PVA浆料对纯棉纱上浆性能的影响研究

石 煜，沈兰萍，宋 红，阳 智

(西安工程大学纺织科学与工程学院，陕西西安 710048)

0 引言

经纱在织造过程中，不可避免地受到拉伸、弯曲以及摩擦作用，为避免织造时经纱的起毛与断头，同时为保证纱线性能且提高织造效率，必须对纱线进行上浆。而对于纯棉纱线而言，通常采用纯淀粉浆料，但普遍存在浆膜硬而脆、成膜性差、弹性柔软性差等缺陷。

PVA即聚乙烯醇，分子式是(C2H4O)n，其分子主链为碳链，每个重复单元都含有一个小的羟基，极性强且易形成氢键。因此，PVA具有良好的水溶性、渗透性。故而对纤维具有较好的黏附性与成膜性，浆膜强度高、耐磨性好，与其他种类的浆料相容性也较好[1]。

为突破纯淀粉在上浆工序中的局限性，本文采取了两种不同浆料的配方，通过对比实验，分析并探讨含有PVA浆料的配方对纯棉纱浆纱性能的影响。

1 试验材料与仪器

1.1 浆料配方的选择

浆液配方的设计是正确选择浆料组分、合理制定浆料配比[2]。

为了避免浆膜发生脱落，应选择对纤维具有良好亲和力和粘附性的黏着剂。根据相似相容原理，助剂应该具有相同的基团或相似的极性，因此部分助剂也随之确定。对纯棉纤维上浆时，可以采用淀粉、PVA等黏着剂，因为它们有羟基，具有良好的相容性和亲和力[3－5]。

表1 试验浆料配方

1.2 试验仪器

表2和表3所示为本实验所用材料和仪器。

表2 试验材料及来源

表3 试验仪器

2 浆膜性能测试

2.1 浆膜的各项物理性能

(1)浆膜厚度

测试浆膜的厚度既是为了检验厚度是否均匀，同时也可在对比分析时作为参考。

把浆膜置于厚度仪夹持面中间，测试10次，取平均值。

(2)浆膜吸湿率

浆料的分子结构决定浆膜的吸湿性，当结构中含有亲水基团时浆膜便能吸湿，吸湿性的大小与亲水基团的亲水性强弱和数量有关。

回潮率计算方法见公式(1)。

式中，W—回潮率，%；

W1—试样湿重，g；

W0—试样干重，g。

(3)浆膜水溶速率

浆膜的水溶速率可反映浆料的退浆性能，水溶性良好的浆膜有利于退浆。

采用秒表计时，显示的秒数用于表示浆膜的水溶速率。

(4)浆膜耐屈曲

在织造时纱线除受到拉伸、摩擦等作用外，还会受到反复的屈曲疲劳应力作用。浆膜的耐屈曲性直接影响浆纱的抗疲劳性，即屈曲强度越高，抗疲劳性就越好。浆膜的柔软程度也可通过浆膜耐屈曲性来反映。

将浆膜剪成长30 mm、宽10 mm的十字条，反复屈曲，直至浆膜条断裂，记录屈曲次数。

(5)浆膜断裂强力和断裂伸长率

经纱在受到拉伸会产生形变，因此要求浆膜具有良好的强力，以及一定的弹性和伸长。从织造要求来看，浆膜的弹性形变比例高一些，而塑性形变比例低一些为好。

浆膜的断裂强度用公式(2)计算。

2.2 浆膜性能测试结果

如图1所示，为浆膜图片

图1 浆膜图片

比较两者浆膜可以发现，配方一透亮柔软，配方二的浆膜较配方一的浆膜干硬。

如表4和表5所示，为两种配方的浆膜性能测试结果。

表4 配方一浆膜性能测试结果

表5 配方二浆膜性能测试结果

从表4和表5中可以看出，配方一的浆膜平均断裂强力达1191cN、平均断裂伸长率达5.13、平均耐屈曲次数179次、浆膜断裂强度达3402.9cN·mm－1，均比配方二的性能好，但配方二的平均水溶速率达1.4s，小于配方一的水溶速率。可以看出配方一的浆膜性能整体优于配方二，但配方二的水溶性比配方一好。

