特细号纯棉紧密纱浆纱工艺研究

徐文杰，孙卫国

（西安工程大学 纺织与材料学院，陕西 西安710048）

0 引 言

紧密纱以其纱线毛羽少、单纱强力高、条干好、纱线及织出的织物外观质量精细，光泽、纹路及手感好等优点，得到了纺织企业的广泛认同和采用，是理想的高质量机织和针织用纱［1-2］.目前国际纺织品市场的许多高档产品都采用纱线价格高出普通环锭纱30%以上的紧密纱，如高档针织纱、牛仔纱、高档色织纱、高档服装毛纺纱线、米通纱、净色布用纱等［3-5］.然而，特细号高密织物纱号细、密度大、织物紧度大，织造难度大，因此需要上浆处理.而浆纱性能的好坏将直接影响到纱线的强力、耐磨、毛羽、弹性等影响织机效率的关键指标［6］.

紧密纱的纤维伸直度高、排列整齐、结构紧密、纱线内部的空隙较环锭纱小，所以纱线对浆液的吸附性能比常规的环锭纱差.上浆时，纱线吸附率小，不易上浆，易出现表面上浆和浆膜黏附不牢现象［7］.而且紧密纱在高速织造时需承受反复的拉伸和磨损，所以要提高特细号紧密纱浆纱的耐磨性，贴伏毛羽和减小强度不匀率等.

文献［8］采用PVA1799和变性淀粉等浆料对紧密纱进行上浆，浆纱效果良好，织机效率达到了91.8%.但是，PVA是一种生物降解性极差的聚合物，在印染退浆产生的废水中COD值过高，是国际公认的环境污染物.文献［9］采用PR-Su和CP-L 2种变性淀粉的混合浆料取代PVA对紧密纱进行浆纱，其浆纱效果低于采用PVA浆纱的紧密纱.因此，选择适合紧密纱浆纱的变性淀粉，完全取代PVA对紧密纱的上浆是非常必要的.

文中在对特细号紧密纱的特性进行分析后，选择渗透性好、黏度低、黏附性好的CD-DF868L和氧化淀粉2种变性淀粉作为主浆料，制定了3种浆料配方，对浆料、浆膜和浆纱相关指标进行测试分析，选出最佳上浆配方，实现了良好的上浆效果.

1 实 验

1.1 材料及仪器

（1）材料 5.8tex纯棉紧密纱（青岛泰维豪纺织有限公司），接枝淀粉CD-DF868L（上海西达实业有限公司），氧化淀粉（德州润德淀粉有限公司），聚丙烯酸NP-320L（上海西达实业有限公司），蜡片KS-55（上海西达实业有限公司）.

（2）仪器 HH-4型恒温水浴锅（国华电器有限公司），YHW-1102型恒温烘箱，NDJ-79型旋转式黏度计（上海浦东精密仪器厂），YG171B-1型纱线毛羽测试仪（太仓市大明光电仪器厂），HD021N电子单纱强力仪（江苏南通宏大集团），HD026PC电子织物强力仪（江苏南通宏大集团），Y731型纱线耐磨仪（常州纺织仪器厂），ASS3000型全自动单纱浆纱机（天津市隆达机电科技发展有限公司），HWS-150BX型恒温恒湿箱（天津泰斯特仪器有限公司）.

1.2 性能测试

1.2.1 浆料配方及基本性能 （1）浆料配方.根据紧密纱的纱线特性和“相似相容”原理，最终选择了接枝淀粉CD-DF868L、氧化淀粉、聚丙烯酸NP-320L和蜡片KS-55 4种浆料.通过改变浆料用量的比例，调制出3种配方作为特细号紧密纱浆纱所用的混合浆料.3种配方如表1所示.（2）浆料基本性能.在明暗适度的光线条件下观察样品的外观颜色、状态和气味，在液体状态下测试其黏度等指标.配方中各组分的基本性能如表2所示.

表1 浆料配方Table 1 Sizing instruction

表2 浆料基本性能Table 2 The basic performance of sizing

1.2.2 浆液黏度和黏度热稳定性 测试浆液黏度和黏度热稳定性时需使用的仪器为NDJ-79型旋转式黏度计.根据制定的配方调制浓度为6%的浆液500mL，恒温水浴加热，并不停搅拌，使浆液温度升到95℃时计时，每30min测一次黏度值，共测6次，60min时测得黏度值即为该种浆液的黏度值，后5次所测黏度值极差与第2次测定的黏度值的比值即为黏度波动率［10］，黏度稳定性（%）=1-黏度波动率（%）.

1.2.3 浆膜性能 将平滑玻璃置于水平桌面上，并将聚酯胶片用水贴附在玻璃上，根据配方调制300mL、3%的浆液，使其在95℃恒温状态下保持30min，再使浆液温度降到40℃时倒出，使用玻璃棒引流，尽量铺成圆形，等自然干燥后取下浆膜，以备后续实验使用［11］.

（1）浆膜强伸性能.将浆膜裁成长≥100mm，宽5mm条状试样，放在恒温恒湿箱内（相对湿度70%，温度25℃）平衡24h，然后在HD021N型单纱强力仪上测试其断裂强力和断裂伸长率，每种浆膜试验10次，计算其平均值.计算浆膜的断裂强度（N／mm2）为

（2）浆膜水溶性.待浆膜从恒温恒湿箱取出后，将浆膜裁成长100mm，宽10mm的长条状，在长度方向的中间处划一直线为记号，将浆膜一端载2g左右重物（一般为小夹子），然后将浆膜载有重物的一端浸入80℃的水中，浸没于水中的一段浆膜随重物断脱时的秒数表示浆膜的水溶速率.每种配方浆膜试验10次，求出其平均值［12］.

（3）浆膜吸湿性.将浆膜裁成直径约为80mm的圆形试样，放在105～110℃烘箱中烘至恒重，移入干燥器冷却至室温后称重（精确至0.001g）.然后在温湿度分别为25℃和70%的恒温恒湿箱内平衡约24h，取出试样称重（精确至0.001g）.两次质量的极差与干重的比值即为浆膜的吸湿率，可表示为

式中：ψ为浆膜吸湿率，%；A为浆膜吸湿后的质量，g；B为浆膜干燥质量，g.

1.2.4 浆纱性能 将3种不同浆料配方调制成质量分数为10%的浆液700mL.选用ASS3000型全自动双浸双压型单纱浆纱机对5.8tex纯棉紧密纱进行上浆.将调好的浆液倒入已预热好的浆纱机（一般预热30min），浆纱中选用卷绕速度为30m／min.其上浆工艺参数如表3所示.

（1）浆纱毛羽降低率.使用YG171A型毛羽测试仪进行测试，毛羽长度设定为3mm，每次测试纱线长度为1m，共测30组，取平均值，纱线通过速度为30m／min.毛羽降低率（d）计算公式为

表3 上浆工艺参数Table 3 Sizing process parameters

式中：d为浆纱毛羽降低率，%；n0为1m原纱内单侧长达3mm的毛羽根数；nj为1m浆纱内单侧长达3mm的毛羽根数.

（2）浆纱增强率和减伸率.使用南通宏达HD021N型电子单纱强力仪进行测试，试样夹距为500mm，拉伸速度为500mm／min，共测30组，取平均值.纱线增强率（Z）计算公式和减伸率（ε）计算公式分别为

式中：Z为浆纱增强率，%；Pj为浆纱平均断裂强力，cN；Ps为原纱平均断裂强力，cN.

式中：ε为浆纱减伸率，%；Ls为原纱平均断裂伸长率，%；Lj为浆纱平均断裂伸长率，%.

（3）浆纱增磨率.使用Y731型纱线耐磨仪进行测试，每组共测30次，取平均值.浆纱的增磨率（m）计算公式为

式中：m为浆纱增磨率，%；mj为浆纱平均磨断次数；m0为原纱平均磨断次数.

（4）浆纱回潮率.采用烘干法测试，把浆纱试样数根（约10g）扎成束，称重（精确到0.01g）后放入105℃～110℃的烘箱中烘至恒重，移入干燥器内冷却20min，称其干重（精确到0.01g）.浆纱的回潮率（WG）为

式中：WG为浆纱回潮率，%；Wj为浆纱湿重g；W为浆纱干重g.

（5）浆纱退浆率.将回潮率试验后的纱线放入以每克样纱30～40mL比例配置的质量浓度为2%的NaOH（固体，分析纯）溶液中，煮沸10min后放入清水中漂洗，将已退浆并洗净的试样放入105℃～110℃的烘箱内烘至恒重，取出放入干燥器内冷却15min，称其质量（精确至0.01g）.退浆率（S）为

式中：S为退浆率，%；W0，W1分别为试样退浆前、后干燥质量，g；β为毛羽损失率，%.

