fizika plazme

55S. ERCEGOVIĆ RAŽIĆ, R. ČUNKO: Modifikacija svojstava tekstilija primjenom plazme,Tekstil 58 (3) 55-74 (2009.)

1. Uvod

Zbog sve strožih ekoloških zahtjevakoji se postavljaju u suvremenimprocesima tekstilne tehnologije, svese veće značenje pridaje obradamaagensima koji su prihvatljivi s eko-loškog stajališta. U tom smislu, svesu prisutnija i istraživanja vezana uzprimjenu plazme kao ekološki prih-vatljivog fizikalnog agensa. Premdaje poznata od ranije, osobiti interesza primjenu plazma tehnologije upodručju tekstilstva bilježi se poslje-dnjih desetak godina, posebno u po-stupcima predobrade i oplemenjivanjatekstilnih materijala sa svrhom do-bivanja višefunkcionalnih tekstilnihproizvoda. U tom smislu naglasaksuvremenih obrada usmjeren je nadobivanje povoljnih efekata (učinaka)modifikacijama površine vlakana(tekstilija), koje u konačnosti prido-

nose ukupnoj kvaliteti tekstilnog ma-terijala. Površinske obrade plazmom,ozonom, biopolimerima i sl. koje seu današnje vrijeme istražuju i provodesa svrhom modifikacije svojstavatekstilnih materijala, osim što su eko-loški prihvatljive, i energetski suisplativije u usporedbi s konvencio-nalnim metodama oplemenjivanja.Razvoj i komercijalizacija plazmatehnologije u osmišljavanju i proiz-vodnji suvremenih tekstilnih mate-rijala pridonosi smanjenju uporabekemijskih sredstava, što dobiva sveveće značenje - kako s ekološkog,tako i s ekonomskog gledišta. Istraživanja mogućnosti postizanjavišefunkcionalnih svojstava tekstilnihmaterijala obradama primjenom pla-zme kao jednom od fizikalnih age-nasa, provode se na TTF-u u okviruznanstvenog projekta „Višefunkcio-nalni tekstilni materijali za osobnu

zaštitu” (voditelj prof.dr. sc. E. Pezelj).Projekt je financiran od strane Mini-starstva znanosti, obrazovanja i športate je doniranim sredstvima Ministar-stva, sredstvima znanstvenog projektai uz određenu pomoć TTF-a kupljenapotrebna oprema.

2. Plazma kao fizikalno-kemijsko sredstvo za modifi-kaciju svojstava tekstilija

2.1. Što je plazma?Riječ plazma dolazi od grčke riječiplásma, što u slobodnom prijevoduznači samooblikovanje materijala.U fizici se plazma definira kao ioni-zirani (ili parcijalno ionizirani) plin,najvećim dijelom sastavljen od slo-bodnih čestica nosilaca naboja, kaošto su ioni i elektroni. U suštiniplazma je neutralna i smatra se če-tvrtim agregatnim stanjem tvari. U

Modifikacija svojstava tekstilija primjenom plazme

Mr.sc. Sanja Ercegović Ražić, dipl.ing.Prof.dr.sc. Ružica Čunko, dipl.ing.Tekstilno-tehnološki fakultet Sveučilišta u ZagrebuZavod za materijale, vlakna i ispitivanje tekstilaZagreb, Hrvatskae-mail: [email protected] 20.12.2008.

UDK 677.017: 677.057Pregled

Dat je pregled objavljenih istraživanja koja se provode u području mogućnosticiljane promjene (modifikacije) svojstava tekstilnih materijala primjenomraznih vrsta plazma te plazme u kombinaciji s drugim fizikalnim i kemijskimagensima. Naglasak je na svojstvima koja su posljedica karakteristikatekstilnih površina (hidrofilnost, hidrofobnost, antistatičnost, elektrovodljivost,multifunkcionalnost). Nakon objašnjenja fenomenologije plazme kao posebnogstanja materije, prikazane su mogućnosti tvorbe i dobivanja plazme, prikazanaje klasifikacija plazma prema raznim kriterijima, istaknute su plazmeprikladne za obradu tekstilnih materijala i objašnjeni njihovi temeljniparametri bitni za provedbu obrada materijala. Brojna istraživanja o kojimasu objavljeni radovi u posljednjih desetak godina prikazana su prema vrstitekstilnih materijala na kojima su provedena (vlakna i pređe, plošne tekstilije).Ključne riječi: tekstilni materijali, plazma, obrada plazmom, tekstilnapovršina, modifikacija svojstava, multifunkcionalnost, ekološki procesi

56S. ERCEGOVIĆ RAŽIĆ, R. ČUNKO: Modifikacija svojstava tekstilija primjenom plazme,

Tekstil 58 (3) 55-74 (2009.)

prirodi je plazma najzastupljenije fi-zikalno stanje u kojem se nalazi čak99% vidljive materije u svemiru, akao poznati primjeri plazme moguse navesti: Aurora Borealis (Sjevernazora), Aurora Australis, Van AllenBelt (zone radijacije), Sunce, zvijezde,Zemljin omotač, ionosfera i dr. Me-đutim, prirodnu plazmu na današnjemstupnju razvoja tehnike nije mogućeiskoristiti. Za primjenu u istraživa-njima, tehnici i industriji, plazmu jepotrebno proizvesti, što se u praviluradi električnim izbijanjem (pražnje-njem) plina.Sastav plazme ovisi o plinu koji sekoristi u stvaranju plazme i o kemij-skim reakcijama pri nastajanju pla-zme, pri čemu nastaju slobodni elek-troni, ioni, molekule, atomi, UV fo-toni, metastabilne čestice, radikali,tj. ekscitirane neutralne i naelektri-zirane čestice koje ujedno sudjelujuu tim reakcijama. Dakako da takvečestice pri obradi plazmom moguizazvati modifikaciju površine sup-strata [1, 2].Poznato je da su materijali sastavljeniod atoma i molekula i da s poveća-njem temperature mijenjaju stanje izkrutog u tekuće i dalje do plinovitogstanja, što je shematski prikazano nasl.1. Pojednostavnjeno uzevši, možese reći da s povećanjem temperaturekrutih materijala dolazi do sve in-tenzivnijeg gibanja dijelova molekula,tako da u jednom trenutku počinjunapuštati svoje mjesto određeno po-tencijalnom energijom, razara se te-meljna struktura i dolazi do prijelazau tekuće stanje. Daljnjim zagrijava-njem materijala, kinetička energijamolekula postaje veća od njihovepotencijalne energije i one postajuslobodnije, što dovodi do razdvajanjana atome i međusobnih sudara teprijelaza u plinovito stanje. S pove-ćanjem temperature na više od ne-koliko tisuća stupnjeva sudari atomapostaju sve intenzivniji, pa se izatomske strukture oslobađaju i elek-troni, posljedica čega je nastajanječestica koje su nosioci naboja - ne-gativno nabijeni elektroni i pozitivnonabijeni ioni, odnosno razaranjem

molekula nastaju pozitivne i negativneatomske skupine. Električki nabijenečestice u gibanju stvaraju električnai magnetska polja čime se dobivaenergija potrebna za daljnju ionizacijuatoma, tj. nastaje stanje gotovo pot-puno ionizirane tvari - plazma. Op-ćenito se može reći da plazma nastajedovođenjem energije plinu [2].

Sl.1 Shematski prikaz prijelaza stanja materije [2]

2.2. Oblici i vrste plazmiOblici i vrste plazmi su vrlo brojnite se plazme mogu klasificirati premaviše kriterija. Plazme koje dolaze uprirodi u prvom se redu razlikuju pogustoći (red veličina više od 10 po-tencija), a sukladno tome ekstremnesu i razlike u fizikalnim svojstvima.Ključni parametar za razlikovanjetehničkih plazmi je tlak neutralnogplina u kojem se kreću ioniziranečestice u odnosu na atmosferski tlak.Prema tom kriteriju plazme se svr-stavaju u niskotlačne, visokotlačne iplazme atmosferskog tlaka (atmos-ferske plazme).

Prema temperaturi pri kojoj se pri-mjenjuju, plazme se dijele na hladne(engl. cold plasma) i vruće (engl.hot plasma), sl.2. Niskotlačna plazma je primjer hladneili niskotemperaturne plazme, kojaje ujedno i primjer neravnotežne pla-zme (engl. cold plasma, low-tempe-rature plasma, non-equilibrium pla-sma), što znači da elektroni u plazmiimaju mnogo višu temperaturu odtemperature težih ionskih čestica uplazmi. Odgovarajućom vanjskompobudom plina pri takvoj je plazmimoguće ostvariti uvjete pri kojimaje temperatura plina približna sobnojtemperaturi, a da je istovremeno efek-tivna temperatura i kinetička energijaelektrona znatno viša i dovoljnovelika da može održavati plazmu iinicirati plazma - kemijske reakcije[4]. Temperatura elektrona Te je redaveličine 104 do 105 K, dok je tempe-ratura teških čestica iona i drugihčestica molekula, atoma i slobodnihradikala približna sobnoj temperaturi,tako da se plin gotovo ne zagrijavai zadržava sobnu temperaturu. Stogaje takva plazma osobito prikladnaza obradu termički osjetljivih mate-rijala kao što je većina tekstilnih ma-terijala. Kod ravnotežnih plazmi postoji ter-mička ravnoteža, tj. temperatura elek-trona i težih ionskih čestica je jednakai u pravilu visoka te je kinetička ene-rgija svih čestica velika. U primjeniza površinske obrade, takve bi plazmebile znatno efikasnije u poizvodnjiradikala i samom protoku iona kojidolaze na površinu materijala. Me-

Sl.2 Temeljna klasifikacija plazmi [1, 3]


đutim, kako se kod njih zbog visokogstupnja ionizacije razvija i visokatemperatura, vrlo je teško kontroliratienergiju čestica i samim tim optimiratiuvjete proizvodnje specifičnih radikala,te je nemoguće obrađivati termičkinestabilne materijale [4]. Takva vrućaplazma nije prikladna za tekstilnuprimjenu, već se koristi u postupcimazavarivanja, toplinskog raspršivanja,rezanja metala te kao metoda za utvr-đivanje metala pri analizi vode.Za tekstilnu primjenu prikladna jehladna plazma, kako niskotlačna(engl. low-pressure plasma) tako iatmosferska plazma (engl. atmos-pheric plasma). Niskotlačne plazmedobivaju se u razrijeđenom plinu čijije tlak značajno manji od atmosfer-skog, dok se atmosferska plazmaproizvodi kod normalnog atmosfer-skog tlaka. Stoga za dobivanje at-mosferske plazme nije potrebna va-kuumska komora ili vakuum crpka,kao što je takva oprema neophodnapri proizvodnji niskotlačne plazme.

Na sl.3 shematski su prikazana ovadva osnovna sustava plazme. Obasustava imaju široko područje pri-mjene i mogu se koristiti za modifi-kaciju površinskih svojstava organskihi anorganskih supstrata (polimera,papira, drva, folija, pjena, netkanogi tkanog tekstila), bilo da se radi opredobradi materijala ili o obradi ukombinaciji s različitim drugim sred-stvima (krutim anorganskim i organ-skim česticama) [3, 7]. Do plazme pri atmosferskom tlaku

može se doći na nekoliko načina.Prvi način je pražnjenje koronom(engl. corona discharge), kod kojegaje električno pražnjenje uzrokovanoelektričnim poljem visoke frekvencijeili napona, a površina obrađivanogsupstrata izložena je izravnom dje-lovanju korone. Obrada koronom jenajstarija i najčešće korištena tehnikapovršinske obrade materijala pla-zmom koja djeluje pri atmosferskomtlaku i uz okolni zrak kao radni plin.Ovaj sustav u načelu po svojim zna-čajkama zadovoljava i za primjenuu djelatnosti tekstilne industrije (širina,brzina, temperatura), ali tip proizve-dene plazme ipak ne može osiguratispektar zahtjeva na funkcionalnasvojstva kakva su potrebna kod su-vremenih tekstilnih materijala. Osimtoga mali razmak između elektroda(do oko 1 mm) čini sustav nepri-kladnim za obradu debljih materijala,a ne može ni osigurati dostatnu jed-noličnost obrade [8]. Stoga mu jeprimjena ograničena.

