CC BY
6
УДК 537.525:677.37
Ю. В. Федотова, Г. Н. Кулевцов, И.Ш. Абдуллин, А. Г. Ситдиков
ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ПЛАЗМОЙ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ НА КАПИЛЛЯРНОСТЬ ТКАНЕЙ ИЗ НАТУРАЛЬНОГО ШЕЛКА
Ключевые слова: высокочастотный ёмкостной разряд, пониженное давление, натуральный шёлк, капиллярность.
Исследовано влияние ВЧ плазменной обработки на капиллярность ткани из натурального шёлка. Установленырежимы плазменного воздействия, приводящие кувеличениюкапиллярности.
Keywords:radiofrequencydischarge, lowpressure, naturalsilk, capillarity.
Influence on natural silk capillarity by low-pressure RF plasma treatment was studied. Itwasfoundthatplasmatreatmentgivescapillarityincreasing.
Введение
В Татарстане актуальной задачей является охрана культурного наследия, что выражается и в государственной политической деятельности, направленная на музейное дело. Отмечается высокая статистика посещаемостимузеев, увеличивается количество выставок, посвященные различным памятникам. На них экспонируются объекты из неорганических и органических материалов. В большом количестве экспозиционные работы посвящены историческим художественным и археологическим тканям [1]. Процесс подготовки текстиля к экспозициямувеличила потребность в специалистах реставрации, а также в разработке новых методов по консервации археологических объектов из тканей.
На сегодняшний день существуют проблемы по консервированию археологических тканей. Применяемые в настоящее время методики не имеют научного подтверждения. Необходимо отметить видоизмененную структуру текстиля под действием атмосферных и биологических факторов: ломкость, хрупкость с многочисленными повреждениями поверхности. Из-за деструкции ткани гуминовые загрязнения и различного происхождения бактерии невозможно механически очистить. Ни одна современная методика после реставрации ветхих тканей не учитывает чувствительность к колебаниям температуры и влажности при транспортировке экспонатов.
Для повышения эффективности подготовки образцов применяют различные методы воздействия: механические, химические и электрофизические.
Анализ современных технологий модификации натуральных волокнистых материалов показывает положительное воздействие высокочастотной (ВЧ) плазмы при пониженном давлении (р = 13,3 - 133 Па) [2-5]. ВЧ плазма позволяет эффективно обрабатывать высокомолекулярные материалы различных структуры и состава.
В работе предполагается повышение эффективности консервирования археологических объектов из ткани за счет объемной модификации структуры перед обработкой консервирующими составами, что реализуется в среде ВЧ плазмы пониженного давления.
Объекты и методика экспериментальных исследований
В проведенном исследовании археологическая ткань не применялась. В качестве объекта исследования выбрана современная ткань из натурального шёлка, представляющая собой модель археологических объектов.
Модификация ткани проводились на ВЧ плазменной установке емкостного разряда с плоскопараллельными электродами при частоте 13,56 МГц [6]. Использовались следующие технические газы:
- аргон;
- воздух.
- смесь аргона с пропан-бутаном в соотношении масс 70/30%;
Обработка проводилась придавлениив вакуумной камере р = 26,6 Па.Расход Сдля всех плазмообразующих газов составил 0,04 г-с-1. Варьируемыми параметрами выбраны время плазменного воздействия 7 от 1 до 7 мин и напряжение на аноде иа генераторной лампы от 3 до 5кВ.
Полученные данные плазменного воздействия оценивались с помощью сравнительного анализа капиллярности обработанных образцов с необработанными (контрольными) согласно ГОСТ 29104.11-91 «Ткани технические. Метод определения капиллярности».
Результаты экспериментальных исследований
Экспериментально установлено, что воздействие ВЧ емкостного разряда при пониженном давлении в среде аргона или воздуха увеличивает капиллярность ткани из натурального шёлка до 65 мм (рис.1). Результат является существенным, т.к. исходные образцы показывают капиллярность на уровне 23 мм. При этом эффект наблюдается уже на первой минуте в выбранном диапазоне времени плазменного воздействия и имеет тенденцию к росту с увеличением продолжительности обработки.
