CC BY
39
ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
УДК 677.016
Р. Ф. Гайнутдинов, Аз. Ф. Гайсин ВЛИЯНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ НА ГИГРОСКОПИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТКАНЕЙ
Ключевые слова: текстильный материал, гигроскопические свойства, низкотемпературная плазма.
В кратком сообщении рассмотрено влияние низкотемпературной плазмы на гигроскопические свойства полиэфирных и смешанных тканей плательного ассортимента. Показано, что на характер изменения оказывает влияние состав, поверхностная плотность и структура тканей.
Keywords: textile, hygroscopic properties, low-temperature plasma.
In a brief report examined the impact of low-temperature plasma on the hygroscopic properties of polyester and blended fabrics for dresses range. It is shown that the variation affects the composition, density and surface structure of the fabric.
Низкотемпературная плазма является одним из инструментов модификации свойств широкого круга материалов [1], в том числе текстильных. Главная причина, заставляющая производителей текстильных материалов обращать внимание на плазмохимические методы, - это их экологическая безопасность [2]. Плазма представляет собой среду, состоящую из движущихся ионов, электронов, фотонов, и других частиц, возникающих при взаимодействии электромагнитных волн с частицами технологического газа. Воздействие этих частиц вызывает различные процессы на поверхности материала, что приводит к появлению в ней новых функциональных свойств, при этом, не затрагивая основные объемные характеристики.
Все разновидности плазмы, используемой для обработки текстильных материалов можно разделить на две большие группы - плазму атмосферного и низкого давления.
При атмосферном давлении получают плазму поверхностно-барьерного (коронного),
диэлектрического барьерного и тлеющего разрядов [3]. Преимуществом плазмы атмосферного давления является возможность организовать непрерывный процесс. Однако анализ литературных источников показывает, что разработанное к настоящему моменту оборудование для обработки текстильных материалов в плазме атмосферного давления не всегда обеспечивает необходимую скорость обработки [2,3].
Для обработки текстильных материалов при низком давлении получают плазму тлеющего и высокочастотного разрядов. Несмотря на очевидные преимущества плазмы атмосферного давления, вакуумные плазменные реакторы более гибкие и легко управляемые, легче адаптируются к новым материалам, а также требуют гораздо меньшего количества химических веществ. Опыт многих исследователей [2-4] показывает, что при равной подведенной мощности интенсивность обработки текстильных материалов в плазме пониженного давления выше, чем в плазме атмосферного
давления. Очевидно, что время жизни активных частиц в плазме пониженного давления выше, чем в плазме атмосферного давления. Активные частицы (например, атомарный кислород) в вакууме успевают диффундировать внутрь структуры текстильного материала. В плазме атмосферного давления обработке подвергается, главным образом, очень тонкий поверхностный слой. Результаты обработки в плазме атмосферного давления чувствительны к атмосферной влажности, а также, в еще более сильной степени, к влажности самого материала. Влажность тканей может меняться (иногда весьма существенно) от периферии полотна к центру. В плазме пониженного давления обрабатывается обезгаженный материал и, таким образом, равномерность обработки в этом случае выше. Существует еще ряд факторов, доказывающих преимущества использования плазмы низкого давления для модификации свойств текстильных материалов [2].
Нами рассмотрено влияние низкотемпературной плазмы на гигроскопические свойства тканей плательного ассортимента из полиэфирных волокон. К гигроскопическим свойствам плательных тканей не предъявляются высокие нормативные требования [4]. Однако, для обеспечения благоприятного пододежного микроклимата необходим высокий уровень гигроскопических свойств, в первую очередь 1-го слоя.
Плазменную обработку проводили на опытно-промышленной установке [5] с варьированием времени обработки и мощности разряда. Объектами исследования являлись полиэфирные и смешанные ткани разной поверхностной плотности и вида переплетения.
Гигроскопические свойства тканей определяли по стандартным методикам [6]: капиллярность И и гигроскопичность Г, а также смачиваемость С по времени растекания капли воды. Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Влияние обработки низкотемпературной плазмой обработки на гигроскопические свойства плательных тканей (плазмообразующий газ - аргон/воздух)
Ткань Образец Показатели
Г, % h мм С, с
ВПЭФ -100, 54 г/м2 контр. 4,6 24 <1800
опыт. 5,3/5,9 90/128 26/0
ВПЭФ -100, 105 г/м2 контр. 4,3 22 47±1
опыт. 5,3/6,0 32/69 34/0
ВПЭФ -100, 132 г/м2 контр. 4,7 43 56±1
опыт. 5,3/6,8 94/139 28/0
ВХ - 50 ВПЭФ 50, 116 г/м2 контр. 5,7 56 16±1
опыт. 6,4/7,1 92/155 7/0
ВХ - 50, ВПЭФ - 50, 187 г/м2 контр. 6,8 61 21±1
опыт. 8,6/9,4 99/179 8/0
Полученные результаты показали, что обработка низкотемпературной плазмой в среде инертного и особенно кислородсодержащего газа позволяет повышать уровень гигроскопических свойств , что подтверждает литературные данные [7-9]. На характер изменения оказывает влияние состав, поверхностная плотность и структура тканей.
Литература
1. Р.Ш. Садриев, Ал.Ф. Гайсин, Аз.Ф. Гайсин, Р.Ш. Басыров, Ф.М. Гайсин, Вестник Казанск. технол. ун-та, 22, 16, 216-217 (2013).
2. Б.Л. Горберг, Текстильная химия, 1, 21, 59 - 68 (2003).
3. R. Shishoo, Plasma technologies for textiles. Woodhead Publishing, 2007. 353 р.
3. Кутепов, А. М. Плазменное модифицирование текстильных материалов: перспективы и проблемы / А. М., Кутепов А. Г. Захаров, А. И. Максимов, В. А. Титов // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). - 2002. - Т. XLVI. - № 1. - С. 104.
4. ГОСТ 29223-91 Ткани плательные, плательно-костюмные и костюмные из химических волокон.
5. И.Ш. Абдуллин, Л.Н. Абуталипова, В.С. Желтухин, И.В. Красина, Высокочастотная плазменная обработка в динамическом вакууме капиллярно-пористых материалов. Теория и практика применения: монография. Казанск. ун-т, Казань, 2004. 428с.
6. ГОСТ 3816-81 Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств.
7. Б.Н. Мельников, С.В. Федосов, Л.В. Шарнина, М.В. Акулова, Применение тлеющего разряда в текстильной и строительной промышленност: монография. Изд-во ИГХТУ, Иваново, 2008. 232 с.
8. С. Ф. Садова, Н. Н. Баева, Л. Я. Коновалова, Г. С. Негодяева, Текстильная промышленность, 2, 46 - 47 (1991).
9. A. Zille, F. Oliveira, A. Souto, Plasma Processes and Polymers, 2,12, 98-131 (2015).
© Р. Ф. Гайнутдинов, к.т.н., старший преподаватель кафедры технической физики КНИТУ-КАИ, [email protected]; Аз. Ф. Гайсин, - д.ф.-м. н., профессор кафедры технической физики КНИТУ-КАИ.
© R. F. Gainutdinov, Ph.D., senior lecturer of the Department of Technical Physics KNRTU-KAI, [email protected]; Az. F. Gysin, d.f.-m. Sc., professor of the Department of Technical Physics KNRTU-KAI.
