纺织导报-纺织经纱上浆的进展和建议.pdf
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1、纺织2程 T e x t i l e E n g i n e e r i n g tomo ( M 舀必恋 t u i 的进展和建议 东华大学周永元 摘要: 就经纱上装机理、 上装方式和浆料应用3 个方面的国内外进展情况作了回顾与分析。 说明在这 个领域内我国与国际先进水平有一定差距, 但差距还不是很大。 人看法, 供参考。 过去,经纱上浆目的是增强、保伸与时磨, 文中 也 提出了 令 后发 展方 向的 一些 个 然而近2 0 年来,在我国已会认上浆目 霎 笠 黔爹 窟 豪 才 粼纂 裂 绘霖气 鼻 翁 篡 夏 笃 委 扩; ., .,5 r“ P if- - . , r lls o it *
2、 * -, *a -L I , % . . , =t . a 1 ro ;t*, 4L Ar l 4t o -)f k -5 RF ILr Q1, 0T Y.U f,A # - T- k , T* it A -A7,6 - -A ik 戳 , *, T-k 有 惊 人 0 * X *f th % 。一现 A . 0 dh sh:* - -使 0 0 A 是 变 关键词:浆纱;装料;上浆工艺 中 图 分类号: T S 1 0 5 .2 1 3 ;计算机监拉 文献 标识码: A 文章编号: 1 0 0 3 一 3 0 2 5 ( 2 0 0 1 ) 0 5 一 0 1 1 0 一 。 近1 0 年
3、来在纺织经纱上浆领域中, 无论在浆料开发 和应用方面,还是在上浆方式与上浆工艺方面,国内外 研究者一直倾注着许多力量,并开展了很多工作,取得 了不少成果。在这个领域中,开发浆料或更新上浆方式 时,首要考虑的是环保与成本因素。 织机已由有梭进展到以无梭为主体,引纬速率已从 2 0 0一3 0 0 纬/ mi n 提高到喷气织机的6 0 0一8 0 0 纬/ m i n , 喷水织机的9 0 0一1 3 0 0 纬/ m i n , 而多相织机己可达到 2 5 0 0 纬/ m i n 。目 前上浆的经纱不仅有很粗的低支纱, 还 有很细的1 0 0 5 一1 2 0 5 支的高支纱,织物的紧度变化
4、也很 大。它们对经纱上浆都有一个共同要求完美的、稳 定的、能再现的可织性。 1 经纱上浆目的与机理的沿革 1 . 1 经纱上浆主要考虑耐磨和贴伏毛羽 过去, 经纱上浆目的是增强、 保伸与耐磨, 因此纺织 厂考核浆纱的主要质量指标是增强率与保伸率。然而近 2 0 年来,在我国已公认上浆目的是耐磨和贴伏毛羽,因 此在评价经纱上浆效果时,已用粘附力、耐磨次数和毛 羽减少率等指标。在探索与开发新浆料时,常用化工上 的相似相容原理,判别纤维材料与浆料之间的粘附性m 1 9 9 9 年美国A A T C C ( 美国纺织化学家和染色家协会) 召开的上浆专题研讨会2 1研讨了纤维与浆料间的粘附性的 判别问题
5、, 认为经纱上浆主要目的应是提高浆纱耐磨性, 注意浆料与纤维材料之间的亲和力。会上美国A B C O公 司明确提出用溶解度参数来判别,他们认为纤维与浆料 的溶解度参数值越接近,则它们之间的粘附力越大,因 而可用溶解度参数差值预测纤维与浆料间的粘附力,这 与我们用相似相容原理判别是一致的。 1 . 2 辅助材料的作用 由于主体浆料( 粘着剂) 总有一定的不足之处, 在浆液 调配中常需添加辅助材料。 过去添加的种类可达7 , 8 种, 添加量一般为粘着剂重量的1 0 %一 2 0 %, 但在使用不当 时常会有一定的负面效应。因此现在已提出,浆液中辅 助材料的种类和数量用得越少越好。 8 0 年代初
