения ТМ полимерными
адгезивами с использованием ЛИ, ЭМП СВЧ, паровых сред ПАВ, позволяющих
повысить прочность клеевого соединения дублированных деталей швейных
изделий и их надежность в процессе эксплуатации.
- Разработаны технологии получения новых пленочных термоклеевых
материалов (ТПГГМ) и ТКПМ с микрокапсулированным клеевым покрытием
для швейных изделий. Определены оптимальные параметры процесса
получения и применения этих материалов в производстве одежды.
Разработанные материалы обладают комплексом положительных свойств,
которые обеспечивают высокое качество клеевого соединения ТМ и повышают
конкурентоспособность швейных изделий.
- Разработаны способы модификации адгезивов, которые позволяют получать сополиамиды с температурой плавления от ПО до 130 С, высокой адгезией к ТМ и устойчивостью к химчистке.
Применение разработанных материалов взамен импортных позволяет улучшить качество клеевых соединений деталей одежды и ее внешний вид, сократить затраты на закупку импортных материалов и швейных изделий.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались и получили положительную оценку на: Международной научно-технической конференции аспирантов и студентов «Молодые ученые -развитию текстильной и легкой промышленности» (Поиск-2004) (Иваново, 2004); X Международной конференции «Наукоемкие технологии - 2004» (Волгоград, 2004); Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2005)» (Иваново, 2005); Межвузовской научно-практической конференции «Инновационные и наукоемкие технологии в легкой промышленности» (Москва, 2008); Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности (Прогресс-2008)» (Иваново, 2008).
Теоретические и экспериментальные результаты работы внедрены в учебный процесс подготовки специалистов по специальностям: 260901.65 и 260902.65. Разработанная клеевая технология с применением паровых сред ПАВ прошла апробацию и внедрение на швейном предприятии «НЦП-Элит» г. Саратова.
На защиту выносятся следующие основные положения:
1. Закономерности формирования и разрушения клеевого соединения ТМ,
факторы, определяющие прочность клеевого соединения и способы их
управления.
2. Способы совершенствования клеевой технологии изготовления
швейных изделий с использованием активизирующего воздействия ЭМП СВЧ,
ЛИ, паровых сред ПАВ.
3. Новые ТКПМ и адгезивы и рекомендации по их применению в швейном производстве.
Публикации. Материалы, изложенные в диссертации, нашли свое отражение в 14 печатных работах. Новизна подтверждена 1 патентом.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы и 3 приложений. Работа изложена на 163 страницах, содержит 27 таблиц, 59 рисунков. Список использованной литературы включает 170 наименований.
Физико-химические способы повышения качества клеевых соединений в производстве одежды
Получение продукции высокого качества - конечная цель любого производственного процесса. Улучшения качества клеевых соединений деталей одежды можно добиться двумя путями: совершенствованием существующих материалов, сырья, препаратов и технологических процессов или использованием новых видов сырья и материалов и созданием альтернативных технологий изготовления изделия [21]. При этом весьма важной задачей является правильный выбор критериев качества и методов их оценки.
При исследовании и оптимизации процессов склеивания деталей одежды многие авторы [6, 22-24] используют единичные показатели качества, которые определяют инструментальными методами. Среди множества показателей большую долю составляют те, которые формируются в процессе тепловой обработки и связаны с исходными свойствами используемых прокладочных материалов [21, 25].
В качестве основных критериев оптимизации процесса дублирования выбраны следующие показатели: прочность клеевых соединений при расслаивании, жесткость при изгибе, несминаемость, показатель степени ласообразования и воздухопроницаемость [26-29]. Учитывая, что режимы процесса оказывают наибольшее влияние на показатель прочности склеивания, он принят в качестве главного критерия. Остальные предложено рассматривать в качестве ограничений.
Для качественного склеивания деталей необходимо обеспечивать строгое соблюдение параметров обработки, применив объективные методы оценки с помощью аппаратуры, предназначенной для контроля измерений: температуры поверхности рабочих органов; температуры среды; дозы равномерности увлажнения деталей; давления рабочих органов на обрабатываемые детали; времени, затрачиваемого на различные операции обработки. Таким образом можно осуществлять программное управление процессом [30].
Влияние температуры обусловлено реологическим характером растекания клея по поверхностям текстильных материалов. Рост температуры приводит к снижению вязкости клея, разрушению возникающих в его растворах и расплавах надмолекулярных образований и ускорению перехода в вязкотекучее состояние [10, 27].
