漿液配方與調制
隨著上漿要求的不斷提高,使用單獨的一種漿料往往難以滿足經紗上漿的各項要求,一般都由兩種或兩種以上的漿料混合,再進行合理的配比才能基本滿足生產要求。確定漿液配方應遵循兩個原則:
(1)漿料配合的種類以少為好:各種物質的相容性總是有差異的,使用多種組分的配合,對上漿均勻性有害無益。而且某些用量甚小的組分,其作用是否能發揮出來,也值得探討。
(2)各組分之間不應發生化學反應:一般來說,配方中所選用的漿料,要求它們都能發揮各自的特性(如柔軟劑、浸透劑等),因此,漿料各組分之間應該是物理的混合過程。從漿料的實際應用及發展趨勢來看,漿料組分在減少,目前出現的組合漿料,或叫現成漿料,實質還是~個混合漿料。
一、確定漿液配方的依據
(一)根據紗線的纖維材料選擇主漿料
為避免織造時漿膜脫落,所選用的黏著劑大分子應對纖維具有良好的黏附l生和親和力。物理化學中“相似相容”定理指出:極性相似的物質可以相互溶和。所以,漿料和纖維應具有相同的基團或相似的極性。常用黏著劑和纖維的化學結構特征(即所帶基團)如表3—3所示。
表3—3幾種纖維和黏著劑的化學結構特點對照表
漿料名稱 |
結構特點 |
纖維名稱 |
結構特點 |
天然淀粉 |
羥基 |
棉、麻 |
羥基 |
氧化淀粉 |
羥基、羧基 |
Lvocel |
羥基 |
酸解淀粉 |
羥基 |
竹纖維 |
羥基 |
交聯淀粉 |
羥基、醛基、酯基 |
木質素纖維 |
羥基 |
酰胺淀粉 |
羥基、酰胺墓 |
Modal |
羥基 |
羧甲基淀粉 |
羥基、羧酸根 |
玉米纖維 |
羥基、羧基 |
磷酸酯淀粉 |
羥基、磷酸根 |
大豆纖維 |
酰胺基 |
醋酸酯淀粉 |
羥基、酯基 |
羊毛 |
酰胺墓 |
接枝淀粉 |
羥基、羧基、酯基 |
絲 |
酰胺基 |
完全醇解PVA |
羥基 |
牛奶纖維 |
酰胺基 |
部分醇解PVA |
羥基、酯基 |
甲殼素纖維 |
酰胺基、羥基 |
褐藻酸鈉 |
羥基、羧基 |
滌綸 |
酯基 |
CMC |
羥基、羧甲基 |
錦綸 |
酰胺基 |
動物膠 |
酰胺墓 |
維綸 |
羥基 |
聚丙烯酸鹽類 |
羧墓、羧酸根 |
腈綸 |
腈基 |
聚內烯酸酯類 |
酯基、羧酸根 |
丙綸 |
烴基 |
聚丙烯酰胺 |
酰胺基、羧酸根 |
芳綸 |
酰胺基、芳烴 |
在棉、麻、粘膠紗上漿時,可以選用淀粉、褐藻酸鈉、CMC、完全醇解PVA等黏著劑,因為它們的大分子中都有羥基,從而相互之間具有良好的相容性和親和力。
在滌/棉紗上漿時,可以采用單一黏著劑——部分醇解PVA,因為部分醇解PVA中既有親水性的羥基,又有疏水性的酯基,對滌/棉紗具有較強的黏附性。但滌/棉紗上漿一般采用混合漿料,如完全醇解PVA、CMC、聚丙烯酸甲酯混合漿料或淀粉(變性淀粉)、部分醇解PVA、CMC混合漿料。混合漿料中既含有對親水性纖維具有良好親和力的完全醇解PVA、
羊毛、蠶絲、錦綸絲分子中都含有酰胺基,因此,采用帶有酰胺基的動物膠和聚丙烯酰胺為黏著劑比較合適。但聚丙烯酰胺的吸濕性大,不宜單獨使用。也可以使用淀粉、PVA、CMC漿料,因羥基和酰胺基都是極性基團,可以互溶。
滌綸長絲分子中含有酯基,采用部分醇解PVA、聚丙烯酸酯漿料,可以滿足長絲上漿浸透良好、抱合力強、漿膜堅韌的要求。
醋酯長絲分子中含有羥基、酯基,采用部分醇解PVA、聚丙烯酸酯、動物膠漿料,黏附性良好。
粘膠長絲分子中含有羥基,動物膠與其的黏附性好。
(二)根據紗線的線密度、品質選擇漿料
細特紗具有表面光潔、強力偏低的特點,上漿的重點是浸透增強并兼顧被覆,紗線上漿率較高,可考慮選用上漿性能較好的合成漿料,配方中應加入適量柔軟劑與浸透劑。粗特紗的強力高,表面毛羽多,上漿以被覆為主,兼顧浸透,上漿率較低,以貼伏毛羽、表面平滑為主。捻度大的紗線,由于其吸漿能力差,應加入適量浸透劑,以增加漿液流動能力,改善經紗的浸透程度。對毛羽較多的紗線,應使用黏附力強的漿料。
股線及強捻絲一般不上漿,有時在織制性能要求較高的織物時,可通過上輕漿的辦法,提高織機的效率。
(三)根據織物結構選擇漿料
高密織物或交織次數多的織物,由于單位長度紗線所受到的機械作用次數多,上漿率要高些,耐磨性、抗屈曲性要好。例如,同為平紋織物、13tex×13tex的滌/棉(65/35)細布和府綢,因經、緯緊度不同,細布用PVA與變性淀粉混合漿上漿就能滿足要求,而府綢需用PVA與變性淀粉+聚丙烯酸
織物組織可反映經、緯紗交織點的多少,平紋織物的經緯紗交織點最多,經紗運動及受摩擦次數最多,因此對上漿的要求比斜紋、緞紋組織高。
(四)根據加工條件選擇漿料
漿料配方應隨氣候條件及車間相對濕度做相應的變動。北方地區在漿液配方中,常使用甘油作吸濕劑,使漿膜柔軟,但在潮濕季節應停止使用,以防漿紗的粘并,而南方地區就沒有必要使用甘油。
