авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

Теоретико-технологическая разработка процессов герметизации швейных изделий для повышения водозащитных свойств

-- [ Страница 4 ] --

Примечание: водоупорность ткани – 4,660 кПа.

Интенсивность потока парогидрофобизирующей смеси при ВТГО различных участков одежды должна выбираться дифференцированно в зависимости от начальной герметичности швов и ткани, а также от расположения в изделии и условий их деформирования при эксплуатации.

На второй стадии концентрированной операции происходит сушка.

Продолжительность сушки зависит от толщины пакета, его гигротермического состояния и условий подвода тепла. При контактной сушке передача тепла наиболее эффективна. Расчеты продолжительности сушки сведены к решению основного уравнения теплопроводности для однородного стержня конечной длины, боковая поверхность которого теплоизолирована, и выполнены для случая прогрева в аналогичных условиях воздушно-сухого материала: к пакету ткани, имеющему в начальный момент времени сушки температуру Т0 – температуру парогидрофобизирующей смеси после первой стадии обработки, прижимают поверхность, нагретую до температуры Т1. Сделано допущение, что нижняя подушка непроницаема для теплового потока. Требуется определить продолжительность времени , в течение которого пакет ткани известной толщины l прогреется до температуры Т2 (Т0 < Т2 < Т1), при которой полностью удаляется адсорбционно-связанная влага (для хлопка Т2 = 96-108 С, для остальных волокон Т2 = 83-108С).

Основное уравнение теплопроводности для однородного стержня без тепловых источников является однородным и линейным:

при начальных условиях

(8)

и краевых условиях

где - температура пакета ткани.

Чтобы решить эту задачу, применен метод разделения переменных и суперпозиции частных решений Фурье. Семейство частных решений

будет иметь вид:

где a - коэффициент температуропроводности ткани; Аk и Bk, k – подлежат дальнейшему определению.

С учетом начальных и граничных условий (8) окончательное решение задачи может быть записано в виде:

Для нахождения продолжительности прогрева пакета ткани до температуры T2 получили приближенную формулу

(9)

Известно, что для хлопчатобумажных и смесовых тканей уменьшение влагосодержания с 103,0 до 5,0 % при одновременном росте температуры от 99,8 до 108 С коэффициент температуропроводности повышается в пределах 3,02-6,84·10-8 м/с. В расчетах продолжительности сушки по формуле (9) принято значение коэффициента температуропроводности 5·10-8 м/с.

Проверка возможности использования полученной формулы (9) для практических инженерных расчетов осуществлена путем проведения экспериментальных исследований. Для этого получены зависимости изменений температуры по слоям пакета материалов и влагосодержания пакетов в процессе сушки при температурах греющей поверхности 150-190 С с шагом 10 С. На основе использования приближенного уравнения кривой сушки в периоде падающей скорости в практических расчетах общая длительность контактного теплового воздействия определена по формуле

(10)

где K – коэффициент сушки, с-1; N – скорость сушки в первом периоде, с-1; – относительный коэффициент сушки; W0 и Wр – начальное и равновесное влагосодержание материала, кг/кг.



Сравнение полученных различными методами значений продолжительности стадии сушки пакетов материалов разной толщины при изменении температуры греющей поверхности свидетельствует о достаточной точности расчетного метода в сопоставлении с экспериментальным (расхождение составляет ± 0,3… 6,4 с; r(x,y) = 0,8939 > r(18; 0,995) = 0,5614).

Получены физические модели и их адекватное математическое описание методом ротатабельного планирования второго порядка для управления процессом формирования водозащитных свойств в ходе герметизирующей обработки аламином С, ГКЖ-94, персистолем Е, плювионом ПЕГ. В качестве критериев оптимизации служили водоупорность и время промокания в динамических условиях. На основе решения компромиссных задач установлены рациональные значения независимых факторов для обработки узлов водозащитных швейных изделий (табл. 2).

