Как атмосферная плазма делает сублимационную печать на полиамиде 6.6 яркой и стойкой

Аннотация

Швейной промышленности требуются всё более быстрые и менее вредные для окружающей среды способы нанесения изображений. В этих условиях цифровая печать методом сублимационного переноса представляет собой подходящий вариант для синтетических текстильных материалов. Среди синтетических волокон выделяются полиамидные (ПА): они лёгкие, мягкие, долговечные и умеренно поглощают пот; однако для получения хороших результатов при сублимации, включая стойкость к стирке и сохранение интенсивности цвета, необходима предварительная обработка поверхности. В настоящей работе исследуется модификация поверхности текстильного материала из ПА 6.6 путём активации нетермической плазмой при атмосферном давлении, чтобы обеспечить нанесение дисперсного красителя сублимационным методом. Поверхность трикотажа из ПА 6.6 обрабатывали плазмой при атмосферном давлении с использованием воздуха на установке Plasmatreater AS400. Результаты сублимационного переноса оценивали по устойчивости окраски к стирке и колориметрическим испытаниям. Для оценки влияния обработки на смачиваемость контрольных и обработанных образцов ПА 6.6 проводили измерение контактного угла. Методом инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) подтверждены изменения химических функциональных групп в волокнах. Результаты показали уменьшение контактного угла текстильной поверхности, оценки 4–5 по серой шкале для изменения цвета и закрашивания смежного материала при стирке, а также повышение интенсивности окраски. По данным FTIR увеличилось пропускание, относимое к ароматическим и карбоксильным группам (C=O, 580 см−1), амидам (N=H, 1630 см−1) и метильным группам (CH, 1369–1463 см−1); кроме того, появились новые функциональные группы в полосах 3064 см−1 и 2860 см−1. Эти условия позволили выполнить сублимационную печать на трикотаже из ПА 6.6 и обеспечили повышение интенсивности окраски при хорошей устойчивости к стирке.

Ключевые слова: плазма, сублимация, ПА 6.6

1. Введение

Швейной промышленности требуются более быстрые процессы печати, пригодные для малых тиражей, чтобы соответствовать тенденциям моды и успевать за их изменениями. Ещё одна важная задача текстильной отрасли — поиск менее вредных для окружающей среды процессов: например, обычное крашение потребляет много энергии и большой объём воды, а также требует очистки сточных вод [1,2]. Цифровая печать предлагает решения для различных текстильных материалов. Выбор процесса и типа красителя зависит, среди прочего, от волокнистого состава материала, конечного назначения и возможности предварительной обработки текстильной основы [3].

Процесс начинается с создания изображения и его печати сублимационными чернилами на специальной бумаге. Изображение переносят на текстильную основу с помощью плоского пресса или каландровых валов, прикладывая давление и нагрев в течение заданного времени. Возможна и прямая печать по ткани, но в этом случае краситель фиксируют паром [4].

В сублимационных чернилах используют дисперсный краситель, не требующий закрепителя. При повышении температуры он сублимируется, то есть переходит из твёрдого состояния в газообразное, минуя жидкую фазу [4]. При нагревании в текстильных волокнах образуются промежутки, в которые проникает сублимированный краситель. При снижении температуры волокна смыкаются и удерживают краситель в твёрдом состоянии, благодаря чему текстильная основа приобретает хорошую устойчивость окраски к стирке и свету [5].

Мировое производство синтетических волокон превышает производство волокон природного происхождения. Среди них выделяется полиамидное волокно 6.6 (ПА 6.6): оно лёгкое, мягкое, долговечное и умеренно поглощает пот. Эти свойства позволяют использовать трикотаж из него для изготовления нижнего белья, спортивной одежды и носков. ПА 6.6 — синтетическое химическое полимерное волокно, известное как нейлон и обладающее, среди прочего, превосходными механическими свойствами: высокой прочностью при растяжении, большой гибкостью и хорошей химической стойкостью. Гибкость алифатических сегментов в аморфных областях полиамида также обусловливает его высокую прочность [6,7]. Материал отличается превосходной долговечностью благодаря низкому коэффициенту трения (самосмазыванию), высокой температуре плавления и температуре стеклования, что обеспечивает хорошие механические свойства при повышенных температурах [8,9].