Pored pražnjenja koronom, u svrhudobivanja atmosferske plazme u pri-mjeni su još dva načina pražnjenja.To su: dielektrično barijerno praž-njenje (engl. dielectric barrier dis-charge, DBD; silent discharge, SD),shematski je prikazan na sl.3a i praž-njenje tinjanjem (engl. glow dischar-ge, APGD). Pražnjenje tinjanjem pri atmosferskomtlaku karakterizirano je kao jednoli-čan, homogen i stabilan tip pražnjenja,najčešće primjenjivan u plinovima

kao što su helij (He) i argon (Ar), aponekad i dušik (N2). Ovakav načinpražnjenja predstavlja alternativnijednolični izvor hladne plazme, kojiima i prednost u odnosu na niskotla-čnu plazmu jer djeluje bez vakuuma,tj. pri atmosferskom tlaku. Sva trinačina pražnjenja pri atmosferskomtlaku mogu se koristiti za obradutekstilnih materijala [3-6].Niskotlačni plazma sustav je sastav-ljen od vakuumske komore (sl.3b) ukojoj je smještena elektroda i nosačiovisno o vrsti uzorka, budući da seradi o diskontinuiranoj obradi mate-rijala (veličina uzorka određena jeveličinom nosača) [2, 7]. Opisuje sekao kontrolirana i reproducibilna teh-nika za obradu plazmom koji, zarazliku od atmosferske plazme, zah-tijeva vakuumsku crpku za postizanjeniskih tlakova koji se kreću od 0,01do 1 mbar. Pobuda elektromagnetskimpoljem pri niskom tlaku unutar va-kuumske komore, uzrokuje akcele-raciju slobodnih elektrona i kad je

njihova kinetička energija dovoljnovelika za odvijanje plazma reakcijakao što su ionizacija, fragmentacijai ekscitacija tvari, dolazi do stvaranjaplazme. To stanje se primijećuje popojavi svjetla (od svjetloplave doljubičaste boje). Atomi i molekulesu ionizirane, ekscitirane i fragmen-tirane i tvore vrlo reaktivnu smjesuplinova koja pri obradi materijala fi-zikalno-kemijski reagira s uzorkom,posljedica čega su promjene svojstavapovršine obrađivanog materijala.

a) atmosferska plazma (Dielectric barrier discharge) b) niskotlačna plazma

Sl.3 Shematski prikaz sustava plazme [7]

Vrste promjena i dobiveni učinci uprvom redu ovise o procesnom plinui njegovim fizikalno-kemijskim svoj-stvima, ali i o karakteristikama sup-strata te uvjetima obrade.

2.3. Reakcije i mehanizam djelovanja plazme

Da bi došlo do nastajanja plazme,potrebno je osigurati prijenos energijeiz vanjskog izvora, pri čemu se osno-vno sudaranje među elektronimamože opisati reakcijama prikazanimu tab.1 [2].

Plazma utječe kemijski i fizikalnona površinu supstrata, pri čemu reak-cije između plazme i površine oviseo vrsti upotrijebljenog plina i njihovimkemijskim svojstvima. Tekstilni ma-terijali izloženi takvim obradamaprolaze kemijske i fizikalne trans-formacije vezane uz kemijske pro-mjene u površinskom sloju, promjenestrukture površinskog sloja i promjenefizikalnih svojstava površinskog sloja.Plazmom se stvara velika gustoćaslobodnih radikala tijekom disocijacijemolekula prilikom sudaranja elektronai fotokemijskih procesa. To uzrokujerazaranje kemijskih veza u polimernojpovršini vlakna koje rezultiraju stva-ranjem novih kemijskih vrsta. Dje-lovanje plazme na površinu vlakanai polimera rezultira stvaranjem novihfunkcionalnih skupina kao što su–OH, –C=O, –COOH, a koje utječuna poboljšanje sposobnosti kvašenjatkanina (hidrofilni efekt), a mogubiti i aktivni centri za graft-polime-rizaciju (nacjepljivanje) različitih mo-lekula [3].Prema tome plazma se u prvom redukoristi za površinsku obradu materi-jala, jer se njenim djelovanjem mo-

dificiraju samo površinska svojstvado debljine sloja od svega nekolikodesetaka nanometara, čime osnovnasvojstva materijala ostaju gotovo ne-promijenjena. Na ovaj se način postižeselektivna modifikacija svojstava vla-kana, npr. može se utjecati na spo-sobnost kvašenja i bojadisanja, ad-hezijske karakteristike i dr., a što seteško može ostvariti klasičnim ke-mijskim postupcima bez posljedicana osnovna svojstva tako obrađenihvlakana [4]. Općenito se djelovanjeplazme na površinu tekstilnog mate-

rijala može grubo opisati kroz četiriskupine procesa, sl.4. [3, 7]:- čišćenje površine (engl. plasma

cleaning),- nagrizanje površine (engl. plasma

ablation or etching),- aktivacija i modifikacija površine

(engl. activation, plasma modifi-cation),

- nanošenje odn. polimerizacija(engl. deposition, plasma polime-risation).

Na sl.4 shematski su, u usporedbi sneobrađenom površinom materijala,prikazane ove četiri vrste djelovanjai njihovi učinci.Čišćenje i nagrizanje površine pri-mjenom plazme najčešće se koristiu elektronici, poluvodičkoj industriji,optičkoj industriji te kod čišćenjametala i keramike [1, 7]. Mehanizam djelovanja plazme je uuklanjanju tankog organskog sloja sobrađivanih površina. Djelovanjemplazme tijekom čišćenja i nagrizanjapovršine polimernih materijala dolazido kidanja kovalentnih veza na poli-mernom lancu. Ovakva površinskaobrada plazmom u području tekstila

koristi se za sterilizaciju i odškrob-ljavanje tekstilnih proizvoda, posebnoprimjenom atmosferske plazme. Pri-mjena atmosferske plazme je mogućatakođer u postupcima čišćenja ot-padnih voda tekstilne industrije.Efekti plazme u smislu površinskeaktivacije i modifikacije osobito suzanimljivi i nailaze na primjenu umedicinskoj tehnologiji, automobil-skoj industriji i industriji preradeplastike, a i u području tekstilstva[1, 7]. Pritom dolazi do reakcija iz-među kemijskih skupina na površinisupstrata i kemijskih čestica u plazmi,pri čemu dolazi do stvaranja novihfunkcionalnih skupina na površinisupstrata. Ovakvim načinom primjeneplazme u području tekstila mogućeje postići poboljšanje sposobnostikvašenja, odn. hidrofilnosti, ali i hi-drofobnosti tekstilnih materijala. Sve značajnija je primjena plazmekod modifikacije materijala nanoše-njem organskih i anorganskih česticana površinu materijala, odn. polime-rizacijom odgovarajućeg sredstva upovršinskom sloju uz sudjelovanjeplazme. Na taj se način mogu npr.postići trajna poboljšanja otpornostina grebanje, zamagljivanje, koroziju,prljanje, te poboljšanja hidrofobnosti,biokompatibilnosti, adhezije tijekomnaslojavanja, zaštitnog naslojavanjai dr. Ovakva primjena plazme osobitoje prisutna u medicinskoj tehnologijii metalnoj industriji, ali i u tekstilnojtehnologiji [1, 7].Polimerizacija plazmom [8] omogu-ćava nanošenje tankih slojeva razli-čitih sredstava (kao što su fluoro-karboni, hidrokarboni, organosilikoni,keramičke prevlake i dr.) na sve vrstetekstilnih supstrata. Tu se zahtijevaupotreba monomernog plina ili pare,koji sadrži atome kao što su ugljik,silicij, sumpor u radnom plinu. Upodručju tekstilstva primjena poli-merizacije plazmom koristi se za po-vršinsku modifikaciju u svrhu dobi-vanja tekstila otpornog na gorenje,postizanja antimikrobnih svojstava,a kao suha i ekološki prihvatljivatehnologija pokazuje određene pred-nosti u odnosu na odgovarajuće pro-


Tekstil 58 (3) 55-74 (2009.)

Tab.1 Reakcije nastajanja plazme


Sl.4 Shematski prikaz djelovanja plazme na površinu supstrata [7]

Sl.5 Efekti dobiveni djelovanjem plazme na površinu materijala [7]


Tekstil 58 (3) 55-74 (2009.)

cese obrade u mokrom. Ovakve obra-de mogu se učinkovito provoditi iatmosferskom i niskotlačnom pla-zmom, ali se ipak najčešće koristiniskotlačna plazma sa zatvorenimreaktorom [1]. Za provedbu obradeplazmom potrebni su odgovarajućireaktori za kontinuiranu obradu tka-nina i vlakana, na što svakako valjaračunati kao investiciju.

3. Parametri bitni za učinkovitost obrade plazmom

Da bi se obradom plazmom provelaciljana modifikacija svojstava i po-stigli željeni učinci, potrebno je pom-no utvrditi i optimirati parametreobrade kao što su: vrsta plina, protokplina, tlak koji se regulira vakuum-skom crpkom (ako se radi o niskot-lačnoj plazmi), radna frekvencija ure-đaja, vrijeme obrade i razmak izmeđuelektrode i površine supstrata. Zailustraciju koliko je značenje pojedinihparametara, u tab.2 navedeni su raz-ličiti učinci koji se postižu plazmomovisno o području radne frekvencijepri kojoj se provodi modifikacija ne-kog supstrata.

3.1. Utjecaj vrste plina

Kako je već rečeno, zbog velikereaktivnosti ioniziranih čestica i ra-dikalskih vrsta, plazma utječe kemijskii fizikalno na površinu obrađivanogsupstrata, mijenjajući time brojnekarakteristike njegove površine. Vrstereakcija između plazme i površineovise o vrsti upotrijebljenog plina i

njegovim fizikalno-kemijskim svoj-stvima. Za ilustraciju ovog odnosa,na sl.6 su prikazani učinci modifika-cije površine poliesterskog supstratadobiveni obradama s različitim pli-novima, odn. vrstama plazme [9]. Kao primjer koji ilustrira utjecaj vrsteplina na učinkovitost obrade nisko-temperaturnom plazmom navest ćese istraživanje Kana i sur. [10] kojesu proveli na vunenim vlaknima itkaninama. Pritom su koristili različiteplinove: kisik (O2), dušik (N2) i smje-su plinova sastavljenu od 25% vodika(H2) i 75% dušika (N2). Na temeljudobivenih rezultata zaključili su daobrada svim vrstama plazmi uzrokujevidne promjene površine, odnosnosvojstava obrađivanog materijala.Zanimljive su promjene fizikalno-kemijskih svojstava, što je utvrđenona temelju ispitivanja bojadisarskihsvojstava. Mikroskopskom analizomutvrđene su promjene vezane uz po-vršinu vunenog vlakna koja postajehrapavija i izbrazdanija, što olakšavadifuziju bojila u unutrašnjost vlakna.FTIR-ATR (Fourier Transform In-frared - Attentuated Total Reflectance)instrumentalnom metodom analiziranaje površina vunenog vlakna pri čemu

je utvrđeno kako vrsta plina ima zna-čajnu ulogu na promjenu kemizmapovršine. Tako tijekom obrade duši-kovom plazmom na površini vlaknanastaju NH2 skupine, što utječe napovećanje apsorpcije bojila. S drugestrane, primjenom plazme od kisikadolazi do oksidacije površine, štorezultira kidanjem cistinskih veza i

stvaranjem cisteinske kiseline, čimese poboljšava hidrofilnost površinevlakna, te također dovodi do pobolj-šanja sposobnosti bojadisanja. Vodikkoji se nalazi u smjesi s dušikom ujednom primjeru plazme, ima snažanredukcijski efekt na površinu vune,što može dovesti do stvaranja slo-bodnih ugljikovih radikala tijekomobrade plazmom koji potom tvoreC-C mreže na površini vlakna sma-njujući sposobnost apsorpcije bojilau odnosu na npr. obradu kisikom.Do sličnih spoznaja došli su i špa-njolski znanstvenici [11] koji su prou-čavali do kakvih promjena na vlak-nima vune dolazi primjenom nisko-temperaturnog plazma sustava uzprimjenu različitih plinova (zrak, N2,vodena para i O2). Dodatno su variralifrekvenciju i vremena obrade. Znan-stvenici sa Sveučilišta u Knoxvilleuu patentu [12] opisuju učinke obradehidrofobnih vlakana atmosferskomplazmom primjenom različitih vrstaplinova: H2, SO2, N2, He, CO2, CF4,HPMA (2-hidroksipropil metakrilata),zraka i njihovih međusobnih kombi-nacija, sa svrhom iznalaženja mo-gućnosti poboljšavanja sposobnostibojadisanja. Obrada je provedena prifrekvenciji od 6,67 kHz i višoj, kojamodificira površinu polimera stva-rajući polarne funkcionalne skupine.Takvom obradom kod polipropilen-skih i aramidnih vlakana postignutaje bolja sposobnost bojadisanja. Usta-novljeno je da obrađena vlakna imajuhidrofobnu srž, dok vanjski dio vlaknasadrži hidrofilne funkcionalne sku-pine, koje su rezultat djelovanja ak-tivnih tvari plazme s površinom po-limera tijekom obrade.

Na temelju spoznaja dobivenih ovimistraživanjima može se svakakoustvrditi kako ispravan odabir radnogplina predstavlja bitan faktor u posti-zanju ciljanih svojstava. Zaključno jeipak potrebno naglasiti kako se opti-malna svojstva mogu postići samo uzpravilan odabir svih parametara, vodećipritom računa i o tome da ne dođe dooštećenja tekstilnog supstrata.

