純棉緊密紗上漿工藝研究

鄭云龍，王進(jìn)美，石 煜，孫衛(wèi)國(guó)

(西安工程大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710048)

0 前言

緊密紡是在改造的細(xì)紗機(jī)上加裝緊密紡裝置紡制而成[1]，通過柔和的空氣動(dòng)力從外側(cè)將纖維流集聚，這樣到達(dá)紡紗三角區(qū)的纖維流很窄，以至于紡紗三角區(qū)寬度收縮到接近零。所有纖維在紡紗三角區(qū)都被抓住，并且完全捻合進(jìn)紗體中[2]。緊密紡紗線毛羽少條干、棉結(jié)、粗細(xì)節(jié)均低于傳理采用條混的方式。統(tǒng)環(huán)錠紡緊密紡織物光潔、堅(jiān)牢，其拉伸性、挺括性、耐磨性、透氣性、抗起毛起球性優(yōu)于傳統(tǒng)環(huán)錠紡織物[3]，其吸漿能力比傳統(tǒng)環(huán)錠紗要差，在對(duì)特細(xì)號(hào)緊密紗選擇漿液配方和確定上漿工藝時(shí)，應(yīng)綜合考慮紗線的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)其性能確定漿紗工藝。為了保證漿液對(duì)紗線的滲透，漿液黏度可比傳統(tǒng)環(huán)錠紗適當(dāng)降低；同時(shí)由于緊密紗耐磨性較傳統(tǒng)環(huán)錠紗要好，因此上漿率可相對(duì)降低。需要注意的是，對(duì)于特細(xì)號(hào)紗的上漿來說，黏度濃度如果太低，雖有利于漿液充分地滲透到紗線內(nèi)部，但又會(huì)造成漿液對(duì)紗線表面的被覆不足，造成漿膜完整度差。因此在緊密紗的漿料配比中，適當(dāng)減少了普通變性淀粉的用量，這樣不僅可以降低漿液的含固量，同時(shí)使?jié){液的黏度也有所下降，滿足了緊密紗不同于傳統(tǒng)環(huán)錠紗的上漿要求[4]。本文選用7.3tex純棉緊密紗進(jìn)行研究，用正交試驗(yàn)對(duì)漿料配方進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，確定 7.3tex純棉緊密紗上漿的最優(yōu)配方。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

紗線:純棉緊密紗(7.3 tex，濰坊市裕邦紡織有限公司)，

漿料組分:CD－DF868L(科實(shí)新材料東莞有限公司)、氧化淀粉(河北百味生物科技有限公司)，NP－320L、KS－55(東莞市嘉宏有機(jī)硅科技有限公司)

儀器:YT821漏斗式粘度計(jì)，HD026PC電子織物強(qiáng)力儀，ZHD－4型紙張厚度計(jì)，南通宏大HD021N電子單紗強(qiáng)力儀，DZ－2A型真空干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司)，ASS3000型全自動(dòng)單紗漿紗機(jī)YG171A型毛羽儀，XSZ－H生物顯微鏡，Y731型紗線耐磨儀，F(xiàn)A1004精密電子天平(上海良平儀器儀表有限公司)。

1.2 實(shí)驗(yàn)過程

根據(jù)工廠的經(jīng)驗(yàn)配方，確定7.3tex純棉緊密紗漿料配方如下表1所示。

表1 7.3tex純棉緊密紗漿料配方

1.2.1 漿液性能測(cè)試

調(diào)制700mL濃度6%的漿液，恒溫水浴加熱到95℃，保溫半小時(shí)測(cè)試粘度值，在以后的3小時(shí)內(nèi)，每半小時(shí)測(cè)定一次，用秒表記錄粘度值。保溫過程中注意觀察漿液何時(shí)全部溶解并測(cè)量和記錄全部溶解時(shí)的漿液溫度。在保溫1小時(shí)測(cè)得的粘度即為漿液的粘度值，并測(cè)試漿液的 pH值，最終計(jì)算粘度熱穩(wěn)定性，測(cè)試用公式(1)計(jì)算如下:

式中:η1——95℃保溫 1小時(shí)后測(cè)得的粘度值S；

max｜η－η1｜——后 5 次粘度值的極差；

粘度熱穩(wěn)定性(%)＝100－粘度波動(dòng)率

1.2.2 漿膜的制備及性能測(cè)試

照漿料各配方采用定積法，分別調(diào)制含固量為3%的漿液200mL(配制的漿液總量應(yīng)多于理論上所需的量)，把所得到的漿液轉(zhuǎn)移到已放置于水浴鍋中的三口燒瓶，加熱的同時(shí)用攪拌器以120r/min的速度攪拌。待三口燒瓶中配制的液體溫度達(dá)到95℃并保持90min后加熱結(jié)束，為了讓避免出現(xiàn)分層的情況，攪拌器繼續(xù)工作，待燒瓶中漿液的溫度下降至50℃時(shí)，用燒杯取出40mL，采取玻璃棒引流的方式將上漿液緩慢倒至于聚酯膠片上并呈圓形，待液體干燥成薄膜后，即為可實(shí)驗(yàn)用的漿膜。

(1)漿膜外觀觀察

將各配方實(shí)驗(yàn)所得漿膜放在室內(nèi)光線好的地方，觀察其外觀情況。

(2)漿膜厚度測(cè)試

每個(gè)配方選取十組式樣，取平均值作為漿膜的厚度。

(3)漿膜的水溶速率測(cè)試

將1.1.2中制備好的漿膜裁成30mm×10mm的矩形條狀并在長(zhǎng)度方向上的中心線上作一直線標(biāo)記，之后把漿膜浸沒于80℃的熱水中，在標(biāo)記線與水平面重合的瞬間快速按秒表計(jì)時(shí)直至漿膜脫落消失時(shí)停止計(jì)時(shí)，以此時(shí)秒表的示數(shù)作為漿膜水溶速率。漿膜的水溶速率測(cè)試結(jié)果取10次的平均值。

(4)漿膜強(qiáng)伸性能測(cè)試

裁剪好式樣(寬5mm、長(zhǎng)15cm長(zhǎng)條)后放入恒溫恒濕箱內(nèi)(溫度25℃、相對(duì)濕度65%)平衡24h，調(diào)溫調(diào)濕完成后，在南通宏大HD021N電子單紗強(qiáng)力儀上測(cè)試其斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)率，調(diào)節(jié)機(jī)器隔距為100mm，將漿膜條夾在上下夾頭上，開動(dòng)機(jī)器拉伸漿膜條，試驗(yàn)樣本為10次。

(5)漿膜耐屈曲性測(cè)試

將漿膜裁成30mm×10mm的條狀，在長(zhǎng)度方向中間處畫一直線記號(hào)，放在恒溫恒濕室內(nèi)平衡24小時(shí)，之后用手抓住兩端使之在不受張力的情況下彎曲，記錄下彎曲的次數(shù)，做十次，取平均值。

1.2.3 漿紗性能測(cè)試

實(shí)驗(yàn)儀器:ASS3000型全自動(dòng)單紗漿紗機(jī)

上漿方式:雙壓雙浸。具體工藝參數(shù)如下表2。

表2 上漿工藝參數(shù)

(1)漿紗毛羽測(cè)試

實(shí)驗(yàn)儀器:YG171A型紗線毛羽測(cè)試儀。對(duì)各配方漿紗試樣進(jìn)行毛羽測(cè)試，毛羽長(zhǎng)度設(shè)定為3mm以上，1m長(zhǎng)紗線內(nèi)單側(cè)長(zhǎng)達(dá)3mm毛羽的根數(shù)稱為毛羽指數(shù)。

按照公式(2)計(jì)算毛羽降低率。

式中:d—漿紗毛羽降低率，%

n0—原紗毛羽指數(shù)平均值/根·m－1

nj—漿紗毛羽指數(shù)平均值/根·m－1

(2)漿紗耐磨性能測(cè)試

每組共測(cè)30次，取平均值。漿紗的增磨率計(jì)算公式見公式(3)。

式中:m—漿紗增磨率，%

m0—原紗耐磨次數(shù)

mj—漿紗耐磨次數(shù)

