低溫等離子體技術(shù)在紡織上的應用方向

1、低溫等離子體技術(shù)在紡織上的應用方向亞洲紡織聯(lián)盟低溫等離子體技術(shù)在紡織上的應用始于上世紀 50-60年代，我國從80年代 開始對低溫等離子體處理紡織品進行研究,近年來，等離子體技術(shù)在紡織加工中 的應用日益引人注目,將成為21世紀染整技術(shù)發(fā)展主要方向之一。(A)低溫等離子體的原理及在紡織上的技術(shù)：在真空狀態(tài)下給氣體施加電場，氣體在電場提供的能量下會有氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈?離子體狀態(tài)(也稱物質(zhì)的“第四態(tài))。其中含有大量的電子、離子、光子和各類 自由基等活性粒子。等離子體是部份離子化的氣體，與普通氣體相比，主要性質(zhì) 發(fā)生了本質(zhì)的變化，是一種新物質(zhì)聚集態(tài)。利用等離子體中含有的大量電子、 離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子

2、等活性粒子來 轟擊材料表面時會將能量傳遞給表層分子，使材料發(fā)生熱蝕、交聯(lián)、降解和氧 化，并使材料表面發(fā)生大量的自由基或引進一些極性基團而使材料表面性能獲得 優(yōu)化。低溫等離子體技術(shù)通過高能粒子的物理和化學作用對紡織品/纖維表面進行 改性，以其快捷、環(huán)保和干態(tài)的加工方式等特點,挑戰(zhàn)傳統(tǒng)以水為介質(zhì)的化學濕法 加工生產(chǎn)方式。目前有兩種不同“低溫”等離子技術(shù)系統(tǒng)可應用于紡織品，電暈放電和輝光 放電。(1) 電暈放電指在電場作用下，氣體被擊穿，氣體絕緣層被破壞，使得氣 體層內(nèi)阻降低，急劇上升的電流越過自持電流區(qū)后， 立即引起極問電壓的迅速減 小，同時在電極周圍產(chǎn)生昏暗的輝光，此稱電暈放電。電暈放電，電場強

3、度較高， 氣體壓力通常為常壓，屬于“高”壓放電，可產(chǎn)生密度較低的低溫等離子體。(2) 輝光放電指在電場作用下.達到電暈放電區(qū)域后.若繼續(xù)增加放電功 率，則放電電流也隨之上升，并使輝光由電極附近區(qū)域逐步伸展到兩個電極之間 的全部放電空間，輝光強度增大，變得十分明亮，此稱為輝光放電。輝光放電屬 于電暈放電的進一步擴展，是一種穩(wěn)定的自持放電，它所需的電場強度高于電暈 放電.放電壓力通常遠低于大氣壓，在真空狀態(tài)下進行，產(chǎn)生高強、高密的低溫 等離子體，是染整加工領域廣為采用的一種放電形式，(B) 低溫等離子體技術(shù)在紡織上的優(yōu)點：低溫等離子體處理可用于各種纖維、紗線、織物的表面改性，對纖維基體的 內(nèi)部影響

4、小，不損傷纖維原有性能。清潔、快捷、無污染、成本低，在當今倡導 清潔和綠色生產(chǎn)、節(jié)約資源的形勢下，低溫等離子體處理技術(shù)以其無需化學品、 無需耗用大量水和能源、無需進行高成本廢水處理和對環(huán)境友好的優(yōu)勢，在紡織 工業(yè)中具有廣闊的應用前景和市場。近年來國內(nèi)外都在努力加強等離子體技術(shù)在 紡織領域的應用研究。(C) 現(xiàn)今紡織上的研究應用方向：(1)在紡織品前處理中的應用：在紡織品的前處理工序中，目前主要可用于各類織物的退漿，真絲和麻類生 坯織物的脫膠，以及其它的雜質(zhì)去除等。傳統(tǒng)的織物退漿工藝(如棉織物等)需 要經(jīng)過退、煮、漂等多種工序，加工工序長，生產(chǎn)效率低，而且需要消耗大量水、 能源和化學藥品，同時產(chǎn)

