等離子處理對紗線毛羽和強(qiáng)力的影響研究

趙連英，陳　燕，陳　瑾，張　嚴(yán)

(1.浙江省新型紡織品研發(fā)重點(diǎn)實驗室，杭州　310009；2.浙江紡織服裝科技有限公司，杭州　301009；3.浙江理工大學(xué)，杭州　310018)

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等離子處理對紗線毛羽和強(qiáng)力的影響研究

趙連英1,2，陳燕1,2，陳瑾1,2，張嚴(yán)3

(1.浙江省新型紡織品研發(fā)重點(diǎn)實驗室，杭州310009；2.浙江紡織服裝科技有限公司，杭州301009；3.浙江理工大學(xué)，杭州310018)

摘要：紗線的毛羽對織造的影響很大，容易造成織造的開口不清，影響織造效率，等離子對材料表面的刻蝕可能可以改善紗線毛羽狀況，為了研究等離子處理對紗線毛羽的影響，分別采用金屬纖維和棉混紡環(huán)錠紡紗和粘膠氣流紡紗，進(jìn)行等離子體處理，通過改變工藝參數(shù)進(jìn)行試驗，將處理前后的紗線在顯微鏡下觀察毛羽的變化情況，還對處理前后的紗線的強(qiáng)力進(jìn)行測試和對比，探索等離子處理紗線后對紗線的毛羽和強(qiáng)力的影響。結(jié)果表明：當(dāng)輸出功率調(diào)成400W處理600s，反應(yīng)氣體為O2，氣體壓強(qiáng)20Pa時，對紗線的毛羽處理有明顯的改善，同時紗線的強(qiáng)力損傷比較嚴(yán)重，要獲得既能改善毛羽又控制紗線損傷在可接受范圍，合理的等離子處理工藝還需要做大量的實驗進(jìn)行優(yōu)選。

關(guān)鍵詞：冷等離子體；毛羽；單紗強(qiáng)力

通過等離子對纖維表面進(jìn)行處理，改善其吸濕性，降低染色溫度和壓力[1-2]；還可以對面料表面進(jìn)行接枝處理，改變其表面性能[3-6]。有關(guān)這方面的研究已有較多報道，但對等離子處理改善紗線毛羽的研究還未見報道。

紗線的毛羽問題一直是業(yè)內(nèi)關(guān)注的問題，毛羽的長短、根數(shù)的多少會直接影響后道加工的難度和成品的布面質(zhì)量，長毛羽容易引起面料的起毛起球?？椩鞙?zhǔn)備中的漿紗工序的目的，除了增加紗線強(qiáng)力外還可使紗線毛羽貼服，使織造過程中能開口清晰，提高織造效率。等離子處理，由于離子的尖端放電產(chǎn)生較大的能量，推測有可能使露在紗線主體表面的毛羽通過等離子處理達(dá)到類似燒毛的效果，同時能夠?qū)喚€強(qiáng)力影響較少。為此，筆者設(shè)計了環(huán)錠紡單紗和氣流紡單紗，放入等離子處理的試驗桶中進(jìn)行試驗，觀察其處理前后的毛羽和強(qiáng)力的變化情況，探討等離子處理來減少紗線毛羽的可能性。

1　試驗

1.1試驗材料和儀器

紗線原料和規(guī)格：金屬纖維混紡紗(15%不銹鋼纖維/85%棉)，18.5tex，環(huán)錠紡，浙江春江輕紡集團(tuán)有限責(zé)任公司提供；粘膠紗(100%粘膠)，14.8tex，氣流紡，浙江宏揚(yáng)集團(tuán)有限公司提供。

實驗儀器：HD-1B型冷等離子體改性處理儀(常州中科常泰等離子體科技有限公司)；021DL電子單紗強(qiáng)力機(jī)(溫州大榮紡織儀器有限公司)；便攜式放大鏡。

1.2試驗方法

1.2.1冷等離子體處理

采用HD-1B型冷等離子體改性處理儀處理兩種不同成分不同結(jié)構(gòu)的紗線。儀器通過電容式耦合輝光放電產(chǎn)生等離子體對纖維表面進(jìn)行處理。

將紗線均勻地繞在不同顏色的塑料墊板上，每種紗線10根，紗線間的間距保持在5mm左右，繞好的紗線塑料墊片放入真空反應(yīng)室中，當(dāng)真空反應(yīng)室內(nèi)真空度小于5Pa，并趨于穩(wěn)定時，將處理條件調(diào)節(jié)到所需工藝，包括處理時間和輸出功率；打開工作對應(yīng)的氣體閥門，待氣壓穩(wěn)定并滿足實驗要求的20Pa時，同時按下開關(guān)按鈕和計時按鈕，真空反應(yīng)室內(nèi)開始冷等離子處理。