ПА 6.6 представляет собой полимер, структурные звенья которого соединены амидными группами (-CONH-). ПА 6.6 получают линейной поликонденсацией гексаметилендиамина (H2N(CH2)6NH2). В обозначении полиамида 6.6 первая цифра 6 соответствует числу атомов углерода в двухосновной кислоте, а вторая — числу атомов углерода в диамине. Следует определить понятие ступенчатой полимеризации, протекающей в результате реакции между двумя разными функциональными группами, например –OH и –COOH либо –NH2; R-NCO и –OH либо –NH2, где OH — гидроксильная группа, COOH — карбоксильная группа, NH2 — аминогруппа. В таком случае стадии полимеризации полиамида 6.6 можно представить следующим образом: nH2N(CH2)6NH2 + nHO2C(CH2); H[NH―(CH2)6―NHCO―(CH2)4―CO]nOH + (2n − 1)H2O. Полимеризация протекает при степени превращения приблизительно 80–90% [10,11].

Полиамидные волокна в основном окрашивают кислотными красителями. При этом концевые аминогруппы волокон связываются с сульфогруппами красителя в реакции, протекающей в среде органической кислоты при pH 4,5–5,5. Поскольку химические связи не обеспечивают необходимых условий для такого окрашивания, сублимационная печать дисперсным красителем на трикотаже из ПА 6.6 характеризуется низкой устойчивостью к стирке [12].

Для окрашивания полиамида также применяют активные красители: они содержат электрофильную группу, способную образовывать ковалентные связи с аминогруппами полиамидов. Основные группы активных красителей содержат азо- и антрахиноновые функциональные группы, хромофорные группы, а также хлортриазиновые и сульфатоэтилсульфонильные группы. Светостойкость сходна с результатами для кислотных красителей, однако глубина окраски ограничена [13].

Окрашивание волокон ПА 6.6 дисперсным красителем даёт низкую устойчивость к стирке. Из-за взаимодействия аминогрупп с хромофорами многие оттенки на основе из ПА 6.6 изменяются; цвета обычно получаются яркими, за исключением красных оттенков [13].

Практическое применение текстильного материала зависит, среди прочего, от технических характеристик и свойств поверхности — адгезии, блеска, проницаемости, окрашиваемости, пригодности к печати и очистке поверхности — при сохранении объёмных свойств волокон. Как и при крашении, многие виды обработки для модификации поверхности текстильного материала проводят во влажной среде с применением химических веществ, которые после использования превращаются в промышленные стоки; при этом расходуются большие объёмы воды и энергии, а работники оказываются во вредных условиях [14].

По мере модернизации текстильных процессов и усиления внимания к устойчивому развитию плазменную технологию стали применять для различных видов обработки текстильных поверхностей. Подбором газа и параметров плазменного процесса можно получать разные модификации поверхности [15]: например, плазму используют для изменения механических и тактильных свойств смесовых шерстяно-кашемировых тканей [16], для повышения гидрофобности текстильной основы и придания ей свойств, востребованных при разработке самоочищающихся и водонепроницаемых изделий [17], а также для подавления роста микроорганизмов и биологического разрушения тканей из натуральных волокон [18].

Процесс изменения характеристик и свойств полимеров за счёт преобразования химического состава их поверхности называется плазменной функционализацией. С учётом экологических аспектов и безопасности он представляет собой выгодную альтернативу мокрой химической обработке [19].

Физический принцип плазменной технологии основан на изменении агрегатного состояния. При подводе энергии вещество переходит из твёрдого состояния в жидкое, а из жидкого — в газообразное. Если энергию сообщить газообразному веществу, происходит ионизация и оно переходит в состояние плазмы, при котором электроны высвобождаются из атомов или молекул [20]. Электроны в плазме приобретают энергию в диапазоне 0,1–10 эВ. Энергия ионов и молекул достигает около 0,025 эВ; термодинамическое равновесие отсутствует, и без него нейтральные частицы, ионы и молекулы распадаются [21,22].

Большинство текстильных материалов представляют собой термочувствительные полимеры, поэтому в текстильных процессах применяют нетермическую, или холодную, плазму, которую можно создавать при атмосферном или пониженном давлении. Высокоэнергетические электроны и молекулярные частицы с низкой энергией способны инициировать реакции в объёме плазмы без избыточного нагрева, вызывающего разрушение текстильной основы [23,24].

