1. Пути улучшения качества клеевых соединений при производствеодежды
Клеевые материалы на основе синтетических полимеров широкоприменяются в отечественной и зарубежной практике изготовления одежды привыполнении многих основных и вспомогательных операций: при соединении деталейпальто, костюмов, платьев; при фронтальном дублировании основных деталей(полочек пиджаков, пальто) в качестве прокладки; при подгибании и закреплениисрезов низа рукавов, брюк; при обработке шлиц, листочек, карманов, а также вкачестве прокладок и воротники, манжеты мужских сорочек и т.д.
Разрабатываются клеевые материалы новых видов с улучшеннымисвойствами, что способствует расширению их применения в швейном производстве.
Прочность склеивания материалов определяется тремя основнымифакторами: адгезией, когезией и аутогезией.
Адгезия (прилипание) – связывание клея (адгезива) с поверхностьюсклеиваемого материала (субстрата). Прочность самого клея, определяемая силамивзаимного сцепления между его частицами, определяется когезией. А утогезия – явлениесамослипания при контакте однородных материалов, в результате которого в зонеконтакта образуется структура, свойственная данному материалу.
Склеивание как метод скрепления материалов в настоящее времяшироко применяется в различных отраслях промышленности. Однако нет единогомнения, объясняющего сущность процессов, происходящих при склеивании. Известнонесколько теорий, объясняющих процесс склеивания материалов: механическая,адсорбционная (молекулярная), диффузионная и электрическая. Сторонникимеханической теории адгезии считают, что при склеивании клей проникает непосредственнов поры материала, отвердевает и прочно в них удерживается. Образовавшиеся приэтом «заклепки» обеспечивают прочное соединение пленки клея со склеиваемымматериалом. Согласно этой теории прочность склеивания зависит от двух основныхфакторов: степени шероховатости материала и когезионных свойств клея. Опытпоказывает, что материалы, имеющие шероховатую поверхность и пористуюструктуру, лучше склеиваются. Однако с позиции механической теории адгезиинельзя объяснить склеивание гладких поверхностей. Кроме того, эта теория нераскрывает физико-химической сущности процесса склеивания.
Адсорбционная теория склеивания основывается на том, что силы,действующие между веществом клея и склеиваемой поверхностью, не отличаются отсил, обусловливающих когезионные явления, т.е. силы склеивания имеют химическуюили межмолекулярную природу. На первой стадии адгезии полимеров происходитмиграция больших молекул адгезива к поверхности субстрата, при этом полярныегруппы и группы, способные образовывать водородные связи, приближаются ксоответствующим группам субстрата. На второй стадии устанавливаетсяадсорбционное равновесие. Согласно этой теории основную роль при склеиваниииграют два фактора: смачивание и полярность клея и склеиваемого материала. Дляполучения прочного соединения, полярные материалы необходимо склеивать полярнымиклеями, хорошо смачивая ими склеиваемые поверхности.
Адсорбционная теория является более полной, чем механическая, ираскрывает физико-химическую сущность процесса склеивания. Однако отдельныеслучаи склеивания эта теория объяснить не может. Так, не находит объясненияфакт, что действительная работа отрыва (отслаивания) превышает работу отрыва,рассчитанную по адсорбционной теории. Трудно также но этой теории объяснитьслучаи склеивания неполярных материалов неполярными веществами.
Диффузионная теория адгезии, предложенная С.С. Воюцким,основывается на том, что при склеивании происходит взаимная диффузия молекулклея (адгезива) и склеиваемого материала (субстрата). Согласно этой теории награнице клей – склеиваемый материал образуется «спайка» – слой, в который входятмолекулы клея и склеиваемого материала.
Авторы диффузионной теории считают, что для получения прочногосоединения при склеивании необходимо, чтобы как клей, так и склеиваемыйматериал были либо полярные, либо неполярные. Однако наблюдаемая в отдельныхслучаях высокая адгезия между неполярным клеем и полярным материалом несогласуется с основным положением диффузионной теории и требует другихобъяснений.