1.2.2工藝參數(shù)的選擇

反應(yīng)氣體為氧氣，改變等離子處理的輸出功率和處理時間，考察紗線的毛羽和機(jī)械性能變化情況。

處理方案0：未處理(塑料墊板：綠色，黃色，藍(lán)色)；

處理方案1：塑料墊板綠色，先將輸出功率調(diào)成120W、處理120s，再將輸出功率調(diào)成350W處理300S(對紗線進(jìn)行輸出功率調(diào)成120W、處理120s的等離子處理后，觀察毛羽的改變狀況，沒有明顯的變化，所以將處理強(qiáng)度增大)；

處理方案2：塑料墊板黃色，將輸出功率調(diào)成300W、處理600s；

處理方案3：塑料墊板藍(lán)色，將輸出功率調(diào)成400W、處理600s。

2　處理前后紗線的毛羽和機(jī)械拉伸性能

2.1紗線毛羽

將未處理時的各墊板上的紗線取接近墊板底邊的中間位置，用便攜式顯微鏡對紗線毛羽形狀分進(jìn)行拍照，待等離子處理后再在原拍照位置對毛羽紗線的形狀進(jìn)行拍照，仔細(xì)觀察處理前后的毛羽變化情況,每種紗線每種處理方案分別選取10根紗進(jìn)行對比，觀察結(jié)果如表1。

表1不同處理方案的紗線毛羽的變化情況

紗線序號方案1(綠色墊板):先將輸出功率調(diào)成120W處理120s,再將輸出功率調(diào)成350W處理300s不銹鋼纖維/棉混紡環(huán)錠紗100%粘膠氣流紡紗方案2(黃色墊板):將輸出功率調(diào)成300W 處理600s不銹鋼纖維/棉混紡環(huán)錠紗100%粘膠氣流紡紗方案3(藍(lán)色墊板):輸出功率調(diào)成400W 處理600s不銹鋼纖維/棉混紡環(huán)錠紗100%粘膠氣流紡紗1部分毛羽更長毛羽變少毛羽變少毛羽變少毛羽明顯變少毛羽明顯變少2毛羽變少毛羽變多毛羽變少毛羽變少毛羽明顯變少毛羽變少3毛羽變少毛羽變多毛羽略變少毛羽變少毛羽明顯變少毛羽明顯變少4毛羽變少毛羽變多毛羽變多毛羽變少毛羽明顯變少毛羽明顯變少5毛羽更多毛羽變少毛羽變多毛羽變少毛羽明顯變少毛羽變少6毛羽變少毛羽變化不明顯毛羽變少毛羽變少毛羽明顯變少毛羽明顯變少7部分毛羽更長毛羽變少毛羽略變少毛羽變少毛羽明顯變少毛羽明顯變少8部分毛羽更長毛羽變多毛羽變化不明顯毛羽變少毛羽明顯變少毛羽明顯變少9部分毛羽更長毛羽變少毛羽變多毛羽變少毛羽變少毛羽明顯變少10毛羽變少毛羽變少毛羽略變少毛羽變少毛羽明顯變少毛羽明顯變少初步判斷效果不明顯效果不明顯有一定效果有效果有效果有效果

2.2紗線的機(jī)械拉伸性能

2.2.1不銹鋼纖維/棉混紡環(huán)錠紗的拉伸性能

不銹鋼纖維/棉混紡環(huán)錠紗的拉伸性能平均值見表2。

2.2.214.8tex氣流紡粘膠紗的拉伸性能

氣流紡粘膠紗的拉伸性能平均值見表3。

表2不銹鋼纖維/棉混紡環(huán)錠紗的拉伸性能平均值對比

品種斷裂強(qiáng)力/cN斷裂伸長/mm斷裂伸長率/%斷裂時間/s斷裂功/(cN·mm)未處理257.726.316.313.78939.60處理1367.006.506.503.901227.91處理2270.205.695.693.42868.17處理3187.804.354.352.61479.16

表3氣流紡粘膠紗的拉伸性能的平均值對比

品種斷裂強(qiáng)力/cN斷裂伸長/mm斷裂伸長率/%斷裂時間/s斷裂功/(cN·mm)未處理133.0011.2011.156.69915.58處理1136.8010.9110.916.55956.32處理2113.6011.1411.146.68788.61處理3103.0010.3210.326.19704.63

