淀粉漿液的黏附力研究

李媛 錢現(xiàn)

摘?要：為研究淀粉在低溫時(shí)的上漿效果，采用粗紗試驗(yàn)法對(duì)玉米淀粉、氧化淀粉、SPR淀粉和A115淀粉漿液在不同溫度下（90、70、50℃）的黏附力進(jìn)行測(cè)試。結(jié)果表明，4種淀粉對(duì)粗紗的黏附力隨溫度的升高而增大;玉米淀粉的黏附力最大，SPR淀粉和A115淀粉在低溫時(shí)的黏附力好，適宜低溫上漿。上述結(jié)論可為低溫上漿的可行性提供重要參考。

關(guān)鍵詞：淀粉漿料;粗紗試驗(yàn)法;低溫上漿;黏附力

中圖分類號(hào)：TS105.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1009-265X（2019）02-0018-03

Abstract：to study the sizing effect of starch at a low temperature， roving experiment method was applied to test adhesive force of corn starch， oxidized starch， SPR starch and A115 starch slurry under different temperatures （90 ℃， 70 ℃ and 50 ℃）. The results showed that， adhesive force of the 4 kinds of starch to roving increased with temperature rise. Corn starch presented the maximum adhesive force. SPR starch and A115 starch showed good adhesive force at the low temperature， and they were suitable for low-temperature sizing. The above conclusion can provide important reference for the feasibility of low-temperature sizing.

Key words：starch slurry; roving experiment method; low-temperature sizing; adhesive force

淀粉是一種來源廣泛的可再生的天然高聚物化合物，其特征在于容易被生物降解，環(huán)境污染小，價(jià)格低等，因而其一向都是漿紗工藝中重要的黏著劑[1]。漿料的選用在漿紗工藝中有著非常重要的作用，一般通過漿料的成膜性及黏附性來評(píng)價(jià)漿料性能的好壞，判斷其能否適用于漿紗。黏附性通常用黏附力的大小來反映。影響?zhàn)じ搅Υ笮〉囊蛩赜欣w維與漿料之間的黏附性能及漿料自身的內(nèi)聚力，兩個(gè)聚合物之間的黏附以化學(xué)黏附、熱力學(xué)黏附和機(jī)械黏附3種形式存在。而在漿紗中，漿料對(duì)纖維的有效黏附以熱力學(xué)黏附和機(jī)械黏附為主，在后整理過程中必須把漿料從織物中除去，因而漿料與纖維之間不能有化學(xué)鍵結(jié)合，又稱不允許有化學(xué)黏附[2]。黏附力作為漿液的質(zhì)量指標(biāo)之一，結(jié)合了漿膜自身的強(qiáng)度和漿液對(duì)紗線以及織物的黏附力兩個(gè)方面之間的性能，直接反映了經(jīng)紗上漿后的可織造性能。通常淀粉對(duì)棉纖維、麻纖維、黏膠等纖維素纖維有很好的黏附性[3]。

漿液的黏附力測(cè)試主要有粗紗法及織物條試驗(yàn)法兩種方法[4]。一般采用較多的是粗紗試驗(yàn)法，這是由于粗紗自身的強(qiáng)力很小，在試驗(yàn)時(shí)粗紗自身的強(qiáng)力大小可忽略不計(jì)，因而可用漿紗后粗紗的斷裂強(qiáng)力的大小來反應(yīng)漿液的黏附力。這種方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，可以適用于紡織企業(yè)對(duì)漿料性能的簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)，而且與上漿實(shí)踐中采用的細(xì)紗情況相近，因此得到普遍的應(yīng)用[5]。但以往的文獻(xiàn)中很少將粗紗法應(yīng)用于研究低溫上漿，此次實(shí)驗(yàn)通過粗紗試驗(yàn)法對(duì)淀粉漿液在不同溫度下的黏附力進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)對(duì)4種淀粉漿液在不同溫度下的黏附力進(jìn)行比較，找出適合低溫上漿的產(chǎn)品，為低溫上漿的研究提供建議，同時(shí)也為企業(yè)對(duì)淀粉漿料的選擇及性能的評(píng)價(jià)提供參考。

1?實(shí)?驗(yàn)

1.1?材料與儀器

材料：玉米淀粉（陜西寶雞眉縣淀粉廠），氧化淀粉（山東帛方紡織公司），A115淀粉（常州樂高紡織品有限公司），SPR淀粉（常州樂高紡織品有限公司），滌棉粗紗（T/C，65/35，612 tex，西安紡織集團(tuán)有限公司），純棉粗紗（612 tex，西安紡織集團(tuán)有限公司）。

儀器：HD026PC型電子織物強(qiáng)力儀（南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）;HH-2型恒溫水浴鍋（常州國(guó)華電器有限公司）。

