CC BY
52
Э. А. Хамматова, Л. Н. Абуталипова, Е. А. Мекешкина - Абдуллина
ПЛАЗМЕННАЯ ОБРАБОТКА КАК СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ РАЗРЫВНОЙ НАГРУЗКИ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПЛЕНОЧНОГО МАТЕРИАЛА *
Ключевые слова: многофункциональный пленочный материал, «холодная» плазма, текстильный материал, разрывная
нагрузка.
В работе проведено исследование разрывной нагрузки многофункционального пленочного материала после воздействия потока «холодной» плазмы пониженного давления.
Key words: multi-functional film material, cold plasma, textile material, the breaking load.
Have been investigated the breaking load of the multifunctional membrane materials after the influence of a stream of cold plasma of reduced pressure.
Введение
Многофункциональный пленочный материал на основе полиуретановой дисперсии структурированной наночастицами серебра является основным полимером в технологическом процессе герметизации шва при изготовлении защитных швейных изделий специального назначения,
благодаря которому повышается комплекс показателей эксплуатационных свойств готового изделия. При этом необходим достаточный ресурс защитных свойств, гарантирующий надежность изделий в эксплуатации. Поскольку использование изделий в экстремальных условиях внешней среды требует обеспечения высокого уровня защиты в течение всего срока эксплуатации [1].
Выполнение этих требований невозможно без совершенствования производственных процессов или внедрения прогрессивных
технологий.
В последние годы для повышения герметизации швов защитных швейных изделий используются механические и физико - химические блокирующие воздействия, которые имеют ряд
недостатков и не нашли широкого применения в производстве изделий специального назначения.
Поэтому решение проблемы необходимо осуществлять путем разработки новых технологий герметизации швов, основанных на использовании достижений в области водоотталкивающей отделки и адаптации их к особенностям процессов швейного производства.
Один из путей движения в данном направлении - это использование нетрадиционных методов модификации в технологии получения многофункционального пленочного материала.
Перспективным нетрадиционным методом
модификации является применение потока «холодной» плазмы пониженного давления, которое позволяет целенаправленно изменять структуру и за счет этого регулировать эксплуатационные свойства как натуральных, так и смешанных тканей с водоотталкивающей пропиткой. Кроме того, плазменная технология относится к экологически безопасным методам обработки [2-4].
В связи с этим представляет интерес исследования возможности применения метода
обработки потоком «холодной» плазмы пониженного давления, как многофункционального пленочного материала, так и композиционного материала (состоящего из основной ткани из которой изготавливается защитная одежда и
многофункционального пленочного материала), для повышения герметичности швов при воздействии различных агрессивных сред и воды, а также регулирования их структуры и свойств. Этот нестандартный подход показал очень хорошие результаты, открыв новое направление,
совершенствования плазмохимической технологий обработки и отделки материалов легкой промышленности.
Работа направлена на решение актуальной проблемы улучшения эксплуатационные свойств нового многофункционального пленочного
материала за счет обработки потоком «холодной» плазмы пониженного давления с целью создания малооперационной технологии герметизации швов водозащитных швейных изделий.
Экспериментальная часть
В качестве объекта исследования применяется многофункциональный пленочный материал, водной полиуретановой дисперсии с частицами наносеребра, используемый в качестве основы клеев для склеивания текстильных и пленочных материалов, а также герметизации швов.
Экспериментальные образцы монофункциональных пленочных материалов обрабатывались на экспериментальной плазменной установке в потоке «холодной» плазмы. Режим плазменных обработок регулировали путем изменения нижеперечисленных параметров в следующих пределах: расход газа (в)
0,02-0,1 г/с, мощность разряда (Мр) 0,1-2,5кВт,
рабочее давление в разрядной камере (Р) 13,3133 Па; частота генератора (/) 13,56 МГц,
продолжительность обработки (т) 1-15 мин.
Температура обработки образцов в потоке «холодной» плазмы равна комнатной и не превышает 35-450С. В качестве плазмообразующего газа, использовались аргон и воздух, и смесь инертного газа - аргон и углеводородного газа - пропан - бутан в соотношении 70:30 соответственно.
