CSIRO棉條絲光技術
Mercer John于1851年發明了一種可改變棉織物、紗線或纖維性能的方法,并申請了專利。該方法中,使用濃燒堿(25%質量分數)處理棉織物、紗線或纖維,隨后用酸進行中和,再用水清洗。經該方法處理后,棉的性能可在后續濕加工或水洗工藝得以永久保持。原棉天然扭曲減少,橫截面由扁平的腰子形變成橢圓形,表面變得光滑。此外,強力有所提高,對染料的親和力也有很大改善。
Mercer認為對染料親和力的改善是他這個發明最大的貢獻。該工藝的缺點是纖維長度會縮短,最高可達18% ,該現象隨著纖維直徑的增大而越明顯。對于本不是很長的纖維,長度的縮短限制了Mercer發明的這個工藝的商業化應用。該工藝現在被稱為苛化作用、無張力絲光或松式絲光(該名稱較常見)。
1889年,Lowe發現,如在苛化處理和中和處理過程中能夠阻止纖維收縮,可使處理后的纖維橫截面變為圓形。這也可以提高纖維對染料的親和力,同時提高了纖維強力。與Mercer工藝不同的是,在處理過程阻止纖維收縮提高了纖維的光澤度。 Lowe的發現擴大了Mercer苛化工藝的用途,并使之成為今天眾所周知的真正的絲光工藝,即在張力下進行絲光。
在苛化處理和水洗過程中要求保持張力,這一點限制了張力絲光在紗線和織物中的應用。在很長一段時間中,認為棉紗線或織物的絲光,其處理效果不夠均勻。原因之一是濃堿液不能完全滲透結構緊密的機織物,以及高捻度紗的中心。這與燒堿液的黏度高,以及棉在堿液中的高度溶脹有關。棉纖維的高度溶脹使織物結構變得致密,從而影響試劑的滲透。
由于上述原因,那些暴露在表面的纖維其處理效果較紗線內部的纖維效果好。另一個因素與紗線的幾何形態(即紗線結構)有關。一根紗線中的各纖維并不固定占據某個徑向位置,而是由外向內分布,有部分突出在紗線表面。因此,當拉伸時,所有纖維的伸展程度并不完全相同,靠近表面的纖維,其伸展
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傳送帶呈開孔式結構,使燒堿液可滲透進棉條,同樣,在水洗過程中從纖維處被洗除,進而被酸中和。傳送帶系統中依靠出布端(C處)的一對驅動輥牽引,由此產生的張力被反饋回進布羅拉(A處)。傳送帶的張力,以及它們在輥筒處左右交替彎曲對棉條產生擠壓力,由此在纖維和兩根導帶問產生摩擦,阻止纖維在絲光液中收縮。軋點(B處)將多余的絲光堿液擠壓出棉條,并在進入水洗前返回處理浴。
為避免水洗過程中發生收縮,棉條通過水洗浴時也要保持被擠壓狀。為提高去堿效率,一道新鮮水自水洗池出口處逆流而上。水洗階段,燒堿濃度降到使纖維發生收縮的水平之下。棉條在出布輥(C處)之后并不一定要保持張力。
棉條在一道稀醋酸浴中(pH值維持5)中
處理實例
澳大利亞產的5 ktex棉條用圖l所示裝置處理。絲光液組成為21.4% 燒堿液,7 g/L Leophen MC(潤濕劑,BASF公司)。燒堿液和水洗浴的溫度低于1O oC。導帶速度設定在可以使棉條在燒堿浴中浸漬40 s。棉條按上述絲光、水洗、中和和烘干工藝進行絲光處理。
對比樣的棉條用同樣的燒堿液和潤濕劑處理,工藝流程同上,只是處理過程中棉條呈完全松弛狀態。
烘干后對棉條進行測試發現,張力絲光處理樣較對比樣更有光澤。這與掃描電鏡的結果(圖2)相符。圖2顯示,與對比樣相比,張力絲光處理樣更有光澤,扭曲少,更圓潤。
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圖2中纖維外觀的變化與圖3和圖4中纖維橫截面的變化一致。
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圖3中,未處理棉纖維呈典型的橢圓形,大多數情況下是由于細胞腔內未充滿所致。圖4為采用松式絲光和采用CSIRO連續張力絲光處理棉纖維的掃描電鏡。兩種情況下,處理纖維比未處理更圓潤飽滿,而張力絲光處理的棉纖維與松式絲光樣相比,原型橫截面的比例高。纖維形狀的變化增加了光澤度。
測定了未處理和處理棉條的纖維長度、斷裂強力和斷裂伸長,結果見表1
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由表1可以看出,采用松式絲光處理的纖維收縮很大,長度縮短,而張力絲光的纖維由于傳統帶的約束而阻止了長度的收縮。這使的得纖維長度實際上沒有變化,或者對于這個樣品,還略有增加。盡管兩種處理方式下,短纖維指數都有提高,但松式絲光纖維的提高
結論
CSIRO技術在張力下對棉條進行連續絲光,可防止纖維收縮,優點與絲光的紗線和織物相似。
棉條絲光工藝還具有以下優點:
由于纖維長度增加,可減少梳理時纖維斷裂,以及紡紗時的紗線斷裂。
與傳統的紗線和織物絲光工藝相比,張力絲光紡紗后外層和芯層的纖維處理效果均勻,染色深度更佳,減少因表面磨損而產生的霜花。
目前,由棉和動物纖維如羊毛的混紡織物,不能進行絲光,因為角蛋白不耐濃堿液,而采用該棉條形式進行絲光,可生產由絲光棉與羊毛或其他不耐堿的纖維混紡的新產品。
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