6、国内曾提出滑石粉是一种增加纱线和机件 之间磨损的不良辅助材料,9 0 年代滑石粉已极少用在经 纱上浆中了。 最近德国和美国有多篇报道文章2 1及实验、 生产实践 证实了润滑剂的二面性:使用润滑剂本意是欲减少纱线 与金属、 纱线与纱线之间的摩擦, 从而提高浆纱耐磨性。 这在后上蜡或后上油的使用方式中,确实如此。但将润 滑剂掺和到浆液中使用时,它的作用却是降低了浆纱的 表1上浆方式研究概况 Of O f 4C(20 Lift)70V- ft1 9 7 5 4f f i A , 1X 8 r “ A 7 1u t f 1 9 7 4 年 赓 表 专H , 瀚 U 另一种是联合式的预湿浆槽。 B e
7、n n i n g e r 推荐独立式 的双浸双压预湿槽, 认为效果最好, 作用最充分。 S u c k e r Mu l l e r 推荐的 “ WE T S I Z E ”是联合式的预湿浆槽。 它们 都有温度控制系统,以蒸汽直接加热水;用水平检测仪 调节液面高度;并有过滤水循环系统保证水质和预湿可 控性与再现性。 预湿上浆可使浆料对经纱的粘附力增加、浆纱毛羽 减少、耐磨性增强、断裂强度也有所提高,同时经纱的 可织性有所提高、织造时经纱断头率可降低、织机效率 姗1600姗1200俐800600400200 书彭另物但 0 1 2 0 1 4 5 1 7 0 1 9 5 蒸汽/ 经纱:8 4
8、t e x 棉纱,上浆率5 .6 % 图2 蒸汽预湿温度对浆纱耐磨性影响 - IIII A一 寸 图1 联合式预湿槽和浆糟 增加,因而上浆率可降低、上浆成本也能下降。生产性 试验证明,在上浆率略有下降时,浆纱的毛羽和耐磨性 有一定改善,但未见织造效果的实际数字报道。 德国一个纺织研究所建议用蒸汽作为预湿剂,可获 得更好的上浆效果。 应用试验证明, 在其他条件相同下, 用 1 4 5 一1 9 5的蒸汽预湿,浆纱耐磨性最好( 见图2 ) 15 1 0 据我们分析:改善吸浆条件是可以理解的,能否直 接增加浆对纤维的粘附力值得商榷。因为它会使浆槽中 浆液浓度出现较大波动,拉大了湿浆纱承受各机件机械
9、拉伸的长度和作用时间,从而经纱伸长率增加。 2 .2 冷上浆,9 ,1 0 ,1 2 1 它最适宜于色织和毛纺织行业,在分条整经机的经 纱架与卷绕滚筒之间装一套类似于 “ 上蜡” 的简单装置, 浆料或处理剂放在槽中, 经纱在回转的浸浆辊上拖过, 达 到吸浆的目的。所用的材料,一般是具有较强粘附力的 低熔点( 5 0 一 7 5) 的高分子材料,例如各种形式的氧化 乙烯缩合物。 最近德国报道另一种冷上浆形式,即使用具有高粘 附力的低分子量聚乙烯醇和抗静电剂在水中的混合物作 为冷上浆的浆料,并已有不同粘度和粘附力规格的商品 供应。显然,这种上浆方式能节约大量的设备投资,据 称比传统上浆的成本低8
10、5 %,也能大幅度地降低能量的 消耗和排放物的减少,有利于环境保护。 这种上浆方式的关键是需筛选出具有高粘附性的低 熔点浆料。低分子量聚乙烯醇作为主体用在这种上浆方 式不一定能胜任, 氧化乙烯缩合物从理论上说是可行的, 但要从中优化筛选出来,似乎还要进一步研究。 2 .3 拖浆式上浆17 ,1 0 1 德国C H I MI T E X公司推出了拖浆式上浆工艺,他们 纺织导报 2 0 0 1 N o . 5 】11 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺
11、织2程 T e x t i l e E n g i n e e r i n g 图3 C h e m g e l上浆简图 称为MA上浆技术( Mi n i m u m - l i q u o r A p p l i c a t i o n T e c h n i q u e ) 。对不能承受过大的张力和伸长的纱线( 例如 羊毛纱、 粘胶纱) 来说, 确也是一种值得尝试的上浆方式。 其上浆过程如图3 所示。 它没有浸渍, 也没有压浆, 主要 靠经纱压向拖浆辊表面吸到浆液。因此经纱与拖浆辊的 接触角、 接触压力、 经纱与拖浆辊的速度和接触时间、 浆 液粘度等都是关键因素。同时要求所用浆液要有较高的
12、 浓度, 显然, 吸浆量不会很大, 上浆温度也可较低( 4 5) 。 据称, 在上浆率比传统上浆方法低3 8 %的情况下, 仍有 同样的织造效果。 也有专用商品浆料用于这种上浆方式,其主要成份 是低粘度、低分子量的聚乙烯醇,也有用其他分子量较 低的聚合物, 并配有润湿剂和防腐剂等。 据介绍用于T / C 混纺纱上浆有很好效果。 2 4 在线检测与监控6 ,1 2 1 众所周知, 浆纱质量是织造的关键因素之一。 因此, 对浆纱机的计算机质量监控,是各个机械制造商所必须 考虑的, 也是纺织厂越来越关注的。 现有的国内外浆纱, 几乎或多或少都有一些质量指标用计算机监控的,但能 兼顾全面性、系统性和稳
13、定性的还不多。其中S u c k e r M u l l e r 的“ P r o 一 S i z e ” 和“ T e l e c o l l ” 系 统较为完善, 都 采用在线检测与控制。国内的浆纱机还存在较大差距。 一台具有智能计算机控制的现代化浆纱机,必须保 证织轴上的经纱达到:恒定的上浆率、高的耐磨性、低 的毛羽率、不致使经纱发生粘连的恒定的回潮率、恒定 的张力与伸长、保持纱线的弹性和织轴上经纱的良好卷 绕状态。祖克浆纱机为达到这些要求,对传动部份尽可 能都用单独电动机传动,用计算机控制各个参数,确保 了它的稳定性, 这主要由 “ P r o一S i z e ” 来完成。 对浆液 和
14、上浆工艺参数等,祖克用 “ T e l e c o l l ”系统监控,可稳 定地达到所设定的上浆速度、吸浆量、上浆率、浆液粘 度、 浆液温度、 液面高度等等。由于有较好的软件支持, 当变更品种或变更任何参数时,可很快、很容易地重新 设定参数。据称 ,使用这2 个控制系统的浆纱机的效果: 织造效率可增加3 个百分点、 浆料耗用量可节约2 0 % , 浆纱机生产率有明显提高、经纱质量好而稳定、用水和 污水排放费用都能减少。 在检测浆纱上浆率和回潮率的感知器时,至今都是 用微波法。 但美国We s t P o i n t 采用微波反射方式, 而德国 采用微波吸收方式。 我国国内现有约4 0 0 0
15、 台浆纱机, 很大一部份是低压 的老式浆纱机,能适应 “ 二高一低”上浆工艺的浆纱机 为数不多,能有较完善的监控系统的更是微乎其微。但 为了生产高档织物,提高纺织厂的经济效益,浆纱机的 问题是不得不考虑的。而购置一台新浆纱机的价格却越 来越贵,即使国产浆纱机,其价格也相当可观。对浆纱 机进行老机改造是一个很好途径( 传动部份和压浆部份) , 如安装一些必要质量指标的计算机监控系统。 3 浆料的进展 近年来,在新浆料的开发与研究方面,可以说进展 不大,估计在今后一段较长时间内,也不会有惊人的新 浆料出现。当前,主要是探讨如何减少浆用材料的化学 污染,市场上出现的所谓 “ 绿色浆料”就是一个直接反
16、 映。另一个重要动向是改进与完善现有浆料的上浆性能 与环保问题。因此,现在国内外主要使用的仍然是变性 淀粉、聚乙烯醇和丙烯酸类三大类浆料。 3 . 1 变性淀粉浆料 当前,国际上用得最多的仍然是变性淀粉浆料,而 且仍以酸解淀粉的量占优。美国为了节省劳动成本,他 们的纺织厂主要是用不同规格的变性淀粉与聚乙烯醇混 合的组合浆料9 1 。 而欧洲仍然是使用以马铃薯为原料的变 性淀粉与丙烯酸类浆料的混合浆。欧美主要国家所用的 变性淀粉浆料中,酸解淀粉仍占8 0 %以上。 最近美国正在研究一种C P I 淀粉( C o rn P r o t e i n I s o l a t e S t a r c h
