泡沫上漿與經紗預濕協同工藝的漿紗效果

盧雨正， 張建祥， 劉建立， 趙海濤， 范雪榮， 高衛東

(1. 江南大學， 江蘇 無錫 214122； 2. 魯泰紡織股份有限公司， 山東 淄博 255100)

經紗預濕上漿是在浸軋漿液前先浸軋90 ℃左右的熱水，使棉纖維上的棉蠟、脂肪熔化，提高棉紗的潤濕和吸漿效果，可使漿料對經紗的黏附力增加，漿紗毛羽減少，耐磨性增強，可織性提高。該技術相對成熟，已經在一些新型漿紗機上獲得應用[1]。

泡沫上漿采用易于發泡的漿液與發泡劑、壓縮空氣混合均勻后，通過機械作用形成比較穩定的泡沫，然后通過適當的施泡裝置將泡沫漿液均勻地分布到經紗上，經過壓漿輥擠壓后泡沫破裂，漿液均勻地附著在紗線上，使經紗獲得一定的浸透和被覆，提高經紗的可織造性。經紗泡沫上漿技術尚處于實驗室研究階段，對泡沫上漿技術的研究開始于20世紀80年代初。1982年，Warren S. Perkins和Robert P. Walker首先在實驗室開發了平板刮刀式泡沫上漿裝置，結果表明泡沫上漿能夠達到普通上漿一樣的漿紗質量[2-3]。國外學者對泡沫上漿能耗以及漿紗效果等方面的優勢進行了探討[4-6]，指出泡沫上漿可顯著降低能耗，并可避免毛羽黏連等問題，且對毛羽的貼伏更加有效[7-8]；Shah等[9]指出泡沫上漿技術在實現產業化推廣之前還需較多基礎研究。國內學者在泡沫上漿發泡漿料[10]、黏著劑和發泡劑的篩選方面進行了研究[11]，獲得適合泡沫上漿的漿料及各類助劑；翁云菊等[12]運用二次通用旋轉設計方法對泡沫上漿的工藝參數進行了優化設計，與傳統漿紗對比，織造斷頭率沒有明顯變化，且被覆多而滲透少是泡沫上漿的主要特點。

經紗預濕上漿和泡沫上漿2種技術均可在保證漿紗效果的前提下，降低經紗上漿率，節省漿料和降低上漿成本。除此之外，泡沫上漿不需要浸漿，可減少廢漿排放；在漿紗過程中漿槽不需要加熱，且紗線的含水率較低，可減少烘干紗線所需能耗，具有節能效果；由于易退漿，可降低退漿助劑的消耗，同時也可減少退漿廢水中污染物含量，提升面料退漿效果。然而在傳統泡沫上漿工藝中，經紗表面能較高，影響經紗與泡沫漿料的充分作用，進而影響泡沫上漿的漿紗效果，因此傳統的泡沫上漿工藝難以實現產業化。本文將經紗預濕和泡沫上漿相結合，通過預濕工藝降低紗線表面能，提升泡沫漿液與經紗的相互作用，集成為泡沫上漿與經紗預濕協同的新漿紗工藝，本文將新工藝與傳統漿紗工藝的漿紗效果加以比較分析，闡述了這種上漿新工藝的特點。

1 泡沫上漿設備

1.1 漿液發泡機

江南大學與魯泰紡織股份有限公司聯合研發的適合漿紗機大批量生產的發泡機示意圖見圖1。

圖1 發泡機示意圖Fig.1 Schematic diagram of foam machine

該發泡機可實現：車速、泡比、面密度、幅寬、密度、帶液量、混合轉速等參數的設定；實時監控發泡機的運行參數，進行設定值和實際值的對比；在運行過程中可進行流量修正，使實際流量與設計流量接近；發泡程序結束后，設備可自動執行沖洗程序以防止管道堵塞，自動沖洗時間為3～4 min；使發泡機的發泡速率與漿紗機車速同步，保證泡沫持續供應。

