泡沫上漿與經(jīng)紗預(yù)濕協(xié)同工藝的漿紗效果

盧雨正， 張建祥， 劉建立， 趙海濤， 范雪榮， 高衛(wèi)東

(1. 江南大學， 江蘇 無錫 214122； 2. 魯泰紡織股份有限公司， 山東 淄博 255100)

經(jīng)紗預(yù)濕上漿是在浸軋漿液前先浸軋90 ℃左右的熱水，使棉纖維上的棉蠟、脂肪熔化，提高棉紗的潤濕和吸漿效果，可使?jié){料對經(jīng)紗的黏附力增加，漿紗毛羽減少，耐磨性增強，可織性提高。該技術(shù)相對成熟，已經(jīng)在一些新型漿紗機上獲得應(yīng)用[1]。

泡沫上漿采用易于發(fā)泡的漿液與發(fā)泡劑、壓縮空氣混合均勻后，通過機械作用形成比較穩(wěn)定的泡沫，然后通過適當?shù)氖┡菅b置將泡沫漿液均勻地分布到經(jīng)紗上，經(jīng)過壓漿輥擠壓后泡沫破裂，漿液均勻地附著在紗線上，使經(jīng)紗獲得一定的浸透和被覆，提高經(jīng)紗的可織造性。經(jīng)紗泡沫上漿技術(shù)尚處于實驗室研究階段，對泡沫上漿技術(shù)的研究開始于20世紀80年代初。1982年，Warren S. Perkins和Robert P. Walker首先在實驗室開發(fā)了平板刮刀式泡沫上漿裝置，結(jié)果表明泡沫上漿能夠達到普通上漿一樣的漿紗質(zhì)量[2-3]。國外學者對泡沫上漿能耗以及漿紗效果等方面的優(yōu)勢進行了探討[4-6]，指出泡沫上漿可顯著降低能耗，并可避免毛羽黏連等問題，且對毛羽的貼伏更加有效[7-8]；Shah等[9]指出泡沫上漿技術(shù)在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣之前還需較多基礎(chǔ)研究。國內(nèi)學者在泡沫上漿發(fā)泡漿料[10]、黏著劑和發(fā)泡劑的篩選方面進行了研究[11]，獲得適合泡沫上漿的漿料及各類助劑；翁云菊等[12]運用二次通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計方法對泡沫上漿的工藝參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計，與傳統(tǒng)漿紗對比，織造斷頭率沒有明顯變化，且被覆多而滲透少是泡沫上漿的主要特點。

經(jīng)紗預(yù)濕上漿和泡沫上漿2種技術(shù)均可在保證漿紗效果的前提下，降低經(jīng)紗上漿率，節(jié)省漿料和降低上漿成本。除此之外，泡沫上漿不需要浸漿，可減少廢漿排放；在漿紗過程中漿槽不需要加熱，且紗線的含水率較低，可減少烘干紗線所需能耗，具有節(jié)能效果；由于易退漿，可降低退漿助劑的消耗，同時也可減少退漿廢水中污染物含量，提升面料退漿效果。然而在傳統(tǒng)泡沫上漿工藝中，經(jīng)紗表面能較高，影響經(jīng)紗與泡沫漿料的充分作用，進而影響泡沫上漿的漿紗效果，因此傳統(tǒng)的泡沫上漿工藝難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。本文將經(jīng)紗預(yù)濕和泡沫上漿相結(jié)合，通過預(yù)濕工藝降低紗線表面能，提升泡沫漿液與經(jīng)紗的相互作用，集成為泡沫上漿與經(jīng)紗預(yù)濕協(xié)同的新漿紗工藝，本文將新工藝與傳統(tǒng)漿紗工藝的漿紗效果加以比較分析，闡述了這種上漿新工藝的特點。

1 泡沫上漿設(shè)備

1.1 漿液發(fā)泡機

江南大學與魯泰紡織股份有限公司聯(lián)合研發(fā)的適合漿紗機大批量生產(chǎn)的發(fā)泡機示意圖見圖1。

圖1 發(fā)泡機示意圖Fig.1 Schematic diagram of foam machine

該發(fā)泡機可實現(xiàn)：車速、泡比、面密度、幅寬、密度、帶液量、混合轉(zhuǎn)速等參數(shù)的設(shè)定；實時監(jiān)控發(fā)泡機的運行參數(shù)，進行設(shè)定值和實際值的對比；在運行過程中可進行流量修正，使實際流量與設(shè)計流量接近；發(fā)泡程序結(jié)束后，設(shè)備可自動執(zhí)行沖洗程序以防止管道堵塞，自動沖洗時間為3～4 min；使發(fā)泡機的發(fā)泡速率與漿紗機車速同步，保證泡沫持續(xù)供應(yīng)。