3 浆液性能的测试

黏附性指两个或两个以上物体接触时，在界面发生的相互结合的能力。黏附性是浆料的主要性能之一，可以使得上浆时浆料在纤维之间互相粘合，从而增大纱线可承受的机械作用力。另外，浆料的黏附性好坏对上浆效果即浆纱质量和性能有直接的影响[6]。

3.1 黏度与黏度热稳定性

3.1.1 测试方法

用浆液从漏斗式黏度计中漏完所需的时间(秒数)来衡量浆液黏度，同时计算其黏度波动率与黏度热稳定性。黏度波动率和黏度热稳定性的计算公式(3)如下:

黏度热稳定性＝100－黏度波动率

式中:η1—在95℃保温1小时测得的黏度值；

max｜η－η1｜—后五次黏度值的极差。

3.1.2 测试结果

表6 黏度和黏度热稳定性的测试结果

由表6可知，两种不同浆料配方的浆液热稳定性良好，且配方二的黏度热稳定性要高于配方一。

3.2 浆液对纯棉粗纱的黏附力测试

3.2.1 测试方法

(1)实验中的黏附力测试采用粗纱法

①在2000ml的三颈瓶内依次配置1%含固量的浆液 1800ml，置入 95℃的恒温水浴锅内煮60min，待浆料完全溶解并且黏度稳定后待用。

②试样准备:将纯棉粗纱轻轻地绕在铝合金框架上(每次试验粗纱共20根)。

③将准备好的试样浸入1500ml的浆液中，同时按下秒表计时，浸渍5min后将框架提出，挂起自然晾干。

④将晾干的试样在织物强力仪上进行上浆粗纱条的断裂强力测试。

⑤计算断裂强力的平均值即为浆液的黏附力

⑥计算粗纱的上浆率和比黏附力值

(2)粗纱上浆率

粗纱上浆率是表示纱线上浆量的大小，是指粗纱上浆后黏附于粗纱上的浆料干重对粗纱干重的百分率，用公式(4)计算。

式中，W1为上浆前经纱干重(g)；W2为上浆后经纱干重(g)；S为上浆率(%)。

(3)比黏附力

比黏附力是衡量浆料对粗纱黏附性能的指标[7]，见公式(5)

式中，F为粗纱的断裂强力(N)；S为经纱的上浆率(%)；B为比黏附力。

3.2.2 测试结果

表7 纯棉粗纱黏附力

从表7中可以可看出，配方一的纯棉粗纱平均比黏附力为6.23N/%，配方二的纯棉粗纱平均比黏附力为7.23N/%。配方二的比黏附力值要高于配方一的比黏附力值，说明纯淀粉的浆料能使纯棉粗纱具有更好的黏附性。

3.3 上浆性能对比

表8 上浆性能测试结果

由上表8可知，与纯淀粉配方的浆料相比，含有PVA配方的浆料上浆后的纱线断裂强度与断裂伸长率、耐磨次数等均有所提高，有害毛羽也有所减少，而回潮率、减伸率、退浆率等变化较小，影响浆纱的效果不明显。因此，上浆时采用含PVA浆料的配方可以达到提高纱线强力与贴伏毛羽的效果，便利于织造以及后序工序顺利进行。

4 结论

通过比较可以看出，纯变性淀粉浆液的比黏附力比以PVA和变性淀粉混合的浆料配方的浆液的比黏附力要大，且其浆膜具有较优的水溶速率。但PVA和变性淀粉混合的浆料配方的浆膜具有较高的断裂强力、断裂伸长率和断裂强度，同时配方一也具有较好的耐屈曲和伸长性能。

因此，对于纯棉浆纱而言，含有PVA浆料的配方能够得到较优的时上浆性能，可以增加纱线强力、耐磨性，显著贴伏毛羽等，改善经纱的综合性能，有助于提高织造效率。