等離子表面處理在紡織品處理技術中的應用

紡織品制造是歷史上最為悠久的產業之一,同時也是工業革命的重要組成部分。長期以來,為了滿足不斷變化的消費口味,并應對日趨嚴苛的環保壓力,紡織業自身在不斷地發展進步。在紡織業,等離子表面處理技術獲得了新生,早期不成功的真空等離子表面處理方法已經被全新的常壓等離子表面處理技術所代替。新技術可以改變制造和非織造織物表面性質,從而改進其性能。

等離子表面處理

紡織業的發展趨勢

紡織業提供大批就業崗位,創造大量財富,同時對包括機械工程、聚合物材料、化工和燃料在內的多個產業發揮著巨大的影響力。20世紀90年代以來,紡織業的市場驅動力包括:對設計和創新性面料更為關注,以及工業化國家對新技術增加投入,從而逆轉其紡織和服裝業的長期頹勢。早期成功打入西方市場的東亞新興工業化國家開始發現,他們原有的位置已經開始被新一代發展中國家所擠占。在整個紡織業產業鏈中,公司和國家間不斷發生著爭奪市場份額的激烈競爭,在競爭中,技術發揮著關鍵性作用。多數擁有發達服裝產業的國家均設有研發中心,從事著范圍廣泛的改進性研究和基礎性研究工作。

等離子表面處理紡織基布

紡織業早已認識到,對許多加工工藝和應用而言,,面料的表面特性是一個關鍵的因素,對面料表面特性的具體要求往往與面料基布差別很大。面料表面特性的好壞不僅決定著面料的上染率和色牢度、織物后整理過程的繁簡以及印花和涂層成本而且決定著涂層和織物基布間的黏結強度;此外,對于需要采用液體化學處理的醫用植入物的消毒性能和生物相容性,表面特性也起著關鍵性作用。傳統的面料處理工藝過程中會消耗大量能源和水資源,并造成嚴重的水污染,因此其造價高,并會對環境產生危害。由于傳統的面料處理工藝對面料的表面和基布同時進行處理,會對面料的整體產品性能產生不利影響。因此,紡織行業急需采用替代性表面處理工藝,實現更低的生產成本和更環保的生產方式,從而生產出壽命更長、質量更好、性能更優的新型產品。

等離子表面處理

通過改變纖維面料表面的功能或形態,可以改進面料的某種特性以滿足某種特定需求。通過在纖維表面進行刻蝕,可以使其表面出現微笑裂紋和裂隙,纖維表面的這些微笑刻蝕裂隙有助于提高面料的潤濕性,從而實現更有效的浸染或深度染色。相反地,通過降低面料的潤濕性可以實現面料防水效果。在面料表面上實現新的化學功能,可以促進表面與染料的反應,從而極大提高織物層間的黏附力。此外,還可能實現漿料的無水去除。上述實例只是等離子體面料表面處理技術的多種潛在應用中的幾個案例而已。

通過等離子表面處理改變面料表面性能是一個非常復雜的過程。由等離子體中的粒子所誘發的反應,通常發生在距離材料表面10nm深度以內。等離子體中放射的短波紫外線輻射誘發反應的作用范圍較深,位于距離表面100nm深度以內。等離子體的工作氣體及其他工藝參數可以改變上述兩類反應的相互關系及作用范圍。面料最外層僅有幾個原子厚度,其厚度往往小于1nm,然而卻決定著面料與其他介質之間的相互作用特性??椢锢w維表面最外層的化學成分決定著層間黏結力的高低,也決定著此種織物是否適宜浸染,而面料最外層的化學結構和成分則可以通過等離子體進行改性。要成功地實現表面處理,不僅需要采取正確的工藝參數,面料的原始表面特性也同樣重要。例如,微量的表面上漿可極大改變反應條件。因此,在每個工藝過程中都必須認真考慮這一因素。

等離子表面處理已經應用于紡織面料的表面及基布改性,從而成功改進了從傳統織物到先進復合面料在內的各種面料。實踐證明,等離子表面處理技術可以改變纖維及面料的表面能,從而提高聚合物的染色率,并改善織物的色牢度和耐洗性。有研究表面,將各種熱塑性纖維置于等離子體氛圍中,其強度、韌性和防縮性都會得到改善。最近人們用等離子表面處理方法使纖維產生吸水性,并在織物表面沉積生成抗磨涂層。

相對于傳統的化學濕法處理工藝,用等離子表面處理聚合物材料有眾多優勢。主要優勢有如下幾點。

1、等離子表面處理可以在不改變基布特性的前提下,只是改善材料的表面性能。

2、等離子表面處理可以很容易地改變聚合物的表面性能,但是采用化學濕法卻無法改變或很難改變。

3、等離子表面處理是一個物理過程,因此化學物質的消耗量很少。

4、整個等離子表面處理過程是在一個干燥封閉的系統內完成的,可靠性高,安全性好。

5、等離子表面處理過程非常環保。

等離子體技術的另一個優勢在于,它是一個物理過程。在紡織業中,傳統的濕式化學處理不僅消耗水資源,還會造成嚴重的水污染。廢棄物的治理成本很高,而且經過濕化學處理后的織物還學要烘干,其干燥過程也需要消耗大量的資源。因此,干式等離子表面處理工藝更具吸引力,特別是考慮到環境保護時更是如此。

 

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