芳綸紗上漿工藝實踐

陳永紅 張希文 楊 靜 侯曉鵬

（陜西元豐紡織技術(shù)研究有限公司，陜西西安，710038）

芳綸是一種高模量、高強(qiáng)度的纖維，普遍應(yīng)用在消防、森警以及特種防護(hù)領(lǐng)域［1-2］。芳綸按結(jié)構(gòu)的不同，可分為聚間苯二甲酰間苯二胺和聚對苯二甲酰對苯二胺，即芳綸1313和芳綸1414。芳綸屬于酰胺類，由于大分子中不含羥基，屬于疏水性纖維，在織造時通常采用上漿或上可溶性油劑的方法進(jìn)行織造［3-4］，但上油對芳綸紗線的毛羽貼伏較差，其目的主要以光滑紗體、減少靜電為主。采用上漿織造時，由于纖維性能的獨特性，上漿主要以貼伏毛羽、耐磨以及減少靜電為主。芳綸紗線普遍采用PVA、淀粉、丙烯酸類漿料進(jìn)行上漿。芳綸紗高速織造時的機(jī)械性能［5］、芳綸紗線的拉伸性能［6］等基礎(chǔ)研究在國外已有報道。國內(nèi)學(xué)者對芳綸也進(jìn)行了大量研究，包括紡絲方法、纖維表面改性、纖維結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系等［7-10］。

基于芳綸紗在特種防護(hù)面料中的大批量應(yīng)用，我們對其漿紗工藝進(jìn)行了研究。通過分析紗線的特性以及漿料的性能，同時還考慮到退漿，在設(shè)計漿料配方時采用不同含量的PVA漿料，對比分析漿液性能、漿紗性能，優(yōu)化漿紗配方，實現(xiàn)了較好的上漿效果。

1 試驗材料及儀器

試驗材料：芳綸1313/芳綸1414 95/5 26.8 tex紗，漿料（PVA1799、變性淀粉、丙烯酸、抗靜電劑）。

試驗儀器：YG063Q型全自動單紗強(qiáng)力儀（上海標(biāo)卓科學(xué)儀器有限公司）；精密電子天平（上海譚氏實業(yè)有限公司）；烘箱（蘇州巨興烘箱設(shè)備有限公司）；GA308型雙漿槽漿紗機(jī)（鄭州紡織機(jī)械股份有限公司）；WL450型劍桿織機(jī)（浙江萬利紡織機(jī)械有限公司）等。

1.1 性能測試

依據(jù)GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定（CRE法）》測試芳綸原紗及漿紗的斷裂強(qiáng)力和伸長率。

按照GB/T 9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測定烘箱干燥法》測試漿紗以及原紗的回潮率。

采用堿退漿法測試上漿率，測試方法見文獻(xiàn)［11］。漿液的黏度及黏度熱穩(wěn)定性的測試方法見文獻(xiàn)［12］。

1.2 工藝參數(shù)

采用KY6041-1800型整經(jīng)機(jī)整經(jīng)。整經(jīng)張力配置（從前往后）：第1至第10排的上兩層和下兩層5檔、中層6檔；第11至第20排的上兩層和下兩層4檔、中層5檔；第21至第30排的上兩層和下兩層5檔、中層6檔；第31排全部為7檔。

漿紗機(jī)控制面板參數(shù)設(shè)置：漿紗速度42 m/min，卷繞張力4 016 N，干區(qū)張力2 280 N，喂入張力136 N，退繞張力325 N，預(yù)烘溫度130℃，主烘溫度110℃，織軸卷繞要緊密。漿紗時車間溫度25℃～30℃，相對濕度控制在65%～70%。在漿紗開車前，給軸與軸之間加一根大絞線，在整經(jīng)落軸時，給相鄰兩根紗之間加一根小絞線，經(jīng)過干分絞，相鄰的紗線就會減少黏連，有利于分絞。

1.3 織物規(guī)格

織物規(guī)格：芳綸26.8×26.8 220.5×204.5 155.0平紋，織物經(jīng)緯向緊度分別為42.2%、39.2%。

2 結(jié)果與討論

2.1 漿料配方選用及漿液性能

芳綸紗上漿所用漿料目前主要為變性淀粉、PVA1799、丙烯酸以及助劑（抗靜電劑、平滑劑）。由于芳綸疏水性強(qiáng)、表面光滑、纖維之間抱合力差，且大分子結(jié)構(gòu)中分子間作用力較強(qiáng)，在漿料的選用上要注意漿料對芳綸紗的黏附性以及漿料的混溶性，良好的混溶性和黏附性能達(dá)到更好的毛羽貼伏效果，提高漿紗質(zhì)量。考慮到芳綸分子結(jié)構(gòu)的特性以及大批量漿紗，選取淀粉漿料、丙烯酸、PVA1799以及助劑為上漿用漿料。PVA1799有較強(qiáng)的黏附性。丙烯酸漿料對芳綸有較好的黏附性。由于芳綸靜電較大，因此在漿液中需要添加抗靜電劑，改善纖維之間因靜電而造成毛羽貼伏性差的問題。在漿料中添加不同含量的PVA1799來研究漿液及漿紗的性能，因退漿采用酶退法，配方中PVA1799含量不易過高，以免增加退漿廢水及防止出現(xiàn)退漿退不干凈。最終確定3種漿料配方。對3種漿料配方分別進(jìn)行煮漿，漿液的黏度及黏度穩(wěn)定性測試如下。