Рис. 1 -Зависимость капиллярноститкани из натурального шёлка от режима плазменного воздействия: плазмообразующий газ 0=0,04г-с"1: 1,2 - воздух; 3,4 - аргон;5,6 - смесь аргон с пропан-бутаном (70/30 % масс.); 1,3,5 - иа = 3 кВ; 2,4,6 - иа = 5 кВ; 7 - контрольный образец
Частично объяснить причину увеличения капиллярности возможно с помощью механизма удаления с поверхности волокон смешанного текстильного состава [4], применяемого в шелкоткачестве для упрощения интервальных технических операций.
Одной из задач исследования является установление гидрофобного режима плазменного воздействия. На основании анализа литературы в качестве плазмообразующего газа выбрана смесь аргона с пропан-бутаном в соотношении масс 70/30%.
Установлено, что после обработки плазмой при напряжении на аноде ВЧ генератора равным 5 кВ в среде аргона с пропан-бутаном капиллярность образцов снижается.
Очевидно, имеет место образование гидрофобной углеводородной пленки на поверхности волокон.
Выявленные результаты хорошо согласуются с моделью взаимодействия ВЧ плазмы пониженного давления с капиллярно-пористыми материалами [2].
Таким образом, на основе анализа капиллярности можно утверждать, что воздействие ВЧ плазмы пониженного давления, позволяет существенно изменять состояние поверхности тканей из натурального шёлка.
Увеличение капиллярности влияет на улучшение смачиваемости поверхности шелковой ткани. Это позволит в дальнейшей работе адаптировать высокие показатели по впитываемости химическими реагентами археологических тканей.
Не малую ценность имеет и выявленный гидрофобный режим, т. к. появляется возможность снизить влияние влажности окружающей среды, тем самым дополнительно защитить поверхность тканей и продлить срок их хранения.
Литература
1. Н.В. Ермакова Дисс. канд. ист. наук: 24.00.03 Москва, 2005, 334 с.
2. И.Ш. Абдуллин, М.Ф. Шаехов,ВестникКазан.технол. ун-та, 1, 75-78 (2002).
3. И.А. Гришанова, Е.А. Сергеева, С.В. Илюшина, М.Ф, Шаехов, Вестник Казан.технол. ун-та,10, 231-236 (2010).
4. И.Ш.Абдуллин, И.А.Гришанова, Р.А. Каюмов, Р.Ф. Шарафеев, Д.Е. Страхов,ВестникКазан.технол. ун-та, 20, 166-169 (2011).
5. Р.Ф. Шарафеев, И.Ш.Абдуллин,М.Ф. Шаехов, Вестник Казан.технол. ун-та, 17, 94-96 (2013).
6. Г.Н. Кулевцов, И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, И.В. Красина, Л.Р. Джанбекова, Э.Ф. Вознесенский, Повышение эффективности использования сырья, полуфабрикатов, отходов и вспомогательных материалов кожевенного производства с применением низкотемпературной плазмы.Казан. гос. технол. ун-та, Казань, 2008.260 с.
© Ю. В. Федорова - аспирант каф. Плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов (ПНТВМ) КНИТУ ,yulia.fedotova86@yandex.ru; Г. Н. Кулевцов - д-ртехн. наук, проф. каф. ПНТВМ КНИТУ, gkulevtsov@rambler.ru; И. Ш. Абдуллин - д-ртехн. наук, проф., зав. каф. ПНТВМ КНИТУ, abdullin_i@kstu.ru; А. Г. Ситдиков - д-р ист. наук, зав. каф., Казанский (Приволжский) федеральный университет, Институт археологии им. А.Х. Халикова АН РТ (г. Казань, Российская Федерация); sitdikov_a@mail.ru.
© J. V. Fedotova- postgraduate o fplazma-chemical and nanotechnologies (PCMNM) KNRTU, yulia.fedotova86@yandex.ru; G. N. Kulevtsov - Ph.D., professor of the department PCMNM, KNRTU,gkulevtsov@rambler.ru; I. Sh. Abdullin - head of PCMNM, Ph.D., professor of the department PCMNM, KNRTU, abdullin_i@kstu.ru; A. G. Sitdikov - PhD in Historical Sciences, Head of Department, Kazan (Volga Region) Federal University, Institute of Archaeology named after Khalikov AS RT (Kazan, Russian Federation), sitdikov_a@mail.ru.