織造車間溫濕度條件,會直接影響到漿料的實際使用,例如聚丙烯酸鹽,在相對濕度較低的環境中,與淀粉的混合漿是滌/棉紗良好的漿料,但在相對濕度大于70%時,由于這種漿料的吸濕性太強,漿紗會發生嚴重粘并,甚至無法使用。
(五)根據織物用途選擇漿料
漿料的選擇與配合還必須考慮織物的后處理與用途,若織物以坯布供應市場,則漿料的選擇主要考慮坯布的色澤與手感。若織物用于印染加工,則漿料的選擇不僅要考慮退漿方便,而且要了解織物的整理工序。先燒毛、后退漿的整理工藝,不宜使用氯化鋅(防腐劑)、氯化鎂(吸濕劑)等輔助材料及PVA漿料。因為氯化物遇高溫會分解出酸根,損傷纖維。而PVA經燒毛高溫處理后,局部過熱,易發生脫水固化,溶解性下降,造成退漿困難。
需長時間貯存或運輸的坯布,漿液中應添加防腐劑。若立即供應染整廠進行后整理的坯布:可不用或少用防腐劑。防腐劑的使用量也隨氣溫濕度條件而異。
(六)根據漿料性質選擇漿料
漿料品質及結構特點是選擇漿料的關鍵因素。各種漿料的特點,在第一節已敘述。
漿液配方的制定一般先根據理論和經驗資料選定一個初步配比方案,然后進行小批量試驗性生產,對漿液質量、織造效果及織物質量進行測試,并考慮退漿及環保、價格等因素,對初始配方進行修正,最后定出合適的配方,投入大面積生產。
二、幾種主體漿料的配合要求
(一)淀粉
天然淀粉是非水溶性聚合物,在水中糊化成漿時,以破碎粒子狀或碎片狀懸浮于水中,黏
淀粉大分子主鏈是六環糖,大分子鏈柔順性低,漿膜粗糙、脆硬.一般需配用油脂類的柔軟劑,用量宜在2%—8%(對淀粉的質量分數),不宜多加,不然會削弱漿膜強度及黏附力。若用于天然纖維卜漿,由于淀粉本身易發霉,常需配以防腐劑,2一萘酚的用量一般為0.2%~0.4%(對淀粉的質量分數)。變性淀粉或淀粉衍生物,不需添加分解劑,只需配用適量柔軟劑及防腐劑,油脂用量也可比天然淀粉低一些。
(二)聚乙烯醇(PVA)
PVA是一種性能優良的化學漿料。對一般天然纖維紗,從上漿性能來說,PVA可單獨上漿,不需要加其他助劑。對低特高密織物,油脂用量也不宜超過2%(對PVA質量分數)。PVA與淀粉的混溶性差,易分層,尤其是完全醇解PVA。在這種混合漿中,常需加入少量的CMC,以增加它們的相混能力。同樣原因,PVA與聚丙烯酸酯漿料混用時,有時也需加一些CMC。
PVA的成膜性好而黏附力一般,用純PVA漿時漿紗的毛羽反而比原紗多,漿紗在漿紗機出烘燥區的分紗輥處有嚴重的劈紗現象。在使用以PVA為主體的漿液上漿時,也應注意這種現象。PVA一般與變性淀粉混合使用,可改善漿膜的分紗性能。
PVA可用于短纖維紗或長絲等各種纖維上漿,但對疏水性強的滌綸、丙綸等合成纖維,黏附力較弱,有時需混用丙烯酸酯漿料。
從PVA漿料本身來說,不必添加防腐劑、吸濕劑等輔助材料。
(三)丙烯酸類漿料
這類漿料的大分子主鏈是碳一碳單鍵,側基的極
(四)纖維素衍生物
這類漿料中用得最多的是羧甲基纖維素(CMC),它雖可單獨用于粘膠纖維紗或中、高特棉紗上漿,但CMC黏附性較差,漿紗手感太軟,價格較高,單獨上漿已不多見。在CMC漿料中,只需配用少量油脂作柔軟劑,油脂用量約2%~4%(對CMC質量分數)。為防止發霉,CMC漿中應配用一些防腐劑。
CMC有良好的乳化能力,在混合漿中可增進漿料之間的相容性,使漿液混合均勻,有利于上漿均勻。CMC吸濕性強,特別是一些含鹽量較高的粗制品,其鈉鹽在相對濕度80%條件下,吸濕率可達30%以上,因而應注意漿紗粘并問題。
(五)褐藻酸鈉
褐藻酸鈉的特點是密度小,黏度高,屬于被覆性漿料,上漿率不可能很高,漿膜較脆硬,常需加入浸透性強的表面活性劑。褐藻酸鈉本身是陰離子型聚合物,一般應使用陰離子型或非離子型表面活性劑,用量為漿液體積的0.1%以下。
褐藻酸鈉大分子主鏈也是六環糖,油脂是常用的輔助材料,以增加漿膜柔軟性,用量為褐藻酸鈉質量的2%~6%。褐藻酸鈉本身極易被微生物侵蝕,常需添加防腐劑。
(六)漿料在配合使用時應注意的問題
(1)各組分之間應能充分混合,沒有上浮物,也不應有沉淀物,一桶漿在使用的4~8h內應不會分層。
(2)在淀粉、CMC、褐藻酸鈉漿液中,pH值一般應大于7。若呈酸續表性,會使大分子中的甙鍵水解斷裂,黏度下降,惡化漿液質量。酸性條件還會使褐藻酸鈉沉淀析出。
(3)PVA或丙烯酸類漿料的漿液,不宜在堿性條件下使用。堿性條件會使部分醇解PVA或丙烯酸類漿料發生不可逆的水解反應。也會使完全醇解PVA生成
(4)在漿液配方中,應盡量避免使用含有二價金屬或重金屬鹽類的輔助材料,也應盡量避免使用硬水。這些鹽類會使CMC、褐藻酸鈉的溶解性惡化和析出沉淀。若漿液中加有乳化油或皂化油,這些鹽類也會破壞乳化或皂化的結構,生成不溶性金屬鹽,造成漿斑等疵點。
(5)漿液中若有離子型物質,應盡量采用帶有同類離子的材料配合。陰離子型材料與陽離子型材料不能一起應用,否則會發生化學反應,達不到所期望的性能。因此,在褐藻酸鈉或CMC漿中,不能使用陽離子型表面活性劑,宜用陰離子或非離子型表面活性劑。
(6)2一萘酚是經紗上漿中常用的防腐劑,它不溶于水,只能溶解于稀堿液。按計算,溶解1g2一萘酚只需0.241gNa0H,為使反應能充分進行,一般用0.3~0.4gNa0H即可,切勿多用,否則它不僅會改變漿液的pH值,還會破壞化學漿料的性能(被皂解)。三、漿液配方實例
(一)純棉紗的漿液配方實例
當前,純棉紗的漿液配方主要以變性淀粉為主體漿料,根據線紗線密度和織物緊度等因素,選用一定量的PVA或丙烯酸類漿料。粗平布的上漿特點:重被覆、貼毛羽、降摩擦。中平布:浸透、被覆并重,貼伏毛羽,提高耐磨性。細平布:重浸透、求被覆、增強力、保彈性、顧耐磨。府綢:浸透與被覆并重,增強、耐磨、保伸。防羽絨布:浸透為主、被覆為輔,提高強力和耐磨性。紗卡其、斜紋類織物:織造時經紗間摩擦次數及打緯阻力較平紋織物小,減磨劑用量可適當減少,上漿以被覆為主。直貢:以減磨為主,兼顧浸透。另外,制定漿液配方還應考慮所用織機種類。
絕棉織物漿液配方實例如表3—4所示。
3—4純棉織物漿液配方實例
序號 |
品種:經特×緯特(te×) 經密×緯密(根/10cm) |
配方 |
上漿率(%) |
1 |
粗平布 32×32 251.5×244 |
變性淀粉100%,乳化油2%,2—萘酚0.4%,燒堿0.2% |
6—8 |
2 |
市布 28×28 236×228 |
變性淀粉100%,乳化油2%,2—萘酚0.2%,燒堿0.1% |
8~10 |
3 |
細布 14×14 362×345 |
變性淀粉100%,PVAl0%,乳化油2%,2—萘酚0.2%,燒堿0.1% |
10—11 |
4 |
紗府綢 14.5×14.5 523.5×283 |
變性淀粉100%,PVA20%,丙烯酸類10%,乳化油4%,2—萘酚0.4%,燒堿0.2% |
11—12 |
5 |
精梳棉防羽絨布 JC9.7×JC9.7 551×551 |
變性淀粉100%,PVAS0%,丙烯酸類10%,乳化油4%,2—萘酚0.4%,燒堿0.2% |
13~15 |
6 |
精梳棉紗卡其 JC24.3×JC24.3 523×228 |
變性淀粉100%,PVAl5%,乳化油1%,1—萘酚0.4%,燒堿0.2% |
11—12 |
7 |
直貢 JC9.7×JC9.7 787.5×630 |
PVA--205MB20kg,PVA——179940kg,磷酸酯淀粉50kg,CD—Pr8kg,蠟3kg,調漿體積900L |
14.5 |
(二)滌/棉紗的漿液配方實例
滌/棉紗最常用的混紡比是65/35,在這種混紡比下織物的物理機械性能和服用性最佳,但近年來也出現了其他混紡比產品。混紡比不同,漿料的選用也就有所差異,一般來說,滌綸的含量比例越高,漿液配方中疏水性漿料的含量也越高。表3—5是幾種滌/棉紗織物的漿料配方。
表3—5滌/棉織物漿液配方實例
序號 |
品種:經特×緯特(tex) 經密×緯密(根/10cm) |
配方 |
上漿率 (%) |
1 |
T65/C35細布 13×13 377.5×342.5 |
變性淀粉50-60kg,PVA20—30kg,丙烯酸類15kg,乳化油2kg,2—萘酚0.2kg,NaOH0.1kg |
10—11 |
2 |
1B5/C35紗府綢 13×13 523.5×283 |
變性淀粉45-55kg,PVA25—35kg,丙烯酸類15kg,乳化油4kg,2—萘酚0.2kg,NaOH0.1kg |
12—13 |
3 |
T65/C35卡其 29×35 472×236 |
變性淀粉50-60kg,PVA20~30kg,丙烯酸類10kg,乳化油4kg,2—萘酚0.2kg,NaOH0.1kg |
11—12 |
4 |
T65/C35防羽絨布 13×13 472×433 |
變性淀粉40-50kg,PVA40-60kg,丙烯酸類20kg,乳化油2kg,2—萘酚0.2kg,NaOH0.1kg |
12—14 |
(三)長絲的漿液配方實例
絹絲是一種蛋白質纖維,表面光滑、線密度小。絹絲綢的經緯密度很高,織造時經紗所受的摩擦及機械作用十分強烈,但絹絲綢的織造工藝通常采用股絲,并經燒毛處理。桑蠶長絲由于自身的絲膠不是全部脫凈的,通常不需要上漿。對絹絲中的納絲紡(屬廢紡制)的經紗需要上漿,這種紗較粗,結構蓬松,毛羽多,但吸漿能力較強,漿料的選釋可與一般棉紗上漿類同。粘膠長絲表面光滑、低捻或無捻,纖維之間抱合力很小,選用的黏著劑應對纖維的黏附力高,形成的漿膜堅韌,漿液的浸透性好。淀粉的黏附力及成膜性不滿足長絲上漿要求,主要采用動物膠(骨膠、皮膠或明膠)、海藻酸作黏著劑,為使漿膜柔軟及改善低溫上漿對漿液的浸透性,在配方中需要使用柔軟劑和浸透劑。也經常混用一定量的PVA、丙烯酸鹽類或聚丙烯酰胺等合成漿料。銅氨絲上漿的要求基本與粘膠絲相同,但對疏水性較強的醋酯纖維長絲,不僅要用浸透劑與抗靜電劑,而且宜用合成漿料(例如,PVA、聚丙烯酸鹽或苯乙烯一馬來酸酐共聚物)。長絲上漿率比相應的短纖紗低得多。
無捻或低捻合纖長絲上漿,主要目的是增強纖維間的抱合力,選用的黏著劑主要是低聚合度的部分醇解PVA與丙烯酸酯類,玻璃化溫度較高的丙烯酸酯的共聚漿料,或水分散性聚酯。幾種典型長
表3—6長絲織物漿料配方實例
序號 |
品種 |
配方 |
上漿率 (%) |
1 |
粘膠長絲紡類 |
動物膠10kg,PVA2kg,柔軟平滑劑0.5-0.7kg,浸透劑0.1—0.3kg,吸濕劑0.3-0.5kg,漿液量300L |
4-5 |
2 |
醋酯長絲平紋織物 |
水100%,PVA--2052.5%,聚丙烯酸酯3%,乳化油0.5%,抗靜電劑0,2% |
3—5 |
3 |
錦綸絲、滌綸絲 |
水100%,聚丙烯酸酯1%—4%,減磨劑0.5% |
4—5 |
4 |
低彈滌綸絲 |
水100%,聚丙烯酸酯7% |
7~8 |
(四)麻紗漿液配方實例
麻紗分亞麻紗、苧麻紗和黃麻紗等,通常只有苧麻紗及亞麻紗需要上漿。苧麻紗表面毛羽多而長,纖維剛性大,上漿目的主要是貼伏毛羽,增加耐磨性能,保持紗線的彈性與伸長,偏重于表面上漿。一般用天然淀粉或低分解度的淀粉漿,配用較高數量的油脂,以免漿膜脆硬。對較細的紗來說,可配用少量的化學漿。上漿率的掌握也比相應的棉紗高。亞麻紗表面毛羽較苧麻紗光潔,基本上可采用棉紗上漿的配方。亞麻紗上漿率較低,有時還配用少量甘油作吸濕劑,以改善啞麻紗的粗糙度。
麻紗織物的漿液配方實例如表3—7所示。
表3—7麻紗織物的漿液配方實例
序號 |
品種:經特x緯特(tex) 經密×緯密(根/10cm) |
配方 |
上漿率(%) |
1 |
苧麻紗平布 27.8×27.8 |
氧化淀粉100kg,PVA50kg,乳化油6kg |
8—10 |
2 |
苧麻平布 20.8×20.8 |
氧化淀粉100kg,PVA30kg,丙烯酸類4kg,乳化油6kg |
10—12 |
3 |
亞麻/棉混紡紗55/45 20.8×20.8241×230 |
氧化淀粉100kg,PVA40kg,丙烯酸類5kg,乳化油5kg |
11~13 |
注表中丙烯酸酯共聚物量折成100%含固量計算。
(五)毛紗漿液配方實例
毛纖維是由各種氨基酸組成的蛋白質纖維,彈性好、纖維長,強度也可滿足織造需要。我國絕大多數毛紡廠不設漿紗車間,一般都采用股線織造。為防止高速整經產生靜電,并適應無梭織機高速、大張力的織造,常在分條整經時對經紗上蠟、給油或上合成漿料的乳化液,以代替漿紗。毛紗在整經過程中所用乳化液有乳化油、乳化蠟、合成漿料乳化液等幾種。織造單紗或輕薄型的股線毛織物時,經紗必須上漿,上漿目的主要是貼伏毛羽及適當增加強度。由于羊毛纖維表面含有大量鱗片,很易氈縮,上漿溫度不宜過高。精梳毛紗一般可用水溶性的變性淀粉漿,可加入少量明膠作輔助黏附劑。粗梳毛紗可用動物膠作主體漿料,目前多用可低溫上漿的磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉或尿素淀粉等變性淀粉,與PVA、丙烯酸鹽類或聚丙烯酰胺等合成漿料混合。毛紗上漿的濕態經紗張力不能過大,以免漿紗伸長過大;濕態經紗相互問盡可能不要接觸,以免分紗時撕裂漿膜,導致毛羽大量增加。毛織物的漿液配方實例如表3—8所示。
表3—8毛織物的漿液配方實例注
序號 |
紗線品種 |
配方 |
1 |
粗梳毛紗(單紗)(31.5tex) |
羧甲基淀粉70kg,PVA(0588)0.14kg,明膠2.5kg,甘油2.5kg,蠟2.0kg,油脂0.5kg,潤滑劑0.35kg,漿液量700L |
2 |
粗梳毛紗(股線)(19.2tex/2) |
羧甲基淀粉46kg,PVA(0588)0.092kg,皮膠3kg,甘油4kg,漿液量800L |
3 |
精梳毛紗(單紗)(25tex) |
羧甲基淀粉30kg,PVA(0588)5ks,聚丙烯酰胺10kg,油脂3kg,漿液量500L |
4 |
精梳毛紗(股線)(13.9tex/2) |
羧甲基淀粉20kg,PVA(0588)5kg,油脂1kg,漿液量500L |
注1.聚丙烯酰胺含固量為20%。
2.明膠、蠟與油脂預先調制成乳液,再加入淀粉漿中。
(六)新型纖維織物的漿液配方實例
1.Coolmax纖維織物Coolmax纖維由杜邦公司研發,屬對苯二甲酸乙二酯纖維,是具有4條排汗管道的異形截面聚酯纖維,這種纖維的比表面積比同線密度普通圓形截面纖維大19.8%,具有優良的導濕快干性能一上漿原則要兼顧滲透與被覆,毛羽伏貼,漿膜完整,同時應控制漿紗伸長率在0.8%以內。
2.大豆蛋白纖維織物大豆蛋白纖維的主要成分是蛋白質,是一種易生物降解的纖維。由于大豆蛋白纖維間抱合力差,易再生毛羽,因此上漿以被覆為主,浸透為輔。
3.Tencel纖維織物Tencel紗線剛度大,毛羽多,強度高,上漿以貼伏毛羽為主,增強為輔。由于Tencel在高壓力下易原纖化,因此壓漿輥壓力不宜過高,同時要嚴格控制漿紗伸長。又因Tencel纖維表面光滑,抱合力差,濕強大
4.Modal纖維織物Modal的特點是比電阻較大,易產生靜電,使紗線發毛,同時靜電對飛花的吸附會使經停片處集聚花衣,經紗相互纏繞,從而造成經紗斷頭增加,影響織造效率。另外,Modal紗毛羽較多,吸濕性強,毛羽易造成經紗粘連,影響經紗開口清晰度。
5.牛奶蛋白纖維織物牛奶蛋白纖維是以牛奶蛋白質與大分子有機化合物為原料,人工合成的一種紡織新材料。主漿料選用帶有疏水性基團、黏結性好的漿料,漿液黏度、上漿率應適當偏高。為避免牛奶蛋白纖維的內在品質受損,漿槽溫度和烘筒烘燥溫度應偏小掌握。
6.竹纖維織物竹纖維又稱邦博纖維,具有較高的強力和較好的耐磨性能,彈性回復性好,比電阻大,靜電現象嚴重,毛羽較多。由于竹纖維紗吸濕導濕性強、纖維問易相對滑移,漿紗工藝采用小張力、少伸長、輕加壓、重被覆的工藝原則,以保證耐磨、保伸、增強和減摩擦的上漿效果,提高紗線的可織性。
幾種新型纖維的漿液配方實例如表3—9所示。
表3—9新型纖維織物漿液配方實例
拱序號 |
品種:經特×緯特(tex) 經密×緯密(根/10cm) |
配方 |
上漿率(%) |
1 |
Goolma×纖維色織平紋織物 14.5×14.5472×276 |
聚酯P2845kg,PVA--205MB45kg,酯類淀粉200HAP25kg,抗靜電劑5kg,SLMD---963kg |
14 |
2 |
大豆蛋白府綢 15.5×15.5433 ×259.5 |
變性淀粉50kg,PVAl5kg,丙烯酸類漿料6kg,CD--52蠟片1kg,高效平滑劑1ks |
9—11 |
3 |
Tencel纖維 G100TS14.8×14.8 472×314.15 |
小麥雙變性淀粉32%,乳化油2.5%,PVA100%,LGl0133%,S1CD6%,PVA--2051.5%,后上蠟4% |
10.5~13.5 |
4 |
Modal府綢 14.8×14.8443×299 |
PVA37.5kg,磷酸酯淀粉50kg,CD—Pr5kg,SLMO--963kg,抗靜劑1.5kg,調漿體積950L |
’9—10,5 |
5 |
牛奶彈力府綢 13.1×11.8566.5×283 |
丙烯酸75kg,PVA50kg,蠟3kg,CD—Pr8kg |
15—17 |
6 |
竹纖維平交織物 14.7×14.7528×283 |
變性淀粉50kg,PVAl79935kg,SBF丙烯酸漿料lOkg,抗靜電劑1—2kg,平滑劑1.5—2kg |
8—10 |
四、漿液的質量指標及其檢驗
各種漿料的特性不同,它們的調制方法也不一樣,漿液的質量指標也有差異。漿液的質量指標主要有漿液總固體率、淀粉的生漿濃度、漿液黏度、漿液酸堿度、漿液溫度、淀粉漿的分解度、漿液黏著力和漿膜力學機械性能等。 <
(一)漿液總固體率(又稱含固率或含固量)
漿液總固體率是指漿液中含有干漿料的百分數,即各種黏著劑和助劑的干燥質量相對漿液質量的百分比。其計算公式為:
式中:A——漿液中各種黏著劑和助劑的干燥質量;
B——漿液的質量。
漿液的總固體率直接決定了漿液的黏度,從而影響經紗的上漿率,因此調漿時漿液總固體率要準確穩定,以保證漿紗質量穩定。
測定漿液總固體率的方法有烘干法和糖度計(折光儀)檢測法。
烘干法測定是將漿液稱重后置于沸水浴上,待蒸去大部分水分之后,再在溫度為105~110℃的烘箱中烘至恒重,然后放入干燥器內冷卻并稱重,最后按定義公式計算漿液的總固體率。烘干法測定比較精確,但測定所需時間長(一般5~6h),不能及時指導生產。
糖度計(或折光儀)檢測法是根據溶液的折射率與總固體率成一定比例的原理,在糖度計(或折光儀)上測定漿液的折射率,然后換算成漿液的總固體率。糖度計檢測法測得的總固體率與漿液實際總固體率有一定差異,但測定所需時間短(1min內即可測出結果),可以在調漿現場測定,能及時指導生產。
(二)淀粉的生漿濃度
淀粉的生漿濃度以波美(Baume)比重計測定,其單位為波美度(°Bé)。它間接反映了無水淀粉與溶劑水的質量比,漿液的波美(Bau—me)濃度與體積質量之間的關系為:
式中:γ——漿液的體積質量;
α——漿液的波美濃度,°Bé。
例如:淀粉的生漿濃度為5°Bé,則其體積質量為:
由于漿液溫度的變化影響漿液的體積質量和濃度,因此調漿時規定:淀粉生漿濃度在漿溫50℃時測定。這時淀粉尚未糊化,懸浮性較好,沉淀速度緩慢,用波美比重
(三)漿液黏度
漿液黏度是描述漿液的流動行為,即漿液流動時內摩擦力的物理量。黏度是漿液的重要質量指標之一,與漿料配方、漿液濃度、主漿料性質有關,它直接影響經紗上漿率和漿液對紗線的浸透與被覆程度。黏度越大,漿液越黏稠,流動性越差,漿液對紗線的浸透性差,造成被覆上漿。因此上漿過程中,黏度應保持穩定,使上漿率、浸透、被覆維持不變,穩定上漿質量。
絕對黏度的單位是泊(P)或帕·秒(Pa·s),1P=100cP,1P=0.1Pa·s或lcP:1mPa·s。
在度量分散液體的黏度時,也可以使用相對黏度,相對黏度是指分散液體的絕對黏度與介質的絕對黏度之比。
測定漿液的黏度一般用旋轉式黏度計、恩格拉黏度計或簡易漏斗式黏度計。
旋轉式黏度計測得的是絕對黏度,可直接讀出厘泊數;恩格拉黏度計測得的是相對黏度,單位為恩氏黏度(°E):
恩氏黏度=
為求準確,試驗需進行2次以上,取平均值。這兩種方法,一般用于實驗室中黏度的測定。
在調漿和上漿生產現場,通常采用簡易漏斗式黏度計,以漿液從黏度計中漏完所需要的時問來衡量漿液黏度。漏斗用黃銅或不銹鋼制成,試驗時將漏斗沉沒在漿液中,迅速提升至離液面約10cm處,記錄流完漏斗內漿液所需時間,即為漏斗黏度,單位為秒(s)。這種測定方法可以迅速地檢驗漿液的黏度,能及時指導生產,但黏度值與漏斗規格、制造及操作有關,僅能作本單位的對比數據。通常漏斗的規格以“水值”計,目前通用的漏斗水值是3.8,指漏完一漏斗常溫清水所需時間為3.8s。
(四)漿液的酸堿度
漿液的酸堿度(pH值)是漿液中氫離子濃度(負對數)的指標。氫離子濃度大,漿液呈酸性;反之,則呈堿性。漿液的pH值不僅影響紗線及織物的物理機械性能,而且對漿液黏度、黏附力、浸透性等有密切關系。pH
各種纖維的化學結構與化學性質不同,對pH值的適應性也各不相同。酸性漿對纖維素纖維不利,宜用中性或堿性漿。蛋白質纖維遇堿易水解,宜用中性或微酸性漿。粘膠、醋酯等再生纖維素纖維,宜用中性漿。各種合成纖維不宜使用堿性較強的漿。各種漿液也用自己最適宜的值。如淀粉漿,酸性會使它不斷水解,影響黏度與黏附性,漿液pH值宜在7—8。動物膠在微酸性時較穩定,堿性會引起水解。纖維素衍生物或變性淀粉漿宜為中性或微堿性。合成漿料應避免強酸性,但它對堿也不穩定,如酯型或酰胺型的合成漿料,堿的存在會引起水解,故宜調成中性或微酸性漿液。
漿液的酸堿度可以用精密pH試紙及pH計來測定。用pH試紙測定時,把試紙插入漿液約3~5mm,試紙被溶液浸潤后即可變色,取出后與標準色對比即可確定。 (五)漿液溫度。
漿液溫度是調漿和上漿時應嚴格控制的工藝參數,特別是上漿過程中漿液溫度若發生變化,會影響漿液的流動性,使漿液黏度改變。對于纖維表面附有油脂、蠟質、膠質、油劑等拒水物質的紗線,漿液溫度會影響這些紗線的吸漿性能和對漿液的親和能力,因此,漿液溫度應根據紗線的特性、漿料及工藝特點而定。各種纖維紗線的上漿溫度差別很大,習慣上把上漿溫度分為三類,高溫上漿(90~100℃)、低溫上漿(45~85℃)和室溫上漿(45℃以下)。高溫上漿時,常在漿槽內直接通入蒸汽加熱。低溫和室溫上漿時,漿液溫度高低,主要由供漿溫度來掌握,漿槽內不直接加熱,采用夾層保溫或夾層間接加熱,以維持一定的溫度。
棉紗用淀粉漿一般采用高溫上漿,漿槽溫度98℃左右。因為棉纖維表面含有的棉蠟,影響棉紗的吸漿性能,棉蠟在76~8l℃時才能溶化。而淀粉需在高溫下長時間加熱才能充分糊化,獲得黏
滌/棉紗既有高溫上漿,也有低溫上漿,一般認為,高溫上漿對提高漿液質量有利,漿液的浸透性好,漿膜堅牢。目前,PVA混合化學漿或PVA與淀粉混合漿以高溫上漿居多,漿槽溫度98℃以上。使用純PVA漿可采用低溫上漿,漿槽溫度55—65℃,低溫上漿時黏度穩定,上漿均勻,操作方便,節約能源,不易結漿皮(因為與室溫差異較小),減少了漿斑疵布。對于T65/C35的品種,既可用高溫上漿也可用低溫上漿。而T35/C65的品種,應考慮棉蠟熔化問題,以高溫上漿為好。對細特高密等織造難度大的品種(如府綢),也以高溫上漿為好。
羊毛和粘膠紗不易高溫上漿,因過高的漿液溫度會使羊毛和粘膠纖維的力學性能下降,漿槽溫度以55~65℃為宜。
苧麻紗上漿率比較高,漿液濃度和黏度也高,宜采用高溫上漿,漿槽溫度98℃左右。亞麻紗采用淀粉漿時,應采用半高溫上漿,漿槽溫度80~90℃,采用CMC漿時,宜采用低溫上漿,漿槽溫度70~75℃。黃麻紗采用純PVA上漿時,宜采用低溫上漿,漿槽溫度50~60℃。
各類長絲均采用低溫上漿。粘膠絲采用動物膠與CMC上漿時,漿液溫度60—65℃。當粘膠絲的品質好、濕強高時,上漿溫度可提高到80℃(因為粘膠在高溫漿槽中強力下降較多),以利于浸透。而當品質差、濕強低時,以45℃左右為宜,以免過多損傷粘膠絲的性能。對含油率高的粘膠絲,上漿溫度宜提高到75~80℃。銅氨絲
(六)淀粉漿的分解度
分解度是指漿液中的可溶性物質與已充分分解的物質的質量之和A對漿液中漿料干燥質量B的百分率:
A與B的數值測定分為以下兩個步驟:
(1)將(20±0.1)mL的熟漿逐步稀釋到1000mL,然后取出100mL測定其烘干后的質量B。
(2)讓稀釋后的漿液在500mL量筒內靜置24h,再于量筒的2/3高度處吸取100mL溶液,測定其烘干后的質量A(沉淀在量筒底的是未溶解或分解不充分的漿料,懸浮在上面的是已分解或已溶解的漿料)。
這種測定方法的速度太慢,時間太長,不能對調漿工作或淀粉的變性加工起到及時的指導作用。
淀粉的分解度決定了淀粉漿液的流動性能,從而影響漿液對經紗的浸透和被覆程度,實際生產中,淀粉分解度一般掌握在60%~70%。
(七)漿液黏著力
漿液黏著力綜合反映了漿液對紗線或織物的黏附力和漿膜本身強力兩個方面的性能,直接影響上漿后經紗的可織性。
測定漿液黏著力的方法有粗紗實驗法和織物條實驗法兩種。
粗紗實驗法是將300mm長、一定品種的粗紗條在1%濃度的漿液中浸透5min,然后以夾吊方式晾干并測定其斷裂強力,用斷裂強力問接地反映漿液黏著力的大小。
織物條實驗法是將兩塊標準規格的織物條試樣,在一端以一定面積A涂上一定量的漿液后,以一定壓力相互加壓粘貼,然后烘干冷卻并進行織物強力試驗,兩塊織物相互粘貼的部位位于夾鉗中央,測黏結處完全拉開時的強力P,則:
(八)漿膜性能
測定漿膜性能可以從實用角度來衡量漿液的質量情況,在測試前,首先要制備標準的漿膜試樣,然后測定試樣
影響漿膜性能的因素有黏著劑大分子的柔順性、黏著劑的相對分子質量、分子極性及高聚物的結晶能力、所含水分等。
五、漿液的調制
漿液調制方法對漿液的品質有著十分重要的影響,即使選擇了好的漿料,各種材料的配合也很適當,但若調漿方法不合理,操作規程不正確,也不能得到滿意的漿液,達不到預期的上漿效果,這在生產廠是屢見不鮮的。科學而又一致的調漿操作是漿紗質量穩定、良好的基本保證。
調漿方法與操作規程主要取決于漿料種類、各成分的配合以及調漿設備等。化學漿料配方簡單,各成分都是水溶性或水分散性物質,調漿方法也較簡單。淀粉漿、膠類漿以及各種多糖類漿,配方復雜,組分多,有部分材料是非水溶性的,對調漿技術要求較高。
漿液的調和工作在調漿桶內完成,調漿桶分常壓調漿桶和高壓調漿桶兩種,各種調漿桶都具有蒸汽燒煮和機械攪拌兩種功能。高壓調漿桶是在高溫高壓條件下煮漿,黏著劑的溶解速率加快,調漿時間縮短,漿液混合良好。在淀粉漿調制時,利用高溫高壓下的高速攪拌切力強行分解作用,還可以減少分解劑的用量,使漿液迅速達到完全糊化狀態。調制完畢的漿液被輸入到供應桶中,進行上漿的漿液供應。也經常采用供應桶與調漿桶合并使用的方式,直接由調漿桶進行供漿。
(一)調漿方法
漿液的調制方法有定濃法和定積法兩種。定濃法是在規定溫度時調整漿液的濃度(波美度°Bé),以此來控制漿液中含有的漿料量。定積法是在一定體積的水中投入規定量漿料來控制漿料的含量。淀粉漿調制一般采用定濃法,也有既定濃又定積的。合成黏著劑和變性黏著劑的調制一般采用定積法。
(二)漿液調制實例
1.定濃法——淀粉漿的調制淀粉漿的調漿程序可分為準備與調煮兩個階段。
(1)漿料準備。
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②油脂準備:油脂在調漿前應經過乳化處理,簡單的乳化方法是將油脂及油脂重量3%~5%的燒堿、油脂重量一倍的水放入搪瓷桶里,以蒸汽燒煮3-5min后備用。這種方法乳化的油脂可隨配隨用,但質量不穩定,容易產生水、油分層現象,造成漿紗油漬疵點。另一種油脂乳化方法是將油脂投入乳化桶內,加入油脂質量2.5%的乳化劑OP及0.5%燒堿,再加油脂質量50%的水,攪拌乳化2h即成。這種方法可一次制備多次使用,油脂乳化充分、質量穩定。
③2-萘酚準備:在搪瓷桶內放人規定質量的2一萘酚、0.4倍2~萘酚質量的燒堿(如為固體燒堿,則先溶解到≤30%濃度)及適量冷水,然后通蒸汽燒煮,直到2一萘酚溶解,冷卻后加水稀釋10~20倍待用。
