等离子表面处理在纺织品处理技术中的应用

纺织品制造是历史上最为悠久的产业之一,同时也是工业革命的重要组成部分。长期以来,为了满足不断变化的消费口味,并应对日趋严苛的环保压力,纺织业自身在不断地发展进步。在纺织业,等离子表面处理技术获得了新生,早期不成功的真空等离子表面处理方法已经被全新的常压等离子表面处理技术所代替。新技术可以改变制造和非织造织物表面性质,从而改进其性能。

等离子表面处理

纺织业的发展趋势

纺织业提供大批就业岗位,创造大量财富,同时对包括机械工程、聚合物材料、化工和燃料在内的多个产业发挥着巨大的影响力。20世纪90年代以来,纺织业的市场驱动力包括:对设计和创新性面料更为关注,以及工业化国家对新技术增加投入,从而逆转其纺织和服装业的长期颓势。早期成功打入西方市场的东亚新兴工业化国家开始发现,他们原有的位置已经开始被新一代发展中国家所挤占。在整个纺织业产业链中,公司和国家间不断发生着争夺市场份额的激烈竞争,在竞争中,技术发挥着关键性作用。多数拥有发达服装产业的国家均设有研发中心,从事着范围广泛的改进性研究和基础性研究工作。

等离子表面处理纺织基布

纺织业早已认识到,对许多加工工艺和应用而言,,面料的表面特性是一个关键的因素,对面料表面特性的具体要求往往与面料基布差别很大。面料表面特性的好坏不仅决定着面料的上染率和色牢度、织物后整理过程的繁简以及印花和涂层成本而且决定着涂层和织物基布间的黏结强度;此外,对于需要采用液体化学处理的医用植入物的消毒性能和生物相容性,表面特性也起着关键性作用。传统的面料处理工艺过程中会消耗大量能源和水资源,并造成严重的水污染,因此其造价高,并会对环境产生危害。由于传统的面料处理工艺对面料的表面和基布同时进行处理,会对面料的整体产品性能产生不利影响。因此,纺织行业急需采用替代性表面处理工艺,实现更低的生产成本和更环保的生产方式,从而生产出寿命更长、质量更好、性能更优的新型产品。

等离子表面处理

通过改变纤维面料表面的功能或形态,可以改进面料的某种特性以满足某种特定需求。通过在纤维表面进行刻蚀,可以使其表面出现微笑裂纹和裂隙,纤维表面的这些微笑刻蚀裂隙有助于提高面料的润湿性,从而实现更有效的浸染或深度染色。相反地,通过降低面料的润湿性可以实现面料防水效果。在面料表面上实现新的化学功能,可以促进表面与染料的反应,从而极大提高织物层间的黏附力。此外,还可能实现浆料的无水去除。上述实例只是等离子体面料表面处理技术的多种潜在应用中的几个案例而已。

通过等离子表面处理处理改变面料表面性能是一个非常复杂的过程。由等离子体中的粒子所诱发的反应,通常发生在距离材料表面10nm深度以内。等离子体中放射的短波紫外线辐射诱发反应的作用范围较深,位于距离表面100nm深度以内。等离子体的工作气体及其他工艺参数可以改变上述两类反应的相互关系及作用范围。面料最外层仅有几个原子厚度,其厚度往往小于1nm,然而却决定着面料与其他介质之间的相互作用特性。织物纤维表面最外层的化学成分决定着层间黏结力的高低,也决定着此种织物是否适宜浸染,而面料最外层的化学结构和成分则可以通过等离子体进行改性。要成功地实现表面处理,不仅需要采取正确的工艺参数,面料的原始表面特性也同样重要。例如,微量的表面上浆可极大改变反应条件。因此,在每个工艺过程中都必须认真考虑这一因素。

等离子表面处理已经应用于纺织面料的表面及基布改性,从而成功改进了从传统织物到先进复合面料在内的各种面料。实践证明,等离子表面处理技术可以改变纤维及面料的表面能,从而提高聚合物的染色率,并改善织物的色牢度和耐洗性。有研究表面,将各种热塑性纤维置于等离子体氛围中,其强度、韧性和防缩性都会得到改善。最近人们用等离子表面处理方法使纤维产生吸水性,并在织物表面沉积生成抗磨涂层。

相对于传统的化学湿法处理工艺,用等离子表面处理聚合物材料有众多优势。主要优势有如下几点。

1、等离子表面处理可以在不改变基布特性的前提下,只是改善材料的表面性能。

2、等离子表面处理可以很容易地改变聚合物的表面性能,但是采用化学湿法却无法改变或很难改变。

3、等离子表面处理是一个物理过程,因此化学物质的消耗量很少。

4、整个等离子表面处理过程是在一个干燥封闭的系统内完成的,可靠性高,安全性好。

5、等离子表面处理过程非常环保。

等离子体技术的另一个优势在于,它是一个物理过程。在纺织业中,传统的湿式化学处理不仅消耗水资源,还会造成严重的水污染。废弃物的治理成本很高,而且经过湿化学处理后的织物还学要烘干,其干燥过程也需要消耗大量的资源。因此,干式等离子表面处理工艺更具吸引力,特别是考虑到环境保护时更是如此。

 

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