С помощью оптической микроскопии установлено, что при невысоких температурных режимах склеивания расплавляется только верхний слой клеевого вещества. Жесткие частицы клея, попавшие в межниточные пространства и частично укрепившиеся в них, создают клеевой мост, который увеличивает жесткость клеевого соединения деталей одежды, не обеспечивая его прочности.
При повышении температуры, клеевой порошок плавится и равномерно распределяется в поверхностных слоях склеиваемых тканей в виде тонкой эластичной пленки [16].
Установлено, что оптимальная температура прессования на 15-20 С ниже температуры влажно-тепловой обработки [5, 10]. При значительном повышении данного параметра клей очень мелкими фракциями распределяется не только в межниточных, но и в межволоконных пространствах по всей толщине склеиваемых материалов для одежды. Такие соединения характеризуются повышенной жесткостью и низкой прочностью.
По данным ряда авторов [3, 21, 25], время, необходимое для получения прочного соединения, находится в пределах 35 - 40 с. Однако в реальных условиях швейного производста с целью повышения производительности труда время дублирования деталей сокращается до 12-20 с, не изменяя при этом температуру верхней подушки и давления прессования. Это приводит к снижению прочности склеивания. Влияние давления прессования на прочность клеевого соединения сводится к увеличению площади контакта между клеем и материалами для одежды. Оптимальное давление составляет 0,01-0,35 МПа, в зависимости от свойств материалов. Чрезмерное давление на полуфабрикат может приводить к образованию лас, увеличению структурной неоднородности клеевого шва, что снижает качество готовых швейных изделий.
Повышение влажности текстильного материала, с одной стороны, увеличивает скорость растекания по его поверхности гидрофильных клеев, способствует обезвоздушиванию материала; с другой - из-за возникновения расклинивающего давления по отношению к воздуху приводит к исключению некоторых компонентов адгезионного взаимодействия и снижению сил адгезии. При использовании гидрофобных клеев, например, на основе полиэтилена, увлажнение не используют [3,6].
Увеличение интенсивности адгезионного взаимодействия между текстильным материалом и термопластичным полимером возможно за счет повышения адгезионной способности полимерного клея, либо текстильного материала, либо сразу обоих компонентов. Наиболее удобным являются третий вариант, так как он может быть реализован непосредственно на любом этапе процесса образования клеевого соединения. Все известные методы воздействия на адгезионную способность полимеров, к которым относятся и текстильные материалы, и клеи делятся на две группы [6, 8]: 1 - активационные, направленные на изменение главным образом морфологии и энергетического состояния поверхности материалов для одежды, существенно не меняющие их химический состав; 2 - модификационные, предполагающие образование в поверхностных слоях различных функциональных групп.
Совершенствование клеевой технологии производства одежды применением электромагнитного поля СВЧ обработки
В работе исследовали эффективность применения сверхвысокочастотной термической обработка адгезива и субстрата, с целью повышения прочности и надежности клеевого соединения дублированных деталей швейных изделий.
Сверхвысокочастотная (СВЧ) термообработка обладает рядом преимуществ, по сравнению с традиционными способами нагрева текстильных материалов. Изменяя частоту электромагнитных колебаний, можно добиться нагрева различных компонентов объекта. Отсутствие традиционного теплоносителя обеспечивает стерильность и равномерность происходящих процессов. СВЧ электромагнитные установки потребляют энергии на 50% меньше, чем установки с традиционным энергоприводом, и оказывают менее вредное воздействие на окружающую среду и обслуживающий персонал. Однако, несмотря на значительные преимущества, высокочастотные установки пока имеют ограниченное применение для дублирования материалов и деталей швейных изделий в текстильной и легкой промышленности.
При разработке технологии модификации компонентов клеевого соединения с целью увеличения прочности соединения необходимо учесть возможное влияние СВЧ обработки на физико-механические свойства текстильных и клеевых прокладочных материалов. Для этого при мощности генератора 2241 Вт изменяли продолжительность воздействия от 6 до 12 с, и определяли показатели разрывной нагрузки и удлинения костюмной ткани арт. 4207-С (табл. 3.3). Определено, что прочность при разрыве костюмной ткани арт. 4207-С обработанной ЭМП СВЧ в течение 12 с возросла на 36%, при этом удлинение снизилось на 9% по сравнению с немодифицированным ТМ.
