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等离子技术在纺织印染工业中的应用

人气:1387发表时间:2018-04-02 15:19:07

 等离子技术在纺织印染工业中的应用

  

等离子体表面改性是一项高新技术它是一种以物理手段处理纤维达到化学处理效果的方法。等离子体表面改性是干态处理节能节水、清洁高效、操作简单且易控制、环境污染小。经过该方法处理的织物仅涉及纤维的表面不破坏纤维自身的性质使纤维表面特性得以改变而达到理想的应用效果。这样既可保持织物原有优点又可赋予其新特性或消除某些缺点。因此等离子技术符合可持续性发展战略的要求正越来越受重视。

1等离子的概念及基本特性

当气态物质的温度升高气体分子的热运动会加剧当温度升高到一定程度时构成分子的原子获得足够大的动能便开始彼此分离分裂成单个原子这一过程称为离解。若再进一步加热原子外层的电子便摆脱原子核的束缚而成为自由电子。最终使构成气体的分子及原子成为带正电荷的离子这个过程称为电离。等离子体指的就是这种电离气体是一种导电率很高的导电流体它是一种属于物质三态之外的另一种性质奇特的物质聚集态即通常所说的物质的“第四态”。由于在这种聚集态中电子的负电荷总数与离子的正电荷总数在数值上是相等的宏观上呈现电中性因而又称其为等离子体。一般将等离子体分为高温等离子体和低温等离子体两类。前者又称为平衡等离子体它的电子和分子或原子类粒子都具有非常高的温度一般用于处理熔点较高的物体如钢铁、喷丝板、化纤的导丝部件等各种金属制品后者又称为非平衡等离子体它的电子和分子或原子类粒子的温度比较低一般用于处理熔点较低的物体。目前在纺织领域中应用的等离子体主要是低温等离子体。

             

1.1等离子体产生的方法

等离子体可以通过多种方法产生。自然界中的日光、雷电和极光都可以产生等离子体。实验室主要采用电晕放电和辉光放电的方法得到低温等离子体。电晕放电是指在大气压条件(空气介质和通常的气压)下产生的弱电流放电。辉光放电又称为高频放电是低于大气压条件下的放电。

1.2低温等离子体处理纺织品的作用方式

低温等离子体的作用方式主要有三种:等离子体表面处理改性(PST)、等离子体接枝聚合(PGP)和等离子体沉积聚合(PPD)PST法是指对材料表面或极薄表层的活化、刻蚀处理通常称为减量处理。因为低温等离子体中的电子等活性因素的能量(高达20eV)比有机化合物的化学键能(<10eV)高得多在化学性上很活跃。当处理有机化合物时很容易使被处理物表面纤维发生断裂从而改善纤维或织物的吸湿性、拒水性、抗污性及染色性等性能。PGP法是运用等离子体作用首先使表面活化并引入活性基团然后再运用接枝方法在原表面上接上许多活性支链构成新表层。PPD法是将有机化合物的气体形成等离子体状态通过控制工艺条件使其沉积在处理物表面形成覆膜的方法。后两类是增量处理法。

2等离子技术在纺织印染中的应用

国外在高分子材料的研究和应用上使用等离子技术起步较早。从目前各国的研究状况来看美国的研究工作比较系统偏重于等离子体改性的基础研究。日本的研究则偏重于应用领域。目前等离子体在纺织印染行业应用的整体趋势是向工业实用性方向发展。

等离子体技术在纺织印染中的应用始于上世纪50年代我国从80年代开始将等离子体技术应用到纺织品工业中。在纺纱织造过程中可用等离子体作用于织物的上浆使纱线上浆均匀在印染前处理过程中等离子体技术能够优化织物的退浆、精练提高前处理效率还可以改进染色和印花工艺使工艺高效、经济、环保在印染后整理过程中等离子体处理对织物抗静电性、抗起毛起球性、易去污性、拒水拒油性等有着显著的效果这对于提高织物的附加值有着积极的意义。同时等离子体处理与其它整理剂结合使用可以提高整理剂的功效及功能整理的效果。

3等离子体设备的发展

随着制造技术的进步等离子体生产型设备相继问世。由原先的实验室阶段渐渐实现工业化生产。目前已开发成功的等离子体设备均为间歇式的如瑞士TechoplasmaSA俄罗斯Niekmi学院和意大利Inter公司合作开发的KPR系列等离子体加工设备其中KPR180型低压等离子体设备工作门幅180cm织物运行速度880m/min日产量12000m/批。

 

                

我国中科院化学所已购买该设备正在开发在纺织加工中的应用。日本山东铁工在19931997年间研制了低压等离子体连续处理设备其工作幅宽为1.8m最大运行速度为70m/min。在1997年世界纺织品博览会上德国和瑞士相继都展出了可以在常压及真空下工作的等离子体设备并投入市场。由上海市纺织科学研究院和太平洋印染机械有限公司共同研制的APPS型等离子体处理样机其最大的优点是可以在常压条件下进行连续等离子体处理减少了制造和控制难度。在羊毛处理上也取得了可喜的进展正在研制适合于量大面广的平幅织物的连续式等离子体退浆设备。日前由常州恒泰等离子技术应用公司自主开发的DLZT-160等离子设备处理效率高而其价格仅为进口设备的一半有极强的市场竞争力。

4等离子技术存在的问题

当前国内等离子体技术面临着产业技术的突破和普及的巨大挑战其缺陷主要表现在自主研发的具有自主知识产权的设备及其工艺过程的缺乏如何将现代科学研究的新成果转化为商品应用到工业化生产中提升企业及其产品的市场竞争力是相关从业人员面临的问题。另一方面等离子对材料改性的效果并不稳定随着时间的推移部分效果会失去这种现象称为等离子处理的时效性。时效性是一个复杂的物理化学变化影响因素众多需要我们进一步研究探讨。

5结语

随着社会的发展科技的进步市场对纺织品的性能要求不断提高等离子体技术作为一种经济、环保、效率高的新方法新工艺在纺织印染方面已有相当多的成果和进展。利用等离子体的一些特殊的性质可对纺织材料进行加工达到其他方法无法比拟的效果。更重要的是等离子体技术符合生态纺织工业的要求其必将推动纺织印染行业向前快速发展。

来源:纺织科技进展

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