Tab.2 Radne frekvencije reaktora plazma sustava i postignuti efekti [3, 7]

Radna frekvencija Područje radne frekvencije Učinak

10-50 kHz pražnjenje koronom aktivacija imodifikacija površine

od 50 - 450 kHz područje niske frekvencije (engl. low frequency-lf)

aktivacija površine, slabiji stupanj naslojavanja uprocesu polimerizacije

13,56 ili 27,12 MHz područje radiovalova(engl. radiofrequency-rf)

aktivacija površine,visoki stupanj naslojavanja uprocesu polimerizacije

915 MHz ili 2,45 GHz područje mikrovalova(engl. microwave plasma-mw)

mikronagrizanje površine, polimerizacija


3.2. Utjecaj tlaka i vremena obrade

Parametri kao što su tlak i vrijemetakođer imaju utjecaj na promjenefizikalno-kemijskih svojstava površinetekstilnog supstrata tijekom obradeplazmom. U području niskog tlaka (manjeg od1 mbar), gustoća plina je manja, me-đusobno sudaranje čestica je manje,te se modifikacija površine tekstilnogmaterijala provodi učinkovitije uzminimalne gubitke. S druge strane,jako niski tlak uzrokuje relativnoslabu koncentraciju radikala po je-dinici volumena. Stoga treba naglasitivažnost optimiranja tlaka tijekomobrade plazmom kako bi se postiglizadovoljavajući učinci. U područjimatlaka većeg od 100 mbar (osobitopri atmosferskom tlaku i sobnoj tem-peraturi) zbog veće gustoće plina,veći je broj međusobnih sudara međučesticama u plinovitom stanju štosmanjuje učinkovitost radikala i sa-mim tim njihovu sposobnost pove-zivanja s aktivnim mjestima unutarvoluminoznih tkanina [13]. Molekuleu zraku pri atmosferskom tlaku su-

daraju se frekvencijom 109 sudara usekundi, sa srednjom udaljenošću iz-među sudara oko 10-8 m (10 nm),dok pri tlaku od 0,1 mbar srednjaudaljenost raste na nekoliko milime-tara [3]. U skladu s tim postavkamaPoll i sur. su promatrali učinak dje-lovanja niskotlačne plazme radnefrekvencije 20 kHz na povećanje hi-drofilnosti površine pamučne tkanine(115 g/m2). Obrade niskotlačnomplazmom provedene su pri tlakovimaod 0,6 do 8 mbar, te pri tlaku većemod 100 mbar, a vrijeme obrade vari-ralo je od 50 - 800 s (oko 13 min).Učinkovitost plazme utvrđivali sumjerenjem hidrofilnosti obrađivanepamučne tkanine. Povećavali su brojslojeva tkanine (do četiri sloja ukupnedebljine od 1 mm) kako bi utvrdilidubinu do koje je plazma učinkovita.Vrijeme obrade bitno je kod optimi-ranja uvjeta za obradu tekstilnog ma-terijala. S povećanjem vremena obra-de aktivni radikali plazme prodirusve dublje u strukturu materijala po-većavajući hidrofilni efekt. Zaključilisu da je pri obradi niskotlačnom pla-zmom optimalna hidrofilnost posti-

gnuta pri tlaku od 0,6 mbar i vremenuod 700 s (oko 12 min), čak i u unu-trašnjim slojevima tekstilnog mate-rijala [13]. Za razliku od toga, priobradi atmosferskom plazmom i kodznačajnog povećanja protoka plina ivremena obrade, došlo je do promjenakarakteristika samo površinskog slojapamučne tkanine [13]. Na sl.7 pri-kazan je utjecaj tlaka na intenzitetpromjena hrapavosti površine, a nasl.8 utjecaj vremena obrade na in-tenzitet promjena.

0,07 mbar RF O2

0,1 mbar RF O2

0,2 mbar RF O2

0,4 mbar RF O2

Sl.6 Utjecaj različitih vrsta plinova (odn. različitih vrsta plazme) na površinu supstrata; snimljeno SEM tehnikom, uz povećanje 2 000 x (manja slika) i uz povećanje 25 000 x (veća slika) [9]

Sl.7 Utjecaj razine vakuuma na hrapavost površine; snimljeno SEM tehnikom uz povećanje 2 000 x (manja slika) i uz povećanje 25 000 x (veća slika) [9]

kontrolni (O2) CO2 plazma (0,1 mbar, 10 min)

Ar plazma (0,1 mbar, 10 min) ionska zraka (1,3 10-3 mbar, 10 min)


Tekstil 58 (3) 55-74 (2009.)

neobrađeni uzorak

5 min RF O2

10 min RF O2

20 min RF O2

Sl.8 Utjecaj vremena obrade na hrapa-vost površine; snimljeno SEM tehnikom uz povećanje 2000 x (manja slika) i uz povećanje 25000 x (veća slika) [9]

3.3. Utjecaj svojstava tekstilnog supstrata

Reakcije između aktivnih čestica pla-zme i površine tekstilnog supstrata(vlakna) rezultiraju tvorbom aktivnihmjesta na vlaknu, sposobnih za ve-zanje novih molekula odn. atomskihskupina. Zauzimanjem aktivnih mjestana površini vlakna onemogućen je

pristup novim aktivnim česticamaplazme površini, time ona postajeneutralna i neaktivna za vezanjenovih aktivnih čestica plazme, kojetijekom daljnje obrade prodiru svedublje u unutrašnjost tekstilne struk-ture. Stoga učinkovitost djelovanjaplazme ovisi i o brojnim karakteri-stikama obrađivanog tekstilnog ma-terijala. Ako je riječ o plošnoj tekstiliji(tkanine, pletiva, netkani tekstil) pri-tom valja imati na umu njihovu kom-pleksnu strukturu koju čine brojnielementi - od vrste i finoće vlakana ipređe do konstrukcijskih karakteristikaplošne tekstilije, njene debljine, plošnemase, gustoće i otvorenosti teksture,poroznosti i dr. Promjene uzrokovaneplazma-kemijskim reakcijama neodvijaju se samo na vidljivoj površiniveć i na površini unutrašnjeg slojatkanine koja se pri tome modificira,a što nije slučaj npr. kod obradefolija. Ustanovljeno je da prodiranjeplazme u unutrašnjost obrađivanogmaterijala ovisi o tim brojnim para-metrima tekstilne strukture te o njimaovisi npr. gubitak mase i dubina na-grizanja površine. Dakako, velikuulogu pritom ima i vrijeme obrade itlak pri kojemu se obrada provodi, očemu je raspravljano u prethodnimtočkama [13-15]. Utjecaj strukture supstrata na prodi-ranje aktivnih čestica u unutrašnjostvunene tkanine istraživali su C. Wangi Y. Qiu [16] primjenom plazma jetsustava koji radi pri atmosferskomtlaku. Kod tog plazma sustava povr-šina tretiranog supstrata u direktnomje kontaktu s mlaznicom kroz kojuizlazi plazma. Utvrđeno je da je priobradi ravnih i neporoznih supstratamodifikacija ograničena samo navanjsku površinu do svega nekolikonanometara debljine. S druge strane,kod obrade poroznih tkanina osimvanjske površine, a ovisno o poroz-nosti, plazma može prodrijeti dubljeu površinski sloj i pritom izazvatiintenzivnije promjene u obliku na-grizanja, tj. postižu se učinci krozdva sloja površine. Promjene mor-fologije površine nakon obrade pla-zmom analizirane su elektronskim

mikroskopom (SEM analizom), pri-likom čega su utvrđena oštećenjaljuski duž vlakna (vrhovi ljuski pot-puno uništeni, a ponegdje je i cijelapovršina ljuske uništena). To ukazujena to da aktivne čestice plazme moguprodrijeti u tkaninu kroz njene porei možda uzrokovati oštećenja u unu-trašnjem dijelu tkanine, ako se nevodi dovoljno računa o parametrimaobrade (osobito vremena). Stoga valjanaglasiti da je optimiranje procesnihparametara od velike važnosti kakobi modifikacija obiju površina prošlau kontroliranom smjeru, radi posti-zanja optimalnih svojstava [13, 16].

4. Postojeće spoznaje o modifikaciji tekstila plazmom

Iako je primjena plazme u različitimpodručjima djelatnosti poznata većdosta vremena, u području tekstilnetehnologije razvoj i komercijalizacijaplazma tehnologije poprima sve većeznačenje posljednjih 15-ak godina,pri čemu je ekološki aspekt jedan odpresudnih čimbenika. Mogu se istak-nuti sljedeće značajke, koje u današnjevrijeme čine obradu plazmom priv-lačnom za ciljanu modifikaciju svoj-stava tekstilnih materijala, a i šire:• primjenjiva je za raznovrsne sup-

strate, tj. široke su mogućnosti iz-bora materijala prikladnog zaobradu,

• obradom uz optimalne procesneparametre, željena površinskasvojstva obrađenog materijala po-stižu se bez značajnijih promjenanjihovih osnovnih karakteristika,

• primjenjiva je i za polimere kodkojih je modifikacija površinskihsvojstava primjenom kemijskihprocesa u mokrom stanju otežanaili nemoguća,

• procesi se provode u suhim, zat-vorenim i sigurnim sustavima,

• ekološki je vrlo prihvatljiva.

Obrada plazmom osobito je pogodnaza modifikaciju polimernih materijala,dakle svih vrsta tekstilnih materijala,polimernih membrana, folija, kom-


pozita, laminata i dr., odn. materijalakod kojih se modifikacijom površinemože postići trajno poboljšanje svoj-stava [1]. Primjena plazme ima sve značajnijuulogu i u brojnim drugim područjimadjelatnosti, kao npr.: u automobilskojindustriji, u medicini (kateteri, kon-taktne leće, biokompatibilni implan-tati, proteze, sterilizacija medicinskeopreme), u elektronici (u izradi mi-kroelektroničkih elemenata, poluvo-diča, senzora i dr.), u izradi solarnihćelija, velikih plazma zaslona, u in-dustriji plastike (sve vrste plastike) ielastomernih materijala, u metalnojindustriji (tehnološki postupci zava-rivanja), koristi se kao izvor svjetlostii dr. [7, 16]. Jedna od osobito zanimljivih primjenaplazme u novije vrijeme je nasloja-vanje organskih polimera metalom,pri čemu se metalni sloj adhezijskimsilama čvrsto veže za površinu poli-mera, što se postiže predobradompolimera plazmom. U tom slučajunajčešće se koristi O2 kao izvor plina(plazma), a kao karakterističan primjermože se navesti naslojavanje termo-plastičnog kopolimera na bazi akri-lonitrila-butadiena-stirena (ABS) me-talnim bakrom postupkom isparavanja(evaporacijom) [17]. Primjena plazmemože biti korisna i u proizvodnjikompozita, odn. laminata, kod kojihdobra adhezija između vlakana i ma-trice, odnosno slojeva, ovisi ponajprijeo njihovim površinskim karakteri-stikama i međusobnom fizikalno-ke-mijskom povezivanju. Preduvjet dobreadhezije između vlakana i matriceje preostala površinska energija vla-kana koja mora biti veća ili jednakapovršinskoj energiji matriksa [17].Upravo se to može postići obradamaplazmom, pri čemu se javljaju četiriglavna efekta, prethodno objašnjenau poglavlju 2.3., sl.4. Osim fizikal-no-kemijske modifikacije strukturepovršine, poboljšanju trajne poveza-nosti komponenata pridonosi i po-prečno kemijsko povezivanje mole-kula izazvano plazma-reakcijama.Svi ti procesi, sami ili u sinergističkojkombinaciji, uzrokuju bolju adheziju

i čvršću povezanost elemenata složenestrukture [18].Osim navedenih područja, plazmaima primjenu u području biologije,u membranskoj tehnologiji i tehno-logiji okoliša (eliminacija otpadnihtvari i pročišćavanje zraka) i dr. [17].U novije vrijeme objavljeno je [19]o primjeni plazme u području mi-krobiologije, gdje je razvijena brza iučinkovita metoda uklanjanja afla-toksina proizvedenih iz plijesni Asper-gillus parasiticus, a primijenjena jei ispitana na nekoliko vrsta orašastihplodova koji se koriste u prehrani.

4.1. Primijenjene vrste plazme i tehnike obrade

Na temelju velikog broja objavljenihznanstvenih i stručnih radova te teh-ničkih informacija može se zaključitida su istraživanja mogućnosti pri-mjene plazme u području tekstilstvavrlo aktualna i zastupljena, posebiceu području oplemenjivanja. Ukazujese na to da primjena plazme možebiti vrlo učinkovita kod odškroblja-vanja, u postizanju povećanja hidro-filnosti i hidrofobnosti, uljeodbojnosti,za smanjenje skupljanja uzrokovanogpustenjem, povećanja sposobnostibojadisanja i tiska, povećanja otpor-nosti na gorenje, poboljšanja anti-mikrobnih svojstva i adhezije, zasterilizaciju, poboljšavanje antistati-čkih svojstava, regulaciju sjaja, UVzaštitnih svojstava i dr. [1, 13, 17,18, 20-24]. Dakako, pritom se izrazitijimultifunkcionalni učinci postižu akose obrada plazmom kombinira s raz-ličitim drugim agensima, u prvomredu različitim organskim i anorgan-skim česticama mikro i nano dimen-zija. U tab.3 navedeni su primjeriprimjene plazme u svrhu modifikacijesvojstava tekstilnih materijala o ko-jima je pisano u znanstvenoj i stručnojliteraturi u posljednjih desetak godina.Brojne literaturne podatke nastojalose sistematizirati prema fizikalno-kemijskim agensima koji su korišteniza obradu površine tekstilija od raznihvrsta vlakana. Postignuti učinci vezanisu uz pojedine vrste fizikalno-ke-mijskih agenasa i vrste vlakana na

kojima su istraživanja provedena.Može se ustvrditi da su istraživanjau tom području vrlo aktualna i brojna,a koliki je dio njih doista primijenjenu praksi i komercijaliziran, teško jezaključiti. Kako je već prethodnoistaknuto, obrada tekstilnih materijalaisključivo se provodi hladnom pla-zmom, u prvome redu niskotlačnom,ali i atmosferskom plazmom, sl.3.

