 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Технологические эффекты плазменного травления
|
|
| Тип разряда; плазмообрзующий газ; параметры обработки | Результаты | |||||||||
| Изменение технологических и потребительских свойств | Изменение микроструктуры и химического состава поверхности | |||||||||
| ПЭФ ткань | ||||||||||
| Тлеющий разряд в N2, O2, CO2, NH3, в воздухе, f =0,05¸100 КГц, j =0,5¸2,4 мА/см2, Р =13-400 Па. Оптимальные параметры: f =1¸10 КГц, j =1¸1,5 мА/см2, Р =67 Па | Время растекания водяной капли уменьшаилось с 300 до 1 с. Рост времени обработки привел к улучшению смачиваемости и устойчивости эффекта к стиркам. Наблюдался рост сорбции-десорбции водяных паров. | Электронная микроскопия (ЭМ) свидетельствовала об образовании на поверхности волокон микропор. качественных изменений не наблюдалось. Наблюдалась хорошая корреляция между образованием микропор и изменением гигроскопических свойств. | ||||||||
| Продолжение таблицы 1.2. | ||||||||||
| ПЭФ и смешанные ПЭФ/ХБ ткани | ||||||||||
| ВЧ разряд в N2, O2, CO2, в воздухе, f =1; 13,56 МГц, j =0,41¸1,52 мА/см2, Р =133 Па, d =10 мм | Капиллярность выросла с 25 до 200 мм, с 300 до 1 с уменьшилось время растекания водяной капли. Прочностные характеристики, устойчивость к истиранию воздухо- и паропроницаемость сохранились. Улучшилась вымываемость жировых и пигментных загрязнений. Наилучшие результаты характерны для плазмы кислородосодержащих газов. | не исследовались | ||||||||
| Смешанная ПЭФ/ХБ ткань 52, 2/47, 8 | ||||||||||
| ВЧ разряд в N2, O2, в воздухе, f =13,56 МГц, Рр =100;200;300 Вт, t =0¸20 мин, Q =50 см3/мин | Плазмообработка позволяла удалять ПВС шлихту. Расшлихтовка проводилась в две стадии - обработка в разряде и промывка водой. Степень удаления ПВС шлихты зависела от мощности разряда, времени обработки в плазме кислорода | Появление в ИК спектрах ПВС полосы l=6,15 мкм (карбоксильные группы) свидетельствуют о том, что удаление ПВС шлихты – окислительный процесс. | ||||||||
| ХБ ткань | ||||||||||
| ВЧ разряд в потоке технического аргона, f =13,56 МГц, Рр =40 Вт, Р =13,3 Па, Q =6,5 см3/мин, t =0¸90 мин | Образцы хорошо смачивались водой и водными растворами красителей, вдвое возросла скорость смачивания, несколько возросла скорость сушки. Общая водопоглощающая способность не изменилась | Спектры ЭСХА показали удвоение соотношения О:С. По данным ЭПР, в поверхностном слое целлюлозы образуются свободные радикалы. На ИК спектре МНПВО появляется дополнительный пик в области 5,8мкм (карбонильные группы) | ||||||||
| Продолжение таблицы 1.2. | ||||||||||
| Шелковая ткань | ||||||||||
| ВЧ разряд в N2, f =18 МГц, Р =13,3 Па, Рр =100 Вт, t =0-90 мин | Улучшилась смачиваемость и увеличилась скорость сушки ткани, что объяснялось авторами удалением серицина или образованием на поверхности волокон гидрофильных полярных групп | ЭМ свидетельствовала об изменении поверхностной морфологии волокон. Увеличивалась пористость. ИК спектр МНПВО свидетельствовал об изменении степени кристалличности поверхностного слоя (несколько сот ангстрем). Наиболее сильному воздействию подверглись аморфные зоны волокна. | ||||||||
| Шерстяное волокно | ||||||||||
| Шерстяная ткань ВЧ разряд в O2 и N2, f =13, 56 МГц, N =50; 100 Вт, t =5 - 90 мин, P = 133 Па | Кислородная плазма позволяет более эффективно регулировать усадку, которая может быть менее 10 % без снижения прочности на разрыв. | По данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, а также реакции Авердена, кислородная плазма вызывает более сильное разрушение поверхности волокна. | ||||||||
| ВЧ разряд в воздухе, N2, O2, CO2, H2, He, NH3, Рр =30,60 Вт, Р = 267;400;533 Па, t =0,7¸1,5 c | Наблюдалось уменьшение усадки после стирки изделия из обработанных волокон до 2 - 4 % независимо от рода плазмообразующего газа, на основании чего авторы предполагают, что наиболее существенной реакцией в механизме процесса является электронный удар | не исследовались | ||||||||
| Продолжение таблицы 1.2. | ||||||||||
| Полиамидные волокна | ||||||||||