5、生大量的廢水等。而低溫等離子體技術(shù)的應用，可大大 縮短其工藝流程及生產(chǎn)周期，節(jié)約能量和水資源，可有效降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。除此之外，低溫等離子體在去除織物上其它雜質(zhì)如色素、蠟質(zhì)、果膠等也具 有很好的效果。用氧或空氣等離子體(頻率 13.56MHZ真空度ITorr，放電功率 100VV處理棉坯布后的芯吸性與工藝條件之間的關(guān)系， 用空氣等離子體處理60s， 氧等離子體處理在30s后，棉布的除蠟質(zhì)和漿料的效果達到正常煮煉漂白的程 度.(2) 改善纖維或織物的吸濕、潤濕性：利用低溫等離子體中處于激發(fā)態(tài)的各種高能粒子的物理刻蝕和化學反應，或者通過等離子體的接枝、聚合沉積等方式，可在紡織品的纖維表面產(chǎn)生或引

6、入親 水性基團、支鏈及側(cè)基，從而可有效改善、提高紡織品的吸濕或潤濕性。目前應 用在疏水性的滌綸合纖類織物、滌綸/棉混紡交織物、棉紗以及腈綸類紡織品。此外，低溫等離子體技術(shù)在改善碳纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯纖維及聚四氟 乙烯纖維等的潤濕性,得到大大改善。跟常規(guī)化學方法相比，其工藝更簡單、流 程更短，而且可輕易實現(xiàn)化學方法所不能進行的改性加工。(3) 提高毛類纖維紡織品的防縮絨性：羊毛類紡織品。由羊毛纖維外覆鱗片層所產(chǎn)生的定向摩擦效應， 往往使這類 織物在服用和洗滌的過程中產(chǎn)生收縮，從而影響織物的服用性能。因而為提高此 類紡織品的尺寸穩(wěn)定性和可洗性(尤其是可機洗性)，常需進行防縮絨加工。利用低溫等離

7、子體的刻蝕和化學反應作用，可有效去除或削弱鱗片層的定向 摩擦效應，可到達或提高織物的防縮絨性。與濕法化學加工中防縮處理相比，無 需額外的化學藥品或助劑，而且節(jié)水節(jié)能，無任何廢水產(chǎn)生。(4) 提高或改善紡織品的染色性:目前等離子體技術(shù)在提高或改善紡織品的染色性方面的研究及應用，主要集中在棉、滌綸、錦綸，以及毛類(如羊毛、兔毛等)紡織品上。通過對棉紗或其 織物處理后，可明顯改善紗線或織物的毛效，提高染料及助劑在織物/紗線間的 均勻吸附和擴散，使織物的上染率和勻染性得到提高。低溫等離子體的物理刻蝕作用，可提高合成纖維表面的粗糙度，對滌綸、錦 綸等紡織品產(chǎn)生增深作用，可達到節(jié)約染化料的作用。毛類纖維表

8、面的鱗片成， 阻礙了染化料向纖維內(nèi)相的擴散及在表面的吸附作用。經(jīng)低溫等離子體處理后， 纖維鱗片的破壞或消失，可有效提高毛類織物的可染性和染深性， 而且可加快上 染過程。將等離子體與2D樹脂整理聯(lián)合處理(先樹脂整理后等離子體處理)，對改善 直接染料苧麻織物的耐洗及耐摩擦牢度效果非常明顯， 而且染色牢度高于固色劑 Y處理后的染色牢度，可代替固色劑 Y處理。(5) 在紡織品后整理中的應用：低溫等離子體在紡織品后整理中具有廣泛的用途。根據(jù)整理目的和要求，可 實現(xiàn)紡織品的多種功能加工，大大提高產(chǎn)品附加值。目前其在紡織品中的應用主 要包括以下幾類。(a) “三防”整理：紡織品傳統(tǒng)的“三防”整理，常常需要經(jīng)

