close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

mu sovremtehnollr 2013

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1
Методические указания к лабораторной работе по дисциплине
«Физические основы современной технологии»
для студентов направления 262000.68 – Технология изделий легкой
промышленности, профиль – Технология изделий из кожи
очной формы обучения
Составитель
Л. И.-О. Адигезалов
Санкт-Петербург
2013
УТВЕРЖДЕНО
на заседании кафедры
ТКМОП
03.09.2013 г.,
протокол № 1
РЕЦЕНЗЕНТ
Н. Н. Кондрашова
Оригинал-макет подготовлен составителями и издан в авторской редакции
Подписано в печать 15.10.2013 г.
Усл. печ. л. 0,6. Формат 6084 1/16. Тираж 50 экз. Заказ 377/13.
Электронный адрес: http://publish.sutd.ru
Отпечатано в типографии ФГБОУ ВПО «СПГУТД»
191028, Санкт-Петербург, ул. Моховая, 26
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ
ПОВЫШЕНИЯ АДГЕЗИИ ПОДОШВ
ИЗ ТЭРМОЭЛАСТОПЛАСТОВ
Введение
При изготовлении обуви нашли широкое применение подошвы из дивинилстирольных термоэластопластов (ТЭП). Подошвы из ТЭП скрепляют с верхом обуви клеевым методом, используя в качестве адгезива полиуретановые
клеи-растворы [1]. Подошвы из этого материала характеризуются высокими
эксплуатационными показателями (повышенная износостойкость, удовлетворительная морозоустойчивость), однако имеют существенный недостаток –
низкую адгезию поверхности полимера по отношению к полиуретановому
клею. Для повышения адгезии клея к неходовой поверхности подошвы последняя обычно подвергается химической модификации (операция галогенирования подошв). В отечественной обувной промышленности в качестве модификатора получили распространение N-галоген-сульфамиды (дихлорамины).
Эти модификаторы при нанесении их в виде 2–3 %-го раствора в ацетоне на
поверхность ТЭП расщепляются с образованием радикалов, вступающих в реакцию с молекулами полимера. Образующиеся на поверхности материала хлорированные продукты увеличивают полярность полимера и приводят к существенному усилению адгезионного взаимодействия неходовой поверхности
подошвы с клеем, а следовательно, к повышению прочности крепления низа
обуви [2]. Существенными недостатками галогенирования являются ухудшение условий труда на предприятии вследствии агрессивности химических составов, выбросов паров растворителей в атмосферу, высокая стоимость галогенирующих реагентов.
Для повышения адгезии клея к поверхности подошв из ТЭП можно использовать физико-химические способы модификации. Эти способы, называемые в дальнейшем для краткости физическими, выгодно отличаются от химического способа тем, что не требуют использования каких-либо реагентов, т. е.
являются безреагентными способами.
Целью данной работы является ознакомление студентов с новыми прогрессивными физическими способами повышения адгезии полиуретановых
клеев к неходовой поверхности подошв из ТЭП.
3
Оборудование, оснастка, приборы
При выполнении работы потребуются: лабораторная установка для физической обработки образцов из ТЭП для повышения адгезии к полиуретановому клею:
- радиационно-конвективная сушилка (вытяжной шкаф с источником
тепла);
- посуда для клея;
- волосяные кисти (шпатель из фторопласта) для нанесения клея на склеиваемые поверхности образцов;
- волосяные кисти (щетка) для удаления пыли с поверхности образца;
- машина для взъерошивания поверхности образцов из ТЭП шлифовальной шкуркой;
- шкурка шлифовальная зернистости 80 ИЛИ 63 (ГОСТ 6006–82);
- приспособление для взъерошивания образцов из ТЭП;
- термоактиватор (устройство для активации клеевых пленок);
- лабораторный пресс для склеивания образцов обувных материалов;
- разрывная машина типа РТ–250;
- секундомер;
- защитные очки и перчатки для выполнения операции взъерошивания
образцов ТЭП.
Образцы, материалы
Для выполнения работы необходимы:
- образцы дивинилетирольного ТЭП размером 150×25×6 мм;
- образцы кирзы двухслойной отбеленной размером 150×25 мм;
- полиуретановый клей-раствор типовой рецептуры.
Клей и образцы материалов кондиционируют предварительно при температуре 20  2 С и относительной влажности воздуха 65  5 % в течение 24
ч.
Содержание и порядок выполнения работы
Работа рассчитана на два лабораторных занятия общей продолжительностью 6–8 ч. При выполнении работы студенты разбиваются на бригады численностью 2–3 человека. Каждая бригада должна:
- ознакомиться с устройством лабораторной установки для физической
обработки образцов из ТЭП, правилами ее эксплуатации, техники безопасности и охраны труда при выполнении работы;
4
- произвести физическую обработку образцов из ТЭП различными способами при соблюдении заданных параметров;
- склеить образцы ТЭП с образцами из двухслойной кирзы по методике,
принятой для испытания клеевых соединений на расслаивание;
- испытать полученные клеевые соединения на расслаивание и сопоставить полученные значения прочности с нормируемыми значениями.
