特細(xì)號(hào)純棉緊密紗漿紗工藝研究

徐文杰，孫衛(wèi)國(guó)

（西安工程大學(xué) 紡織與材料學(xué)院，陜西 西安710048）

0 引 言

緊密紗以其紗線毛羽少、單紗強(qiáng)力高、條干好、紗線及織出的織物外觀質(zhì)量精細(xì)，光澤、紋路及手感好等優(yōu)點(diǎn)，得到了紡織企業(yè)的廣泛認(rèn)同和采用，是理想的高質(zhì)量機(jī)織和針織用紗［1-2］.目前國(guó)際紡織品市場(chǎng)的許多高檔產(chǎn)品都采用紗線價(jià)格高出普通環(huán)錠紗30%以上的緊密紗，如高檔針織紗、牛仔紗、高檔色織紗、高檔服裝毛紡紗線、米通紗、凈色布用紗等［3-5］.然而，特細(xì)號(hào)高密織物紗號(hào)細(xì)、密度大、織物緊度大，織造難度大，因此需要上漿處理.而漿紗性能的好壞將直接影響到紗線的強(qiáng)力、耐磨、毛羽、彈性等影響織機(jī)效率的關(guān)鍵指標(biāo)［6］.

緊密紗的纖維伸直度高、排列整齊、結(jié)構(gòu)緊密、紗線內(nèi)部的空隙較環(huán)錠紗小，所以紗線對(duì)漿液的吸附性能比常規(guī)的環(huán)錠紗差.上漿時(shí)，紗線吸附率小，不易上漿，易出現(xiàn)表面上漿和漿膜黏附不牢現(xiàn)象［7］.而且緊密紗在高速織造時(shí)需承受反復(fù)的拉伸和磨損，所以要提高特細(xì)號(hào)緊密紗漿紗的耐磨性，貼伏毛羽和減小強(qiáng)度不勻率等.

文獻(xiàn)［8］采用PVA1799和變性淀粉等漿料對(duì)緊密紗進(jìn)行上漿，漿紗效果良好，織機(jī)效率達(dá)到了91.8%.但是，PVA是一種生物降解性極差的聚合物，在印染退漿產(chǎn)生的廢水中COD值過(guò)高，是國(guó)際公認(rèn)的環(huán)境污染物.文獻(xiàn)［9］采用PR-Su和CP-L 2種變性淀粉的混合漿料取代PVA對(duì)緊密紗進(jìn)行漿紗，其漿紗效果低于采用PVA漿紗的緊密紗.因此，選擇適合緊密紗漿紗的變性淀粉，完全取代PVA對(duì)緊密紗的上漿是非常必要的.

文中在對(duì)特細(xì)號(hào)緊密紗的特性進(jìn)行分析后，選擇滲透性好、黏度低、黏附性好的CD-DF868L和氧化淀粉2種變性淀粉作為主漿料，制定了3種漿料配方，對(duì)漿料、漿膜和漿紗相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試分析，選出最佳上漿配方，實(shí)現(xiàn)了良好的上漿效果.

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 材料及儀器

（1）材料 5.8tex純棉緊密紗（青島泰維豪紡織有限公司），接枝淀粉CD-DF868L（上海西達(dá)實(shí)業(yè)有限公司），氧化淀粉（德州潤(rùn)德淀粉有限公司），聚丙烯酸NP-320L（上海西達(dá)實(shí)業(yè)有限公司），蠟片KS-55（上海西達(dá)實(shí)業(yè)有限公司）.

（2）儀器 HH-4型恒溫水浴鍋（國(guó)華電器有限公司），YHW-1102型恒溫烘箱，NDJ-79型旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)（上海浦東精密儀器廠），YG171B-1型紗線毛羽測(cè)試儀（太倉(cāng)市大明光電儀器廠），HD021N電子單紗強(qiáng)力儀（江蘇南通宏大集團(tuán)），HD026PC電子織物強(qiáng)力儀（江蘇南通宏大集團(tuán)），Y731型紗線耐磨儀（常州紡織儀器廠），ASS3000型全自動(dòng)單紗漿紗機(jī)（天津市隆達(dá)機(jī)電科技發(fā)展有限公司），HWS-150BX型恒溫恒濕箱（天津泰斯特儀器有限公司）.

