Дипломная работа: Исследование зависимости прочности клеевых соединений от технологических параметров склеивания при изготовлении верхней одежды

Для большинства таких клеевых соединений, состоящих из ткани, клея и нетканого материала, характерно соотношение

Q1<P<Q2, (1.16)

где Q1, Q2 — разрывные нагрузки при растяжении соответственно ОМ и объемного нетканого материала;

Р— усилие расслаивания клеевого соединения.

Клеевые соединения, состоящие из ткани, клея и объемного нетканого утепляющего материала, могут быть испытаны методом сдвига менее прочного материала относительно более прочного. По значению усилия, необходимого для сдвига нетканого материала по поверхности ткани, судят о прочности склеивания материалов в клеевом соединении (рисунок 1.7).

1 — ткань; 2 — иглы для сдвига; 3 — нетканый материал (Р — усилие; / — длина клеевого соединения)

Рисунок 1.7 - Схема определения прочности сцепления ткани и объемного нетканого материала в клеевом соединении

На рисунке 1.8 показана последовательность реализации метода с помощью специального приспособления, содержащего иглы для сдвига. Метод применим для клеевых соединений, одним из компонентов которых являются синтепоны, ватины разного способа получения толщиной более 5 см. Если толщина нетканого объемного материала невелика, например, как у флизелина, то данным методом разрушить клеевое соединение невозможно.

1 — ткань; 2 — нетканый материал; 3 — иглы; 4 — клеевые точки

Рисунок 1.8 - Положение склеенных между собой ткани и нетканого объемного материала перед испытаниями (а), после введения игл в объемный утепляющий материал (6) и во время испытаний (в)

При проведения испытаний основную ткань склеивают с нетканым материалом, например ватином, с помощью клея. Клей может быть предварительно нанесен на один из материалов в виде точек. Прочность к растяжению нетканого материала определяют одним из известных способов, например на разрывной машине. Закрепляют один из концов пробы в тисках разрывной машины.. В противоположных тисках закрепляют элемент, несущий ряд параллельных игл. Иглы вводят через нетканый материал внутрь клеевого соединения на всю толщину нетканого материала по всей ширине пробы. К элементу, несущему иглы, прикладывают нагрузку. Иглы, расположенные с такой же частотой, что и частота точек клея, начинают перемещаться вдоль клеевого соединения, "соскабливая" нетканый материал с поверхности основной ткани. Развиваемое усилие фиксируют по шкале разрывной машины. Значения усилия записывают через каждый 1 см перемещения игл, а затем находят среднее арифметическое. Прочность склеивания рассчитывают по формуле:

P=Pсд/n, (1.17)

где Р — прочность склеивания;

Рсд — сопротивление сдвигу менее прочного к растяжению слоя;

n — количество клеевых точек по ширине пробы.

В ходе дипломной работы производится поиск существующих методик на исследование прочности клеевых соединение и производится анализ их.

Так в соответствии с ГОСТ 26589-94 Мастики кровельные и гидроизоляционные. Методы испытаний [5], устанавливаются методы испытаний следующих показателей:

1  внешнего вида;

2  условной прочности, условного напряжения и относительного удлинения;

3  прочности сцепления с основанием;

4  прочности сцепления промежуточных слоев;

5  прочности на сдвиг клеевого соединения;

6  паропроницаемости;

7  водостойкости;

8  водопоглощения;

9  водонепроницаемости;

10  условного времени вулканизации;

11  гибкости;

12  теплостойкости;

13  температуры размягчения.

Применение методов и периодичность проведения испытаний устанавливаются в технических нормативных правовых актах (далее - ТНПА) на мастики конкретного вида.

Отбор проб, приготовление объединенной пробы, подготовка к испытанию и изготовление образцов мастики или пленки для испытаний должны проводиться в соответствии с ТНПА на мастики конкретного вида (примеры изготовления пленок из мастик различных видов приведены в приложениях А - Г). Подготовку мастики и образцов к испытанию и проведение испытаний, если в ТНПА на мастики конкретного вида нет других указаний, проводят при температуре (293±5)K [(20 ± 5) °С]. Время выдержки мастики или образцов перед испытанием должно быть указано в ТНПА на мастики конкретного вида. Количество образцов для каждого вида испытаний должно быть указано в ТНПА на мастики конкретного вида, но не менее трех.

Внешний вид мастики проверяют визуальным подсчетом посторонних включений на поверхности мастики, нанесенной на подложку (картон, сталь, стекло), наносят на подложку окунанием в горячую мастику или наливом холодной мастики на подложку.

Мастика считается выдержавшей испытание, если при осмотре невооруженным глазом количество включений не превышает указанных в ТНПА на конкретный вид мастики.

