浆液配方与调制
随着上浆要求的不断提高,使用单独的一种浆料往往难以满足经纱上浆的各项要求,一般都由两种或两种以上的浆料混合,再进行合理的配比才能基本满足生产要求。确定浆液配方应遵循两个原则:
(1)浆料配合的种类以少为好:各种物质的相容性总是有差异的,使用多种组分的配合,对上浆均匀性有害无益。而且某些用量甚小的组分,其作用是否能发挥出来,也值得探讨。
(2)各组分之间不应发生化学反应:一般来说,配方中所选用的浆料,要求它们都能发挥各自的特性(如柔软剂、浸透剂等),因此,浆料各组分之间应该是物理的混合过程。从浆料的实际应用及发展趋势来看,浆料组分在减少,目前出现的组合浆料,或叫现成浆料,实质还是~个混合浆料。
一、确定浆液配方的依据
(一)根据纱线的纤维材料选择主浆料
为避免织造时浆膜脱落,所选用的黏着剂大分子应对纤维具有良好的黏附l生和亲和力。物理化学中“相似相容”定理指出:极性相似的物质可以相互溶和。所以,浆料和纤维应具有相同的基团或相似的极性。常用黏着剂和纤维的化学结构特征(即所带基团)如表3—3所示。
表3—3几种纤维和黏着剂的化学结构特点对照表
浆料名称 |
结构特点 |
纤维名称 |
结构特点 |
天然淀粉 |
羟基 |
棉、麻 |
羟基 |
氧化淀粉 |
羟基、羧基 |
Lvocel |
羟基 |
酸解淀粉 |
羟基 |
竹纤维 |
羟基 |
交联淀粉 |
羟基、醛基、酯基 |
木质素纤维 |
羟基 |
酰胺淀粉 |
羟基、酰胺墓 |
Modal |
羟基 |
羧甲基淀粉 |
羟基、羧酸根 |
玉米纤维 |
羟基、羧基 |
磷酸酯淀粉 |
羟基、磷酸根 |
大豆纤维 |
酰胺基 |
醋酸酯淀粉 |
羟基、酯基 |
羊毛 |
酰胺墓 |
接枝淀粉 |
羟基、羧基、酯基 |
丝 |
酰胺基 |
完全醇解PVA |
羟基 |
牛奶纤维 |
酰胺基 |
部分醇解PVA |
羟基、酯基 |
甲壳素纤维 |
酰胺基、羟基 |
褐藻酸钠 |
羟基、羧基 |
涤纶 |
酯基 |
CMC |
羟基、羧甲基 |
锦纶 |
酰胺基 |
动物胶 |
酰胺墓 |
维纶 |
羟基 |
聚丙烯酸盐类 |
羧墓、羧酸根 |
腈纶 |
腈基 |
聚内烯酸酯类 |
酯基、羧酸根 |
丙纶 |
烃基 |
聚丙烯酰胺 |
酰胺基、羧酸根 |
芳纶 |
酰胺基、芳烃 |
在棉、麻、粘胶纱上浆时,可以选用淀粉、褐藻酸钠、CMC、完全醇解PVA等黏着剂,因为它们的大分子中都有羟基,从而相互之间具有良好的相容性和亲和力。
在涤/棉纱上浆时,可以采用单一黏着剂——部分醇解PVA,因为部分醇解PVA中既有亲水性的羟基,又有疏水性的酯基,对涤/棉纱具有较强的黏附性。但涤/棉纱上浆一般采用混合浆料,如完全醇解PVA、CMC、聚丙烯酸甲酯混合浆料或淀粉(变性淀粉)、部分醇解PVA、CMC混合浆料。混合浆料中既含有对亲水性纤维具有良好亲和力的完全醇解PVA、
羊毛、蚕丝、锦纶丝分子中都含有酰胺基,因此,采用带有酰胺基的动物胶和聚丙烯酰胺为黏着剂比较合适。但聚丙烯酰胺的吸湿性大,不宜单独使用。也可以使用淀粉、PVA、CMC浆料,因羟基和酰胺基都是极性基团,可以互溶。
涤纶长丝分子中含有酯基,采用部分醇解PVA、聚丙烯酸酯浆料,可以满足长丝上浆浸透良好、抱合力强、浆膜坚韧的要求。
醋酯长丝分子中含有羟基、酯基,采用部分醇解PVA、聚丙烯酸酯、动物胶浆料,黏附性良好。
粘胶长丝分子中含有羟基,动物胶与其的黏附性好。
(二)根据纱线的线密度、品质选择浆料
细特纱具有表面光洁、强力偏低的特点,上浆的重点是浸透增强并兼顾被覆,纱线上浆率较高,可考虑选用上浆性能较好的合成浆料,配方中应加入适量柔软剂与浸透剂。粗特纱的强力高,表面毛羽多,上浆以被覆为主,兼顾浸透,上浆率较低,以贴伏毛羽、表面平滑为主。捻度大的纱线,由于其吸浆能力差,应加入适量浸透剂,以增加浆液流动能力,改善经纱的浸透程度。对毛羽较多的纱线,应使用黏附力强的浆料。
股线及强捻丝一般不上浆,有时在织制性能要求较高的织物时,可通过上轻浆的办法,提高织机的效率。
(三)根据织物结构选择浆料
高密织物或交织次数多的织物,由于单位长度纱线所受到的机械作用次数多,上浆率要高些,耐磨性、抗屈曲性要好。例如,同为平纹织物、13tex×13tex的涤/棉(65/35)细布和府绸,因经、纬紧度不同,细布用PVA与变性淀粉混合浆上浆就能满足要求,而府绸需用PVA与变性淀粉+聚丙烯酸
织物组织可反映经、纬纱交织点的多少,平纹织物的经纬纱交织点最多,经纱运动及受摩擦次数最多,因此对上浆的要求比斜纹、缎纹组织高。
(四)根据加工条件选择浆料
浆料配方应随气候条件及车间相对湿度做相应的变动。北方地区在浆液配方中,常使用甘油作吸湿剂,使浆膜柔软,但在潮湿季节应停止使用,以防浆纱的粘并,而南方地区就没有必要使用甘油。
