CC BY
67
УДК 677
Е. А. Сергеева, А. А. Азанова, Р. А. Кайдриков
ПОВЫШЕНИЕ КАПИЛЛЯРНОСТИ КАРКАСНЫХ ТКАНЕЙ И ПРОЧНОСТИ СВЯЗИ СО СВЯЗУЮЩИМ ПУТЕМ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ
Ключевые слова: Текстильный материал, плазменная модификация, капиллярность, прочность.
Поверхностные и прочностные свойства технических тканей можно регулировать, изменяя параметры обработки неравновесной низкотемпературной плазмой. В результате плазменного воздействия в оптимальном режиме обработки капиллярность каркасных тканей увеличилась более чем в 7 раз, прочность соединения ткани с резиной повысилась в 1,5 раза.
Keywords: Textile material, plasma modification, capillarity, strength.
Surface and mechanical properties of special fabris can be adjusted by varying the processing parameters nonequilibrium low-temperature plasma. As a result of the plasma exposure capillarity skeletal tissue increased more than 7 times, the bond strength of fabric with rubber increased by 1.5 times.
Особенностью производств текстильной и легкой промышленности является то, что каждый вид волокон, нитей и тканей имеет свои специфические физико-химические, физико-механические и другие свойства. Поэтому, для выявления общих закономерностей влияния плазменной обработки на технические ткани исследования проводили на различных объектах, на основе как натуральных, так и химических волокон. Выбор объектов исследования исходил из широты их применения в сегодняшних производствах и перспектив роста объемов их производства и потребления на долгосрочный период.
В связи с разнообразием конструктивных и эксплуатационных особенностей различных резинотехнических изделий (РТИ) ассортимент технических тканей, применяемых в производстве данных изделий обширен и специфичен. Для каркасных тканей необходимо повышение адгезионных и физикомеханических свойств, для прокладочных тканей необходимо снижение адгезионной способности к резинам с сохранением физико-механических свойств. В связи с этим для регулирования адгезионной способности, физико-механических характеристик, удешевления технических тканей, а также исключения применения специальных химических адгезивов и антиадгезивов в производствах технических тканей для шинной промышленности и предприятий РТИ актуальной является модификация поверхности тканей высокочастотной плазмой пониженного давления.
Объектом исследования выступала каркасная ткать ТЛ-100, производства ООО «Крез» (г. Елабуга).
Поверхностные и прочностные свойства технических тканей можно регулировать, изменяя параметры обработки неравновесной низкотемпературной плазмой (ННТП).
Для исследования влияния обработки ННТП на физико-механические и поверхностные свойства каркасных тканей получали экспериментальные кривые зависимостей их свойств от режимов плазменного воздействия.
Технологические параметры высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления изменялись в следующих пределах: напряжение на аноде иа от 3 до 7,5 кВ; сила тока на аноде 1а от 0,3 до 07 А; продолжительность обработки т от 60 до
600 секунд; вид плазмообразующего газа: аргон и смесь газов аргон - пропан-бутан в соотношении 70% /30%. Значения расхода плазмообразующего газа и давления в вакуумной камере составляли в=0,04 г/с и Р=26,6 Па соответственно и установлены в ранних работах [1,2] как оптимальные для обработки химических волокнистых материалов.
Для оценки поверхностных свойств тканей выбраны методы определения капиллярности, водо-поглощения и гигроскопичности. Для объективной оценки свойств эксперименты проводились при определенной, так называемой, нормальной относительной влажности воздуха, равной 65%.
Капиллярность оценивалась согласно стандартному методу по ГОСТ 29104.11-91.
Из графиков, приведенных на рис. 1-3, видно, что в зависимости от режимов плазменной модификации возникают локальные максимумы и минимумы, которые свидетельствуют о возникновении гидрофильных и гидрофобных свойств поверхности технических тканей.