4.2. Pregled istraživanja primjene plazme u području modifika-cije vlakana i pređa

Kako se može iščitati iz objavljeneliterature, djelovanje plazme istražujese na raznim vrstama vlakana. Osobitozanimanje pritom su znanstveniciiskazali prema vuni, što je i razum-ljivo budući da je riječ o vlaknu ka-rakteristične ljuskave površine i ose-bujne morfologije. Stoga ne čudi daje vuna čest i pogodan supstrat zaovakava istraživanja. Neka istraži-vanja vezana uz obradu vune nisko-temperaturnom plazmom prikazanasu u poglavlju 3.2. u okviru razma-tranja utjecaja vrste plina na učinkeobrade plazmom. Općenito se možeustvrditi da su kod istraživanja vunekao tekstilnog supstrata u prvomplanu modifikacije koje dovode dopovećanja hidrofilnosti površine,kako zbog fizikalnih tako i kemijskihpromjena na površini vlakna [4, 5,25]. Najizraženije promjene kod vunenastaju u sloju epikutikule i djelo-mično u sloju egzokutikule. Ukla-njanjem lipidnog F-sloja olakšava sedifuzija molekula vode i bojila uvlakno, što značajno povećava spo-sobnost kvašenja te sposobnost bo-jadisanja i tiska [10]. Plazma djelujena površinu vlakna tako da stvaramikrobrazde i pukotine na ljuskama,što uvelike mijenja izgled obrađenogvlakna, ali i njegovu morfologiju.Unatoč povećanim nepravilnostimai nejednolikostima površine vlakna,frikcijske karakteristike površine (di-ferencijalni frikcijski koeficijent) sesmanjuju, a na temelju utvrđenogsmanjenja skupljanja uzrokovanogpustenjem, može se pretpostaviti iopći pozitivan učinak na smanjenje


Tekstil 58 (3) 55-74 (2009.)

sklonosti pustenju [26, 27]. Sličnosu utvrdili i R. Molina i sur. [11] uistraživanju utjecaja radne frekvencijeplazma sustava na učinkovitost obradevunenih vlakana u svrhu smanjenjapustenja. Efekti obrade plazmom istraživanisu i na viskoznim vlaknima [28].Cilj je bio povećati apsorptivnost isposobnost zadržavanja vode netka-nog tekstila od viskoznih vlakananamijenjenog za higijenske i medi-cinske potrebe. Nakon optimiranja

parametara obrade niskotlačnom pla-zmom postignuti su pozitivni rezultati.Primjenom elektronske mikroskopije,FTIR analize, ispitivanja sposobnostiapsorpcije i zadržavanja vode, utvr-đeno je da je do željenog učinkadošlo zbog fizikalnih promjena mor-fologije površine vlakana vidljivogkao nagrizanje površine, ali i zbogstvaranja polarnih kemijskih skupinaodgovornih za povećanje mogućnostivezanja vode. H.A. Karahan [29]je proučavao može li se obradom at-

mosferskom plazmom postići mo-gućnost bojadisanja pamuka kiselimbojilima. Kisela bojila imaju anionskikarakter i koriste se za bojadisanjevlakana kao što su vuna, svila i po-liamid, u kojima u određenim uvje-tima mogu nastati kationske skupine.Za pamuk se može kazati da imapretežito anionski karakter i nije uo-bičajeno da se bojadiše kiselim boji-lima. Aktivacijom površine pamučnogmaterijala plazmom (zrak, argon)moguće je provesti nacjepljivanje

Ar, He, Ne,

aktivacija površine i odvošći-vanje aktivacija i polimerizacija modifikacija površine

PA PAN CV, CLY, vuna

povećanje dubine obojenja

poboljšanje otpornosti na gorenje poboljšanje sorpcijskih svojstava

N2O, CO2, NH3,SO2

aktivacija i modifikacija površine

PA, PE, PP, PET, PTFEvuna, PAN

hidrofilnost (sposobnost kvašenja) smanjenje kuta kvašenja

hidrokarboni: etilen(C2H4), etan, aceti-len, metan

polimerizacija modifikacija površine

PES vuna

hidrofobiranje povećava se intenzitet obojenja

CF4 (tetrafluorme-tan) SF4, SF6 (sum-porheksafluorid)

nagrizanje površine modifikacija površine

SiO2, PA PP, PES, svilasve vrste tekst. materi-jala

hidrofobiranje, oleofobiranje poboljšavanje bojadisanja opip tkanine (mekši) i sjaj

fluorokarboni: C2F4,C2F6

modifikacija površine, polimerizacija pamuk, PES hidrofobiranje

Si-organski reagensi,HMDSO (heksame-til disiloksan), SiCl4

polimerizacijaCV, PES pamuk/PESvuna

antistatička svojstva poboljšavanje bojadisanjaUV zaštita, dimenzijska stabilnost

fosfor uz monomere polimerizacija PAN, CV, pamuk otpornost na gorenje

zrak modifikacija površine aktivacija i modifikacija površine

vuna PES

sposobnost bojadisanja, hidrofilnost smanjenje površinskog otpora sadržaj rel. vlage, električna vodljivost

vodena para modifikacija površine vuna, pamuk hidrofilnost površine

monomeri (akriloni-tril i akrilamid)

graftiranje površine, nagrizanje površine PES hidrofilnost, smanjenje površinskog otpora,

povećana vodljivost

Tab.3 Pregled mogućnosti primjene plazme u području tekstilstva

Plin Svrha Materijal Svojstvo

O2

modifikacija polimera

oksidacija površine modifikacija površine

pamuk, cel. regenerati,CLY, svilaPA, PE, PTFE vunaPES, PP, PAN

bojadisarska svojstva, hidrofilnost, bijelje-nje, antistatička svojstva; smanjenje sku-pljanja uslijed pustenja, sposobnostkvašenja i adhezija, povećanje polarnosti ipovršinske energije

H2redukcija oksidiranog sloja,redukcijski efekt vuna, PAN smanjenje apsorpcije tvorbom C-C mreže

na površini vune

N2 modifikacija površine PES, vuna, PAN

poboljšavanje adhezije poboljšanje apsorpcije bojila


(graftiranje) molekula kationskog ka-raktera, čime vlakna dobivaju afiniteti za kisela bojila. Općenito se pokazaloda je primjena plazma tehnologijevrlo pogodna za predobradu materijalaprije nacjepljivanja različitih mono-mernih pa i oligomernih molekula utemeljnu polimernu strukturu vlakna.Uz razloge vezane uz učinkovite fi-zikalno-kemijske procese pri takvimobradama, zanimanju za primjenuplazma tehnologije pridonose i po-voljni pokazatelji s ekološkog i eko-nomskog gledišta.I u području izrade kompozitnihmaterijala obrada plazmom pobuđujeveliko zanimanje, u prvome redukao način na koji se može poboljšatičvrstoća prianjanja između vlakna(pojačivača) i polimerne matrice.Poznato je da visoka svojstva kom-pozita ne ovise samo o fizikalnimsvojstvima pojedinih komponenata(vlakno i matrica) već da važnu uloguima upravo to granično područje iz-među komponenata, prije svega ve-ličina adhezijskih sila i kompatibilnostkomponenti. Na adheziju se sigurnomože utjecati modifikacijom povr-šinskih karakteristika vlakna u čemuplazma može imati korisnu i važnuulogu. U istraživanju V. Chirila isur. [30] prate se promjene mehani-čkih svojstava polimernog kompozitau ovisnosti o količini ugljikovih na-novlakana u polipropilenskoj matrici.Kako čvrstoća kompozita ovisi o ja-kosti adhezije između vlakna i ma-trice, ona se nastojala poboljšati obra-dom vlakana kisikovom plazmom.Obrada kisikom provedena je u mi-krovalnom reaktoru snage 80-120W, pri tlaku od 0,4 mbara, uz protokplina 80 cm3/min i vremenu obradedo 7 minuta. Utvrđeno je da kompozits 5%-tnim udjelom ugljikovih na-novlakana koja su prethodno obrađenaplazmom, ima za oko 11% veću vla-čnu čvrstoću u usporedbi s kompo-zitom koji sadrži istu količinu ne-obrađenih ugljikovih nanovlakana.Štoviše, ta čvrstoća nadmašuje i čvr-stoću kompozita koji sadrži dvostrukoveći udjel neobrađenih vlakana (10%).Time se pokazalo da obrada vlakana

kisikovom plazmom može biti dobraalternativa konvencionalnoj oksida-tivnoj obradi. Pritom modifikacijapovršine može povećati gustoću funk-cionalnih skupina (karboksilnih, kar-bonilnih i hidroksilnih) na površinivlakana i/ili površini matrice, što ta-kođer može poboljšati čvrstoću vezeizmeđu dviju komponenata. Valjanapomenuti da nedovoljno kontroli-rana obrada plazmom, zbog velikereaktivnosti ionskih i radikalskihvrsta, može dovesti i do oštećenja ineželjenih posljedica na materijalu.Stoga je uvijek potrebno optimiratiuvjete obrade i obrađivanom supstratuprilagoditi tip plazma uređaja kakobi se izbjegao eventualni negativanutjecaj na svojstva obrađivanog ma-terijala [31]. Istraživanja provedena na pamučnojpređi pokazala su da obrada pređe sniskotlačnom plazmom može uzro-kovati značajno povećanje prekidnesile i smanjenje prekidnog istezanja,a na veličinu promjene značajno utje-če vrijeme obrade [32]. Prethodnoje spomenuto da intenzivna obradaplazmom može oštetiti vlakno namolekulnoj razini, ali i u vidu gubitkamase [33], što ukazuje na važnostoptimiranja procesnih parametarakako bi se izbjegao negativni učinak.Pozitivan učinak obrade plazmomna mehanička svojstva utvrđen je ikod vlakana visoke čvrstoće. Istra-živanja provedena na monofilamentuKevlara ukazuju na povećanje vlačnečvrstoće nakon obrade atmosferskomplazmom od He i smjese He/O2 [34].Slični učinci poboljšanja mehaničkihsvojstava postignuti su i kod obradevlakana Spectre (HMWPE) [35, 36],unatoč tomu što je došlo do značajnepromjene morfologije i nagrizanjapovršine obrađenih filamenata. Zarazliku od Spectre, obrada plazmomna Kevlaru ne izaziva gotovo nikakvepromjene u morfologiji površine.Pretpostavlja se da je povećanje vla-čne čvrstoće posljedica poprečnogpovezivanja. Drugi razlog bi mogaobiti u heliju koji se koristio za obradu,a koji je poznat po učinkovitom po-prečnom povezivanju (umrežavanju)

polimera [37].Primjenu atmosferske plazme odsmjese plinova He/zrak i He/O2/zrakkod odškrobljavanja pamučne pređeistraživali su Z. Cai i sur. [38].Škrobivo je bilo na bazi polivinilal-kohola (PVA). Na temelju rezultataispitivanja utvrdio je da se boljaučinkovitost odškrobljavanja postižesmjesom He/O2/zrak, pri čemu dolazido uklanjanja PVA filma s površinepamuka, a škrobivo se uklanja s vlak-na već pranjem u hladnoj vodi. Pritomvlačna svojstva nisu pokazala stati-stički značajne promjene nakon pro-vedene obrade. Znanstvenici sa Fakulteta kemijskei prehrambene tehnologije, Zavodaza plastiku i kožu iz Bratislave (Slo-vačka) proučavali su razne vrste mo-difikacija površine poliesterskogkorda [39] niskotemperaturnom pla-zmom pri atmosferskom tlaku. Mo-difikaciju su proveli na dva načina.U jednoj seriji istraživanja provodilisu aktivaciju površine korda obradomplazmom od smjese dušika i zraka,a u drugoj seriji koristili su smjesudušika i butadiena za provedbu po-limerizacije plazmom. Primjenomstandardne tehnike analize morfolo-gije površine (SEM, AFM) i kemijskeelementarne analize (XPS) utvrdilisu da je došlo do promjena karakte-ristika površine (hrapavost površineuzrokovana djelovanjem dušika), alii kemijskih interakcija vezanih zapovršinu koje su odgovorne za po-boljšanu adheziju između obrađenogPES korda i polimernog matriksa.Kako bi ocijenili učinak obrade pla-zmom na adhezijsku čvrstoću izmeđukorda i gume, usporedili su je s ad-hezijskom čvrstoćom između resor-cinol-formaldehid lateksa (RFL) iPES korda obrađenog uobičajenomkemijskom obradom u gumarskojindustriji. Zaključili su da upotrebaplazme može pojednostavniti povr-šinsku modifikaciju PES korda i po-većati adheziju s gumom, bez nega-tivnog utjecaja na okolinu. Metodom raspršivanja čestica u pla-zmi D. Hegemann i sur. [40] provelisu naslojavanje pređe česticama srebra


Tekstil 58 (3) 55-74 (2009.)

i na površinu pređe (vlakana) naniovrlo tanki metalni film. Time se po-stižu baktericidna svojstva te isto-dobno povećava elektrovodljivost,pa se pređa može koristiti za izraduantibakterijske i antistatičke odjeće(primjena u medicini i kod inteli-gentne odjeće s ugrađenim elektro-dama i senzorima). Prednost ovakveobrade je u tome što se procesi akti-vacije površine i naslojavanja provodeistodobno i usklađeno, čime se postiževeća jednoličnost filma i bolja adhe-zija metaliziranog sloja i vlakna.

