Исследование зависимости прочности клеевых соединений от технологических параметров склеивания при изготовлении верхней одежды
Методы, применяемые для определения прочности клеевых соединений при производстве верхней одежды. Влияние температуры, давления и времени дублирования и скорости расслоения на стойкость склейки. Конъюнктура рынка термоклеевых прокладочных материалов.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.12.2010 |
| Размер файла | 6,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
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).
Рисунок 1.11 - Приспособление для сохранения постоянного угла расслаивания
Фольгу натягивают на стеклянную пластинку, выравнивают и обезжиривают ватным тампоном, смоченным в ацетоне.
Алюминиевую фольгу применяют для лакокрасочных материалов, отверждаемых при температуре не выше 300 С, а медную фольгу для материалов, отверждаемых при температуре не выше 180 С.
Лакокрасочный материал наносят тонким слоем на фольгу любым методом и сушат. После этого наносят второй слой, на который сразу накладывают стеклоткань, обезжиренную ацетоном и высушенную, плотно прижимают ее к фольге. Затем лакокрасочный материал кистью наносят на стеклоткань, полностью смачивая ее, удаляя все неровности и пузыри. Образец высушивают.
Толщина покрытия со стеклотканью после сушки должна быть не ниже 70 мкм. Высушенный образец снимают со стеклянной пластины и разрезают вдоль на 8 - 10 полосок размером 1060 мм каждая. Крайние полоски отбрасывают, а на остальных вручную отслаивают фольгу от покрытия со стеклотканью на длину, несколько превышающую половину общей длины полоски (примерно 35 мм), и отгибают фольгу на 180 С.
Допускается определять адгезию покрытия без армирования стеклотканью при большой толщине и низкой эластичности покрытий.
Перед определением адгезии образцы холодной сушки выдерживают при (202) С и относительной влажности воздуха (655) % в течение 48 ч, а образцы горячей сушки не менее 3 ч.
Перед определением адгезии замеряют толщину покрытия не менее чем на трех участках поверхности испытуемого образца, при этом расхождение в толщине покрытия не должно превышать 10 %.
Испытание проводят при температуре (202) С и относительной влажности воздуха (655) %. Полоску закрепляют на разрывной машине так, чтобы отогнутый край фольги был зажат в неподвижном зажиме, а покрытие со стеклотканью в подвижном зажиме. Образец расслаивают при скорости движения подвижного зажима 0,0010 - 0,0012 м/с (65 - 70 мм/мин) и угле расслаивания 180 С. Адгезию в Н/м (гс/см) вычисляют как среднее арифметическое из восьми, десяти определений, допускаемые расхождения между которыми не должны превышать 10 % [6]. ГОСТ 6768-75 Резина и прорезиненная ткань. Метод определения прочности связи между слоями при расслоении [7]. Hаспространяется на резину, прорезиненную ткань и устанавливает метод определения прочности связи между слоями резина--резина, резина--ткань, резина-- прорезиненная ткань и прорезиненная ткань -- прорезиненная ткань при расслоении. Сущность метода заключается в расслоении образца и определении силы, необходимой для отделения двух испытуемых слоев друг от друга. Машина для испытания должна обеспечивать: надежное закрепление образцов в зажимах без перекоса; перемещение подвижного зажима со скоростью (100±10) мм/мин; погрешность измерения силы при прямом ходе (нагружении) ±1% от измеряемой силы, начиная с 0,2 от наибольшего предельного значения каждого диапазона измерения. Образцы для испытания имеют форму прямоугольного параллелепипеда шириной (25±1,0) мм, толщину не более 12 мм и длину, обеспечивающую расслоение на участке не менее 100 мм. Для образцов из готовых изделий допускается длина, обеспечивающая расслоение на участке не менее 60 мм. Образцы заготавливают не ранее чем через 16 часов после вулканизации. Время между вулканизацией и испытанием не должно превышать 30 суток. Заготовленные образцы выдерживаются не менее 24 часов при (23±2) оС и относительной влажности 50-70 %. Для готовых изделий время выдержки не должно превышать 2 часов. В зажимах машины закрепляют слои образца, между которыми определяют прочность связи. Включают машину и проводят расслоение на участке не менее 100 мм, а для образцов из готовых изделий на участке не менее 60 мм [7]. Прочность связи между слоями при расстоянии (ур) в ньютонах на сантиметр вычисляют по формуле:
, (1.21)
где Рср-- средняя сила расслоения, Н;
b - ширина образца, см.
ГОСТ 7933-89 Картон для потребительской тары. Общие технические условия [8]. Стандарт распространяется на картон для изготовления потребительской тары и устанавливает требования к картону, предназначенному для нужд народного хозяйства и экспорта. В стандарте прописан ряд испытаний для картона, в т.ч. определение энергии связей между слоями. Сущность метода заключается в измерении работы, необходимой для расслаивания образца площадью 6,45 см2 при динамическом воздействии на образец. В качестве средства испытания используется прибор для измерения работы по расслаиванию образца "Bond Scott Testers" (рисунок 1.12) с диапазонами: от 0 до 0,339 Дж (от 0 до 0,25 фут-фунт-сила) и от 0,135 до 0,678 Дж (от 0,1 до 0,5 фут-фунт-сила), включающий маятник с ударным устройством, позволяющим измерять работу расслаивания, и устройство для подготовки образцов к испытаниям. Двухсторонняя липкая лента "Scotch Brand 400" шириной не менее 25,4 мм или другая липкая лента, обеспечивающая аналогичные условия испытания.
Рисунок 1.12 - Прибор для измерения работы по расслаиванию "Bond Scott Testers"
Из листов пробы произвольно отбирают лист для испытания и из него вырезают в машинном и поперечном направлениях по одной полоске размером (155,0 +- 5,0) х (25,4 +- 0,5) мм.
Рулон двухсторонней липкой ленты укрепляют в устройстве для ее подачи. Помещают пять опорных пластин и углубления на штыри устройства для подготовки образцов.
Отматывают кусок липкой ленты длиной не менее 60 см, освобождают вручную от защитного бумажного слоя, помещают на опорные пластины направляющими штырями так, чтобы лента по ширине не выходила за края пластины. Образец картона кладут на липкую ленту так, чтобы края ленты и картона совместились по ширине, а по длине он должен выступать с обеих сторон за края пластин. Оставшимся свободным концом ленты покрывают верхнюю сторону образца. Поверх образца, покрытого липкой лентой, на установочные штифты помещают опору с пятью алюминиевыми уголками. Нажатием рычага в течение 1 мин создают давление, необходимое для склеивания многослойной полоски: опорная пластина - липкая лента - картон - липкая лента - алюминиевый уголок. Путем возврата рычага сбрасывают давление, освобождают и удаляют опору, оставив алюминиевые уголки прилипшими к многослойному образцу.
Многослойную полоску с пятью уголками разрезают на пять образцов.
