細(xì)號高密織物漿紗不用PVA的工藝研究與實踐

樂平勇，郭 杰，陳春華，閆學(xué)軍，鄧小紅，孫軼榮，曾社平，史 晟

(1.際華三五四二紡織有限公司，湖北 襄陽 441002；2.新型環(huán)保復(fù)合面料湖北省重點實驗室，湖北 襄陽 441002；3.湖北山特萊新材料有限公司，湖北 襄陽 441002；4.際華集團(tuán)股份有限公司，北京 100020；5.際華三五四二紡織有限公司 博士后科研工作站，湖北 襄陽 441002)

1 不用PVA漿料的原因分析

聚乙烯醇(PVA)漿料具有對纖維良好的粘附性、成膜性，以及與其他漿料良好的混溶性，被認(rèn)為是理想的漿料；尤其在細(xì)號高密織物織造上，不用PVA甚至寸步難行；但是，由于PVA難以生物降解，對環(huán)境的危害也是公認(rèn)的，在歐盟成員國、美國等國家早有相關(guān)法規(guī)限制使用PVA、倡導(dǎo)綠色環(huán)保的產(chǎn)品。我國的棉紡織行業(yè)協(xié)會也早在1997年就提出漿紗少用甚至不用PVA的要求。

多年來，在國內(nèi)外專業(yè)研究機構(gòu)、漿料生產(chǎn)企業(yè)和應(yīng)用廠的共同努力下，漿紗少用甚或不用PVA漿料雖取得一定成效，然而多數(shù)紡織企業(yè)因成本控制和質(zhì)量管理問題而難以做到。2007年以來，面對國內(nèi)PVA價格一路攀升、紡織市場競爭激烈的局面，如何解決漿紗少用或不用PVA[1]，達(dá)到既降低生產(chǎn)成本、又滿足環(huán)保的要求，是很多紡織企業(yè)高度關(guān)注的問題，更是目前漿紗技術(shù)亟待解決的難題。

2 替代PVA漿料性能的要求

一種好的變性淀粉產(chǎn)品，能夠在實際漿紗生產(chǎn)應(yīng)用中部分或全部取代PVA，其各項性能指標(biāo)則須接近或達(dá)到PVA漿料的性能指標(biāo)要求。

2.1 溶解性要求

要求水溶性好，即能與水充分融合，溶液穩(wěn)定、不易分層老化，且與其他漿料的混溶性較好；目前國內(nèi)使用的多數(shù)優(yōu)質(zhì)變性淀粉產(chǎn)品，都能滿足這一基本要求。

2.2 粘度、粘度熱穩(wěn)定性及粘著性要求

2.2.1 粘度

一種優(yōu)質(zhì)的變性淀粉要在生產(chǎn)實踐中完全替代PVA，首先要求其粘度不能過高，且須低于PVA的粘度，以8 mPa·s～10 mPa·s為宜。這有2個原因:一方面，便于貫徹“兩高一低”的上漿工藝路線[2]；另一方面，在完全替代PVA使用后，為了保證漿膜強度能夠滿足順利織造的要求，相對使用PVA的工藝可以適量提高漿液含固率，以保證足夠的上漿率。此外，較低的粘度能為漿紗實際操作創(chuàng)造諸多便利條件，利于提高漿紗整體質(zhì)量。

2.2.2 粘度熱穩(wěn)定性

關(guān)于粘度熱穩(wěn)定性問題，因為變性淀粉的不耐煮特性，一般要求粘度穩(wěn)定性須不低于85%[3]；在使用中，應(yīng)合理控制煮漿時間、漿液溫度及用漿時間，達(dá)到穩(wěn)定漿液粘度、力求上漿率穩(wěn)定。

2.2.3 粘著性

針對細(xì)號高密織物的特性和工藝技術(shù)要點，變性淀粉產(chǎn)品對于棉纖維或其他纖維素纖維必須具有很好的粘著性，應(yīng)接近或達(dá)到PVA的粘著性，以在漿液含固量變化不大的基礎(chǔ)上，確保工藝上預(yù)先達(dá)到期望的上漿率。

2.3 漿料的成膜性與漿膜的耐磨性要求

漿料的成膜性與漿膜的耐磨性存在內(nèi)在聯(lián)系。漿料的成膜性好則漿膜的耐磨性往往表現(xiàn)優(yōu)良，而漿膜的耐磨性是目前最能體現(xiàn)織造效果的漿紗質(zhì)量綜合指標(biāo)。漿膜的耐磨性影響因素是多方面的，除了與漿液的粘著性有關(guān)外，與漿膜強度的關(guān)系最為密切；足夠的漿膜強度是體現(xiàn)漿膜耐磨性的根本，適度的斷裂伸長又有助于提高紗線的增強率、降低減伸率，為織造過程奠定良好的基礎(chǔ)。

