خواص سطحی پارچه‌ پلاسما دمای پایین

خواص سطحی پارچه‌ پلاسما دمای پایین – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  نساجی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

خواص سطحی پارچه‌ها تحت تاثیر فرآوری پلاسما با دمای پایین

چکیده

نتایج تحقیقات گذشته نشان می‌دهند که پس از فرآوری پلاسما، خاصیت جذب آب یا آبدوستی نمونه‌های پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی را افزایش داده است و فرآیند رنگرزی و شستشوی این پارچه‌ها نیز تقریبا تا میزان ۵۰% بهبود یافته است. در این مقاله، دو نوع گاز پلاسما: گاز پلاسما پلیمریزه شده هگزافلورواتیلن (C₂F₆) و گاز پلاسما اکسیژن راکتیو غیر پلیمریزه شده (O₂) برای انجام فرآوریهای مد نظر بر روی پارچه‌های پشمی و پنبه‌ای مورد استفاده قرار گرفت. با استفاده از گازهای پلاسما نه تنها توپوگرافی سطحی اصلاح شد، بلکه ترکیبات شیمیایی سطحی نمونه‌ها نیز تغییر یافت. تاکنون، تعداد زیادی از روش‌های تحلیلی برای شناسایی ویژگیهای متفاوت سطحی پارچه‌ها نظیر SEM, XPS و غیره مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

کلمات کلیدی: منسوجات، زبری سطحی، فرآوری پلاسما، ارزیابی فیزیکی، آزمایش SEM ، آنالیز XPS

خواص سطحی پارچه‌ پلاسما دمای پایین

۱- مقدمه

پلاسمای دمای پایین تاکنون توسط صنایع مختلف برای فرآوری بر روی مواد پلیمری و فلزی استفاده شده است. ساختار مواد لیفی و منسوجات در مقایسه با سطوح پلاستیکی و فلزات مسطح خیلی پیچیده‌تر است، اما اخیرا استفاده از این فرآیند به موضوع جذابی برای صنعت منسوجات تبدیل شده است.

پلاسما را می‌توان برای اصلاح انواع متفاوتی از محصولات نساجی مورد استفاده قرار داد. این روش تاکنون برای اصلاح سطح الیاف نظیر: افزایش تنش و کرنش شکست لیف کربن و افزایش مقاومت جمع‌شدگی پارچه‌های پشمی استفاده شده است. تاکنون گزارش شده است که قرارگیری نخ پنبه‌ای در معرض پلاسمای تخلیه تابش الکتریکی یا تخلیه تابناک منجر به افزایش استحکام پارگی نخ شده است. فرآوری سطح فوقانی الیاف پشمی با پلاسما منجر به بهبود چشمگیر خواص پشم در فرآیندهای ریسندگی و رنگرزی می‌شود. تولید پارچه‌های پشمی از این طریق، پتانسیل قابل توجهی را برای تولید محصولات قابل شستشو ارائه داده است که در آنها تکنیک‌های اکسیداسیون ‌تر به کمترین میزان رسیده است. با رجوع به تحقیقات گذشته، قرارگیری پارچه‌هایی با الیاف طبیعی در معرض پلاسما می‌تواند منجر به ایجاد سطوح بسیار فعال شود. در نتیجه، اهداف این مقاله تعیین ترکیب فیزیکی و شیمیایی سطوح پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی قرار گرفته در معرض پلاسمای دمای پایین می‌باشد. این روش می‌تواند اطلاعات بیشتری را در مورد خواص سطحی نمونه‌های فرآوری شده با پلاسما فراهم کند. تصاویر SEM (میکروسکوپ الکترونی پیمایشی) اطلاعاتی را درباره مورفولوژی سطوح پارچه‌های فرآوری شده ارائه می‌کند. سیستم ارزیابی کاواباتا (KES) برای ارزیابی خواص فیزیکی (قابل مشاهده) سطوح، پارچه استفاده خواهد شد. ترکیب شیمیایی هر نمونه فرآوری شده توسط XPS اندازه‌گیری می‌شود. زاویه تماس نیز بعنوان نشانگر مقایسه میان پارچه‌های فرآوری شده و نشده بکار گرفته خواهد شد.

خواص سطحی پارچه‌ پلاسما دمای پایین

۲- تجربیات

۱-۲٫ ویژگیهای نمونه

نمونه‌های پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی تولید شده در کارخانه، برای فرآوری پلاسما در این تحقیق استفاده شده است. جزئیات نمونه‌ها در شکل ۱ نشان داده شده است.

نمونه‌ها به ابعاد cm20 * cm20 برای زاویه تماس و آزمایش زبری (ناهموار) سطحی و cm1 * 1 برای آنالیز XPS و SEM بریده شدند.