Исследование влияния ЭМП СВЧ на структуру и свойства адгезивов показало (табл. 3.4), что в результате СВЧ воздействия прочность ПЭ сетки сначала увеличивается на 11%, а затем при мощности 2241 Вт снижается и на 11% меньше прочности немодифицированного образца. Удлинение при этом снижается на 40%, что говорит об ухудшении когезионных свойств полимера. Прочность при разрыве СПА паутинки увеличивается на 20%, а удлинение снижается на 6%, что объясняется увеличением степени кристалличности и, соответственно, снижением подвижности цепей макромолекул СПА. После обработки пленки из АК-622 ЭМП СВЧ при мощности генератора 2241 Вт прочность увеличивается на 43%, прокладочный материал теряет эластичность, удлинение снижается, а жесткость повышается. Полимер приобретает более упорядоченную структуру, о чем свидетельствует повышение степени кристалличности сополиамида с 59,6 до 61,6%, с увеличением генерируемой мощности (табл. 3.5), а АК-622 с 41,8 до 43%. Снижение показателя индекса текучести расплава полимера (ПТР) на 20%, до 9,3 г/10 мин, также косвенно может подтверждать увеличение регулярности расположения макромолекул в объеме полимера и возможно сшивание структуры под воздействием ЭМП СВЧ, что ведет к ухудшению смачиваемости и адгезионного взаимодействия на границе адгезив - субстрат. Поэтому обрабатывать адгезив ЭМП СВЧ не рекомендуется. Прочность склеивания материалов является одним из ведущих показателей качества клеевых соединений в одежде, определяющих ее внешний вид и формоустойчивость. В ходе исследований электромагнитным полем СВЧ обрабатывали костюмную полушерстяную ткань арт. 4207-С и хлопчатобумажную бязь арт. 112 с расположенным между ними клеевым материалом различного химического состава и без него с последующим дублированием. Клеевые соединения получали с помощью электрического утюга массой 2 кг дублированием в течение 10 с, при температуре ПО С - для акриловой пленки АК-622, и 130 С - для полиэтиленовой сетки арт. 1Т1Р и сополиамидной паутинки арт. 1C8D производства Германии. СВЧ обработку проводили на лабораторной установке (разработка СГТУ, профессора Архангельского Ю.С.) с прямоугольным волноводом и бегущей волной, при этом меняли: скорость ленты транспортера от 9,99 до 5,03 м/мин; плотность тока проводимости от 0,4 до 0,8 мА, в результате выходная мощность генератора составляла 128-2412 Вт. Результаты исследования показали (рис. 3.9), что максимальное увеличение прочности клеевого соединения на 89% наблюдается при обработке текстильного материала СВЧ при выходной мощности генератора 2241 Вт, при скорости движения ленты транспортера v - 9,99 м/мин (кр. 1). При этом поглощенная материалов мощность СВЧ составила 246 Вт.
Исследование возможности и эффективности применения энергии СОг- излучения для повышения прочности клеевого соединения деталей одежды
Для повышения прочности клеевого соединения деталей одежды нами изучалась возможность и целесообразность применения энергии лазерного С02 - излучения (ЛИ).
Для проведения данных исследований полимерные пленки на основе акрилового соединения АК-622 получали на прессе ПГУ-3 при температуре подушек пресса 130 С в течении 90 с, и сополиамидную паутинку производства Германии.
Образцы термоклеевого прокладочного материала (ТКПМ) подвергали воздействию энергии лазерного СОг излучения на лазерной установке «Комета» (см. рис. 2.1), при постоянной мощности 350 Вт, время воздействия ЛИ изменяли от 10 до 60 с. Обработанные ЛИ образцы ТКПМ дублировали между двумя слоями полушерстяной (п/ш) костюмной ткани арт. 22722. Полученные образцы испытывали на определение влияния ЛИ на физико-механические и эксплуатационные свойства текстильных материалов и клеевых соединений.
Результаты исследований показали, что прочность клеевого соединения после воздействия ЛИ возрастает в 1,5-2 раза (рис. 3.13). Максимальное значение прочности, 12,2 - 11,6 Н/см для пленки АК - 622 и 7,5-8,5 Н/см для СПА паутинки, достигается при воздействии ЛИ в течение 30-45 с.