Описание лабораторного оборудования
и методика выполнения работы
Описание лабораторной установки для физической обработки образцов из
ТЭП для повышения адгезии к полиуретановому клею
Установка предназначена для обработки образцов из ТЭП (или иных
трудносклекваемых полимерных материалов низа обуви) с использованием
двух физических способов:
- обработка поверхности полимера облучением с помощью источника
ультрафиолетового излучения;
- обработка поверхности образца озонированным воздухом.
Конструкция установки позволяет осуществлять комбинированное воздействие двух этих способов при широких возможностях варьирования соотношения времени, последовательности обработки образца. При реализации
любого из способов обработки также имеется широкая возможность изменения параметров режима обработки поверхности ТЭП , что позволяет выбрать
оптимальные режимы обработки каждого конкретного материала для низа
обуви. Установка (рис. 1) состоит из следующих основных узлов:
- корпус УФ-излучателя 1, в котором смонтирована УФ-лампа 2 с алюминиевым рефлектором параболоцилиндрической формы 3; пускорегулирующее устройство для питания УФ-лампы 6 с вольтметром и амперметром для
контроля энергетических параметров при работе УФ-излучателя;
- узел для приготовления и подачи в зону обработки образца озонированного воздуха 6;
- камера для обработки образца физическими способами 7;
- выдвижной лоток (с держателем для образца 8);
- образец из ТЭП (или другого трудносклеиваемого полимера) 9;
- лоток 11 для установки сменных (по мере необходимости) светофильтров 10;
- заслонка 12 для перекрытия потока УФ-излучения;
- патрубок 4 для подключения установки к вытяжной вентиляции с регулируемым шибером.
При обработке полимера УФ-излучением включается только лампа 2
(ртутная лампа дугового разряда высокого давления с номинальной мощностью 250 Вт) через пускорегулируоцее устройство. Установившийся режим до5
стигается через 5–7 мин, а его наступление фиксируется по показанию вольтметра и амперметра. При этом напряжение на лампе достигает примерно 130
В, а ток лампы составляет около 2,2 А.
Рис. 1. Схема лабораторной установки для обработки образцов
из ТЭП физическими способами для повышения
адгезии к полиуретановому клею-раствору
Обрабатываемый, образец 9 устанавливается в держатель лотка 8, находящегося в выдвинутом положении при закрытой заслонке 12. Сменные светофильтры 10 устанавливаются при специальных исследованиях по указанию
6
преподавателя. Лоток 8 с образцом 9 вдвигается внутрь в исходное состояние,
после чего начинается облучение полимера в момент выдвижения заслонки 12.
Продолжительность облучения (экспозиция) регулируется с помощью заслонки 12 и секундомера.
При обработке образцов озонированным воздухом включается только
озонатор электрического типа 6. Воздух, очищенный от пыли и других механических загрязнений, проходит в озонаторе зону тлеющего разряда в кольцевой зазор между двумя коаксиально расположенными электродами. К электродам подводится высокое напряжение (порядка 4–5 кВ) переменного тока частотой 50 Гц. При обработке коронным разрядом воздуха в нем возникают
условия образования озона, концентрация которого зависит от величины
напряжения питания электродов озонатора, количества пропускаемого в единицу времени воздуха, температуры и влажности воздуха, а также от геометрических параметров канала озонатора, в котором возбуждается коронный
разряд. После обработки в озонаторе воздух вместе о озоном поступает по патрубку в камеру 7 и воздействует на поверхность образца 9.
ВНИМАНИЕ! При работе установки она должна быть подключена к вытяжной вентиляции (или находиться в вытяжном шкафу). В помещении, где
проводится работа, не должно ощущаться присутствие озона. При работе с
установкой должна быть исключена возможность попадания интенсивного
светового потока УФ-лучей (прямого или отраженного) в глаза или на открытую поверхность кожного покрова оператора (студента), обслуживающего
установку. Запрещается вскрывать отдельные узлы установки снимать щитки
ограждения в связи с тем, УФ-лампа является электрическим; прибором и при
работе излучает высокоскоростной поток электромагнитного в широком диапазоне длин волн (УФ-лучи, видимый участок спектра, незначительное количество лучей инфракрасного диапазона). Категорически запрещено также производить какие-либо наладочные или демонтажные работы о озонатором, ремонт которого может производиться только лицами, имеющими допуск на обслуживание высоковольтного оборудования.