۲-۲٫ عملیات LTP

ماشین یوروپلاسما CD600 برای فرآوری به پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی و گاز پلاسما پلیمریزه شده هگزافلورواتیلن و گاز پلاسما غیر پلیمریزه شده O₂ برای اصلاح سطوح پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی استفاده شدند. گازهای پلاسما به دو دسته آلی و غیر آلی دسته‌بندی می‌شوند. زمانیکه گازهای آلی نظیر C₂F₆ در معرض پلاسما قرار می‌گیرند، محصولات پلیمر مانندی بر روی سطوح تمام مواد رسوب می‌کنند و محصول تشکیل شده توسط پلیمریزاسیون پلاسما، پلیمر پلاسمائی نامیده می‌شود. O₂ بعنوان گاز پلاسما راکتیو غیر آلی می‌تواند بر روی سطوح مواد فرآوری شده حالات کنده‌کاری و سایش ایجاد کند.

۳-۲٫ مطالعه مورفولوژیکی SEM

مورفولوژی پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی فرآوری شده با LTP با استفاده از میکروسکوپ الکترونی پیمایش (SEM Hitachi S-530) مشاهده شد. تمام نمونه‌ها قبل از آزمایش SEM با طلا پوشیده شدند.

۴-۲٫ آزمایش زبری (ناهمواری) سطح

سیستم ارزیابی کاواباتا KES-FB4 ، تعیین کننده میزان ناهمواری و اصطکاک سطحی، برای سنجش خواص زبری سطح پارچه استفاده شد.

۵-۲٫ آنالیز شیمیایی سطحی XPS

ترکیب شیمیایی سطح نمونه‌ها با استفاده از اسپکتروسکوپی فتوالکترون اشعه x (XPS) تعیین شد. AL Kα X-ray برای قدرت تفکیک طیفی استفاده شد. ناحیه آنالیز در حدود ۱۰۰ میکرومتر قطر داشت که بیانگر قابلیت سنجش بسیاری از نمونه‌ها در این ناحیه است.

۶-۲٫ تعیین زاویه تماس

تجهیزات آموزشی متشکل از دوربین (PULNiX TM-765)، کامپیوتر و مونیتور برای اندازه‌گیری زاویه تماس پارچه استفاده شدند. قطرات مایع با استفاده از پی‌پت میکرومتر بر روی هر نمونه پارچه پخش شد. تصویر هر قطره با استفاده از دوربین متصل به کامپیوتر و مجهز به سیستم تصویربرداری تهیه شد. تصاویر گرفته شده در مونیتور دیده شدند. عکس‌ها با سرعت ممکن و پس از آنکه قطرات مایع بر روی سطح نمونه می‌افتادند در کمتر از ۳ ثانیه گرفته شدند. ۸ نمونه پارچه پنبه‌ای و پشمی، هر کدام cm20 * cm20 مورد آزمایش قرار گرفتند، چهار نمونه از آنها تحت فرآوری پلاسما قرار گرفته و چهار مورد بعدی بدون فرآوری فوق باقی ماندند.

خواص سطحی پارچه‌ پلاسما دمای پایین

۳- نتایج و مباحث

۱-۳٫ ارزیابی KEB-FB

۱-۱-۳٫ ایجاد تغییرات سطحی پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی ناشی از گازهای گوناگون پلاسما

شکل ۱ (بالا) نشان دهنده نتایج SMD ناهمواری هندسی سطحی پارچه پشمی فرآوری شده و فرآوری نشده با گازهای متفاوت پلاسما است.

SMD ناهمواری هندسی بیان کننده مشخصه ناهمواری سطحی پارچه است. مقدار بزرگتر SMD نشان دهنده ناهموارتر بودن سطح پارچه است.

فرآوری پلاسما C₂F₆ ناهمواری هندسی پارچه پشمی را در سطح توان ۸۰ وات، نرخ جریانSLM 10/0 (لیتر استاندارد در دقیقه) و زمان عملیات ۳ دقیقه کاهش می‌دهد. از سوی دیگر فرآوری پلاسمای O₂ در سطح توان ۳۰۰ وات نرخ جریان SLM 3/0 و زمان عملیات ۳ دقیقه، در مقایسه با نمونه فرآوری نشده پارچه پشمی، باعث افزایش ناهمواری هندسی پارچه پشمی فرآوری شده گردید.

۲-۱-۳٫ اصلاحات سطحی پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی با استفاده از پارامترهای متفاوت پلاسما

شکل ۲ نشان دهنده SMD ناهمواری هندسی سطحی پارامترهای گوناگون پلاسمای پلیمریزه شده C₂F₆ بر روی نمونه‌های پنبه‌ای و پشمی فرآوری شده است.