4.3. Pregled istraživanja primjeneplazme u području modifikacije plošnih proizvoda

Poznato je da su mnoga važna svoj-stva polimernih materijala (npr. ad-hezija, trenje, hidrofilnost, sposobnostbojadisanja i dr.) u velikoj mjeriuvjetovana fizikalnim i kemijskimznačajkama njihove površine. Obradaplazmom može biti učinkovit i eko-loški prihvatljiv način ciljane pro-mjene površinskih karakteristika plo-šnih tekstilnih struktura, čime semože smanjiti upotreba ekološki ne-prihvatljivih kemijskih sredstava uprocesima oplemenjivanja. Za razlikuod mokrih fizikalno-kemijskih procesakoji prodiru duboko u unutrašnjostvlakna, reakcije uzrokovane plazmomse odvijaju na površini, u dubini donekoliko desetaka nm, pa se i zbogtoga obrade plazmom mogu prepo-ručiti kao povoljne. Ako se provodeu optimiranim i kontroliranim uvje-tima, u pravilu ne izazivaju neželjenepromjene osnovnih svojstava mate-rijala. Istraživanja mogućnosti primjeneplazme u području modifikacije svoj-stava pamučnih materijala u posljed-nih nekoliko godina sve su prisutnija,a glavna područja modifikacije su:povećanje hidrofilnosti [13, 41], spo-sobnosti bojadisanja [42], hidrofob-nosti [43, 44], učinkovitosti bijeljenja[45], otpornosti na gorenje [44, 46] idr. U tom smislu M.J. Tsafack i J.Levalois-Grützmacher [47] istražujuutjecaj obrade niskotlačnom mikro-

valnom plazmom na učinkovitostrazličitih sredstava za obradu protivgorenja nanesenih na površinu pa-mučnih i akrilnih tkanina [44, 46].Na temelju dobivenih spoznaja razvilisu metodu kod koje se aktivacija po-vršine i reakcije graftiranja i poli-merizacije monomera odvijaju isto-vremeno u plazma komori (tzv. pla-sma-induced graft polimerization,PIGP) [46, 47]. Utvrđeno je kako sepospješujuće djelovanje plazme možepostići na tri načina: aktivacijom,odn. modifikacijom površinske struk-ture tkanine, zatim polimerizacijomodabranog sredstva na površinu ma-terijala i nacjepljivanjem sredstva uzaktivaciju plazmom (tzv. plazma-graftiranje). Istraživanja su se provodila na pa-mučnim tkaninama plošne mase 120i 210 g/m2 uz primjenu akrilnih mo-nomera koji sadrže fosfor (akrilatnifosfati, fosfonati i fosfonamidi), uzfotoinicijator (PIGP metoda). Na te-melju spektara snimljenih 1H NMRi IR (ATR) analizom, potvrđena jepolimerizacija akrilnih monomera, aodvijala se unutar mikrovalne argon-ske plazme, radikalskim mehaniz-mom, najčešće inicirano zračenjemiz UV i vidljivog dijela spektra. To-plinska karakterizacija polimera pro-vedena je termogravimetrijskom ana-lizom (TGA) te je utvrđena toplinskastabilnost dobivenih polimera na pa-mučnoj tkanini. Kod svih obrađenihuzoraka postignuta je LOI vrijednostiznad 25, čime je potvrđena učinko-vitost ovakvih obrada [46]. Godinudana kasnije ista skupina znanstvenikabavila se istraživanjem mogućnostidobivanja multifunkcionalnih povr-šina uz minimalni broj obrada sciljem dobivanja vatrootpornog i vo-dootpornog pamučnog materijala[44]. Obrade su provedene u niskot-lačnoj mikrovalnoj plazmi primjenomPIGP metode, prema [46], te nakna-dno obradom s CF4 plazmom. Obra-dom uz tlak od 0,66 mbar, protokplina 36 cm3/min, snagu 300 W ivrijeme 5 min, postigli su vatroot-porna i vodootporna svojstva. U istovrijeme istraživanja mogućnosti po-

većanja otpornosti na gorenje provodese i na tkaninama od akrilnih vlakana(290-300 g/m2), također uz primjenučetiri akrilna monomera koji sadržefosfor. Obrada je provedena mikro-valnom argonskom plazmom fre-kvencije 2,45 GHz pri definiranimuvjetima: tlak od 0,4 mbar, protokplina 125 cm3/min, snaga 100 W ivrijeme obrade 15 min. Na temeljuprovedenih analiza zaključili su kakoje razvijena metoda učinkovita jer jepolimer kovalentno vezan na površinutkanine, što osigurava trajnost i po-stojanost tako nanesenog sloja napranje (metoda prema Mc Sherryu)i pri višim temperaturama, a time ibolju otpornost na gorenje [47].U radu [48] se ističe kako se velikbroj radova na vunenim tkaninamaodnosi na istraživanje površinskihkarakteristika vlakna u smislu po-boljšavanja površinskog kvašenja[49], površinske energije vune (Wil-helmovo načelo) [6], utjecaja na sku-pljanje [5, 26, 27, 50] te poboljšavanjebojadisarskih svojstava [49], dok jemanji broj radova iz područja utjecajaplazme na mehanička [51] i toplinskasvojstva [48] te na propusnost zraka[48]. Stoga u svom radu daje rezultateo utjecaju niskotemperaturne O2 pla-zme na ta svojstva. Primjenom KES-i FAST-sustava analizirana su vlačna,smična, kompresijska, površinskasvojstva i svojstva savijanja uzorakanakon provedene obrade, a dobivenepromjene objašnjavaju se pojačanimdjelovanjem sile trenja unutar pređei unutar vlakana do kojeg dolaziobradom. Promjene vezane za svoj-stva propusnosti zraka nakon obradevjerojatno su povezane s promjenamadebljine i površinske morfologije(hrapavija površina) tkanine, a pro-mjene vezane za toplinska svojstvamogu se dovesti u vezu sa zrakomuhvaćenim u prostore između pređa[48]. Vidljivo je da plazma svakakoima pozitivan utjecaj na modifikacijusvojstava vune, međutim potrebnoje naglasiti kako pored ovakvih odlič-nih rezultata, još uvijek nije riješenproblem lošeg opipa vune koji sejavlja upravo nakon obrade plazmom


i koji je predmet proučavanja velikogbroja znanstvenika [4]. U radu C.Canal i sur. [52] daje se naglasakna pojašnjenje nejasnoća vezanihuz ulogu i značenje lipidnog sloja uvuni na skupljanje i uporabna svojstvavune. Usporedbom rezultata ispiti-vanja neobrađenih i plazmom obra-đenih uzoraka vune dokazuje da dje-lovanjem plazme može doći do oksi-dacije i djelomičnog uklanjanja li-pidnog sloja, što direktno utječe napoboljšavanje hidrofilnosti površinevunenih vlakana. Primjena plazme u postupcima ople-menjivanja vune je ekološki znatnoprihvatljiviji postupak u odnosu nakonvencionalne postupke kloriranjakod kojih velike količine klora odlazeu otpadne vode. Istražuju se i mo-gućnosti obrada kod kojih se uz pla-zmu koriste i enzimi i biopolimeri.P. Erra i sur. [26] istražuju svojstvavune nakon obrade plazmom i na-knadnom obradom biopolimerom hi-tosanom. Obrada plazmom prove-dena je mikrovalnom plazmom fre-kvencije 2,45 GHz, uz zrak i tlak od1 mbar, te u različitim vremenimado 5 min. Na temelju dobivenih re-zultata utvrđeno je kako ovakvomkombiniranom obradom dolazi dosmanjenja skupljanja vune pri čemuje hitosan adhezijom vezan na hi-drofilnu površinu vlakna, zbog čegasu fizikalne promjene površine vlaknamanje u odnosu na promjenu priobradi plazmom bez dodatka hitosana.Ovakav način modifikacije predstavljanovi ekološki postupak za obraduvune protiv skupljanja. Naglasak na moderne obrade tekstilasa svrhom poboljšanja funkcionalnihsvojstava modifikacijama isključivona razini površine vlakna stavljaju iD. Jocić i sur. [53]. Kombinacijom„suhe“ predobrade (plazmom) i „te-kuće“ naknadne obrade biopolimerom(kako bi se stabilizirao i poboljšaopostignuti učinak) razvili su optimalnumetodu za dobivanje vune otpornena skupljanje. Kao supstrat koristenetkani tekstil od reciklirane vunes namjerom da se takav visokoap-sorptivni materijal primijeni za ukla-

njanje teških metala i bojila iz ot-padnih voda tekstilne industrije. Osimvune, istraživanja su se provodila ina pamuku obradom ozonom sa svr-hom dobivanja pamuka poboljšanebjeline, ali i interaktivnog pamučnogmaterijala s ugrađenim slojem hi-drogela (sposoban da različitim stup-njem bubrenja reagira na promjenepH vrijednosti) [53]. M.S. Kim i sur. [50] su ispitivalidjelovanje obrade O2 plazmom nadimenzijska i površinska svojstvavunenih tkanina u kombinaciji s na-knadnom obradom sa silikonskimpolimerima. Predobrada je provedenau plazma sustavu frekvencije 13,56MHz, tlaka 1 mbar, s 99,9% čistimO2, protoka 50 cm3/min, pri različitimrazinama snage (50, 100 i 150 W)uz vrijeme obrade od 1 min. Po za-vršetku predobrade uzorci su impre-gnirani s dvije vrste silikonskih po-limera. Na temelju analize rezultatadošli su do zaključaka da predobradaplazmom (efekt djelovanja plazmeograničen je na površinski sloj dubineod 1 do 10 μm) u kombinaciji sa si-likonskim polimerima rezultira odre-đenim zaglađivanjem ljuskave po-vršine (silikonski film) što se odražavai na dimenzijsku stabilnost vunenihtkanina, manju sklonost pustenju tena manju sklonost gužvanju (kutoporavka se povećava). Međutim,krutost savijanja se povećava i nakonprovedenih obrada, a što autor tumačičvršćim povezivanjem između vlakanaunutar pređe, a i pređa međusobno,čime se ograničava pokretanje vlak-no-vlakno i povećava krutost tkanine.Ispitivanjem mehaničkih svojstavautvrđeno je da dolazi do smanjenjaotpornosti na daljnje trganje uzorakaobrađenih plazmom, koje se potompovećava nakon obrade silikonskimpolimerima, a što autori tumače stva-ranjem elastične silikonske mreže napovršini vlakna. Prekidna sila se nemijenja značajno (vrlo malo se sma-njuje). Naslojavanje vunenih tkaninaorganosilikonima u svrhu postizanjabolje dimenzijske stabilnosti vunenihtkanina proučavali su i talijanskiznanstvenici [54] primjenom atmos-

ferske plazme. Oni su provodili obradeu dvije faze; oksidaciju površine uprvoj fazi i naslojavanje organofunk-cionalnim polimerom heksametildi-siloksanom (HMDSO) u drugoj fazi.Oksidacijom površine plazmom sma-njuje se broj disulfidnih mostova tese smanjuje i hidrofobni karaktervune. Tako aktivirani uzorak podvrga-va se obradi s HMDSO u plazmikako bi se plazmom inicirala reakcijagraftiranja. SEM analizom utvrđenoje da tako obrađeni uzorci vunenihtkanina imaju manje hrapavu površinuzahvaljujući naslojenom polimerukoji daje zaglađujući efekt. To rezultirahidrofobnošću površine - kut kvašenjavode povećava se sve do maksimalnih180°. Osim vune, u nešto manjoj mjeriistraživanjem su obuhvaćeni tekstilnimaterijali od drugih vrsta vlakana.Tako K.K. Wong i sur. [55, 56] istra-žuju mogućnosti primjene plazme sciljem olakšavanja odvajanja lanenihvlakana od kore i općenito procesadobivanja vlakana i njihove preradeu složenije proizvode. Iskustva vezanaza procese prerade lana vezana su uzenergetske troškove, zahtjeve za po-sebnim strojevima te probleme vezaneuz otpadne vode i onečišćenje okoliša.Upravo zbog tih razloga proizašla jepotreba iznalaženja mogućnosti pre-rade lana na prihvatljiviji način, pričemu je i obrada niskotemperaturnomplazmom našla svoje mjesto. Pokazalose da niskotemperaturna O2 i Ar pla-zma primijenjena na lanenim tkani-nama, u površinskom sloju izazivafizikalno-kemijske promjene koje ukonačnici rezultiraju boljim sorpcij-skim i bojadisarskim svojstvima temekšim opipom. Ovakva otkrića suvrlo važna za revitalizaciju proizvo-dnje lana i širenje primjene lanenihproizvoda. M. Radetić i sur. [57] suistraživali utjecaj predobrada nisko-temperaturnom plazmom u kombi-naciji s enzimatskom obradom nabojadisarska svojstva tkanine izrađeneod vlakana kudjelje. Provodilo seizotermno bojadisanje pri temperaturiod 60 °C (tzv. cold dyeing) s kiselimi direktnim bojilima.