Проведение физической обработки образцов ТЭП
Физической обработке подвергаются только образцы ТЭП в количестве
двух штук на каждый опыт. В табл. 1 приведены рекомендуемые способы и
параметры режима обработки образцов. В зависимости от свойств ТЭП по указанию преподавателя допускается изменение примерных значений параметров,
указанных в табл. 1. Во избежание проявления деструктивных изменений поверхности образцов при облучении УФ-источником целесообразно полное
время зкспозиции разбить на равные промежутки, делая паузы в облучении, с
помощью заслонки 12 (рис. 1). Рекомендуемое соотношение времени облуче7
ния и продолжительности пауз выбирается в пределах, от 1:1 до 1:1,5. Нанесение клея на обработанный образец производится через 2 мин последней экспозиции (или обработки озонированным воздухом). Клей наносится кистью
(шпателем) тонким слоем на обработанную поверхность в границах последующего склеивания (длина клеевого шва для испытания иа расслаивание составляет 100 мм). Сушка клеевой пленки производится в течение 1 ч при температуре 20  2 °С в вытяжном шкафу. Все образцы перед физической обработкой подвергаются взъерошиванию для удаления возможного загрязнения
поверхности с последующим удалением пыли с помощью кисти (щетки). При
взъерошивании на вращающемся цилиндре с закрепленной шлифовальной
шкуркой образец целесообразно прижимать к абразиву с помошью специального приспособления (металлическая или деревянная планка размером
250×50×8 мм с зажимом для закрепления одного из концов образца.) В зажим
приспособления закрепляется тот конец образца, который в дальнейшем не
промазывается клеем.
Таблица 1 – Физические способы повышения адгезии
Номер образца
Способ обработки
Параметры режима обработки (примерные)
1, 2
Не обрабатываются
–
(контрольные)
3, 4
УФ-облучение
(2о + 2п + 2о + 2п + 2о) =
(6о + 4п) мин
5, 6
Озонированным
4 мин
воздухом
Примечание. Индексы «о» и «п» обозначают соответственно значения
времен облучения и пауз (УФ-лучи перекрыты заслонкой), при этом их абсолютные величины могут быть изменены по указанию преподавателя с учетом
свойств конкретной марки подошвенного ТЭП.
Образцы из двухслойной кирзы промазываются клеем 3 раза; продолжительность сушки после первой и второй прамазок – 15 мин, а после третьей –
60 мин при температуре 20  2 С в вытяжном шкафу. На образец кирзы наносится разметочная шкала с ценой деления 10 мм (на рабочей длине образца,
равной 100 мм), а также номер образца; на образцы ТЭП наносится только номер на ту сторону, которая не подлежит намазке клеем.
Склеивание образцов ТЭП и двухслойной кирзы
Склеивание образцов ТЭП и кирзы производится на лабораторном прессе не позднее, чем через 5–8 с после активации клеевых пленок в термоактива8
торе. Давление в пневмосети – 0,3 МПа, продолжительность прессования – 30–
40 с.
Испытание прочности клеевых соединений на расслаивание и сопоставление
полученных прочностных значений с нормируемыми
Испытание на расслаивание осуществляется обычно через неделю после
склеивания (на следующем лабораторном занятии). Склеенные образцы кондиционируют в течение этого периода при температуре 20  2 С и относительной влажности 65  5 %.
При испытании несклеенные концы образцов отгибают на длину 50 мм
под прямым углом и закрепляют в зажим разрывной машины типа РТ–250
(рис. 2). Расслаивание производится при скорости перемещения нижнего зажима 100 мм/мин. При этом фиксируются значения усилия расслаивания (по
шкале силоизмерителя машины) на рабочем участке клеевого соединения в соответствии с разметочной шкалой, нанесенной на образец кирзы. Результаты
прочностных испытаний заносят в табл. 2, в которой также отмечается характер разрушения – адгезионный, когезионный или смешанный.
Таблица 2 – Результаты испытания прочности клеевых соединений на расслаивание
Номер Усилие рассла- Среднее усиПрочность на расХарактер
образца
ивания, Н, в
лие расслаислаивание, Н/см
разрушения
точках
вания, Н
клеевого соединения
1 2 3 … 10
образца группы
образцов
(средняя)
Рис. 2. Испытание склеенных образцов на расслаивание:
9
1 – образец кирзы; 2 – образец ТЭП; 4 – клеевая прослойка;
3, 5 – нижний и верхний зажимы разрывной машины
Прочность на расслаивание склеенных образцов вычисляют по формуле
р 
Рс
,
В
где  р – прочность на расслаивание, Н/см;
Рс – среднее усилие расслаивания, Н;
В – ширина образца, см.
За результат испытания при каждом физическом способе обработки принимается среднее арифметическое (по двум образцам).
Полученное значение прочности на расслаивание, достигнутое при данном способе физической обработки, следует сопоставить с нормами прочности
крепления подошвы в обуви клеевого метода крепления ГОСТ 21463–87. При
толщине подошвы из ТЭП порядка 6 мм нормируемая прочность крепления
подошвы в зависимости от рода обуви должна быть в пределах (не менее) от
47 (для мужской) до 31 Н/см (для малодетской обуви).
Оформление отчета
В отчете следует указать цель работы, привести схему и описание работы
лабораторной установки для повышения адгезии полиуретанового клея к образцам из ТЭП, привести результаты испытаний клеевого соединения на прочность при расслаивании и сделать выводы об эффективности физических способов модификации поверхности полимеров перед нанесением клея.
Библиографический список
1. Технология производства обуви. Ч. 7. Рецептура клеев, отделочных и
вспомогательных материалов. – М.: ЦНИИТЭИлегпром, 1989. – 86 с.
2. Справочник обувщика (технология) /под ред. А.Н. Калиты. – М.: Легпромбытиздат, 1989. – 414 с.
10
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
300 Кб
Теги
sovremtehnollr, 2013
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа