漿液配方與調漿
隨著上漿要求的不斷提高,經紗上漿通常使用由幾種粘著劑組成的混合漿料或共聚漿料。因此,在紡織廠的漿液調制及漿料加工廠的漿料生產中,都需要對漿液(包括漿料)配方進行設計。漿液配方的設計工作也就是正確選擇漿料組分、合理制定漿料配比的工作。
一、漿料組分的選擇
漿料組分的選擇包括粘著劑和助劑的選擇,選擇時應當遵循以下原則。
1.根據紗線的纖維材料選擇漿料
為避免織造時漿膜脫落,所選用的粘著劑大分子應對纖維具有良好的粘附性和親和力。從粘附雙方的相容性來看,雙方應具有相同的基團或相似的極性。根據這一原則確定粘著劑之后,部分助劑也就隨之而定。幾種纖維和粘著劑的化學結構特點如表3-5所示。
在棉、麻、粘膠紗上漿時,顯然可以采用淀粉、完全醇解PVA、CMC等粘著劑,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。以淀粉作為主粘著劑使用時,漿液中要加入適量的分解劑(對天然淀粉)、柔軟劑和防腐劑,當氣候干燥和上漿率高時,還可以加入少量吸濕劑。
麻紗的表面毛羽聳立,使用以被覆上漿為特點的交聯淀粉或CMC、PVA、淀粉組成的混合漿料,可以獲得較好的上漿效果。
表3-5幾種纖維和粘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 |
淀粉 |
羥基 |
棉纖維 |
羥基 |
氧化淀粉 |
羥基,羧基 |
粘膠纖維 |
羥基 |
褐藻酸鈉 |
羥基,羧基 |
醋酯纖維 |
羥基,酯基 |
CMC |
羥基, 羧甲基 |
滌綸 |
酯基 |
完全醇解PVA |
羥基 |
錦綸 |
酰胺基 |
部分醇解PVA |
羥基,酯基 |
維綸 |
羥基 |
聚丙烯酸酯 |
酯基,羧基 |
腈綸 |
腈基,酯基 |
聚丙烯酰胺 |
酰胺基 |
羊毛 |
酰胺基 |
動物膠 |
酰胺基 |
蠶絲 |
酰胺基 |
滌棉紗的上漿漿料一般為混合漿料。混合漿料中包含了分別對親水性纖維(棉)和疏水性纖維(滌綸)具有良好親和力的完全醇解PVA、CMC和聚丙烯酸甲酯。采用單一粘著劑——部分醇解PVA理論上同樣可行,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粘附性們,但是在實際使用中考慮到價格因素,很少單一使用。
以天然淀粉或變性淀粉代替混合漿中部分PVA漿料,用于滌棉紗上漿,不僅能降低上漿成本,而且還可改善漿膜分紗性能。為提高混合漿中各粘著劑的均勻混和程度,可以在配方中適當增加具有良好混溶性能的CMC含量,但用量不宜過多。
對烘燥后的漿紗進行后上蠟,蠟液中加入潤滑劑和抗靜電劑,以提高漿膜的平滑性和抗靜電性能,使滌棉紗紗身光滑、毛羽貼伏。
羊毛、蠶絲、錦綸絲分子中都含有酰胺基,因此以帶有酰胺基的動物膠和聚丙烯酰胺作為粘著劑就比較適宜。使用動物膠時,要針對動物膠漿膜的特點,在漿料配方中加入柔軟劑和防腐劑。聚丙烯酰胺的吸濕性大,不宜單獨使用,可作為粘著劑中一個組分使用。以聚丙烯酰胺上漿的羊毛坯呢長期放置容易霉
醋酯長絲和滌綸長絲分子中都有酯基,使用含有酯基的部分醇解PVA、聚丙烯酸酯漿料,能滿足長絲上漿所提出的浸透良好、抱合力強、漿膜堅韌的要求,漿料配方中可以酌情加入潤滑劑、浸透劑和抗靜電劑。
動物膠對醋酯絲、粘膠絲具有良好的粘附性,錦綸、羊毛、蠶絲與淀粉、PVA、CMC等粘著劑之間存在較大的親和力,正是因為粘附雙方符合了極性相似的條件。
上漿的目的是提高紗線可織性,使經紗順利通過經緯交織加工,在后道印染整理時,一般要求紗線中的漿料容易被除去。為此,各種粘著劑和纖維之間通常是鍵合相對較弱的氫鍵、分子間鍵、機械鍵(形態鍵)等鍵合連接,而不應當存在穩定的化學鍵結合,以免影響退漿。
2.根據紗線的線密度、品質選擇漿料
細特紗具有表面光結、強力偏低的特點,上漿的重點是浸透增強并兼顧被覆。因此,紗線上漿率比較高,粘著劑可以考慮選用上漿性能比較優秀的合成漿料和變性淀粉,漿料配方中應加入適量浸透劑。
粗特紗的強力高,表面毛羽多,上漿是以被覆為主,兼顧浸透,上漿率一般設計得較低些。漿料的選擇應盡量使紗線毛羽貼伏,表面平滑,純棉紗一般以淀粉為主。
對于捻度較大的紗線,由于其吸漿能力較差,漿料配方中亦可加入適量的浸透劑,以增加漿液流動能力,改善經紗的漿液浸透程度。
股線一般不需要上漿。有時,因工藝流程需要,股線在漿紗機上進行并軸加工。為穩定捻度、使紗線表面毛羽貼伏,在并軸的同時,可以讓股線上些輕漿或過水。
3.根據織物組織、用途、加工條件選擇漿料
制織高密織物的經紗,由于單位長度上受到的機械作用次數多,因此經紗的上漿率要高一些,耐磨性、抗屈曲性要好一些。在織機車速高、經紗上機張力較大時也應如此。粘著劑可以考慮選用PVA、丙烯酸酯類合成漿料和變性淀粉,漿料配方中應加入適量浸透劑。
當車間相對濕度較低時,在使
部分需特殊后整理加工的織物,在不影響漿液性能的前提下,其經紗上漿所用的漿料配方中可直接加入整理助劑。這些助劑除賦予織物特殊的使用功能外,還可以作為一種漿用成分,提高經紗的可織性。
為增強市銷坯布手感厚實、色澤悅目的效果,在漿料配方中可加入適量的增重劑和增白劑。
應當注意,漿料的各種組分(粘著劑、助劑)之間不應相互影響,更不能發生化學反應。否則,上漿時它們不可能發揮各自的上漿特性。例如粘著劑受不同酸堿度影響會發生粘度變化,甚至沉淀析出。離子型表面活性劑與帶非同類離子的漿用材料共同使用會失去應有的效能。
二、漿料配比的確定
漿料組分選擇之后,就需進一步確定各種組分在漿料中所占有的比例。確定漿料配比的工作主要是優選各種粘著劑成分相對溶劑(通常是水)的用量比例。溶劑外的其它助劑使用量很少,可以在粘著劑量確定之后,按一定的經驗比例,直接根據粘著劑用量計算決定。
目前,受紡織工藝研究水平的限制,還不可能以理論分析的方法來精確計算各種粘著劑相對溶劑的最優用量比例。一般都要依靠工藝設計人員豐富的生產經驗和反復的工藝試驗,才能較好地完成漿料配比的優化工作。試驗方法有很多,譬如旋轉試驗設計法、正交試驗設計法、“從好點出發”法等。一種好的試驗方法應當具備試驗次數少,包含信息較廣,最優配比的預報正確、可信等特點,紡織工藝優化工作中常用的二次通用旋轉試驗設計法,是一種比較理想的試驗設計方法。它把工藝參數——各種粘著劑對溶劑的比例作為漿紗工藝過程的輸入變量X;把工藝優化目標——漿紗的各項質量指標作為輸出變量Y,見圖3-8所示。通過試驗和回歸統計,建立起比較精確的X與Y之間的統計關系Y=F(X),利用這些關系,可
三、漿液配方實例(漿液配方實例見表3-6)
(一)純棉、滌棉紗的漿液配方實例
純棉紗一般采用淀粉漿,上漿成本低,上漿效果較好,對環境污染也少。細特高密品種(如純棉府綢、純棉防羽絨布等)上漿時,為提高經紗可織性,也經常采用以淀粉為主的混合漿或純化學漿,化學漿的上漿率比淀粉漿低一些。對于上漿率較高的淀粉漿配方,要適當增加柔軟劑的用量,防止漿膜脆硬。
滌棉紗上漿可以使用以PVA為主的化學漿或純PVA漿。近年來,由于淀粉變性技術發展很快,各種性能優良的變性淀粉不斷開發,并部分取代合成漿料PVA、PMA、聚丙烯酰胺及CMC,用于滌棉品種上漿。混合漿揚長避短,使經紗上漿質量有一定程度的提高。
(二)長絲的漿液配方實例
粘膠長絲和銅氨長絲可以用動物膠和CMC上漿。動物膠為主粘著劑時,漿液配方中加入適量吸濕劑和防腐劑。醋酯、滌綸、錦綸長絲都是疏水性纖維,靜電嚴重,長絲容易松散、扭結,因此上漿時要加強纖維之間的抱合。這些纖維一般以聚丙烯酸酯類共聚漿料上漿,有時也可加入一些低聚合度的部分醇解PVA(如PVA-205)。合纖長絲的含油率要控制在1%左右,含油過多會嚴重影響上漿效果。
表3-6漿液配方實例
序號 |
品種:經特´緯特´經密´緯密(tex)(根/10cm) |
配方 |
上漿率(%) |
1 |
府綢 J15´J15´523.5´283 |
PVA37.5Kg,淀粉50Kg,聚丙烯酰胺20Kg |
10~11 |
2 |
防羽絨布 J9.7 ´J9.7´5551´551 |
PVA179925Kg,PVA20525Kg,變性淀粉37.5Kg,助劑6Kg |
11~12 |
3 |
T65/C35細平布 14.5´14.5´393.5´362 |
PVA37.5Kg,交聯木薯淀粉37.5Kg,PMA20Kg,助劑6Kg,2-萘酚堿液0.15Kg |
12 |
4 |
T65/C35府綢 13´13´433´299 |
改性PVA37.5Kg,磷酸酯淀粉50Kg,PMA25Kg,助劑8Kg,2-萘酚堿液0.15Kg |
10~12 |
5 |
粘膠長絲紡類 |
水100%,骨膠6%,CMC0.4%,甘油0.5%,皂化礦物油0.5%-0.75%,浸透劑0.3%,苯甲酸鈉0.1%-0.3% |
4~5 |
6 |
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 |
7 |
苧麻(平布) 27.8´27.8´213´244 |
總漿液量100%,E43.0%,變性淀粉1.8%,普通淀粉1.8%,乳化油0.2% |
9~10 |
8 |
苧麻(平布)(8.3´2)´(8.3´2) 0;343´264 |
淀粉12kg,CMC9Kg,乳化牛油5Kg,柔軟劑1011Kg,甘油等,調漿到600L |
3~4 |
(三)麻和絹的漿液配方實例
麻紗上漿的要求是漿堅韌完整,紗身毛羽貼伏,使經紗在織機上開口清晰,順利織造。麻紗以貼伏表面毛羽的被覆上漿為主。PVA具有優良的漿膜機械性能。因此被用作主粘著劑。在漿液配方中加入適量的PMA或變性淀粉,則有利于提高PVA漿膜的分紗性能。使漿膜完整、光滑。為提高麻漿紗的柔韌和平滑性能,可以適量用油脂或其它柔較劑,如采用漿紗后上蠟工藝,則效果更為顯著。
四、漿液的質量指標、檢驗及控制
各種漿料的調制方法不同,它們的質量指標也有所差異。漿液的質量指標主要有漿液總固體率、淀粉的生漿濃度、漿液粘度、漿液酸堿度、漿液溫度、淀粉漿的分解度、漿液粘著力和漿膜力學機械性能等。
(一)漿液總固體率(又稱含固率)
漿液質量檢驗中,一般以總固體率來衡量各種粘著劑和助劑的干燥重量相對漿液重量的百分比。漿液的總固體率直接決定了漿液的粘度,影響經紗的上漿量。
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。
(二)漿液粘度
漿液粘度是漿液質量指標中一項十分重要的指標,粘度大小影響上漿率和漿液對紗線的浸透與被覆程度。在整個上漿過程中漿液的粘度要穩定,它對穩定上漿質量起著關鍵的作用。
影響漿液粘度的主要因素有漿液流動時間、漿液的溫度、粘著劑分子量及粘著劑分子結構。
(三)漿液酸堿度
漿液酸堿度(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。漿液酸堿度對漿液粘度、粘著力以及上漿的經紗都有較大的影響。棉紗的漿液一般為中性或微堿性,毛紗則適宜于微酸性或中性漿液,人造絲宜用中性漿,合成纖維不應使用堿性較強
漿液酸堿度可以用精密pH試紙及pH計來測定,用pH試紙測定時,將pH試紙插入漿液大約3-5mm,很快取出與標準色譜比較,即可看出結果。pH計因測定時手續較繁,紡織工廠一般不用。
(四)漿液溫度
漿液溫度是調漿和上漿時應當嚴格控制的工藝參數。特別是上漿過程中漿液溫度會影響漿液的流動性能,使漿液粘度改變,漿液溫度升高,分子熱運動加劇,漿液粘度下降,滲透性增加;溫度降低,則易出現表面上漿。對于纖維表面附有油脂、蠟質、膠質、油劑等拒水物質的紗線而言,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。例如棉紗用淀粉漿一般上漿溫度在95℃以上,有時,過高的漿液溫度會使某些纖維的力學性能下降,如羊毛和粘膠不宜高溫上漿(一般以55~65℃為宜)。
(五)漿液粘著力
漿液粘著力作為漿液的一項質量指標,綜合了漿液對紗線或織物的粘附力和漿膜本身強度兩方面的性能,直接反映到上漿后經紗的可織性。