1.2?測(cè)試方法

實(shí)驗(yàn)采用粗紗試驗(yàn)法評(píng)價(jià)漿料對(duì)纖維的黏附性。具體操作如下：

a） 調(diào)制2 000 mL濃度為1%的淀粉漿液，升溫至95 ℃再煮1 h;b） 將粗紗輕輕的繞在鋁合金框架上，繞紗時(shí)用力要小而勻稱且不可以有伸長(zhǎng)，如圖1所示;c） 將漿液分別降溫至90、70、50 ℃并保溫，把繞有粗紗的框架浸入漿液，測(cè)試不同溫度下淀粉漿液對(duì)粗紗的黏附力，按下秒表計(jì)時(shí)，5 min后取出繞有紗線的框架將粗紗小心剪下，掛起自然晾干;d）將晾干后的粗紗放在恒溫恒濕的標(biāo)準(zhǔn)條件下（相對(duì)濕度60%～80%）平衡24 h后測(cè)試;e）用電子織物強(qiáng)力儀（測(cè)試條件為夾距100 mm，拉伸速度100 mm/min）測(cè)試上漿后粗紗的斷裂強(qiáng)力，并記錄斷裂強(qiáng)力，用斷裂強(qiáng)力的大小來表示漿液對(duì)粗紗的黏附力。測(cè)試20個(gè)試樣，去掉最大值和最小值后取其平均值。

做對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了避免來源不同的粗紗帶來的差異，必須使用同一個(gè)卷裝上的粗紗。相同的道理，純棉紗線、滌棉紗線和其他原料的粗紗所測(cè)試的黏附力數(shù)據(jù)沒有可比性。

2?結(jié)果與分析

淀粉糊化溫度：玉米淀粉71 ℃;氧化淀粉68 ℃;SPR淀粉47 ℃;A115淀粉65 ℃。

2.1?4種淀粉對(duì)粗紗的黏附力

由表1可知，玉米淀粉對(duì)粗紗的黏附力最好，這是由于玉米淀粉的聚合度大，支鏈淀粉的含量高，其在熱水中容易膨脹，使?jié){液變得黏稠，漿液雖然不易浸透紗線內(nèi)部，但其對(duì)紗線的被覆能力很好，增強(qiáng)耐磨性，其黏附力大多源于漿液對(duì)粗紗的被覆能力。在上漿工藝中，應(yīng)保持漿液黏度穩(wěn)定，使得上漿量和漿液對(duì)紗線的浸透與被覆程度維持不變[6];氧化淀粉對(duì)粗紗的黏附力最小。

4種淀粉對(duì)滌棉粗紗的黏附力均比對(duì)純棉粗紗的黏附力好，這是因?yàn)闇烀薮旨喌淖陨韽?qiáng)力就比純棉粗紗的強(qiáng)力大，因此相同淀粉不同粗紗之間的黏附力不具有可比性，在比較不同淀粉之間的黏附力時(shí)，一定要采用同一機(jī)器生產(chǎn)的同一卷裝上的粗紗，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有可比性。

2.2?不同溫度下淀粉對(duì)粗紗黏附力的影響

玉米淀粉、氧化淀粉和SPR淀粉對(duì)粗紗的黏附力隨溫度的升高而增大。這是由于隨著溫度的升高，各分子間運(yùn)動(dòng)加劇，漿液更容易進(jìn)入纖維內(nèi)部，從而獲得良好的上漿效果。

A115淀粉對(duì)純棉粗紗的黏附力是70 ℃>90 ℃>50 ℃，測(cè)得其粘度變化曲線如圖2所示。產(chǎn)生這一結(jié)果的原因可能是：A115淀粉是醚化淀粉，糊化溫度低（65 ℃），親水性好，可較好的適用于滌棉紗上漿，其糊化后隨著溫度的升高，粘度略有下降，使黏附在紗線的漿料變少，從而導(dǎo)致70 ℃漿液對(duì)棉紗的黏附力大于90℃時(shí)的黏附力[7]。

試驗(yàn)中將粗紗懸掛晾干，由于重力作用，漿料流到粗紗下部，干后粗紗兩端強(qiáng)力差異較大，在拉伸時(shí)薄弱的環(huán)節(jié)先斷裂，導(dǎo)致斷裂強(qiáng)力的大小與夾持位置的有關(guān)，加持位置偏向漿料多的部位，其斷裂強(qiáng)力較大，反之會(huì)稍偏小。為減少人為操作導(dǎo)致數(shù)據(jù)誤差的因素，可將粗紗平鋪晾干，避免由于懸掛導(dǎo)致的漿料不勻現(xiàn)象。

目前所采用的測(cè)試黏附力的方法都具有一些缺陷，粗紗法測(cè)黏附力的試驗(yàn)指標(biāo)是粗紗自身的強(qiáng)力、纖維與漿料之間的黏附力以及漿料自身的內(nèi)聚力的綜合[8]。在3個(gè)影響因素中，雖然粗紗強(qiáng)力較小、但漿料自身的內(nèi)聚力在斷裂強(qiáng)力中會(huì)占據(jù)大部分的比例，而且很難將這個(gè)比例從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中分離開來。因而試驗(yàn)中應(yīng)盡量保持各條件一致。雖然粗紗法測(cè)漿液的黏附性與實(shí)際漿紗情況有一定的差異，但它與上漿實(shí)踐中使用的細(xì)紗情況近似，能比較準(zhǔn)確的表示出漿液的上漿情況，但不能精確的反映漿料對(duì)纖維的黏附性。這是因?yàn)樵谠囼?yàn)過程中漿液對(duì)粗紗的上漿率不同而產(chǎn)生的?？紤]到上漿率的大小與漿料對(duì)粗紗的黏附力有關(guān)，采用比黏附力的概念進(jìn)行試驗(yàn)會(huì)更加精確，也會(huì)使?jié){料對(duì)粗紗的黏附性能測(cè)試更加科學(xué)[9]。