Каждый из пяти подготовленных образцов поочередно помещают на испытательный стол и закрепляют гайкой. Отклоняют маятник на 90° вправо до защелки и указательную стрелку отсчетного устройства до соприкосновения со штырем на маятнике. Проводят испытания, приводя маятник в движение нажатием на защелку. При возвратном движении маятника останавливают его рукой во избежание вторичного соприкосновения с уголком. Отсчет результата измерения работы расслаивания производят с точностью до 0,001 фут-фунт-силы по шкале. Место разрыва образца исследуют визуально, при этом картон должен расслаиваться. При обнаружении отслаивания от пластины или алюминиевого уголка аннулируют полученные результаты и увеличивают силу прижима при изготовлении многослойных образцов путем установления прокладок, создающих большее давление. Подбор давления производится от получения пяти значений работы расслаивания в каждом направлении [8].
Подсчитывают значение работы, затраченной на расслаивание образца, как среднее арифметическое результатов десяти определений (пять в машинном и пять в поперечном направлениях).
Вычисляют энергию связей (Р) и Дж/м2 по формуле:
, (1.22)
где Р" - среднее арифметическое результатов десяти определений, фут-фунт-сила;
13560 - коэффициент перевода несистемных единиц и единицы СИ;
6,45 - площадь образца, см2.
ГОСТ 28966.1-91 Клеи полимерные. Метод определения прочности при расслаивании [9]. Стандарт распространяется на полимерные клеи и устанавливает метод определения прочности при расслаивании клеевых соединений гибких пленочных материалов. Метод заключается в определении нагрузки, разрушающей клеевое соединение, путем измерения усилий, вызывающих расслаивание склеенных между собой в любой комбинации пленочных материалов и приведенных к линейным размерам клеевого шва.
При расслаивании усилие действует перпендикулярно к продольной оси плоскости клеевого шва.
Образец, предназначенный для испытания, представляет собой две склеенные между собой мягкие подложки: гибкие пленочные материалы с модулем упругости от 10-2 до 102 МПа и толщиной от 10 до 1000 мкм.
Общий вид и размеры подложек и образца для испытания представлены на рисунке 1.13.
а - подложка; б - образец для испытания; 1 - площадь склеивания; 2 - захват
Рисунок 1.13 - Общий вид и размеры подложки и образца для испытания
На подготовленные поверхности подложки наносят полимерный клей. Для формирования клеевого шва, обеспечения его равномерности по толщине и по всей длине склеиваемой поверхности, а также устранения непроклеев склеенный образец пропускают через прорезь специального приспособления. В зависимости от толщины склеиваемых материалов и клеевого шва в приспособлении изменяется расстояние между подпружиненными валиками таким образом, чтобы в результате прохода образца через зону формирования в клеевом шве не создавалось дополнительное напряжение вследствие взаимного сдвига склеиваемых подложек. Допускаемое давление при формировании клеевого шва составляет от 0,7 до 1,0 МПа или указано в нормативно-технической документации на полимерный клей.
Склеенный образец после формирования клеевого шва выдерживают при температуре (23 ± 2) °С в течение 24 ч или в условиях, указанных в нормативно-технической документации на полимерный клей.
Перед испытанием измеряют толщину склеиваемых материалов, длину и ширину клеевого шва. При этом измеряют ширину участков не менее чем в пяти точках, равноудаленных друг от друга по длине нахлеста клеевого шва.
Испытание на расслаивание проводят при скорости передвижения подвижного захвата 100 мм/мин. При разрыве одной из подложек образца испытание проводят при выборочной скорости 30 - 100 мм/мин.
При испытании подложек из разнородных материалов подложку с большим модулем упругости зажимают в неподвижном захвате разрывной машины, а подложку с меньшим модулем упругости - в подвижном захвате.
Включают разрывную машину и проводят расслаивание до полного отделения подложек [9].
Образцы, разрушившиеся в ходе испытаний и после них, подлежат визуальному осмотру для определения вида разрушения (адгезионное, когезионное, смешанное). Виды разрушения образцов приведены в таблице 1.2.
Таблица 1.2 - Виды разрушения образцов
|
Вид разрушения образца |
Наименование вида разрушения |
Обозначение вида разрушения |
|
|
Разрыв подложки |
ПР |
||
|
Когезионное разрушение по материалу |
КМР |
||
|
Когезионное разрушение по клею |
ККР |
||
|
Адгезионное разрушение |
АР |
Если в процессе испытания происходит разрыв подложки, то в протокол записывают разрушающее усилие, при котором произошел разрыв. Прочность клеевого соединения при расслаивании (Прас) в ньютонах на метр вычисляют по формуле
, (1.23)
где Р - разрушающее усилие, Н;
b - ширина клеевого шва, м.
При этом:
, (1.24)
где Р - среднее арифметическое не менее 50 % наименьших значений максимумов, но не менее 5. Первое максимальное усилие не учитывают;
Рi - разрушающее усилие, Н;
i - число разрушающих усилий;
п - число наименьших значений максимумов;
, (1.25)
где b - среднее арифметическое результатов пяти измерений ширины участка клеевого шва по длине нахлеста;
bi - ширина клеевого шва одного образца, м.
За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов не менее трех параллельных определений, допускаемое расхождение между которыми устанавливается в нормативно-технической документации на полимерный клей и не должно превышать 10 % [9].
ГОСТ 28966.2-91 Клеи полимерные. Метод определения прочности при отслаивании [10]. Стандарт распространяется на полимерные клеи и устанавливает метод определения прочности при отслаивании клеевых соединений гибких пленочных материалов от жестких листовых и плоских материалов.
Метод заключается в определении нагрузки, разрушающей клеевое соединение, путем измерения усилий, вызывающих отслаивание гибкого пленочного материала от жесткого и приведенных к линейным размерам клеевого шва. Отслаивание проводят под углом 90 или 180° или под заданным углом от 90 до 150°.
Образец, предназначенный для испытания, представляет собой склеенные мягкую и жесткую подложки. Мягкая подложка - гибкие пленочные материалы с модулем упругости от 10-2 до 102 МПа и толщиной от 10 до 1000 мкм. Жесткая подложка - жесткие листовые и плоские металлические и неметаллические материалы толщиной от 1,5 до 10,0 мм.
Предпочтительная толщина жесткой подложки из стали, алюминия, латуни, меди, титана, молибдена и других металлов - 1,5 - 3,0 мм, из дерева, пластмассы - 1,5 - 10 мм, керамики, графита, фанеры - 3 - 10 мм, картона - 1,5 - 3,0 мм. В качестве жесткой подложки используют также бетонные плиты толщиной 8 - 10 мм. Образец, предназначенный для испытания, представляет собой склеенные мягкую и жесткую подложки (рисунок 1.14).