Для объяснения влияния ЛИ на прочность клеевого соединения исследовали влияние ЛИ на структуру ТКПМ. Исследования ТКПМ обработанных ЛИ проводили методом рентгеноструктурного анализа на приборе «Дрон-3». Результаты исследований показали (рис. 3.14 и 3.15, табл. 3.6), что под воздействием ЛИ происходит незначительное на 3-8 % повышение степени кристалличности полимера ТКПМ. Следовательно, происходит упорядочение структуры и повышение когезионной прочности полимера связующего.
Исследование влияние ЛИ на структуру поверхности паутинки с помощью оптической микроскопии показало, рис. 3.16, что с увеличение продолжительности воздействия ЛИ на поверхности мононитей паутинки видны изменения. По-видимому, под воздействием энергии ЛИ излучения происходит не только повышение энергии движения молекул и атомов под влиянием квантовой энергии [157-158], но при длительном воздействии ЛИ происходит подплавление поверхностного слоя мононитей. За счет тепловой энергии ЛИ. Таким образом, влияние этих двух факторов и способствует повышению прочности клеевого соединения.
Исследование влияния воздействия энергии ЛИ в течение 30 с на устойчивость клеевого соединения к действию трихлорэтилена при химической чистке и многократному ВТО показало (рис. 3.17 и 3.18), что клеевое соединение после воздействия энергии ЛИ устойчиво к химчистке. После пяти кратного воздействия трихлорэтиленом при химчистке прочность клеевого соединения как паутинкой СПА, так и пленкой АК-622 не снижается (рис. 3.17). Клеевые соединения так же обладают высокой устойчивостью к многократному ВТО. После 25 ВТО прочность клеевого соединения не изменилась (рис. 3.18).
Исследование влияния воздействия энергии ЛИ на механизм расслаивания клеевого соединения проводили с помощью оптической микроскопии (рис. 3.19). Из полученных снимков разрушения клеевого соединения видно, что ЛИ влияет на процесс расслаивания. В образцах, не подвергавшихся воздействию энергии ЛИ, клеевое покрытие при расслаивании располагается преимущественно на одной стороне текстильного материала, то есть в данном случае разрушение клеевого соединения имеет преимущественно адгезионную природу. При расслаивании образца, подвергавшегося воздействию энергии ЛИ, клеевое покрытие равномерно распределяется по обеим сторонам текстильного материала, таким образом, в данном случае разрушение имеет в большей степени когезионную природу. По-видимому, это обусловлено возрастанием адгезионного взаимодействия между текстильной структурой ткани и полимерным клеем, за счет активации их поверхности под воздействием энергии ЛИ, что способствует более прочному их взаимодействию.
Таким образом, в результате проведенных исследований установлена высокая эффективность применения ЛИ для модификации поверхности ТКПМ с целью повышения прочности клеевого соединения текстильных материалов. Определено, что под действием энергии ЛИ в течении 30-45 с прочность клеевого соединения возрастает на 40-50%.
Определены оптимальные параметры воздействия ЛИ на ТКПМ и текстильный материал, обеспечивающие максимальную прочность клеевого соединения. Исследован механизм разрушения клеевого соединения обработанного ЛИ. Установлено, что возрастание прочности клеевого соединения обусловлено повышением когезионной прочности полимерного клея и активности молекул, как клея, так и текстильного материала.
Исследование влияния паровых химически-активных сред на взаимодействие адгезива и субстрата
Для выявления механизма действия паровых химически-активных сред на адгезионное взаимодействие дублируемых материалов воспользовались современными взаимодополняющими методами исследования инфракрасной спектроскопией, рентгеноструктурным анализом и дифференциальным термическим анализом.
Исследование влияния пропаривания активной средой ПВС на прочность клеевого соединения, характер адгезионного взаимодействия и структуру акрилового сополимера АК-622 проводили с помощью рентгеноструктурного анализа. Результаты исследований показали, что степень кристалличности акриловой пленки, обработанной паровой средой ПВС концентрации 9 г/л, возрастает на 2,1% - для акрилового адгезива и 3,1% - для сополиаминого (табл. 4.1).
Следовательно, обработка активной паровой средой с использованием ПАВ незначительно повышает упорядоченность структуры адгезива, способствуя возрастанию когезионной прочности сополимера, возможно за счет дополнительного сшивания структуры в поверхностных слоях сополимера молекулами и атомами, получившими возбуждение и повышение реакционной способности при пропаривании ПАВ. О чем свидетельствует и незначительное повышение прочности пленки АК-622 с 13,2 Н до 16,7 Н и уменьшение растяжимости с 2,7 до 2%, что подтверждает возрастание жесткости клеевого материала.