測定漿液粘著力的方法有粗紗試驗法和織物條試驗法。
粗紗試驗法是將300mm長、一定品種的均勻粗紗條在1%濃度漿液中浸透5min,然后以夾吊方式晾干,在織物強力機上測定其斷裂強力,以斷裂強力間接地反映漿液粘著力。
織物條試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,測粘結處完全拉開時的強力P。則漿液粘著力為強力P與面積A的比值。
影響漿液粘著力的因素有粘著劑大分子的柔順性、粘著劑的分子量、被粘物表面狀態、粘附層厚度、粘著劑的極性基團等。
(六)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,這種試驗也經常被用作評定各種粘著劑材料的漿用性能。
影響漿膜性能的因素有粘著劑大分子的
(七)漿液的質量控制
為控制漿液質量,調漿操作要做到定體積、定濃度、定漿料投放量,以保證漿液中各種漿料的含量符合工藝規定。調漿時還應定投料順序、定投料溫度、定加熱調合時間,使各種漿料在最合適的時刻參與混和或參與反應,達到恰當的混和反應效果,并可避免漿料之間不應發生的相互影響。調制過程中要及時進行各項規定的漿液質量指標檢驗,調制成的漿液應具有一定粘度、溫度、酸堿度。
關車時,要合理調度漿液,控制調漿量,盡量減少回漿。回漿中應放入適量防腐劑并迅速冷卻保存。回漿使用時,可在調節酸堿度后與新漿混合調制使用,或加熱后作為降低濃度的漿直接使用。
五、漿液調制
漿液的調制是漿紗工程中一項關鍵性的工作。在調漿過程中,以一定的漿液調制方法,把漿料調制成適于經紗上漿使用的漿液。漿液調制方法應當根據不同漿料的特性合理設計,一旦確定之后要嚴格遵照執行。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。
漿液的調合工作在調漿桶內完成。調漿桶分常壓調漿桶和高壓調漿桶(見圖3-2)兩種。各種調漿桶都具有蒸汽燒煮和機械攪拌兩種功能。高壓調漿桶的特點是采取高溫高壓煮漿,在高溫高壓條件下,粘著劑的溶解速率加快,調漿時間縮短,并且調合的漿液混和良好。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,還可以減少分解劑的用量,并使漿液迅速達到完全糊化狀態。
漿液調制完畢后,把漿液輸入供應桶中,進行上漿的漿液供應。目前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。如供漿過程時間較長,為防止漿液不勻,要進行攪拌,但攪拌速度應為低速,以免粘著劑分子受過度的機械剪切作用發生裂解,使漿液粘度下降。
漿液的調制方法有定濃法和定積法兩種。定濃法一般用于淀粉漿的調制,它通過調整淀粉漿液的濃度來控制漿
六、漿液的輸送
漿液以重力輸送和壓力輸送兩種形式,通過輸漿管路送往漿紗機的預熱漿箱。預熱漿箱的浮球閥在箱內漿液液面低于某一高度時打開,漿液流入箱內;當液面高于一定高度時,閥門關閉,停止進漿。
(一)重力輸送
重力輸送是利用漿液的自重,依靠調漿桶與預熱漿箱之間較大的高度差,讓漿液自動地沿輸漿管路流入預熱漿箱。這種輸漿形式避免了輸漿泵的機械作用,對于漿液粘度穩定十分有利。因此,重力輸送形式被廣泛采用,在中、小型織布廠,輸漿管路不長的條件下,更是屢見不鮮。重力輸送的缺點是漿液在輸漿管路中有靜止階段,會引起不定量的沉淀,影響漿液濃度和上漿質量。另外,高粘度漿液的重力輸送也比較困難,所以在重力輸送的管路中往往也設有壓力輸送的備用旁路,當輸送流動性較差的漿液時,可以改用重力、壓力并用的輸送形式。
(二)壓力輸送
壓力輸送是利用輸漿泵的機械作用把漿液輸送到預熱漿箱。它的優點是輸送能力強,即使是高粘度的漿液也能順利輸送。但是,泵對漿液產生機械剪切作用,使粘著劑大分子裂解,粘度下降。
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