④其他助劑準備:其他助劑如分解劑硅酸鈉應稀釋到18%(20°Be),若用燒堿作分解劑,則燒堿要稀釋至8.78%(13°Bé)。燒堿作為中和劑使用時,應先稀釋至3%濃度。
(2)漿液調煮。將一定質量的干淀粉(或一定體積的淀粉生漿)投入到調漿桶中,與一定體積的水攪拌混勻,再加入2一萘酚溶液,待攪拌10~15min均勻混合后,升溫至40%時,將漿液的pH值校正到7。如漿料中有增重填充劑(如滑石粉),則在校正pH值之前加入滑石粉懸濁液。然后開蒸汽加熱到定濃溫度(一般為50%),校正漿液至規定濃度。繼續加熱至60%,投入規定量的分解劑(硅酸鈉),然后升溫至65℃后加入油脂,再繼續加熱到規定溫度。如以熟漿供應,煮沸后燜漿30min即可供漿。如以半熟漿供應,則將漿液加熱到80~85%,維持一定時間后供漿。
(3)淀
①分解劑的作用溫度:在調漿過程中,各種淀粉分解劑的投人時間和投入后漿液溫度的控制,應與它們發生分解作用的溫度相適應。例如,硅酸鈉只有在高溫下才對淀粉進行分解,因此硅酸鈉應在漿溫60℃時投入,投入后應立即升溫。次氯酸鈉的氧化分解溫度是室溫,因此次氯酸鈉應在50%定濃后加入,并燜20min,以便有效氯充分發揮作用。使用DDF作淀粉分解劑時,應在40%左右維持一定時間,以保證DDF中的淀粉酶對淀粉有一個充分的分解時間,并在80%以上的熟漿時再維持一定時問,使DDF中的尿素也能起到有機堿對淀粉的分解效能。②供漿溫度:熟漿以95~98℃供應,漿液在調漿桶內經煮沸和燜煮后,已經達到完全糊化狀態,因此上漿時漿液黏度比較穩定。但熟漿使用時間不可過長(玉蜀黍淀粉漿為3~4h),長時間的燒煮和機械作用會使黏度下降,影響上漿質量。熟漿的黏度較大,在輸漿管道中因溫度下降容易堵塞管道。為彌補這些不足,可以采用小量調漿、縮短輸漿管路和減少機械作用等措施。半熟漿以80~85℃供應,在預熱漿箱中加熱煮熟,達到完全糊化。半熟漿流動性能較好,不易堵塞管道,漿液從完全糊化到使用的時間間隔短,有利于漿液黏度穩定。但是,漿液在預熱漿箱和漿槽之間不斷循環,輸入到預熱漿箱中的部分半熟漿未經煮熟就被送入漿槽進行上漿,這會給漿液的溫度和黏度穩定帶來不利影響。
2.定積法——PVA漿調制
(1)完全醇解型PVA漿的調制:在調和桶內先放人一定量的冷水,攪拌時徐徐地投入PVA。在室溫的水中,完全醇解型PVA幾乎不溶解,攪拌時易分散,不會結塊。投料完畢后,立即開動蒸汽,一邊攪拌,一邊升溫到97~98℃,經1—1.5h即可完全溶解。對質量較差或醇解度很高的纖維級PVA,溶解時間需在2h以上。 <
(2)部分醇解型PVA漿的調制:部分醇解型PVA在低溫條件下溶解度較高,但開始溶解時易結塊,加料速度應盡可能慢。加料后不要立即升溫,先充分攪拌10~15min,待所結成的塊狀物分散以后再開始升溫。為縮短溶解時間,可把溶解溫度升至95℃。
PVA漿液易起泡沫,部分醇解型PVA更為嚴重,調漿時可采取反復多次升溫方法,使氣體逸出;或在溶解之前,將PVA在室溫水中浸泡一晝夜,使所吸附的氣體逸出,可顯著減少調漿時的泡沫。若仍有泡沫,還可加入少量消泡劑。
(三)調漿中應注意的問題
1.淀粉漿的糊化淀粉在水中是經過膨脹、糊化成漿的,在燒煮過程中應使淀粉充分膨脹。在混合漿中,淀粉與其他黏性漿料應分開調煮,待淀粉完全糊化后方可混合。例如,PVA與淀粉混合漿,應分別用調漿桶將PVA溶解、淀粉糊化,然后再混合。若將淀粉放在PVA溶液中燒煮,會使淀粉糊化困難,影響漿液質量。
2.2-萘酚溶液的配制2-萘酚只溶解于堿液,不溶解于水,若將2一萘酚直接加入漿液中,2-萘酚將會沉淀。2-萘酚與含氯化合物易發生化學反應,在使用含氯氧化劑分解淀粉漿時,應待氧化劑分解完畢后,再加入2一萘酚溶液。
3.油脂的乳化漿液用油脂多采用乳化油形式,一般由調漿車間自行乳化制成。乳化方法有多種,可用添加乳化劑的方法,也可用添加苛性堿使一部分油脂生成肥皂,再由肥皂乳化其他部分油脂的方法。紡織廠多用后一種方法,苛性堿的用量應使20%的油脂轉化成肥皂。若苛性堿用量過多,則油脂過多地轉化成肥皂,油脂的柔軟作用將顯著降低,并嚴重惡化漿膜的機械性能及黏附性。若苛性堿用量過少,油脂轉化成肥皂量太少,油脂易上浮,乳化力不足。油脂乳化時宜使用高速攪拌器,油滴顆粒分散得細小均勻,以增加乳化油的穩定性。
六、漿液質量控制
(一)漿液常見質量問題及其形成原因
(1)凝結團塊:助劑在投入淀粉漿液時,沒有充分冷卻;易凝塊的漿
(2)油脂上浮:油脂未經充分皂化;漿液溫度不高,攪拌不足;漿液的擴散性不良等。
(3)黏度太低:漿料品質變化;漿液存放時間過長;冷凝水進入漿液太
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