Для обработки текстильных основ при атмосферном давлении можно использовать плазменную струю (PJ), тлеющий разряд (GD), коронный разряд (CD) и диэлектрический барьерный разряд [8]. Плазменная струя, работающая при атмосферном давлении, — современный метод модификации поверхности текстильных основ, обеспечивающий мягкую и высокоэффективную обработку при комнатной температуре. Преимущество диэлектрического барьерного разряда состоит в возможности применять его к поверхности любой геометрической формы [12].

Активные частицы и высокоэнергетические электроны плазмы могут разрывать связи в цепях, образуя на поверхности свободные радикалы. В результате возможны сшивание поверхностного слоя и образование функциональных групп — карбоксильных, гидроксильных и аминогрупп — вследствие взаимодействия свободных радикалов с частицами плазмы, например с озоном, либо при контакте с окружающим воздухом [19,21].

Многие исследователи изучали применение нетермической плазмы при атмосферном давлении — например, для модификации поверхности полиэфирных текстильных основ перед нанесением силиконовой наноэмульсии [23] и для модификации поверхности полиамидных сетей перед противообрастающей обработкой при их использовании в рыбоводстве [24].

В настоящей работе исследуется модификация поверхности основы из ПА 6.6 нетермической плазмой при атмосферном давлении для нанесения дисперсного красителя сублимационным методом; получены высокие показатели устойчивости к стирке и интенсивности окраски. Для текстильной промышленности это исследование имеет принципиальное значение, поскольку опровергает представление о невозможности сублимационного переноса на основу из ПА 6.6 с получением ярких цветов и стойкой к стирке окраски.

2. Материалы и методы

2.1. Материалы

2.1.1. Трикотажное полотно

Плазменной обработке подвергали трикотажное полотно из нити ПА 6.6 1 × 80/68 с эластаном линейной плотностью 20 денье, изготовленное на кругловязальной машине с плотностью 38 игл на дюйм и имевшее поверхностную плотность 180 г/м². Для оценки результатов в качестве эталона использовали то же полотно без плазменной обработки.

2.1.2. Сублимационная трансферная печать

Изображение для сублимационной трансферной печати готовили на принтере Epson SureColor F9200, заправленном сублимационными чернилами Epson UltraChrome® DS, и печатали на сублимационной бумаге Epson плотностью 90 г/м².

2.2. Методы

2.2.1. Подготовка образцов и плазменная обработка

Трикотаж из ПА 6.6 разрезали на образцы размером 25 × 60 см и направляли на плазменную обработку.

Плазменную обработку выполняли на системе атмосферной плазмы модели AS400 производства Plasma Treat GmbH (Штайнхаген, Германия), установленной в лаборатории отделки SENAI CETIQT (рисунок 1).

Рабочая область для разряда светящейся плазмы имела размеры 33 × 12,5 см; плазменная система питалась от источника высокочастотной энергии (19 кГц).

Для генерации плазмы использовали атмосферный воздух. Подложки закрепляли на алюминиевой пластине, а плазменной струёй управляли с помощью системы перемещения по осям X/Y/Z. Напряжение плазмы устанавливали на уровне 300 В, ток — 0,3 А, мощность — 480 Вт. Расстояние между образцом и соплом поддерживали постоянным и равным 12,5 мм. Скорость перемещения струи и число проходов для каждого образца приведены в таблице 1. Все эксперименты проводили в контролируемых условиях.

2.2.2. Сублимация

Сублимационный перенос выполняли в плоском выдвижном прессе марки LIVE размером 38 × 38 см с раскрытием типа «крокодил» при температуре 180 °C в течение 15 с. Наносили красный, жёлтый и синий цвета.

2.2.3. Контактный угол

Для характеристики смачиваемости трикотажа из полиамида 6.6 до и после плазменной обработки использовали метод лежащей капли, при котором измеряют контактный угол (θ) капли воды на поверхности материала. Измерения выполняли на анализаторе поверхности DSA-100 (Drop Shape Analyzer; Krüss Co., Гамбург, Германия). Образцы помещали на основание анализатора, после чего микрошприцем наносили на поверхность каплю воды. Равновесные контактные углы измеряли для капли деионизированной воды объёмом 1 мкл. При комнатной температуре выполняли не менее трёх отдельных измерений и обрабатывали результаты в программе Advance. Все образцы анализировали при одинаковых настройках освещения и алгоритмах коррекции. Значение контактного угла θ показывает гидрофильность или гидрофобность поверхности: θ < 90° соответствует гидрофильной поверхности, а θ > 90° — гидрофобной [26].