Разрывная нагрузка швов или прочность ниточных соединений (швов) на разрыв является важнейшим технологическим и эксплуатационным показателем специальной одежды и других изделий. Оценка прочности швов осуществляется, как правило, экспериментально, значительно реже расчетным путем. Стандартный метод экспериментальной оценки ниточных швов (ГОСТ 12.4.234-2012) позволяет определить выносливость многофункционального пленочного и текстильного материала, то есть устойчивость швов из этих материалов к действию многоцикловых нагрузок.
Эффект плазменного воздействия оценивался при сравнении характеристик материалов обработанных в потоке «холодной» плазмы в оптимальном режиме, выбранном на рис.1, к образцам контрольным, то есть не подвергшимся плазменной обработке.
Экспериментально полученные зависимости разрывной нагрузки швов от времени обработки многофункционального пленочного и текстильного материала представлены на рис. 1.
Рн,%
О 60 120 180 240 300
смесь газов —Н— воздух —й— аргон
Рис. 1 - Зависимость разрывной нагрузки швов многофункционального пленочного и
текстильного материала от времени обработки (в=0,04г/с, Р=26,6Па, Wр=1,7 кВт)
Из графика видно, что в зависимости от вида плазмообразующего газа возникают локальные максимумы и минимумы, которые свидетельствуют о повышении эксплуатационных свойств
многофункционального пленочного материала,
исключение составляют материалы, обработанные в смеси плазмообразующих газов аргон-пропан-бутан в соотношении 70% к 30%. Появление максимума в данных режимах характеризует увеличение прочности ниточных соединений.
Заключение
В результате экспериментальных
исследований предлагается новый метод наноструктурирования полимерных дисперсий, а так же модификации многофункциональных пленочных материалов потоком «холодной» плазмы с целью улучшения разрывной нагрузки, поскольку является важнейшей эксплуатационной характеристикой.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что у образцов многофункциональных пленочных материалов подвергнутых воздействию потока «холодной» плазмы, в режиме Wр=1,7кВт, Р=26,6Па, в=0,04г/с, т=3мин, f=13,56МГц,
повышается прочность до 35 %. Существенно влияет на прочность многофункционального пленочного материала - степень ориентации. Чем больше степень ориентации, тем макромолекулы большей степени распрямлены, ориентированы относительно продольного шва герметизированного
многофункциональнымым пленочным материалом. В результате уменьшения расстояния между макромолекулами силы Ван-дер-Ваальса дополняются более прочными водородными связями, при этом увеличиваются суммарные силы межмолекулярного взаимодействия, а следовательно, повышается разрывная прочность шва.
Литература
1. Метелёва, О. В. Как обеспечить герметичность водозащитных изделий? / О. В. Метелёва, Б. П. Покровская, В. В. Веселов, Л. И. Бондаренко // Технический текстиль. - 2003. - № 7/июнь. - С. 43-44.
2. Абдуллин И.Ш., Хамматова В.В., Кумпан Е.В. Плазменная обработка как метод повышения прочности тканей // Прикладная физика. - М.: РАН ВАК, 2005. -№6. - С. 92-94.
3. Абдуллин И.Ш., Кудинов В.В., Хамматова В.В. Влияние потока низкотемпературной плазмы на гигроскопические свойства текстильных материалов из натуральных волокон // Перспективные материалы. - 2007. - № 2. - С. 65-68.
4. Абдуллин И.Ш. Влияние потока низкотемпературной плазмы ВЧ - разряда на свойства текстильных материалов / И. Ш. Абдуллин, В. В. Хамматова // Вестник Казанского технологического университета.- 2004. - № 1-2, С. 28-31.
5. Хамматова Э.А. Создание многофункционального пленочного материала с улучшенными адгезионными свойствами / Э.А.Хамматова, Л.Н.Абуталипова, Е.А. Мекешкина - Абдуллина // Вестник Казанского технологического университета.- 2013. - № 14, С. 144-147.
© Э. А. Хамматова - ассистент кафедры дизайна, КНИТУ, [email protected]; Л. Н. Абуталипова - д.т.н., профессор, зав. кафедрой моды и технологии, КНИТУ, [email protected]; Е. А .Мекешкина - Абдуллина - к.т.н., доцент кафедры физики, [email protected].
*Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в соответствии с требованием государственного контракта №.14.513.11.0068.