织造车间温湿度条件,会直接影响到浆料的实际使用,例如聚丙烯酸盐,在相对湿度较低的环境中,与淀粉的混合浆是涤/棉纱良好的浆料,但在相对湿度大于70%时,由于这种浆料的吸湿性太强,浆纱会发生严重粘并,甚至无法使用。
(五)根据织物用途选择浆料
浆料的选择与配合还必须考虑织物的后处理与用途,若织物以坯布供应市场,则浆料的选择主要考虑坯布的色泽与手感。若织物用于印染加工,则浆料的选择不仅要考虑退浆方便,而且要了解织物的整理工序。先烧毛、后退浆的整理工艺,不宜使用氯化锌(防腐剂)、氯化镁(吸湿剂)等辅助材料及PVA浆料。因为氯化物遇高温会分解出酸根,损伤纤维。而PVA经烧毛高温处理后,局部过热,易发生脱水固化,溶解性下降,造成退浆困难。
需长时间贮存或运输的坯布,浆液中应添加防腐剂。若立即供应染整厂进行后整理的坯布:可不用或少用防腐剂。防腐剂的使用量也随气温湿度条件而异。
(六)根据浆料性质选择浆料
浆料品质及结构特点是选择浆料的关键因素。各种浆料的特点,在第一节已叙述。
浆液配方的制定一般先根据理论和经验资料选定一个初步配比方案,然后进行小批量试验性生产,对浆液质量、织造效果及织物质量进行测试,并考虑退浆及环保、价格等因素,对初始配方进行修正,最后定出合适的配方,投入大面积生产。
二、几种主体浆料的配合要求
(一)淀粉
天然淀粉是非水溶性聚合物,在水中糊化成浆时,以破碎粒子状或碎片状悬浮于水中,黏
淀粉大分子主链是六环糖,大分子链柔顺性低,浆膜粗糙、脆硬.一般需配用油脂类的柔软剂,用量宜在2%—8%(对淀粉的质量分数),不宜多加,不然会削弱浆膜强度及黏附力。若用于天然纤维卜浆,由于淀粉本身易发霉,常需配以防腐剂,2一萘酚的用量一般为0.2%~0.4%(对淀粉的质量分数)。变性淀粉或淀粉衍生物,不需添加分解剂,只需配用适量柔软剂及防腐剂,油脂用量也可比天然淀粉低一些。
(二)聚乙烯醇(PVA)
PVA是一种性能优良的化学浆料。对一般天然纤维纱,从上浆性能来说,PVA可单独上浆,不需要加其他助剂。对低特高密织物,油脂用量也不宜超过2%(对PVA质量分数)。PVA与淀粉的混溶性差,易分层,尤其是完全醇解PVA。在这种混合浆中,常需加入少量的CMC,以增加它们的相混能力。同样原因,PVA与聚丙烯酸酯浆料混用时,有时也需加一些CMC。
PVA的成膜性好而黏附力一般,用纯PVA浆时浆纱的毛羽反而比原纱多,浆纱在浆纱机出烘燥区的分纱辊处有严重的劈纱现象。在使用以PVA为主体的浆液上浆时,也应注意这种现象。PVA一般与变性淀粉混合使用,可改善浆膜的分纱性能。
PVA可用于短纤维纱或长丝等各种纤维上浆,但对疏水性强的涤纶、丙纶等合成纤维,黏附力较弱,有时需混用丙烯酸酯浆料。
从PVA浆料本身来说,不必添加防腐剂、吸湿剂等辅助材料。
(三)丙烯酸类浆料
这类浆料的大分子主链是碳一碳单键,侧基的极
(四)纤维素衍生物
这类浆料中用得最多的是羧甲基纤维素(CMC),它虽可单独用于粘胶纤维纱或中、高特棉纱上浆,但CMC黏附性较差,浆纱手感太软,价格较高,单独上浆已不多见。在CMC浆料中,只需配用少量油脂作柔软剂,油脂用量约2%~4%(对CMC质量分数)。为防止发霉,CMC浆中应配用一些防腐剂。
CMC有良好的乳化能力,在混合浆中可增进浆料之间的相容性,使浆液混合均匀,有利于上浆均匀。CMC吸湿性强,特别是一些含盐量较高的粗制品,其钠盐在相对湿度80%条件下,吸湿率可达30%以上,因而应注意浆纱粘并问题。
(五)褐藻酸钠
褐藻酸钠的特点是密度小,黏度高,属于被覆性浆料,上浆率不可能很高,浆膜较脆硬,常需加入浸透性强的表面活性剂。褐藻酸钠本身是阴离子型聚合物,一般应使用阴离子型或非离子型表面活性剂,用量为浆液体积的0.1%以下。
褐藻酸钠大分子主链也是六环糖,油脂是常用的辅助材料,以增加浆膜柔软性,用量为褐藻酸钠质量的2%~6%。褐藻酸钠本身极易被微生物侵蚀,常需添加防腐剂。
(六)浆料在配合使用时应注意的问题
(1)各组分之间应能充分混合,没有上浮物,也不应有沉淀物,一桶浆在使用的4~8h内应不会分层。
(2)在淀粉、CMC、褐藻酸钠浆液中,pH值一般应大于7。若呈酸续表性,会使大分子中的甙键水解断裂,黏度下降,恶化浆液质量。酸性条件还会使褐藻酸钠沉淀析出。
(3)PVA或丙烯酸类浆料的浆液,不宜在碱性条件下使用。碱性条件会使部分醇解PVA或丙烯酸类浆料发生不可逆的水解反应。也会使完全醇解PVA生成
(4)在浆液配方中,应尽量避免使用含有二价金属或重金属盐类的辅助材料,也应尽量避免使用硬水。这些盐类会使CMC、褐藻酸钠的溶解性恶化和析出沉淀。若浆液中加有乳化油或皂化油,这些盐类也会破坏乳化或皂化的结构,生成不溶性金属盐,造成浆斑等疵点。