9、過軋、烘、焙等工序，工藝流程長， 需要耗用大量的能量；而且需要昂貴的整理劑，以及其它添加劑等。因而其加工 成本高，同時整理后，往往也影響或犧牲纖維或織物本身的特性及性能。 更為重 要的是，這些整理劑或交聯(lián)劑，以及其它添加劑中，可能含有或會產(chǎn)生如甲醛等 的有毒有害物質(zhì)，因而其在高檔產(chǎn)品或外貿(mào)產(chǎn)品中的應用正越來越受到限制。低溫等離子體處理技術(shù)，以及特有的環(huán)保加工方式，可直接采用單體或相關(guān) 氣體作為功能整理劑對織物進行處理，同樣可達到傳統(tǒng)的“三防”整理效果。無 需從單體到功能整理劑的化學合成過程， 無需其它任何交聯(lián)劑或添加劑等，而且 工藝環(huán)保簡單。(b) 在涂層整理中的應用：傳統(tǒng)的涂層整理工藝中，除

10、需要性能較好的涂層劑外，為增強涂層和織物的 剝離強力或粘結(jié)力，各種交聯(lián)劑等往往起到很重要的作用。 低溫等離子體處理技 術(shù)，可直接起到或可取代交聯(lián)劑的作用，能達到增強涂層織物剝離強力的功效。 同時由于可減少或無需采用交聯(lián)劑，涂層織物的手感將得到有效改善。(c) 其它功能整理：根據(jù)客戶的要求，采用低溫等離子體處理技術(shù)，還可進行各類紡織品的多種 多樣的特定整理。凡傳統(tǒng)工藝能達到的效果，一般都可在等離子體處理技術(shù)中得 到實現(xiàn)。如疏水性合成纖維的抗靜電整理， 各類紡織品的阻燃整理，留香整理等第一階段研究-以棉織物為主低溫等離子體對棉的反應：棉纖維用低溫等離子體處理后可改善其粘合性、接枝聚合性及染色性能。

11、原 棉纖維在經(jīng)低溫氧等離子體處理時，等離子體中大量基態(tài)氧和激發(fā)態(tài)氧原子等活 性粒子將能量傳遞給棉纖維表面初生胞壁中的分子，使棉纖維表面的伴生物蠟 脂、果膠在高能粒子轟擊下脫離表面，引起失重.并在棉纖維表面留下許多深淺 不同的凹坑，引起棉纖維的表面刻蝕。同時，大量氧活性粒子能使棉纖維表面氧 化、接枝，從而使棉纖維吸水性增強。尺寸穩(wěn)定性等許多方面能獲得不同程度的低溫等離子體除去布匹表面的棉蠟及織物表層夾雜物，使得染料更易附著在 布匹纖維上，使染色更加牢固的前處理方法。等離子體通過對布匹進行30-300S 左右的處理，可達到甚至超過濕法漂白 棉纖維的精煉效果，從而使精煉的效果大大提高，同時干式精煉法具有節(jié)水無污 染的突出優(yōu)點。低溫等離子體用于棉針織物的前處理加工， 屬于非水干式加工，是通過物理 濺蝕或化學改性提高天然雜質(zhì)水溶性的方式，達到去除棉纖維上果膠、蠟質(zhì)等天 然雜質(zhì)的目的，符合當今節(jié)能、降耗、清潔生產(chǎn)的發(fā)展方向.低溫等離子體對棉織物之誘發(fā)性好處：除能處理織物的雜質(zhì)，毛羽，死棉，令表面光潔，處理后部分三絲，尼龍草 亦被除去。低溫等離子體處理后的織物，尺寸穩(wěn)定性好，尤以針織物，線圈排列 整整齊齊，鈄度扭骨亦被改善。因纖維織物的表面改性，引發(fā)后工序得到更佳的效果，如吸色，功能等等。等離子體在紡織行業(yè)中的應用領域無窮，隨著第一階段研究，再進入第二階段-染色后整，新產(chǎn)品