湿上蜡剂Belfasin GT的性能及应用

袁友飞

［科凯精细化工（上海）有限公司，上海 201512］

摩擦力是纺织材料的重要性能之一，纤维通过摩擦力相互抱合纺成纱线，纱线之间因摩擦力而织成相对稳定的梭织物和针织物。纺织成品的触感、柔软效果等也取决于组成织物纱线之间的摩擦效应。纱线的摩擦力受很多因素的影响，包括纱线张力、表面油脂量、表面毛羽、捻度、摩擦体弯曲角度、表面粗糙程度、环境温湿度和纱线运行的相对速度等［1］。在织造过程中，纱线与金属表面以及其他物件表面以较高的速度相对运动，产生的摩擦力作用于纱线会影响张力、断头率和起毛情况，纱线与其他物体表面之间的摩擦性能对织造工艺的影响尤为突出。因此，合理降低棉纱与金属部件表面、棉纱与棉纱之间的摩擦系数可提高织造效率和产品档次。

减少织造过程中运动纱线与金属部件表面摩擦力的有效途径是降低动摩擦系数，但是相关研究少有报道。本课题以棉纱线作为研究对象，通过系列实验验证纺织用湿上蜡剂Belfasin GT 对不同水质的适应性及相关应用性能。Belfasin GT 是由碳氢化合物和脂肪酸衍生物组成的乳液，在棉纱表面均匀吸附，对纤维表面进行物理改性可有效降低织造过程中棉纱、金属之间的动摩擦系数，进而减小摩擦力，利于后道工序的顺利进行和提高产品质量。

1 实验

1.1 材料和仪器

材料：32s棉纱、全棉单面针织物（均已煮漂，市售），Belfasin GT［科凯精细化工（上海）有限公司］，Lubricant XC、纱线平滑剂A、纱线平滑剂B、纱线平滑剂C（市售），CaCl2·2H2O、Na2SO4、冰醋酸（均为分析纯，上海凌峰化学试剂有限公司）。

仪器：85-1 型磁力搅拌器（上海司乐仪器有限公司），IRDYER 型红外样品染色机、电动均匀轧车（厦门瑞比精密机械有限公司），电热烘箱（重庆四达实验仪器有限公司），摩擦系数测试仪（Reibwertwaage machine），PFAFF select 1548 型缝纫机（德国百福缝纫机公司），WSD-3C 型全自动白度计（北京康光仪器有限公司）。

1.2 整理工艺

湿上蜡整理工艺：32s棉纱，整理剂用量X，浴比1∶10，pH 5～6，50 ℃，20 min，常温烘干。

柔软整理工艺：全棉单面针织物，整理剂用量为30 g/L，pH 5～6，轧余率70%，120 ℃预烘2 min，150 ℃焙烘2 min。

1.3 测试

摩擦系数：待测纱线在标准大气中平衡24 h，用摩擦系数测试仪测试，取读数稳定后的平均值。

缝纫性：待测样布在标准大气中平衡24 h，用缝纫机测试两层样布与钢针之间的摩擦阻力，评价缝纫性。

手感：待测样布在室温环境中平衡2 h 左右，多人手摸评定。

亲水性：待测样布在室温环境中平衡至少4 h，根据JIS L 1907采用滴水法测试。

色变：待测样布在室温环境中放置至少2 h，用全自动白度计测试。

断裂强力及断裂伸长率：参照GB/T 3916—1997《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》测定。

2 结果与讨论

2.1 水质对湿上蜡剂整理液稳定性的影响

染整用水水质对产品质量和成本都有很大影响，若水质控制不当，不仅会造成药品浪费，还会影响成品质量［2］。在纱线湿上蜡整理工艺中，对水质的要求虽没有前处理及染色要求严格，但水质也会影响整理液的稳定性。由于印染厂水质差异较大，因而在生产前要检测湿上蜡剂产品对不同水质的稳定性，以确保批量生产顺利进行以及产品的高正品率。

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 后均稳定；但是在278×10-6的硬水中，Lubricant XC 整理液出现白色絮凝状物质，表明Lubricant XC 部分组分不耐硬水，与Ca2+、Mg2+生成难溶于水的化合物，而Belfasin GT 外观呈现微乳液特有的蓝光，至少耐278×10-6的硬水，显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 耐电解质性能

由表2 可知，在用两种硬水配制的Lubricant XC整理液中加入电解质Na2SO420 g/L，放置3 h 后均出现白色絮凝状物质，在278×10-6硬水中絮凝现象更严重。这可能是由于电解质离子作用于Lubricant XC 形成胶束，出现盐析效应。Belfasin GT 在相同条件下则表现出较强的耐硬水和耐电解质性能，即耐278×10-6硬水和20 g/L 电解质的叠加作用，因而适用于不同水质下的棉纱线湿上蜡整理工艺。

表2 Belfasin GT 和Lubricant XC 在不同硬水中的耐电解质性能

2.2 降低全棉纱线-金属表面摩擦系数的能力

按湿上蜡整理工艺，采用浸渍法考察Belfasin GT用量对降低全棉纱线-金属表面摩擦系数能力的影响，结果见图1。

未处理全棉纱线与金属表面的摩擦系数超出测试仪量程，即大于0.4。由图1 可看出，即使在Belfasin GT 用量极低的情况下，经过处理的全棉纱线与金属之间的摩擦系数都明显降低；用量大于2.0%后，摩擦系数曲线坡度变得平缓，因此Belfasin GT 用量选择1.5%～3.0%。

图1 Belfasin GT 降低全棉纱线-金属表面摩擦系数的能力

Belfasin GT 在纤维表面均匀吸附，烘干后形成由碳氢化合物组成的润滑层，从而降低棉纱线-金属表面的摩擦系数，其过程如图2所示。

图2 纱线平滑剂在棉纤维表面成膜简图

2.3 Belfasin GT 与同类产品综合性能比较

2.3.1 纱线-金属表面摩擦系数和拉伸强力

由表3 可以看出，经湿上蜡剂整理后，棉纱线与金属表面摩擦系数大幅降低，Belfasin GT 降低棉纱线-金属表面摩擦系数更加突出；断裂强力和断裂伸长率略有下降。

表3 湿上蜡剂对纱线-金属表面摩擦系数和拉伸强力的影响

2.3.2 纱线缝纫性和其他物理性能

由表4 可以看出，经湿上蜡剂整理的棉织物，缝纫阻力减少35.6%～44.1%，表明缝纫性有较大提高，其中Belfasin GT 在改善棉纱线缝纫性方面表现更佳；色变小，手感良好。

表4 湿上蜡剂对棉纱线缝纫性和其他物理性能的影响

3 结论

（1）室温（25 ℃）下，5 g/L Belfasin GT 整理液可耐278×10-6（以CaCO3计）硬水和20 g/L Na2SO4电解质，且至少可稳定3 h。

（2）Belfasin GT 可有效降低棉纱线-金属表面摩擦系数，推荐用量为1.5%～3.0%。

（3）Belfasin GT 在降低棉纱线-金属表面摩擦系数、提高缝纫性方面好于市场同类产品，是一只综合性能优秀的湿上蜡剂。