Таблица 2

Рациональные значения технологических параметров ВТГО

Наименование параметра Вид гидрофобизатора
аламин С ГКЖ-94 плювион ПЕГ персистоль Е
Температура греющей поверхности, С 166 160 160-170 170-180
Удельный расход раствора, х10-3 м·м 0,020 0,021 0,020 0,020
Концентрация раствора, % 7,15 3,36 6,0 5,5
Удельное давление греющей поверхности, кПа Масса утюга, кг 1,48 2,4 1,72 2,8 1,48-1,72 2,4-2,8 1,48-1,72 2,4-2,8
Скорость пароутюжильной обработки, м/с 0,013 0,013 0,013 0,013
Скорость термообработки, м/с 0,015 0,007 - -

В результате ВТГО швов широко используемых конструкций на различных участках изделия их герметичность увеличивается: водоупорность – на 20-45 %, степень герметичности – на 26,7-73 %, время промокания – на 30-400 %. Аналогичные экспериментальные результаты получены при исследовании узлов швейных изделий из тканей различного волокнистого состава, плотности и вида отделки. Достигнутый технологический эффект герметичности ниточного соединения сохраняется при действии различных разрушающих эксплуатационных факторов и не влияет на физико-механические показатели швов.

Для выполнения гидрофобизирующей обработки к оборудованию для ВТО швейных изделий разработан блок управления технологической обработкой (БУТО). Наличие блока управления позволяет регулировать и контролировать параметры влажно-теплохимической обработки полуфабрикатов или готовых швейных изделий.

Одновременно с включением оборудования ВТО включается в сеть и подсоединенный к нему блок управления технологической обработкой. Блок управления – переносной прибор с металлическим корпусом. Он включает в себя все элементы обеспечения и управления химической обработкой и имеет емкость для хранения и подогрева раствора (температура подогрева раствора – 0-60 С, время подогрева раствора – 1-3 мин), насос и трубопровод для подачи раствора в паропровод, а также электрическую цепь управления процессом нанесения химического раствора в определенном количестве вместе с паром. Для регулирования расхода химического раствора изменяют скорость работы индивидуального двигателя насоса вращением ручки регулятора расхода (диапазон установления расхода химического раствора – 10 -6…10 -5 м·м/с). Мощность блока управления – 250 Вт, габаритные размеры – 236х170х300 мм.

В шестой главе осуществлено проектирование комбинированной технологии клеевого дублирования ниточных соединений.

Сущность разработанного процесса комбинированной со стачиванием герметизации заключается в проклеивании швов пленкой в результате воздействия только механического усилия перпендикулярно к склеиваемым материалам в течение промежутка времени, соизмеримого с продолжительностью образования ниточного соединения. Для реализации технологии использован специально созданный герметизирующий материал.

Максимально удовлетворяет технологическим и экономическим требо­ваниям производства изделий из материалов с водозащитным покрытием герметик в виде протяженной пленки заданной ширины, обладающей адгезионной способностью к широкому ассортименту субстратов за счет наличия свойства постоянной остаточной липкости. При использовании пленок, обладающих этим свойством, для образования клеевого соединения достаточно воздействия механического давления.

Наиболее перспективными пленкообразующими композициями для получения герметизирующего материала являются водные дисперсии акриловых полимеров (акрилатные латексы). Они имеют ряд преимуществ, делающих их привлекательными для использования в швейном производстве.

Условием надежности герметизированных швов в эксплуатации является необходимая адгезия герметика к полимерному покрытию водонепроницаемого материала. Герметизирующий материал состоит из двух слоев: основной клеевой слой обеспечивает максимальную площадь контакта, изолирующий неклеевой слой – требуемую когезионную прочность материала. При производстве и до момента применения герметизирующий материал имеет отделительный слой, являющийся носителем, и при использовании клеевых материалов он удаляется.

Установлено, что адгезионная активность герметизирующих пленок определяется их условной липкостью, в свою очередь условная липкость пленок зависит от содержания бутилакрилата и метакриловой кислоты в исходном латексе и практически не изменяется после нескольких контактов. По результатам испытаний в качестве клеевого слоя выбраны пленки, полученные из латексов марки БАК Ш16-82 и лакрил 52, обладающие максимальной липкостью (~170 кПа) и оптимальным соотношением адгезионной способности и когезионной прочности. Наилучшими технологическими свойствами (высокими прочностью 340-360 МПа и эластичностью 350-360 %, низкой гигроскопичностью 1,2 %) обладает неклеевая пленка из смеси латексов БАК-Р и БАК-2Э в пропорции 3:1, поэтому она использована в качестве изолирующего слоя герметизирующего материала.

Наиболее простой в исполнении и наиболее эффективной является внешняя поверхностная герметизация, осуществляемая последовательно-одновременно с процессом стачивания. Способность герметизирующего материала образовывать клеевое соединение в этом случае определяется условиями продвижения материалов при выполнении швов.