Tekstil 58 (3) 55-74 (2009.)

Znanstvenici s Instituta za tekstil iodjeću u Hong Kongu [58] proučavajuefekte nisko-temperaturne plazmekako bi poboljšali sposobnost boja-disanja tkanine od Tencela i dobiliproizvod dodane vrijednosti za prodorna nova tržišta. Obrada je provedenas O2 i Ar plazmom, uz protok plina10 cm3/min, tlak od 0,1 mbar, snage100 W i vremena obrade od 5, 10,20, 30 i 60 minuta. Na temelju re-zultata opsežnih ispitivanja zaključilisu da je vrijeme obrade od 5 min do-voljno za poboljšanje sposobnostibojadisanja, a što je utvrđeno po-stupkom iscrpljenja bojila iz kupelji.Na spektrima snimljenim FTIR teh-nikom na uzorku obrađenom pla-zmom utvrđeno je više hidroksilnihskupina u odnosu na neobrađeni uzo-rak. Međutim, kako celulozna vlaknaveć sadrže velik broj hidroksilnihskupina to se ipak ne smatra da po-većanje hidroksilnih skupina pri obra-di plazmom nije glavni razlog pove-ćanja sposobnosti primanja bojila.Postavljena je teza da do značajnogpovećanja difuzije molekula bojilau unutrašnjost vlakna u prvom redudolazi zbog povećanja ukupne spe-cifične površine vlakana nastalih pro-mjenom strukture površine pri obradiplazmom. To je potvrđeno i SEMsnimkama na kojima je vidljiv efektnagrizanja površine tkanine posebnoizražen kod obrade O2, (slično feno-menu koji se javlja na pamuku). Tajefekt je potvrđen relativnim smanje-njem mase uzoraka tkanine nakonobrade (O2 - za 1,4%; Ar - za 3,4%)i poboljšanjem sposobnosti kvašenja(smanjenje kuta kvašenja tkaninaobrađenih O2 - za 21%, Ar - za29%) u usporedbi s neobrađenimuzorkom tkanine.Dobro je poznato da je jedan od ne-dostataka proizvoda od umjetnih vla-kana njihova sklonost nabijanju sta-tičkim elektricitetom koja je uzro-kovana slabom elektrovodljivošću,uglavnom povezanom sa slabom spo-sobnošću upijanaja vlage. Jedan odnačina na koji se nastoji doskočititom problemu je obrada plazmom igraftiranje hidrofilnih monomera na

površinu supstrata. U tom smisluN.V. Bhat i Y.N. Benjamin [41]istražujuju dvije vrste obrada za graf-tiranje tkanina uz primjenu niskotla-čne plazme frekvencije radiovalovastvorene u zraku i plazme uz dodatakhidrofilnih monomera (akrilonitril iakrilamid). Efekti obrada istraženisu na temelju mjerenja promjene po-vršinskog električnog otpora i po-stotka ravnotežne vlage u uzorcimapamučnih i poliesterskih tkanina na-kon obrade. Relativno smanjenje po-vršinskog otpora na poliesterskoj tka-nini veće je nego kod pamučnoguzorka. Smanjenje električnog otporau prvom redu je uvjetovano stvara-njem polarnih kemijskih skupina napovršini vlakna. Kako se u odnosuna početno stanje, pri obradi plazmomna poliesterskom materijalu ostvarujerelativno veća promjena polarnihskupina (veći broj), to su i promjenevodljivosti tog supstrata veće. Poz-nato je da celuloza i bez obrade pla-zmom ima velik broj hidrofilnih sku-pina i ne pokazuje sklonost nabijanjustatičkim elektricitetom, no zanimljivoje da se obradom plazmom ipak i natom supstratu postiže određeno do-datno smanjenje površinskog otpora. Prednosti primjene niskotemperaturneplazme u svrhu modifikacije tekstilnihproizvoda postupkom nanošenja tan-kog filma patentirali su 1999. ruskiznanstvenici [59]. U isto vrijeme en-gleski i talijanski znanstvenici radena istraživanju mogućnosti primjeneplazme s ciljem povećanja otpornostitekstila na prljanje [59, 60]. Premanavodima istraživača, tkanine obra-đene plazmom uz sumporheksafluorid(SF6) kao monomer dobivaju mekšiopip, svojstvo vodoodbojnosti iuljeodbojnosti te se postiže sjajnije ipostojanije obojenje. Obrada se pro-vodi pri sobnoj temperaturi, u va-kuumskoj komori uz tlak koji je nižiod atmosferskog i nalazi se u područjuod 0,1 do 20 mbara. Gustoća elektronakreće se u području od 108 do 1011

cm-3, a vrijeme obrade ne bi trebaloprelaziti 15 min, u nekim slučajevimadovoljno je 5 min, kako se navodi upatentu. Pri ovim uvjetima i s ovom

vrstom plazme može se izbjeći to-plinska degradacija materijala kojise obrađuje. Skupina znanstvenika [61] razvila jemetodu in situ polimerizacije u pla-zmi za ugradnju funkcionalnih sku-pina u površinu poliesterskih i po-liamidnih tkanina primjenom pet al-ternativnih postupaka u kojima sekao agensi koriste akrilna kiselina,voda, zrak, argon i kisik. Cilj je po-boljšanje sorpcijskih karakteristika,sposobnosti kvašenja, bojadisanja iotpornosti na prljanje, a ispitivanjemtih svojstava prije i nakon obradeutvrđeno je da su postignuti pozitivniučinci kod svih navedenih svojstava. Kanadski istraživači [62] razvili supostupak koji dovodi do značajnogpovećanja elektrovodljivosti polie-sterskih tkanina i smanjenja sklonostinabijanju statičkim elektricitetom.Radi se o obradi tkanine hladnomplazmom i hidropropil-pirolom kojase provodi u tri koraka: najprije sepovršina poliesterske tkanine aktiviraAr plazmom, zatim se provodi insitu cijepljeneje hidropropil-pirola,te kopolimerizacija pirola s cijeplje-nim hidropropil-pirolom. Potencijalnaprimjena ovako dobivenog elektro-vodljivog tekstila je pri filtriranjuzapaljivih i eksplozivnih kemikalija,kod izrade laganih kompozita u gra-đevinarstvu, u izradi zaštitne odjećei dr. Slična istraživanja mogućnostipovećanja elektrovodljivosti primje-nom niskotlačne plazme i nacjeplji-vanjem vodljivih polimera polianilinai polipirola, provedena su i na tka-ninama od PA 6 i PP [63, 64]. Pored istraživanja kako postići štobolju hidrofilnost površine, mnogiznanstvenici se bave iznalaženjemrješenja za postizanje što veće hidro-fobnosti tekstilnih površina, takođerobradom niskotlačnom i atmosfer-skom plazmom [19, 65-67]. Najboljailustracija hidrofobne površine pri-kazuje se kao „Efekt lista lotosa”(patent prof. W. Barthlotta, 1997.)prema prirodnom fenomenu kada vo-dena kap dolazi u kontakt s površinomlotosovog lista, sl.9. Pritom kap za-država svoj oblik zahvaljujući nano-


strukturi hrapavosti površine lista(neravnomjernosti veličina koje semjeri u nano-dimenzijama), a što jevidljivo elektronskim mikroskopom.Takva hidrofobnost rezultira efektomsamočišćenja, na način da kapi tijekomkotrljanja niz površinu lista odvodesa sobom nečistoće, ostavljajući po-vršinu čistom. Upravo ta pojava jebila izazov znanstvenicima da posti-gnu slične efekte na tekstilnim mate-rijalima primjenom plazme i različitihsredstava na bazi fluoriranih spojeva(C2F6, C2F4) ili spojeva na bazi sili-kona (heksametildisiloksani, polidi-metilsiloksani) kako bi se dobile vi-soko udobne, jeftine, zrakopropusnei na pranje postojane hidrofobne po-vršine. Općenito se može reći da jenačelo djelovanja različitih hidrofob-nih obrada na različitim tekstilnimmaterijalima jednako, tj. dovodi dopovećanja kuta kvašenja kapi vodena površini vlakna. Obrade se ne pro-vode samo zato da bi se reduciralokvašenje, već da se dobije odgovara-jući kut klizanja (sliding angle) važanza sposobnost otjecanja vodenih kapis nakošene površine na sličan načinkao s površine lista lotosa [65].

Istraživanja su provedena primjenomhladne plazme, a morfološke pro-mjene obrađene površine PES tkanineispitivane su primjenom SEM i AFM(Atomic Force Microscope) tehnike.Svojstvo hidrofobnosti utvrđivano jemjerenjem kuta kvašenja primjenom

DCA (direct contact angle) tehnike.Na temelju rezultata dobivenih AFMtehnikom utvrđeno je da se povr-šinska hrapavost povećava s pove-ćanjem vremena obrade, što u slje-dećoj fazi polimerizacije odabranogsredstva osigurava bolju hidrofobnostpovršine [19]. Faza aktivacije i pri-preme površine plazmom vrlo je va-žna. Potrebno je postići što boljuoksidaciju površine, pri čemu pove-ćana hidrofilnost omogućuje boljuinterakciju između filma i supstrata.Hidrofobni film na površini tkaninestvara se polimerizacijom fluoropo-limera u plazmi nakon što je prove-dena aktivacija površine [65-67].Znanstvenici smatraju da će upravoprimjena obrada atmosferskom pla-zmom postati korisna i uspješna me-toda za tekstilnu industriju, jer sepritom uspješna modifikacija tekstilnepovršine može postići upotrebommale količine kemijskih sredstava.Radi se pri atmosferskom tlaku aobrada se može provoditi kontinuirano[67]. Značajan iskorak u primjeniplazme napravili su talijanski znan-stvenici [68] koristeći SF6 plazmuza fluoriranje površine poliesterskih

mrežica i heksametildisiloksan(HMDSO, C6H18OSi2) za polimeri-zaciju kako bi stvorili hidrofobnupovršinu. Takve mrežice upotreblja-vaju se u filtrima i služe za odvajanjeulja i vode u separacijskoj tehnologiji,na način da upijaju ulje, ali ne upijaju

kapi vode, čime se može učinkovitozaustaviti prolaz neželjene tekućine.E. Selli i sur. [69] i P. Chaivan isur. [70] istražuju mogućnosti dobi-vanja hidrofobnih svojstava svilenetkanine obrađene ekološki pogodnomhladnom SF6 plazmom. Naime, onismatraju da najčešće korištene obradeplazmom s organskim fluoridima(CF4, C2F6) daju polimerne filmoveslabe trajnosti i zato bi trebalo iz-bjegavati takve obrade u korist obradau kojima se atomi fluora vežu napovršinu vlakna reakcijom nacjeplji-vanja inciranim plazmom [69]. Učin-kovitost hidrofobiranja i trajnost efek-ta pospješuje i povećanje kristalinič-nosti tvorbom novih poprečnih vezau strukturi polimera tijekom obrade. Osim prethodno spomenutih poli-merizacija siloksanima [25, 58, 71]i fluoropolimerima [65-67], za po-stizanje hidrofobnosti, ali i pobolj-šavanja adhezijskih svojstava, pro-vedena su istraživanja naslojavanjapamučnih i poliesterskih tkanina če-sticama aluminija (Al) i bakra (Cu)na površinu prethodno obrađenu Arplazmom [43]. Kako bi se utvrdilahidrofobnost površine proveden je

test kapi vode (engl. drop test), premakojem se kod svih uzoraka obrađenihplazmom i česticama metala vrijemeupijanja kapi značajno povećalo uodnosu na neobrađeni uzorak (ne-obrađeni pamuk: 5,8 s, pamuk-Cu:60 min, pamuk-Al: 20 min; neobra-

a)

Sl.9 Efekt lotosovog lista: a) lotosov list i SEM snimka njegove nanostrukturirane površine, b) hidrofobna površina lotosovog lista i efekt samočišćenja, c) hidrofobna pamučna tkanina dorađena primjenom plazme [65]

b) c)


Tekstil 58 (3) 55-74 (2009.)