(5)浆液中若有离子型物质,应尽量采用带有同类离子的材料配合。阴离子型材料与阳离子型材料不能一起应用,否则会发生化学反应,达不到所期望的性能。因此,在褐藻酸钠或CMC浆中,不能使用阳离子型表面活性剂,宜用阴离子或非离子型表面活性剂。
(6)2一萘酚是经纱上浆中常用的防腐剂,它不溶于水,只能溶解于稀碱液。按计算,溶解1g2一萘酚只需0.241gNa0H,为使反应能充分进行,一般用0.3~0.4gNa0H即可,切勿多用,否则它不仅会改变浆液的pH值,还会破坏化学浆料的性能(被皂解)。三、浆液配方实例
(一)纯棉纱的浆液配方实例
当前,纯棉纱的浆液配方主要以变性淀粉为主体浆料,根据线纱线密度和织物紧度等因素,选用一定量的PVA或丙烯酸类浆料。粗平布的上浆特点:重被覆、贴毛羽、降摩擦。中平布:浸透、被覆并重,贴伏毛羽,提高耐磨性。细平布:重浸透、求被覆、增强力、保弹性、顾耐磨。府绸:浸透与被覆并重,增强、耐磨、保伸。防羽绒布:浸透为主、被覆为辅,提高强力和耐磨性。纱卡其、斜纹类织物:织造时经纱间摩擦次数及打纬阻力较平纹织物小,减磨剂用量可适当减少,上浆以被覆为主。直贡:以减磨为主,兼顾浸透。另外,制定浆液配方还应考虑所用织机种类。
绝棉织物浆液配方实例如表3—4所示。
3—4纯棉织物浆液配方实例
序号 |
品种:经特×纬特(te×) 经密×纬密(根/10cm) |
配方 |
上浆率(%) |
1 |
粗平布 32×32 251.5×244 |
变性淀粉100%,乳化油2%,2—萘酚0.4%,烧碱0.2% |
6—8 |
2 |
市布 28×28 236×228 |
变性淀粉100%,乳化油2%,2—萘酚0.2%,烧碱0.1% |
8~10 |
3 |
细布 14×14 362×345 |
变性淀粉100%,PVAl0%,乳化油2%,2—萘酚0.2%,烧碱0.1% |
10—11 |
4 |
纱府绸 14.5×14.5 523.5×283 |
变性淀粉100%,PVA20%,丙烯酸类10%,乳化油4%,2—萘酚0.4%,烧碱0.2% |
11—12 |
5 |
精梳棉防羽绒布 JC9.7×JC9.7 551×551 |
变性淀粉100%,PVAS0%,丙烯酸类10%,乳化油4%,2—萘酚0.4%,烧碱0.2% |
13~15 |
6 |
精梳棉纱卡其 JC24.3×JC24.3 523×228 |
变性淀粉100%,PVAl5%,乳化油1%,1—萘酚0.4%,烧碱0.2% |
11—12 |
7 |
直贡 JC9.7×JC9.7 787.5×630 |
PVA--205MB20kg,PVA——179940kg,磷酸酯淀粉50kg,CD—Pr8kg,蜡3kg,调浆体积900L |
14.5 |
(二)涤/棉纱的浆液配方实例
涤/棉纱最常用的混纺比是65/35,在这种混纺比下织物的物理机械性能和服用性最佳,但近年来也出现了其他混纺比产品。混纺比不同,浆料的选用也就有所差异,一般来说,涤纶的含量比例越高,浆液配方中疏水性浆料的含量也越高。表3—5是几种涤/棉纱织物的浆料配方。
表3—5涤/棉织物浆液配方实例
序号 |
品种:经特×纬特(tex) 经密×纬密(根/10cm) |
配方 |
上浆率 (%) |
1 |
T65/C35细布 13×13 377.5×342.5 |
变性淀粉50-60kg,PVA20—30kg,丙烯酸类15kg,乳化油2kg,2—萘酚0.2kg,NaOH0.1kg |
10—11 |
2 |
1B5/C35纱府绸 13×13 523.5×283 |
变性淀粉45-55kg,PVA25—35kg,丙烯酸类15kg,乳化油4kg,2—萘酚0.2kg,NaOH0.1kg |
12—13 |
3 |
T65/C35卡其 29×35 472×236 |
变性淀粉50-60kg,PVA20~30kg,丙烯酸类10kg,乳化油4kg,2—萘酚0.2kg,NaOH0.1kg |
11—12 |
4 |
T65/C35防羽绒布 13×13 472×433 |
变性淀粉40-50kg,PVA40-60kg,丙烯酸类20kg,乳化油2kg,2—萘酚0.2kg,NaOH0.1kg |
12—14 |
(三)长丝的浆液配方实例
绢丝是一种蛋白质纤维,表面光滑、线密度小。绢丝绸的经纬密度很高,织造时经纱所受的摩擦及机械作用十分强烈,但绢丝绸的织造工艺通常采用股丝,并经烧毛处理。桑蚕长丝由于自身的丝胶不是全部脱净的,通常不需要上浆。对绢丝中的纳丝纺(属废纺制)的经纱需要上浆,这种纱较粗,结构蓬松,毛羽多,但吸浆能力较强,浆料的选释可与一般棉纱上浆类同。粘胶长丝表面光滑、低捻或无捻,纤维之间抱合力很小,选用的黏着剂应对纤维的黏附力高,形成的浆膜坚韧,浆液的浸透性好。淀粉的黏附力及成膜性不满足长丝上浆要求,主要采用动物胶(骨胶、皮胶或明胶)、海藻酸作黏着剂,为使浆膜柔软及改善低温上浆对浆液的浸透性,在配方中需要使用柔软剂和浸透剂。也经常混用一定量的PVA、丙烯酸盐类或聚丙烯酰胺等合成浆料。铜氨丝上浆的要求基本与粘胶丝相同,但对疏水性较强的醋酯纤维长丝,不仅要用浸透剂与抗静电剂,而且宜用合成浆料(例如,PVA、聚丙烯酸盐或苯乙烯一马来酸酐共聚物)。长丝上浆率比相应的短纤纱低得多。
无捻或低捻合纤长丝上浆,主要目的是增强纤维间的抱合力,选用的黏着剂主要是低聚合度的部分醇解PVA与丙烯酸酯类,玻璃化温度较高的丙烯酸酯的共聚浆料,或水分散性聚酯。几种典型长
表3—6长丝织物浆料配方实例
序号 |
品种 |
配方 |
上浆率 (%) |
1 |
粘胶长丝纺类 |
动物胶10kg,PVA2kg,柔软平滑剂0.5-0.7kg,浸透剂0.1—0.3kg,吸湿剂0.3-0.5kg,浆液量300L |
4-5 |
2 |
醋酯长丝平纹织物 |
水100%,PVA--2052.5%,聚丙烯酸酯3%,乳化油0.5%,抗静电剂0,2% |
3—5 |
3 |
锦纶丝、涤纶丝 |
水100%,聚丙烯酸酯1%—4%,减磨剂0.5% |
4—5 |
4 |
低弹涤纶丝 |
水100%,聚丙烯酸酯7% |
7~8 |
(四)麻纱浆液配方实例
麻纱分亚麻纱、苎麻纱和黄麻纱等,通常只有苎麻纱及亚麻纱需要上浆。苎麻纱表面毛羽多而长,纤维刚性大,上浆目的主要是贴伏毛羽,增加耐磨性能,保持纱线的弹性与伸长,偏重于表面上浆。一般用天然淀粉或低分解度的淀粉浆,配用较高数量的油脂,以免浆膜脆硬。对较细的纱来说,可配用少量的化学浆。上浆率的掌握也比相应的棉纱高。亚麻纱表面毛羽较苎麻纱光洁,基本上可采用棉纱上浆的配方。亚麻纱上浆率较低,有时还配用少量甘油作吸湿剂,以改善哑麻纱的粗糙度。
麻纱织物的浆液配方实例如表3—7所示。
表3—7麻纱织物的浆液配方实例
序号 |
品种:经特x纬特(tex) 经密×纬密(根/10cm) |
配方 |
上浆率(%) |
1 |
苎麻纱平布 27.8×27.8 |
氧化淀粉100kg,PVA50kg,乳化油6kg |
8—10 |
2 |
苎麻平布 20.8×20.8 |
氧化淀粉100kg,PVA30kg,丙烯酸类4kg,乳化油6kg |
10—12 |
3 |
亚麻/棉混纺纱55/45 20.8×20.8241×230 |
氧化淀粉100kg,PVA40kg,丙烯酸类5kg,乳化油5kg |
11~13 |
注表中丙烯酸酯共聚物量折成100%含固量计算。
(五)毛纱浆液配方实例
毛纤维是由各种氨基酸组成的蛋白质纤维,弹性好、纤维长,强度也可满足织造需要。我国绝大多数毛纺厂不设浆纱车间,一般都采用股线织造。为防止高速整经产生静电,并适应无梭织机高速、大张力的织造,常在分条整经时对经纱上蜡、给油或上合成浆料的乳化液,以代替浆纱。毛纱在整经过程中所用乳化液有乳化油、乳化蜡、合成浆料乳化液等几种。织造单纱或轻薄型的股线毛织物时,经纱必须上浆,上浆目的主要是贴伏毛羽及适当增加强度。由于羊毛纤维表面含有大量鳞片,很易毡缩,上浆温度不宜过高。精梳毛纱一般可用水溶性的变性淀粉浆,可加入少量明胶作辅助黏附剂。粗梳毛纱可用动物胶作主体浆料,目前多用可低温上浆的磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉或尿素淀粉等变性淀粉,与PVA、丙烯酸盐类或聚丙烯酰胺等合成浆料混合。毛纱上浆的湿态经纱张力不能过大,以免浆纱伸长过大;湿态经纱相互问尽可能不要接触,以免分纱时撕裂浆膜,导致毛羽大量增加。毛织物的浆液配方实例如表3—8所示。
表3—8毛织物的浆液配方实例注
序号 |
纱线品种 |
配方 |
1 |
粗梳毛纱(单纱)(31.5tex) |
羧甲基淀粉70kg,PVA(0588)0.14kg,明胶2.5kg,甘油2.5kg,蜡2.0kg,油脂0.5kg,润滑剂0.35kg,浆液量700L |
2 |
粗梳毛纱(股线)(19.2tex/2) |
羧甲基淀粉46kg,PVA(0588)0.092kg,皮胶3kg,甘油4kg,浆液量800L |
3 |
精梳毛纱(单纱)(25tex) |
羧甲基淀粉30kg,PVA(0588)5ks,聚丙烯酰胺10kg,油脂3kg,浆液量500L |
4 |
精梳毛纱(股线)(13.9tex/2) |
羧甲基淀粉20kg,PVA(0588)5kg,油脂1kg,浆液量500L |
注1.聚丙烯酰胺含固量为20%。
2.明胶、蜡与油脂预先调制成乳液,再加入淀粉浆中。
(六)新型纤维织物的浆液配方实例
1.Coolmax纤维织物Coolmax纤维由杜邦公司研发,属对苯二甲酸乙二酯纤维,是具有4条排汗管道的异形截面聚酯纤维,这种纤维的比表面积比同线密度普通圆形截面纤维大19.8%,具有优良的导湿快干性能一上浆原则要兼顾渗透与被覆,毛羽伏贴,浆膜完整,同时应控制浆纱伸长率在0.8%以内。
2.大豆蛋白纤维织物大豆蛋白纤维的主要成分是蛋白质,是一种易生物降解的纤维。由于大豆蛋白纤维间抱合力差,易再生毛羽,因此上浆以被覆为主,浸透为辅。
3.Tencel纤维织物Tencel纱线刚度大,毛羽多,强度高,上浆以贴伏毛羽为主,增强为辅。由于Tencel在高压力下易原纤化,因此压浆辊压力不宜过高,同时要严格控制浆纱伸长。又因Tencel纤维表面光滑,抱合力差,湿强大
4.Modal纤维织物Modal的特点是比电阻较大,易产生静电,使纱线发毛,同时静电对飞花的吸附会使经停片处集聚花衣,经纱相互缠绕,从而造成经纱断头增加,影响织造效率。另外,Modal纱毛羽较多,吸湿性强,毛羽易造成经纱粘连,影响经纱开口清晰度。
5.牛奶蛋白纤维织物牛奶蛋白纤维是以牛奶蛋白质与大分子有机化合物为原料,人工合成的一种纺织新材料。主浆料选用带有疏水性基团、黏结性好的浆料,浆液黏度、上浆率应适当偏高。为避免牛奶蛋白纤维的内在品质受损,浆槽温度和烘筒烘燥温度应偏小掌握。
6.竹纤维织物竹纤维又称邦博纤维,具有较高的强力和较好的耐磨性能,弹性回复性好,比电阻大,静电现象严重,毛羽较多。由于竹纤维纱吸湿导湿性强、纤维问易相对滑移,浆纱工艺采用小张力、少伸长、轻加压、重被覆的工艺原则,以保证耐磨、保伸、增强和减摩擦的上浆效果,提高纱线的可织性。
几种新型纤维的浆液配方实例如表3—9所示。
表3—9新型纤维织物浆液配方实例
拱序号 |
品种:经特×纬特(tex) 经密×纬密(根/10cm) |
配方 |
上浆率(%) |
1 |
Goolma×纤维色织平纹织物 14.5×14.5472×276 |
聚酯P2845kg,PVA--205MB45kg,酯类淀粉200HAP25kg,抗静电剂5kg,SLMD---963kg |
14 |
2 |
大豆蛋白府绸 15.5×15.5433 ×259.5 |
变性淀粉50kg,PVAl5kg,丙烯酸类浆料6kg,CD--52蜡片1kg,高效平滑剂1ks |
9—11 |
3 |
Tencel纤维气有斜纹织物 G100TS14.8×14.8 472×314.15 |
小麦双变性淀粉32%,乳化油2.5%,PVA100%,LGl0133%,S1CD6%,PVA--2051.5%,后上蜡4% |
10.5~13.5 |
4 |
Modal府绸 14.8×14.8443×299 |
PVA37.5kg,磷酸酯淀粉50kg,CD—Pr5kg,SLMO--963kg,抗静剂1.5kg,调浆体积950L |
’9—10,5 |
5 |
牛奶弹力府绸 13.1×11.8566.5×283 |
丙烯酸75kg,PVA50kg,蜡3kg,CD—Pr8kg |
15—17 |
6 |
竹纤维平交织物 14.7×14.7528×283 |
变性淀粉50kg,PVAl79935kg,SBF丙烯酸浆料lOkg,抗静电剂1—2kg,平滑剂1.5—2kg |
8—10 |
四、浆液的质量指标及其检验
各种浆料的特性不同,它们的调制方法也不一样,浆液的质量指标也有差异。浆液的质量指标主要有浆液总固体率、淀粉的生浆浓度、浆液黏度、浆液酸碱度、浆液温度、淀粉浆的分解度、浆液黏着力和浆膜力学机械性能等。 <
(一)浆液总固体率(又称含固率或含固量)
浆液总固体率是指浆液中含有干浆料的百分数,即各种黏着剂和助剂的干燥质量相对浆液质量的百分比。其计算公式为:
式中:A——浆液中各种黏着剂和助剂的干燥质量;
B——浆液的质量。
浆液的总固体率直接决定了浆液的黏度,从而影响经纱的上浆率,因此调浆时浆液总固体率要准确稳定,以保证浆纱质量稳定。
测定浆液总固体率的方法有烘干法和糖度计(折光仪)检测法。
烘干法测定是将浆液称重后置于沸水浴上,待蒸去大部分水分之后,再在温度为105~110℃的烘箱中烘至恒重,然后放入干燥器内冷却并称重,最后按定义公式计算浆液的总固体率。烘干法测定比较精确,但测定所需时间长(一般5~6h),不能及时指导生产。
糖度计(或折光仪)检测法是根据溶液的折射率与总固体率成一定比例的原理,在糖度计(或折光仪)上测定浆液的折射率,然后换算成浆液的总固体率。糖度计检测法测得的总固体率与浆液实际总固体率有一定差异,但测定所需时间短(1min内即可测出结果),可以在调浆现场测定,能及时指导生产。
(二)淀粉的生浆浓度
淀粉的生浆浓度以波美(Baume)比重计测定,其单位为波美度(°Bé)。它间接反映了无水淀粉与溶剂水的质量比,浆液的波美(Bau—me)浓度与体积质量之间的关系为:
式中:γ——浆液的体积质量;
α——浆液的波美浓度,°Bé。
例如:淀粉的生浆浓度为5°Bé,则其体积质量为:
由于浆液温度的变化影响浆液的体积质量和浓度,因此调浆时规定:淀粉生浆浓度在浆温50℃时测定。这时淀粉尚未糊化,悬浮性较好,沉淀速度缓慢,用波美比重
(三)浆液黏度
浆液黏度是描述浆液的流动行为,即浆液流动时内摩擦力的物理量。黏度是浆液的重要质量指标之一,与浆料配方、浆液浓度、主浆料性质有关,它直接影响经纱上浆率和浆液对纱线的浸透与被覆程度。黏度越大,浆液越黏稠,流动性越差,浆液对纱线的浸透性差,造成被覆上浆。因此上浆过程中,黏度应保持稳定,使上浆率、浸透、被覆维持不变,稳定上浆质量。
绝对黏度的单位是泊(P)或帕·秒(Pa·s),1P=100cP,1P=0.1Pa·s或lcP:1mPa·s。
在度量分散液体的黏度时,也可以使用相对黏度,相对黏度是指分散液体的绝对黏度与介质的绝对黏度之比。
测定浆液的黏度一般用旋转式黏度计、恩格拉黏度计或简易漏斗式黏度计。
旋转式黏度计测得的是绝对黏度,可直接读出厘泊数;恩格拉黏度计测得的是相对黏度,单位为恩氏黏度(°E):
恩氏黏度=
为求准确,试验需进行2次以上,取平均值。这两种方法,一般用于实验室中黏度的测定。
在调浆和上浆生产现场,通常采用简易漏斗式黏度计,以浆液从黏度计中漏完所需要的时问来衡量浆液黏度。漏斗用黄铜或不锈钢制成,试验时将漏斗沉没在浆液中,迅速提升至离液面约10cm处,记录流完漏斗内浆液所需时间,即为漏斗黏度,单位为秒(s)。这种测定方法可以迅速地检验浆液的黏度,能及时指导生产,但黏度值与漏斗规格、制造及操作有关,仅能作本单位的对比数据。通常漏斗的规格以“水值”计,目前通用的漏斗水值是3.8,指漏完一漏斗常温清水所需时间为3.8s。
(四)浆液的酸碱度
浆液的酸碱度(pH值)是浆液中氢离子浓度(负对数)的指标。氢离子浓度大,浆液呈酸性;反之,则呈碱性。浆液的pH值不仅影响纱线及织物的物理机械性能,而且对浆液黏度、黏附力、浸透性等有密切关系。pH
各种纤维的化学结构与化学性质不同,对pH值的适应性也各不相同。酸性浆对纤维素纤维不利,宜用中性或碱性浆。蛋白质纤维遇碱易水解,宜用中性或微酸性浆。粘胶、醋酯等再生纤维素纤维,宜用中性浆。各种合成纤维不宜使用碱性较强的浆。各种浆液也用自己最适宜的值。如淀粉浆,酸性会使它不断水解,影响黏度与黏附性,浆液pH值宜在7—8。动物胶在微酸性时较稳定,碱性会引起水解。纤维素衍生物或变性淀粉浆宜为中性或微碱性。合成浆料应避免强酸性,但它对碱也不稳定,如酯型或酰胺型的合成浆料,碱的存在会引起水解,故宜调成中性或微酸性浆液。
浆液的酸碱度可以用精密pH试纸及pH计来测定。用pH试纸测定时,把试纸插入浆液约3~5mm,试纸被溶液浸润后即可变色,取出后与标准色对比即可确定。 (五)浆液温度。
浆液温度是调浆和上浆时应严格控制的工艺参数,特别是上浆过程中浆液温度若发生变化,会影响浆液的流动性,使浆液黏度改变。对于纤维表面附有油脂、蜡质、胶质、油剂等拒水物质的纱线,浆液温度会影响这些纱线的吸浆性能和对浆液的亲和能力,因此,浆液温度应根据纱线的特性、浆料及工艺特点而定。各种纤维纱线的上浆温度差别很大,习惯上把上浆温度分为三类,高温上浆(90~100℃)、低温上浆(45~85℃)和室温上浆(45℃以下)。高温上浆时,常在浆槽内直接通入蒸汽加热。低温和室温上浆时,浆液温度高低,主要由供浆温度来掌握,浆槽内不直接加热,采用夹层保温或夹层间接加热,以维持一定的温度。
棉纱用淀粉浆一般采用高温上浆,浆槽温度98℃左右。因为棉纤维表面含有的棉蜡,影响棉纱的吸浆性能,棉蜡在76~8l℃时才能溶化。而淀粉需在高温下长时间加热才能充分糊化,获得黏
涤/棉纱既有高温上浆,也有低温上浆,一般认为,高温上浆对提高浆液质量有利,浆液的浸透性好,浆膜坚牢。目前,PVA混合化学浆或PVA与淀粉混合浆以高温上浆居多,浆槽温度98℃以上。使用纯PVA浆可采用低温上浆,浆槽温度55—65℃,低温上浆时黏度稳定,上浆均匀,操作方便,节约能源,不易结浆皮(因为与室温差异较小),减少了浆斑疵布。对于T65/C35的品种,既可用高温上浆也可用低温上浆。而T35/C65的品种,应考虑棉蜡熔化问题,以高温上浆为好。对细特高密等织造难度大的品种(如府绸),也以高温上浆为好。
羊毛和粘胶纱不易高温上浆,因过高的浆液温度会使羊毛和粘胶纤维的力学性能下降,浆槽温度以55~65℃为宜。
苎麻纱上浆率比较高,浆液浓度和黏度也高,宜采用高温上浆,浆槽温度98℃左右。亚麻纱采用淀粉浆时,应采用半高温上浆,浆槽温度80~90℃,采用CMC浆时,宜采用低温上浆,浆槽温度70~75℃。黄麻纱采用纯PVA上浆时,宜采用低温上浆,浆槽温度50~60℃。
各类长丝均采用低温上浆。粘胶丝采用动物胶与CMC上浆时,浆液温度60—65℃。当粘胶丝的品质好、湿强高时,上浆温度可提高到80℃(因为粘胶在高温浆槽中强力下降较多),以利于浸透。而当品质差、湿强低时,以45℃左右为宜,以免过多损伤粘胶丝的性能。对含油率高的粘胶丝,上浆温度宜提高到75~80℃。铜氨丝
(六)淀粉浆的分解度
分解度是指浆液中的可溶性物质与已充分分解的物质的质量之和A对浆液中浆料干燥质量B的百分率:
A与B的数值测定分为以下两个步骤:
(1)将(20±0.1)mL的熟浆逐步稀释到1000mL,然后取出100mL测定其烘干后的质量B。
(2)让稀释后的浆液在500mL量筒内静置24h,再于量筒的2/3高度处吸取100mL溶液,测定其烘干后的质量A(沉淀在量筒底的是未溶解或分解不充分的浆料,悬浮在上面的是已分解或已溶解的浆料)。
这种测定方法的速度太慢,时间太长,不能对调浆工作或淀粉的变性加工起到及时的指导作用。
淀粉的分解度决定了淀粉浆液的流动性能,从而影响浆液对经纱的浸透和被覆程度,实际生产中,淀粉分解度一般掌握在60%~70%。
(七)浆液黏着力
浆液黏着力综合反映了浆液对纱线或织物的黏附力和浆膜本身强力两个方面的性能,直接影响上浆后经纱的可织性。
测定浆液黏着力的方法有粗纱实验法和织物条实验法两种。
粗纱实验法是将300mm长、一定品种的粗纱条在1%浓度的浆液中浸透5min,然后以夹吊方式晾干并测定其断裂强力,用断裂强力问接地反映浆液黏着力的大小。
织物条实验法是将两块标准规格的织物条试样,在一端以一定面积A涂上一定量的浆液后,以一定压力相互加压粘贴,然后烘干冷却并进行织物强力试验,两块织物相互粘贴的部位位于夹钳中央,测黏结处完全拉开时的强力P,则:
(八)浆膜性能
测定浆膜性能可以从实用角度来衡量浆液的质量情况,在测试前,首先要制备标准的浆膜试样,然后测定试样
影响浆膜性能的因素有黏着剂大分子的柔顺性、黏着剂的相对分子质量、分子极性及高聚物的结晶能力、所含水分等。
五、浆液的调制
浆液调制方法对浆液的品质有着十分重要的影响,即使选择了好的浆料,各种材料的配合也很适当,但若调浆方法不合理,操作规程不正确,也不能得到满意的浆液,达不到预期的上浆效果,这在生产厂是屡见不鲜的。科学而又一致的调浆操作是浆纱质量稳定、良好的基本保证。
调浆方法与操作规程主要取决于浆料种类、各成分的配合以及调浆设备等。化学浆料配方简单,各成分都是水溶性或水分散性物质,调浆方法也较简单。淀粉浆、胶类浆以及各种多糖类浆,配方复杂,组分多,有部分材料是非水溶性的,对调浆技术要求较高。
浆液的调和工作在调浆桶内完成,调浆桶分常压调浆桶和高压调浆桶两种,各种调浆桶都具有蒸汽烧煮和机械搅拌两种功能。高压调浆桶是在高温高压条件下煮浆,黏着剂的溶解速率加快,调浆时间缩短,浆液混合良好。在淀粉浆调制时,利用高温高压下的高速搅拌切力强行分解作用,还可以减少分解剂的用量,使浆液迅速达到完全糊化状态。调制完毕的浆液被输入到供应桶中,进行上浆的浆液供应。也经常采用供应桶与调浆桶合并使用的方式,直接由调浆桶进行供浆。
(一)调浆方法
浆液的调制方法有定浓法和定积法两种。定浓法是在规定温度时调整浆液的浓度(波美度°Bé),以此来控制浆液中含有的浆料量。定积法是在一定体积的水中投入规定量浆料来控制浆料的含量。淀粉浆调制一般采用定浓法,也有既定浓又定积的。合成黏着剂和变性黏着剂的调制一般采用定积法。
(二)浆液调制实例
1.定浓法——淀粉浆的调制淀粉浆的调浆程序可分为准备与调煮两个阶段。
(1)浆料准备。
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②油脂准备:油脂在调浆前应经过乳化处理,简单的乳化方法是将油脂及油脂重量3%~5%的烧碱、油脂重量一倍的水放入搪瓷桶里,以蒸汽烧煮3-5min后备用。这种方法乳化的油脂可随配随用,但质量不稳定,容易产生水、油分层现象,造成浆纱油渍疵点。另一种油脂乳化方法是将油脂投入乳化桶内,加入油脂质量2.5%的乳化剂OP及0.5%烧碱,再加油脂质量50%的水,搅拌乳化2h即成。这种方法可一次制备多次使用,油脂乳化充分、质量稳定。
③2-萘酚准备:在搪瓷桶内放人规定质量的2一萘酚、0.4倍2~萘酚质量的烧碱(如为固体烧碱,则先溶解到≤30%浓度)及适量冷水,然后通蒸汽烧煮,直到2一萘酚溶解,冷却后加水稀释10~20倍待用。