Адгезионная прочность герметичного клеевого соединения является основным свойством, от которого зависит уровень водоупорности швов. Адгезия пленок определяется тем, насколько поверхность пленки копирует поверхность водозащитного материала. Клеевой слой герметизирующей пленки находится в высокоэластическом состоянии, но он обладает высокой вязкостью и в результате ограниченной способностью смачивания и заполнения шероховатостей водозащитного гидрофобного материала. Эксперименты показали, что при дублировании пленкой относительно гладкой поверхности водозащитного покрытия материала достигается более полный контакт клеевого слоя с ним.

Режимы герметизации при формировании клеевых соединений (усилие сжатия в зоне контакта герметика и основного материала и продолжительность воздействия давления) связаны с режимами стачивания, поскольку процесс образования стежков и приклеивание пленки на шов осуществляются в одной концентрированной операции.

Разработана модель прогнозирования сопротивления расслаиванию (Y) в зависимости от толщины клеевого слоя (h), удельного давления (p) и продолжительности контакта ():

(11)

Общее качество уравнения регрессии высокое (R= 0,9904 > 0,7; Fрасч. = 53,3596 > F0.95(43, 40) = 1,67). Все коэффициенты уравнения значимы, так как они больше своих стандартных отклонений: tx1 = 4,5696 < t0.95 (43) = 2,0; tx2 = 3,1664 < t0.95 (43) = 2,0; tx3 = 27,4936 < t0.95 (43) = 2,0. Средняя ошибка аппроксимации = 2,0031 %.

Отличительной особенностью клеев, чувствительных к давлению, является увеличение прочности при увеличении толщины клеевого слоя. Толщина клеевого слоя является основным фактором, определяющим адгезионную прочность, а давление и время контакта малозначимы при формировании герметичного соединения. Оптимальная толщина герметизирующего материала составляет 0,2 мм: толщина изолирующего неклеевого слоя – 0,07…0,1 мм и толщина клеевого слоя – 0,1…0,13 мм. Оптимальная ширина пленки 20 мм выбрана с учетом радиусов кривизны соединяемых срезов.

Способность адгезива к смачиванию поверхности субстрата при образовании клеевого соединения оказывает определяющее влияние на качество последнего. Клеевой слой разработанного материала обладает способностью с течением времени растекаться по поверхности субстрата и заполнять микронеровности рельефа волокон и пленочного покрытия. Об этом свидетельствуют исследования микросрезов клеевых соединений при расположении герметизирующей пленки со стороны основы водозащитного материала и со стороны его покрытия методами электронной и атомно-силовой микроскопии.





Полученные результаты подтверждают, что давление прикатывающих роликов на соединяемые материалы 20-50 кПа и частота вращения 3800-4000 мин-1 главного вала машины, оснащенной устройством для параллельной герметизации, обеспечивают достижение необходимой адгезионной прочности герметичных соединений.

Условия клеевой герметизации определяются макро- и микропроцессами. С учетом молекулярно-кинетического и термодинамического подходов прочность адгезионных соединений, которая является конечным результатом всех процессов, рассматривается как функция механических и реологических свойств материалов, характеристик их строения и межмолекулярного взаимодействия.

Как показали исследования, формирование зоны контакта, то есть заполнение неровностей субстрата адгезивом до установления равновесного состояния, происходит в течение длительного времени. После прекращения давления в зоне контакта продолжается растекание клея, способствующие увеличению площади контакта. Основным следствием смачивания в системах «адгезив-субстрат» является развитие процессов растекания, способствующих более полному межфазному контакту. Этот эффект наблюдается со всеми видами исследуемых материалов и со стороны пленочного покрытия, и со стороны основы, на шероховатых и условно гладких поверхностях и всегда сопровождается повышением прочности клеевого соединения (рис. 5).

При расстоянии 3-5 (подтверждено фотографиями микросрезов) между молекулами адгезива и субстрата в соответствии с адсорбционной теорией адгезии начинают действовать вандерваальсовые силы.

Согласно фундаментальному принципу минимизации движущая сила этого процесса определяется снижением свободной энергии на границе раздела фаз.

Подвижность макромолекул, отдельных их участков или сегментов может вследствие диффузии приводить к взаимному переплетению с образованием межфазных связей. Так, для полимеров с одинаковой полярностью межфазное взаимодействие, вероятнее всего, происходит в результате диффузии через границу раздела фаз на небольшую глубину, не превышающую, по-видимому, размеров сегмента.