Б.В. Дерягин и Н.А. Кротова для объяснения сущностипроцесса склеивания предложили электрическую теорию адгезии, которую ониосновывают на следующих двух положениях: 1) адгезия твердых пленокобусловливается электрическим притяжением зарядов двойного электрического слоя (микроконденсора),образованного на поверхности системы пленка – подкладка; 2) отрыв пленки отподкладки в области больших скоростей представляет собой процесс разведенияобкладок микрокондеисора, сопровождающийся наступлением газового разряда. Вподтверждение своей теории авторы опытным путем доказали, что, во-первых, прирасслаивании системы пленка – подкладка появляется электрический разряд,во-вторых, фактическая работа отрыва пленки от подкладки превышает энергиюван-дер-ваальсовых сил водородных и химических связей. Вместе с тем сторонникиэлектрической теории адгезии не отрицают существования адсорбционных явленийпри склеивании, но считают, что адсорбционные явления имеют второстепенноезначение.
Некоторые исследователи склонны объяснить процессы склеиванияхимическим взаимодействием между адгезивом и субстратом и полагают, что химическиесвязи возникают при склеивании почти всех полимеров.
Таким образом, ни одна из рассмотренных выше теорий адгезии недает всестороннего объяснения сущности процессов склеивания разнообразныхматериалов различными клеями. Многие исследователи считают, что в большинствеслучаев склеивания наблюдается суммарный эффект от проявления механической,адсорбционной, диффузионной и электрической адгезии с возможнымпреимущественным проявлением одной из них. Пористая структура и шероховатая поверхностьтекстильных материалов, большое количество отдельно выступающих волокон создаютблагоприятные условия для получения прочных клеевых соединений. Кроме того,вещества, из которых построены текстильные волокна (целлюлоза, белки,синтетические полимеры), характеризуются высокой полярностью. Все это позволяетотнести текстильные материалы к группе материалов, которые могут хорошосклеиваться и при соответствующем подборе клея обеспечивать прочные клеевыесоединения. При склеивании текстильных материалов, видимо, проявляется суммарныйэффект механической, адсорбционной, диффузионной и электрической адгезии, силхимического взаимодействия.
Качество клеевых материалов устанавливают по результатам испытанияэтих материалов и соединений, выполненных на их основе. При испытании клеевыхматериалов и соединений определяют показатели характеристик основных свойств:клеящей способности, жесткости, несминаемости, устойчивости клеевых соединенийк воздействию воды, к стирке или химчистке, усадки клеевых материалов, их морозостойкости.
Клеящую способность материала оценивают сопротивлением клеевогосоединения расслаиванию и сдвигу. Проба для определения сопротивления клеевогосоединения сдвигу состоит из двух полосок длиной 150 мм и шириной 50 ммкаждая (одна из клеевого материала, другая из ткани), концы которых склеены приустановленном режиме накладным швом. Размер клеевого шва 8x50 мм.Испытания проводят на разрывной машине (РМ-30) при скорости опускания нижнего зажимаПО мм/мин. Показателем сопротивления клеевого шва сдвигу служит среднееарифметическое 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 площадисклеивания S, м2.
Для определения сопротивления клеевого шва расслаиванию готовятпробу: вырезают одну полоску длиной 150 мм и шириной 20 мм изклеевого материала, другую длиной 150 мм и шириной 25 мм из ткани. Налицевой стороне одной из полосок проводят две поперечные линии: одну нарасстоянии 1 см, а другую-11 см от края. Затем полоски склеивают повсей ширине до второй поперечной линии. Испытания проводят на разрывной машине.Свободные концы пробы заправляют в зажимы и при поднятых собачках производят еерасслаивание на длине 10 см (до первой поперечной липни). При этом отмечаютнаибольшее и наименьшее показания стрелки на силовой шкале. Среднееарифметическое результатов испытания пяти проб, Н/см, деленное на два, и служитпоказателем сопротивления клеевого шва расслаиванию.
Жесткость клеевых материалов определяется методом прогиба кольцаиз полоски клеевого материала или клеевого соединения на приборе ПЖУ. Нагрузка,необходимая для прогибания кольца на определенную величину, и является характеристикойжесткости.
