等离子体表面处理对仿针织牛仔面料服用性能的影响

时间：2024-09-03

刘妃

（江西服装学院，江西南昌 330201）

利用针织纬编织法织造的针织牛仔面料相对于梭织牛仔面料具有更加优异的弹性、吸湿排汗与舒适性。很多知名牛仔品牌（如美邦、爱肯等）都在紧跟这种新型仿针织牛仔面料的发展趋势，使得牛仔服饰的设计更具生机与活力。目前，市场上常见的仿针织牛仔面料组织有平纹汗布、凸条斜纹毛圈、粗细斜纹毛圈、大小鱼鳞毛圈等，这些组织的仿针织牛仔面料均实现了一定程度的生产规模化，并在投放市场后受到消费者的喜爱。市场上常见的仿针织牛仔面料有全棉、涤棉、涤棉氨纶，出于服装耐穿性考虑，涤棉、涤棉氨纶面料在仿针织牛仔面料生产中的比例相对较高。由于涤纶与氨纶均为较难染色的化学纤维，仿针织牛仔面料在实际生产应用中也存在一些问题，如色牢度与耐磨性较差等，都严重制约了仿针织牛仔面料的应用。现阶段，用物理方法对面料表面进行改性，在面料功能性处理与舒适性改良中较为常见。目前，面料表面改性的物理方法主要有电晕、γ射线辐射、激光、真空紫外线与等离子体等，利用高能量束对面料进行改性不仅避免了环境污染，也降低了操作难度。以等离子体表面处理为例，不少学者研究发现等离子体表面处理对很多服用纤维均有改善其染色性能的作用［1-3］，但对褪色性能研究甚少。本实验通过逆向方法，利用等离子体表面处理对已染色的自织仿针织面料进行处理，分析等离子体表面处理对仿针织面料服用性能与色牢度的影响。

1 实验

1.1 材料与仪器

材料：仿针织牛仔面料，规格为(8 8 6)/(1 1 3)右斜纹组织，经纱为36 tex 棉纤维，纬纱为16.6 tex 涤纶+4.4 tex氨纶，参考文献［4］自织、染色。

仪器：电热鼓风干燥箱（苏州凯淼电热设备有限公司），FA2204B 万分之一电子天平（上海精密科学仪器有限公司），INSTRON5590 万能材料试验机（美国英朗公司），CGP-3 型等离子体处理仪（中央民族大学），HOC-KZWS 小型恒温恒湿试验箱（上海恒黔电子科技有限公司），NU-马丁代尔耐磨性和起球性测试仪（英国James H.Heal & Co.Ltd.），SW-12 型耐洗色牢度试验机（常州德普纺织科技有限公司），MW27-Y571B 型摩擦色牢度仪［西化仪（北京）科技有限公司］，T60（5）五光源标准型光源箱（深圳天友利标准光源有限公司）。

1.2 等离子体表面处理

将试样在105 ℃干燥至恒重后置于等离子体表面处理仪中，在放电电流100 mA、功率100 W、电源频率13.56 MHz、气流速率20 mL/min、真空度18 Pa的条件下接入氧气进行放电处理。

1.3 测试

弹性回复性能：依据FZ/T 70006—2004《针织物拉伸弹性回复率试验方法》测试。将试样置于标准环境（20 ℃、相对湿度65%）中调湿24 h，沿着经向与纬向裁剪成200 mm×50 mm。以长度方向为测试方向，用万能材料试验机夹持100 mm，拉伸速率100 mm/min，预加张力1 N，当拉伸达到10%的伸长时，停置1 min，再以100 mm/min 回到起点，停置3 min，再次施加1 N 的预加张力，记录此时长度。根据公式分别计算仿针织牛仔面料经向与纬向的弹性回复率，重复3次取平均值。

耐摩擦色牢度：依据GB/T 14575—2009《纺织品色牢度试验综合色牢度》，利用摩擦色牢度仪测试，重复5次，由5名专家评级后取平均值。

耐皂洗色牢度：依据GB/T 3921—2008《纺织品色牢度试验耐皂洗色牢度》，利用耐洗色牢度试验机测试，重复5次，由5名专家评级后取平均值。

吸湿回潮率：将试样在105 ℃干燥至恒重后称质量，然后置于标准环境（20 ℃，相对湿度65%）中调湿24 h，再次称质量，重复5 次，取平均值。吸湿回潮率计算式如下：

式中，m0、m1分别为调湿前后试样的质量。

抗起毛起球性能：依据ISO 12945-2：2000《纺织品织物表面起毛起球的测定第2 部分：改良马丁代尔法》，利用马丁代尔耐磨性和起球性测试仪进行测试，负荷155 g，1 000 转。

2 结果与讨论

2.1 弹性回复性能

由图1 可知，仿针织牛仔面料经向与纬向的弹性回复率均随着等离子体表面处理时间的延长而降低。这是由于等离子体表面处理可以对面料表面进行有效刻蚀，提高了面料内部纤维的表面摩擦因数，纤维间相对滑移阻力增加，导致面料线圈间滑移阻力增加，进而面料的弹性回复率减小。经向的弹性回复率下降幅度比纬向高5.64%，这是由于：（1）纬向所用纱线为涤纶与氨纶，自身力学性能优于经向所用棉纱；（2）涤纶与氨纶的化学结构较棉纤维稳定，纤维受到等离子体表面处理刻蚀程度较小，更好地保持了面料的回弹性。等离子体表面处理使面料的弹性回复率降低，因此在利用其改性时，应合理控制等离子体表面处理的时间。

图1 弹性回复率随等离子体表面处理时间的变化曲线

2.2 色牢度

由图2 可知，仿针织牛仔面料的耐摩擦色牢度与耐皂洗色牢度均处于较低等级，且随着等离子体表面处理时间的延长而降低。降低的主要原因：（1）氧气在放电过程中激发的等离子气体对面料表面进行刻蚀，降低了染料与纤维的结合牢度；（2）刻蚀作用不仅增加了面料的总比表面积，同时也引进了大量羟基、羧基等亲水性基团，使面料的吸湿回潮能力增大，在实验过程中的回潮也使面料的耐摩擦色牢度降低。由此可知，等离子体表面处理对面料的褪色具有较大的影响。

图2 色牢度随等离子体表面处理时间的变化曲线

2.3 吸湿回潮率

由图3 可知，仿针织牛仔面料未经等离子体处理时吸湿回潮率为5.24%，低于棉织物8.2%的平均水平，这是由于面料纬向纱线为涤纶与氨纶，吸湿回潮率较低。同时，面料的吸湿回潮率随等离子体表面处理时间的延长而增加，因为放电将氧气激发成等离子气体，对纤维进行表面刻蚀［5］，去除面料杂质，增加了面料的总比表面积，引入的羧基、羟基等亲水性基团提高了面料的吸湿回潮能力，改善了面料的吸湿导汗能力。

图3 吸湿回潮率随等离子体表面处理时间的变化曲线

2.4 抗起毛起球性能

抗起毛起球性能随等离子体表面处理时间的变化曲线见图4。

图4 抗起毛起球性能随等离子体表面处理时间的变化曲线

由图4 可知，仿针织牛仔面料的抗起毛起球性能随着等离子体表面处理时间的延长而降低，这是由于等离子气体对面料的刻蚀作用使纤维坑穴增多，摩擦阻力增大，致使纤维微纤增多，毛羽量增加；另一方面导致纤维细度减小，在同等捻度条件下，纱线对纤维的包裹能力减弱，纱线的毛羽量增加。综上所述，等离子体表面处理使仿针织牛仔面料的抗起毛起球性能降低。