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TRATAMIENTOS DE RADIACIO´ N POR PLASMA SOBRE TEJIDOS DE POLIE´ STER.
F. Szlafsztein(1), J. Luengo(1), G. Escobar(1).
fszlafsztein@inti.gob.ar
(1) Dto. Procesos de Transformacio´ n Textil-DT Textil y Cuero-SOSS-GOSI-INTI
Palabras clave: Plasma; Polie´ ster; Mojabilidad
INTRODUCCIO´ N Los tratamientos convencionales de sustratos textiles necesarios para la produccio´ n de telas requieren grandes cantidades de agua, energ´ıa, insumos y tienen tiempos de procesamiento largos. Los tratamientos con plasma han mostrado ser una opcio´ n u´ til y apropiada para modificar las propiedades de superficie de textiles a bajo costo. Existen varios tipos de tratamientos con plasma. La utilizacio´ n de distintos gases y de distintas condiciones de plasma puede darle al textil distintas propiedades. En este estudio se utilizo´ plasma de aire a baja temperatura y baja presio´ n. En este caso, los electrones y radicales libres generados en la ca´ mara de baja presio´ n interactu´ an con la superficie de las telas modifica´ ndola.
OBJETIVOS Se busca en este trabajo determinar los alcances y limitaciones de las modificaciones superficiales en los tejidos tratados con plasma con el objetivo de reducir o incluso eliminar completamente algunos de los procesos actuales que se utilizan para volver al tejido apto para la tintura.
DESARROLLO
Mojabilidad: Se estudiaron los cambios en la mojabilidad de las telas midiendo el a´ ngulo de contacto de una gota de agua destilada con el uso del software de ana´ lisis de ima´ genes ImageJ. Se analizo´ la mojabilidad en funcio´ n del tiempo de exposicio´ n al plasma y de la potencia del mismo. Amarillentamiento: Las fibras de polie´ ster son recubiertas con aceites para reducir la friccio´ n y la carga esta´ tica en el tejido. Al irradiar con plasma las telas, el mismo reacciona con el aceite y en el proceso de oxidacio´ n generado se obtiene un amarillamiento en el tejido luego de la irradiacio´ n. Se midio´ este cambio en el color de los tejidos mediante el uso de un espectrofoto´ metro luego del proceso con plasma.
Tintura: Se estudio la posibilidad de reemplazar el proceso de descrude por radiacio´ n por plasma. Se compararon los colores de las muestras de polie´ ster ten˜ idas, para los dos tratamientos previos, descrude y radiacio´ n por plasma. Eliminacio´ n de aceites superficiales: El aceite que se utiliza para reducir la friccio´ n y la carga esta´ tica de los hilos de polie´ ster luego se disuelve en agua con el agregado de detergentes en medio ba´ sico. Se analizo´ la capacidad del plasma para eliminar esta capa de aceite antes de realizar algu´ n tratamiento con agua. Para esto, se cuantifico´ la pe´ rdida de masa en las muestras, con tratamiento por plasma y cruda, luego de someterlas a extraccio´ n en Soxhlet con hexano. Ana´ lisis con FTIR: Se utilizo´ un espectrofoto´ metro de infrarrojo FTIR para identificar cambios en los grupos funcionales en la superficie del tejido. Se estudiaron en particular las longitudes de onda entre 3000 cm−1 y 2800 cm−1. Microscop´ıa electro´ nica de barrido: Se utilizo´ un microscopio electro´ nico de barrido (MEB) para estudiar la superficie de las fibras de polie´ ster. Para eso se analizo´ una muestra sin tratamiento y una muestra expuesta a radiacio´ n de plasma.
Figura 1: Interior de la ca´ mara de plasma de baja presio´ n. Los radicales libres en el plasma de aire en el interior de la ca´ mara liberan irradian luz de color violeta.
RESULTADOS Mojabilidad: Las muestras sin tratar de polie´ ster son naturalmente hidrofo´ bicas. Mediante el uso de radiacio´ n con plasma se redujeron los tiempos
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de absorcio´ n de una gota de agua destilada desde el rango de los minutos al rango de los segundos. Por otro lado, se pudo ver una disminucio´ n en el a´ ngulo de contacto a medida que se aumento´ el tiempo de exposicio´ n al plasma (Figura 2). Tambie´ n se pudo ver una disminucio´ n en el a´ ngulo de contacto a medida que se aumento´ la potencia del plasma (Figura 3). Amarillentamiento: Se encontro´ un bajo nivel de amarillentamiento en las telas tratadas con respecto a las telas sin tratar, pero este no fue significativo. Tintura: Se midio el color de las muestras ten˜ idas con ambos pre-tratamientos y no se obtuvieron diferencias significativas en las coordenadas de los mismos. Eliminacio´ n de aceites superficiales: La pe´ rdida de masa para las muestras crudas fue de 0,1874 % y para la tratada con plasma fue de 0,1150 %. Esto se traduce en una reduccio´ n del 39 % de aceites en los tejidos.
Figura 2: Cambios en el a´ ngulo de contacto de la gota de agua en funcio´ n del tiempo que estuvo expuesta la tela al plasma.
Espectrometr´ıa infrarroja: Se encontraron diferencias en los espectros infrarrojos para las muestras tratadas con distintos tiempos de exposicio´ n al plasma en el rango de 3000-2800 cm−1, correspondientes a las longitudes de onda de las vibraciones de estiramiento de las uniones C-H. Aumento´ la transmitancia para esta regio´ n proporcionalmente al aumento del tiempo de exposicio´ n.
Microscop´ıa electro´ nica de barrido: La fibra antes de tratar tiene un dia´ metro de 11.67 µm, mientras que la tratada tiene un dia´ metro de 10.44 µm. Esta reduccio´ n es del 11 % con respecto al dia´ metro antes del tratamiento.
No se encontraron fisuras en la superficie de las fibras luego de la radiacio´ n con plasma.
DISCUSIO´ N Y CONCLUSIONES
Se identificaron cambios en los grupos funcionales en la superficie de los tejidos de polie´ ster luego del proceso de radiacio´ n con plasma de aire, se comprobo´ la incorporacio´ n de grupos hidroxilo en las terminaciones de las mole´ culas polie´ ster. Tambie´ n se encontro´ una reduccio´ n en la cantidad de materia grasa de las muestras, debido a la ruptura de enlaces de las mole´ culas de acetite, generando mole´ culas ma´ s chicas que se desprenden y liberan.
Con respecto a la mejora de procesos textiles, se pudo encontrar un fuerte cambio en la mojabilidad de las muestras luego de poco tiempo de exposicio´ n al plasma y baja potencia. Este aumento en la mojabilidad es proporcional al tiempo de exposicio´ n y a la potencia aplicada. Tambie´ n se vio´ un amarillamiento no significativo en las telas luego de la radiacio´ n con plasma. No se evidenciaron cambios en el color de las muestras ten˜ idas con ambos pre-tratamientos. Por lo cual, se concluye que el tratamiento con plasma es una buena alternativa para el proceso de descrude convencional.
Figura 3: Cambios en el a´ ngulo de contacto de la gota de agua en funcio´ n de la potencia del plasma.
REFERENCIAS BIBLIOGRA´ FICAS
[1] Kle´ bert S. et al. ”Degradation phenomena on atmospheric air plasma treatment of polyester fabrics”. ScienceDirect, 22, 2021.
[2] Denes F. S.; Manolache S. ”Macromolecular plasma-chemistry: an emerging field of polymer science”. ScienceDirect, 29, 2004, 815-885.
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