(3)漿紗增強(qiáng)率與減伸率測(cè)試

實(shí)驗(yàn)儀器為HD021N電子單紗強(qiáng)力儀，夾口間距設(shè)置為500mm，速度500mm/min，每組測(cè)試次數(shù)為30次，取平均值作為結(jié)果。

漿紗增強(qiáng)率的計(jì)算公式(4)所示

式中:ε—漿紗減伸率，%

Ls—原紗斷裂伸長(zhǎng)，%

Lj—漿紗斷裂伸長(zhǎng)，%

(4)漿紗退漿率測(cè)試

取小段原紗稱重后置于烘箱內(nèi)，溫度設(shè)置為105℃，待質(zhì)量恒定時(shí)稱重讀數(shù)即為前干重，之后將此段原紗煮沸30min，用去離子水清洗后在置于相同溫度的烘箱內(nèi)待質(zhì)量恒定時(shí)稱重讀數(shù)即為后干重，然后按照公式(6)計(jì)算毛羽損失率

式中:Z—增強(qiáng)率，%

Pj—漿紗斷裂強(qiáng)力，cN

Ps—原紗斷裂強(qiáng)力，cN

紗線減伸率用公式(5)

式中:β—漿紗毛羽損失率，%

B—原紗試樣煮洗前干重，g

B1—原紗試樣煮洗后干重，g

選用NaOH試劑對(duì)漿紗進(jìn)行退漿，將紗線放入2%NaOH溶液中(紗線:溶液＝1:35)，在100℃水浴鍋中反應(yīng)30min后置于清水中漂洗。將其置于110℃的干燥箱內(nèi)，待質(zhì)量恒定時(shí)冷卻20min后稱重，按照公式(7)計(jì)算漿紗退漿率。

式中:S—退漿率，%

W0—試樣退漿前干燥質(zhì)量，g

W1—試樣退漿后干燥質(zhì)量，g

β—毛羽損失率，%

(5)漿紗回潮率測(cè)試

將漿紗樣品數(shù)根扎成一束，稱重，精確至0.01g，然后放入 105℃～110℃烘箱內(nèi)，烘至恒重，內(nèi)冷卻 20分鐘左右，稱其重并精確至 0.01g。計(jì)算漿紗回潮率。

按照下公式(8)計(jì)算漿紗回潮率。

式中:WG—漿紗回潮率，%

Wj—漿紗濕重，g

W—漿紗干重，g

2 測(cè)試結(jié)果

2.1 漿液粘度及熱穩(wěn)定性測(cè)試

表3 漿液粘度及熱穩(wěn)定性測(cè)試

由表3可看出，三個(gè)配方漿液粘度穩(wěn)定性值均高于85%，且三個(gè)值差距不大，這表明三個(gè)配方均有較高的漿液粘度穩(wěn)定性。綜合來看，第三個(gè)配方的漿液粘度穩(wěn)定性值最高，紗線上漿更有利。

2.2 漿膜性能測(cè)試結(jié)果

2.2.1 漿膜外觀

各配方實(shí)驗(yàn)所得漿膜圖片如圖1所示

圖1 漿膜成膜性圖片

由圖1可看出，三種配方成膜性都比較良好，成膜平整光滑，具有比較好的延展性。配方一成膜較粗糙，透光能力一般，配方二漿膜透光能力較弱，顏色較深，配方三漿膜透光能力強(qiáng)，成膜比較光滑。

