等離子體處理滌綸織物的拒水拒油整理效果分析

李 淳， 歐 凌

( 大連工業(yè)大學 紡織輕工學院， 遼寧 大連 116034 )

0 引 言

紡織品拒水拒油整理是一種功能性后整理，其整理效果是使織物不能被水和油所潤濕，并產(chǎn)生一定的抗污性。對織物進行拒水拒油整理后，可增加產(chǎn)品的附加值，減少其洗滌次數(shù)，并延長其使用壽命。

纖維的特性、織物組織結(jié)構(gòu)、織物表面狀態(tài)等直接影響到織物的拒水拒油功能。紡織品的拒水拒油整理多以有機氟整理劑為主[1]，一般的整理工藝是用浸軋工藝將整理劑分布在織物表面或紗線間的空隙中，在焙烘過程中有機氟整理劑成膜狀，達到改變織物的表面狀態(tài)的目的，經(jīng)整理后的織物表面變得光滑，表面張力降低，具有良好的拒水拒油性能[2]。

等離子體是一種清潔整理技術(shù)，用等離子體照射滌綸織物，等離子體中的電子、原子、離子等對織物表面進行刻蝕，并在其表面形成自由基。由于等離子表面處理僅涉及50～100 nm處，因此對織物原有的物理機械性能基本無影響[3]。作者對采用傳統(tǒng)拒水拒油整理的織物與等離子體處理后拒水拒油整理的織物進行對比分析，并對其處理效果及耐久性進行了比較。

1 試 驗

1.1 材料及儀器

滌綸織物，YDFS-100含氟織物整理劑，上海遠東氟材料有限公司提供；電熱鼓風干燥箱CS10123E 型；低溫等離子體改性試驗儀，上海紡織科學研究院與大連工業(yè)大學聯(lián)合研制；家用雙缸洗衣機；電子天平；小軋車。

1.2 方 法

根據(jù)所使用整理劑說明書，確定兩種工藝：A為一般的整理方法，B為等離子體照射后的整理方法。

工藝A：織物浸漬整理劑(質(zhì)量濃度為20、25、30、35、40 g/L，浴比為1∶50)→二浸二軋(軋液率75%)→烘干(100 ℃)→焙烘(150 ℃，2 min)

工藝B：等離子體處理(50 V，1.4 kHz，40 s)→織物浸漬整理劑(20、25、30、35、40 g/L)→二浸二軋(軋液率75%)→烘干(100 ℃)→焙烘(150 ℃，2 min)

1.3 拒水拒油效果測試

拒水效果測試按3M-Ⅱ—1988標準進行；拒油效果測試按AATCC2118—1987標準進行。

1.4 耐洗性能測試

織物用2 g/L皂粉，1∶30浴比在家用洗衣機中標準檔下，常溫洗滌25 min后脫水，再注入清水洗2 min，甩干，在80 ℃條件下烘30 min。此法一次洗滌相當于日本工業(yè)標準JISO212—103或國內(nèi)FJ-54P—1985紡織部頒標準洗5次，分別洗滌不同次數(shù)后，再測其拒水拒油的效果[4]。

2 結(jié)果與討論

2.1 兩種工藝整理結(jié)果

由圖1知，隨整理劑質(zhì)量濃度增加，其拒水拒油效果都隨之增加，但是在同樣的條件下，等離子體處理過的織物的效果優(yōu)于傳統(tǒng)整理方法。這說明，等離子體處理時對纖維表面進行刻蝕，使織物表面變得粗糙，增加了其比表面積，同時在織物上產(chǎn)生自由基，增加了整理劑與織物的親和力，從而增加了拒水拒油效果。

圖1 兩種工藝拒水拒油性能比較

Fig.1 Two processes comparison of water and oil repellent properties

2.2 優(yōu)化工藝設(shè)計與分析

對工藝B進行優(yōu)化設(shè)計。影響試驗結(jié)果因子有極板間距、等離子處理時間、等離子體處理頻率與電壓、焙烘溫度、焙烘時間。極板間距越小，等離子體照射越均勻，為了減小試驗誤差，固定極板間距為3 mm；根據(jù)所使用整理劑說明書，選擇焙烘溫度150 ℃，時間2 min。確定試驗因子為整理劑質(zhì)量濃度、等離子體處理時間、等離子體處理頻率，選取5水平3因子正交試驗表為優(yōu)化分析表，對工藝B進行優(yōu)化設(shè)計。得到因子水平表，如表1所示；根據(jù)表1設(shè)計正交試驗表，如表2所示。

表1 因子水平表

表2 滌綸織物拒水拒油整理正交試驗表

根據(jù)正交試驗數(shù)據(jù)，分別計算拒水拒油極差，結(jié)果如表3所示。

表3 拒水拒油極差分析表

極差的大小，反映了因素水平變化時試樣指標的變化幅度。因此，某因素的極差越大，說明該因素對試樣指標的影響越大，它就越重要。由極差R(j)可明顯看出，整理劑質(zhì)量濃度對試驗結(jié)果的影響較大。另外，處理時間、處理頻率的極差較小，對試驗結(jié)果的影響不大。

分析比較得出拒水拒油整理最佳工藝條件為整理劑質(zhì)量濃度40 g/L、處理時間80 s、處理頻率1.3 kHz時，拒水拒油效果最好。用最佳工藝處理的織物拒水等級為10 級，拒油等級為8 級。

2.2.1 整理劑質(zhì)量濃度的影響

由圖2可知，隨著整理劑質(zhì)量濃度的增加，織物的拒水拒油效果增加，當整理劑質(zhì)量濃度達到40 g/L時，拒水級均可達到最高級10級。這時有機氟整理劑在織物表面形成一層低張力的拒水拒油膜，整理劑質(zhì)量濃度越高，織物表面的有機氟含量越高，其分子堆積越緊密，從而拒水拒油效果增強。

圖2 整理劑質(zhì)量濃度對拒水拒油性能的影響

Fig.2 The effects of finishing agents concentration of water and oil repellent properties

2.2.2 等離子體處理時間和處理頻率對拒水拒油性的影響

由圖3可以看出，處理時間和處理頻率對拒水拒油的影響不大，拒水等級在等離子體處理40和80 s時達到峰值，拒油等級在等離子體處理80 s時達到最大值。而等離子體處理頻率在1.3 kHz時，處理效果最佳。

圖3 等離子處理條件對拒水拒油性能的影響

Fig.3 The effects of plasma treatment condition of water and oil repellent properties

3 耐洗性能測試

按最佳工藝條件，整理劑質(zhì)量濃度40 g/L、處理時間80 s、處理頻率1.3 kHz，處理滌綸織物，分別洗滌5、10、15、20次后，測試其拒水拒油效果，結(jié)果如表4所示。

表4 耐洗性測試

由表4可以看出，在同樣的拒水拒油整理條件下，經(jīng)等離子體照射過的織物的拒水拒油性明顯優(yōu)于普通整理，織物經(jīng)拒水拒油整理后，其拒水拒油效果隨著洗滌次數(shù)的增加而降低。經(jīng)5次水洗后，等離子體處理后的織物拒水拒油級均降低1級，下降幅度低于普通整理后織的織物，經(jīng)20次水洗后，等離子體照射后的織物拒水級為8級，拒油級為6級，仍具有非常好的拒水拒油效果，而普通整理方法處理的織物拒水拒油效果下降較大，拒水級為4級，拒油級僅達到2級，拒水拒油效果不理想。由此可以看出，織物用等離子體照射后，再對其進行拒水拒油整理，有利于提高其整理效果，并且其整理的耐久性也大大提高。

4 透氣性能測試

對按最佳工藝整理后的織物進行了透氣性能的研究，并與整理前織物性能進行了比較，結(jié)果列于表5中。

表5 透氣性測試

由表5可以看出，滌綸織物處理前透氣量的平均值為2 135.48 L/(m2·s)，經(jīng)過拒水拒油最優(yōu)工藝整理后，試樣的透氣量平均值為1 925.92 L/(m2·s)，與原織物相比下降了約9.81%。主要是因為拒水拒油整理劑經(jīng)過整理后形成一層薄膜，包覆在纖維的表面，使得織物纖維之間的空隙有所減小，因此整理后的織物透氣量略有下降，但是對織物性能影響不大，整理后的織物仍保持原有的透氣性。由此可看出，拒水拒油整理后基本不影響織物的服用舒適性。

5 結(jié) 論

試驗結(jié)果表明，織物經(jīng)等離子體處理后，再對其進行拒水拒油整理，可以使織物具有更佳的拒水拒油性能。

對等離子體處理時間、頻率及整理劑質(zhì)量濃度3個試驗條件進行優(yōu)化設(shè)計，通過正交試驗，確定最佳工藝條件為整理劑質(zhì)量濃度40 g/L，處理時間80 s，處理頻率1.3 kHz 時，拒水拒油效果最好。用最佳工藝處理織物的拒水等級為10級，拒油等級為8級。

用最佳工藝對織物進行拒水拒油整理，然后進行耐洗性測試和透氣性測試。測試結(jié)果表明，經(jīng)20次水洗后，織物的拒水級和拒油級分別達到8級和6級，仍然保持良好的拒水拒油性能。另外，織物用最佳工藝處理后，其透氣性能有所下降，但是下降幅度不大，不影響織物服用舒適性。

[1] 曾毓華. 氟碳表面活性劑[M]. 北京:化學工業(yè)出版社, 2001:212-217.

[2] 杭偉明,朱亞偉. 滌綸織物的拒水拒油整理[J]. 紡織學報, 2007, 28(9):72-75.

[3] 王成群,王琛,賀云云. 低溫等離子體技術(shù)及其對纖維表面改性的研究進展[J]. 印染助劑, 2007, 24(9):7-11.

[4] 馮愛芬,張永久. 純毛絨線的拒水拒油多功能整理[J]. 毛紡科技, 2006(4):13-15.