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浆纱

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 浆纱
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        在经纱上施加浆料以提高其可织性的工艺过程。可织性是指经纱在织机上能承受经停片、综、筘等的反复摩擦、拉伸、弯曲等作用而不致大量起毛甚至断裂的性能。未上浆的单纱纤维互相抱合不牢,表面毛羽较多,难以织制。上浆后一部分浆液透入纤维之间,另一部分粘附在经纱表面。以浆液透入纤维之间为主的上浆称浸透性上浆,以浆液粘附在经纱表面为主的上浆称被覆性上浆。(见彩图浆纱(机后)、浆纱(机前))
   古代手工浆纱是将经纱展成片状,用刷子或筘抹上浆糊,晾干后绕成织轴。元代王祯《农书》中有使用□刷对经纱上浆的图文。《天工开物·乃服篇》中“过糊” 一节记载了用淀粉、牛皮、骨胶浆丝的方法和工具。18 世纪末英国出现动力织机,使浆纱和织布分开而成为独立的工序,出现了现代浆纱机的雏形。以后几经改进,到 1853年英国人J.博洛夫等的专利已具备现代浆纱机的基本特征。   浆纱方法 经纱的上浆方法主要有六种。
   经轴上浆 将若干只经轴上的经纱同时引出,浸入浆液,压去余液,烘干、分纱,最后按规定长度卷成织轴。这是应用最广的上浆方法。
   织轴上浆 由分条整经机做成的织轴,经上浆后再卷成织轴。这种方法多用于丝织、色织的多品种和小批量生产。
   整浆联合 在整经机(见整经)的筒子架和卷绕机构之间安装上浆和烘干设备,合整经、浆纱为一道工序,多用于化学纤维长丝上浆。 原纱、浆纱的表面显微图象  a无浆原纱 原纱、浆纱的表面显微图象  b浆纱   染浆联合 在浆纱机的浆槽前加装染色烘干设备,使浆纱先染色、烘干,然后上浆,合染色、上浆为一道工序,多用于需要染色的经纱上浆,如织制劳动布的色经上浆。   单纱上浆 从筒子上退出单纱,经单纱上浆机上浆后再卷绕成浆纱筒子。单纱上浆机是在低速络纱机上加装浆槽和烘干机构而成。这种方法虽然产量低,工耗大,但浆膜质量好,在丝织和苎麻织中有时采用。


   绞纱上浆 有手工和机械两种方式,都是将绞纱在浆液中浸透、绞干、抖松,然后烘干。这种方法适用于色织、织带等小批量生产。   上浆设备 用于经轴上浆的机器由四个主要部分组成:①轴架:放置规定数目的整经轴,引出的经纱根数一般等于织物经纱总根数。②浆槽:存贮、加温(保温)浆液的容器和附加机件。经纱绕过浸没辊吸附浆液,再经上浆辊和包有弹性表层的压浆辊之间受到挤压,使浆液透入纱中并压去余浆,得到规定的上浆率。③烘仓:烘干湿浆纱的装置,分为烘筒式、热风式和热风烘筒联合式三类。④车头:包括主传动、后上蜡装置、分纱棒、测长打印、伸缩筘、织轴卷绕、上落轴等机构。主传动要求较宽的无级变速范围,且有爬行速度(2~3米/分),以适应不停车处理疵点的要求。分绞棒将烘干的浆纱分成若干层。细密的纱层或化纤浆纱可通过后上蜡装置涂上微量乳化蜡,使浆纱表面平滑并减少静电积聚。分层后的浆纱经伸缩筘进一步分开,最后经拖引辊绕上织轴。织轴卷绕机构在不同车速下和织轴卷绕直径渐增的情况下能使浆纱张力保持恒定。浆纱的测长打印给浆纱以匹长的标志,一般在烘干后进行。


   20世纪70年代以来,溶剂上浆、热熔上浆、泡沫上浆等方法相继出现,可以节约烘干能源。随着电子技术的发展,浆纱机自动化的研究也取得了进展,已能自动控制浆纱的回潮率、伸长率、上浆率、经纱张力以及浆液液位、浓度、浆纱时温度和蒸汽压力等。  生产中常采用下列指标衡量浆纱的质量:①上浆率 □;②□; ③□; ④增强率= □; ⑤减伸率= □。此外,织造时的经纱台时断头数或每小时千根经纱中断头数也可作为衡量上浆效果的参考。
