浆料粘结粘结性测试方法的研究

浆料粘结粘结性测试方法的研究

浆糊的粘附性反映了组合能力。物理化学认为,两种不同物体当其表面足够近地靠在一起时,不管这两种物体是部分接触还是全部接触,都会引起粘合。浆料的粘附性能会影响到上浆纱的物理机械性能,决定着上浆率的需求数值和织机效率与坯布质量。所以,针对浆料的粘附性人们已做了大量的研究,取得了丰硕的研究成果,并产生了很多浆料粘附性的测试方法。本文对各种粘附性测试方法的测试原理、具体操作方式、应用现状及科学严谨性作一分析介绍。1通过检查棉纤维的黏结剂进行内压压检查1983年LesleyDJ提出了一种简单有效的定性评价浆料粘附力的方法,可称之为折弯摩擦法。该法是将浆液在纤维高聚物的膜片上干燥成膜(一般采用纤维素膜代替棉纤维,聚酯薄膜代替涤纶纤维),例如当评定浆料对棉纤维粘附性时采用干燥的上面浇铸浆膜的纤维素薄膜正反向弯曲180°,反复多次,然后检查折痕处浆膜与纤维素膜之间的粘附有无裂纹或撕裂。再将带有浆膜的纤维素薄膜用力摩擦,使样品类似于起皱的纸张,再次观察是否有裂纹或撕裂。根据出现裂纹和撕裂的弯折次数和摩擦次数来判定浆料的粘附性能。这种方法直接检验了浆料与纤维界面间的粘附情况,是一种直观、容易理解的方法。但是它并不精确,有很多的主观因素和太多的客观因素影响其结果,如折弯速度、揉搓力度、浇注浆膜时的温度、帖服浆膜的压力大小,以及纤维素薄膜与棉纤维本身结构上的差异等都会对结果造成影响。所以,这种方法并没有被人们所接受,很少有人用这种方法测试浆料的粘附性。2通过加量机的方法测全纱的上浆率,并排除用加量指数法粗纱法是一种间接测试粘附力的方法,该法是以粗纱作为被粘试样,将粗纱浸入一定浓度、一定温度调试好的浆液中自然吸浆,一定时间后取出自然晾干,在织物强力机上测定上浆粗纱的断裂强力,以此表示浆料的粘附力。也可以用比粘附力指标表示浆料的粘附性能。比粘附力是在1%上浆率时,粗纱的断裂强度。由于粗纱本身的强力很小,可忽略不计,因此上浆粗纱的断裂强力在一定程度上反映了浆料与纤维之间的粘附力。且这种测试方法与细纱上浆过程、在织造中受到的张力情况类似,因此它是测试浆料粘附力最普遍采用的一种方法。但是,这种方法也有其弊端,首先,即使不考虑粗纱本身的强度,这种方法测到的也是纤维与浆料之间的粘附力与浆料自身内聚力的综合值,而内聚力的影响是不好去除的。其次,该方法把粗纱直接浸入浆液中自然吸浆,在同种条件下会造成不同浆料对同种粗纱的上浆率不同,如图1和图2所示。在统一条件下,同一种浆料对不同粗纱的上浆率也不同,如图3所示。这就造成测试结果缺乏可比性,不能确切地反映各种浆料的粘附力好坏。改用比粘附力方法也不科学。如图4所示PVA1799对纯棉粗纱上浆的上浆率与断裂强力关系曲线,测试各点上浆率所用浆液浓度分别为0.5%,1%,1.5%,2%,2.5%。很明显粗纱的断裂强力与上浆率不呈线性关系,因此比粘附力方法就失去了依据。事实上,粗纱上浆率不同的问题可采取必要措施加以消除,如笔者采用的粗纱定量上浆装置,其构成如图5所示。在图5中,序号1为速度控制器,2同步轮,3带有滑道的螺纹传动装置,4恒温槽,5温度控制器,6电磁加热器,7针头和固定块,8定量泵。其测试结果对比见表1。由表1可看出,不加定量装置时,用同种粗纱测不同浆料粘附力的上浆率差别很大,而测试出的粘附力又差别很小;所以测试的结果不具有可比性,不能看出那种浆料更好。加定量装置后,针对同一种粗纱不同浆料的上浆率可以控制,实际上浆率也非常接近;因此加了定量上浆装置后的测试结果不仅在理论上更合理,而且实际测试结果也较有可比性。3剥离功erg/cm2或黏结剂为纤维形状的类塑料剥离法是一种用直接指标表示的方法,即使用一定量的粘着剂涂在两块被粘物上,被粘物可以是金属薄片(如铝片)、织物或高聚物薄膜,在一定压力下粘合,干燥后(一般使用50～65℃的干燥温度),在单纤维强力仪或者单纱强力仪上测试剥离所需要的功。所得结果用粘附强度(g/cm2)或粘附功(erg/cm2)表示。这种方法作为对纤维形状的简化模型,剥离过程比较符合粘附力破坏的基本模型,如图6中b、c、d形式。此方法的测试结果受浆料浓度、涂浆厚度、纤维特性、表面状态、加压方式、干燥温度及实验室条件等诸多因素影响。测试时稍有不慎,结果就会出现严重偏差;因此如果不严格控制实验条件,测试结果就没有可比性。4抱合力指数法抱合力法是一种间接测试浆料粘附力的方法,它是通过评定上浆丝束的抱合力来评定浆液粘附力的方法。其过程为,剪断由多根单丝组成的纱线,用浆纱内单丝分开的程度来表示抱合力,计算公式为C=n−xn−1×100C=n-xn-1×100式中,C为抱合力指数;n为纱内单丝根数;x是剪断后纱线内单丝分开的单元数。当浆料无抱合力时,x=n,则C=0;浆料抱合力最大时,没有分开的单丝,x=1,则C=100。由于浆料的粘附性决定了纱线的抱合力,所以粘附性与抱合力具有紧密的对应关系。如图7和图8所示,用不同浆料上浆的纱线,其抱合力有明显的差异。决定抱合力的因素很多,如长丝的结构、n值的大小、上浆环境、空气的温湿度等都会对实验结果产生一定影响;且抱合力法不适合测试短纤维纱。因此通常抱合力法不作为浆料粘附性的测试方法。5纤维与浆料的联用美国AATCC(美国纺织化学家和染色家协会)在1999年召开的上浆专题研讨会上讨论了纤维与浆料间的粘附性判别问题,认为经纱上浆的主要目的应是提高耐磨性,重点在浆料与纤维之间的亲和力。会上美国ABCO公司提出用溶解度参数来判别,认为纤维与浆料的溶解度参数值愈接近,则他们之间的粘附力越大,因此可用溶解度参数差值预测纤维与浆料间的粘附力。这种方法与通常说的相似相容原理类似,是在Voyutskii的扩散理论基础上提出来的。从图9中可清楚地看出,溶解度参数越接近,剥离强度越大,粘附力越大。因此根据溶解度参数的接近程度选用浆料是很有价值的。但是,这种方法不能定量地测定粘附力,只能定性地分析粘附力是较大还是较小。6界面观察和分析方法微观断面分析法就是把微观断面分析的观点用到评价浆料粘附性上。其测试方法为对粘附界面进行化学分析、元素分析,或者用电子显微镜、原子力显微镜等微观观察设备对断面进行观察,分析粘附状态,或者用红外光谱、核磁共振技术等现代测试方法对断面进行分析来确定粘附状态。这种方法有人提过,但至今还不完善,还停留在理论阶段。7粗纱法的