1.2 性能測(cè)試

1.2.1 漿料配方及基本性能 （1）漿料配方.根據(jù)緊密紗的紗線特性和“相似相容”原理，最終選擇了接枝淀粉CD-DF868L、氧化淀粉、聚丙烯酸NP-320L和蠟片KS-55 4種漿料.通過(guò)改變漿料用量的比例，調(diào)制出3種配方作為特細(xì)號(hào)緊密紗漿紗所用的混合漿料.3種配方如表1所示.（2）漿料基本性能.在明暗適度的光線條件下觀察樣品的外觀顏色、狀態(tài)和氣味，在液體狀態(tài)下測(cè)試其黏度等指標(biāo).配方中各組分的基本性能如表2所示.

表1 漿料配方Table 1 Sizing instruction

表2 漿料基本性能Table 2 The basic performance of sizing

1.2.2 漿液黏度和黏度熱穩(wěn)定性 測(cè)試漿液黏度和黏度熱穩(wěn)定性時(shí)需使用的儀器為NDJ-79型旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì).根據(jù)制定的配方調(diào)制濃度為6%的漿液500mL，恒溫水浴加熱，并不停攪拌，使?jié){液溫度升到95℃時(shí)計(jì)時(shí)，每30min測(cè)一次黏度值，共測(cè)6次，60min時(shí)測(cè)得黏度值即為該種漿液的黏度值，后5次所測(cè)黏度值極差與第2次測(cè)定的黏度值的比值即為黏度波動(dòng)率［10］，黏度穩(wěn)定性（%）=1-黏度波動(dòng)率（%）.

1.2.3 漿膜性能 將平滑玻璃置于水平桌面上，并將聚酯膠片用水貼附在玻璃上，根據(jù)配方調(diào)制300mL、3%的漿液，使其在95℃恒溫狀態(tài)下保持30min，再使?jié){液溫度降到40℃時(shí)倒出，使用玻璃棒引流，盡量鋪成圓形，等自然干燥后取下漿膜，以備后續(xù)實(shí)驗(yàn)使用［11］.

（1）漿膜強(qiáng)伸性能.將漿膜裁成長(zhǎng)≥100mm，寬5mm條狀試樣，放在恒溫恒濕箱內(nèi)（相對(duì)濕度70%，溫度25℃）平衡24h，然后在HD021N型單紗強(qiáng)力儀上測(cè)試其斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率，每種漿膜試驗(yàn)10次，計(jì)算其平均值.計(jì)算漿膜的斷裂強(qiáng)度（N／mm2）為

（2）漿膜水溶性.待漿膜從恒溫恒濕箱取出后，將漿膜裁成長(zhǎng)100mm，寬10mm的長(zhǎng)條狀，在長(zhǎng)度方向的中間處劃一直線為記號(hào)，將漿膜一端載2g左右重物（一般為小夾子），然后將漿膜載有重物的一端浸入80℃的水中，浸沒(méi)于水中的一段漿膜隨重物斷脫時(shí)的秒數(shù)表示漿膜的水溶速率.每種配方漿膜試驗(yàn)10次，求出其平均值［12］.

（3）漿膜吸濕性.將漿膜裁成直徑約為80mm的圓形試樣，放在105～110℃烘箱中烘至恒重，移入干燥器冷卻至室溫后稱重（精確至0.001g）.然后在溫濕度分別為25℃和70%的恒溫恒濕箱內(nèi)平衡約24h，取出試樣稱重（精確至0.001g）.兩次質(zhì)量的極差與干重的比值即為漿膜的吸濕率，可表示為

式中：ψ為漿膜吸濕率，%；A為漿膜吸濕后的質(zhì)量，g；B為漿膜干燥質(zhì)量，g.

1.2.4 漿紗性能 將3種不同漿料配方調(diào)制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的漿液700mL.選用ASS3000型全自動(dòng)雙浸雙壓型單紗漿紗機(jī)對(duì)5.8tex純棉緊密紗進(jìn)行上漿.將調(diào)好的漿液倒入已預(yù)熱好的漿紗機(jī)（一般預(yù)熱30min），漿紗中選用卷繞速度為30m／min.其上漿工藝參數(shù)如表3所示.