3　結(jié)果討論

3.1等離子處理對毛羽的影響

等離子處理對紗線毛羽的影響與處理工藝(處理功率和處理時間)有明顯的關(guān)系。當(dāng)采用處理方案1，先將輸出功率調(diào)成120W處理120s,再將輸出功率調(diào)成350W處理300s，表1顯示對紗線的毛羽的改善情況不明顯；當(dāng)采用處理方案2，將輸出功率調(diào)成300W處理600s，對紗線的毛羽有一定的改善，其中粘膠氣流紡紗比不銹鋼纖維棉混紡環(huán)錠紗的效果要明顯；當(dāng)采用處理方案3，將輸出功率調(diào)成400W處理600s對粘膠氣流紡紗和不銹鋼纖維/棉混紡環(huán)錠紡紗的毛羽改善都有明顯的效果。因此，采用合適的等離子處理工藝對減少紗線毛羽有效果，對不同的紗線探索合理的處理工藝是該技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵。

不同的紗線成分，其回潮率、導(dǎo)電性差異較大，在等離子處理時效果會不同。環(huán)錠紡和氣流紡的紗線結(jié)構(gòu)不同，其毛羽形狀也不同，在等離子處理時效果不同。

3.2等離子處理對紗線拉伸性能的影響

對不銹鋼纖維/棉混紡環(huán)錠紗，隨著等離子處理的功率、處理時間的增加其斷裂強(qiáng)度呈先明顯提高，然后再逐漸降低的趨勢；斷裂伸長、斷裂伸長率、斷裂時間、斷裂功也是隨著處理功率、處理時間增加先明顯提高，然后再逐漸降低。其原因除了等離子處理的刻蝕作用外，其中原因還有待進(jìn)一步研究，可能與金屬纖維良好的導(dǎo)電性有直接關(guān)系，也可能與纖維內(nèi)部的基團(tuán)排列改變有關(guān)。

對氣流紡粘膠紗，隨著等離子處理功率、處理時間的增加，其斷裂強(qiáng)度先有稍許提高(提高的幅度比不銹鋼纖維/棉混紡環(huán)錠紗要小很多)，然后再逐漸降低。等離子處理對紗線的斷裂伸長、斷裂伸長率、斷裂時間出現(xiàn)先減小，再增大，再減小的波動。其原因尚有待研究，可能與纖維內(nèi)部的基團(tuán)排列改變有關(guān)。

比較表2、表3中的斷裂強(qiáng)力指標(biāo)，等離子處理改善了紗線毛羽情況的同時對紗線的強(qiáng)力損傷明顯，其中采用方案3處理不銹鋼纖維/棉混紡環(huán)錠紗，紗線強(qiáng)力降低27%，處理14.8tex粘膠氣流紡紗，紗線強(qiáng)力降低23%。

4　結(jié)　論

等離子處理能改善紗線的毛羽，但紗線的強(qiáng)力有明顯損傷。要在改善毛羽和保持紗線強(qiáng)力的矛盾中取得平衡，對不同的紗支、原料構(gòu)成、紗線結(jié)構(gòu)以及其最佳的等離子處理的工藝都有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

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(責(zé)任編輯：張祖堯)

收稿日期：2015-07-20

基金項目：浙江省科技計劃項目院所專項(2014F10053)

作者簡介：趙連英(1969-)，女，浙江余姚人，碩士，研究員級高級工程師，主要從事服裝技術(shù)與理論方面的研究。

中圖分類號：TS195.6

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-265X(2016)03-0010-03

Study on Influence of Yarn Treated with Plasma on Hairiness and Strength

ZHAOLianying1,2,CHENYan1,2,CHENJin1,2,ZHANGYan3

(1.Zhejiang Province New Textile Research & Development Emphasised Laboratory Hangzhou 310009, China; 2. Zhejiang Textile & Garment Science Technology Co., Ltd., Hangzhou 310009, China; 3. Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China)

Abstract：Yarn hairiness has great influences on weaving, etching on the surface of the material through plasma tretment may be able to improve the yarn hairiness. In order to study the influence of plasma treatment on the yarn hairiness, metal fiber/cotton-mixed ring-spun yarns and viscose air spinning yarn was chose for plasma treatment respectively. Then, this study conducted a test by changing their technological parameters, put yarns before and after treatment under a microscope to observe changes in hairiness, and tested and compared their strengths so as to explore the influence of yarns treated with plasma on hairiness and strength. As shown in the results, when yarns are treated for 600 s with the output power of 400 w and reactant gas of O2 under the gas pressure of 20 Pa, treatment of yarn hairiness is remarkably improved and, meanwhile, the yarn strength is severely damaged. Therefore, to improve yarn hairiness and control damages to yarn strength simultaneously, it is required to make plenty of studies on reasonable plasma treatment technologies.

Key words：cold plasma treatment; hairiness; yarn strength