Возможность применения плазменной технологии для модификации полимерных текстильных материалов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Е. В. Кумпан, И. Ш. Абдуллин, В. В. Хамматова ВОЗМОЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПЛАЗМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Ключевые слова: низкотемпературная плазма, ВЧЕ-разряд, полимерный текстильный

материал.

В работе исследовано влияние низкотемпературной плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления на физические свойства полимерных текстильных материалов. Установлено, что поток плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления является эффективным инструментом объемной модификации, способствует улучшению показателей гидрофильности модифицированного полиэфирного волокна, что позволяет сохранять в пододежном слое необходимый для жизнедеятельности организма микроклимат, т.е. обуславливать гигиеничность одежды.

Keywords: low-temperature plasma, vacuum-level of low pressure, polymeric textile materials.

The influence of low-temperature plasma vacuum-level of low pressure the physical properties of synthetic textile materials. Found that of plasma flow of low pressure level underpressure is an effective tool for bulk modification improves performance process modified polyester fibre, which helps maintain the necessary for vital activity pododezhnom layer needed for life of the organism microclimate, which subject hygienic clothing.

В связи с массовым выпуском и широким потреблением одежды из полимерных текстильных материалов, в настоящее время ощущается острая потребность в повышении гигиенических свойств в изделии.

Наибольший удельный вес в общемировом потреблении полимерных волокон, составляют синтетические волокна, среди которых лидирующие позиции по темпам роста и объемам производства занимают полиэфирные волокна [1]. Основным недостатком полиэфирного (ПЭФ) волокна является очень низкая гигроскопичность. Высокая плотность и степень упорядоченности внутренней структуры, отсутствие гидроксильных групп в макромолекулах придают волокну гидрофобные свойства, что создаёт трудности при окрашивании текстильных материалов из полиэфирных волокон в процессе производства, снижает прочность клеевого соединения при дублировании деталей одежды термоклеевыми прокладочными материалами при изготовлении швейных изделий, способствует низким показателям гигиенических свойств в пододежном слое.

Основным направлением расширения и улучшения ассортимента полимерных волокнистых материалов является не столько разработка новых видов полимеров, сколько модификация уже существующих волокон с целью придания им новых свойств.

Добиться улучшения технологических, гигиенических и эксплутационных свойств полимерных текстильных материалов, а также целенаправленное улучшение механических, физических и физико-химических свойств нитей и тканей возможно за счет модификации наноструктуры с помощью плазменной обработки.

В настоящее время для модификации полимерных текстильных материалов в легкой промышленности все чаще применяются электрофизические методы, с использованием потока низкотемпературной плазмы высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления.

Работа посвящена исследованию воздействия потока плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления на физические свойства синтетических текстильных материалов. Исследования проводились на костюмной и плательной ткани, технические характеристики которых представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики материалов

Показатели Ткань плательная Ткань костюмная

Волокнистый состав, % В.ПЭФ-100 В.ПЭФ-100

Вид переплетения Полотняное Саржевое

Плотность ткани, число нитей на 10 см: основа 215 525

уток 210 320

Поверхностная плотность, г/м 120 210

Разрывная нагрузка, Н: основа 1200 830

уток 880 490

Модификация текстильных материалов выполнялась на высокочастотной плазменной установке при частоте генератора £=13,56 МГц, мощности разряда '^,=0,5-2,0 кВт, давлении в вакуумной камере Р=13-80 Па. В качестве плазмообразующего газа использовался аргон и воздух с расходом 0=0-0,08 г/с, временем воздействия 1=60-540 с.

Плазменная обработка текстильных материалов осуществлялась между двумя параллельно-расположенными электродами равномерно по всей рабочей поверхности образца с обеих сторон. За счет особенностей ВЧЕ - разряда пониженного давления обработка материалов происходила во всем объеме, включая и поверхность пор.

Как показали исследования [2], варьируя входные параметры плазменной обработки, можно добиться изменения различных свойств текстильных материалов, так при достижении максимальной прочности текстильного материала можно достичь максимального значения водопоглощения, капиллярности, смачиваемости, увеличить гигроскопические свойства полиэфирных волокон.

Результаты исследования влияния параметров плазменной обработки на относительное водопоглощение текстильных материалов на основе полиэфирных волокон представлены на рис. 1 - 2.

Анализ полученных результатов представленных на рис. 1 и 2 показывает что, максимальное значение водопоглощения текстильных материалов содержащих полиэфирные волокна наблюдается в атмосфере аргона с расходом газа Одг = 0,04 г/с, давлении в вакуумной камере Р = 33 Па, в течение 180 с.

Рис. 1 - Относительное водопоглощение текстильных материалов в зависимости от расхода и вида плазмообразующего газа (Р=33Па, Wр=1,7кВт, 1=180с)

Пв, %

^ с

Костюмная Р=13 Па “й—Костюмная Р=33 Па А Костюмная Р=53 Па

Плательная Р=13 Па • Плательная Р=33 Па Плательная Р=53 Па

Рис. 2 - Относительное водопоглощение текстильных материалов в зависимости от времени воздействия потока плазмы ВЧЕ-разряда и давления в вакуумной камере (¿воздух =0,04г/с, Wр =1,7кВт)

Поток плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления является эффективным инструментом объемной модификации свойств текстильных материалов содержащих полиэфирные волокна. Улучшение гидрофильности модифицированного полиэфирного волокна объясняется разволокнением внутренней структуры, а также изменением микрорельефа поверхности волокна, удалением с поверхности ткани загрязнений, препаратов, аппретов нанесенных в процессе заключительной отделки, что способствует лучшему проникнове-

нию воды или водяных поров из-под одежного слоя, позволяет сохранять в пододежном слое необходимый для жизнедеятельности организма микроклимат, т.е обуславливать гигиеничность одежды.

Литература

1. Айзенштейн, Э.М. Производство химических волокон и нитей в мире и России / Э.М. Айзен-штейн // Текстильная промышленность. - 2005. - №10. - С. 33-36

2. Абдуллин, И.Ш., Высокочастотная плазменно-струйная обработка материалов при пониженных давлениях. Теория и практика применения / И.Ш. Абдуллин, В.С. Желтухин, Н.Ф. Кашапов - Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2000. - 348с.

© Е. В. Кумпан - канд. техн. наук, доц. каф. дизайна КГТУ; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ, [email protected]; В. В. Хамматова - д-р техн. наук, проф., зав. каф. дизайна КГТУ.