Влияние потока высокочастотной плазмы пониженного давления на адгезионные свойства полимерных текстильных материалов

УДК 677.027.622:621

Е. В. Кумпан, И. Ш. Абдуллин, В. В. Хамматова

ВЛИЯНИЕ ПОТОКА ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ ПЛАЗМЫ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ НА АДГЕЗИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОЛИМЕРНЫХ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Ключевые слова: полимер, плазма, модификация, адгезионная прочность, одежда.

Описаны результаты экспериментальных исследований адгезионной прочности полимерных текстильных материалов модифицированных потоком плазмы высокочастотного разряда пониженного давления. Установлено, что взаимодействие потока плазмы ВЧЕ - разряда с термоклеевыми прокладочными материалами и текстильными материалами на основе натуральных и синтетических полимерных волокон позволяет повысить адгезионную прочность клеевого соединения в 2,0 - 2,3 раза, что способствует улучшению качества одежды.

Keywords: polymer, plasma, updating, adhesive durability, clothes.

Results of experimental researches of adhesive durability ofpolymeric textile materials modified by a stream of plasma of the high-frequency category of the lowered pressure are described. It is established that interaction of a stream of plasma ВЧЕ - the category with thermoglutinous прокладочными materials and textile materials on the basis of natural and synthetic polymeric fibres allows to raise adhesive durability of glutinous connection in 2,0 - 2,3 times that promotes improvement of quality of clothes.

В настоящее время термоклеевые прокладочные материалы являются мощным инструментом в руках дизайнеров, конструкторов, технологов швейного производства, с помощью которых можно управлять внешней привлекательностью одежды, они позволяют компенсировать отдельные недостатки основных материалов, нежелательные в готовом изделии. Более того, термоклеевые прокладочные материалы играют важную роль в процессе эксплуатации одежды. Адгезионная прочность клеевого соединения материалов является одним из основных показателей качества в одежде, определяющих её внешний вид и формоустойчивость.

Повышение адгезионной прочности термоклеевых прокладочных материалов при влажно-тепловой обработке деталей швейных изделий является важной проблемой швейной отрасли. Актуальность этого технологического процесса обусловлена ещё и тем что, марки отечественных полимеров термоклеевых прокладочных материалов имеют низкий диапазон температуры плавления и индекс расплава, сырьевая база текстильного производства испытывает всё большую зависимость от качества синтетических полимерных волокон, которые более чувствительны к действию повышенных температур необходимых для расплава клея. Текстильные материалы на основе натуральных и синтетических полимерных волокон в процессе производства проходят заключительную отделку, нанесенные препараты образуют на поверхности текстильного материала сплошной тонкий слой. На этапе влажно-тепловой обработки, дублирования деталей одежды пленка препарата препятствует проникновению клея-расплава с активными центрами волокнообразующего полимера и становится причиной значительного снижения прочности клеевых соединений [1-2].

Одним из направлений расширения и улучшения качества ассортимента текстильных материалов на основе натуральных и синтетических полимерных волокон и термоклеевого прокладочного материала является модификация их свойств. Методы традиционной модификации включают два способа: химический и физический (структурный). Химическая модификация заключается в частичном изменении химического состава основного волокнообразующего полимера, а физическая модификация заключается в направленном изменении надмолекулярного и морфологического строения волокон. Альтернативным методам модификации поверхности текстильных материалов является такой нетрадиционный способ, как электрофизический на основе применения: электромагнитного поля, луча лазера,

воздействия плазмы газового разряда (дуговой, тлеющий, барьерный и др.). Особое место среди перечисленных методов занимает модификация текстильных материалов потоком плазмы высокочастотного емкостного (ВЧЕ) разряда пониженного давления. В КГТУ накоплен небольшой опыт использования плазменной технологии ВЧЕ-разряда пониженного давления с целью направленного изменения свойств текстильных материалов содержащих синтетические и натуральные полимерные волокна [3].

Данная статья посвящена разработке метода повышения адгезионной прочности клеевых соединений путем введения в технологический процесс швейного производства операций воздействия потока плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления перед процессом дублирования на основной и термоклеевой прокладочный материал.

Экспериментальная часть

Исследования проводились на тканях, технические характеристики которых представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические характеристики текстильных материалов

Наименование характеристик Наименование материалов

Основной материал Термоклеевой прокладочный материал арт. 1 С-216/8-34

Ткань плательная Ткань шерстяная

Волокнистый состав, % В.ПЭ - 100 В.ШР - 80 В ПЭ - 32

В.ПЭ - 20 В.Вис/ПЭ - 68

Поверхностная плотность, г/м2 160 180 75

Покрытие клея — — Полиамидное

Сопротивление расслаиванию, 0,6 0,5 —

Н/см

Число точек клея в 1 см — — 50

Модификация основного и термоклеевого прокладочного материала выполнялась на высокочастотной плазменной установке с частотой генератора 13,56 МГц, при мощности разряда (^,) от 0,5 до 2,0 кВт, давлении в вакуумной камере (Р) от 13 до 80 Па. В качестве плазмообразующего газа использовался аргон или воздух (О) от безрасходного режима до 0,08 г/с, время воздействия (1) от 60 до 540 с.

