Zastosowanie wyładowań koronowych do modyfikowania warstwy wierzchniej włókienniczych materiałów polimerowych - analiza problemu, konstrukcja urządzeń i badania wstępne

• Autorzy: Brzeziński S. , Żenkiewicz M. , Połowiński S. , Kowalczyk D. , Karbownik I. , Lutomirski S. , Malinowska G.

Warianty tytułu

EN

Application of corona treatment to modify the surface layer of textile polimer materials. Analysis of the issue, design of equipment, and preliminary studies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki prac konstrukcyjnych i badawczych dotyczących nowego zestawu urządzeń do modyfikowania warstwy wierzchniej włókienniczych materiałów polimerowych (WMP) metodą wyładowań koronowych. Na podstawie badań wstępnych stwierdzono, że dotychczas powszechnie stosowane urządzenia do modyfikowania tą metodą warstwy wierzchniej folii polimerowych są nieprzydatne w odniesieniu do WMP. Mianowicie, konieczna w tym przypadku zwiększona jednostkowa energia modyfikowania powoduje jednocześnie niedopuszczalne uszkodzenia termiczne modyfikowanego materiału. Ta część wyników badań, zrealizowana za pomocą laboratoryjnego zestawu urządzeń (LZU), stanowiła podstawę nowej koncepcji konstrukcyjnej, której głównym założeniem było wyeliminowanie tej wady. Nowy, skonstruowany zgodnie z tą koncepcją prototypowy zestaw urządzeń (PZU) pozwala na odrębne wykorzystywanie i zastosowanie umieszczonych w nim szeregowo czterech elektrod wyładowczych. Rozdzielenie jednej strefy wyładowań koronowych o niezbędnej dużej mocy na kilka stref o mniejszej mocy zapobiega wspomnianym uszkodzeniom termicznym WMP oraz powoduje znacznie większą równomierność modyfikowania. Dalsze zwiększenie równomierności uzyskano dzięki zastosowaniu pięcioostrzowych elektrod wyładowczych. Badania opracowanego PZU wykazały, że funkcjonuje on poprawnie i umożliwia właściwe modyfikowanie WMP. Istotną jego zaletą są możliwości nanoszenia aerozolu na modyfikowany materiał oraz generowania wyładowań koronowych w różnych gazach, co stwarza nowe perspektywy rozwoju technologii modyfikowania warstwy wierzchniej różnych rodzajów WMP. Wstępna część artykułu obejmuje przegląd literatury dotyczącej uszlachetniania WMP metodą plazmy niskotemperaturowej oraz obszerne omówienie istoty metody wyładowań koronowych.

EN

The article shows the results of the designing and research work relating to a new set of equipment being intended for modification of the surface layer of textile polymer materials by the corona treatment. Based on the preliminary results it was found that the equipment commonly used presently for modification of the surface layer of polymer films by the corona treatment was useless in relation to modification of textile polymer materials. Although increase in the unit energy of the corona treatment with the latter system had improved the modification effects, the material being modified became thermally damaged to an unacceptable degree (Fig. 1-4). Therefore, a new design of the corona treatment unit was elaborated, which could modify the material several times using such a discharge unit energy that would not damage that material (Fig. 5-7). The new set of the equipment, based on this idea, includes two, three or four discharge electrodes placed in this set in series. The number of the electrodes depends on the properties of the material being modified. Partition of one zone of high-power corona discharge into several zones of lower power prevents thermal damage of the material and makes the modification much more uniform. Use of the five-tip discharge electrodes still increases the modification uniformity. The tests of the new corona treatment unit showed that it worked correctly and enabled to modify textile polyester materials properly. Deposition of an aerosol onto the material being modified and carrying out the corona treatment process in various gases are other essential features of the new equipment set. This creates new perspectives for development of the techniques for modification of the surface layer of different textile polymer materials.

Słowa kluczowe

PL

włókiennicze materiały polimerowe; modyfikowanie warstwy wierzchniej; wyładowania koronowe; urządzenia do wyładowań koronowych

EN

textile polymer materials; surface layer modification; corona discharge; corona treatment units

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 54, nr 6
• Strony: 421--429
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz.

Twórcy

autor

Brzeziński S.

autor

Żenkiewicz M.

autor

Połowiński S.

autor

Kowalczyk D.

autor

Karbownik I.

autor

Lutomirski S.

autor

Malinowska G.