2.3?適宜低溫上漿的漿料

雖然玉米淀粉在低溫時(shí)的黏附力好，但是由于很多羥基的締合作用，其黏度很大，主要是附著在紗線表面，但是對(duì)紗線的浸透能力較差，而紗線內(nèi)部的漿液主要能增強(qiáng)紗線的斷裂強(qiáng)度，且低溫時(shí)容易發(fā)生不可逆的凝膠和退減現(xiàn)象，因而不能在低溫情況下使用[10]。而變性淀粉和玉米淀粉的性質(zhì)不同，變性淀粉通過物理化學(xué)或生物手段引進(jìn)羧甲基等親水性基團(tuán)，從而改變了天然淀粉的性質(zhì)，改善了玉米淀粉的性能，淀粉的親水能力變大，極性得到增強(qiáng)，其粘度熱穩(wěn)定性也比玉米淀粉好[11]。低溫上漿工藝為60～70 ℃[12]，3種變性淀粉中，SPR淀粉和A115淀粉在低溫時(shí)的黏附力比氧化淀粉好，適宜低溫上漿，在實(shí)際漿紗工藝中可以作為參考。但由于SPR淀粉是進(jìn)口淀粉，雖然其上漿性能好，但成本太高，由于氧化淀粉成本低，目前部分紡織廠已將氧化淀粉投入低溫上漿生產(chǎn)工藝。低溫上漿的研究不但具有非常重要的實(shí)用價(jià)值，也是目前漿紗生產(chǎn)工藝中必須要解決的問題。在達(dá)到漿紗質(zhì)量的同時(shí)，減少生產(chǎn)成本，節(jié)能減耗。

3?結(jié)?論

淀粉漿料的黏附性是粗紗自身強(qiáng)力、纖維與漿料的黏附力及漿料自身內(nèi)聚力的綜合。利用不同溫度下淀粉漿料對(duì)粗紗的黏附力不同來進(jìn)行低溫上漿研究。由實(shí)驗(yàn)可知，玉米淀粉對(duì)粗紗的黏附力最好，氧化淀粉對(duì)粗紗的黏附力最小;SPR淀粉和A115淀粉在低溫時(shí)對(duì)粗紗的黏附力好，適宜低溫上漿。此結(jié)果可為低溫上漿提供建議，也可為企業(yè)對(duì)淀粉漿料的選擇及性能的評(píng)價(jià)提供參考。粗紗法在試驗(yàn)中有一定的缺陷，建議可以利用比黏附力的概念來對(duì)淀粉的低溫上漿進(jìn)行研究。

參考文獻(xiàn)：

[1] 武宗文，尹振華，周培文，等.三種變性淀粉漿料性能對(duì)比研究[J].棉紡織技術(shù)，2015（7）：27-31.

[2] 朱譜新.經(jīng)紗上漿材料[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2005：85.

[3] 郭嫣，王紹斌.織造質(zhì)量控制[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2005：72.

[4] 何小東，孫景濤，郭臘梅.滌棉混紡紗不用PVA上漿工藝探討[J].棉紡織技術(shù)，2003（7）：9-12.

[5] 朱譜新.漿料的粘附性[J].紡織科技進(jìn)展，2004（6）：37-40，36.

[6] 朱蘇康，高衛(wèi)東.機(jī)織學(xué)[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2008：75.

[7] 曹詠梅，曹志剛，史磊，等.醚化淀粉的性質(zhì)、應(yīng)用及市場(chǎng)前景[J].大眾科技，2016（3）：31-34，62.

[8] 胡曉，呂許超，周棟梁，等.常用紡織漿料的粘附性比較和因素分析[J].皮革科學(xué)與工程，2009（2）：31-34.

[9] 谷文靜，武海良，沈艷琴.比黏附力法測(cè)試漿液黏附力的方法[J].西安工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（5）：568-570.

[10] 劉宏軍.醋酸-氨基甲酸酯化雙變性淀粉在毛紗低溫上漿中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代紡織技術(shù)，2012（6）：1-4.

[11] 岳曉霞，毛迪銳，趙全，等.玉米淀粉與玉米變性淀粉性質(zhì)比較研究[J].食品科學(xué)，2005（5）：116-118.

[12] 鄒力華.聚乙烯醇+氧化淀粉用于T/C細(xì)布低溫上漿的實(shí)踐[J].棉紡織技術(shù)，1986（6）：48-49.