Для определения и сминаемости клеевых материалов применяютстандартный метод, принятый для текстильных материалов; несминаемость выражаютв процентах.
Усадка – важное свойство клеевых материалов. Величина ее должнабыть в пределах норм, установленных для данного материала. Особенно важновыполнение этого требования к клеевым материалам, применяемым в изделиях, подвергающихсястирке. Небольшое отклонение в величинах усадки клеевого прокладочного иосновного материалов может привести к появлению складок, пузырей, существенномуухудшению качества отдельных деталей и изделия в целом. Для определения усадкиприменяют стандартные методы.
Устойчивость клеевых соединений к воздействию воды и к кипячению вводе или мыльно-содовом растворе имеет большое значение для швейных изделий, подвергающихсястирке. Для определения водостойкости клеевых соединений, выполненных сприменением полиэтиленовых клеевых материалов, готовят пробы, принятые дляиспытания на сдвиг и расслаивание, определения жесткости, несминаемое и усадки.Стирку проб выполняют по стандартной методике (ГОСТ 8710–58). Выстиранные пробывысушивают утюгом. После выдерживания проб в нормальных условиях их подвергаютсоответствующему испытанию и устанавливают характер и степень происшедших изменений,на основании чего делают заключение о качестве клеевого материала.
Морозостойкость клеевых материалов определяют путем испытания вхолодильных камерах клеевой основы, приготовленной в виде пленки толщиной 0,15–0,2 мм.Из пленки вырезают три пробы размером 150X20 мм каждая. Пробы изгибаюттак, чтобы противоположные концы их совпали, и соединяют ниткой. Затем ихпомещают в камеру и после выдерживания в течение 2 ч испытывают путемударного воздействия на них грузом массой 1 кг с высоты 0,5 м. Появление излома па перегибе пленки клея свидетельствует о том, что при данной температурепленка делается хрупкой и, следовательно, неустойчивой к воздействию низкойтемпературы. Клеевые соединения, выполненные с применением полиамидных, поливинилхлоридныхи других клеевых материалов, должны быть устойчивы к химчистке. Устойчивость кхимчистке проверяют путем обработки проб клеевых соединений растворителями:уайт-спиритом, трихлорэтиленом. Сопоставляя результаты, полученные прииспытании проб, подвергнутых химчистке, и показатели контрольных проб,устанавливают степень изменения свойств клеевых соединений (прочности при расслаивании,жесткости, несминаемости и др.).
Для некоторых клеевых материалов при оценке качества устанавливаютсорт материала. Жесткий клеевой материал со сплошным полиэтиленовым покрытиемможет быть I и II сор – тов. Для материала 1 сорта допускаются дефекты толькона ткани – основе, причем такие, которые устанавливаются стандартом для I сортаэтой ткани. Материал II сорта должен иметь не более двух дефектов (заломов,складок) длиной до 10 см каждый на 1 м материала и пятен не более 15площадью не больше 1 см2 каждое на кусок условной длины 40 м.
Для сортного полужесткого прокладочного материала с порошковымполиэтиленовым покрытием допускаются (на длине 5 м) следующие дефекты:отсутствие, клеевого порошка на площади до 15 см2 (не более чемв трех местах), утолщение порошкового покрытия на площади до 100 см2не более трех мест).
Жесткий аппретированный прокладочный материал выпускается I и II сортов. Для материала Iсорта на кусок условной длины 40 м допускается не более пяти пятен (илиподливов) размером до 1 см каждое. В материале II сорта таких дефектовдолжно быть не более 10. Дефекты в виде разнооттеночной, засоренности чернымимушками не допускаются.
одеждаматериал плазмохимический синтетический
2. Плазмохимическая обработка материалов, применение токов высокойчастоты, постоянного магнитного поля, применение паровых химических активныхсред (ПХАС)
Суперфорниз совмещает в себе процессыформования, формозакрепления и придания несминаемости швейным изделиям. Способзаключается в использовании паровых химических сред при проведениивлажно-тепловой обработки изделий на манекенах с жесткой оболочкой (на стадиипропаривания). Паровые химические активные среды получают путём введения в партехнологических растворов (например, термореактивных смол), состав которыхзависит от волокнистого состава тканей изделия.