đeni PES: 18,2 s, PES-Cu: 80 min,PES-Al: 39 min). Fizikalno-mehani-čka svojstva i opći izgled materijalapritom se bitno ne mijenjaju, alibakar uzrokuje izvjesno obojenje.Stoga autori daju prednost upotrebiAl čestica, iako se njima postižunešto slabiji hidrofobni efekti. Istraživači pokazuju veliko zanimanjeza modifikacije česticama srebra (Ag)kojim se mogu postići izvrsni anti-bakterijski i antistatički efekti. Uprethodnom dijelu istaknuto je da suD. Hegemann i sur. primijenili česticeAg postupkom metaliziranja pređe.Velik broj znanstvenika istražuje po-stupak nanošenja čestica Ag primje-nom plazme, kako bi se u jednojobradi dobila naslojenja antibakte-rijskih i multifunkcionalnih svojstava.Pritom se nanošenje čestica možeprovoditi kemijskim naslojavanjem(plazma polimerizacija, PECVD po-stupak), [72] i fizikalnim raspršiva-njem (PEVD postupak) [73]. Primjenananočestica srebra kod antibakterijskeobrade tekstila zanimljiva je zbogizvrsnih antibakterijskih učinaka kojise postižu i njihove stabilnosti. Navodise i mogućnost primjene obrade ko-ronom za aktivaciju površine PA vla-kana, što može doprinijeti učinkovi-tosti vezanja nanočestica Ag iz ko-loidne otopine na površinu tkanine,stvarajući kompozitni sustav anti-bakterijskih svojstava [74]. Osim če-sticama srebra, antimikrobno naslo-javanje PES tkanine provodeno jeamonijevim kloridima, pri čemu jeatmosferska plazma korištena za pre-dobradu tkanine [75]. U novijoj literaturi sve je više infor-macija o istraživanjima mogućnostiprimjene plazma tehnike za modifi-kaciju svojstava tekstilnih materijalaod raznih vrsta vlakana - poliamidnih[76, 77], polipropilenskih [77-80] tena poliuretanu [81, 82]. Pritom J.Yip i sur. [76] istražuju utjecaj ni-skotlačne plazme od nepolimerizi-rajućih plinova (O2, Ar i CF4) napromjene morfoloških karakteristika,mehaničkih i toplinskih svojstava tepropusnosti zraka pri obradi tkaninaod PA6. Nakon provedenih obrada

na temelju SEM analize utvrđeno jeda nakon kratkotrajne obrade (5 min)kisikom i argonom vlakno postajeglađe u odnosu na neobrađeno vlakno,a produljenjem vremena obrade na30 min, površina postaje naborana.S druge strane CF4 izaziva blaže pro-mjene, a pri kraćem vremenu obradeima tendenciju stvaranja filma, štose slaže s rezultatima istraživanja T.Yasudea i sur. [33]. Nakon duljegvremena izlaganja CF4 plazmi ipakdolazi do nagrizanja površine vlakna.M.G. McCord i sur. [77] su u svomradu utvrdili da se vlačna čvrstoćaPA6.6 obrađenog plazmom od He ismjesom He/O2 povećava, bez pro-mjena morfologije površine. Efektiutjecaja He i smjese He/O2 primjenomplazme pri atmosferskom tlaku istra-živani su u radovima [77] i [78] nanetkanom tekstilu od PP vlakana.Opsežne SEM analize površine po-kazale su značajne promjene površinePP-a, posebno nakon obrade sa smje-som He/O2, a što je potvrđeno i ele-mentarnom analizom površine (XPSmetoda), kojom je utvrđeno da je re-lativni sadržaj kisika u odnosu naugljik (O/C) porastao na 29%. KakoPP ima vrlo nisku vrijednost slobodnepovršinske energije (oko 20-25mJ/m2), time i slaba hidrofilna svoj-stva, modifikacija površine PP-a ni-skotemperaturnom plazmom pred-stavlja jedno od obećavajućih rješenjaza poboljšanje hidrofilnih svojstava[79]. Novija istraživanja bave se mo-difikacijom PP tkanina za zaštitnemaske, tako da je provedena poli-merizacija akrilnom kiselinom u O2

plazmi kako bi se povećala sposobnostupijanja vode [80].Poliuretani su se pokazali kao polimeripogodni za primjenu u biomedicinskesvrhe zbog odlične kompatibilnostis ljudskim organizmom, stoga je nji-hova primjena danas sve značajnija.Imaju značajnu ulogu kod izrade na-domjestaka ili implantata (npr. krvnežile, proteze, zglobovi, ligamenti, ki-rurški konac), kod uporabe terapeut-skih pomagala (npr. hemodijaliza,krvna oksigenacija, kateteri, krvnevrečice i dr.), kod sustava s kontroli-

ranim otpuštanjem ljekova, mikro-kapsula i za dijagnostičku analizu.Stoga je posebna pažnja usmjerenana modifikaciju površinskih karak-teristika termoplastičnog poliuretanaprimjenom plazme (mikrovalne) sasvrhom aktiviranja površine. Takvapredobrada omogućava nacjepljivanjespecifičnih funkcionalnih skupinaakrilne kiseline na površinu polimera,što u daljnjoj fazi dovodi do učvr-šćivanja kolagena. Pritom karboksilneskupine iz akrilne kiseline imaju va-žnu ulogu jer reagiraju s amino sku-pinama proteina, što utječe na boljeučvršćivanje kolagena na površinusupstrata. Osim kolagena, koristi sei heparin, za koji je poznato da sprje-čava nakupljanje stanica, te time do-prinosi povećanju kompatibilnosti skrvlju. Plazmom se kemijski mijenjapovršina poliuretana te se povećavanjena hidrofilnost, čime se smanjujeadsorpcija proteina i stanična adhezijaza stijenke tkiva (stvaranje tromba ukrvnim žilama), a to je čini zanim-ljivom za proučavanje u područjubiomedicine [81, 82].

5. Zaključak

Nedvojbeno je da su istraživanja mo-gućnosti modifikacije svojstava tek-stilnih vlakana i materijala primjenomraznih vrsta plazmi te plazme u kom-binaciji s drugim fizikalnim i kemij-skim agensima vrlo aktualna i brojna.Objavljeni radovi pokazuju da supostignuti respektabilni rezultati, alida je prostor za daljnji razvoj širok,tj. da postoji još uvijek niz nepozna-nica koje valja istražiti. Može sepretpostaviti da će plazma tehnologija,u prvom redu zbog svoje ekološkeprihvatljivosti, tijekom vremena za-mijeniti pojedine ekološki nepodobneprocese oplemenjivanja. Poglavitoje riječ o procesima u kojima se upo-trebljavaju kemijska sredstva kojamogu štetiti zdravlju, sudjeluju uonečišćenju otpadnih voda i zraka testvaranju velikih količina krutog ot-pada, a što bi se primjenom plazme


moglo izbjeći. Nedostatak tehnologijeobrade plazmom u odnosu na tradi-cionalne procese su previsoki inve-sticijski troškovi.

L i t e r a t u r a :

[1] Heikkilä P. et al.: Textile Applica-tion of Atmospheric Plasma Tech-nique, Tampere University of Tech-nology, Institute of Fibre MaterialsScience, Tampere, Finland, webpregled 2008.

[2] Hamerly P.: Plasma aminofunctio-nalisation of polymeric membranesurfaces for tissue engineering ap-plications, Dissertation (2004),University of Veszprem

[3] Shishoo R.: Plasma technologiesfor textiles, Published by Wood-head Publising Limited in associa-tion with The Textile Institute,Abington Hall, Abington, (2007)Cambridge, England

[4] Radetić M.M. i sur.: Modificiranjevune niskotemperaturnom pla-zmom, Tekstil 54 (2005.) 6, 266-278

[5] Zuchairah I.M. et al.: Effect ofGlow Discharge-Polymer Treat-ments on the Shrinkage Behaviourand Physical Properties of WoolFibres, Textile Research Journal 67(1997) 1, 69-74

[6] X.J. Dai, L. Kviz: Study of At-mospheric and Low Pressure Pla-sma Modification on the SurfaceProperties of Synthetic and NaturalFibres, presented at „An Odysseyin Fibes and Space”, Textile Insti-tute 81st World Conference, Mel-bourne, Australia, April 2001.www. tft.csiro.au

[7] ...: tehnička dokumentacija tt. Die-ner Electronic GmbH, Germany

[8] Hegemann D.: Plasma polymeri-zation and its applications in texti-les, Indian Journal of Fibre&Tex-tile Research 31 (2006) 99-115

[9] Li S.Y.H., T-H. Hsueh: Plasma Sur-face Modification and Analyses,Proceedings of the TTT 2005 Aca-demic conference (2005) 51-60

[10] Kan C.W. et al.: Low temperaturePlasma on Wool Substrates: TheEffect of the Nature of the Gas,Textile Research Journal, 69(1999) 6, 407-416

[11] Molina R. et al.: Low temperatureplasma modified wool fabrics: sur-face study by SEM, Multidiscipli-nary Research and Education,FORMATEX 2004, (2004) 242-249

[12] ...: US Patent 6 479 595: Plasmatreatment improves dyeing of hy-drophobic fibres, Advances in Tex-tiles Technology (2003) April, 6-7

[13] Poll H.U. et al.: Penetration of pla-sma effects into textile structure,Surface and Coatings Technology142-144 (2001) 489-493

[14] Benkovič S.Č. et al.: The DyeingCharacteristics of Corona TreatedWool Fabric, 5th World TextileConference AUTEX 2005, Bookof Proceedings, 27-29 June 2005,Portorož, Slovenia, 112-116

[15] Verschuren J., P. Kiekens: GasFlow Around and Through TextileStructure During Plasma Treat-ment, AUTEX Research Journal,5 (2005) 3, 154-161

[16] Wang C., Y. Qiu: Influence of Preo-cesing Parameters on Penetrationof Active Species in atmosphericPressure Plasma Jet in Wool Fa-brics, 3rd ITC&DC, Book of Pro-ceedings, October 08-11th 2006.,Dubrovnik, Croatia, 366-371

[17] ...: Plasmabehandlung zur Textil-veredlung/Grenzflächentechnik/Frauhofer IGB, web pregled 2007.

[18] Shishoo R.: Plasma Treatment - In-dustrial Applications and Its Impacton the C&L Industry, Journal ofCoated Fabrics, 26 (1996) 26-35

[19] Basaran P. et al.: Elimination ofAspergillus parasiticus from nutsurface with low pressure cold pla-sma (LPCP) treatment, Food Mi-crobiology 25 (2008) 626-632

[20] Heikkilä P. et al.: Penetration ofplasma into porous structure ofnonwoven fabric, 7th World TextileConference AUTEX 2007, Bookof Proceedings (CD-ROM), 26-28June 2007, Tampere, Finland

[21] Alizadeh S.N. et al.: The Effect ofCorona treatment on Indigo DyedCotton Fabric, 3rd ITC&DC, Bookof Proceedings, October 08th-11th2006., Dubrovnik, Croatia, 303-307

[22] Nourbakhsh S., M.E. Yazdanshe-nas: Effect of corona dischargetreatment on indigo dyed cotton fa-bric, Coloration Technology, So-ciety of Dyers and Colourists 124(2008) 43-47

[23] Carneiro N. et al.: Developmentsin Preparation and Dyeing of Co-rona Discharged Cellulosic Mate-rials, 5th World Textile ConferenceAUTEX 2005, Book of Procee-dings, 27-29 June 2005, Portorož,Slovenia, 481-486

[24] Aala A.A. et al.: Effect of coronadischarge on surface of leather, 4thITC&DC, Book of Proceedings,October 05th to 08th 2008., Du-brovnik, Croatia, 295-298

[25] Höcker H.: Plasma treatment oftextile fibers, Pure and AppliedChemistry, 74 (2002) 3, 423-427

[26] Erra P. et al.: Shrinkage Propertiesof Wool Treated with Low Teme-parature Plasma and Chitosan Bio-polymer, Textile Reasearch Journal69 (1999) 11, 811-815

[27] Kan C.W. et al.: Surface Characteri-sation of Low-Temperature PlasmaTreated Wool Fibre, AUTEX Re-search Journal 3 (2003) 4, 194-205

[28] Vrabic U. et al: Plasma SurfaceModification of Viscose Fibres, 7thWorld Textile Conference AUTEX2007, Book of Proceedings (CD-ROM), 26-28 June 2007, Tampere,Finland

[29] Karahan H.A.: Effects of Atmosp-heric plasma treatment on the dyea-bility of cotton fabrics by aciddyes, Coloration Technology, So-ciety of Dyers and Colourists 124(2008) 106-110

[30] Chirila V. et al.: Method for Modi-fying Mechanical Properties ofCarbon Nano-fiber PolymericComposites, Journal of Thermo-plastic Composite Materials 20(2007) 277-289

[31] Šaškova J., J. Wiener: Acrylic (Po-lymeric) Fiber Changes by PlasmaTreatment, Book of Proceedings of7th World Textile Conference AU-TEX 2007 (CD-ROM), 26-28 June2007, Tampere, Finland

[32] Stone R., J. Jr. Barret: Study Re-veals Interesting Efects of Gas Pla-sma Radiation on Cotton Yarn,Textile Bulletin, 1 (1962) 65-69

[33] Yasuda T. et al.: Effects of GlowDischarges on Fibers and fabrics,


Tekstil 58 (3) 55-74 (2009.)