1.2 刀口式施泡器

為確保發(fā)泡機能與祖克雙漿槽漿紗機配合使用，自主開發(fā)了刀口式施泡器，如圖2所示。在上漿輥上方安裝施泡刀口，泡沫經(jīng)過輸送管路均勻分配輸送至刀口施泡器底端，經(jīng)過刀口的狹縫流出，均勻涂覆在經(jīng)紗紗片上。該裝置可使泡沫均勻分布在紗線上，同時刀口狹縫的寬度可根據(jù)實際需要進行調(diào)節(jié)，進而控制泡沫薄膜的厚度。

圖2 刀口式施泡器Fig.2 Slit type sprayer. (a) Structure diagram; (b) Sprayer actual picture

2 實驗部分

2.1 漿料配方

漿料：PVA-217(日本可樂麗公司)，JSL-2(上海申鶴精細化工有限公司)，BP-A-I，SBL(起泡劑)；經(jīng)紗試樣：立達卡摩紡7.28 tex×2純棉股線紗、立達卡摩紡5.83 tex×2純棉股線紗和立達卡摩紡14.58 tex純棉單紗。漿料配方如表1所示。

表1 泡沫上漿漿料配方Tab.1 Formula of foam sizing

2.2 預(yù)濕工藝參數(shù)

預(yù)濕工藝能明顯降低上漿率，較顯著地提升漿紗質(zhì)量，降低漿料用量，實現(xiàn)漿紗工序的節(jié)能減排。預(yù)濕經(jīng)紗在進入泡沫上漿工序之前，需要引入預(yù)烘裝置，以合理控制紗的含水率，預(yù)烘裝置的示意圖如圖3所示。如圖所示，紗線在進入右側(cè)的泡沫上漿裝置前，從左側(cè)的經(jīng)軸上退繞下來，經(jīng)過預(yù)烘烘筒實現(xiàn)對經(jīng)紗含水率的有效控制。

在經(jīng)紗預(yù)濕-泡沫上漿協(xié)同工藝中，預(yù)濕紗的含水率控制為關(guān)鍵技術(shù)。由于此新型上漿工藝采用預(yù)濕工藝與泡沫上漿協(xié)同作用，因此，無法直接采用常規(guī)上漿方式的預(yù)濕工藝控制含水率，需根據(jù)不同漿液情況、織物情況選配不同的含水率。本文實驗中預(yù)濕工藝參數(shù)為：預(yù)烘溫度115 ℃，車速55 m/min，含水率30%。

圖3 預(yù)烘裝置示意圖Fig.3 Schematic diagram of pre-drier

2.3 漿紗工藝參數(shù)

實驗中刀口式施泡器安裝在S422型祖克整漿聯(lián)合機上，分別對立達卡摩紡7.28 tex×2純棉股線紗、5.83 tex×2純棉股線紗和14.58 tex純棉單紗3種試樣進行協(xié)同漿紗大貨織軸生產(chǎn)，通過與傳統(tǒng)漿紗方式進行對比，分析采用刀口式施泡器進行泡沫漿紗對漿紗質(zhì)量及織造效率的影響。采用大貨生產(chǎn)用發(fā)泡機和刀口式施泡器在祖克漿紗機上進行大貨織軸生產(chǎn)，漿紗工藝參數(shù)見表2。

表2 傳統(tǒng)漿紗與協(xié)同漿紗方式漿紗工藝參數(shù)Tab.2 Processing parameters of traditional sizing and combined sizing

3 結(jié)果與討論

3.1 漿紗質(zhì)量對比

測試儀器采用YG063M型單紗強力儀(陜西長嶺紡織機電科技有限公司)、LFY-109B紗線耐磨儀(山東省紡織科學研究院)、YG172A紗線毛羽測試儀(陜西長嶺紡織機電科技有限公司)。

表3示出3種試樣經(jīng)傳統(tǒng)漿紗和協(xié)同漿紗后紗線質(zhì)量指標對比結(jié)果。由表可看出，在漿液含固量相同條件下，立達卡摩紡7.28 tex×2純棉股線紗、立達卡摩紡5.83 tex×2純棉股線紗以及14.58 tex純棉單紗經(jīng)協(xié)同上漿后，上漿率較傳統(tǒng)漿紗低約1.5 個百分點。股線產(chǎn)品經(jīng)協(xié)同上漿后其增強率、減伸率、耐磨提高率以及毛羽降低率等指標均與傳統(tǒng)漿紗方式對應(yīng)指標水平相持平，部分指標略有增加；單紗品種在增強率和減伸率2個指標上略弱于傳統(tǒng)漿紗方式，但在毛羽降低率指標上略有提升。

表3 傳統(tǒng)漿紗與協(xié)同漿紗方式漿紗質(zhì)量對比Tab.3 Quality comparison between traditional sizing and combined sizing yarns with tree samples

3.2 紗線形態(tài)比較

為研究協(xié)同上漿和傳統(tǒng)上漿后，紗線外觀形態(tài)的差異，采用日立SU1510掃描電子顯微鏡對立達卡摩紡5.83 tex×2純棉股線紗原棉紗、協(xié)同漿紗和傳統(tǒng)漿紗進行觀察，照片如圖4所示。

從圖4可看出，上漿后紗線表面毛羽得到了顯著貼伏，這是由于漿膜的黏結(jié)作用，使紗線表面的纖維游離端緊貼紗身，紗線表面光滑。傳統(tǒng)漿紗和協(xié)同漿紗的纖維集束性較未上漿紗線有所提高，改善了未上漿紗線松散的外觀形態(tài)，實現(xiàn)了紗線表面毛羽貼伏。從圖4(b)、(c)中可觀察到，傳統(tǒng)上漿后的紗線表面被漿膜完全覆蓋，漿液對紗線內(nèi)部滲透較為顯著。然而，采用協(xié)同上漿時，漿膜對紗線表面的覆蓋更加均勻，但漿液對紗線內(nèi)部滲透明顯減少。

圖4 紗線掃描電鏡照片(×100)Fig.4 SEM images of yarns (×100) . (a) Original cotton yarns; (b) Traditional sizing yarns; (c) Foam sizing yarns

為研究協(xié)同上漿和傳統(tǒng)上漿后，漿液對紗線內(nèi)部的滲透差異，采用DZ3視頻變焦顯微鏡對立達卡摩紡5.83 tex×2純棉股線紗原棉紗、傳統(tǒng)上漿和協(xié)同上漿后紗線橫截面進行觀察，3種紗線橫截面照片如圖5所示。

圖5 紗線橫截面形態(tài) (×40)Fig.5 Cross section of yarns(×40). (a) Original cotton yarns; (b) Traditional sizing yarns; (c) Foam sizing yarns

從圖5可看出，立達卡摩紡5.83×2 tex純棉股線紗經(jīng)協(xié)同上漿后，漿料以被覆為主，漿液滲透程度小，這與上漿率所反映的規(guī)律一致。由于協(xié)同上漿經(jīng)紗上漿率低，因此，紗線增強效果與耐磨性稍差，但其保伸性和毛羽貼伏效果好。

3.3 織造效率對比

采用協(xié)同上漿和傳統(tǒng)上漿后，立達卡摩紡7.28 tex×2純棉股線紗、立達卡摩紡5.83 tex×2純棉股線紗和立達卡摩紡14.58 tex純棉單紗的織造效率如表4所示。

表4 傳統(tǒng)漿紗與協(xié)同漿紗工藝織造效率Tab.4 Weaving efficiency of traditional sizing yarns and foam sizing yarns

從表4可知，以協(xié)同上漿后的7.28 tex×2純棉股線紗為經(jīng)紗在津田駒ZAX9100凸輪開口織機上進行織造，織造效率高達94.7%，與傳統(tǒng)漿紗基本持平。當車速為821 r/min時，10萬緯經(jīng)、緯停分別是1.1次和3.7次，較傳統(tǒng)漿紗分別降低了0.1次和0.2次；以協(xié)同上漿后的5.83 tex×2純棉股線紗為經(jīng)紗在豐田JAT710多臂織機上進行織造，織造效率較傳統(tǒng)漿紗高1.1%。當車速為737 r/min時，10萬緯經(jīng)、緯停分別是2.4次和5.3次，經(jīng)停較傳統(tǒng)漿紗降低0.5次，緯停較傳統(tǒng)漿紗降低0.7次，織造效率高達90.3%；以協(xié)同上漿后的14.58 tex純棉單紗為經(jīng)紗在必佳樂GAMMA織機上進行織造，織造效率為90.2%，較傳統(tǒng)漿紗低0.9%，當車速為434 r/min時，10萬緯經(jīng)、緯停分別是7.9次和1.7次，經(jīng)停較傳統(tǒng)漿紗增加2.2次，緯停較傳統(tǒng)漿紗降低1.7次。

4 結(jié) 論

1)協(xié)同漿紗的增強率、減伸率、耐磨提高率、毛羽降低率、上漿率與傳統(tǒng)漿紗接近。協(xié)同上漿后的7.28 tex×2純棉股線紗、5.83 tex×2純棉股線紗和14.58 tex純棉單紗的上漿率和耐磨提高率較傳統(tǒng)漿紗稍微降低。

2)從紗線形態(tài)可看出，協(xié)同漿紗以被覆為主，漿液滲透程度小，與上漿率所反映的規(guī)律一致。協(xié)同上漿由于上漿率較低，故漿紗增強效果與耐磨性稍差，但其保伸性和毛羽貼伏效果好。

3)在織造效率方面，協(xié)同漿紗與傳統(tǒng)漿紗接近。部分協(xié)同漿紗織造效率比傳統(tǒng)漿紗的高。采用上述漿紗工藝對立達卡摩紡7.28 tex×2純棉股線紗、5.83 tex×2純棉股線紗和14.58 tex純棉單紗進行協(xié)同上漿，可滿足織造需要，保證生產(chǎn)順利進行。

FZXB

[1] SCHWARZ I G, KOVACEVIC S, KATOVIC D, et al. Properties of yarns of different colours sized by standard and pre-wetting process [J]. Fibres & Textiles in Eastern Europe, 2013, 21(5): 66-72.

[2] PERKINS W S, WALKER R P.Foam sizing [J]. Textile Research Journal, 1982(9): 547-554.

[3] PERKINS W S, WALKER R P. Some observations on foam sizing [J]. Textile Chemist & Colorist, 1984(4): 37-39.

[4] NAMBOODRI C G. Foam sizing of cotton and blend yarns: slashing trials[J]. Textile Research Journal, 1986(2): 87-92.

[5] TRAUTER J, VIALON R. Aspects of foam sizing [J]. Textile Trieb, 1986, 104(3): 33-41.

[6] TRAUTER J, VIALON R. State of foam sizing [J]. Textile Asia, 1987, 18(4):97.

[7] BECK W. Foam technology in warp sizing [J]. Textile Praxis Intertional, 1989,44(6): 623.

[8] VERNKARS. Foam sizing:perspectives and limita-tions [J]. Man-made Textiles in India, 1992, 35(2): 51-52.

[9] SHAH D J, GANDHI R S. Technique of foam sizing[J]. Indian Textile Journal, 1990, 100(2): 184-185.

[10] 晏雄, 趙堅. 泡沫上漿:漿液的起泡性能及其泡沫特性[J]. 中國紡織大學學報, 1988, 14(4): 1-8.

YAN Xiong, ZHAO Jian. Foam sizing: foaming characteristics of size liquor and character of foam [J]. Journal of China Textile University, 1988, 14(4): 1-8.

[11] 周小紅, 章壽漢. 泡沫上漿的研究[J]. 浙江工程學院學報, 1999, 16(3): 166-171.

ZHOU Xiaohong, ZHANG Shouhan. Research on foam sizing [J]. Journal of Zhejiang Institute of Science and Technology, 1999, 16(3): 166-171.

[12] 翁云菊, 章壽漢. 泡沫上漿的探索[J]. 中國紡織大學學報, 1992, 18(2): 99-106.

WENG Yunju, ZHANG Shouhan. An exploration on foam sizing [J]. Journal of China Textile University, 1992, 18(2): 99-106.