Быстраясменяемость моделей изделий предъявляет повышенные требования к сохранениюформы в процессе эксплуатации, т.е. к формоустойчивости. Под формоустойчивостьюпринято понимать способность текстильных материалов (деталей, целого изделия)сопротивляться действию внешних деформирующих сил и восстанавливать своюпервоначальную форму после прекращения внешнего воздействия. Формоустойчивостьодежды в целом и отдельных ее частей определяется выбранными способами формообразованияи формозакрепления. Формоустойчивость является важнейшим показателем качестваизделий, но до настоящего времени так и не существует единого критерия ееоценки. Проведенный анализ литературы, посвященной данному вопросу, показал,что одним из свойств, оказывающих влияние на формоустойчивость, являетсяжесткость текстильных материалов при изгибе. При изготовлении одежды решаетсясложная задача по выбору способов обеспечения формоустойчивости изделия.
В практикешвейного производства известно два таких способа. Наибольшее распространениеполучило плоское дублирование термоклеевыми прокладочными материалами споследующим формообразованием на прессах с объемными подушками в процессеокончательной ВТО изделия. Современные прокладочные материалы обеспечивают сохранениеподвижной структуры нитей ткани. Это положительно сказывается на процессеформообразования, поскольку имеется возможность придать дублированным деталямнеобходимую объемную форму. Но в процессе эксплуатации под действием деформирующихнагрузок детали релаксируют, теряют приданную форму и возвращаются в исходноеплоское состояние.
Параллельнос традиционным дублированием деталей отечественные и зарубежные авторы проводятработы по замене термоклеевых прокладочных материалов стабилизирующимиполимерными покрытиями. Такая обработка открывает широкие возможности посовмещению в одном цикле процессов формо¬образования и закрепления деформированнойструктуры ткани, а также по регулировке формо¬устойчивости деталей за счетлокального изменения свойств пакета изделия, например жесткости, упругости,сминаемости.
Полимерыиспользуют в виде растворов, паст, пленок, сеток и т.д. Их применение в технологическомпроцессе обработки швейных изделий обеспечивает устойчивую фиксацию приданнойформы деталей в процессе эксплуатации. Так, например, широкую известностьполучила технология «Форниз» (формование несминаемых изделий), в которой химическиепрепараты, нанесенные при заключительной отделке ткани в условиях текстильно-отделочногопроизводства, на всех технологических операциях швейного производства вплоть доэтапа термостабилизации, находятся в потенциально-активном состоянии. Вотечественной практике было также несколько попыток обработки изнаночнойстороны деталей изделия полимерными покрытиями. Но несмотря на широкие эксперименты,которые были проведены для разработки технологии формоустойчивой отделкидеталей швейных изделий химическими препаратами и которые дали в ряде случаев положительныерезультаты, лишь малая их часть нашла практическое применение. Это объясняетсятем, что не все применяемые химические препараты экономически выгодны (требуютдлительного времени сушки и фиксации), некоторые из них токсичны и малопригодныдля использования в производственных условиях.
Однакоперспективность химической технологии не вызывает сомнений. Использованиехимических препаратов позволит, во-первых, повысить удовлетворенностьпотребителей за счет устойчивого сохранения формы готового изделия приэксплуатации. Во-вторых, снизит затраты на производство за счет заменымногослойного пакета клеевых прокладок в мужских пиджаках и пальто обработкойхимическими композициями. При этом применение препаратов не должносопровождаться перестройкой производственного цикла изготовления изделий илипокупкой и установкой дорогостоящего оборудования. В технологическом процессеэтап обработки деталей изделия ТВВ должен заменить этап дублирования клеевымипрокладками при сохранении продолжительности обработки и с использованиемстандартного оборудования (например, пресса проходного типа). Химическиепрепараты можно наносить как на изнаночную сторону основного материала, так ина клеевую прокладку. Кроме того, можно гибко варьировать уровеньформоустойчивости на различных участках деталей изделия (полочке, спинке,рукаве) посредством применения композиций с разной концентрацией компонентов,нанесением их в несколько слоев и различной топографией.
