Повышение капиллярности каркасных тканей и прочности связи со связующим путем плазменной обработки

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

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

Рис. 3 - Зависимость капиллярности каркасных тканей от времени обработки

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.