2.2.2 漿膜厚度、水溶速率、強(qiáng)伸性能、耐屈曲性

測(cè)試結(jié)果

表4 漿膜厚度、水溶速率、強(qiáng)伸性能、耐屈曲性測(cè)試結(jié)果

由表4可知，配方一的漿膜斷裂強(qiáng)度最高，這正是因?yàn)镃D－DF868L接枝淀粉被改性后所新加入的支鏈具有的空間位阻效應(yīng)和其所含的親水基團(tuán)吸收水后有增塑效果，影響了淀粉分子間－OH的結(jié)合，以至于大分子的堆砌不緊密，所以淀粉膜的結(jié)晶度被縮小，這恰恰有利于改善淀粉膜的柔韌性，導(dǎo)致增大了淀粉膜的斷裂伸長(zhǎng)，卻降低了斷裂強(qiáng)度。由表3可知，配方二的耐屈曲性最好，利于上漿。

2.4 漿紗性能測(cè)試結(jié)果

取原紗和漿紗制成試樣，在XSZ－H生物顯微鏡下觀察紗線縱向結(jié)構(gòu)，放大倍數(shù)為40倍。圖2是7.3tex純棉緊密紗紗線上漿前后的表面狀態(tài)。

圖2 7.3tex純棉緊密紗紗線上漿前后的表面狀態(tài)

表5 漿紗性能測(cè)試結(jié)果

由表5可得出:(1)測(cè)試的三組配方上漿后的紗線毛羽，結(jié)果表明，經(jīng)過上漿，所有紗線毛羽均有較高程度的提高，且均有88%的毛羽降低率。由此可知，以三種配方所配制的上漿液都能將紗線表層的毛羽有較高的貼服，這有利于織造效率的改善。其中，配方1的毛羽降低率可達(dá)93.73%。

(2)三種配方的漿紗耐磨性能都有提高。其中，配方一的增磨率最大，達(dá)到 411.15%，效果最明顯。配方三耐磨性能最差。因此可知配方一的耐磨性最好，漿紗后耐磨效果最明顯，能有效減少斷頭，更有利于織造。

(3)三種配方增強(qiáng)率及減伸率都較相近，配方一的增強(qiáng)率最好，為31.23%，增強(qiáng)效果最好，配方二的減伸率最高，為14.06%。

(4)上漿率主要是與漿液的黏度成正比，在達(dá)到織造條件的前提下，漿液黏度越低越好，即上將率越小越好，這樣既能做到節(jié)省原料降低成本也會(huì)較少對(duì)環(huán)境的影響。

(5)三組配方的回潮率大小合適，均有利于純棉紗漿紗3漿料配方的優(yōu)化。

3 漿料配方的優(yōu)化

3.1 實(shí)驗(yàn)方案

根據(jù)前面的分析，本實(shí)驗(yàn)主要是使用正交分析方法來確定配方組分的比例含量與漿紗質(zhì)量的影響主次關(guān)系以及最優(yōu)比。將四種漿料組分作為因素，各取三個(gè)水平(即4因素3水平，做9組實(shí)驗(yàn))。評(píng)價(jià)指標(biāo)分別取增強(qiáng)率、增磨率、毛羽降低率和減伸率。因素水平表如表5所示。

表6 7.3tes因素水平

3.2 上漿設(shè)備參數(shù)

儀器:ASS3000型全自動(dòng)單紗漿紗機(jī)

紗線:7.3tex緊密紡純棉紗

漿槽溫度設(shè)定:90℃

上漿方式:雙浸雙壓

烘房溫度:80℃

漿紗速度:30 m/min

3.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

表7 試驗(yàn)結(jié)果

利用表7的數(shù)據(jù)進(jìn)行極差分析，7.3tex緊密紗漿紗配方正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析見表8。K1、K2、K3分別表示1、2、3水平下試驗(yàn)結(jié)果的平均值。

表8 試驗(yàn)結(jié)果及影響因素分析

將漿紗耐磨性能和毛羽貼伏率作為重點(diǎn)指標(biāo)，確定最優(yōu)化配方工藝為A1B2C2D2，即CD－DF868L 40g、氧化淀粉 40g、NP－320L 10g，KS－55 2g。

4 結(jié)論

(2)采用正交試驗(yàn)優(yōu)化漿料配方的優(yōu)化結(jié)果，最優(yōu)化配方工藝為 CD－DF868L 40g、氧化淀粉40g、NP－320L 10g，KS－55 2g。