等离子处理对纱线毛羽和强力的影响研究

赵连英，陈　燕，陈　瑾，张　严

(1.浙江省新型纺织品研发重点实验室，杭州　310009；2.浙江纺织服装科技有限公司，杭州　301009；3.浙江理工大学，杭州　310018)



等离子处理对纱线毛羽和强力的影响研究

赵连英1,2，陈燕1,2，陈瑾1,2，张严3

(1.浙江省新型纺织品研发重点实验室，杭州310009；2.浙江纺织服装科技有限公司，杭州301009；3.浙江理工大学，杭州310018)

摘要：纱线的毛羽对织造的影响很大，容易造成织造的开口不清，影响织造效率，等离子对材料表面的刻蚀可能可以改善纱线毛羽状况，为了研究等离子处理对纱线毛羽的影响，分别采用金属纤维和棉混纺环锭纺纱和粘胶气流纺纱，进行等离子体处理，通过改变工艺参数进行试验，将处理前后的纱线在显微镜下观察毛羽的变化情况，还对处理前后的纱线的强力进行测试和对比，探索等离子处理纱线后对纱线的毛羽和强力的影响。结果表明：当输出功率调成400W处理600s，反应气体为O2，气体压强20Pa时，对纱线的毛羽处理有明显的改善，同时纱线的强力损伤比较严重，要获得既能改善毛羽又控制纱线损伤在可接受范围，合理的等离子处理工艺还需要做大量的实验进行优选。

关键词：冷等离子体；毛羽；单纱强力

通过等离子对纤维表面进行处理，改善其吸湿性，降低染色温度和压力[1-2]；还可以对面料表面进行接枝处理，改变其表面性能[3-6]。有关这方面的研究已有较多报道，但对等离子处理改善纱线毛羽的研究还未见报道。

纱线的毛羽问题一直是业内关注的问题，毛羽的长短、根数的多少会直接影响后道加工的难度和成品的布面质量，长毛羽容易引起面料的起毛起球。织造准备中的浆纱工序的目的，除了增加纱线强力外还可使纱线毛羽贴服，使织造过程中能开口清晰，提高织造效率。等离子处理，由于离子的尖端放电产生较大的能量，推测有可能使露在纱线主体表面的毛羽通过等离子处理达到类似烧毛的效果，同时能够对纱线强力影响较少。为此，笔者设计了环锭纺单纱和气流纺单纱，放入等离子处理的试验桶中进行试验，观察其处理前后的毛羽和强力的变化情况，探讨等离子处理来减少纱线毛羽的可能性。

1　试验

1.1试验材料和仪器

纱线原料和规格：金属纤维混纺纱(15%不锈钢纤维/85%棉)，18.5tex，环锭纺，浙江春江轻纺集团有限责任公司提供；粘胶纱(100%粘胶)，14.8tex，气流纺，浙江宏扬集团有限公司提供。

实验仪器：HD-1B型冷等离子体改性处理仪(常州中科常泰等离子体科技有限公司)；021DL电子单纱强力机(温州大荣纺织仪器有限公司)；便携式放大镜。

1.2试验方法

1.2.1冷等离子体处理

采用HD-1B型冷等离子体改性处理仪处理两种不同成分不同结构的纱线。仪器通过电容式耦合辉光放电产生等离子体对纤维表面进行处理。

将纱线均匀地绕在不同颜色的塑料垫板上，每种纱线10根，纱线间的间距保持在5mm左右，绕好的纱线塑料垫片放入真空反应室中，当真空反应室内真空度小于5Pa，并趋于稳定时，将处理条件调节到所需工艺，包括处理时间和输出功率；打开工作对应的气体阀门，待气压稳定并满足实验要求的20Pa时，同时按下开关按钮和计时按钮，真空反应室内开始冷等离子处理。

1.2.2工艺参数的选择

反应气体为氧气，改变等离子处理的输出功率和处理时间，考察纱线的毛羽和机械性能变化情况。

处理方案0：未处理(塑料垫板：绿色，黄色，蓝色)；

处理方案1：塑料垫板绿色，先将输出功率调成120W、处理120s，再将输出功率调成350W处理300S(对纱线进行输出功率调成120W、处理120s的等离子处理后，观察毛羽的改变状况，没有明显的变化，所以将处理强度增大)；

处理方案2：塑料垫板黄色，将输出功率调成300W、处理600s；

处理方案3：塑料垫板蓝色，将输出功率调成400W、处理600s。

2　处理前后纱线的毛羽和机械拉伸性能

2.1纱线毛羽

将未处理时的各垫板上的纱线取接近垫板底边的中间位置，用便携式显微镜对纱线毛羽形状分进行拍照，待等离子处理后再在原拍照位置对毛羽纱线的形状进行拍照，仔细观察处理前后的毛羽变化情况,每种纱线每种处理方案分别选取10根纱进行对比，观察结果如表1。

表1不同处理方案的纱线毛羽的变化情况

纱线序号方案1(绿色垫板):先将输出功率调成120W处理120s,再将输出功率调成350W处理300s不锈钢纤维/棉混纺环锭纱100%粘胶气流纺纱方案2(黄色垫板):将输出功率调成300W 处理600s不锈钢纤维/棉混纺环锭纱100%粘胶气流纺纱方案3(蓝色垫板):输出功率调成400W 处理600s不锈钢纤维/棉混纺环锭纱100%粘胶气流纺纱1部分毛羽更长毛羽变少毛羽变少毛羽变少毛羽明显变少毛羽明显变少2毛羽变少毛羽变多毛羽变少毛羽变少毛羽明显变少毛羽变少3毛羽变少毛羽变多毛羽略变少毛羽变少毛羽明显变少毛羽明显变少4毛羽变少毛羽变多毛羽变多毛羽变少毛羽明显变少毛羽明显变少5毛羽更多毛羽变少毛羽变多毛羽变少毛羽明显变少毛羽变少6毛羽变少毛羽变化不明显毛羽变少毛羽变少毛羽明显变少毛羽明显变少7部分毛羽更长毛羽变少毛羽略变少毛羽变少毛羽明显变少毛羽明显变少8部分毛羽更长毛羽变多毛羽变化不明显毛羽变少毛羽明显变少毛羽明显变少9部分毛羽更长毛羽变少毛羽变多毛羽变少毛羽变少毛羽明显变少10毛羽变少毛羽变少毛羽略变少毛羽变少毛羽明显变少毛羽明显变少初步判断效果不明显效果不明显有一定效果有效果有效果有效果