Испытания проводят на машине разрывной, снабженной прибором самопишущим для записи результатов испытания в координатах "усилие - перемещение подвижного захвата" или "усилие - время". При необходимости используют приспособление для испытания под различными углами от 90 до 150°, один из вариантов которого приведен на рисунке 1.15.
Перед испытанием измеряют толщину склеиваемых материалов, длину и ширину клеевого шва. Испытанию подвергают не менее трех образцов [10].
Испытание на отслаивание проводят при скорости передвижения подвижного захвата 100 мм/мин. При разрыве одной из подложек образца испытание проводят при выборочной скорости 30 - 100 мм/мин.
Жесткую подложку образца закрепляют в неподвижном захвате разрывной машины, мягкую подложку - в подвижном. При испытании под углом 180° образец закрепляют непосредственно в захватах разрывной машины. При испытании под углом 90° и под заданным углом от 90 до 150° образец закрепляют через приспособление, которое крепят в неподвижном захвате машины.
а - жесткая подложка; б - мягкая подложка; в - образец для испытания под углом 180°; г - образец для испытания под углом от 90 до 150
Рисунок 1.14 - Форма и размеры образцов для испытаний
1 - основание; 2 - направляющая; 3 - салазки; 4 - фиксатор; 5 - угломер; 6, 7 - прижимные гайки; планки и винты; 8 - образец; 9 - линейка; 10 - стрелка; 11 - переход; 12 - затяжные гайки
Рисунок 1.15 - Приспособление для отслаивания под различными углами от 90 до 150°
Включают разрывную машину и проводят испытание до полного отслоения мягкой подложки от жесткой. Результаты испытаний рассчитывают по диаграмме самопишущего прибора "усилие - перемещение подвижного захвата" или "усилие - время" в соответствии с приложением.
Прочность клеевого соединения при расслаивании (Прас) в ньютонах на метр вычисляют по формуле
, (1.23)
где Р - разрушающее усилие, Н;
b - ширина клеевого шва, м.
При этом:
, (1.24)
где Р - среднее арифметическое не менее 50 % наименьших значений максимумов, но не менее 5. Первое максимальное усилие не учитывают;
Рi - разрушающее усилие, Н;
i - число разрушающих усилий;
п - число наименьших значений максимумов;
, (1.25)
где b - среднее арифметическое результатов пяти измерений ширины участка клеевого шва по длине нахлеста;
bi - ширина клеевого шва одного образца, м.
За результат испытания принимают среднее арифметическое результатов не менее трех параллельных определений, допускаемое расхождение между которыми устанавливается в нормативно-технической документации на полимерный клей и не должно превышать 10 % [10].
ГОСТ 14760-69 Клеи. Метод определения прочности при отрыве [11]. Стандарт распространяется на клеи и устанавливает метод определения статической прочности при равномерном отрыве клеевых соединений при нормальной, пониженной и повышенной температурах (от минус 196 до плюс 1200 °С). Сущность метода заключается в определении величины разрушающей силы при растяжении стандартного образца клеевого соединения встык, усилиями, направленными перпендикулярно плоскости склеивания. Предел прочности при отрыве определяют на испытательной машине, позволяющей производить испытание на растяжение и измерять величину нагрузки с погрешностью не более 1 % от измеряемой величины.
Испытания образцов производят в специальном приспособлении, установленном в губках испытательной машины. Схема приспособления приведена на рисунке 1.16.
1 - образец; 2 - захват; 3 - тяга; 4 - шарнирная подвеска
Рисунок 1.16 - Схема приспособления для испытаний на прочность при отрыве клеевых соединений
Приспособление должно обеспечить центрирование образцов таким образом, чтобы линия действия растягивающих усилий совпадала с его продольной осью. Испытания при пониженной и повышенной температурах проводят на машинах, на которых проводят испытания при нормальной температуре, дополнительно оборудованных съемными охладительными или нагревательными камерами для нагрева или охлаждения испытуемых образцов, или на машинах, специально предназначенных для этих целей.
Форма и размеры образца приведены на рисунке 1.17. Для испытания необходимо брать не менее пяти образцов.
Рисунок 1.17. Форма и размеры образцов.
Подготовленный для испытания образец устанавливают в укрепленное на машине приспособление. Испытание проводят постепенным нарастанием нагрузки до разрушения образца. Скорость движения зажима машины должна быть 10 мм/мин. Допускается проведение испытаний при скорости движения нагружающего зажима до 20 мм/мин [11].
Фиксируют наибольшую нагрузку, достигнутую при испытании.
Предел прочности клеевого соединения при отрыве (отр) в Па вычисляют по формуле:
, (1.26)
где Р - разрушающая нагрузка в Н;
F - площадь склеивания в м2, вычисляемая с точностью до 0,05 м2 по формуле:
, (1.27)
где d - наименьший диаметр образца в м.
Предел прочности при отрыве вычисляют до третьей значащей цифры.
По результатам испытаний вычисляют среднее арифметическое значение предела прочности:
, (1.28)
где n - число испытанных образцов;
i отр - значения пределов прочности образцов.
ГОСТ 17317-88 Кожа искусственная. Метод определения прочности связи между слоями [12]. Стандарт распространяется на искусственную и синтетическую кожу для обуви, одежды, галантереи, технического назначения, состоящую из нескольких слоев, и на обувные дублированные и триплированные материалы и устанавливает метод определения прочности связи между слоями. Сущность метода заключается в расслаивании пробы и определении нагрузки, необходимой для отделения испытуемых слоев друг от друга.
От каждого отобранного для испытаний рулона по всей его ширине отрезают точечную пробу длиной (300±10) мм.
Для проведения испытаний из отобранной точечной пробы на расстоянии не менее 100 мм от кромки вырезают в форме полоски элементарные пробы.
Длина элементарной пробы должна быть (150±2) мм, ширина (20±1) или (50±1) мм.
Количество, но не менее трех в каждом выбранном направлении, ширина и направление вырезания проб должно быть указано в нормативно-технической документации на конкретную продукцию.
Общее количество вырезаемых проб (Л) для определения прочности связи между каждой парой слоев вычисляют по формуле
N--n(c-- 1), (1.29)
где n -- количество проб, отбираемое для определения прочности связи между слоями материала в одном направлении;
с -- количество слоев в материале.
Для проведения испытания применяется разрывная машина, обеспечивающая измерение нагрузки с относительной погрешностью ± 1 % и скорость перемещения подвижного зажима (300±10) мм/мин.
Каждую пробу по длине размечают на участки: первый -- (50±1) мм, второй-- (80±1) мм. Первый участок предварительно расслаивают вручную.
Первоначальное расстояние между зажимами устанавливают -- (50±5) мм. Пробы закрепляют в зажимы разрывной машины: в не подвижный (верхний) зажим -- основу или слой с меньшим удлинением, в подвижный (нижний) -- покрытие или слой (слон) с большим удлинением. Расслаивание пробы проводят до конца второго участка. При испытании определяют не менее десяти значений нагрузки по шкале нагрузок или по диаграмме "нагрузка -- перемещение подвижного зажима" (рисунок 1.18).
