Разработка нового композиционного материала с использованием высокочастотной плазмы ВЧЕ - разряда

И. Ш. Абдуллин, В. В. Хамматова, Е. В. Кумпан РАЗРАБОТКА НОВОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ПЛАЗМЫ ВЧЕ - РАЗРЯДА

Исследовано влияние высокочастотной плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления на адгезионные свойства композиционных материалов. Установлено, что поток плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления увеличивает адгезионную прочность композиционных материалов, что приводит к сохранению устойчивой формы в процессе носки изделия.

В технологическом процессе производства швейных изделий широко применяется клеевой способ соединения деталей одежды, позволяющий существенно улучшить качество изделий и повысить производительность труда.

Адгезионная прочность композиционных материалов является одним из основных показателей качества клеевых соединений в одежде, определяющих её внешний вид и формоустойчивость. Показатель адгезионной прочности композиционных материалов зависит от состава и структуры основного и клеевого материала, от вида их отделки. В настоящее время практически все текстильные материалы подвергаются различным видам заключительной отделки, которые негативно влияют на качество клеевого соединения, т. е. адгезионную прочность [1].

Одним из способов повышения адгезионной прочности композиционных материалов является модификация свойств текстильных материалов с помощью потока плазмы высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления.

Композиционный материал, состоит из пакета: ткани верха (арт. Джинса, арт. Габардин) и клеевого прокладочного материала (арт. 4-С216/4). Перед процессом дублирования (ВТО) пакет материалов подвергают обработке плазмой высокочастотного емкостного разряда пониженного давления со следующими параметрами: рабочее давление в вакуумной камере 33 Па, мощность разряда 1,7 кВт, в качестве плазмообразующего газа используется аргон или воздух в безрасходном режиме, время воздействия 60-540 с, частота генератора 13,56 МГц.

Плазменная обработка текстильных материалов осуществляется между двумя параллельнорасположенными электродами равномерно по всей рабочей поверхности образца с обеих сторон. За счет особенностей ВЧЕ-разряда пониженного давления обработка материала происходит во всем объеме, включая и поверхность пор [2].

Технические характеристики ткани верха и клеевого прокладочного материала представлены в (табл. 1).

На рис. 1 приведена зависимость адгезионной прочности клеевого композиционного материала. включающего в пакет материал «джинс + клеевой прокладочный материал», от продолжительности обработки потоком плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления в интервале воздействия от 60 до 540 с в среде плазмообразующего газа аргона и воздуха. Анализ зависимости адгезионной прочности клеевого соединения композиционного материала от времени обработки показывает (рис. 1), что воздействие потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления перед процессом дублирования в течение 60 с в среде плазмообразующего газа аргона увеличивает адгезионную прочность клеевого соединения

Таблица 1 - Технические характеристики материалов

Наименование Наименование материалов

характеристик Ткань верха Клеевой прокладочный материал

Арт. джинса Арт. габардин Арт. 4-С216/4

Волокнистый состав, % Вх/б-100 Влс-100 Влс-32

— — Ввис-68

Поверхностная плотность, г/м 220 185 85

Покрытие клея — — Полиамидное

Сопротивление расслаиванию, Н/см 0,4

Структура материала Саржевое Полотняное Трикотажное

переплетение переплетение полотно

композиционного материала в 1,8 раза, в плазмообразующей среде воздуха - в 2 раза по сравнению с контрольным необработанным образцом.

Рн, Н/см

Аргон  Воздух

Рис. 1 - Адгезионная прочность клеевого соединения модифицированного композиционного материала «Джинс» от времени обработки потоком плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления

На рис. 2 показана зависимость адгезионной прочности клеевого композиционного материала включающего в пакет материал «габардин + клеевой прокладочный материал» от продолжительности обработки потоком плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления в интервале воздействия от 60 до 540 с в среде плазмообразующего газа аргона и воздуха.

Рн, Н/см

І, с

Аргон

•Воздух

Рис. 2 - Адгезионная прочность клеевого соединения модифицированного композиционного материала габардин от времени обработки потоком плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления

Анализ зависимости адгезионной прочности клеевого соединения композиционного материала показывает (рис. 2), что воздействие потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления перед процессом дублирования в течение 60 с в среде плазмообразующего газа аргона увеличивает адгезионную прочность клеевого соединения композиционного материала в 2 раза, в плазмообразующей среде воздуха - в 2,3 раза по сравнению с контрольным необработанным образцом.

Из графиков видно, что обработка ткани верха и клеевого прокладочного материала перед процессом дублирования потоком плазмы высокочастотного емкостного разряда пониженного давления в вакуумной камере в течение 60 с при рабочем давлении в камере 33 Па, мощностью разряда 1,7 кВт и в плазмообразующей среде воздуха в безрасходном режиме повышает адгезионную прочность клеевых соединений композиционных материалов в 2 - 2,3 раза, при этом не изменяет структуру и внешний вид ткани верха и клеевого прокладочного материала, сохраняет эксплуатационные свойства материалов. Воздействие потока плазмы высокочастотного емкостного разряда пониженного давления на ткань верха приводит к удалению различных препаратов и загрязнений, нанесенных на поверхность ткани в процессе прядения, что способствует хорошему проникновению клеевой композиции к активным центрам волокнообразующего полимера и позволяет повысить прочность клеевых соединений при дублировании деталей одежды. Воздействие потока плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления на клеевой прокладочный материал связывают с изменением его структуры, а также с изменением степени кристалличности. В результате образования сшивок расстояние между параллельно ориентированными цепями молекул сокращается, что приводит к тому, что в кристаллических областях участки цепей в районе сшивок оказываются исключенными из кристаллической решетки, происходит уменьшение кристалличности и размеров кристаллов, что сказывается на текучести и температуре плавления модифицированного полиамидного клея [2].

Экспериментальная часть

Модификация текстильных материалов выполнялась на высокочастотной плазменной установке с частотой генерации 13,56 МГц при мощности разряда 1,7 кВт, с динамическим вакуумом от 30 Па до 50 Па, в качестве плазмообразующего газа использовался аргон или воздух в безрас-ходном режиме, время воздействия 60-540 с. Скорость откачки из вакуумной камеры 5 -50 дм3/с. Для исследования параметров потока емкостного разряда использовался измерительный комплекс, состоящий из магнитного зонда, электрического зонда, пояса Роговского и анализатора энергии ионов [2].

В качестве экспериментальных образцов взяты необработанные образцы текстильных материалов и клеевого прокладочного материала.

Процесс склеивания материалов производился на прессе проходного типа фирмы 08И1МЛ (Япония) при следующих технологических режимах обработки: температура прессующей поверхности 140 °С, продолжительность воздействия 10 с.

В качестве критерия оценки прочности клеевых соединений принят показатель разрывной нагрузки, определяемый по сопротивлению расслаивания склеенных образцов материала на разрывной машине марки РТ-250. Испытания проводились согласно ТУ-8729-004-05790484-95. Размеры испытуемого образца склеенных текстильных материалов составили 200^50 мм. Количество образцов. обработанных потоком плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления в одном режиме, составило пять. При испытании одного образца фиксировались десять значений сопротивления расслаивания, затем высчитывалось среднее арифметическое значение.

Литература

1.Суторшина Л.М., Собко Т.Е. Модификация полимеров для улучшения качества клеевых прокладочных материалов // Швейная промышленность. 1996. Т. 2. С. 41-42.

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

© И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. технологии кожи и меха КГТУ; В. В. Хаммато-ва - канд. тех. наук, доц. докторант той же кафедры, и.о. зав. каф. дизайна КГТУ, Е. В. Кумпан - асп. той же кафедры.