2.2.4. Устойчивость окраски к стирке

В соответствии с техническим стандартом ABNT NBR ISO 105-C06:2006 сублимированный материал испытывали на устойчивость окраски к стирке, чтобы определить степень стойкости данного цвета и закрашивание смежных материалов красителем из обработанных тканей.

Стойкость оценивали по серой шкале согласно техническим стандартам ABNT NBR ISO 105-A02:2006 «Серая шкала для определения изменения окраски» и ABNT NBR ISO 105-A03:2006 «Серая шкала для оценки закрашивания смежных материалов». Оценки варьируются от 1 до 5, причём 5 — максимальная оценка, соответствующая отсутствию изменения цвета [27,28,29].

2.2.5. Измерение цвета и интенсивности окраски

Для колориметрических испытаний выполняли восемь отдельных измерений в геометрии с включённой зеркальной составляющей (SCI). Использовали среднее значение восьми наборов коэффициентов отражения. Измерения проводили на спектрофотометре Minolta CM-3720d. По коэффициентам отражения строили представление цвета в пространстве CIELAB (L* a* b*). Различие между образцами определяли как евклидово расстояние (ΔE) в этом цветовом пространстве. Интенсивность окраски рассчитывали по теории Кубелки—Мунка [30].

2.2.6. FTIR (инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье)

Образцы анализировали методом спектроскопии в средней инфракрасной области (700–4000 см−1), чтобы получить количественные и качественные сведения об исследуемом материале. Этот анализ применяли для оценки химических компонентов, участвующих в формировании молекул исследуемых волокон. Использовали FTIR-спектрометр BRUKER VERTEX 80 со следующими параметрами: разрешение 4 см−1, 16 сканирований, время сканирования образца 16 с, время фонового сканирования 16 с, время измерения 1 с, диапазон 4500–370 см−1. Результирующий спектр регистрировали в режиме пропускания; принадлежность — 4225/Q Platinum ATR, многократное отражение; кристалл — алмаз; светоделитель — KBrO.

2.2.7. Сканирующая электронная микроскопия (SEM)

SEM-анализ проводили в лаборатории характеризации SENAI CETIQT на микроскопе Thermo Scientific Prisma E (Уолтем, Массачусетс, США), оснащённом энергодисперсионным рентгеновским спектрометром (EDS). Прибор работал при ускоряющем напряжении электронов 20 кВ в режимах обратно рассеянных и вторичных электронов. Образцы подготавливали напылением золота на установке SC7620 Mini Sputter Coater/Glow Discharge System фирмы Quorum. Использовали вакуум и атмосферу сверхчистого аргона, ток 15 мА в течение 60 с и золотую мишень.

3. Результаты

3.1. Контактный угол θ

Один из способов подтверждения химической структуры наружного слоя — проверка смачиваемости поверхности. Она позволяет выявить гидрофобные и гидрофильные функциональные группы в поверхностном слое полимера [31]. Измерение статического контактного угла капли воды (SWCA) использовали для оценки влияния скорости обработки плазменной струёй на смачиваемость поверхности.

Смачиваемость поверхности основы из ПА 6.6 после плазменной обработки оценивали по SWCA у образцов, обработанных плазмой за три или четыре прохода, и у контрольного образца. Все анализы проводили сразу после обработки в трёх сухих точках образцов.

На рисунке 2 приведены значения SWCA, полученные в первые секунды контакта капли воды с поверхностью ПА 6.6 при скорости плазменной обработки 15 и 20 м/мин.

Начальное значение контактного угла контрольного образца составило (118,0 ± 7,0)°, что свидетельствует о гидрофобности текстильной основы из ПА 6.6. Эти результаты показывают, что до обработки поверхность классифицировалась как несмачиваемая (θ > 90°). С каждым проходом атмосферной плазмы контактный угол θ уменьшался, и поверхность становилась смачиваемой (θ < 90°) [26].