Наиболее вероятна локальная диффузия в системах, включающих в качестве диффундирующих элементов гибкие и легкоподвижные сегменты относительно малополярных полимеров. В полимерах с остаточной липкостью, находящихся в высокоэластическом состоянии, имеется необходимый свободный объем для теплового движения сегментов макромолекул, в результате которого происходит межмолекулярное взаимодействие функциональных групп клея с поверхностью субстрата без дополнительного активирования. Учитывая кинетический характер диффузии, влиянием временного фактора можно объяснить рост прочности адгезионных соединений по мере развития процессов их формирования (см. рис. 5).

При изучении характера взаимодействия полимеров в настоящее время широкое применение находит метод НПВО ИК-спектроскопии. В работе исследования адгезионных соединений и составляющих их компонентов (адгезив – клеевая пленка, субстраты – материалы с ПВХ, ПУ, резиновым покрытием) до и после склеивания проведены на ИК-Фурье спектрометре AVATAR E.S.P. 360 с программным обеспечением Omnic от NICOLET.

Результаты исследований сопротивления расслаиванию клеевых соединений подтверждаются данными спектрального анализа. Спектры клеевых соединений характеризуются сдвигом центров полос поглощения в область более высоких волновых чисел или в промежуток интервала волновых чисел спектров «материал – пленка» на 2-40 см-1. Одновременно это смещение центров сопровождается изменением интенсивности поглощения во времени. Такой эффект наблюдается для всех исследуемых тканей. В спектрах клеевых соединений появились полосы поглощения возрастающей интенсивности на частотах 739, 939, 1063, 1163, 1397, 3232-3266 см-1. Об изменении степени кристалличности в зоне клеевого контакта свидетельствует увеличение интенсивности поглощения полос: для тканей с ПВХ покрытием – 833, 959, 1378, 1425, 1721, 2956 см-1; для тканей с ПУ покрытием – 962, 938-939 см-1.

В спектрах пленки и ткани после разрушения клеевых соединений наблюдаются увеличение интенсивности поглощения через 20 ч (пленка – на 5…17 %; ткань – на 4…31 %) и уменьшение – через 11 дней. Изменения, происходящие в спектрах пленки после разрушения клеевых соединений со всеми видами исследуемых материалов, характеризуются: исчезновением полос 1018 см-1 и 1335 см-1; смещением полос 10321035-1041 см-1, 729744 см-1 (только для ПВХ) при увеличении интенсивности поглощения в три раза, 1240 см-1 в высокочастотную область после склеивания с ПВХ, а для тканей с полиуретановым покрытием – в низкочастотную область при увеличении полуширины; неоднозначными изменениями полуширины составной полосы поглощения 729-767 см-1 для всех тканей; существенными изменениями интенсивности поглощения и иногда изменениями полуширины стабильных по местоположению полос 1380, 1448, 1730, 2860-2873, 2929-2957 см-1.

Водородные связи стоят обособленно в ряду межмолекулярных сил. Ряд признаков образования водородных связей наблюдается в спектрах клеевых соединений, тканей и пленки. В спектрах тканей до и после разрушения клеевых соединений присутствуют полосы поглощения 3323-3303 см-1, указывающие на наличие валентных колебаний связи N-Н в несвязанных уретановых группах –СОО-NН-, а также полоса 1700 см-1, свидетельствующая о колебаниях групп ассоциированного уретанового карбонила. Эти полосы отсутствуют затем в спектрах клеевых соединений, а взамен появляются широкие полосы 3223-3266 см-1, указывающие на валентные колебания связи О-Н в связанных гидроксильных группах. В спектрах клеевых соединений с ПВХ покрытием интенсивность поглощения уменьшилась на участках макромолекулы, участвующих в водородных связях – 874, 1121, 1434, 2919 см-1 и соответственно характеризующих валентные и деформационные колебания связи С-Н в группе СН2. Полоса поглощения колебаний (С=О) акцепторной группы в спектре пленки 1730 см-1 сместилась в сторону меньших волновых чисел в клеевых соединениях на 5 см-1 (признак участия карбонильной группы в образовании водородной связи). В спектрах клеевых соединений для всех материалов появились полосы поглощения 938-945 см-1 – (О-Н) любых групп, 738 см-1 – (NН) в группах вторичных амидов при водородных связях.

Таким образом, на основании анализа ИК-спектров исследуемых образцов можно заключить, что под воздействием внешнего давления и реологических свойств на границе раздела фаз полимерных материалов осуществляется межфазное взаимодействие с участием различных функциональных групп, а также возможное изменение структуры пограничного слоя материалов.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.