④其他助剂准备:其他助剂如分解剂硅酸钠应稀释到18%(20°Be),若用烧碱作分解剂,则烧碱要稀释至8.78%(13°Bé)。烧碱作为中和剂使用时,应先稀释至3%浓度。
(2)浆液调煮。将一定质量的干淀粉(或一定体积的淀粉生浆)投入到调浆桶中,与一定体积的水搅拌混匀,再加入2一萘酚溶液,待搅拌10~15min均匀混合后,升温至40%时,将浆液的pH值校正到7。如浆料中有增重填充剂(如滑石粉),则在校正pH值之前加入滑石粉悬浊液。然后开蒸汽加热到定浓温度(一般为50%),校正浆液至规定浓度。继续加热至60%,投入规定量的分解剂(硅酸钠),然后升温至65℃后加入油脂,再继续加热到规定温度。如以熟浆供应,煮沸后焖浆30min即可供浆。如以半熟浆供应,则将浆液加热到80~85%,维持一定时间后供浆。
(3)淀
①分解剂的作用温度:在调浆过程中,各种淀粉分解剂的投人时间和投入后浆液温度的控制,应与它们发生分解作用的温度相适应。例如,硅酸钠只有在高温下才对淀粉进行分解,因此硅酸钠应在浆温60℃时投入,投入后应立即升温。次氯酸钠的氧化分解温度是室温,因此次氯酸钠应在50%定浓后加入,并焖20min,以便有效氯充分发挥作用。使用DDF作淀粉分解剂时,应在40%左右维持一定时间,以保证DDF中的淀粉酶对淀粉有一个充分的分解时间,并在80%以上的熟浆时再维持一定时问,使DDF中的尿素也能起到有机碱对淀粉的分解效能。②供浆温度:熟浆以95~98℃供应,浆液在调浆桶内经煮沸和焖煮后,已经达到完全糊化状态,因此上浆时浆液黏度比较稳定。但熟浆使用时间不可过长(玉蜀黍淀粉浆为3~4h),长时间的烧煮和机械作用会使黏度下降,影响上浆质量。熟浆的黏度较大,在输浆管道中因温度下降容易堵塞管道。为弥补这些不足,可以采用小量调浆、缩短输浆管路和减少机械作用等措施。半熟浆以80~85℃供应,在预热浆箱中加热煮熟,达到完全糊化。半熟浆流动性能较好,不易堵塞管道,浆液从完全糊化到使用的时间间隔短,有利于浆液黏度稳定。但是,浆液在预热浆箱和浆槽之间不断循环,输入到预热浆箱中的部分半熟浆未经煮熟就被送入浆槽进行上浆,这会给浆液的温度和黏度稳定带来不利影响。
2.定积法——PVA浆调制
(1)完全醇解型PVA浆的调制:在调和桶内先放人一定量的冷水,搅拌时徐徐地投入PVA。在室温的水中,完全醇解型PVA几乎不溶解,搅拌时易分散,不会结块。投料完毕后,立即开动蒸汽,一边搅拌,一边升温到97~98℃,经1—1.5h即可完全溶解。对质量较差或醇解度很高的纤维级PVA,溶解时间需在2h以上。 <
(2)部分醇解型PVA浆的调制:部分醇解型PVA在低温条件下溶解度较高,但开始溶解时易结块,加料速度应尽可能慢。加料后不要立即升温,先充分搅拌10~15min,待所结成的块状物分散以后再开始升温。为缩短溶解时间,可把溶解温度升至95℃。
PVA浆液易起泡沫,部分醇解型PVA更为严重,调浆时可采取反复多次升温方法,使气体逸出;或在溶解之前,将PVA在室温水中浸泡一昼夜,使所吸附的气体逸出,可显著减少调浆时的泡沫。若仍有泡沫,还可加入少量消泡剂。
(三)调浆中应注意的问题
1.淀粉浆的糊化淀粉在水中是经过膨胀、糊化成浆的,在烧煮过程中应使淀粉充分膨胀。在混合浆中,淀粉与其他黏性浆料应分开调煮,待淀粉完全糊化后方可混合。例如,PVA与淀粉混合浆,应分别用调浆桶将PVA溶解、淀粉糊化,然后再混合。若将淀粉放在PVA溶液中烧煮,会使淀粉糊化困难,影响浆液质量。
2.2-萘酚溶液的配制2-萘酚只溶解于碱液,不溶解于水,若将2一萘酚直接加入浆液中,2-萘酚将会沉淀。2-萘酚与含氯化合物易发生化学反应,在使用含氯氧化剂分解淀粉浆时,应待氧化剂分解完毕后,再加入2一萘酚溶液。
3.油脂的乳化浆液用油脂多采用乳化油形式,一般由调浆车间自行乳化制成。乳化方法有多种,可用添加乳化剂的方法,也可用添加苛性碱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。纺织厂多用后一种方法,苛性碱的用量应使20%的油脂转化成肥皂。若苛性碱用量过多,则油脂过多地转化成肥皂,油脂的柔软作用将显著降低,并严重恶化浆膜的机械性能及黏附性。若苛性碱用量过少,油脂转化成肥皂量太少,油脂易上浮,乳化力不足。油脂乳化时宜使用高速搅拌器,油滴颗粒分散得细小均匀,以增加乳化油的稳定性。
六、浆液质量控制
(一)浆液常见质量问题及其形成原因
(1)凝结团块:助剂在投入淀粉浆液时,没有充分冷却;易凝块的浆
(2)油脂上浮:油脂未经充分皂化;浆液温度不高,搅拌不足;浆液的扩散性不良等。
(3)黏度太低:浆料品质变化;浆液存放时间过长;冷凝水进入浆液太