Рисунок 1.18 - Диаграмма расслоения
Прочность связи между слоями пробы (X) Н/мм вычисляют по формуле:
, (1.30)
где Р -- средняя нагрузка расслаивания пробы, Н;
В-- номинальная ширина пробы, мм
Среднюю нагрузку расслаивания пробы (Р) определяют:
- из десяти показаний шкалы нагрузок разрывной машины, снятых через каждые 10 мм шкалы удлинения;
- если записывается диаграмма расслаивания, участок оси абсцисс диаграммы делят на 10 частей и определяют десять значений нагрузки. Начальный участок на диаграмме, где отмечено нарастание нагрузки при расслаивании, не учитывают [12].
ГОСТ 30548-97 Полотна нетканые (подоснова) для линолеума. Методы испытаний [13]. Стандарт распространяется на нетканые иглопробивные, нитепрошивные, холстопрошивные, клееные, термоскрепленные и комбинированные полотна для линолеума (подоснову) и устанавливает методы определения ряда показателей, в т.ч. прочности при расслаивании.
В качестве средства испытания используется: машина разрывная, обеспечивающая: величину силы, измеряемой маятниковым силоизмерителем в пределах от 20 до 85 % предельного значения шкалы; измерение силы инерционным силоизмерителем с погрешностью не более ±1 % измеряемой величины; постоянную скорость перемещения подвижного захвата (100±10) мм/мин.
От каждого рулона, удовлетворяющего требованиям к внешнему виду и линейным размерам, на расстоянии не менее 1,5 м от конца полотна по всей его ширине отрезают острыми ножницами точечные пробы в виде отрезков площадью не менее 0,6 м2. Прочность при расслаивании полотна в рулоне определяют на элементарных пробах размерами [(15х200)±2] мм, вырезанных по пять из одной точечной пробы в продольном и поперечном направлениях по всей ширине полотна в шахматном порядке.
Измеряют ширину b1, каждой элементарной пробы. По длине пробы размечают четыре участка в соответствии с рисунком 1.19.
Рисунок 1.19 - Размеченные пробы
На третьем участке, являющимся рабочим, отмечают десять точек, расположенных на расстоянии (10±2) мм одна от другой. Расслаивают вручную первый и второй участки элементарной пробы. Свободные концы элементарной пробы заправляют в зажимы разрывной машины и производят расслаивание до конца третьего участка.
Значение силы при расслаивании каждой элементарной пробы снимают со шкалы прибора по 10 точкам последовательного расслаивания третьего участка.
Прочность при расслаивании Р0, сН/см, вычисляют по формуле:
, (1.31)
где b1 -- ширина элементарной пробы, см;
Р -- сила, сН, вычисляемая по формуле
, (1.32)
где Рi -- сила в i-й точке расслаивания, сН.
За величину прочности при расслаивании полотна в рулоне принимают среднеарифметическое значение результатов испытания элементарных проб соответственно в продольном и поперечном направлениях. Результат округляют до 1 сН/см [13].
ГОСТ 30019.3-93 Застежка текстильная. Метод определения прочности расслаивания [14]. Стандарт распространяется на текстильную застежку и устанавливает метод определения прочности расслаивания. Сущность метода заключается в измерении усилия расслаивания застежки и вычислении удельного усилия расслаивания.
Для проведения испытания применяют разрывную машину с погрешностью измерения не более 0,2 Н и скоростью движения нижнего зажима -- (100±10) мм/мин.
Элементарную пробу заправляют в зажимы разрывной машин (рисунок 1.20) по все ширине симметрично нулевой разметки зажима. Свободные участки петельной и крючковой лент заправляют соответственно в верхний и нижний зажимы. Элементарную пробу подвергают расслаиванию на участке длиной (5,0±0,1) см.
Усилие расслаивания каждой элементарной пробы Q, в Н, определяется:
На разрывной машине, снабженной устройством, регистрирующим работу расслаивания вычисляют по формуле:
, (1.33)
где Аj--средняя работа расслаивания, Н·см;
L -- длина участка элементарной пробы, подвергающегося расслаиванию, равная 5.0 см.
На разрывной машине, снабженной устройством для записи диаграммы расслаивания (рисунок 1.21), вычисляют по формуле:
, (1.34)
где Qi - i-тое значение усилия по диаграмме расслаивания или снятое по шкале нагрузок, Н, одной элементарной пробы;
n - число точек на диаграмме расслаивания, для которых определяется значение усилия, или показаний, снятых со шкалы нагрузок.
1 - верхний зажим, 2 - петельная лента, 3 - крючковая лента, 4 - нижний зажим
Рисунок 1.20 - Заправка элементарной пробы в зажимы разрывной машины
Рисунок 1.21 - Диаграмма расслаивания
Удельное усилие расслаивания каждой элементарной пробы (Рр), Н/см, определяют по формуле:
, (1.35)
где b -- ширина рабочей части застежки, ем, определяемая по ГОСТ 30019.4
ГОСТ 28832-90 Материалы прокладочные с термоклеевым покрытием. Метод определения прочности склеивания [15]. Стандарт распространяется на прокладочные материалы с дискретным или сплошным термопластическим полимерным покрытием, предназначенные для швейных изделий, и устанавливает метод определения прочности склеивания прокладочного материала с контрольным материалом. Сущность метода заключается в определении нагрузки при расслаивании склейки, полученной термосклеиванием прокладочного и контрольного материала при заданных условиях температуры, давления, увлажнения и времени термосклеивания.
Порядок отбора и количество точечных проб установлено в технических нормативных правовых актах на прокладочные материалы, но число проб не должно быть меньше четырех. Допускается ширину пробы доводить до 30 мм удалением нитей по длине пробы с обеих сторон.
Из контрольного материала на расстоянии не менее 50 мм от кромки в продольном направлении вырезают две полоски: одну - для термосклеивания с прокладочным материалом длиной (150±2) мм, шириной (35±1) мм; вторую - для увлажнения в случае использования при испытании режима термосклеивания с увлажнением длиной 78-79 мм, шириной (30±1) мм. Количество указанных полосок контрольного материала должно соответствовать количеству проб.
На пробах прокладочного материала от края отмечают участок, равный (40±1) мм, не подлежащий термосклеиванию.
Перед термосклеиванием пробы и полоски контрольного материала выдерживают в лабораторных условиях не менее 16 часов и кондиционируют не менее 3 часов.