С помощью ИК- спектроскопии исследовали взаимодействие волокно-образующего полимера - целлюлозы, сорочечной хлопчатобумажной (100% хлопок) ткани арт. 280-Т с акриловой пленкой под воздействием ПХО ПВС (7 г/л). По данным ИКС в спектрах АК-622 (рис. 4.8), имеются отчетливые характеристические полосы 3030, 2930, 1925 и 1865 см-1, валентного колебания бензольного кольца стирола. Полосы 1730 см и 1470 см -1 соответствуют колебаниям альдегидных С=0 групп бутилакрилата и метакриловой кислоты.
Полоса 1450 см _1 соответствует колебанию карбонильной группы. Полосы 760 и 700 см _1 соответствуют колебаниям бензольного кольца. Интенсивные полосы при 960 см-1 указывают на аморфность, а полоса 1378 см-1 на упорядоченность структуры акрилового полимера.
Для ИК-спектров целлюлозы-хлопка характерно наличие широкой полосы в области 3200-3500 см _1 и полосы 2920 см _1 соответствующих ОН и СН- валентным колебаниям соответственно. Полосы 2850 и 1430 см-1 вызваны валентными колебаниями СН2 групп. Полосы 1160, 1063 и 900 см -1 соответствуют колебаниям кислородного мостика. Полоса 1637 см-1 указывает на наличие адсорбированной воды.
ИК-спектры образца полученного дублированием без ПХО ПАВ повторяют полосы, характерные для исходных компонентов (рис. 4.8, кр. 3). В ИК- спектрах образца полученного прессованием после пропаривания паровой средой ПВС (7 г/л)с последующим дублированием на прессе, значительно уменьшается интенсивность полос поглощения в областях 1730, 1490, 1450, 1160, 760 и 700 см". Полоса 1063 см-1, соответствующая колебаниям кислородного мостика, смещается в сторону больших волновых чисел и соответствует 1091 см . Изменяется интенсивность спектров АК-622 в области 3428 см"1, что свидетельствует об уменьшении количества свободных гидроксильных групп и их расходовании на образование водородных связей с целлюлозой х/б субстрата по схеме:
Взаимодействие акрилового сополимера с хлопковым волокном после обработки ПВА подтверждают данные термогравиметрического анализа. На кривых ДТА адгезива АК-622 (рис. 4.9, ДТА кр. 2), при температуре 80С отмечается плавление полимера адгезива. Изменяется характер кривой ДТА для дублированного образца хлопчатобумажной ткани с АК-622 после пропаривания раствором ПВС.
Температура разложения смещается в область высоких температур на 20 С по сравнению с исходным адгезивом и на 60 С по сравнению с исходной х/б тканью. На кривой ДТГ отмечается три этапа разложении дублированного образца (рис. 4.9, ДТГ кр. 3). При этом потери массы (табл. 4.2) при 300 С составили 4%, что на 36% меньше, чем для исходной х/б ткани. Все эти данные подтверждают взаимодействие адгезива с субстратом при пропаривании ПВС.
Как известно адгезионное взаимодействие клеевых соединений зависит от поверхностного натяжения расплава полимера и угла смачивания, то есть от термодинамических свойств адгезива. Чем меньше вязкость расплава, тем выше капиллярное впитывание, лучше смачиваемость и адгезионное взаимодействие.
Поэтому, представляло интерес изучение влияния ПАВ на реологические свойства исследуемых адгезивов. На приборе ПТР исследовали влияние ПАВ на индекс текучести расплава полимеров. Для этого в экструзионную камеру прибора, предварительно нагретую до нужной температуры, загружали адгезив хорошо смоченный ПАВ, из расчета 1 мл раствора ПАВ концентрацией 7 г/л на 10 г адгезива. Затем вставляли плотно входящий поршень с нагрузкой для предотвращения вытекания материала во время нагрева. Все остальное проводили по стандартной методике. Раствор ПАВ при температуре размягчения (плавления) адгезива превращался в пар и воздействовал на структуру полимера клея.
Результаты исследований показали (рис. 4.10), что для всех адгезивов при обработке ПАВ индекс текучести возрастал. Для сополиамида значительное снижение вязкости расплава наблюдается при обработке сульфосидом, октамоном и веланом, индекс текучести расплава снижается в 1,8-2,2 раза. Остальные исследуемые ПАВ не оказывают существенного влияния на текучесть расплава полимера.
