Влияние химического состава текстильных материалов на свойтсва клеевых соединений
Цель работы: изучить влияние химического состава текстильных материалов на адгезионную прочность клеевых соединений и соответственно обосновать выбор термоклеевого прокладочного материала для основной ткани
Текстильные материалы состоят из природных, искусственных и синтетических волокнообразующих полимеров. Определяющим фактором взаимодействия волокон ткани с клеями является природа функциональных групп основной ткани и термоклеевого прокладочного материала.
Функциональные группы элементарных звеньев волокнообразующих полимеров, концевые группы макромолекул, остальные элементы цепи главных валентностей и боковые группы являются потенциальными активными центрами, на которых может происходить адгезионное связывание клея (табл. 2). Возможный набор сил межфазного взаимодействия между компонентами – от межмолекулярных физических до ковалентных химических.
Таблица 2 – Активные центры волокнообразующих полимеров
| Волокна | Строение активных центров полимеров | Типы связей, которые могут возникать между волокнами и полимером | ||
| Целлюлозные | CH2      ОН ОН
Н ОН | Водородные, вандерваальсовские, гидрофобные, ковалентные | ||
| Белковые: шерсть, шелк | - SH - NH2, > NH - OH = NH - COOH - (CH2) n | Ионные, координационные, водородные, гидрофобные, ковалентные |
Продолжение таблицы 2
| Полиамидные | - COOH-NH2 -CONH- | Ионные, водородные, вандерваальсовские, координационные, гидрофобные, ковалентные |
| Полиэфирные |     -(СН2)n, | Водородные, вандерваальсовские, гидрофобные |
| Полиакринитрильные | - COOH, - SO3H - OSO3H, > NH4 – CH2 – CH C=N | Ионные, водородные, вандерваальсовские, |
Природные полимеры (шерсть, целлюлоза) имеют в своем составе полярные функциональные группы, определяющие высокую химическую активность этих полимеров.
Из приведенных волокон (табл. 2) только полиэфирные не имеют в составе макромолекул полярных групп. Кроме того, пряжа полиэфирных тканей изготовлена из волокон, представляющих гладкие цилиндрические стержни, тогда как ткани из природных полимеров состоят из волокон, имеющих неровности и извитость. В процессах дублирования этих тканей волокна, выступающие из пряжи, взаимодействуют с расплавом клея в большой степени, чем полиэфирные, и, тем самым, обеспечивают дополнительную прочность клеевого шва за счет механических связей.
Адгезионные способности тканей, изготовленных из смеси волокон, будут зависеть не только от процентного содержания волокон каждого вида, но и от распределения волокон по сечению пряжи, в первую очередь, во внешнем слое.
Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что волокна лавсана преобладающие на внешней поверхности пряжи и ткани, в значительной степени ответственны за адгезионные свойства камвольных тканей; в высокообъемной полушерстяной пряже, содержащей полиакринитрильные - волокна, наличие шерстяных волокон преобладает в наружных слоях, что увеличивает адгезионное взаимодействие.
Современное прядильное оборудование позволяет распределять компоненты смеси в составляющих камвольной крученой пряжи и обеспечивать преимущественный выход на поверхность ткани волокон шерсти, что во многом позволяет улучшить их адгезионные свойства.
Связи между волокнами и полимерным клеем имеют также электрическую природу, поэтому при разрушении происходит эмиссия быстрых электронов. Интенсивность ее зависит от числа прореагировавших донорно-акцепторных пар.
С помощью этого метода можно косвенно определить интенсивность межмолекулярного взаимодействия текстильных материалов с разными клеями (рис. 2). Клеевое соединение, для которого характерна большая интенсивность эмиссии электронов, обладает и более высокой прочностью.
1 – порошок из полиэтилена высокого давления (ПЭВД);
2 – паутинка из полиамида (ПА) марки П 548
Рисунок 2 – Зависимость интенсивности эмиссии электронов от времени разрушения клеевых соединений (костюмная камвольная ткань с прокладочными клеевыми – материалами на основе различной природы клея)
Из приведенного рисунка видно, что замена неполярного полиэтилена высокого давления (ПЭВД) на полярный полиамид (ПА) марки П548 сопровождается значительным увеличением интенсивности эмиссии электронов, что является следствием различия природы возникающих межмолекулярных сил на границе раздела «ткань-клей».
Таким образом, текстильные материалы проявляют свои потенциальные адгезионные свойства различным способом, более того эти свойства зависят и от природы клея.
Выбор тканей и марки клея для получения качественных клеевых соединений проводится при конструктивно – технологической подготовке производства.
Блок–схема разработки технологии склеивания приведена на рисунке 3.
 | |||
|
Задание
1. Провести дублирование исследуемых образцов текстильных материалов различной химической природы:
- натурального волокнистого состава;
- смесевого волокнистого состава с различным процентным содержанием входящих волокон;
- искусственного волокнистого состава;
- синтетического волокнистого состава;
2. Измерить нагрузку на расслаивание всех пакетов склеенных материалов.
3. Описать и зарисовать вид разрушения клеевых соединений.
4. Результаты представить в виде таблицы 3.
5. Полученные результаты обобщить в виде выводов.
Таблица 3 – Результаты прочности клеевых соединений на расслаивание
| Исследуемый параметр | Разрывное усилие на расслаивание Р, Н | Разрывное напряжение  , Н/см | Примечание (характер разрушений) |
Вопросы для самопроверки
1. В чем отличие натуральных волокон от искусственных и синтетических?
2. Какова природа термопластичных материалов?
3. Какие связи могут образовываться при адгезионном взаимодействии текстильных материалов и клеев?
4. Чем определяется химическая активность белковых и целлюлозных волокон?
5. Какими методами можно определить интенсивность взаимодействия субстрата и адгезива?
6. Существует корреляция между прочностью клеевого соединения и интенсивностью эмиссии электронов?
7. Потенциальные адгезионные свойства текстильных материалов можно изменять?
8. Какие технологические операции отелочного производства снижают прочность адгезионных соединений?
9. Какую операцию следует исключить из сферы текстильного производства для получения качественных клеевых соединений?
10. Какие свойства тканей определяют целесообразность применения клеевой технологии?
Лабораторная работа 3