Для испытаний используется разрывная машина, обеспечивающая: предел допускаемой погрешности измерения нагрузки (усилий) не должен превышать ± 1%, начиная с 0,2 от наибольшего предельного значения каждого диапазона шкалы измерения; измерение расстояния между захватами при растяжении образца устройством с ценой деления шкалы не более 1 мм или градуированным в процентах относительного удлинения; скорость перемещения подвижного захвата (500 ± 50) мм/мин. Подложка в виде призмы с основанием шириной (50±2)мм, длиной не менее 30 мм и высотой, обеспечивающей формоустойчивость в процессе испытания образца. Отрывной элемент из стали марки Ст3. Клей, обеспечивающий прочность сцепления мастичного покрытия с отрывным элементом большую, чем прочность сцепления мастичного покрытия с подложкой.

Испытание проводят на образцах-лопатках типа 1 или 2, вырубленных из пленки, изготовленной штанцевым ножом. Типы и размеры образцов-лопаток должны соответствовать указанным на рисунке 1.9 (а и б). Тип образца-лопатки выбирают в зависимости от вида мастики и указывают в ТНПА на мастику этого вида.

Рисунок 1.9 – Типы и размеры лопатки

Для обеспечения одинакового крепления образцов в захватах разрывной машины наносят установочные метки, расстояние между которыми (50±1) мм для образцов типа 1 и (35±1) мм для образцов типа 2. За длину рабочего участка принимают расстояние между установочными метками [5].

Толщину образца-лопатки измеряют в трех точках на рабочем участке. За результат измерения принимают наименьшее значение.

Образец помещают в захваты разрывной машины по установочным меткам, совместив продольные оси захватов и образца, устанавливают заданную скорость перемещения подвижного захвата, приводят в действие механизм и фиксируют силу и расстояние между метками в момент разрыва или максимального значения силы.

Затем производится обработка результатов испытания. Вычисляют условную прочность  в МПа (кгс/см2):

, (1.18)

где Pp – разрывная сила, H (кгс);

b – ширина образца-лопатки, м (см);

h0 – толщина образца-лопатки, м (см)

И вычисляется условное напряжение  образца-лопатки по формуле:

, (1.19)

где  - максимальная сила при испытании на растяжение, Н (кгс)

Определение прочности сцепления с основанием осуществляют двумя методами А и Б. Для метода А необходимы следующие средства испытания и вспомогательные устройства: машина разрывная для испытаний; электрический сушильный, обеспечивающий поддержание температуры до 473 К (200°С); весы лабораторные с допускаемой погрешностью не более 0,05 г; приспособления для закрепления образцов в соответствии с рисунком 1.10 (а); подложка в виде призмы с основанием шириной (50±2) мм, длиной не менее 30 мм и высотой, обеспечивающей формоустойчивость в процессе испытания образца; отрывной элемент из стали марки Ст3 по ГОСТ 380 в соответствии с рисунком 1.10 (б); нож; уровень; клей, обеспечивающий прочность сцепления мастичного покрытия с отрывным элементом большую, чем прочность сцепления мастичного покрытия с подложкой.

Подготовка к проведению испытания. Заготавливается образец из подложки, мастичного покрытия и приклеенных к нему отрывных элементов. Подготавливается мастика к испытанию, в соответствии с ТНПА на мастику конкретного вида. Подложку с мастикой устанавливают горизонтально по уровню и на нее наклеивают отрывные элементы в соответствии с рисунком 1.10, б. Мастичное покрытие прорезают по окружности отрывного элемента при помощи ножа на всю толщину до подложки. Проведения испытания начинается с установки образца в приспособление (рисунок 1.10, а). В момент разрыва фиксируют максимальное усилие и характер разрушения образца.

Рисунок 1.10 - Приспособления для закрепления образцов (а); отрывной элемент из стали(б)

Высчитывают прочность сцепления с основанием Rсц в МПа (кгс/см2) по формуле:

, (1.20)

где Р – максимальное усилие разрыва, Н (кгс);

S – площадь склеивания до 0,01 МПа (0,1 кгс/см2).

В расчет принимают результаты испытаний образцов, разрушение которых произошло по материалу покрытия или по месту контакта покрытия и подложки. Метод Б. Средства испытания и вспомогательные устройства тоже самое что и в методе А. Порядок подготовки к проведению испытания: образец для испытания состоит из двух плиток с нанесенным на них мастичным слоем, склеенных крестообразно. Площадь склеивания [(30х30) ± 2] мм. Дальше по аналоги с методом А [5]. ГОСТ 15140-78 Материалы лакокрасочные. Методы определения адгезии [6]. Стандарт распространяется на лакокрасочные материалы и устанавливает методы определения адгезии лакокрасочных покрытий к металлическим поверхностям, среди которых – метод отслаивания. Сущность метода заключается в определении адгезии отслаиванием гибкой пластинки от армированного стеклотканью покрытия и измерении необходимого для этого усилия. Испытания проводятся на машине разрывной с максимальной нагрузкой не менее 30 Н (3 кгс), с погрешностью измерения нагрузки не более 1 %, снабженной приспособлением для сохранения постоянного угла расслаивания, прикрепляется к нижнему зажиму разрывной машины (рисунок 1.11).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24