кань
140 -
120 g г" і
\
/
(
арм 1 иру 5 о lu а 2 тка 5 нь 3 5 -кор 4 дна 5 тка 5 нь 5 6 -прс 5 кла, 7 Ua цочн 5 кВ ая т
Рис. 1 - Зависимость капиллярности каркасных тканей от напряжения на аноде (Є=0,04г/с, Р=26,6Па, 1а=0,5А, т=180с, для армирующих и кордных тканей: плазмообразующий газ - аргон, для прокладочных - аргон-пропан-бутан 70/30)
Установлено, что наибольшее изменение капиллярности армирующей ткани в плазмообразующем газе аргон достигается в 1а=0,7 А, Ца=3 кВ, т=180 с, Р=26,6 Па и составляет 145 мм, что на 700% выше, чем у исходного образца; для кордной ткани
максимальное значение капиллярности достигается после обработки в среде аргона при параметрах: 1а=0,3 А, Иа=6 кВ, т=180 с, Р=26,6 Па и составляет 194 мм, что на 65% выше, чем у исходного образца.
Рис. 2 - Зависимость капиллярности каркасных тканей от силы тока на аноде (0=0,04г/с, Р=26,6Па, иа=4,5кВ, т=180с, а для армирующих и кордных тканей: плазмообразующий газ - аргон, для прокладочных - аргон-пропан-бутан 70/30)
Рис. 3 - Зависимость капиллярности каркасных тканей от времени обработки (С=0,04г/с, Р=26,6Па, иа=4,5кВ, 1а=0,5А, для армирующих и кордных тканей: плазмообразующий газ - аргон, для прокладочных - аргон-пропан-бутан 70/30)
глядное изображение капли жидкости на поверхности технических тканей приведены на рис.4.
Исследование изменения адгезионных свойств технических тканей после плазменной модификации проводили методом определения прочности связи резина-корд (Н-метод).
Испытания по определению прочности связи между резиной и тканью заключались в выдергивании кордной нити из резинового образца, имеющего при расположении на плоской поверхности форму буквы Н. Образцы вулканизировались при температуре 150°С в течение 20 минут в пресс-форме. Пресс-форма имеет взаимно перпендикулярные каналы, в которые укладываются полоски резиновой смеси и нити текстильного корда. Затем образцы выдерживали в нормальных условиях в течение суток, далее испытывали на прочность связи на разрывной машине РМ-50. Полученные результаты представлены на рис.5
а) 6)
Рис. 4 - Влияние ННТП обработки на краевой угол смачивания водой поверхности ткани: а) без плазменного воздействия; б) образец, модифицированный ННТП
В оптимальных режимах, найденных по результатам моделирования влияния ННТП обработки на изменение поверхностных свойств технических тканей, произведена экспериментальная оценка краевого угла смачиваемости по поверхности ткани. На© Е. А. Сергеева - д.т.н., проф., гл. науч. сотр. НИО КНИТУ, katserg@rambler.ru; А. А. Азанова - канд. техн. наук., доцент каф. моды и технологии КНИТУ; Р.А. Кайдриков - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии электрохимических производств КНИТУ, krust@kstu.ru.
Рис. 5 - Прочность соединения каркасной ткани и резины: 1 - без плазменного воздействия; 2 - образец, модифицированный в оптимальном режиме
Таким образом, капиллярность каркасных тканей в результате плазменного воздействия увеличилась более чем в 7 раз, прочность соединения ткани с резиной повысилась в 1,5 раза.
Научные исследования проведены при финансовой поддержке государства в лице Минобрнауки России (Соглашение № 14.B37.21.0731).
Литература
1. Сергеева, Е.А. Гидрофилизация поверхности тканей на основе волокон из сверхвысокомолекулярного полиэтилена с помощью плазменной обработки / Е.А. Сергеева, Ю.А. Букина, И.П. Ершов // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 17. - С. 110 - 112.
2. Сергеева, Е.А. Влияние плазменной обработки на физико-механические свойства волокон из сверхвысокомолекулярного полиэтилена / Е.А. Сергеева, Ю.А. Букина, А.Р. Ибатуллина // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - № 17. - С. 116 - 119.