1.2 刀口式施泡器

為確保發泡機能與祖克雙漿槽漿紗機配合使用，自主開發了刀口式施泡器，如圖2所示。在上漿輥上方安裝施泡刀口，泡沫經過輸送管路均勻分配輸送至刀口施泡器底端，經過刀口的狹縫流出，均勻涂覆在經紗紗片上。該裝置可使泡沫均勻分布在紗線上，同時刀口狹縫的寬度可根據實際需要進行調節，進而控制泡沫薄膜的厚度。

圖2 刀口式施泡器Fig.2 Slit type sprayer. (a) Structure diagram; (b) Sprayer actual picture

2 實驗部分

2.1 漿料配方

漿料：PVA-217(日本可樂麗公司)，JSL-2(上海申鶴精細化工有限公司)，BP-A-I，SBL(起泡劑)；經紗試樣：立達卡摩紡7.28 tex×2純棉股線紗、立達卡摩紡5.83 tex×2純棉股線紗和立達卡摩紡14.58 tex純棉單紗。漿料配方如表1所示。

表1 泡沫上漿漿料配方Tab.1 Formula of foam sizing

2.2 預濕工藝參數

預濕工藝能明顯降低上漿率，較顯著地提升漿紗質量，降低漿料用量，實現漿紗工序的節能減排。預濕經紗在進入泡沫上漿工序之前，需要引入預烘裝置，以合理控制紗的含水率，預烘裝置的示意圖如圖3所示。如圖所示，紗線在進入右側的泡沫上漿裝置前，從左側的經軸上退繞下來，經過預烘烘筒實現對經紗含水率的有效控制。

在經紗預濕-泡沫上漿協同工藝中，預濕紗的含水率控制為關鍵技術。由于此新型上漿工藝采用預濕工藝與泡沫上漿協同作用，因此，無法直接采用常規上漿方式的預濕工藝控制含水率，需根據不同漿液情況、織物情況選配不同的含水率。本文實驗中預濕工藝參數為：預烘溫度115 ℃，車速55 m/min，含水率30%。

圖3 預烘裝置示意圖Fig.3 Schematic diagram of pre-drier

2.3 漿紗工藝參數

實驗中刀口式施泡器安裝在S422型祖克整漿聯合機上，分別對立達卡摩紡7.28 tex×2純棉股線紗、5.83 tex×2純棉股線紗和14.58 tex純棉單紗3種試樣進行協同漿紗大貨織軸生產，通過與傳統漿紗方式進行對比，分析采用刀口式施泡器進行泡沫漿紗對漿紗質量及織造效率的影響。采用大貨生產用發泡機和刀口式施泡器在祖克漿紗機上進行大貨織軸生產，漿紗工藝參數見表2。

表2 傳統漿紗與協同漿紗方式漿紗工藝參數Tab.2 Processing parameters of traditional sizing and combined sizing

3 結果與討論

3.1 漿紗質量對比

測試儀器采用YG063M型單紗強力儀(陜西長嶺紡織機電科技有限公司)、LFY-109B紗線耐磨儀(山東省紡織科學研究院)、YG172A紗線毛羽測試儀(陜西長嶺紡織機電科技有限公司)。

表3示出3種試樣經傳統漿紗和協同漿紗后紗線質量指標對比結果。由表可看出，在漿液含固量相同條件下，立達卡摩紡7.28 tex×2純棉股線紗、立達卡摩紡5.83 tex×2純棉股線紗以及14.58 tex純棉單紗經協同上漿后，上漿率較傳統漿紗低約1.5 個百分點。股線產品經協同上漿后其增強率、減伸率、耐磨提高率以及毛羽降低率等指標均與傳統漿紗方式對應指標水平相持平，部分指標略有增加；單紗品種在增強率和減伸率2個指標上略弱于傳統漿紗方式，但在毛羽降低率指標上略有提升。

表3 傳統漿紗與協同漿紗方式漿紗質量對比Tab.3 Quality comparison between traditional sizing and combined sizing yarns with tree samples

3.2 紗線形態比較

為研究協同上漿和傳統上漿后，紗線外觀形態的差異，采用日立SU1510掃描電子顯微鏡對立達卡摩紡5.83 tex×2純棉股線紗原棉紗、協同漿紗和傳統漿紗進行觀察，照片如圖4所示。