از شکل ۳ می‌توان مشاهده کرد که با افزایش نرخ جریان گاز پلاسما، ناهمواری سطحی پارچه‌ای پنبه‌ای و پشمی در میزان معین توان (W 80) کاهش یافته است. در مقایسه با پارچه‌های فرآوری نشده، نرخ جریان بالاتر، ناهمواری سطح پارچه‌ها را کاهش می‌دهد، این در حالی است که نرخ جریان فرآوری پلاسمای پایین‌تر، ناهمواری سطحی را افزایش می‌دهد.

۲-۳٫ مشاهده SEM

تصاویر SEM نمونه پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی فرآوری شده و نشده با پلاسما در شکل ۳ را نشان داده است. مشاهدات SEM بیانگر سطح صاف‌تر پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی فرآوری شده با C₂F₆ در مقایسه با پارچه‌های فرآوری نشده است. از سوی دیگر بر روی سطوح پارچه‌های فرآوری شده با O₂ حفره‌ها مشخص می‌باشند. دلیل ایجاد این سوراخ‌ها را می‌توان به تاثیر فرآیند سایش که ناشی از بمباران گونه‌های پلاسما اکسیژن بر روی سطح پارچه است نسبت داد. در نهایت سطح نمونه صاف‌تر می‌شود. سطح صاف‌تر الیاف فرآوری شده با C₂F₆ ممکن است ناشی از رسوب پلیمر پلاسما بر روی سطوح نمونه‌ها باشد.

۳-۳٫ توصیف ترکیب شیمیایی سطوح با استفاده از XPS

ساختمان شیمیایی سطوح پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی فرآوری نشده و فرآوری شده با پلاسما C₂F₆ و O₂ مطابق با شکل ۴ و بواسطه اسپکتروسکوپی فتوالکترون اشعه x مشخص شده است.

A ، B و C به ترتیب مجموع اسکن‌های سطوح پارچه‌های پنبه‌ای فرآوری نشده و فرآوری شده با پلاسما O₂ و C₂F₆  می‌باشند. F ، E و D اسکن‌های مربوط به سطوح پارچه‌های پشمی فرآوری نشده و فرآوری شده با پلاسما O₂ و C₂F₆  هستند (جدول ۱).

۴-۳٫ تعیین زاویه تماس

نتایج زاویه تماس نمونه پارچه‌های فرآوری شده و نشده با O₂ و C₂F₆ در جدول ۳ نشان داده شده است. از جدول ۳ می‌توان مشاهده نمود که زوایه تماس پس از فرآوری پلاسما O₂ در مقایسه با نمونه‌های پنبه‌ای و پشمی فرآوری نشده در هر دو حمام شستشو و رنگرزی کاهش یافته است. این کاهش ناشی از تغییرات در مورفولوژی (تصاویر SEM) و ترکیب شیمیایی (نتایج SPX) سطوح فرآوری شده با پلاسما است. این نکته بیانگر این مطلب است که انرژی آزاد سطح برای پارچه‌های فرآوری شده با پلاسما O₂ در مقایسه با نمونه‌های فرآوری نشده افزایش یافته است. تغییرات مورفولوژی می‌تواند منجر به تغییرات قابلیت مرطوب شدگی شود. اما تغییرات  قابلیت مرطوب شدگی حاصل از این اصلاح شدگی کوچک است و در کل مهم نیست.

خواص سطحی پارچه‌ پلاسما دمای پایین

۴- نتایج و مفاهیم صنعتی

کارائی سطحی پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی از نظر مورفولوژیکی و شیمیایی مورد مطالعه قرار گرفته است. قرارگیری پارچه‌های پنبه‌ای و پشمی در مقابل پلاسمای دمای پایین منجر به تغییرات در ناهمواری هندسی سطحی شد. هر دو سطح ناهموارتر و صاف‌تر می‌توانند با استفاده از فرآوری پلاسما ایجاد شوند. همچنین فرآوری پلاسما می‌تواند منجر به ایجاد تغییرات در ترکیب شیمیایی سطوح مواد فرآوری شده شود.

پارچه‌هایی که سطح صاف‌تری دارند می‌توانند بعنوان فرآیند آنتی‌باکتریال استفاده شوند. پارچه‌های با سطح ناهموارتر، پارچه‌های مناسب لایه‌گذاری بوده و سطوح اینگونه پارچه‌ها به دلیل نسبت بالای برداشت رنگی در فرآیندهای رنگرزی و تکمیل منسوجات نقش مهمی را بازی می‌کنند.