   浆料 分主浆料和辅浆料两类:
   主浆料 属高分子化合物。它们的分子结构须具有与纤维相同或相似的功能团,对纤维应有良好的粘附性,所以又称粘着剂。主浆料的大分子之间必须有一定的自粘力,其溶液在干燥后能形成有一定机械强度和延伸性能的薄膜。此外,主浆料还应含有一定量的亲水性基团,以便调制成浆液。常用的主浆料有淀粉、动物胶、羧甲基纤维素、聚乙烯醇及丙烯酸类共聚物等。
   ① 淀粉:是传统的主浆料之一,常用的有小麦、马铃薯、玉蜀黍、甘薯、籼米、木薯等食用淀粉,其中以玉蜀黍和小麦淀粉上浆性能较好,可用于细号高密棉布的经纱上浆。橡仁淀粉等非食用淀粉也可作为上浆材料。淀粉在水中随温度升高而膨胀,糊化成浆,温度降低后形成凝胶。淀粉浆只在糊化以后并高于凝胶温度才适于上浆。淀粉浆流动性差,粘度不够稳定,浆膜脆硬,易被微生物侵蚀而腐败,因此必须配用柔软剂、表面活性剂、淀粉分解剂和防腐剂等辅浆料。淀粉含有多量羟基,对同样具有多量羟基的棉、麻、粘胶等纤维有良好粘附性。淀粉浆液干燥成膜后具有较好的机械性能。各种淀粉衍生物,如含有羧基的氧化淀粉、水溶性淀粉醚(如羧甲基淀粉)、淀粉酯(如淀粉醋酸酯),以及阳离子淀粉、接枝淀粉等,广泛应用于各种纱线的上浆。
   ② 动物胶:从动物的骨、肌腱、皮或其他结缔组织中提取,属于硬朊类蛋白质,由各种氨基酸组合而成。常用的有骨胶和明胶两种,适用于天然丝、粘胶丝等上浆。动物胶浆液浸透性差,浆膜脆硬,易腐败,须配用油脂、表面活性剂和防腐剂等辅浆料。           ③ 褐藻胶:广泛存在于各种藻类中,是β-D-甘露糖醛酸缩聚而成的天然高聚物。经化学加工制得的褐藻酸不溶于水,它的钠(或铵)盐可溶于水,称为褐藻酸钠(铵),其水溶液具有低浓度、高粘度特征,可单独作主浆料用于棉纱、粘胶纱上浆。
   ④ 纤维素衍生物:主要是水溶性纤维素醚,常用的是羧甲基纤维素(CMC)。CMC由碱纤维素用一氯醋酸醚化而成,当取代度大于0.4时,呈水溶性。工业用的CMC 一般是羧甲基纤维素的钠盐,适用于棉纱、粘胶纱上浆。 CMC水溶液具有低浓度、高粘度特征,浸透性差,吸湿性好,乳化力强,与其他主浆料有良好的混溶性。粗制品含盐量高,对机件腐蚀性强,不适于浆纱。另一种常用的纤维素衍生物是羟乙基纤维素(HEC),上浆性能与CMC 相似。
   ⑤ 聚乙烯醇:由聚醋酸乙烯酯醇解而得的水溶性高分子聚合物。常用的聚乙烯醇(PVA)按聚合度不同可分为高聚合度和低聚合度两种。前者适用于短纤纱,后者适用于合成纤维长丝上浆。PVA按醇解度不同可分为完全醇解型和部分醇解型两种。前者适用于亲水性纤维,后者适用于疏水性纤维上浆。PVA浆膜坚韧,富有弹性,是现有浆料中最好的一种。它也可与其他主浆料以广泛的混合比混溶使用,以获得良好的上浆效果。它的主要缺点是:浆液起泡,结皮,对疏水性强的合成纤维粘附力较低。
   ⑥ 丙烯酸类共聚物:主要指以丙烯酸酯为主体的共聚物和聚丙烯酰胺。组分复杂多变,可根据用途制取。多为粘滞液体,含固率在10~40%之间。聚丙烯酸及其盐类浆料起初用于锦纶丝上浆,以后常与淀粉混合用于合成纤维混纺纱上浆。聚丙烯酸酯类浆料对涤纶纤维有良好的粘附性,可用于涤纶长丝上浆。若□-碳原子上的氢被甲基取代,即成为聚甲基丙烯酸类浆料。羧基被酰胺基(-CONH2)取代即成聚丙烯酰胺(PAAm),属非离子型极性浆料,适用于细号高密棉织物的经纱上浆。这类浆料的共同特点是对合成纤维粘附性好,浆膜强度低而断裂伸长大(聚丙烯酰胺例外,它的浆膜强度高,断裂伸长小),吸湿、再粘性强。不能单独用于短纤纱上浆,宜与PVA或淀粉混用。适当选择组分配比以控制其吸湿性和再粘性,用于合成纤维长丝上浆效果很好。