Плазменная обработка текстильных материалов осуществлялась между двумя параллельнорасположенными электродами равномерно по всей рабочей поверхности образца с лицевой и изнаночной сторон [3].

Процесс склеивания материалов производился на прессе проходного типа фирмы 08ШМА (Япония), при следующих технологических режимах обработки: температура прессующей поверхности 140 °С, продолжительность воздействия 10 с, времени воздействия было сокращено в 3 раза, согласно установленному режиму склеивания клеевых прокладочных материалов - 30 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.

Перед процессом дублирования влажно-тепловой обработки, основной и термоклеевой прокладочный материал подвергали обработке плазмой высокочастотного емкостного разряда пониженного давления, со следующими параметрами: рабочее давление в вакуумной камере (Р) 33Па, мощность разряда (^,) 1,7 кВт, в качестве плазмообразующего газа использовался аргон или воздух в безрасходном режиме, время воздействия (1) 60-540 с, частота генератора 13,56 МГц.

Результаты исследований

На основе экспериментальных исследований построен график зависимости адгезионной прочности пакета материалов состоящего «Ткань плательная + термоклеевой прокладочный материал» от продолжительности обработки потоком плазмы ВЧЕ-разряда пониженного

давления в интервале воздействия от 60 до 540с в среде плазмообразующего газа аргона и воздуха рис. 1.

• ОАг = 0 г/с, Шр = 1,7 кВт, Р = 33 Па -С^Овоздух = 0 г/с, Шр = 1,7 кВт, Р = 33 Па

Рис. 1 - Влияние продолжительности плазменной обработки на адгезионную прочность клеевого соединения текстильных материалов на основе синтетических полимерных волокон

Анализ зависимости адгезионной прочности клеевого соединения пакета материалов от времени обработки показывает, что воздействие потока плазмы ВЧЕ-разряда пониженного давления на основной и термоклеевой прокладочный материал перед процессом дублирования в течение 60 с в среде плазмообразующего газа - аргона увеличивает адгезионную прочность клеевого соединения пакета материалов в 1,8 раза, в плазмообразующей среде воздуха 2,3 раза по сравнению с контрольным необработанным образцом.

На рис. 2 показана зависимость адгезионной прочности клеевого соединения пакета материалов включающего «Ткань шерстяную + термоклеевой 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.

Рис. 2 - Влияние продолжительности плазменной обработки на адгезионную прочность клеевого соединения текстильных материалов на основе натуральных полимерных волокон

Анализ зависимости адгезионной прочности клеевого соединения пакета материалов представленный на рис. 2 показывает, 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 1,6 раз, в плазмообразующей среде воздуха в 2,0 раза.

Обсуждение результатов

Из графиков видно, что обработка основного и термоклеевого 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 текстильных материалов в 2,0 - 2,3 раза, при этом не изменяется внешний вид пакета материалов, сохраняются эксплутационные свойства, с увеличением времени воздействия прочность клеевого соединения снижается, наблюдается деструкция термоклеевого прокладочного материала.

Результаты экспериментальных исследований объясняются тем, что воздействие потока плазмы высокочастотного емкостного разряда пониженного давления на основной материал приводит к удалению различных препаратов и загрязнений, нанесенных на поверхность материала в процессе отделки, что способствует хорошему проникновению клеевой композиции к активным центрам волокнообразующего полимера и позволяет повысить адгезионную прочность клеевых соединений при дублировании деталей одежды.

Воздействие потока плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления на термоклеевой прокладочный материал приводит к снижению степени кристалличности полиамидного клея, уменьшению доли аморфных участков, снятию внутренних напряжений в клеевом соединении, что сказывается на текучести и температуре плавления клея, увеличению связей между звеньями адгезива и субстрата.

Вывод. Таким образом, разработанная технология модификации основного и термоклеевого прокладочного материала потоком плазмы ВЧЕ - разряда пониженного давления позволяет повысить адгезионную прочность клеевого соединения при дублировании деталей одежды в 2,0 - 2,3 раза. Данный способ склеивания позволяет сократить продолжительность прессования при этом повысить качество одежды.

Литература

1. Кузьмичев, В.Е. Выбор термоклеевых прокладочных материалов для одежды: Текст лекций / В.Е.Кузьмичев, О.В. Семкина - Иваново: ИГТА 1999. - 96с.

2. Птицина, С.А. Совершенствование технологии клеевого соединения деталей швейных изделий / С.А. Птицина, Г.В. Колотилова, В.В. Веселов // Известие вузов - Швейная промышленность. - Иваново, 1990. № 4. - С. 57-60

3. 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, elenevk@mail.ru; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ; В. В. Хамматова - д-р техн. наук, проф., зав. каф. дизайна КГТУ.