2.2纱线的机械拉伸性能

2.2.1不锈钢纤维/棉混纺环锭纱的拉伸性能

不锈钢纤维/棉混纺环锭纱的拉伸性能平均值见表2。

2.2.214.8tex气流纺粘胶纱的拉伸性能

气流纺粘胶纱的拉伸性能平均值见表3。

表2不锈钢纤维/棉混纺环锭纱的拉伸性能平均值对比

品种断裂强力/cN断裂伸长/mm断裂伸长率/%断裂时间/s断裂功/(cN·mm)未处理257.726.316.313.78939.60处理1367.006.506.503.901227.91处理2270.205.695.693.42868.17处理3187.804.354.352.61479.16

表3气流纺粘胶纱的拉伸性能的平均值对比

品种断裂强力/cN断裂伸长/mm断裂伸长率/%断裂时间/s断裂功/(cN·mm)未处理133.0011.2011.156.69915.58处理1136.8010.9110.916.55956.32处理2113.6011.1411.146.68788.61处理3103.0010.3210.326.19704.63

3　结果讨论

3.1等离子处理对毛羽的影响

等离子处理对纱线毛羽的影响与处理工艺(处理功率和处理时间)有明显的关系。当采用处理方案1，先将输出功率调成120W处理120s,再将输出功率调成350W处理300s，表1显示对纱线的毛羽的改善情况不明显；当采用处理方案2，将输出功率调成300W处理600s，对纱线的毛羽有一定的改善，其中粘胶气流纺纱比不锈钢纤维棉混纺环锭纱的效果要明显；当采用处理方案3，将输出功率调成400W处理600s对粘胶气流纺纱和不锈钢纤维/棉混纺环锭纺纱的毛羽改善都有明显的效果。因此，采用合适的等离子处理工艺对减少纱线毛羽有效果，对不同的纱线探索合理的处理工艺是该技术应用的关键。

不同的纱线成分，其回潮率、导电性差异较大，在等离子处理时效果会不同。环锭纺和气流纺的纱线结构不同，其毛羽形状也不同，在等离子处理时效果不同。

3.2等离子处理对纱线拉伸性能的影响

对不锈钢纤维/棉混纺环锭纱，随着等离子处理的功率、处理时间的增加其断裂强度呈先明显提高，然后再逐渐降低的趋势；断裂伸长、断裂伸长率、断裂时间、断裂功也是随着处理功率、处理时间增加先明显提高，然后再逐渐降低。其原因除了等离子处理的刻蚀作用外，其中原因还有待进一步研究，可能与金属纤维良好的导电性有直接关系，也可能与纤维内部的基团排列改变有关。

对气流纺粘胶纱，随着等离子处理功率、处理时间的增加，其断裂强度先有稍许提高(提高的幅度比不锈钢纤维/棉混纺环锭纱要小很多)，然后再逐渐降低。等离子处理对纱线的断裂伸长、断裂伸长率、断裂时间出现先减小，再增大，再减小的波动。其原因尚有待研究，可能与纤维内部的基团排列改变有关。

比较表2、表3中的断裂强力指标，等离子处理改善了纱线毛羽情况的同时对纱线的强力损伤明显，其中采用方案3处理不锈钢纤维/棉混纺环锭纱，纱线强力降低27%，处理14.8tex粘胶气流纺纱，纱线强力降低23%。

4　结　论

等离子处理能改善纱线的毛羽，但纱线的强力有明显损伤。要在改善毛羽和保持纱线强力的矛盾中取得平衡，对不同的纱支、原料构成、纱线结构以及其最佳的等离子处理的工艺都有待进一步研究。

参考文献：

[1] 陈吴健，徐英莲.冷等离子体处理改善涤纶滤料抗静电性能[J].现代纺织技术，2015(2)：24-26.

[2] 王凡能，赵连英.等离子处理涤纶面料的实践[J].浙江纺织服装职业技术学院学报，2014(3)：31-33.

[3] 郭建军，孙晋良，任幕苏，等.冷等离子体处理对炭纤维表面及复合材料性能的影响[J].高分子材料科学与工程，2010，26(4)：85-88.

[4] 田书亚，王家俊，孙玉廷.介质阻挡放电等离子体处理工艺对聚丙烯薄膜接枝改性的影响[J].浙江理工大学学报，2015，33(1)：26-30.

[5] 郭昌盛，杨建忠，田孟琪，低温等离子体对高性能纤维表面改性研究高科技纤维与应用[J].2014(5)：23-25 .

[6] 王勇，杨建忠，杨振中，等.低温等离子体对山羊绒纤维的表面改性[J].西安工程大学学报，2011(4)：462-465.

(责任编辑：张祖尧)

收稿日期：2015-07-20

基金项目：浙江省科技计划项目院所专项(2014F10053)

作者简介：赵连英(1969-)，女，浙江余姚人，硕士，研究员级高级工程师，主要从事服装技术与理论方面的研究。

中图分类号：TS195.6

文献标志码：A

文章编号：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