從圖4可看出，上漿后紗線表面毛羽得到了顯著貼伏，這是由于漿膜的黏結作用，使紗線表面的纖維游離端緊貼紗身，紗線表面光滑。傳統漿紗和協同漿紗的纖維集束性較未上漿紗線有所提高，改善了未上漿紗線松散的外觀形態，實現了紗線表面毛羽貼伏。從圖4(b)、(c)中可觀察到，傳統上漿后的紗線表面被漿膜完全覆蓋，漿液對紗線內部滲透較為顯著。然而，采用協同上漿時，漿膜對紗線表面的覆蓋更加均勻，但漿液對紗線內部滲透明顯減少。

圖4 紗線掃描電鏡照片(×100)Fig.4 SEM images of yarns (×100) . (a) Original cotton yarns; (b) Traditional sizing yarns; (c) Foam sizing yarns

為研究協同上漿和傳統上漿后，漿液對紗線內部的滲透差異，采用DZ3視頻變焦顯微鏡對立達卡摩紡5.83 tex×2純棉股線紗原棉紗、傳統上漿和協同上漿后紗線橫截面進行觀察，3種紗線橫截面照片如圖5所示。

圖5 紗線橫截面形態 (×40)Fig.5 Cross section of yarns(×40). (a) Original cotton yarns; (b) Traditional sizing yarns; (c) Foam sizing yarns

從圖5可看出，立達卡摩紡5.83×2 tex純棉股線紗經協同上漿后，漿料以被覆為主，漿液滲透程度小，這與上漿率所反映的規律一致。由于協同上漿經紗上漿率低，因此，紗線增強效果與耐磨性稍差，但其保伸性和毛羽貼伏效果好。

3.3 織造效率對比

采用協同上漿和傳統上漿后，立達卡摩紡7.28 tex×2純棉股線紗、立達卡摩紡5.83 tex×2純棉股線紗和立達卡摩紡14.58 tex純棉單紗的織造效率如表4所示。

表4 傳統漿紗與協同漿紗工藝織造效率Tab.4 Weaving efficiency of traditional sizing yarns and foam sizing yarns

從表4可知，以協同上漿后的7.28 tex×2純棉股線紗為經紗在津田駒ZAX9100凸輪開口織機上進行織造，織造效率高達94.7%，與傳統漿紗基本持平。當車速為821 r/min時，10萬緯經、緯停分別是1.1次和3.7次，較傳統漿紗分別降低了0.1次和0.2次；以協同上漿后的5.83 tex×2純棉股線紗為經紗在豐田JAT710多臂織機上進行織造，織造效率較傳統漿紗高1.1%。當車速為737 r/min時，10萬緯經、緯停分別是2.4次和5.3次，經停較傳統漿紗降低0.5次，緯停較傳統漿紗降低0.7次，織造效率高達90.3%；以協同上漿后的14.58 tex純棉單紗為經紗在必佳樂GAMMA織機上進行織造，織造效率為90.2%，較傳統漿紗低0.9%，當車速為434 r/min時，10萬緯經、緯停分別是7.9次和1.7次，經停較傳統漿紗增加2.2次，緯停較傳統漿紗降低1.7次。

4 結 論

1)協同漿紗的增強率、減伸率、耐磨提高率、毛羽降低率、上漿率與傳統漿紗接近。協同上漿后的7.28 tex×2純棉股線紗、5.83 tex×2純棉股線紗和14.58 tex純棉單紗的上漿率和耐磨提高率較傳統漿紗稍微降低。

2)從紗線形態可看出，協同漿紗以被覆為主，漿液滲透程度小，與上漿率所反映的規律一致。協同上漿由于上漿率較低，故漿紗增強效果與耐磨性稍差，但其保伸性和毛羽貼伏效果好。

3)在織造效率方面，協同漿紗與傳統漿紗接近。部分協同漿紗織造效率比傳統漿紗的高。采用上述漿紗工藝對立達卡摩紡7.28 tex×2純棉股線紗、5.83 tex×2純棉股線紗和14.58 tex純棉單紗進行協同上漿，可滿足織造需要，保證生產順利進行。

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