   可作为主浆料的还有:聚氧乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯甲基醚和其他类型的共聚物。
   辅浆料 主要有柔软剂、表面活性剂、淀粉分解剂、防腐剂和蜡等。
   ① 柔软剂:能增进浆膜柔韧性,借以承受织造时的动态负荷。常用的有牛脂、羊脂、棉籽油等,都是高级脂肪酸的甘油酯。其中以牛脂最适用于浆纱。
   ② 表面活性剂:能显著降低液体表面张力的物质。主要使用阴离子型和非离子型表面活性剂,能增进浆液的浸透性,也有消除静电和乳化等作用。
   ③ 淀粉分解剂:酸、碱、氧化剂和酶都可作为分解剂对淀粉大分子中的甙键作适度水解,以增进浆液的流动性。硅酸钠是常用的碱性分解剂,也可使用氯胺T、次氯酸钠等氧化分解剂。酸和酶较少使用。
   ④ 防腐剂:能抑制微生物在浆液中或纱布上繁殖,以防浆液变质、浆纱或织物发霉。淀粉、褐藻胶和动物胶等天然浆料常需配用防腐剂。常用的防腐剂有□-萘酚,是淡红褐色鳞片状固体,能溶解于碱液,但不能与含氯氧化剂同时加入浆液,以免有效氯和□-萘酚发生加成反应而削弱氧化分解作用。
   ⑤ 蜡:主要用于合成纤维上浆。用作辅浆料的蜡应能在50~60℃时熔化并在室温下凝固。蜡一般需经乳化,用后上蜡方式施加在浆纱表面,以增进其平滑性和减少静电积聚。主要有石蜡(高级烷烃的混合物,难于乳化,退浆困难)、蜂蜡(高级脂肪酸和高级一元醇组成的酯,退浆也较难)和合成蜡(醚型或酯型的共聚物,如聚氧乙烯醚,与纤维的亲和性较好,也易退浆)三种。石蜡和 蜂蜡不宜用于需要印染加工的织物。
   70年代以来各种变性淀粉、淀粉衍生物和变性PVA浆料有较快发展。醋酸乙烯、马来酸酐、苯乙烯等单体在共聚物浆料生产中的地位日益重要。为新上浆方法所需要的特种浆料和性能良好的油脂、乳化蜡、水溶性合成蜡、表面活性剂以及高效低毒防腐剂等也发展很快。预制的包装浆料的袋皮本身也由浆料制成,使用时可整包投料调浆。
   调浆 根据经纱品种、工艺要求制订浆液配方并将各种浆料以合理的顺序和方法调制成规定浓度、温度、粘度及pH值的浆液,供浆纱之用。一种浆料单独使用往往不能满足浆纱工艺的要求,因此需要根据经纱品种、号(支)数、织物规格选用几种浆料以适当的比例配合并调制成均匀的浆液,方能适用。专业化的浆料工厂已能供应针对各类不同经纱要求的预制浆料。
   调浆的主要用具是带有搅拌器的调浆桶。调浆时先在桶内放入略少于预定量的水,按规定次序缓缓投入各种浆料搅拌,用蒸汽加热至一定温度,加水调整浓度,并调整其粘度和pH值,经管道输至浆纱机的浆槽(或循环浆箱)备用。为了加速调浆过程、节约能源和提高浆液质量,在生产中已开始使用压力煮浆釜、超声匀化器等设备。全自动称量、投料、调浆、输浆系统也已研制出来。为了减轻乃至消除退浆污水对环境的污染,PVA、CMC、淀粉衍生物退浆废液的超过滤浓缩和凝聚沉淀法回收再用系统已投入生产。                                                                                                                                                                               (赵坚 周永元 费莘耕)
 
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