• Instytut Włókiennictwa, ul. Brzezińska 5/15, 92-103 Łódź,

Bibliografia

• 1. Brzeziński S.: „Wybrane zagadnienia z chemicznej technologii obróbki włókna", Wydawnictwo Politechniki Łódzkiej, Łódź 1999, t. II, str. 126—167.
• 2. Zdebiak P, El Fray M.: Polimery 2008, 53,581.
• 3. Brzeziński S.: „Perspektywy zastosowań nanotechnologii we włókiennictwie w Polsce", Rozdział w Ekspertyzie PAN „Analiza warunków i możliwości uruchomienia w Polsce produkcji nanomateriałów polimerowych", Wydawnictwo IV Wydziału Nauk Technicznych PAN, Warszawa 2006, str. 10—34.
• 4. Shishoo R.: „Plasma Technologies for Textiles", Woodhead Publ. Ltd., Cambridge 2007, str. 97—122..
• 5. Souto A. P, Carneiro N., Knott J., Rogister Y, Kaufmann R., Severich B., Hócker H.: „L/application des Traitements Corona dans ITmpression Textile", Proceedings of 17 IFATCC Congress, Wydawnictwo IFATCC, Yienna, czerwiec 1996, str. 155.
• 6. Yohrer U.: „Plasmabehandlung zur Yeredlung tech-nischer Textilien — eine innovative Technologie mit steigendem Marktpotential:, Proceedings of Techtex-til Symposium, Frankfurt/M, maj 1997, nr 511.
• 7. Kolbusch T., Glawe A.: „Nano-Coating — Application of Thin Coating Layers for Technical Textiles with High Functional Properties", 3th AVANTEX--Symposium, Frankfurt/M, czerwiec 2005, materiały, nr 09.
• 8. Boening H. V.: „Fundamentals of Plasma Chemistry and Technology", Technomic, Lancaster 1988.
• 9. Inagaki N.: „Plasma Surface Modification and Plasma Polymerization", Technomic, Lancaster 1996.
• 10. Żenkiewicz M.: „Adhezja i modyfikowanie warstwy wierzchniej tworzyw wielkocząsteczkowych", WNT, Warszawa 2000.
• 11. Zimehl R.: „With Interface Science towards Nanotechnology", Proceedings of First International Conference „EuroNanoTex 2004", Barcelona, czerwiec 2004, nr 5.
• 12. Schift H.: „Nanostructuring of Textile Fibres. Nanofabrication Technologies and its Limitation", materiały wg [11], nr 7.
• 13. Hagemann D.: „Finishing Techniques: Nanoscaled Treatment of Textiles using Plasma Technology", materiały wg [11], nr 13.
• 14. Seebóck R., Esrom H., Charbonnier M., Romand M.: Plasma Polym. 2000, 5,103.
• 15. Brzeziński S.: «Perspektywy zastosowania nanotechnologii do wytwarzania wyrobów „high-tech" oraz „ inteligentnych"», Materiały XXI Seminarium Polskich Chemików Kolorystów, Olsztyn, wrzesień 2005, str. 31.
• 16. Pat. USA 3 018 189 (1962).
• 17. Pat. USA 3 113 208 (1963).
• 18. Coffman J. A., Browne W. R.: Scientific Amer. 1965, 212, 90.
• 19. Kim C. Y, Goring D. A.: J. Appl Polym. Sci. 1971,15, 1365.
• 20. Carley J. F., Kitze P T.: Polym. Eng. Sci. 1978,18, 326.
• 21. Żenkiewicz M.: Polimery 2008, 53, 3.
• 22. Żenkiewicz M.: Polimery 2007, 52, 760.
• 23. Żenkiewicz M., Lutomirski S.: Polimery 2001,46,244.
• 24. Moravej M., Hicks R. F.: „Atmospheric Pressure Plasmas Principles and Operation", www.surfxtech-nologies.com (20.08.2008).
• 25. Śimor M., Rahel J., Yojtek P, Ćernak M., Brablec A.: Appl Phys. Lett. 2002, 81, 2716.
• 26. Parisi E, Pavan C., Dapra D.: „Industrial Atmospheric Pressure Plasma (APP) Treatments", Proceedings of 21 Congress IFATCC, Barcelona, maj 2008, nr F-36.
• 27. Rabe M.: Textil Yeredlung 2006,41, nr 9/10,10.
• 28. Rabe M., Janssen E.: „Plasma Technology — Limits and Opportunities in the Textile Finishing Industry", materiały wg [26], nr B-ll.
• 29. von Arnim V., Dinkelmann A., Stegmaier T., Pianek H., Rau A.: Textil Veredlung 2008, 43, nr 1/2, 7.
• 30. Gassan J., Gutowski V. S.: Compos. Sci. Technol 2000, 60, 2857.
• 31. Schollmeyer E., Zorjanovic J., Textor T., Zomehl R., Bahners T.: „Nanotechnology for the Functionalisation of Textile Materials", materiały wg [7], nr V2.
• 32. Ćernakova E., Kovaćik D., Zahoranova A., Ćernak M., Mazur M.: Plasma Chem. Plasma Proc. 2005,25,427.
• 33. Zaharanova A., Kovaćik D., Bućek A., Rahel7 J., Ćernak M.: „Continuous Surface Modification of Nonwoven Fabrics by ZUP 200 Atmospheric-Pressure Plasma Device", Proceedings of VUTCH-CHEMITEX Conference, Żilina, czerwiec 2007, nr 4.
• 34. Fort S., Massafra M. R., Riccardi C.: „Surface modifications with plasma treatment prototype at atmo-spheric pressure", materiały wg [26], nr B-29.
• 35. Carneiro N., Souto A., Foster E, Fernandes E, Dias P, Oliveira E: „A DBD Plasma Machine in Textile Wet Processing", materiały wg [26], nr F-30.