17、 ) “ 。 它采用化学离析法除去玉米中的蛋白质, 使玉 米淀粉颗粒保持高度完整,很少有破碎的颗粒。它属于 被覆性浆料,虽则浸透性差,但浆纱的耐磨性较好,能 显著地增进纱线的表面性能。但主要用在中支、低支棉 纱上浆中。欧洲有些国家正在使用支链的马铃薯酸解淀 粉作为T / C混纺纱的混合浆料组份。主要着眼于支链淀 粉有较高的粘附性,已有这类商品推销到我国。我们认 为, 从本质上来说这2 类淀粉是未经过进一步变性处理的 初级产品, 它们在经纱上浆性能上并没有什么突出之处。 112纺织导报 2 0 0 1 N o . 5 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purch
18、ase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 纺织工程 T e x t i l e E n g i n e e r i n g 国内经过近 2 0 年的开发研究和生产工厂实际使用, 变性淀粉浆料的品种几乎已是应有尽有了,它的产量也 十分可观( 全国变性淀粉产量约2 5 万t / a ) ,纺织用变性淀 粉已基本上趋于供大于求,纺织厂也已积累了丰富的使 用经验。 但是存在问题也不少, 如质量和性能不稳定, 规 格较单调,也出现以次充优、用 “ 假” 一 冒真等现象。 从今后我国纺织产品发展和适合我国国情来看,宜 密切注意以下2 个变性淀粉浆
19、料。 3 . 1 . 1 醋酸酉 旨 淀粉 它是由淀粉与冰醋酸、或醋酸乙烯醋生成的醋化淀 粉。它的主要特点是胶体的易分散性与促进稳定性,同 时也能调节它的适应性,以供各种纤维的上浆需要。由 化学结构式可知:在淀粉大分子链上引入了一个醋酸根 的基团,这是一个疏水性的官能团。显然,这类变性淀 粉对疏水性的合成纤维会有良好的粘附力,它可以成功 地用于这类纤维及其混纺纱的上浆。作为经纱上用的淀 粉醋酸醋,其取代度( D S ) 在0 .0 1 一 0 .2 之间。 用或不用化学浆料。 接枝淀粉是以淀粉为主体, 通过化学或物理方法, 使 某些烯烃聚合的接枝链接枝到淀粉的大分子上,或使某 些低聚物以一定的
20、方法联接到淀粉大分子上。接枝淀粉 的化学结构模型可表示如下: 接枝淀粉: 一 AGU一 AGU一 AGU 一 AGU 一 AGU 一 AGU一 AGU一 m - m - m - m - m -m - m - m - m - m - 叮 H z 0 O C C H , H/I c 0 、_ _ 7 !CIH H O H0 1 、 C H 它在涤/ 棉混纺纱上浆中,可与P V A混合使用,使 用比例可在3 0 %一 5 0 %之间;也可与丙烯酸类浆料混 合使用;淀粉醋酸醋可作为主体浆料使用( 混合比可大于 5 0 % ) ,具有良好的贴伏毛羽的效能, 很适宜于喷气织机 织造的要求。它的优越性犹待进
21、一步认识。 3 . 1 .2 接枝淀粉 这是新一代的变性淀粉浆料。 它在我国曾“ 热” 了几 年,最近有所沉寂。其原因是它的制造过程对工艺参数 的控制范围很严格,稍一波动,出来的产品成份和应用 性能会有很大变化。 前几年有好几个省生产这种产品, 但 纺织厂使用效果很不理想。也有些人已认为它没有什么 特色。但在西部有一个浆料厂却生产和销售得很不错。 一般的变性淀粉是在淀粉大分子上引人一个基团或 一个单体,而接枝淀粉是在淀粉大分子链上引人一个有 一定聚合度的接枝链, 因此它的性能有更显著的变化。 它 的实用意义是使价格低廉、来源较广的天然淀粉与上浆 性能优良的化学浆料结合在一起,互取两者之长,互补
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