2.4 漿料的退漿性、環(huán)保性及經(jīng)濟(jì)性要求

PVA的最大弊病在于退漿性能差，退漿過程中不僅不易退凈，而且退漿成本高，生物降解性很差，對環(huán)境的危害極大。優(yōu)質(zhì)的變性淀粉產(chǎn)品要求印染退漿非常容易，生物降解性能良好，從而對環(huán)境的影響極小。另外，一種優(yōu)質(zhì)的變性淀粉產(chǎn)品最終能否被市場接受，必須具備一定的性價比優(yōu)勢；否則，難以大面積推廣應(yīng)用。

基于上述因素，我們根據(jù)市場上的漿料產(chǎn)品現(xiàn)狀開展了大量的漿料篩選試驗，反復(fù)對比后選定德國伊埃斯集團(tuán)的PR-Su漿料，作為細(xì)號高密織物漿紗時少用或不用PVA的主攻試驗產(chǎn)品。

3 PR-Su漿料產(chǎn)品性能分析

PR-Su漿料是經(jīng)特殊加工縮聚合成的多元增強型酯化淀粉，屬于天然高分子化合物[4]，相比PVA具備多種優(yōu)越性能；當(dāng)然也有不足之處，兩者主要性能指標(biāo)對比見表1。

表1 PR-Su漿料與PVA的性能對比

4 用PR-Su替代PVA的工藝試驗

4.1 試驗產(chǎn)品特性分析

為驗證PR-Su的使用效果，我們選定CJ 9.7×CJ 9.7×681×464.5×305平布和CJ/竹(50/50) 7.3×CJ/竹(50/50) 7.3×665×417×167.5平布作為試驗產(chǎn)品。

上述2個品種的共同點是織物緊度大、織造過程中經(jīng)紗所受摩擦大，特別CJ/竹(50/50) 7.3 tex混紡紗的強力不足90 cN，紗線表面毛羽數(shù)量多且較長，如果漿紗漿膜強度不足、毛羽貼伏不良，將導(dǎo)致織機生產(chǎn)困難、開臺效率不理想，下機質(zhì)量難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。在漿料配方的選擇上，如果PVA的用量過多、漿紗上漿率過大，則漿紗分絞難度會加大，易形成較多的二次毛羽；如果上漿率過小，在織造時會導(dǎo)致漿膜強度不夠，經(jīng)紗因無法承受劇烈的摩擦而起毛，最終相互粘連而導(dǎo)致織機開口不清、生產(chǎn)無法順利進(jìn)行。

經(jīng)過分析總結(jié)，我們明確了工藝思路，要求漿紗必須達(dá)到以下目標(biāo)：首先，上漿率大小適中，漿膜必須有足夠的強度，能夠承受織造過程中的劇烈摩擦；其次，漿膜必須具備一定的柔韌性和滑爽性，為織造順利進(jìn)行創(chuàng)造有利的條件?；谏鲜鲆螅_定漿料的選配原則：要少用或不用PVA，主體漿料以變性淀粉為主，特別是選用性能優(yōu)良的高品質(zhì)變性淀粉PR-Su，以滿足漿紗的質(zhì)量要求。

4.2 漿料配方的對比分析

CJ 9.7×CJ 9.7×681×464.5×305平布和CJ/竹(50/50) 7.3×CJ/竹(50/50)7.3×665×417×167.5平布的調(diào)漿工藝配方，分別見表2和表3。