Пробу прокладочного материала совмещают со стороны термопластичного полимерного покрытия с лицевой стороной полоски контрольного материала по отметкам середины ширины и при достижении заданной температуры накладывают на матрицу пресс-формы (на нижнюю часть пресса). При режиме термосклеивания с увлажнением непосредственно перед размещением элементарной пробы с контрольным материалом в пресс-форме (в прессе) на нее накладывают лицевой стороной увлажненную полоску. Полоску, предназначенную для увлажнения, используют сразу после ее погружение в дистиллированную воду и свободного стекания капель воды. Включают разрывную машину, смыкают пуансон с матрицей и нагружают пресс-форму до заданной нагрузки (P') в Н (кгс), значение которой вычисляется по формуле:
P'=2400.p, Н(240.p, кгс), (1.36)
При достижении заданной нагрузки начинают отсчет времени по секундомеру. По истечении времени термосклеивания склейку элементарной пробы прокладочного материала с полоской контрольного материала вынимают из пресс-формы и выдерживают не менее 3 часов в условиях кондиционирования. Определяют среднюю нагрузку расслаивания пробы Р в Ньютонах (Н). Нагрузку вычисляют из 50% самых низких значений пиков нагрузки, которые определяют на центральном участке, составляющем 50% от общей длины диаграммы расслаивания; начальный участок на диаграмме, где отмечено нарастание нагрузки при расслаивании не учитывают (рисунок 1.22).
Рисунок 1.22 - Диаграмма расслаивания
Нагрузку вычисляют из десяти показаний шкалы нагрузок разрывной машины, снятых через 10 мм шкалы удлинения. Прочность склеивания (R) в килоньютонах на метр (кН/м) вычисляют по формуле:
, (1.37)
где Р-- средняя нагрузка расслаивания в Н.
За окончательный результат испытания принимают среднее арифметическое значение результатов испытаний всех элементарных проб, округление до 0,01 кН/м [15].
Проанализировав методики и оборудования для проведения испытаний на прочность клеевых соединений видно, что во всех методах используется угол расслоения равный 180?, кроме ГОСТ 28966.2-91. Но угол расслоения по этому стандарту точно не регламентирован.
Практически во всех методах предлагается использовать скорость расслоения от 100 до 300 мм/мин за исключением трех стандартов.
Размеров образцов во всех методах выбираются различные габариты.
Наиболее подходящими по свойствам исследуемых материалов являются три стандарта: ГОСТ 6768-75 (Резина и прорезиненная ткань. Метод определения прочности связи между слоями при расслоении (ширина образца 25 мм), ГОСТ 28832-90 (Материалы прокладочные с термоклеевым покрытием. Метод определения прочности склеивания (ширина образца 30 мм) и ГОСТ 28966.2-91 (Клеи поилмерные. Метод определения прочности при отслаивании (ширина образца 15 мм). Во всех случаях, регламентируется использование разрывной машины с различными приспособлениями, что сопряжено с определенными неудобствами, начиная от высокой стоимости оборудования и его обслуживания и невозможностью использования испытаний непосредственно в цеху, в процессе производства.
2. Исследование влияния технологических параметров на прочность клеевого соединения
Определения прочности склеивания клеевых соединений осуществлялось на разрывной машине по ГОСТ 28832-90 "Материалы прокладочные с термоклеевым покрытием. Метод определения прочности склеивания". Сущность метода состояла в определении нагрузки при расслаивании склейки, полученной термосклеиванием прокладочного материала и материала верха при заданных температуре, давлении и времени термосклеивания. Данная методика детально описана в подразделе 1.2.
2.1 Исследование влияния температуры дублирования на прочность клеевых соединений
В исследовании использовались три пакета материалов:
- в качестве материала верха - ткань пальтовая: светлая артикул С227 (полушерстяная), поверхностная плотность 280 г/м2; черная артикул С 206 ИА (шерсть и полиакрилонитрильное волокно), поверхностная плотность 360 г/м2; черная артикул 3326 (шерсть и полиакрилонитрильное волокно), поверхностная плотность 380 г/м2;
- в качестве прокладки - термоклеевой материал: артикул R 161; артикул 512 00 30; артикул 81040. Клеевое покрытие - полиамидное.
Общее правило, которым руководствуются при выборе температуры дублирования, следующее: Тгреющ. пов.>Тпл. клея+ (10-15?C).
При этом температура плавления клея (таблица 2.1) не должна превышать температуры термостойкости, которая определяется по температуре разложения, размягчения, плавления волокон или потери их прочности (таблица 2.2) [17].
Таблица 2.1 - Характеристики клеёв
|
Вид клея |
Температура плавления клея,?C |
Устойчивость к стирке |
Устойчивость к химчистке |
|
|
Полиэтиленовый |
105-115 |
+ |
- |
|
|
Полиамидный |
110-130 |
- |
+ |
|
|
Полиэфирный |
115-120 |
При 60?C |
+ |
|
|
поливинилхлоридный |
80-180 |
+ |
слабая |
Таблица 2.1 - Температурные характеристики волокон
|
Вид волокна |
Температура, ?C, при которой происходит |
||||
|
разложение |
размягчение |
плавление |
потеря прочности |
||
|
полиэфирное |
- |
230-240 |
250-255 |
160-170 |
|
|
хлопковое |
150 |
120 |
- |
- |
|
|
чисто шерстяное |
130-135 |
- |
- |
- |
|
|
вискозное |
180-200 |
- |
- |
- |
|
|
полиамидное |
- |
170-235 |
215-255 |
90-100 |
|
|
полиакрилонитрильное |
- |
235 |
- |
180-200 |
В нашем случае: Тгеющ. пов.>120-125?C. Дублирование осуществлялось на прессе "Certus" фирмы "Каннегиссер" (Германия). Время дублирования - 12,4 секунд, давление - 30 Н/см2. Температура (верхняя плита/нижняя плита пресса) изменялась от 130/135 до 140/145?C. Прочность клеевого соединения продублированных образцов определялось по ГОСТ 28832-90. Результаты испытаний прочности клеевых соединений продублированных образцов представлены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 - Результаты испытаний прочности клеевых соединений продублированных образцов при изменении температурного режима
|
Номер пакета материалов/Артикул основы и прокладочного материала |
Режим (0С; сек; Н/см2) |
Усилие расслоения, Н |
Среднее усилие расслоения, Н |
Проч-ность склеи-вания, R , Н/м |
|||||
|
1. Основа: С227 Прокл: R161 |
130/135 12,4 сек; 300 |
0,515 |
0,405 |
0,5 |
0,36 |
0,435 |
0,443 |
89 |
|
|
135/140 12,4 сек; 3 |
0,555 |
0,508 |
0,585 |
0,56 |
0,48 |
0,538 |
108 |
||
|
140/145 12,4 сек; 300 |
0,495 |
0,545 |
0,585 |
0,535 |
0,58 |
0,548 |
110 |
||
|
2. Основа: С 206 ИА Прокл: 5120030 |
130/135 12,4 сек; 300 |
1,2 |
1,1 |
1,135 |
1,065 |
1,005 |
1,101 |
220 |
|
|
135/140 12,4 сек; 300 |
1,1 |
1,325 |
1,150 |
1,225 |
1,150 |
1,190 |
238 |
||
|
140/145 12,4 сек; 300 |
1,305 |
1,190 |
1,075 |
1,350 |
1,245 |
1,233 |
247 |
||
|
3. Основа: 3326 Прокл: 81040 |
130/135 12,4 сек; 300 |
0,775 |
0,9 |
0,935 |
0,895 |
0,905 |
0,882 |
176 |
|
|
135/140 12,4 сек; 300 |
1,1 |
1,125 |
1,050 |
0,88 |
0,905 |
1,012 |
202 |
||
|
140/145 12,4 сек; 300 |
1,1 |
1,2 |
1,050 |
1,025 |
1,075 |
1,090 |
218 |
По значениям среднего усилия построена гистограмма влияния температуры дублирования на прочность клеевого соединения (рисунок 2.1).