（1）漿紗毛羽降低率.使用YG171A型毛羽測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)試，毛羽長(zhǎng)度設(shè)定為3mm，每次測(cè)試紗線長(zhǎng)度為1m，共測(cè)30組，取平均值，紗線通過(guò)速度為30m／min.毛羽降低率（d）計(jì)算公式為

表3 上漿工藝參數(shù)Table 3 Sizing process parameters

式中：d為漿紗毛羽降低率，%；n0為1m原紗內(nèi)單側(cè)長(zhǎng)達(dá)3mm的毛羽根數(shù)；nj為1m漿紗內(nèi)單側(cè)長(zhǎng)達(dá)3mm的毛羽根數(shù).

（2）漿紗增強(qiáng)率和減伸率.使用南通宏達(dá)HD021N型電子單紗強(qiáng)力儀進(jìn)行測(cè)試，試樣夾距為500mm，拉伸速度為500mm／min，共測(cè)30組，取平均值.紗線增強(qiáng)率（Z）計(jì)算公式和減伸率（ε）計(jì)算公式分別為

式中：Z為漿紗增強(qiáng)率，%；Pj為漿紗平均斷裂強(qiáng)力，cN；Ps為原紗平均斷裂強(qiáng)力，cN.

式中：ε為漿紗減伸率，%；Ls為原紗平均斷裂伸長(zhǎng)率，%；Lj為漿紗平均斷裂伸長(zhǎng)率，%.

（3）漿紗增磨率.使用Y731型紗線耐磨儀進(jìn)行測(cè)試，每組共測(cè)30次，取平均值.漿紗的增磨率（m）計(jì)算公式為

式中：m為漿紗增磨率，%；mj為漿紗平均磨斷次數(shù)；m0為原紗平均磨斷次數(shù).

（4）漿紗回潮率.采用烘干法測(cè)試，把漿紗試樣數(shù)根（約10g）扎成束，稱重（精確到0.01g）后放入105℃～110℃的烘箱中烘至恒重，移入干燥器內(nèi)冷卻20min，稱其干重（精確到0.01g）.漿紗的回潮率（WG）為

式中：WG為漿紗回潮率，%；Wj為漿紗濕重g；W為漿紗干重g.

（5）漿紗退漿率.將回潮率試驗(yàn)后的紗線放入以每克樣紗30～40mL比例配置的質(zhì)量濃度為2%的NaOH（固體，分析純）溶液中，煮沸10min后放入清水中漂洗，將已退漿并洗凈的試樣放入105℃～110℃的烘箱內(nèi)烘至恒重，取出放入干燥器內(nèi)冷卻15min，稱其質(zhì)量（精確至0.01g）.退漿率（S）為

式中：S為退漿率，%；W0，W1分別為試樣退漿前、后干燥質(zhì)量，g；β為毛羽損失率，%.

2 結(jié)果與討論

2.1 漿液黏度和黏度熱穩(wěn)定性

3種配方漿液的黏度測(cè)試結(jié)果如表4所示.從表4可以看出，3種配方漿液的黏度熱穩(wěn)定性都高于85%，均有利于緊密紗上漿.相對(duì)而言，配方1＃黏度熱穩(wěn)定性最高，黏度波動(dòng)率較小，更有利于漿紗性能的穩(wěn)定；同時(shí)，配方1＃的黏度值最小，黏度值低，有利于漿液浸透到紗線里面，故配方1＃更有利于特細(xì)號(hào)緊密紗上漿，由此可知，CD-DF868L與氧化淀粉合理配置，漿液性能優(yōu)良.

表4 3種漿料配方的黏度及黏度熱穩(wěn)定性Table 4 Viscosity and viscosity thermal stability of three sizing instruction

2.2 漿膜性能

2.2.1 漿膜外觀 3種配方在同一操作條件下的漿膜外觀如圖1所示.由手感目測(cè)法得出，3種配方的漿膜外觀性能都較好，這是因?yàn)镃D-DF868L采用了“淀粉增容”技術(shù)，改善了漿膜的力學(xué)性能，增加了漿膜的完整性和均勻性.其中配方1＃漿膜外觀性能較配方2＃和配方3＃優(yōu)良.