У основ, обработанных со скоростью 15 м/мин, значения составили (81,0 ± 1,5)° после трёх проходов и (81,0 ± 0,6)° после четырёх. При увеличении скорости до 20 м/мин значения SWCA составили соответственно (78,0 ± 3,0)° и (78,0 ± 2,5)° после трёх и четырёх проходов. Эти результаты указывают на переход поверхности образцов из гидрофобного состояния в гидрофильное. Его можно объяснить концентрацией полярных функциональных групп, таких как гидроксильные (OH), карбоксильные (COOH) и аминогруппы (NH2): эти группы взаимодействуют с полярным растворителем — водой, что позволяет воде растекаться по поверхности [19]. Наличие функциональных групп проверяли методом FTIR.

3.2. Испытание устойчивости окраски

Изменение цвета и закрашивание смежного материала при стирке ткани после сублимационной печати были оценены как хорошие или очень хорошие (4–5; 5). Оценка изменения цвета составляла от 4 до 4–5. Из таблицы 2 видно, что существенных различий в закрашивании смежных образцов хлопка с плазменной обработкой и без неё не наблюдалось; при этом отмечено улучшение переноса красного цвета.

3.3. Колориметрия и интенсивность окраски

Цвета тканей, подвергнутых плазменной обработке, оказались более насыщенными, чем у необработанной ткани (таблица 3). Для всех цветов значения светлоты (L*) у обработанных материалов ниже, за исключением синего образца 4, обработанного плазмой со скоростью 20 м/мин за три прохода.

У обработанных образцов координаты a* и b* для красного цвета увеличились. Для синего и жёлтого цветов эти координаты колебались относительно координат необработанного образца, принимая как более высокие, так и более низкие значения.

На рисунке 3 видно, что интенсивность окраски повысилась почти у всех обработанных плазмой образцов, кроме образца 4 синего цвета и образца 2 жёлтого цвета. В качестве стандартного использовали контрольный образец до и после стирки. Для красного цвета получено высокое значение интенсивности окраски — 159,9%, то есть на 60% выше, чем у контрольного образца. Для синего цвета интенсивность окраски достигла 134,5%, что подтверждает эффективность плазменной обработки при сублимационной печати на текстильной основе из ПА 6.6.

Однако после стирки образцов интенсивность окраски резко снизилась. Для синего цвета она оставалась на 35% выше, чем у контрольного образца, и даже после стирки образцы сохраняли значительную интенсивность окраски. Для жёлтого цвета получены самые низкие значения: окраска была на 20% интенсивнее, чем у необработанного образца, и после стирки существенного изменения не произошло. Такой разброс может быть связан с нестабильностью атмосферной плазмы и может корректироваться изменением подводимой энергии.

3.4. FTIR-анализ

Чтобы оценить изменения функциональных групп полиамида 6.6 до и после поверхностной обработки атмосферной плазмой, образцы исследовали методом инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) в средней инфракрасной области. Полученный спектр представлен на рисунке 4.

При облучении молекулы инфракрасным светом поглощённое излучение преобразуется в молекулярные колебания. Инфракрасный спектр представляет пропускание — отношение энергии, падающей на образец, к энергии, прошедшей через него, при каждом значении частоты или волнового числа. Колебания могут представлять собой валентную или деформационную моду.

В спектре образца 1 — контрольного образца ПА 6.6 — наблюдаются характерные для материала полосы: 3290 см−1 (асимметричное валентное колебание свободной группы NH), 2927 и 2850 см−1 (валентные колебания CH в CH2), 1633 см−1 (амид I), 1538 см−1 (δ NH + ν группы CN, амид II), 1371 см−1 (валентное колебание CN с деформацией NH), 1262 см−1 (валентное колебание группы CN), 1199 см−1 (мода колебания карбонильной группы в кристаллической фазе). Для характеристики амидной группы в полиамидах также можно использовать полосы 690 см−1 (группа NH) и 580 см−1 (группа C=O) [32].

