Исследование влияния плазменной обработки на повышение прочности шва композиционного материала Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 677

Э. А. Хамматова

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ НА ПОВЫШЕНИЕ ПРОЧНОСТИ ШВА КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА

Ключевые слова: прочность, шов, композиционный материал, плазма, модификация.

В работе рассматривается процесс с использованием плазменной обработки композиционного материала с содержанием полиуретановой дисперсии для повышения прочности шва швейных изделий.

Keywords: strength, suture , composite material, plasma, modification.

The paper discusses the process using the plasma treatment of the composite material with a content of the polyurethane dispersion to improve seam strength garments.

Введение

Качество швейных изделий специального назначения из материалов с водоотталкивающей отделкой в одинаковой степени обуславливается технологией подготовки, производства и их отделки в сфере текстильно-отделочного производства, а также методов обработки и соединения деталей одежды на швейных предприятиях за счет использования альтернативных методов сборки: клеевого скрепления, формования и сварки [1].

Водоотталкивающая отделка содействует снижению прорубаемости тканей иглой вследствие увеличения гладкости волокон и нитей и на них защитного армирующего слоя, позволяющих обеспечивать водозащитные свойства в местах прокола иглой [2]. Однако при этом изменяются и другие показатели механических и физических свойств материалов, в том числе, взаимосвязанные с прорубаемостью тканей - осыпаемость, раздвигаемость и жесткость. При этом воздухопроницаемость снижается от 10 до 50 % [3] и нарушается целостность пленочного покрытия материалов при проколе иглой.

Таким образом, материал с водоотталкивающей отделкой в наименьшей степени повреждается иглой при стачивании. Причиной наибольшей негерметичности швов является не только прорубаемость тканей, но и деформация отверстий от проколов швейной иглой при образовании строчки.

Обеспечить уровень водонепроницаемости в местах проколов от иглы при производстве швейных изделий специального назначения с пленочным покрытием на заданном высококачественном уровне можно всего лишь посредством использования герметизирующих материалов.

Герметизирующий пленочный материал, используемый при изготовлении одежды специального назначения из материалов с водоотталкивающей отделкой, должен обеспечивать:

- водонепроницаемость не меньше водонепроницаемости материала, из которого выработано специальное изделие;

- эластичность и прочность, допускающие возможность швам изменяться без разрушения при носке;

- атмосферо-, тепло-, морозостойкость герметиков;

- выдерживание герметичности впоследствии воздействия стирки или химчистки.

Существование наибольшей водоупорности у материалов с пленкой предписывает и выбор таковой технологии локальной герметизации, которая гарантирует соответственный уровень

водонепроницаемости мест проколов от иглы без дополнительной обработки деталей. Суть предложенной технологии [4], заключается в доставке под давлением в каждое отверстие такого объема герметизирующего вещества, которого достаточно для его заполнения с целью обеспечения водонепроницаемости.

Герметизирующие клеящие композиции проникают в места прокола иглой за счет химической реакции, в результате их

взаимодействий с водой, а также контактного теплового воздействия на операции предварительной сушки [5].

Экспериментальная часть

Исследовали влияние плазменной обработки на композиционный материал в целом, состоящий из многофункционального (МТМ) «Климат Standard 250» и многофункционального пленочного материала (МПМ) за счет герметизации мест проколов от иглы полиуретановой дисперсией, структурированной наночастицами серебра.

Обработка экспериментальных образцов МТМ и герметизирующих МПМ осуществлялась на опытной установке в потоке «холодной» плазмы пониженного давления [6,7].

С целью сокращения критериев плазменной обработки (расхода газа, давления в рабочей камере, мощности разряда и продолжительности плазменной обработки), влияющих на показатели механических свойств композиционного материала (МТМ + МПМ), методом планирования многофакторного

эксперимента в модуле «Планирование эксперимента» в программе «Statistica 6.0» произвели обработку результатов экспериментальных данных и установили оптимальные параметры воздействия потока «холодной» плазмы пониженного давления (рис. 1-2).