圖1 3種漿料配方漿膜外觀圖Fig.1 Starch film appearance of three sizing instruction

2.2.2 漿膜基本性能 分別對(duì)3種配方漿膜的厚度、斷裂強(qiáng)力、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、吸濕率、水溶速率等進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表5所示.

從表5可以看出，3種配方無(wú)論是外觀，還是厚度的均勻程度都較好；3種配方均采用變性淀粉作為主漿料，所以水溶性均較好，有利于退漿；在斷裂強(qiáng)力和伸長(zhǎng)方面，配方1＃優(yōu)于配方2＃和配方3＃，更有利于經(jīng)紗織造，說(shuō)明CD-DF868L與氧化淀粉相比，漿膜的柔韌性好，二者搭配使用，可大幅度改善淀粉漿膜物理機(jī)械性能，明顯提高漿膜的強(qiáng)伸度；在吸濕方面，配方1＃的漿膜吸濕小，而適當(dāng)?shù)慕档蜐{膜吸濕率可防止織造過(guò)程中產(chǎn)生再黏現(xiàn)象.

表5 3種漿料配方漿膜性能Table 5 Starch film performance of three sizing instruction

2.3 漿紗性能

分別用3種配方漿料對(duì)5.8tex純棉緊密紗進(jìn)行上漿，圖2是分別用3種配方漿液上漿后，在生物顯微鏡下觀察到的紗線毛羽表面形態(tài).從圖2可以看出原紗紗線松散，毛羽明顯，而3種配方的漿紗結(jié)構(gòu)緊密，毛羽貼伏.

圖2 純棉緊密紗原紗、漿紗表面形態(tài)Fig.2 Surface morphology of pure cotton compact yarn and sized yarn

對(duì)上漿后的3種紗線的毛羽降低率、紗線增磨率、漿紗增強(qiáng)率和減伸率及退漿率等性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表6所示.

表6 3種漿料配方漿紗性能Table 6 Performance of sized yarn by three sizing instructions

從表6可以看出，3種配方用于5.8tex純棉緊密紗上漿后，紗線的斷裂強(qiáng)力、耐磨性能及毛羽降低率均有所提高，但上漿效果有所差異.不同配方，由于漿料比例不同，性能也有所差異，則其漿紗的浸透、被覆、黏附性也有所差異［13］.這也是增強(qiáng)率、減伸率、毛羽降低率、增磨率等不同的主要原因［14］.相比較而言，配方1＃的回潮率大于配方2＃和配方3＃，從這方面講，在漿紗不產(chǎn)生吸濕再黏的情況下，配方1＃更適合緊密紗上漿.同時(shí)，配方1＃漿紗增強(qiáng)率、減伸率、增磨率都較高，有利于經(jīng)紗織造時(shí)減少斷頭停機(jī)等現(xiàn)象；且配方1＃的退漿率最低，在符合環(huán)保和織造要求的基礎(chǔ)上，減少了漿料的使用量.結(jié)合上述3種配方漿紗的性能測(cè)試研究，采用對(duì)比分析方法優(yōu)選獲得適合特細(xì)號(hào)純棉緊密紗漿紗的漿料配方為配方1＃，即CDDF868L65%，氧化淀粉35%，聚丙烯酸NP-320L10%，蠟片KS-55 3%.

3 結(jié) 論

（1）制定的3種漿料配方，其漿液黏度均較低，流動(dòng)性好，浸透性高，滿足上漿要求.

（2）CD-DF868L與氧化淀粉配比為65／35時(shí)，漿膜成膜性好，斷裂強(qiáng)度高，強(qiáng)韌性好，水溶速率較好，利于退漿.

（3）變性淀粉CD-DF868L與氧化淀粉以適當(dāng)比例混合，并加入適量的聚丙烯酸漿料NP-320L及蠟片KS-55用于純棉特細(xì)號(hào)緊密紗上漿，其漿紗耐磨性好，漿紗增強(qiáng)率及毛羽降低率明顯提高，達(dá)到了良好的上漿效果.本次實(shí)驗(yàn)優(yōu)選出的適合特細(xì)號(hào)緊密紗上漿的配方為配方1＃，即CD-DF868L65%，氧化淀粉35%，聚丙烯酸NP-320L10%，蠟片KS-55 3%.

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