Статистические модели влияния потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления на капиллярность трикотажных полотен

А. А. Азанова, Г. Н. Нуруллина, Я. В. Ившин, Р. З. Азанов

СТАТИСТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЛИЯНИЯ ПОТОКА ПЛАЗМЫ ВЧЕ-РАЗРЯДА ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ НА КАПИЛЛЯРНОСТЬ ТРИКОТАЖНЫХ ПОЛОТЕН

Ключевые слова: трикотажное полотно, плазменная обработка, капиллярность, планирование эксперимента.

В статье с помощью метода планирования эксперимента определены параметров ВЧЕ-плазменной обработки, позволяющие получить максимальные значения гидрофильных показателей сурового трикотажного полотна. Определены эффективные режимы плазменной обработки суровых трикотажных полотен.

Keywords: knitted fabric, plasma treatment, capillarity, experiment planning.

The article using the experiment planning parameters defined high capacitive plasma treatment, allowing to receive maximum indicators of hydrophilic gray knitted fabric. The effective plasma treatment regime.

ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

УДК 677.014

Известно, что одним из наиболее востребованных эффектов плазменного воздействия на текстильные материалы является гидрофилизация их поверхности [1]. Авторами в предыдущих работах [2] показано, что высокочастотная емкостная (ВЧЕ) плазменная обработка позволяет придавать суровым трикотажным полотнам способность быстро и равномерно смачиваться водой и приводит к увеличению показателей гидрофильности. В определенных режимах удается достичь гидрофильности суровых полотен в той же мере, что и при технологическом жидкофазном процессе щелочного отваривания и выше. Эффективность ВЧЕ-плазменной обработки зависит от параметров плазменного воздействия, которые могут варьироваться: сила тока лампы анода 1а, напряжение на аноде иа, кВ и продолжительность обработки 1, мин. Целью работы являлось определение параметров ВЧЕ-плазменной обработки, позволяющих получить максимальные значения гидрофильных показателей сурового трикотажного полотна, а так же оценить влияние каждого параметра.

Использованы математические методы планирования эксперимента, а именно центральное композиционное рототабельное планирование. Составлен план для трехфакторного эксперимента, в качестве факторов приняты основные параметры ВЧЕ-плазменной обработки: Х1 - 1, мин.; Х2 - 1а А; Х3 -Иа, кВ. Остальные факторы (вид плазмообразующего газа - воздух, расход плазмообразующего газа 0=0,04г/с и давление в разрядной камере Р=13,3Па) постоянны для всех вариантов. В табл. приведены уровни исследуемых факторов и интервалы их варьирования.

Таблица 1 - Уровни факторов и интервалы варьи-

Составлена матрица планирования экспериментов. В качестве выходного параметра принята капиллярность, наиболее наглядно характеризующая гидрофильные свойства исследуемого объекта. Результаты экспериментальных исследований обрабатывали с помощью программы «^аЙБЙса 6.0» методом регрессионного анализа. Поверхности отклика при постоянном значении продолжительности плазменной обработки, силы тока на аноде и напряжения представлены на рис.1-3.

Из рис.1-3 следует, что экстремум лежит в области эксперимента, точке экстремума соответствует максимальное значение капиллярности трикотажного полотна. С удалением от точки экстремума в обе стороны значение капиллярности снижается. Значение капиллярности является функцией силы тока, напряжения и продолжительности плазменной обработки, причем в случае рассмотрения зависимости капиллярности от силы тока на лампе анода и напряжения поверхность отклика носит характер «стационарного возвышения».

рования

Х1 Х2 Х3

Нижний уровень Х=-1 3 0,3 1,5

Основной уровень Х0=0 9 0,5 4,5

Верхний уровень Х=+1 15 0,7 7,5

Интервал варьирования 6 0,2 3,0

Размерность мин. А кВ

3D Surface Plot (Spreadsheet3 10v*20c) Var4 = 45,6485+515,2035*x+7,3561*y-483,016*x*x-2,3958*x*y-0,2562*y*y

Рис. 1 - Зависимость капиллярности сурового трикотажного полотна от продолжительности ВЧЕ-плазменной обработки и силы тока на лампе анода

Получены двухфакторные уравнения регрессии (1-3), адекватно описывающие влияние параметров плазменной обработки 1а, иа и 1 на капиллярность суровых трикотажных полотен.

И = 45,6 + 515,2х|а + 7,4x1 - 483,0х|а2 - 2,4х|ах1 - 0,2562*12.

И = 133,1 + 20,6хиа + 5,3x1 - 2,2х иа2 + 0,2хих1 - 0,26х 12.

Полученные уравнения позволяют прогнозировать значения капиллярности и устанавливать оптимальные режимы для получения заданных свойств. Графический анализ контуров поверхности отклика позволяет говорить о том, что при 0=0,04г/с, Рк=13,3Па можно выделить следующий оптимальный диапазон параметров ВЧЕ-плазменной обработки: 1а = 0,5-0,6 А, иа = 5кВ, г = 300-540с.

Литература

1. Садова, С.Ф. Использование НТП в отделке шерстяных материалов. Энциклопедия НТП, серия Б, ТХ1-5, М.: Янус-К, - 2006. - 538с.

2. Абдуллин И.Ш., Азанова А.А., Нуруллина Г.Н., Никитина А.А. Влияние концентрации красителя на цветовые характеристики хлопчатобумажного трикотажного полотна после крашения активным красителем марки «Ремазоль желтый КЯ» // Вестник Казанского технологического университета, - Т.14 №5, - 2011. - С.267-268.

напряжения

© А. А. Азанова - к.т.н., доцент каф. МТ КНИТУ, azanovlar@rambler.ru; Г. Н. Нуруллина - ст. преп. той же кафедры, nur.guthel@inbox.ru; Я. В. Ившин - д.х.н., проф. каф. ТЭП КНИТУ; Р. З. Азанов - к.х.н., доцент каф. МТ КНИТУ.

3D Surface Plot (Spreadsheet3 10v*20c) Var4 = 133,1186+20,6331*x+5,3769*y-2,1467*x*x+0,1736*x*y-0,2562*y*y

Рис. 2 - Зависимость капиллярности сурового трикотажного полотна от продолжительности ВЧЕ-плазменной обработки и напряжения

3D Surface Plot

I I 190

Рис. 3 - Зависимость капиллярности сурового трикотажного полотна от силы тока на лампе анода и