CSIRO棉条丝光技术
Mercer John于1851年发明了一种可改变棉织物、纱线或纤维性能的方法,并申请了专利。该方法中,使用浓烧碱(25%质量分数)处理棉织物、纱线或纤维,随后用酸进行中和,再用水清洗。经该方法处理后,棉的性能可在后续湿加工或水洗工艺得以永久保持。原棉天然扭曲减少,横截面由扁平的腰子形变成椭圆形,表面变得光滑。此外,强力有所提高,对染料的亲和力也有很大改善。
Mercer认为对染料亲和力的改善是他这个发明最大的贡献。该工艺的缺点是纤维长度会缩短,最高可达18% ,该现象随着纤维直径的增大而越明显。对于本不是很长的纤维,长度的缩短限制了Mercer发明的这个工艺的商业化应用。该工艺现在被称为苛化作用、无张力丝光或松式丝光(该名称较常见)。
1889年,Lowe发现,如在苛化处理和中和处理过程中能够阻止纤维收缩,可使处理后的纤维横截面变为圆形。这也可以提高纤维对染料的亲和力,同时提高了纤维强力。与Mercer工艺不同的是,在处理过程阻止纤维收缩提高了纤维的光泽度。 Lowe的发现扩大了Mercer苛化工艺的用途,并使之成为今天众所周知的真正的丝光工艺,即在张力下进行丝光。
在苛化处理和水洗过程中要求保持张力,这一点限制了张力丝光在纱线和织物中的应用。在很长一段时间中,认为棉纱线或织物的丝光,其处理效果不够均匀。原因之一是浓碱液不能完全渗透结构紧密的机织物,以及高捻度纱的中心。这与烧碱液的黏度高,以及棉在碱液中的高度溶胀有关。棉纤维的高度溶胀使织物结构变得致密,从而影响试剂的渗透。
由于上述原因,那些暴露在表面的纤维其处理效果较纱线内部的纤维效果好。另一个因素与纱线的几何形态(即纱线结构)有关。一根纱线中的各纤维并不固定占据某个径向位置,而是由外向内分布,有部分突出在纱线表面。因此,当拉伸时,所有纤维的伸展程度并不完全相同,靠近表面的纤维,其伸展
传送带呈开孔式结构,使烧碱液可渗透进棉条,同样,在水洗过程中从纤维处被洗除,进而被酸中和。传送带系统中依靠出布端(C处)的一对驱动辊牵引,由此产生的张力被反馈回进布罗拉(A处)。传送带的张力,以及它们在辊筒处左右交替弯曲对棉条产生挤压力,由此在纤维和两根导带问产生摩擦,阻止纤维在丝光液中收缩。轧点(B处)将多余的丝光碱液挤压出棉条,并在进入水洗前返回处理浴。
为避免水洗过程中发生收缩,棉条通过水洗浴时也要保持被挤压状。为提高去碱效率,一道新鲜水自水洗池出口处逆流而上。水洗阶段,烧碱浓度降到使纤维发生收缩的水平之下。棉条在出布辊(C处)之后并不一定要保持张力。
棉条在一道稀醋酸浴中(pH值维持5)中
处理实例
澳大利亚产的5 ktex棉条用图l所示装置处理。丝光液组成为21.4% 烧碱液,7 g/L Leophen MC(润湿剂,BASF公司)。烧碱液和水洗浴的温度低于1O oC。导带速度设定在可以使棉条在烧碱浴中浸渍40 s。棉条按上述丝光、水洗、中和和烘干工艺进行丝光处理。
对比样的棉条用同样的烧碱液和润湿剂处理,工艺流程同上,只是处理过程中棉条呈完全松弛状态。
烘干后对棉条进行测试发现,张力丝光处理样较对比样更有光泽。这与扫描电镜的结果(图2)相符。图2显示,与对比样相比,张力丝光处理样更有光泽,扭曲少,更圆润。
图2中纤维外观的变化与图3和图4中纤维横截面的变化一致。
图3中,未处理棉纤维呈典型的椭圆形,大多数情况下是由于细胞腔内未充满所致。图4为采用松式丝光和采用CSIRO连续张力丝光处理棉纤维的扫描电镜。两种情况下,处理纤维比未处理更圆润饱满,而张力丝光处理的棉纤维与松式丝光样相比,原型横截面的比例高。纤维形状的变化增加了光泽度。
测定了未处理和处理棉条的纤维长度、断裂强力和断裂伸长,结果见表1
由表1可以看出,采用松式丝光处理的纤维收缩很大,长度缩短,而张力丝光的纤维由于传统带的约束而阻止了长度的收缩。这使的得纤维长度实际上没有变化,或者对于这个样品,还略有增加。尽管两种处理方式下,短纤维指数都有提高,但松式丝光纤维的提高
结论
CSIRO技术在张力下对棉条进行连续丝光,可防止纤维收缩,优点与丝光的纱线和织物相似。
棉条丝光工艺还具有以下优点:
由于纤维长度增加,可减少梳理时纤维断裂,以及纺纱时的纱线断裂。
与传统的纱线和织物丝光工艺相比,张力丝光纺纱后外层和芯层的纤维处理效果均匀,染色深度更佳,减少因表面磨损而产生的霜花。
目前,由棉和动物纤维如羊毛的混纺织物,不能进行丝光,因为角蛋白不耐浓碱液,而采用该棉条形式进行丝光,可生产由丝光棉与羊毛或其他不耐碱的纤维混纺的新产品。