ШВЕЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО

Теории склеивания материалов

Прочность склеивания материалов определяется тремя основ­ными факторами: адгезией, когезией и аутогезией.

Адгезия (прилипание) — связывание клея (адгезива) с поверх­ностью склеиваемого материала (субстрата). Прочность самого клея, определяемая силами взаимного сцепления между его час­тицами, определяется когезией, Аутогезия — явление самосли­пания при контакте однородных материалов, в результате кото­рого в зоне контакта образуется структура, свойственная данному материалу.

Склеивание как метод скрепления материалов в настоящее время широко применяется в различных отраслях промышленности. Од­нако нет единого мнения, объясняющего сущность процессов, происходящих при склеивании. Известно несколько теорий, объяс­няющих процесс склеивания материалов: механическая, адсорб­ционная (молекулярная), диффузионная и электрическая.

Сторонники механической теории адгезии считают, что при склеивании клей проникает непосредственно в поры материала, отвердевает и прочно в них удерживается. Образовавшиеся при этом «заклепки» обеспечивают прочное соединение пленки клея со скле­иваемым материалом. Согласно этой теории прочность склеивания зависит от двух основных факторов: степени шероховатости мате­риала и когезионных свойств клея. Опыт показывает, что материа­лы, имеюшие шероховатую поверхность и пористую структуру, склеиваются лучше. Однако с позиции механической теории адге­зии нельзя объяснить склеивание гладких поверхностей. Кроме того, эта теория не раскрывает физико-химической сущности процесса склеивания.

Адсорбционная теория склеивания основывается на том, что силы, действующие между веществом клея и склеиваемой поверх­ностью, не отличаются от сил, обусловливающих когезионные явления, т. е. силы склеивания имеют химическую или межмоле­кулярную природу. На первой стадии адгезии полимеров происхо­дит миграция больших молекул адгезива к поверхности субстрата, при этом полярные группы и группы, способные образовывать водородные связи, приближаются к соответствующим группам суб­страта. На второй стадии устанавливается адсорбционное равнове­сие. Согласно этой теории основную роль при склеивании nrpaioi два фактора; смачивание и полярность клея и склеиваемого мате­риала, Для получения прочного соединения полярные материалы необходимо склеивать полярными клеями, хорошо смачивая ими склеиваемые поверхности.

Адсорбционная теория является более полной, чем механичес­кая, и раскрывает физико-химическую сущность процесса склеи­вания. Однако отдельные случаи склеивания эта теория объяснить не может. Так, не находит объяснения тот факт, что действитель­ная работа отрыва (отслаивания) превышает работу отрыва, рассчи­танную но адсорбционной теории. Трудно также объяснить случаи склеивания неполярных материалов неполярными веществами.

Диффузионная теория адгезии, предложенная С, С. Воюцким, основывается на том, что при склеивании происходит взаимная диффузия молекул клея (адгезива) и склеиваемого материала (суб­страта). Согласно этой теории на границе клей — склеиваемый материал образуется «спайка» — слой, в который входят молеку­лы клея и склеиваемого материала.

Авторы диффузионной теории считают, что для получения проч­ного соединения при склеивании необходимо, чтобы как клей, так и склеиваемый материал были либо полярные, либо неполяр­ные. Однако наблюдаемая в отдельных случаях высокая адгезия между нсиолярным клеем и полярным материалом не согласуется с основным положением диффузионной теории и требует других объяснений.

Б. В.Дерягини Н. А. Кротова для объяснения сущности процес­са склеивания предложили электрическую теорию адгезии, кото­рую они основывают на следующих двух положениях: адгезия твер­дых пленок обусловливается электрическим притяжением зарядов двойного электрического слоя (микроконденсора), образованного на поверхности системы пленка —подкладка; отрыв пленки от под­кладки в области больших скоростей представляет собой процесс разведения обкладок микроконденсора, сопровождающийся на­ступлением газового разряда. В подтверждение своей теории авто­ры опытным путем доказали, что, во-первых, при расслаивании системы пленка — подкладка появляется электрический разряд; во-вторых, фактическая работа отрыва пленки от подкладки пре­вышает энергию ван-дер-ваальсовых сил водородных и химичес­ких связей. Вместе с тем сторонники электрической теории адге­зии не отрицают существования адсорбционных явлений при скле­ивании, но считают, что адсорбционные явления имеют второ­степенное значение.

Некоторые исследователи склонны объяснить процессы склеи­вания химическим взаимодействием адгезива и субстрата и пола­гают, что химические связи возникают при склеивании почти всех полимеров.

Таким образом, пи одна из рассмотренных выше теорий адге­зии не дасг всестороннего объяснения сущности процессов склеи­вания разнообразных материалов различными клеями. Многие ис­следователи считают, что в большинстве случаев склеивания на­блюдается суммарный эффект от проявления механической, ад­сорбционной, диффузионной и электрической адгезий с возмож­ным преимущественным проявлением одной из них.

Пористая структура и шероховатая поверхность текстильных материалов, большое количество отдельно выступающих волокон создают благоприятные условия для получения прочных клеевых соединений. Кроме того, вещества, из которых построены текстиль­ные волокна (целлюлоза, белки, синтетические полимеры), ха­рактеризуются высокой полярностью. Все это позволяет отнести текстильные материалы к группе материалов, которые могут хо­рошо склеиваться и при соответствующем подборе клея обеспечи­вать прочные клеевые соединения. При склеивании текстильных материалов, видимо, проявляется суммарный эффект механичес­кой, адсорбционной, диффузионной и электрической адгезий, сил химического взаимодействия.