Модификация капиллярно-пористых ВМС, типа меха, низкотемпературной плазмой пониженного давления

ХИМИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛИМЕРОВ

УДК 675.6

Е. И. Мекешкина-Абдуллина, И. Ш. Абдуллин

МОДИФИКАЦИЯ КАПИЛЛЯРНО-ПОРИСТЫХ ВМС, ТИПА МЕХА, НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМОЙ ПОНИЖЕННОГО ДАВЛЕНИЯ.

Ключевые слова: капиллярно-пористые высокомолекулярные соединения, ВЧЕ-разряд.

В статье исследуется взаимодействие капиллярно-пористых высокомолекулярных соединений с ВЧ-разрядом пониженного давления. Изучено его влияние на: прочность, эластичность, равномерность окраса и качество структуры волоса. Доказано, что обработка меха потоком плазмы позволяет повысить прочность, температуру деструкции, бактерицидность. В результате обработки повышается качество продукции за счет улучшения физико-механических и физико-химических свойств структуры меха.

Keywords: capillary-porous high-molecular connection, the low temperature plasma.

In article interaction of capillary-porous high-molecular connection with highly frequency category is investigated at the lowered pressure. Its influence on durability, elasticity, and quality of structure of hair is investigated. It is proved that processing of fur by a plasma stream allows to raise durability, temperature of destruction, bacterial action. As a result of processing quality of production at the expense of improvement of physicomechanical and physical and chemical properties of structure of fur raises.

Взаимодействие капиллярно-пористых ВМС с плазменным потоком ВЧЕ-разряда пониженного давления, представляет интерес в разрезе улучшения потребительских и эксплуатационных характеристик меха, таких как: прочность, эластичность, равномерность окраса, качество структуры волоса.

Конструкции ВЧЕ-плазмотрона, используемого в работе представлена на рис. 1. Входные параметры плазменной установки изменялись в следующих диапазонах: расход плазмообразующего газа от 0,02 до 0,08 г/с; давление в рабочей камере от 10 до 133 Па; мощность разряда от 0,2 до 2,6 кВт; частота поля 1,76 МГц и 13,56 МГц; вид плазмообразующего газа - аргон.

Температура образцов в процессе их обработки плазмой определялась с помощью хромель-аллюмелевых и хромель-капелевых термопар. Измерение ЭДС термопары осуществлялось потенциометром ПП-63 (класс точности 0,5). Относительная погрешность измерения температуры образцов в экспериментах не превышала 5%.

Исследование микроструктуры поверхности натурального меха, подвергшегося обработке потоком ВЧ-плазмы, осуществлялось с помощью электронного микроскопа РЭММА-202М. Оценка структурных измерений производилась методом

рентгеноструктурного анализа на дифрактометре «Дрон-3М». Оценка физико-механических свойств сделана в соответствии с ГОСТами на указанные виды меха.

Рис. 1 - Высокочастотный емкостной плазмотрон с электродами: 1 - электроды, 2 -медные трубки, 3 - базовая плита, 4 - прижимной фланец, 5 -уплотнительная прокладка, 6 - расширительная камера

Для оценки влияния низкотемпературной плазмы на физико-механические свойства меха определяли намокаемость, светостойкость, прочность при растяжении и содержание влаги. Поскольку предел прочности при растяжении меховых материалов определяется толщиной, строением и характером переплетения в ней коллагеновых волокон, методами выделки, содержанием в полуфабрикате влаги и жира, исследуемые образцы брались из одной партии с фиксированными свойствами.

Физико-химические свойства меха характеризуются такими параметрами как бактериальная зараженность сырья, температура сваривания, процентное содержание оксида хрома в образцах после дубления и после додубливания, оптическая плотность раствора в котором проводится дубление, додубливание и крашение, а также содержание красителя в образце после крашения.

Показано, что при обработке полуфабриката меха в режиме Рр = 1кВт, G = 0,04 г/с, I = 3 мин, Р = 19 Па достигается максимальное улучшение физико-механических свойств: прочность повышается на 25%, температура сваривания (на 4%), намокаемость (на 230 %) перед жидкостными процессами.

Изменение смачиваемости поверхности меха, т.е ее гидрофильности в результате обработки в струе ВЧЕ-разряда пониженного давления происходит за счет усреднения размеров пор.

Одним из важнейших параметров сырья, который существенно влияет на качество готовых изделий из меха является степень бактериальной зараженности сырья, характеризующаяся осветлением соответствующего раствора.

Найдено, что при обработке сырья в режиме G = 0,04 г/с; Рр = 0,9 кВт; ^ = 3 мин; Р = 26,6 Па, бактерицидность увеличивается на порядок.