2 结果与讨论

2.1 浆液黏度和黏度热稳定性

3种配方浆液的黏度测试结果如表4所示.从表4可以看出，3种配方浆液的黏度热稳定性都高于85%，均有利于紧密纱上浆.相对而言，配方1＃黏度热稳定性最高，黏度波动率较小，更有利于浆纱性能的稳定；同时，配方1＃的黏度值最小，黏度值低，有利于浆液浸透到纱线里面，故配方1＃更有利于特细号紧密纱上浆，由此可知，CD-DF868L与氧化淀粉合理配置，浆液性能优良.

表4 3种浆料配方的黏度及黏度热稳定性Table 4 Viscosity and viscosity thermal stability of three sizing instruction

2.2 浆膜性能

2.2.1 浆膜外观 3种配方在同一操作条件下的浆膜外观如图1所示.由手感目测法得出，3种配方的浆膜外观性能都较好，这是因为CD-DF868L采用了“淀粉增容”技术，改善了浆膜的力学性能，增加了浆膜的完整性和均匀性.其中配方1＃浆膜外观性能较配方2＃和配方3＃优良.

图1 3种浆料配方浆膜外观图Fig.1 Starch film appearance of three sizing instruction

2.2.2 浆膜基本性能 分别对3种配方浆膜的厚度、断裂强力、断裂强度、断裂伸长率、吸湿率、水溶速率等进行测试，结果如表5所示.

从表5可以看出，3种配方无论是外观，还是厚度的均匀程度都较好；3种配方均采用变性淀粉作为主浆料，所以水溶性均较好，有利于退浆；在断裂强力和伸长方面，配方1＃优于配方2＃和配方3＃，更有利于经纱织造，说明CD-DF868L与氧化淀粉相比，浆膜的柔韧性好，二者搭配使用，可大幅度改善淀粉浆膜物理机械性能，明显提高浆膜的强伸度；在吸湿方面，配方1＃的浆膜吸湿小，而适当的降低浆膜吸湿率可防止织造过程中产生再黏现象.

表5 3种浆料配方浆膜性能Table 5 Starch film performance of three sizing instruction

2.3 浆纱性能

分别用3种配方浆料对5.8tex纯棉紧密纱进行上浆，图2是分别用3种配方浆液上浆后，在生物显微镜下观察到的纱线毛羽表面形态.从图2可以看出原纱纱线松散，毛羽明显，而3种配方的浆纱结构紧密，毛羽贴伏.

图2 纯棉紧密纱原纱、浆纱表面形态Fig.2 Surface morphology of pure cotton compact yarn and sized yarn

对上浆后的3种纱线的毛羽降低率、纱线增磨率、浆纱增强率和减伸率及退浆率等性能进行测试，测试结果如表6所示.

表6 3种浆料配方浆纱性能Table 6 Performance of sized yarn by three sizing instructions

从表6可以看出，3种配方用于5.8tex纯棉紧密纱上浆后，纱线的断裂强力、耐磨性能及毛羽降低率均有所提高，但上浆效果有所差异.不同配方，由于浆料比例不同，性能也有所差异，则其浆纱的浸透、被覆、黏附性也有所差异［13］.这也是增强率、减伸率、毛羽降低率、增磨率等不同的主要原因［14］.相比较而言，配方1＃的回潮率大于配方2＃和配方3＃，从这方面讲，在浆纱不产生吸湿再黏的情况下，配方1＃更适合紧密纱上浆.同时，配方1＃浆纱增强率、减伸率、增磨率都较高，有利于经纱织造时减少断头停机等现象；且配方1＃的退浆率最低，在符合环保和织造要求的基础上，减少了浆料的使用量.结合上述3种配方浆纱的性能测试研究，采用对比分析方法优选获得适合特细号纯棉紧密纱浆纱的浆料配方为配方1＃，即CDDF868L65%，氧化淀粉35%，聚丙烯酸NP-320L10%，蜡片KS-55 3%.

3 结 论

（1）制定的3种浆料配方，其浆液黏度均较低，流动性好，浸透性高，满足上浆要求.

（2）CD-DF868L与氧化淀粉配比为65／35时，浆膜成膜性好，断裂强度高，强韧性好，水溶速率较好，利于退浆.

（3）变性淀粉CD-DF868L与氧化淀粉以适当比例混合，并加入适量的聚丙烯酸浆料NP-320L及蜡片KS-55用于纯棉特细号紧密纱上浆，其浆纱耐磨性好，浆纱增强率及毛羽降低率明显提高，达到了良好的上浆效果.本次实验优选出的适合特细号紧密纱上浆的配方为配方1＃，即CD-DF868L65%，氧化淀粉35%，聚丙烯酸NP-320L10%，蜡片KS-55 3%.

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