В настоящеевремя появилась возможность реализовать химическую технологию приданияформоустойчивости изделию с применением новых отделочных препаратов и с учетомположительных результатов ранее проведенных исследований. Однако рекомендациипо выбору препаратов и режимам обработки имеются у фирм-производителей текстильно-вспомогательныхвеществ (ТВВ) только для отделки текстильных материалов, тогда как дляобработки деталей изделий в условиях швейного производства такая информацияотсутствует.
Авторамипроведен анализ ТВВ, использующихся в текстильно-отделочном производстве, сцелью определения возможности их применения для закрепления требуемой формыдеталей в условиях швейного производства. Рассмотрены препараты для заключительнойотделки текстильных материалов, выпускаемые отечественными и зарубежнымифирмами. Принцип придания формоустойчивости с их использованием заключается вследующем: при обработке материала препарат обволакивает волокно ткани, и оноприобретает повышенную жесткость и упругость. Существуют природные иискусственные препараты для придания формоустойчивости, однако природные необеспечивают устойчивого эффекта, который исчезает после первой стирки.Наибольшее распространение получили термоотверждаемые химические веществаискусственного происхождения, которые делятся на две большие группы:термореактивные и термопластические.
Термореактивныепрепараты после обработки ими материала переходят в твердое состояние, ихневозможно снова размягчить, поскольку после нагревания и охлаждения происходитнеобратимая химическая реакция сшивки цепей, благодаря чему устойчивофиксируется приданная форма деталей изделия. Особенностью термопластических препаратовявляется то, что после первой обработки они сохраняют способность к повторнойобработке. При использовании термореактивных препаратов необходимо строго соблюдатьрежимы тепловой обработки для того, чтобы не зафиксировать препарат до приданияобъемной формы изделию. Наиболее предпочтительным является использованиетермопластичных ТВВ, поскольку они не накладывают ограничения на традиционныйпроцесс обработки деталей и сборки изделия.
Средитермореактивных препаратов наибольшее практическое применение для приданияформоустойчивой отделки нашли формальдегидные производные меламина и мочевины.Однако все возрастающие требования к текстильным материалам и швейным изделиямпо токсикологическим характеристикам и жесткие требования по содержанию формальдегидав отделочных препаратах и обработанных изделиях в рабочей зоне ставят задачу поснижению содержания формальдегида в препаратах до норм, разработанныхмеждународными и национальными организациями по стандартизации. Данная задачарешается путем использования препаратов малоформальдегидных (составы на основеимидазолина и синтетических полимеров) и совсем не содержащих формальдегида. Кним относятся полиуретаны (ПУ), полиакрилаты (ПА), поливинилацетаты (ПВА).
Химическиепрепараты можно наносить на обрабатываемые текстильные материалы (деталиизделия) в виде водной дисперсии (латекса) термопластического полимера иливодорастворимого полимера (раствора, эмульсии). Необходимым является наличиерастворителя, поскольку это дает возможность изменять параметрыформоустойчивости путем регулирования концентрации препаратов, способовнанесения (сетка, шаблон, кисть, пульверизатор) и участков обработки.
Формоустойчивостьготового изделия зависит от природы используемого полимера и волокнистогосостава обрабатываемых материалов. В настоящее время на швейных предприятияхперерабатываются в основном смесовые ткани. Целесообразно для них выбирать ТВВ,подходящие для обработки различных по природе волокон (натуральные, искусственные,синтетические). К таким препаратам относятся полиуретаны, полиакрилаты иполивинилацетаты. Также необходимо учитывать устойчивость препаратов к действиюбытовых стирок, химических чисток и т.д. Например, готовое изделие,обработанное препаратами на основе ПВА, не устойчиво к химической чистке ибытовой стирке.
Врезультате проведенного анализа составлена табл. 1, представляющая краткую характеристикупрепаратов, которые могут быть использованы для придания деталям швейныхизделий формоустойчивости.