漿液黏度反映了漿液的流動性，流動性好漿液浸透性好，而黏度熱穩(wěn)定性與上漿均勻性有關(guān)，黏度熱穩(wěn)定性高則漿紗上漿率越穩(wěn)定。由以上數(shù)據(jù)可知，3種配方漿液黏度熱穩(wěn)定性均大于90%，保證了經(jīng)紗在上漿過程中獲得較理想的上漿率，同時配方2漿液的黏度小，上漿時漿液易于滲透。

2.2 芳綸紗漿紗性能

對芳綸26.8 tex紗漿紗后測試其性能，結(jié)果見表1。從表1可知，芳綸26.8 tex紗配方1的漿紗增強(qiáng)率為2.40%，毛羽降低率為30.56%；配方2的漿紗增強(qiáng)率為3.06%，毛羽降低率為24.78%；配方3的漿紗增強(qiáng)率為0.89%，毛羽降低率為1.32%?？梢娨缘矸蹪{料為主的配方上漿時，由于芳綸大分子官能團(tuán)中不含羥基，而淀粉漿料中含有較多數(shù)量的羥基，兩分子之間沒有相同的官能團(tuán)，依據(jù)相似相容原理，淀粉漿料很難黏附在芳綸紗表面，同時由于淀粉分子間作用力大，經(jīng)烘干后，紗體表面形成的漿膜剛性大，易于破裂，從而對芳綸紗的黏附性差。配方1漿紗斷裂強(qiáng)力要比配方2的小，這說明配方中PVA1799的含量應(yīng)適度。對比3種配方上漿后漿紗3 mm以上毛羽數(shù)，配方2毛羽降低率低于配方1，這是因為配方1中PVA含量較多，而PVA黏性較強(qiáng)，貼伏紗體表面毛羽的能力要強(qiáng)。通過觀察漿紗后紗體表面毛羽的分布情況發(fā)現(xiàn)，配方2漿紗表面毛羽數(shù)量多，且紗線結(jié)構(gòu)松散，但紗體表面形成了較完整的漿膜；配方3漿紗表面毛羽數(shù)量多，且紗線結(jié)構(gòu)松散，紗體表面形成的漿膜不完整。

表1 芳綸紗性能測試結(jié)果

2.3 織機(jī)效率

為驗證不同配方下漿紗的織造情況，對3種配方的漿紗織造進(jìn)行織機(jī)效率統(tǒng)計，織造車間溫度為29℃，相對濕度為70%，結(jié)果見表2。

表2 織機(jī)效率

從表2可知，采用配方1上漿后，織機(jī)效率達(dá)到89.42%，臺時經(jīng)停次數(shù)小于臺時緯停次數(shù)，說明配方1漿紗在織造時不易斷裂；采用配方2上漿后，織機(jī)效率達(dá)到90.25%，略高于配方1，并且此配方中PVA含量只占17%，有利于退漿和環(huán)保；采用配方3漿紗，織機(jī)效率只有70.00%，臺時經(jīng)停次數(shù)為最高，臺時緯停次數(shù)為最低，說明配方3漿紗質(zhì)量沒有配方1漿紗質(zhì)量好。通過分析停機(jī)問題，發(fā)現(xiàn)相鄰兩根經(jīng)紗出現(xiàn)毛羽纏結(jié)現(xiàn)象，打緯時交纏在一起的紗線因局部張力過大發(fā)生斷裂而造成停車。另一方面，由于紗體表面漿膜完整性差，經(jīng)紗與鋼筘摩擦?xí)r，一部分毛羽及漿料掉落形成細(xì)節(jié)，易造成應(yīng)力集中而斷裂。可見芳綸紗采用變性淀粉與丙烯酸漿料上漿時，難以保證漿紗的織機(jī)效率。下機(jī)后對3種配方坯布的織疵進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)主要為脫緯、緯縮、云織等，3種配方中配方2漿紗織成織物后織疵評分最低。

2.4 織造落白對車間環(huán)境的影響

漿紗在織機(jī)上織造時，由于經(jīng)紗與綜絲和鋼筘反復(fù)摩擦，致使紗體表面形成的漿膜破裂，影響漿紗質(zhì)量。收集不同機(jī)臺下綜框和停經(jīng)片正下方區(qū)域8 h內(nèi)的落花并稱重，配方1、配方2、配方3漿紗在織機(jī)上的落白質(zhì)量分別為10 g、8 g、14 g。由此可知，不同配方漿紗落白量不同，配方2落白最少，其次是配方1，而配方3的落白最多。配方3漿紗在劍桿織機(jī)上織造時落白較多，這是因為漿紗與綜絲和鋼筘反復(fù)摩擦，使得黏連在漿紗表面的淀粉和一部分毛羽脫落，因此綜絲、鋼筘和織機(jī)橫梁上有大量的落白。落白不僅影響到織機(jī)效率，還惡化生產(chǎn)車間的空氣環(huán)境。淀粉漿料在紗體表面黏附性差，漿紗磨損后附著在紗體表面的淀粉漿料開始松動掉落，另外淀粉漿料所成漿膜脆硬，初始模量較大，漿料顆粒易脫落。

2.5 漿紗成本

不同配方漿料成本對比見表3。降低PVA含量，上漿成本下降，這是因為PVA漿料單價較高。同時在上漿時PVA漿料與疏水性纖維黏附性較好，上漿量也較高，故上漿成本較高。

表3 單紗上漿用漿料成本

3 結(jié)語

對芳綸紗進(jìn)行漿紗時，應(yīng)采用PVA含量較少的漿料配方。經(jīng)試驗，較優(yōu)漿料配方：PVA1799 17%，變性淀粉76%，丙烯酸5%，抗靜電劑2%。該配方漿液熱穩(wěn)定性好，織機(jī)效率達(dá)到90%以上，車間空氣環(huán)境較好，漿紗成本低，坯布質(zhì)量好。