表2 CJ 9.7×CJ 9.7×681×464.5×305平布調(diào)漿工藝配方

表3 CJ/竹(50/50) 7.3×CJ/竹(50/50)7.3×665×417×167.5平布調(diào)漿工藝配方

上述2個品種中原配方都存在PVA用量偏多的弊病，使?jié){紗過程中干分絞困難、落漿落物多，漿膜撕裂形成的二次毛羽嚴(yán)重。特別是CJ/竹(50/50) 7.3×CJ/竹(50/50) 7.3×665×417×167.5平布產(chǎn)品，最初設(shè)計工藝方案時考慮到CJ/竹(50/50)7.3 tex經(jīng)紗的強力很低，在兼顧貼伏毛羽的同時重點應(yīng)放在對紗線的增強上。考慮到PVA-1799粘結(jié)性過大而全部選用PVA-205，經(jīng)過小批量試織又因漿膜發(fā)硬、強力過高，干分絞形成大量二次毛羽，在絞棒和伸縮筘部位不停地斷頭，漿紗幾乎無法正常開車。為此，我們調(diào)整工藝思路而徹底放棄使用PVA，代之以性能優(yōu)良的變性淀粉產(chǎn)品，同時調(diào)整部分上機工藝參數(shù)，如：以紗線不松弛為準(zhǔn)則，適當(dāng)減小濕區(qū)和干區(qū)伸長；以烘干紗線為準(zhǔn)則，適度降低錫林烘燥溫度；為緩解紗線的干分絞阻力，適當(dāng)降低車速，避免紗線因猛烈撞擊而斷裂。通過采取系列措施，新配方與原配方相比，盡管含固量和漿液實測粘度差異不大，但開車情況卻明顯好轉(zhuǎn)，取得良好的效果。

在對調(diào)漿工藝進(jìn)行調(diào)整后，CJ 9.7×CJ 9.7×681×464.5×305平布分紗明顯輕快、毛羽貼伏好、斷頭減少；但是，落漿仍然較多。分析發(fā)現(xiàn)問題在于紗線烘燥溫度設(shè)定過高，經(jīng)適當(dāng)降低錫林溫度設(shè)定值，將漿紗回潮率的工藝值由6.0%～7.0%提高為7.0%～8.0%，基本解決了落漿、落物多的問題，且漿紗手感更加柔軟光滑，表明新調(diào)漿工藝有利于貼伏毛羽、增強紗線的柔韌性。

CJ/竹(50/50) 7.3×CJ/竹(50/50) 7.3×665×417×167.5平布采用新調(diào)漿工藝后，漿紗過程中針對竹纖維特點重點控制好濕區(qū)和干區(qū)的伸長，避免紗線被過度拉伸而斷裂。實踐表明，調(diào)制漿液的粘度低、流動性好，紗線上漿后增強率為48.1%、減伸率為5.4%、斷頭較少，但開車過程中應(yīng)注意適當(dāng)控制車速、不要過快。

4.3 漿紗上機工藝參數(shù)

試驗用漿紗上機工藝參數(shù)，見表4。CJ 9.7 tex經(jīng)紗、CJ/竹(50/50) 7.3 tex經(jīng)紗分別采用不同工藝配方，漿紗效果如圖1所示。

表4 漿紗上機工藝參數(shù)

a) CJ 9.7 tex(原配方) b) CJ 9.7 tex(新配方)

4.4 織造工藝參數(shù)

上述2個產(chǎn)品試驗織造效果對比，見表5。

表5 2個產(chǎn)品試驗織造效果對比

5 漿紗成本分析

通過多年實測，兼顧綜合效能，漿紗后的織機效率和漿紗消耗結(jié)果見表6。

表6 實測漿紗后的織機效率和漿紗消耗

近年來，公司通過在細(xì)號高密織物漿紗上逐步使用中聚合度、中醇解度漿料，漿料消耗平均每年降低5.01%，噴氣織機效率平均每年提高5.33%，利用具有國際先進(jìn)水平的綠色環(huán)保的變性淀粉和聚丙烯酸類漿料替代PVA漿料，解決了漿紗不用或少用PVA的難題，達(dá)到細(xì)號功能性紗線增強、毛羽伏貼，提高耐磨性，滿足綠色環(huán)保的要求。

6 結(jié)語

6.1試驗表明，PR-Su取代PVA能滿足漿紗質(zhì)量要求；根據(jù)織物難度系數(shù)的不同，可部分或全部取代PVA使用，達(dá)到既降低生產(chǎn)成本又滿足產(chǎn)品環(huán)保的要求。筆者公司在純棉9.7 tex系列產(chǎn)品上大量推廣使用后的產(chǎn)品質(zhì)量非常穩(wěn)定，未出現(xiàn)質(zhì)量問題。

6.2PR-Su取代PVA的漿液粘度有所降低，因此在含固量和上漿率的掌握上應(yīng)比用PVA漿紗時略高；同時，由于淀粉漿不耐煮，漿槽溫度應(yīng)適當(dāng)降低以避免漿液粘度下降過快，以保證上漿率穩(wěn)定。

6.3合理控制漿紗回潮率；由于調(diào)漿配方中90%以上為淀粉，為使?jié){膜柔韌且富有彈性，漿紗回潮率應(yīng)偏高于常規(guī)控制標(biāo)準(zhǔn)，避免漿膜發(fā)脆而增加落物。

6.4選用PR-Su取代PVA上漿，漿紗干分絞輕快，落漿落物減少，毛羽貼伏良好，二次毛羽數(shù)量減少，對下一步的織造非常有利。