Journal of Applied PolymerScience 38 (1984) 201-214

[34] Hwang Y. et al.: The Effects of At-mospheric Pressure Helium PlasmaTreatment on Adhesion and Mec-hanical Properties of Aramid Fi-bers, Journal of Adhesion ScienceTechnology 17 (2003) 6, 847-860

[35] Qiu Y. et al.: The Effects of At-mospheric Pressure Helium PlasmaTreatment on Surface and Mecha-nical Properties of Ultrahigh Mo-dulus Polyethylene Fibers, Journalof Adhesion Science Technology16 (2002) 1, 99-107

[36] Qiu Y. et al.: The Effects of At-mospheric Pressure Oxygen-he-lium Plasma Treatment on Surfaceand Mechanical Properties of Ul-trahigh Modulus Polyethylene Fi-bers, Journal of Adhesion ScienceTechnology 16 (2002) 4, 449-458

[37] Placinta G. et al.: Surface Proper-ties and the Stability of Poly(ethy-lene Terephthalate) Films Treatedin Plasmas in Helium-OxygenMixture, Journal of Applied Poly-mer Science 66 (1997) 1367-1375

[38] Cai Z. et al.: Effect of AtmosphericPlasma Treatment on Desizing ofPVA on Cotton, Textile ResearchJournal 73 (2003) 8, 670-674

[39] Ivan H. et al.: Plasma Treatmentand Polymerization of TextileReinforcing Materials, e-Journal ofSoft Materials (2006) 2, 25-30

[40] Hegemann D. et al.: Plasma me-tallization of yarn for medical ap-plications, 8th World Textile Con-ference-AUTEX 2008, Book ofProceedings (CD-ROM), June,Biella, Italy

[41] Bhat N.V., Y.N. Benjamin: SurfaceResistivity Behavior of PlasmaTreated and Plasma Grafted Cot-ton and Polyester Fabrics; TextileResearch Journal 69 (1999) 1, 38-42

[42] Gorjanc M. et al.: Impact of Low-pressure plasma on Dyeability ofCotton, 4th ITC&DC, Book of Pro-ceedings, October 05th to 08th2008., Dubrovnik, Croatia, 359-363

[43] Shahidi S. et al.: Water repellentproperties of cotton and PET fa-brics using low temperature plasmaof Argon, XXVIIth ICPIG, 10-13,18-22 July 2005, Eindhoven, theNetherlands

[44] Tsafack M.J., J. Levalois-Grüt-zmacher: Towards multifunctionalsurfaces using the plasma-inducedgraft-polimerization (PIGP) pro-cess: Flame and waterproof cottontextiles, Surface & Coatings Tech-nology 201 (2007) 5789-5795

[45] Navarro A., L. Bautista: Surfacemodification and characterizationin cotton fabric bleaching, 5thWorld Textile Conference AUTEX2005, Book of proceedings (CD-ROM), 27-29 June 2005, Portorož,Slovenia

[46] Tsafack M.J., J. Levalois-Grüt-zmacher: Flame retardancy of cot-ton textiles by plasma-inducedgraft-polimerization (PIGP), Sur-face & Coatings Technology 201(2006) 2599-2610

[47] Tsafack M.J., J. Levalois-Grüt-zmacher: Plasma-induced graft-po-limerisation of flame retardant mo-nomers onto PAN fabrics, Surface& Coatings Technology 200 (2006)3503-3510

[48] Kan C.W., C.W.M. Yuen: LowTemperature Plasma Treatment forWool Fabric, Textile ReasearchJournal 76 (2006) 4, 309-314

[49] Ceria A. et al.: Atmospheric conti-nuous plasma treatment on textile:Property improvement in finishingand dyeing, 7th World Textile Con-ference AUTEX 2007, Book ofProceedings (CD-ROM), 26-28June 2007, Tampere, Finland

[50] Kim M.S. et al.: Dimensional andSurface Properties of Plasma andSilicone Treated Wool Fbaric, Tex-tile Research Journal 72 (2002) 2,113-120

[51] Chi-wai K. et al.: The possibilityof Low-temperature plasma treatedwool fabric for industrial use, AU-TEX Research Journal 4 (2004) 1,37-44

[52] Canal C. et al.: Regulation of Sur-face Hydrophilicity of Plasma Trea-ted Wool Fabrics, Textile ResearchJournal 77 (2007) 8, 559-564

[53] Jocić D. et al.: Surface modifica-tion-A tool for tailoring new func-tionalities in textiles, 37th Interna-tional Symposium on novelties inTextiles, June 15th-17th 2006.,Ljubljana, Slovenia, Book of Pro-ceedings, 1-6

[54] Perucca M. et al.: Wool surfacemodification by plasma polymeri-

zation of selected organic com-pounds, 7th World Textile Confe-rence AUTEX 2007, Book of Pro-ceedings (CD-ROM), 26-28 June2007, Tampere, Finland

[55] Wong K.K. et al.: Low Tempera-ture Plasma Treatment of Linen,Textile Research Journal 69 (1999)11, 846-855

[56] Wong K.K. et al.: Wicking Proper-ties of LinenTreated with LowTemperature Plasma, Textile Re-search Journal 71 (2001) 1, 49-56

[57] Radetić M. et al.: The Influence ofLow-temperature Plasma and En-zymatic Treatment on Hemp FabricDyeability, FIBRES & TEXTILESin Eastern Europe, 15 (2007) 4, 93-96

[58] Mak C.M. et al.: Low-temperatureplasma treatment of Tencel, Journalof Textile Institute 97 (2006) 6,533-540

[59] ...: International Patent WO95/12705: Plasma treatments, HighPerformance Textiles, 4-5, March(1999)

[60] ...:International Patent WO03/100156:Cold plasma treatments, Advancedin Textiles Technology, 6-7, (2007)

[61] Öktem T. et al.: Modification ofPolyester and Polyamid Fabrics byDifferent in Situ Plasma Polimeri-zation Methods, Turk J. Chem. 24(2000) 275-285

[62] ...: Plasma treatment holds pro-mise, Advances in Textiles Tech-nology (2002) January, 2-3

[63] Oh K.W. et al.: Improved SurfaceCharacteristics and the Conducti-vity of Polyaniline-Nylon 6 Fabricsby Plasma Treatment, Journal ofApplied Polymer Science 81(2001) 684-694

[64] Urbaniak-Domagala W.: Propertiesof Polypirrole Films, Formed onthe PP Surface using Chemical andLow-temperature Plasma Methods,7th World Textile Conference AU-TEX 2007, Book of Proceedings(CD-ROM), 26-28 June 2007,Tampere, Finland

[65] Islam M.N. et al.: Hydrophobicmodification of PET microfilamentfabric by low-pressure plasmatreatment, Melliand International,Textile Finishing 10 (2004) 211-215

[66] Campagne C. et al.: Deposition ofFluorocarbon Polymer by Atmosp-


heric Plasma Treatment, 5th WorldTextile Conference AUTEX 2005,27-29 June 2005, Portorož, Slove-nia, Book of Proceedings, 101-106

[67] Leroux F. et al.: Fluorocarbonnano-coating of polyester fabricsby atmospheric air plasma with ae-rosol, Applied Surface Science,254 (2008) 3902-3908

[68] Zanini S. et al.: Plasma treatmentsof PET meshes for fuel-water se-paration applications, Journal ofColloid and Interface Science 322(2008) 566-571

[69] Selli E. et al.: Surface Modificationof Silk by Cold SF6 Plasma Treat-ment, Macromolecular Chemistryand Physics 202 (2001) 9, 1672-1678

[70] Chaivan P. et al.: Low-temperatureplasma treatment for hydrophobi-city improvement of silk, Surface& Coatings Technology 193 (2005)356-360

[71] Leroux F. et al.: Silicon coatingsadhesion enhancement on poly(et-hylene terephtalate) materials byatmospheric plasma treatments, 7thWorld Textile Conference AUTEX2007, Book of Proceedings (CD-ROM), 26-28 June 2007, Tampere,Finland

[72] Körner E. et al.: Silver-containingnanocomposite Plasma Coating on

Textiles, 8th World Textile Confe-rence-AUTEX 2008, Book of Pro-ceedings (CD-ROM), 24-26 June,Biella, Italy

[73] Vikova M. et al.: Biostatic proper-ties evaluation of textile substratemodified by atmospheric plasmavapor deposition of silver, 4th Cen-tral European Conf. 2005, 7-9 Sep-tember, Liberec, Czech Republic,163-164

[74] Ilić V. et al.: The Antibacterial Ef-fect of Silver Nanoparticles Depo-sited on Corona Treated PolyamideFabrics, 8th World Textile Confe-rence-AUTEX 2008, Book of Pro-ceedings (CD-ROM), 24-26 June,Biella, Italy

[75] Buyle G. et al.: Antimicrobial coa-tings on textile fabrics viaconti-nuous atmospheric plasma deposi-tion, 8th World Textile Con ference- AUTEX 2008, Book of Procee-dings (CD-ROM), 24-26 June,Biella, Italy

[76] Yip J. et al.: Low temperature pla-sma-treated nylon fabrics, Journalod Materials Processing Techno-logy 123 (2002) 5-12

[77] McCord M.G. et al.: ModifyingNylon and polypropilene Fabricswith Atmospheric Pressure Pla-smas, Textile Research Journal 72(2002) 6, 491-498

[78] Hwang Y.J. et al.: Effects of He-lium Atmospheric Pressure PlasmaTreatment on Low-Stress Mecha-nical properties of PolypropyleneNonwoven Fabrics, Textile Re-search Journal 75 (2005) 11, 771-778

[79] Stahel P. et al.: Surface Modifica-tion of Non-fabricated polypropy-lene Textile in Low-temperaturePlasma at Atmospheric Pressure,3rd Indo.Czech Symposium, Pro-ceedings on CD-ROM, Liberec,Czech Republic (2004)

[80] Aksit A.C. et al.: Application of Si-lica sol and activation carbon onacrylic acid plasma modified po-lypropylene fabrics for gas de-fence, 8th World Textile Confe-rence-AUTEX 2008, Book ofProceedings (CD-ROM), 24-26June, Biella, Italy

[81] Su C.-Y. et al.: Polymerization-likegrafting of thermoplastic polyuret-hane by microwave plasma treat-ment, Surface &Coatings Techno-logy 200 (2006) 3380-3384

[82] Hasirci N., E.A. Aksoy: Synthesisand Modifications of Polyuretha-nes for Biomedical Purposes, HighPerformance Polymers 19 (2007)621-637


Tekstil 58 (3) 55-74 (2009.)

SUMMARYModification of Textile Properties Using Plasma

S. Ercegović Ražić, R. Čunko

An overview of the published investigations undertaken in the field of thetarget applications (modification) of the properties of textile materials usingdifferent types of plasma and the plasma in combination with other physicaland chemical agents is provided. The emphasis lies on the properties whichare the consequence of the characteristics of textile surface materials (hy-drophilicity, hydrophobicity, antistatic property, electrical conductivity, mul-tifunctionality). After explaining plasma phenomenology as a special stateof matter, the possibilities of generating and obtaining plasma are described.The classification of plasmas according to different criteria is explained.The plasmas suitable for the treatment of textile materials are emphasizedand their basic parameters relevant for the implementation of materialtreatments are explained. Numerous investigations described in many papersover the last ten years or so are shown according to the type of textilematerials on which they were performed (fibers, yarns and fabrics). Key words: textile materials, plasma, plasma treatment, textile surface, mo-dification of properties, multifunctionality, ecological processesUniversity of Zagreb, Faculty of Textile TechnologyDepartment of Materials, Fibres and Textile TestingZagreb, Croatiae-mail: [email protected]

Received December 20, 2008

Modifizierung von Textileigenschaften durch Plasmaverwendung

Eine Übersicht über die veröffentlichten Untersuchungen, die im Bereichder gezielten Veränderungen (Modifizierung) der Eigenschaften von Textil-materialien durch Verwendung unterschiedlicher Plasmatypen von Plasmaund des Plasmas in der Verbindung mit anderen physikalischen undchemischen Mitteln vorgenommen werden, wird gegeben. Die Betonungliegt auf den Eigenschaften, die die Folge der Eigenschaften von Textil-oberflächenmaterialien (Hydrophilie, Hydrophobie, antistatische Eigenschaften,elektrische Leitfähigkeit, Multifunktionalität) sind. Nach der Erklärung derPlasmaphänomenologie als einem speziellen Zustand der Materie, werdenMöglichkeiten zur Plasmabildung und -gewinnung beschrieben. Die Klassi-fizierung von Plasmen nach verschiedenen Kriterien wird erklärt. Die fürdie Behandlung von Textilmaterialien geeigneten Plasmas werden hervor-gehoben, und ihre grundlegenden für die Durchführung von Materialbehan-dlungen relevanten Parameter werden erklärt. Zahlreiche, in vielen Arbeitenbeschriebene Untersuchungen im Laufe der letzten zehn Jahre oder mehr,werden gemäß dem Typ von Textilmaterialien dargestellt, auf denen sie(Fasern, Garne und Stoffe) durchgeführt wurden.

fizika plazme

Documents