等離子體處理對牛仔織物的影響

S.K.Soni

Jawaharlal Darda工程技術(shù)學(xué)院(印度)

牛仔織物市場上“仿舊產(chǎn)品”的占比很高，這種仿舊外觀可通過多種工藝過程實(shí)現(xiàn)。起初，人們利用浮石在服裝表面產(chǎn)生磨蝕作用達(dá)到這種效果。傳統(tǒng)的石洗方法雖有效，但易損壞服裝與機(jī)器設(shè)備。此外，由于加入了大量的浮石(每千克牛仔布約加入高達(dá)1 kg浮石)，在牛仔織物制作過程中，易產(chǎn)生大量的浮石粉塵，同時也降低了設(shè)備容積。此外，去除織物上殘留的細(xì)石也增加了處理成本。另一種普遍采用的方法是用漂白劑使牛仔織物褪色。然而，漂白劑為一種強(qiáng)氧化劑，通常易損壞纖維，并且褪色過程不易控制。此外，還極有可能產(chǎn)生有毒的鹵化副產(chǎn)物。還有一種方法是在處理過程中使用纖維素酶。用纖維素酶進(jìn)行生物石磨可獲得柔軟的牛仔織物手感和所需的外觀。但生物石磨需使用大量的水和化學(xué)物質(zhì)，這些水和化學(xué)物質(zhì)的排放會對環(huán)境造成污染。此外，纖維素酶還會造成靛藍(lán)染料的返沾色。等離子體處理是近年來日益流行的一種環(huán)保的紡織品表面改性方法。與其他常規(guī)紡織品整理工藝相比，等離子體處理的特殊優(yōu)勢在于可以控制纖維表層的化學(xué)和形態(tài)變化，不損傷織物。通過等離子體功能化、等離子體刻蝕或等離子體聚合進(jìn)行纖維表面改性，可賦予纖維所需的性能，如：改善纖維的親水性/疏水性、潤濕性、可染性、可印刷性、抗起球性或抗靜電性。近年來，有研究報(bào)道表明，直流等離子體和電暈放電可使靛藍(lán)染色的牛仔織物脫色，這為等離子體在紡織材料中的應(yīng)用提供了新的可能性。研究證實(shí)，等離子體處理可用于替代對生態(tài)環(huán)境不太友好的常規(guī)石磨或纖維素酶生物石磨處理工藝，生產(chǎn)流行的仿舊外觀牛仔織物。本文考察了等離子體處理時間(暴露時間)和大氣等離子體的電極設(shè)置(電極間距)對牛仔織物性能的影響。研究使用國際照明委員會(CIE)的Lab比色系統(tǒng)評估織物試樣的顏色變化，并根據(jù)FAST評價系統(tǒng)的測試結(jié)果，對比未經(jīng)等離子體處理和經(jīng)不同處理?xiàng)l件等離子體處理后牛仔織物的成形性和力學(xué)性能。

1 材料和方法

試驗(yàn)在靛藍(lán)染色的100%棉牛仔織物上進(jìn)行(3/1斜紋布，面密度為314 g/m2)。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下對牛仔織物進(jìn)行等離子體處理?？疾觳煌姌O間距(2 mm和5 mm)和處理時間(6 min和12 min)對織物性能的影響。表1給出了牛仔織物試樣的等離子處理工藝參數(shù)。

表1 等離子體處理工藝參數(shù)

2 結(jié)果與討論

幾種牛仔織物試樣的成形性對比如表2所示。由表2可以看出，與未處理試樣相比，等離子體處理后試樣經(jīng)向的成形性起初略有下降，但隨著等離子體處理時間的延長，試樣的成形性增加。這可能是由于表面纖維的熔化所致。電極間距的改變對試樣緯向成形性的影響不明顯。

表2 幾種牛仔織物的成形性對比

表3給出了牛仔織物試樣的彎曲長度測試結(jié)果。由表3可知，經(jīng)等離子體處理后，牛仔織物試樣的彎曲長度和相應(yīng)的抗彎剛度有所增加。這是由于外部纖維的熔合限制了紗線運(yùn)動，增加了紗線的摩擦。

表3 幾種牛仔織物彎曲長度對比

牛仔織物試樣的壓縮性能測試結(jié)果見表4。

表4 幾種牛仔織物壓縮性能對比

由表4可知，等離子體處理對牛仔織物的壓縮性能影響不大。低負(fù)荷(2 cN)下，織物的壓縮性能隨著等離子體處理時間的延長而增加；但處理時間對高負(fù)荷(100 cN)下牛仔織物的壓縮性能沒有顯著影響。

由于等離子體處理破壞了紗線的外表面，紗線結(jié)構(gòu)中的纖維由于捻度的去除而變得松散，導(dǎo)致織物的毛羽增加。毛羽越多，織物受力后的壓縮越大。使用CIE Lab比色系統(tǒng)評估常壓等離子體處理對靛藍(lán)染色牛仔織物的脫色效果，結(jié)果如圖1所示。

圖1 常壓等離子體處理對靛藍(lán)染色牛仔織物的脫色效果

試驗(yàn)表明，無論處理時間和電極間距如何改變，等離子體處理都可提高織物的亮度，這間接表明了牛仔織物表面的靛藍(lán)染料得以去除?；诨钚缘入x子體粒子(離子、自由基等)對纖維的作用，靛藍(lán)染料被去除。延長處理時間，牛仔織物的亮度差異增大。牛仔織物紅色/綠色結(jié)果的差異(圖1)表明，與未經(jīng)等離子體處理的試樣相比，幾乎所有經(jīng)等離子體處理的織物都偏綠色。等離子體處理也導(dǎo)致織物黃度增加，這在嚴(yán)苛的處理?xiàng)l件下更明顯。處理后牛仔織物的黃度增加，這可能與含氧混合物中化學(xué)活性分子和自由基的產(chǎn)生有關(guān)，導(dǎo)致染料的氧化。

3 結(jié)語

在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下對牛仔織物進(jìn)行等離子體處理不僅會使其褪色，還會改變其彎曲、壓縮性能及相關(guān)力學(xué)性能。這種處理方法不僅可取得令人滿意的變色效果，還具有耗水量少和處理時間短等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，還需進(jìn)一步的研究以避免織物黃度和表面粗糙度的增加。紡織品等離子體處理的主要缺點(diǎn)是它不能替代所有的濕法工藝，但它是一種切實(shí)可行的預(yù)處理方法，具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。因此，紡織工業(yè)應(yīng)考慮使用這種類型的環(huán)保工藝。較高的設(shè)備初始投資，可通過與環(huán)保相關(guān)的工藝及高附加值產(chǎn)品的銷售利潤迅速獲得回報(bào)。