желтым цветом отмечен первый пакет материалов (основа артикул С227,прокладочный - R161); зеленый - второй пакет материалов (основа - С 206 ИА, прокладочный - 5120030); коричневый - третий пакет материалов (основа - 3326, прокладочный - 81040).
Рисунок 2.1 - Гистограмма влияния температуры дублирования на прочность клеевого соединения
Как видно из результатов испытаний, прочность клеевого соединения возрастает с увеличением температуры, а также значительно меняется в зависимости от видов материалов. Влияние данного параметра дублирования на адгезию прокладочных материалов можно объяснить следующим образом. Вязкость клея уменьшается по мере возрастания температуры. Наивысшую способность к склеиванию (адгезию) клея приобретают в определённом диапазоне вязкости, который находится между температурой размягчения и температурой плавления и составляет 130-160?C. Ниже диапазона оптимальных температур адгезия уменьшается, клей становится слишком твёрдым. Выше диапазона оптимальных температур клей становится чересчур текучим и впитывается верхней тканью и прокладкой, прочность клеевого соединения уменьшается [17].
2.2 Исследование влияния давления дублирования на прочность клеевых соединений
В исследовании использовались аналогичные виды основного и прокладочного материала, как и в раздели 2.1
Значение давления дублирования обычно выбирают в зависимости от типа от типа дублируемых материалов. Если ткань имеет ворсовое покрытие (или рельефную поверхность) и сжатие может привести к появлению блеска, то давление при дублировании желательно уменьшить.
Большинство современных прессов, предназначенных для дублирования, обеспечены устройствами, позволяющими регулировать давление прессования от 0 до 10 Н/см2. Практически все материалы дублируют при давлении, равном 20-60 Н/см2 [3].
Дублирование исследуемых образцов осуществлялось на прессе "Certus". Параметры дублирования следующие: температура - 130/135?C, время - 12,4 секунды, давление - 20; 35, 40 Н/см2.
Результаты испытаний прочности клеевых соединений продублированных образцов в таблице 2.4.
Анализ полученных данных говорит о том, что увеличение давления ведёт к увеличению прочности склеивания. При большом усилии прессования клеевая точка сплющивается, увеличиваясь в диаметре. В результате прочность склеивания увеличивается. Но слишком большое давление может вызвать утонение пакета соединяемых материалов, выдавливание клея в структуру тканей. Всё это ведёт к ухудшению гигиенических свойств изделия.
Таблица 2.4 - Результаты испытаний прочности клеевых соединений продублированных образцов при изменении давления
|
Номер пакета материалов/Артикул основы и прокладочного материала |
Режим (0С; сек; Н/см2) |
Усилие расслоения, Н |
Среднее усилие расслоения, Н |
Проч-ность склеи-вания, R , Н/м |
|||||
|
1. Основа: С227 Прокл: R161 |
130/135; 12,4; 30 |
5,35 |
4,05 |
5,15 |
3,95 |
4,45 |
4,59 |
92 |
|
|
130/135; 12,4; 35 |
5,75 |
5,15 |
5,85 |
5,8 |
5 |
5,5 |
110 |
||
|
130/135; 12,4; 40 |
5,65 |
5,45 |
5,85 |
5,75 |
6,25 |
5,79 |
116 |
||
|
2. Основа: С 206 ИА Прокл: 5120030 |
130/135; 12,4; 30 |
12,2 |
14,5 |
12,35 |
10,65 |
10,85 |
12,11 |
242 |
|
|
130/135; 12,4; 35 |
11,9 |
13,75 |
12,5 |
12,25 |
11,5 |
12,38 |
248 |
||
|
130/135; 12,4; 40 |
13,35 |
11,9 |
11,75 |
13,5 |
12,45 |
12,59 |
252 |
||
|
3. Основа: 3326 Прокл: 81040 |
130/135; 12,4; 30 |
8,75 |
9,05 |
9,25 |
9,1 |
9,15 |
9,06 |
181 |
|
|
130/135; 12,4; 35 |
10,9 |
11,05 |
10,55 |
9,05 |
9,75 |
10,26 |
205 |
||
|
130/135; 12,4; 40 |
11,25 |
12,35 |
10,65 |
10,95 |
10,75 |
11,19 |
224 |
По значениям среднего усилия построена гистограмма влияния давления дублирования на прочность клеевого соединения (рисунок 2.2).
желтым цветом отмечен первый пакет материалов (основа артикул С227,прокладочный - R161); зеленый - второй пакет материалов (основа - С 206 ИА, прокладочный - 5120030); коричневый - третий пакет материалов (основа - 3326, прокладочный - 81040).
Рисунок 2.2 - Гистограмма влияния давления дублирования на прочность клеевого соединения
2.3 Исследование влияния времени дублирования на прочность клеевых соединений
В исследовании использовались аналогичные виды основного и прокладочного материала как и в раздели 2.2
Дублирование осуществлялось на прессе "Certus". Параметры дублирования следующие: температура - 130/135?C, давление 30 Н/см2, время 11,4; 12,4; 13,7; секунды. Результаты испытаний прочности клеевых соединений продублированных образцов и их статистическая обработка представлены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 - Результаты испытаний прочности клеевых соединений продублированных образцов при изменении времени воздействия на материал
|
Номер пакета материалов/Артикул основы и прокладочного материала |
Режим (0С; сек; Н/см2) |
Усилие расслоения, Н |
Среднее усилие расслоения, Н |
Проч-ность склеи-вания, R , Н/см |
|||||
|
1. Основа: С227 Прокл: R161 |
130/135; 13,7; 30 |
3,95 |
3,25 |
3,5 |
2,75 |
4,05 |
3,5 |
70 |
|
|
130/135; 12,4; 30 |
3,35 |
4,9 |
5 |
5,05 |
4,5 |
4,56 |
91 |
||
|
130/135; 11,4; 30 |
4,65 |
5,35 |
5,8 |
5,25 |
5,65 |
5,34 |
107 |
||
|
2. Основа: С 206 ИА Прокл: 5120030 |
130/135; 13,7; 30 |
10,05 |
10,6 |
11,05 |
10,15 |
10,05 |
10,38 |
208 |
|
|
130/135; 12,4; 30 |
10,25 |
13,25 |
11,3 |
11,25 |
11,5 |
11,51 |
230 |
||
|
130/135; 11,4; 30 |
13 |
11 |
10,75 |
12,1 |
11,95 |
11,76 |
235 |
||
|
3. Основа: 3326 Прокл: 81040 |
130/135; 13,7; 30 |
7,75 |
8,65 |
9,15 |
8,75 |
8,85 |
8,63 |
173 |
|
|
130/135; 12,4; 30 |
11 |
10,25 |
10,05 |
8,8 |
8,75 |
9,77 |
195 |
||
|
130/135; 11,4; 30 |
10,1 |
11,05 |
10,3 |
10,05 |
10,25 |
10,35 |
207 |
По значениям среднего усилия построена гистограмма влияния времени воздействия при дублировании на прочность клеевого соединения (рисунок 2.3).
