Study of the effect of corona treatment applied to synthetic polymer monofilaments

Fibras poliméricas sintéticas vêm sendo muito utilizadas em diversas aplicações (medicina, têxtil, etc), especialmente na forma de monofilamentos, com diversos diâmetros, devido às suas características de resistência mecânica. No entanto apresentam baixa hidrofilidade e energia livre de superfície com propriedades adesivas relativamente fracas, limitando assim suas aplicações. Com objetivo de ampliar as aplicações deste material, técnicas estão sendo desenvolvidas no sentido de melhorar estas propriedades, especialmente as de superfície. Dentre as técnicas de modificação de superfície destaca-se a descarga corona a qual pode operar em condições ambientes de temperatura e pressão, sem necessidade de agentes químicos, minimizando a geração de resíduos. Desse modo, o presente trabalho estuda os efeitos promovidos pela descarga corona em três diferentes fibras poliméricas: polipropileno (PP), politereftalato de etileno (PET) e poliamida-6 (PA-6). Amostras desses polímeros foram submetidas à descarga corona sob condições ambientes controladas. O tratamento corona foi realizado em função dos parâmetros: distância entre os eletrodos e tempo de tratamento. Após tratadas, as amostras foram submetidas às técnicas de caracterização: ângulo de contato (Método de Wilhelmy), espectroscopia no infravermelho (FT-IR/ATR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), ensaios de tração e absorção de água. Os valores de ângulo de contato dinâmico foram reduzidos em até 29,6%, 27,9% e 18,6% para amostras de PP, PET e PA-6 tratadas, respectivamente. Os valores de energia de superfície aumentaram em 50,3%, 26% e 15% para PP, PET e PA-6. Amostras de PP, PET e PA-6 tratadas por descarga corona (4mm e 120s) apresentaram grau de absorção de água igual a 9,4%, 8,5% e 9,1%. A partir dos resultados obtidos com amostras de monofilamentos de PP, PET e PA-6, sem tratamento e após corona, pode-se concluir que o tratamento corona promove aumento da hidrofilidade e as propriedades térmicas e mecânicas não são afetadas. Palavras-chave: descarga corona, fibras têxteis, monofilamentos poliméricos, polipropileno, politereftalato de etileno, poliamida-6, propriedades de superfície, hidrofilidade, ângulo de contato.Synthetic polymer fibers have been widely used in various applications, especially in the form of monofilament and under various diameters, due to its characteristics of mechanical resistance. However synthetic polymer fibers exhibit low hydrophilicity and surface free energy with relatively weak adhesive properties, thus limiting their applications. Aiming to expand the applications of these materials, techniques are being developed to improve these properties, especially the surface. Among modification techniques there is the corona discharge which can operate in ambient temperature and pressure, without the need for chemical agents, minimizing the generation residue. Thus, this research work studies the effects caused by the corona discharge in three different polymeric fibers: polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET) and polyamide-6 (PA-6). Samples of these polymers were subjected to corona discharge under controlled environmental conditions. The corona treatment was performed on the basis of the parameters: distance between the electrodes and time of treatment. After treated, the samples were subjected to characterization techniques: contact angle (Wilhelmy Method), infrared spectroscopy (FT-IR/ATR), scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), tensile and water absorption. The dynamic contact angle values were reduced by up to 29,6%, 27,9% and 18,6% for PP, PET and PA-6 treated samples, respectively. The surface energy values increased by 50,3%, 26% and 15% for PP, PET and PA-6. PP, PET and PA-6 samples treated by corona discharge (4mm and 120s), showed the degree of water absorption equal of 9,4%, 8,5% and 9,1%. From the results obtained with samples of PP, PET and PA-6, without treatment and after treatment, can be concluded that the corona treatment enhances the hydrophilicity and the thermal and mechanical properties are not affected. Keywords: corona discharge, textile fibers, monofilament polymer, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyamide-6, surface properties, hydrophilicity, contact angle