П 20

□ 15

Рис. 1 - Влияние времени обработки потоком «холодной» плазмы и мощности разряда в плазмообразующем газе аргон на разрывную нагрузку многофункционального текстильного материала (0дг=0,04г/с; Р=26,6 Па; Рр=1,7кВт; 1=6 мин)

Проведение экспериментальных

исследований многофункционального текстильного материала осуществлялось по стандартной методике по определению разрывной нагрузки швов, согласно ГОСТ 28073-89 [8]. Из отобранных точечных проб материалов вырезались по две полоски, каждая длиной 300 мм и шириной не менее 90 и 130 мм. При испытаниях укороченных проб швов допускалось вырезать полоски длиной 300 мм и шириной 70 и 110 мм. Полоски материала стачивали попарно вдоль длинной стороны на расстоянии от 5 до 15 мм от края в соответствии с нормативно-технической документацией. На разрывной машине устанавливали зажимную длину, равную 100 мм. Для укороченных швов допускалось проводить испытание швов при зажимной длине 50 мм. Показатели разрывной нагрузки снимались с соответствующих шкал разрывной машины при разрушении шва. Момент разрушения шва фиксировали по диаграммной записи, останову прибора и звуку разорвавшейся нитки. За фактическую разрывную нагрузку шва принимали среднее арифметическое значение восьми результатов первичных испытаний, округленное до 1,0 Н (0,1 кгс).

С помощью объемных изображений на графиках (рис. 1-2) удалось выделить область параметров плазменной обработки, после воздействия которых композиционный материал приобрел наилучшие прочностные показатели и относительное разрывное удлинение как в плазмообразующем газе аргон, так и в смеси газов аргон - пропан-бутан при Wр = 1,7 кВт; Р = 26,6 Па; О = 0,04г/с; т = 6 мин.

Рис. 2 - Изменение относительной разрывной нагрузки композиционного материала (МТМ + МПМ) в зависимости от мощности разряда и времени обработки «холодной» плазмой в смеси газов (0дг-пропан-бутан=0,04г/с; Р=26,6 Па; Рр=1,7кВт; 1=6 мин)

Экспериментально установлено, что в выбранном режиме обработки в композиционном материале достигается увеличение показателя разрывной нагрузки на 35 %, преимущественно в плазмообразующем газе аргон (рис. 1). Изменение прочности композиционного материала (МТМ + МПМ) в результате воздействия смеси газа аргон - пропан-бутан, ДРн отличается соответственно на 3 и 10 % (рис.2).

Заключение

Повышение прочности шва в композиционном материале максимально увеличивается на 35 % в плазмообразующем газе аргон, а в смеси газов аргон -пропан-бутан этот показатель ниже, соответственно на 3-10 %.

Увеличение прочности шва композиционных материалов после плазменной модификации происходит за счет увеличения межмолекулярного взаимодействия с участием различных функциональных групп, более полному протеканию релаксационных процессов и снижению остаточных напряжений как с изнаночной, так и лицевой стороны, а также возможной кристаллизации и выделению новых фаз.

Литература

1. Бузов Б.А Материаловедение швейного производства / Б.А Бузов, Т.А.Модестова, Н.Д.Алыменкова. - М: Легпромбытиздат, 1986. - 424 с.

2. Михайлова, В.Н. Применение функции желательности для определения качества тканей, применяемых для изготовления спецодежды [Текст] / В.Н. Михайлова // Наука и образование. 2007. - №1 - С. 74-77.

3. Кричевский, Г.Е. Текстильная химия: будущее закладывается сегодня [Текст] / Г.Е. Кричевский // Текстильная промышленность. - 2003. -№ 4. -С. 44-46.

4. Пат. 2120509 Российская Федерация, МКИ D 05 В 1/26. Устройство для герметизации ниточной строчки [Текст] /Е.С. Никольская, В.В.Веселов, О.В. Метелёва, А.А. Репьев, Е.А. Журавлева, М.В. Немихина; заявитель и патентообладатель Ивановская гос. текст, академия. - № 95112247/12; заявл. 18.07.95; опубл. 19.05.99, Бюл. № 29. -7с.

5. Метелева, О.В. Роль химии в процессах изготовления швейных изделий [Текст] /О.В. Метелева, В.В. Веселов // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2002, т. XLVI, № 1. - С. 121-132.

6. Хамматова, Э.А. Плазменная обработка как способ повышения разрывной нагрузки много-функционального пленочного материала [Текст] /Э.А. Хамматова, Л.Н.Абуталипова, Е.А. Мекешкина - Абдуллина // Вестник Казанского технол. ун-та. - 2013. - № 17. - С. 140-141.

7. Абдуллин, И.Ш. Математическое моделирование процесса наноструктурирования полимерных дисперсий [Текст] /И.Ш.Абдуллин, В.С. Желтухин, Э.А. Хамматова, Р.М.Асхатов //Вестник Казанского технологического унта. - 2013. - № 17. - С. 108-112.

8. ГОСТ 28073-89. Изделия швейные. Методы определения разрывной нагрузки, удлинения ниточных швов, раздвигаемости нитей ткани в швах [Текст]. - Введ. 01.07.1990. М.: Изд-во стандартов, 1990. -6 с.

© Э. А. Хамматова - асс. каф. дизайна КНИТУ, [email protected].