желтым цветом отмечен первый пакет материалов (основа артикул С227,прокладочный - R161); зеленый - второй пакет материалов (основа - С 206 ИА, прокладочный - 5120030); коричневый - третий пакет материалов (основа - 3326, прокладочный - 81040).
Рисунок 2.3 - Гистограмма влияния времени воздействия при дублировании на прочность клеевого соединения
Как видно из результатов исследований, прочность склеивания с увеличением времени дублирования уменьшилась. Возможно, для данного пакета материалов время дублирования, равное 11,4; 12,4; 13,7 секунды, оказалось слишком долгим. Это могло повлечь за собой перегрев клея, в итоге он расплавился бы, при этом впитался бы в прокладку, ткань стала бы жёсткой, а клеевое соединение слабым.
2.4 Исследование влияния скорости расслоения на результаты прочностных характеристик клеевого соединения
Были проведены испытания 80 образцов дублированного материала по 16 скоростям на разрывной машине РМ-3 с целью выявления влияния скорости расслоения на результаты определения прочности клеевого соединения, и выбора наиболее подходящей скорости движения подвижного зажима для разрабатываемого тестера. В качестве материала верха - ткань костюмная (шерсть 40% и полиакрилонитрильное волокно (ПАН) 60%), поверхностная плотность 280 г/м2. В качестве прокладки - нетканый термоклеевой материал, артикул 81 030 (090) 110, состав основы - полиэфир 100% , поверхностная плотность 30 г/м2, имеет полиамидное клеевое покрытие. Дублирование осуществлялось на прессе "Certus" фирмы "Каннегиссер" (Германия). Время дублирования - 13 секунд, давление - 32 Н/см2. Температура (верхняя плита/нижняя плита пресса) изменялась от 130/135
Результаты проведенных испытаний приводятся в Приложении А, на рисунке 2.4 показана тенденция изменения прочности клеевого соединения в зависимости от скорости расслоения.
Две кривые, показанные желтым и зеленым цветом, характеризуют верхний и нижний предел прикладываемой нагрузки, которая достаточно сильно изменяется в пределах испытаний.
Как видно из графика при увеличении скорости движения зажима диапазон между средним минимальным усилием расслоения Rmin.ср. и средним максимальным усилием расслоения Rmax.ср. уменьшается, при этом общее усилие расслоения увеличивается с увеличением скорости, что в принципе хорошо подтверждает общие положения теории адгезии.
Увеличение скорости разрыва приводит к упругим деформациям как к тканых материалах, так и в клеевом соединении, в результате усилие возрастает.
Рисунок 2.4 - График зависимости нагрузки в момент расслоения образца от скорости расслоения
При расслаивании клеевых соединений часть усилий затрачивается не на преодоление адгезионного взаимодействия, а на деформацию текстильных материалов (распрямление, растяжение, выдергивание волокон, нитей и пряжи).
В общем виде сопротивление А расслаиванию следует рассматривать как результирующую двух слагаемых:
А=Аад+Адеф, (2.1)
где, Аад - работа расслаивания на преодаление адгезионных сил, Н·м;
Адеф - работа деформирования компонентов клеевого соединения (клея, основной ткани, прокладочного материала), Н·м; (Адеф=55…65%А)
Усилие расслаивания зависит от скорости приложения нагрузок: с увеличением скорости оно возрастает из-за увеличения Адеф. Величина Адеф зависит от вида материалов, составляющих клеевое соединение: для трикотажных полотен, обладающих высокой растяжимостью, Адеф гораздо больше, чем для тканей [4].
В соответствии с полученными значениями, для разрабатываемого тестера рекомендуется выбрать минимальную скорость передвижения подвижного зажима. Соответственно, для гармонизации с уже действующими методиками, определяем скорость в 100 мм/мин, как наиболее часто применяемую для проведения испытаний.
В результате, к определенным основным техническим требованиям, касающихся размеров исследуемых образцов и угла расслоения, принимаем значение скорости расслоения в 100 мм/мин. Указанное требование необходимо обеспечить при проектировании тестера для экспресс оценки прочности клеевых соединений дублированных материалов при производстве верхней одежды.
2.5 Применение анализа размерностей для исследования зависимости прочности склеивания от определяющих факторов
Содержание анализа размерностей определяется одной из теорем подобия, которая называется теоремой Букингема: если какое-либо уравнение однородно относительно размерностей, то его можно преобразовать к соотношению, содержащему набор безразмерных комбинаций входящих в него величин.
Однородным относительно размерностей является уравнение, вид которого не зависит от выбора основных единиц измерения. Безразмерные комбинации представляют собой произведения или отношения величин, составленные таким образом, что в каждой комбинации размерности величин сокращаются. Безразмерные комбинации величин ценны тем, что они входят в состав изучаемой зависимости, вид которой неизвестен заранее.
Таким образом, анализ размерностей даёт возможность устанавливать некоторые черты (особенности) математической структуры уравнения, описывающего реальный процесс или состояние объекта. Он, как правило, не даёт окончательного ответа на вопрос о точной форме уравнения, но позволяет значительно прояснить такой вопрос.
Для проведения анализа размерностей исследователь должен прежде всего выявить величины, входящие в состав уравнения, отображающего изучаемую зависимость. При этом одну из них, исходя из физического смысла, выбирают в качестве функции, а остальные рассматриваются в качестве её аргументов. При отборе величин следует учитывать, что они должны иметь характер фундаментальных переменных, то есть величин, обязательно оказывающих влияние на ту из них, которая выбрана в качестве функции. Признаком того, что данная переменная может рассматриваться как фундаментальная, является её способность изменяться независимо от других переменных.
Важно отметить, что можно не знать всех переменных, входящих в уравнение изучаемого процесса, но необходимо представлять себе, что эти переменные и связывающее их уравнение существуют независимо от того, известны они или нет.