| СВЧ разряд в Ar, N2, NH3, в воздухе Постпрививка аллиламина; плазменная полимеризация гексаметилдисилокана (ГМДСО) f =2,45 ГГц, Рр =100 - 700 Вт, Р =27-133 Па, t =5¸60 c | Плазменная обработка улучшает адгезию волокон с триазиновыми смолами. Усилия отрыва возрастают от 1,1 раза в случае Ar до 2 раз в случае ГМДСО. Эффективность плазмообработки возрастает при уменьшении временного интервала между активацией и пропиткой смолой | Улучшение адгезионной способности ПА связывается с физико-химическими изменениями поверхности волокон | ||||||||
| Плазменное модифицирование полимерных материалов. | ||||||||||
| f =13,56 МГц; Рруд.= 0,25 Вт/см3; Р =93,3 Па; fн.у .=200 см3/мин; t =1 мин, O2 | Повышение глубины окраски, повышение стойкости к атмосферной коррозии | После плазменной обработки пропитка смолой | ||||||||
| f =5¸10 кГц; Р =133 Па; Ррп =0,7кВт/(м2 ∙мин); Воздух | Подготовка под печать шерстяных платочных и полиэфирных тканей | Заменяет использование гипохлорида натрия в кислой среде. Степень отстирывания растет в 1,7 раза. Роботизированный комплекс | ||||||||
| ВЧ; Р =266¸533 Па; Рруд.= 0,4¸0,6 Вт/см3; t =0,7¸1,5с; Различные газы | Снижение усадки нитей шерсти при обработке нитей. Повышение стойкости к атмосферной коррозии | Степень усадки снижается с 44% до 2¸8% | ||||||||
| Коронный разряд; f =2 кГц; Рр =17,5 кВ | Увеличение сопротивляемости к усадке при свалянии и к истиранию шерсти, мохера, хлопка. Повышение стойкости к атмосферной коррозии | Изменение электростатических свойств. Сопротивление к истиранию возрастает на 50% для волокон хлопка | ||||||||
| Продолжение таблицы 1.2. | ||||||||||
| f =13,56 МГц; Р =13,3¸200 Па; Рруд. =0,025 Вт/см3; CF4 | Повышение гидрофобных свойств. Повышение стойкости к биологической и атмосферной коррозии | Придание тканям водоотталкивающих свойств. Водоотталкивающие свойства хлопка и шелка достигают уровня шерсти | ||||||||
| Барьерный разряд | Повышение прочности термоклеевых соединений силиконизированной плащевой ткани с прокладочными материалами Повышение стойкости к атмосферным воздействиям. | Сопротивление расслаиванию возрастает в 12 раз | ||||||||
| Воздух, O2; ВЧ-разряд, f =13,76 МГц, Р =133 Па, Рр =200Вт, t =20мин. | Расшлихтовка ткани из смеси полиэфирного волокна с хлопком (ПВС-шлихта) | Плазменное травление | ||||||||
| Воздух; Р =1.33¸266Па, f =1кГц¸40мГц, Рр =0,1¸1Вт/с2 | Обработка листовых материалов и тканей | '' | ||||||||
| NH3; ВЧ- разряд, f =1¸30 мГц, Р =13300¸66500 Па, f =13,56 мГц, Рр 20¸80 Вт, q =1¸5 см3/мин, t =2ч | Придание малосминаемости, водоотталкивающих свойств и снижение растворимости в водных, щелочных растворах целлюлозных материалов | '' | ||||||||
| N2; ВЧ-разряд, f =18 мГц, Рр =100 Вт, t =0¸90мин. | Увеличение смачиваемости и скорости сушки шелковой ткани | '' | ||||||||
| Окончание таблицы 1.2. | ||||||||||
| Ar; ВЧ-разряд, f =13,36 мГц, q =6,5 см3/мин, t =0¸90мин, Рр = 40 Вт, Р =13,3 Па | Улучшение смачиваемости водой и растворами красителей, увеличение скорости сушки х/б ткани | '' | ||||||||
| N2, O2, CO2, воздух; ВЧ-разряд, f =1мГц, f =13,56мГц, j =0,41(1,52) мА/см2, Р =133 Па | Улучшение гидрофиль-ности, улучшение вымываемости жировых и пигментных загрязнений ткани | '' | ||||||||
| N2, O2, CO2, воздух; ВЧ - раряд, f =13,56 мГц, Рр = 100¸300 Вт, q =50 см3/мин, t до 20 мин. | Удаление ПВС-шлихты из смешанной ПЭФ- х/б ткани | '' | ||||||||
| Режимы обработки полимерных материалов | ||||||||||
| Воздух, O2, N2, H2, CO2, He, NH3; ВЧ-разряд, Рр =30¸60 Вт, Р =266¸532Па, t =0,7¸1,5с; O2, N2; ВЧ-разряд, f =13,56 мГц, Рр = 50¸100Вт, t =5¸90мин., Р =133Па | Уменьшение усадки шерстяной ткани | '' | ||||||||
| Примечание: Р - давление; Рр - мощность разряда; t - время обработки; I - ток разряда; j - плотность тока разряда; f - частота возбуждающего поля; G - расход газа. | ||||||||||
Проведенные исследования показали, что в результате обработки барьерным разрядом скорость крашения существенно улучшается. Поверхность текстильных волокон становится более однородной, за счет чего улучшаются также и их механические свойства, в частности несминаемость.