На рисунке 4 видно, что у образцов после плазменной обработки (2, 3, 4 и 5) повышается пропускание полос, соответствующих группам C=O (580 см−1) и NH (690 см−1) в области амида IV, CH (1396–1463 см−1), полосе 1532 см−1 в области амида II и NH (1630 см−1) в области амида I [33]. Эти изменения могут быть связаны с изменением микроокружения и содержанием кислорода на обработанной поверхности и способствовать сродству ткани к красителю [22,32]. Повышение пропускания также установлено для групп NH. В полосах 3290 и 2860 см−1 наблюдаются симметричные и асимметричные валентные колебания CH, которые могут быть связаны с образованием низкомолекулярных продуктов травления в результате обработки текстильной основы; это согласуется с известным способом получения гидрофильных поверхностей полимеров путём введения новых полярных групп [19].

На рисунке 5b–d видно появление новых функциональных групп, связанных с симметричными валентными колебаниями в области CH при 2860 см−1 и в области NH при 3064 см−1. Чтобы нагляднее показать положение новых функциональных групп, на рисунке 6 сопоставлены образцы 1 и 5.

На рисунке 6 положение новых функциональных групп показано в увеличенном масштабе. При каждом изменении параметров испытания после плазменной обработки наблюдались появление новых функциональных групп и рост пропускания; максимальное различие между контрольным и обработанным образцами получено для образца 5 (20 м/мин, четыре прохода).

Таким образом, энергия электронов, возникающая при воздействии атмосферной плазмы на поверхность трикотажа из ПА 6.6, приводит к разрыву полимерных связей с энергией менее 10 эВ; в первую очередь разрывается связь C–N, поскольку она является самым слабым звеном цепи. После разрыва и взаимодействия с активными частицами, образованными плазмой, могут возникать низкомолекулярные соединения, содержащие карбоксильные и аминогруппы.

Изменения свойств текстильной поверхности, вызванные плазменной обработкой, тесно связаны с различиями значений пропускания, соответствующих группам CH, NH и CN.

Это состояние повышает сродство к красителю, позволяя выполнять сублимационную трансферную печать с превосходной устойчивостью к стирке и высокой интенсивностью окраски, включая повышение интенсивности всех трёх цветов.

3.5. Сканирующая электронная микроскопия (SEM)

Были получены изображения методом сканирующей электронной микроскопии (SEM). На рисунке 5 можно рассмотреть поверхность контрольного образца ПА 6.6 и сопоставить её с поверхностью образцов после плазменной обработки.

Как показано выше, в разделе 3.1, плазма изменила смачиваемость полиамидной ткани. Поэтому в данном разделе SEM использовали для проверки изменений поверхности образцов. Сравнение результатов, приведённых на рисунке 7, не выявило существенных изменений шероховатости поверхности при использованном увеличении.

4. Выводы

Процесс сублимации состоит в переносе изображения с печатной бумаги на текстильную основу. Он ускоряет производство и разработку новых изделий.

Бумага плотно и кратковременно соприкасается с основой при средней температуре 180 °C. Наиболее широко в этом процессе применяют полиэфирное волокно (PES), поскольку оно обеспечивает высокую интенсивность окраски и превосходную устойчивость к стирке.

Полиамидное волокно 6.6 (ПА 6.6), напротив, отличается от PES: оно обеспечивает больший тепловой комфорт и сильнее поглощает влагу — 4% против 0,4% для PES.

Этим различием объясняется интерес к подтверждению применимости сублимационного процесса к ПА 6.6 — цели, которую до настоящего времени достичь не удавалось.

До настоящего времени результаты применения этой технологии к ПА 6.6 не обеспечивали ни требуемой дизайном интенсивности цвета, ни высокой устойчивости к стирке. Полученные в настоящем исследовании результаты представляют собой инновационное решение, на которое уже оформляется патент для процессов окрашивания текстиля в Бразилии и других странах: сублимационная трансферная печать на основе из ПА 6.6 с применением дисперсного красителя в сублимационных чернилах.

Ниже описаны выполненные этапы проекта и полученные выводы.

Уменьшение контактного угла статической капли на поверхности материала. Повышение гидрофильности поверхности текстильной основы необходимо для более значительного поглощения красителя во время сублимации.

Полученные результаты показывают, что плазменная обработка уменьшила контактный угол капли на поверхности, то есть повысила гидрофильность текстильной основы по отношению к воде.

