濕上蠟劑Belfasin GT的性能及應用

袁友飛

［科凱精細化工（上海）有限公司，上海 201512］

摩擦力是紡織材料的重要性能之一，纖維通過摩擦力相互抱合紡成紗線，紗線之間因摩擦力而織成相對穩定的梭織物和針織物。紡織成品的觸感、柔軟效果等也取決于組成織物紗線之間的摩擦效應。紗線的摩擦力受很多因素的影響，包括紗線張力、表面油脂量、表面毛羽、捻度、摩擦體彎曲角度、表面粗糙程度、環境溫濕度和紗線運行的相對速度等［1］。在織造過程中，紗線與金屬表面以及其他物件表面以較高的速度相對運動，產生的摩擦力作用于紗線會影響張力、斷頭率和起毛情況，紗線與其他物體表面之間的摩擦性能對織造工藝的影響尤為突出。因此，合理降低棉紗與金屬部件表面、棉紗與棉紗之間的摩擦系數可提高織造效率和產品檔次。

減少織造過程中運動紗線與金屬部件表面摩擦力的有效途徑是降低動摩擦系數，但是相關研究少有報道。本課題以棉紗線作為研究對象，通過系列實驗驗證紡織用濕上蠟劑Belfasin GT 對不同水質的適應性及相關應用性能。Belfasin GT 是由碳氫化合物和脂肪酸衍生物組成的乳液，在棉紗表面均勻吸附，對纖維表面進行物理改性可有效降低織造過程中棉紗、金屬之間的動摩擦系數，進而減小摩擦力，利于后道工序的順利進行和提高產品質量。

1 實驗

1.1 材料和儀器

材料：32s棉紗、全棉單面針織物（均已煮漂，市售），Belfasin GT［科凱精細化工（上海）有限公司］，Lubricant XC、紗線平滑劑A、紗線平滑劑B、紗線平滑劑C（市售），CaCl2·2H2O、Na2SO4、冰醋酸（均為分析純，上海凌峰化學試劑有限公司）。

儀器：85-1 型磁力攪拌器（上海司樂儀器有限公司），IRDYER 型紅外樣品染色機、電動均勻軋車（廈門瑞比精密機械有限公司），電熱烘箱（重慶四達實驗儀器有限公司），摩擦系數測試儀（Reibwertwaage machine），PFAFF select 1548 型縫紉機（德國百福縫紉機公司），WSD-3C 型全自動白度計（北京康光儀器有限公司）。

1.2 整理工藝

濕上蠟整理工藝：32s棉紗，整理劑用量X，浴比1∶10，pH 5～6，50 ℃，20 min，常溫烘干。

柔軟整理工藝：全棉單面針織物，整理劑用量為30 g/L，pH 5～6，軋余率70%，120 ℃預烘2 min，150 ℃焙烘2 min。

1.3 測試

摩擦系數：待測紗線在標準大氣中平衡24 h，用摩擦系數測試儀測試，取讀數穩定后的平均值。

縫紉性：待測樣布在標準大氣中平衡24 h，用縫紉機測試兩層樣布與鋼針之間的摩擦阻力，評價縫紉性。

手感：待測樣布在室溫環境中平衡2 h 左右，多人手摸評定。

親水性：待測樣布在室溫環境中平衡至少4 h，根據JIS L 1907采用滴水法測試。

色變：待測樣布在室溫環境中放置至少2 h，用全自動白度計測試。

斷裂強力及斷裂伸長率：參照GB/T 3916—1997《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定》測定。

2 結果與討論

2.1 水質對濕上蠟劑整理液穩定性的影響

染整用水水質對產品質量和成本都有很大影響，若水質控制不當，不僅會造成藥品浪費，還會影響成品質量［2］。在紗線濕上蠟整理工藝中，對水質的要求雖沒有前處理及染色要求嚴格，但水質也會影響整理液的穩定性。由于印染廠水質差異較大，因而在生產前要檢測濕上蠟劑產品對不同水質的穩定性，以確保批量生產順利進行以及產品的高正品率。

2.1.1 耐硬水性能

由表1 可以看出，在178×10-6的硬水中，Belfasin GT 和Lubricant XC 整理液放置3 h 后均穩定；但是在278×10-6的硬水中，Lubricant XC 整理液出現白色絮凝狀物質，表明Lubricant XC 部分組分不耐硬水，與Ca2+、Mg2+生成難溶于水的化合物，而Belfasin GT 外觀呈現微乳液特有的藍光，至少耐278×10-6的硬水，顯示出良好的耐硬水性能。

表1 Belfasin GT 和Lubricant XC 的耐硬水性能

2.1.2 耐電解質性能

由表2 可知，在用兩種硬水配制的Lubricant XC整理液中加入電解質Na2SO420 g/L，放置3 h 后均出現白色絮凝狀物質，在278×10-6硬水中絮凝現象更嚴重。這可能是由于電解質離子作用于Lubricant XC 形成膠束，出現鹽析效應。Belfasin GT 在相同條件下則表現出較強的耐硬水和耐電解質性能，即耐278×10-6硬水和20 g/L 電解質的疊加作用，因而適用于不同水質下的棉紗線濕上蠟整理工藝。

表2 Belfasin GT 和Lubricant XC 在不同硬水中的耐電解質性能

2.2 降低全棉紗線-金屬表面摩擦系數的能力

按濕上蠟整理工藝，采用浸漬法考察Belfasin GT用量對降低全棉紗線-金屬表面摩擦系數能力的影響，結果見圖1。

未處理全棉紗線與金屬表面的摩擦系數超出測試儀量程，即大于0.4。由圖1 可看出，即使在Belfasin GT 用量極低的情況下，經過處理的全棉紗線與金屬之間的摩擦系數都明顯降低；用量大于2.0%后，摩擦系數曲線坡度變得平緩，因此Belfasin GT 用量選擇1.5%～3.0%。

圖1 Belfasin GT 降低全棉紗線-金屬表面摩擦系數的能力

Belfasin GT 在纖維表面均勻吸附，烘干后形成由碳氫化合物組成的潤滑層，從而降低棉紗線-金屬表面的摩擦系數，其過程如圖2所示。

圖2 紗線平滑劑在棉纖維表面成膜簡圖

2.3 Belfasin GT 與同類產品綜合性能比較

2.3.1 紗線-金屬表面摩擦系數和拉伸強力

由表3 可以看出，經濕上蠟劑整理后，棉紗線與金屬表面摩擦系數大幅降低，Belfasin GT 降低棉紗線-金屬表面摩擦系數更加突出；斷裂強力和斷裂伸長率略有下降。

表3 濕上蠟劑對紗線-金屬表面摩擦系數和拉伸強力的影響

2.3.2 紗線縫紉性和其他物理性能

由表4 可以看出，經濕上蠟劑整理的棉織物，縫紉阻力減少35.6%～44.1%，表明縫紉性有較大提高，其中Belfasin GT 在改善棉紗線縫紉性方面表現更佳；色變小，手感良好。

表4 濕上蠟劑對棉紗線縫紉性和其他物理性能的影響

3 結論

（1）室溫（25 ℃）下，5 g/L Belfasin GT 整理液可耐278×10-6（以CaCO3計）硬水和20 g/L Na2SO4電解質，且至少可穩定3 h。

（2）Belfasin GT 可有效降低棉紗線-金屬表面摩擦系數，推薦用量為1.5%～3.0%。

（3）Belfasin GT 在降低棉紗線-金屬表面摩擦系數、提高縫紉性方面好于市場同類產品，是一只綜合性能優秀的濕上蠟劑。