Таким образом, при помощи обработки текстильных волокон барьерным разрядом увеличивается их стойкость к биологическим и атмосферным воздействиям.
Исследовалась обработка меховых шкур в низкотемпературной плазме тлеющего разряда с целью интенсификации жидкостных процессов, не ухудшая при этом свойств кожи и волосяного покрова меховых шкур [196,197]. В качестве объектов исследования использовали шкурки крота, кролика, каракуля и меховой овчины невыделанные и выделанные, отвечающие по показателям качества требованиям действующих стандартов на данные виды мехового сырья и полуфабриката. В результате проведенной работы сделан вывод о том, что использование НТП тлеющего разряда позволяет значительно интенсифицировать технологические процессы обработки меха (в частности крашение), придать ему гидрофильные и сорбционные свойства.
Исследовалась обработка компонентами реактивной плазмы шерстяных волокон с целью придания нормально гидрофобной поверхности гидрофильности [198-208]. Расход рабочего газа (промышленный кислород) составлял 6,0 и 12,0 см3/мин., частота генератора 13,56 МГц. Давление в разрядной камере варьировалось в пределах 0,75 ´ 10-3-0,75 ´ 10-1 Торр, мощность источника (непрерывно или в единичной пульсации продолжительностью между 0,1 и 0,2 с) от 25 до 300 Вт. Образцами являлись пучки прямых ткацких шерстяных волокон размером 140 на 40 мм2, базовое давление составляло около 0,75 ´ 10-6 Торр. Установлено, что новые химические связи, сформированные на поверхности волокон, делают гидрофобную поверхность гидрофильной.
Плазмохимическая обработка шерстяных материалов приводит к модификации и частичной деструкции тонкого поверхностного слоя и используется для подготовки изделий под печать с целью повышения сорбционно-диффузионных характеристик кислотных красителей [209]. Из предварительных исследований известно, что обработка льняных тканей в низкотемпературной плазме позволяет существенно увеличить их капиллярность [210,211]. В связи с этим представляет интерес обработка льна в тлеющем разряде, т. к. этот способ не только более эффективный, но и более экологически чистый, чем традиционные методы повышения капиллярности льна. Изучалось воздействие плазмы разряда постоянного тока на суровую льняную ткань. Методика обработки и характеристики разряда те же, что и для образцов отбеленной ткани. Печатание по суровой ткани обработанной плазмой показало, что количество фиксированного красителя возрастает в три раза по сравнению с фиксацией красителя исходным образцом. То есть данную обработку можно использовать для придания гидрофильных свойств суровым льняным тканям, тем самым, повышая их стойкость к атмосферным воздействиям и для улучшения качества печати льняных тканей. Проводились также исследования возможности модифицирования поверхностных свойств и травления полимеров в низкоэнтальпийной неравновесной плазме [212-238]. Результаты данных исследования показаны в табл. 1.2.
Исследовалось влияние неравновесной низкотемпературной плазмы на шерсть, х/б ткань и другие полимерные материалы. Режимы обработки полимерных материалов приведены в табл 1.2. [239-263].
Эффекты, достигаемые с помощью воздействия плазмы на полимеры показаны в табл. 1.3. [264-284].
В табл. 1.4. приведены сведения об использовании различных плазмообразующих газов при обработке полимерных материалов [285-293].
Представленные данные, показывают, что при помощи традиционных, электрофизических и плазменных методов возможно достижение увеличения стойкости ВММ к атмосферным и биологическим воздействиям. Однако, все эти методы оказывают воздействие на структуру ВММ и, при улучшении одних характеристик, нередко следует ухудшение других. При обработке плазменными методами неблагоприятное воздействие на структуру ВММ является наименьшим, по сравнению с традиционными и электрофизическими методами обработки ВММ.
Таблица 1.3.
Дата публикования: 2015-01-14; Прочитано: 654 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