При проведении анализа размерностей необходимо осуществить:
-выбор фундаментальных переменных, рассматривая в качестве таких переменных также и размерные коэффициенты и физические постоянные;
-выбор системы основных размерностей и составление формул размерностей;
-построение безразмерных комбинаций.
Анализ размерностей обладает важной зависимостью: если систему безразмерных комбинаций получить не удаётся, то есть, если хотя бы одна из комбинаций оказывается небезразмерной, то это указывает на то, что какие-то фундаментальные переменные были упущены или некоторые были выбраны неверно и от них следует отказаться. Во многих случаях результаты анализа размерностей позволяют скорректировать первоначальную группу фундаментальных переменных и сделать в конечном итоге их правильный выбор. Пусть R - показатель прочности склеивания. Предположим, что
R=f (P, T, t, г) , (2.2)
где Р - давление дублирования, Н/м2;
Т - температура дублирования, К ;
t - время дублирования, с ;
л - коэффициент теплопроводности системы, .
Будем считать, что введённые факторы являются определяющими, то есть в решающей степени влияющими на прочность склеивания.
Представим выражение (2.2) в форме, содержащей безразмерные комбинации входящих в него величин.
Введём буквенные обозначения размерностей основных единиц в системе СИ:
единица массы - М;
единица длины - L;
единица времени - И;
единица температуры - К.
Используя эти обозначения, построим так называемые формулы размерностей для рассматриваемых величин (таблица 2.5).
Таблица 2.5- Результаты построения формул размерностей
|
Обозначение величины |
Размерность в СИ |
Математическое преобразование размерности |
Формула размерности |
|
|
R |
Н/м |
MИ-2 |
||
|
Р |
Н/м2 |
МL-1И-2 |
||
|
T |
K |
- |
K |
|
|
T |
С |
с |
И |
|
|
Г |
МLИ-3K-1 |
Совершенно очевидно, что выражение (2.2) является лишь общей формой зависимости между введёнными величинами. В действительности характер влияния аргументов на функцию неодинаков. Поэтому с точки зрения приближения к истинной зависимости можно использовать такую форму:
R=f (Pa, Tb , tc ,гd ) , (2.3)
где а, b, c, d - некоторые безразмерные показатели степени, отражающие характер влияния факторов P ,T, t , г на выходной параметр "R".
Подставим в формулу (2.3) вместо символов переменных формулы их размерности из таблицы 2.5:
MИ-2 = ц[ (ML-1И-2)a , Kb, Иc, (MLИ-3K-1)d] (2.4)
Для того, чтобы соотношение (2.4) было однородным относительно размерностей, должны выполняться следующие соотношения между показателями степеней:
для М: 1 = a+d (2.5)
для L: 0 = -a+d (2.6)
для И: -2 = -2a+c-3d (2.7)
для K: 0 = b-d (2.7)
В итоге имеем четыре уравнения с четырьмя неизвестными. Решая эту систему, получаем a=0,5; b=0,5; c=0,5; d=0,5.
Подставим найденные значения в форму (2.3):
R= f (P?, T?, t?, г?) (2.9)
Для получения безразмерных комбинаций используется приём объединения степеней, имеющих одинаковые показатели степени. При этом, если величины из правой части объединяются с величиной, стоящей в левой части, то комбинация представляет собой дробь, числитель которой - величина, стоящая в левой части, а знаменатель - произведение величин из правой части, имеющих показатель степени равный единице. Получаем формулу (2.10):
соnst = G (2.10)
Таким образом, окончательно имеем:
(2.11)
Рассчитаем теоретическую прочность склеивания при температуре дублирования трех пакетов материалов, рассмотренной в подразделе 2.2. Преобразовав выражение (2.11), получаем [19]:
(2.12)
Обозначим "" символом V. Тогда:
V1=, (2.13)
где А1 - практическая прочность склеивания, полученная в 1-ом опыте (смотри таблицу 2.3);
Т1 - температура дублирования (среднее значение между температурами верхней и нижней плитами пресса) в 1-ом опыте, К.
Получаем :
Подобные документы
Проблема правильного конфекционирования пакета для женских плащей и летних пальто. Исследование прочности соединения плащевых и прокладочных материалов с клеевым покрытием. Номенклатура и нормативные значения показателей качества клеевых соединений.
реферат [729,4 K], добавлен 18.09.2011Назначение прокладочных материалов в швейном производстве, их разновидности и функциональные особенности, отличительные признаки. Характеристика дублерина, флизелина и клеевых лент, их виды, условия и правила применения в процессе пошива одежды.
реферат [14,6 K], добавлен 02.12.2009Характеристика основных технологий и методов пошива одежды. Определение видов одежды, относящейся к группе верхней одежды. Отличительные черты краевых швов. Поузловая обработка различных видов ассортимента. Обобщение промышленных требований к одежде.
тест [5,8 M], добавлен 18.08.2010Характеристика переменных факторов и уровней их варьирования: давление прессования, продолжительность прессования и температура плит пресса. Проверка на наличие грубых измерений, промахов и однородности дисперсий. Построение математической модели.
курсовая работа [50,1 K], добавлен 22.02.2012Характеристика сырья и материалов, технологических стадий производства верхней трикотажной одежды на предприятии. Особенности ее моделирования и конструирования. Система формирования производственного ассортимента трикотажных изделий и его нормирование.
курсовая работа [782,9 K], добавлен 08.07.2014Анализ пакета материалов, применяемых при изготовлении модели изделия. Выполнение технического рисунка в двух проекциях. Выбор методов обработки изделия и оборудования. Широкое использование клеевых прокладочных материалов и машинных способов обработки.
курсовая работа [812,5 K], добавлен 09.03.2021Определение геометрических характеристик поперечного сечения панели. Расчёт на прочность растянутой нижней обшивки и на устойчивость при изгибе сжатой верхней обшивки. Проверка клеевых соединений и рёбер фанеры на скалывание. Конструкция стыков изделия.
курсовая работа [216,8 K], добавлен 17.12.2014Характеристика основных способов сварки. Недостатки сварных соединений. Использование одностороннего и двустороннего шва при сварке деталей. Расчет сварных соединений при постоянных нагрузках. Особенности клеевых и паяных соединений, их применение.
презентация [931,7 K], добавлен 24.02.2014Процесс обработки и сборки бортов в разных видах изделий. Способы обработки и сборки бортов верхней одежды. Разработка технологической карты, составление графической схемы обработки изделия. Направление совершенствования процесса обработки изделий.
лабораторная работа [4,4 M], добавлен 14.04.2009Рабочие органы машин челночного стежка, их назначение и конструктивные разновидности, устройство и работа. Склеивание деталей одежды, область применения клеевых соединений. Операции по обработке узла, обработка разреза рукава мужской сорочки обтачкой.
контрольная работа [252,9 K], добавлен 13.02.2010
