[논문 리뷰] Plasma treatment advantages for textiles

Amelia Carolina Sparavigna|ArXiv.org|2008. 01. 24.

Surface Modification and Superhydrophobicity참고 문헌 8인용 수 59

한 줄 요약

이 논문은 플라즈마 처리가 코튼, 울과 같은 천연 섬유와 합성 섬유의 표면 특성을 향상시키는 지속 가능하고 표면 특이적인 방법임을 입증한다. 저압 또는 대기압에서의 콜드 플라즈마를 사용함으로써, 표면의 가장 외측 계면만을 수정함으로써 기계적·열적 특성에 영향을 주지 않고 수분성 또는 수소화성 표면 처리를 가능하게 한다.

ABSTRACT

The textile industry is searching for innovative production techniques to improve the product quality, as well as society requires new finishing techniques working in environmental respect. Plasma surface treatments show distinct advantages, because they are able to modify the surface properties of inert materials, sometimes with environment friendly devices. For fabrics, cold plasma treatments require the development of reliable and large systems. Such systems are now existing and the use of plasma physics in industrial problems is rapidly increasing. On textile surfaces, three main effects can be obtained depending on the treatment conditions: the cleaning effect, the increase of microroughness (anti-pilling finishing of wool) and the production of radicals to obtain hydrophilic surfaces. Plasma polymerisation, that is the deposition of solid polymeric materials with desired properties on textile substrates, is under development. The advantage of such plasma treatments is that the modification turns out to be restricted in the uppermost layers of the substrate, thus not affecting the overall desirable bulk properties. Here, we present the research results on the use of plasma physics in textile properties modification. Treatments on natural, wool and cotton, and on synthetic polymers to improve wetting are shown. Hydrophilic-hydrophobic treatments, dirt-repellent coatings are presented. Low-pressure and atmospheric-pressure glow discharge systems are also discussed.

연구 동기 및 목표

• 기존 섬유 처리 공정에 대한 환경 친화적인 대안으로서 플라즈마 처리의 가능성을 탐구하기 위해.
• 기계적·열적 특성에 영향을 주지 않고 천연 및 합성 섬유의 표면 특성을 수정하는 데 플라즈마 처리의 효과를 평가하기 위해.
• 기능성 고분자 코ating을 섬유에 도포하기 위한 플라즈마 중합의 잠재력을 평가하기 위해.
• 산업적 확장성을 고려하여 저압 및 대기압 플라즈마 방출 시스템의 성능을 비교하기 위해.
• 표면 청소, 미세거칠기 향상, 라디칼 생성과 같은 핵심 표면 효과를 식별하여 맞춤형 섬유 성능을 가능하게 하기 위해.

제안 방법

• 저압 및 대기압 플라즈마 방출 시스템을 이용한 콜드 플라즈마 처리를 통해 섬유 기초재를 처리하기 위해.
• 섬유 표면에 자유 라디칼을 생성하기 위해 플라즈마 유도 표면 활성화를 활용하기 위해.
• 원하는 표면 에너지 특성을 갖는 기능성 고분자 박막을 도포하기 위해 플라즈마 중합을 활용하기 위해.
• 전원, 기체 종류, 노출 시간 등의 처리 조건을 제어하여 수분성 또는 수소화성과 같은 특정 표면 효과를 달성하기 위해.
• 표면 특성 분석 기법(문맥상 암시됨)을 사용하여 표면 에너지, 미세거칠기, 화학 조성의 변화를 평가하기 위해.
• 코튼, 울, 합성 고분자에 대한 처리 결과 평가를 통해 다양한 섬유에 대한 적용 가능성과 효과성 평가하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 플라즈마 처리가 코튼 및 합성 섬유와 같은 수소화성 섬유 재료의 표면 에너지와 침투성에 어떻게 향상시키는가?
• RQ2 표면 미세거칠기 조절을 통해 플라즈마 처리가 울 섬유의 방구 경향성을 어느 정도 감소시키는가?
• RQ3 기존의 화학적 처리 방법에 비해 플라즈마 처리의 환경적 및 산업적 이점은 무엇인가?
• RQ4 플라즈마 중합을 통해 내구성 있고 기능성 있는 코팅을 섬유 기초재에 효과적으로 도포할 수 있는가?
• RQ5 저압 및 대기압 플라즈마 시스템 간의 확장성 및 표면 개질 효율성 측면에서 어떤 차이가 있는가?

주요 결과

• 플라즈마 처리는 코튼 및 합성 섬유를 포함한 관성 섬유 재료의 표면 에너지와 침투성을 효과적으로 향상시킨다.
• 콜드 플라즈마 처리는 울 섬유 표면에 미세거칠기를 유도하여 표면 개질을 통해 방구 경향성을 크게 감소시킨다.
• 표면 라디칼의 생성은 수분성 표면을 형성할 수 있게 하여 수분 흡수 및 염색 수용도를 향상시킨다.
• 플라즈마 중합은 먼지 배제성과 같은 원하는 표면 에너지 특성을 갖는 고분자 코팅을 도포할 수 있도록 허용한다.
• 표면 개질은 표면의 가장 외측 계면에 국한되어 있어 섬유 기초재의 기계적 및 열적 특성을 유지한다.
• 대기압 플라즈마 시스템은 이제 산업 규모의 섬유 처리에 실용적으로 적용 가능해졌으며, 대량 연속 처리가 가능하다.