无PVA人棉纱浆纱工艺研究

李舒婕，武海良，沈艳琴

（西安工程大学 纺织与材料学院，陕西 西安710048）

0 引 言

人棉纱强力低，不耐磨，在织造工序中易造成断头多的现象，影响织造效率和坯布质量［1］.因此选择合理的浆纱工艺，增强人棉纱的强力，提高浆膜的耐磨性能，是解决人棉纱上浆的关键.目前所使用的浆料主要有淀粉、PVA、聚丙烯酸类浆料等3类［2－4］.淀粉来源广泛，价格低廉，对天然纤维黏附性好，且对环境污染较小.PVA是一种优良的浆料，但其对环境污染大，不易生物降解，退浆后的污水容易对环境造成污染，现在已经提倡不用或少用PVA［5］.

本文针对人棉纱的特点进行浆纱工艺研究.制定了两组无PVA浆料配方，通过对浆液、浆膜及浆纱性能进行对比测试及分析，获得适合人棉纱浆纱的浆料配方，从而提高其纱线性能.

1 实 验

1.1 材料及仪器

1.1.1 材料 14.6tex人棉原纱，DS变性淀粉（无味，白色粉末），K－2000变性淀粉（无味，白色粉末），DY－616变性淀粉（无味，白色粉末），聚丙烯酸（固体白色小颗粒）.

1.1.2 仪器 NDJ－79型旋转式黏度计，YG171B－1型纱线毛羽测试仪，HD021N电子单纱强力仪，HD026PC电子织物强力仪，Y731型纱线耐磨仪，ASS3000型全自动单纱浆纱机.

1.2 实验配方

浆料配方见表1.

1.3 测试

1.3.1 浆液黏度及热稳定性测试 调制700mL浓度为6%的浆液，恒温水浴加热到95℃，保温30min，测试黏度值，在以后的3h内，每30min测定1次，用秒表记录黏度值，保温1h时的黏度值即为浆液的黏度值，后5次测试的黏度值的极差与第2次值的比为浆液黏度波动率［6］.

表1 浆料配方 %

1.3.2 浆膜制备 根据浆料配方一、配方二各调制浓度为6%的浆液100mL.调浆升温至95℃，保温30min，待冷却至50℃左右时，慢慢倒在玻璃板上，并用玻璃棒轻轻来回移动，使浆液铺满在玻璃板上.自然干燥成膜后，仔细把浆膜从玻璃板上剥下，即为实验用的浆膜.

1.3.3 浆膜强力及伸长率 将制得的浆膜放在恒温恒湿箱中24h后将浆膜剪成长110mm、宽5mm的条形试样，在设置好实验参数（试样夹持距离100mm，下降速度100mm／min）的宏大HD021N型电子单纱强力仪上进行测试.每种配方均测10次，取其平均值.

1.3.4 浆膜水溶性 将浆膜剪成长50mm，宽10mm的长条，在长度方向的中间处划一条线作为标记.用已知质量的夹子分别夹住浆膜条的上下两端，然后将浆膜浸入80℃的水中，待浆膜中间的划线与水平面重合时开始计时，实验过程中始终保持划线与水平面重合，直至浸在水中的一半浆膜断裂时结束，秒表显示的时间即为此次实验浆膜的水溶时间.每种配方的浆膜各测试10次，求其平均值［7］.

1.3.5 浆膜吸湿性 取浆膜并放在105～110℃的烘箱中，烘至恒重后将其放入调温调湿箱里，使其吸湿平衡后（约24h），取出，称其质量，代入式（1）计算：

其中 G为浆膜的吸湿率（%）；Mj为浆膜吸湿后的质量（g）；M0为浆膜干燥的质量（g）.

1.4 上浆工艺

分别调制浓度为10%的配方一、配方二浆液各700mL，将煮好并经过测试的浆液倒入预热好的ASS3000型小样浆纱机中准备上浆.

注：以上所表示的浆液黏度是在（80±5）℃条件下用3号孔的YT821型可调式漏斗测得（该漏斗所测得水的黏度为4.3s），同时，使用精密试纸测得pH值，用酒精式温度计测得浆槽温度.

1.5 原纱及浆纱性能测试

1.5.1 浆纱毛羽测试 浆纱毛羽降低率是衡量浆纱质量的重要指标，实验采用YG171B－1型纱线毛羽测试仪进行测试.浆纱后纱线耐磨性的提高能力是判断浆纱质量是否改善的依据，浆纱磨至断裂的次数与原纱磨至断裂次数之差，与原纱耐磨次数的比值称为浆纱耐磨率.

1.5.2 浆纱耐磨性 通过耐磨性测试可以了解浆膜的耐磨情况，从而掌握和分析浆液和纱线的黏附力及浆纱的内在情况，实验使用Y731型抱合力机进行测试.

1.5.3 浆纱伸长率与减伸率 上浆后单纱断裂强度与原纱强度的比值称为浆纱增强率.经上浆后，纱线原有的弹性和伸长可能会受到一定的影响而降低，上浆后纱线断裂伸长率的降低值对原纱的断裂伸长率的百分比称为减伸率.断裂强度和伸长率测试均使用南通宏大HD021N型电子单纱强力仪进行测试，每组测试30次，取平均值.

1.5.4 浆纱退浆率 经纱上浆率是表示纱线上浆量的大小，是指经纱上浆后粘附于经纱上的浆料干重对经纱干重的百分比.本文采用氢氧化钠退浆法［8］.

表2 人棉纱线上浆工艺参数

2 结果与讨论

2.1 浆液黏度

表3 浆液黏度及黏度热稳定性

本文使用YT821型漏斗式黏度计测试浆料的黏度及黏度稳定性，测试结果见表3.从表3可以看出，两种配方的黏度热稳定性都达到90%以上，配方二的稳定性较配方一好，有利于经纱上浆的均匀性.

2.2 浆膜性能

2.2.1 浆膜外观 图1（a），（b）为两种配方在同一操作条件下的浆膜外观.

通过手感目测，可知配方二所制得的浆膜更完整柔韧，而配方一所制得的浆膜手感脆硬，成膜性差.

2.2.2 浆膜其他性能 分别测试两种配方浆膜的厚度、断裂强力、伸长率和水溶速率，结果见表4.从表4可以看出，配方二浆膜断裂强度高于配方一，水溶速率也较配方一快，更加利于退浆.

图1 两种配方的浆膜外观图

2.3 浆纱性能

分别用两种配方的浆料对14.6tex的人棉纱进行上浆.图2为分别用两种配方浆料上浆后，在光学显微镜下观察所得的纱线表面形态.分别测试原纱及经上浆后纱线的毛羽、强力、伸长、耐磨次数及退浆率，计算出毛羽降低率、增强率、增磨率及减伸率，结果见表5.

表4 浆膜性能

表5 浆纱性能

图2 纱线表面形态

由表5可看出，14.6tex人棉纱经过上浆后，配方二上浆后纱线的毛羽降低率达86.50%，相对于配方一较好；配方二上浆后纱线的增强率为7.64%，好于配方一；从增磨率看，配方一上浆后纱线的增磨率为1 117.90%，而配方二上浆后纱线的增磨率为2 154.30%，显然配方二的增磨率更高.

3 结 论

（1）两种浆料的黏度热稳定性均在90%以上，均表现为良好的黏度热稳定性.

（2）加入DS变性淀粉的浆料配方所制得的浆膜成膜性一般，手感脆硬，部分碎裂，不完整.而加入K2000的浆料配方所制得的浆膜则相对完整，成膜性良好，且浆膜断裂强度高，水溶速率快，有利于退浆.

（3）14.6tex人棉纱经过上浆后，加入K2000的浆料配方上浆后纱线的毛羽降低率、增强率、增磨率等各项性能指标相对较好，达到了上浆效果.实验结果表明，不用PVA，采用K－2000为主浆料，加入适量的DY－616、聚丙烯酸及蜡片等浆料，可满足14.6tex人棉纱上浆.

［1］于伟东.纺织材料学［M］.北京：中国纺织出版社，2010：23－25.

［2］武海良，沈艳琴，王耀，等.基于微波场的浆纱用土豆淀粉接枝共聚合成［J］.纺织学报，2003，24（2）：68－70.

［3］汤一辰，沈艳琴，武海良.原淀粉与PR－Su的配伍性研究［J］.西安工程大学学报，2013，27（4）：430－434.

［4］赵金龙，沈兰萍，舒大武.木棉／棉混纺纱浆料配方研究［J］.西安工程大学学报，2013，27（1）：21－27.

［5］李斐斐，武海良，沈艳琴.粘胶／天丝混纺纱浆纱工艺研究［J］.上海纺织科技，2012（10）：12－14.

［6］范雪荣，荣瑞萍，纪惠军.纺织浆料检测技术［M］.北京：中国纺织出版社，2007：51－59..

［7］中国棉纺织行业协会浆料生产应用部.常用纺织浆料质量与检验［Z］.无锡：无锡轻工大学，1997：64－67.

［8］李丽君，崔鸿钧.机织技术实验教程［M］.上海：东华大学出版社，2009：96－99.