Исследовалось воздействие ВЧЕ-разряда на меховой полуфабрикат овчины перед дублением, додубливанием и крашением. Изучение проводилось как для случая обработки только перед одной из указанных операций, так и при обработке перед каждой операцией.

Установлено, что за счет обработки ВЧЕ-разрядом пониженного давления меха перед вышеперечисленными операциями в режиме: G = 0,04 г/с; Рр = 1кВт; I = 3 мин, Р = 26,6 Па; удается повысить скорость дубления и додубливания в два раза, а крашения в 1,5 раза. При этом интенсивность окраса улучшается, повышается светостойкость, о чем свидетельствует тот факт, что при проведении испытаний на светостойкость за стандартное время испытания окрас обработанных образцов не изменился.

Получено, что наилучшие результаты дает обработка меха перед каждой операцией: отмокой, дублением, додубливанием и крашением.

Производились исследования структурных изменений меха в результате его модификации в ВЧЕ-разряде пониженного давления.

Анализ микрофотографий кожевой ткани меха свидетельствует, что зажигание ВЧЕ-разряда в порах капиллярно-пористых материалов приводит к разволокнению. Кроме того, обработка ВЧЕ-разрядом делает поверхность более однородной, увеличивает количество пор средних размеров, уменьшает количество мелких и крупных и очищает поверхность от остаточных загрязнений в результате чего жидкостные процессы проходят более качественно, что существенно повышает стойкость кожевой ткани меха.

Анализ дифракционных картин исследуемых образцов позволяет заключить, что структура меха после его модификации в ВЧЕ-разряде пониженного давления становится более упорядоченной, за счет увеличения процентного отношения кристаллической фазы к аморфной.

Описанные выше изменения свойств меха объясняются тем, что модификация натурального меха происходит за счет рекомбинации заряженных частиц на поверхности и бомбардировки ее низкоэнергетическими ионами с энергией (д) значения которого изменяется от, энергия ионной бомбардировки поверхности 65 до 80 эВ и плотностью их потока от 0,75 до 0,85 А/м2. При этом разряд горит и в порах меха, что дает возможность реализовать объемную обработку. Таким образом, струйная плазменная обработка полуфабриката меха приводит к разделению волокнистой структуры дермы и изменению извитости пучков волокон.

Таким образом, обработка меха потоком плазмы ВЧЕ-разряда, позволяет повысить прочность (на 25-30%), температуру сваривания (на 4%), намокаемость перед жидкостными операциями (на 230 %), бактерицидность и светоскойкость на порядок выше исходной.

Благодаря плазменной обработке повышается интенсивность окраса, равномерность и глубина прокраса, структура волоса становится более равномерной и упорядоченной, а следовательно улучшается его внешний вид.

В результате, разработан технологический процесс производства меха, с использованием ВЧЕ-разряда пониженного давления, позволяющего существенно повысить стойкость меха к биологической и атмосферной коррозии.

Применение плазменной обработки меха перед дублением и крашением обеспечивает ряд преимуществ: позволяет снизить расход дубящих веществ и красителей, ускоряет технологический процесс, что дает повышение производительности труда на 1,5-2%.

Предлагается ввести плазменную обработку сырья перед отмокой в режиме: плазмообразующий газ - аргон; Р = 26,6 Па; I =180 с; Рр = 0,9 кВт; G = 0,04 г/с; / = 13,56 МГц; и обработку меха перед дублением и крашением в режимах плазмообразующий газ - аргон, давление Р = 26,6 Па; I =180 с; Рр = 1 кВт; G = 0,04 г/с; / = 13,56 МГц.

Такая схема дает максимальную интенсификацию жидкостных процессов при сохранении последовательности технологических процессов и операций традиционного базового техпроцесса, при этом не требуется организации большого количества дополнительных операций загрузки- выгрузки материалов и сохраняется возможность проведения некоторых процессов в одном барабане.

Качество продукции повышается, за счет улучшения характеристик физико-механических, физико-химических свойств, структура меха Плазменная обработка позволяет повысить интенсивность окраса, равномерность и глубину прокраса, структура волоса становится более равномерной и упорядоченной, а следовательно он выглядит более гладким, блестящим, с улучшенным внешним видом.

© Е. И. Мекешкина-Абдуллина - канд. техн. наук, доц. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ; И. Ш. Абдуллин - д-р техн. наук, проф., зав. каф. плазмохимических и нанотехнологий высокомолекулярных материалов КГТУ, abdullin_i@kstu.ru.