Плазменная обработка изменила поверхность текстильной основы и сделала её гидрофильной, то есть обладающей большей поглощающей способностью. Начальное значение контактного угла контрольного образца составляло (118,0 ± 7,0)°. После плазменной обработки основы получены следующие результаты: для основ, обработанных со скоростью 15 м/мин, значения составили (81,0 ± 1,5)° и (81,0 ± 0,6)° при трёх и четырёх проходах соответственно. При увеличении скорости до 20 м/мин значения SWCA составили (78,0 ± 3,0)° и (78,0 ± 2,5)° при трёх и четырёх проходах соответственно.

Колориметрия и интенсивность окраски

По результатам колориметрического анализа у образцов, подвергнутых плазменной обработке, наблюдалось явное повышение интенсивности красной, синей и жёлтой окраски. Наибольший прирост получили для красного цвета на образце 5 — интенсивность 159,9% — и для синего цвета на образце 3 — интенсивность 134,6%. После стирки интенсивность красного цвета значительно снизилась, тогда как для синего и жёлтого цветов существенных изменений не наблюдалось.

Испытание устойчивости окраски

По устойчивости к стирке существенных различий между контрольным и обработанными образцами не выявлено. Высокие показатели устойчивости к стирке подтверждают применимость сублимационного процесса к основе из ПА 6.6.

FTIR-анализ

В испытаниях FTIR наблюдалось повышение пропускания для ароматических и карбоксильных групп (C=O, 580 см−1), амидов (N=H, 1630 см−1), метильных групп (CH, 1369–1463 см−1), а также для групп NH и симметричных и асимметричных валентных колебаний CH в полосах 3290, 3068 и 2860 см−1.

Новые функциональные группы имеют существенное значение; они связаны с симметричными валентными колебаниями в области CH при 2860 см−1 и в области NH при 3064 см−1.

Как показано на рисунке 6, изменения свойств текстильной поверхности, вызванные плазменной обработкой, тесно связаны с различиями значений пропускания, соответствующих группам CH, NH, амидным группам, C=O и CN, а также с появлением новых функциональных групп, связанных с симметричными валентными колебаниями в области CH при 2860 см−1 и в области NH при 3064 см−1.

Эти изменения — повышение пропускания и появление новых функциональных групп — позволили выполнить сублимационную печать на текстильной основе из ПА 6.6 и могут объяснять повышение интенсивности окраски и хорошую устойчивость к стирке.

Сканирующая электронная микроскопия (SEM)

Несмотря на изменение поверхности текстильной основы, изображения контрольного и обработанных плазмой образцов не показали существенных изменений шероховатости материала.

Благодарности

Инновационный институт SENAI по биосинтетическим материалам и волокнам, SENAI CETIQT, оказал этой работе финансовую и техническую поддержку в партнёрстве с Федеральным университетом ABC (UFABC) и Технологическим институтом аэронавтики (ITA).

Вклад авторов

Разработка концепции — R.R.R.C. и F.G.; курирование данных — M.C.S. и B.B.; формальный анализ — M.C.S., R.R.R.C., S.R.L. и F.G.; привлечение финансирования — R.R.R.C.; проведение исследования — W.F.d.V.; методология — G.P., R.R.R.C., A.A.P., W.F.d.V. и F.G.; руководство проектом — F.G.; предоставление ресурсов — G.P., A.A.P. и W.F.d.V.; научное руководство — R.R.R.C. и F.G.; валидация — R.R.R.C. и F.G.; визуализация — M.C.S. и B.B.; подготовка первоначального текста — M.C.S.; рецензирование и редактирование текста — M.C.S. Все авторы прочитали опубликованную версию рукописи и согласились с ней.

Финансирование

Исследование и сбор за публикацию статьи (APC) финансировались Инновационным институтом SENAI по биосинтетическим материалам и волокнам, SENAI CETIQT.

Заявление институционального наблюдательного совета

Не применимо.

Заявление об информированном согласии

Не применимо.

Заявление о доступности данных

Данные, представленные в настоящем исследовании, можно получить у автора для корреспонденции по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Примечания

Примечание издателя: MDPI сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и в сведениях об институциональной принадлежности.

Литература

Связанные данные

Заявление о доступности данных

Данные, представленные в настоящем исследовании, можно получить у автора для корреспонденции по запросу.