棉/聚乳酸纤维混纺织物浆纱实践

李 菁,仲 佩,刘 园,马彩红

(西安纺织集团有限责任公司,西安 710025)

0 引言

随着人们崇尚自然、回归自然的需求和环保意识的不断增强,绿色纺织品日益受到人们的青睐。近年来,玉米纤维作为一种利用玉米淀粉等可再生资源加工的、完全可生物降解的纤维材料,已经引起纺织界的广泛关注[1];由于人们对纺织品舒适性、保健性的要求及消费理念的不断提高,加之近两年来不断飞涨的原棉价格、用工成本以及销售不畅给纺织企业生产经营带来的压力,致使高配比涤纶混纺织物走俏市场。为了增加新的盈利点,笔者公司及时调整产品结构,开发生产出高配比的棉/聚乳酸(PLA)纤维混纺织物。本文对其在浆纱生产中存在的问题及浆纱工艺配置作分析介绍。

1 聚乳酸纤维的一般特性

聚乳酸是以玉米、小麦等淀粉为原料,经发酵转化成乳酸再聚合而成的高分子化合物。聚乳酸纤维属于合成纤维;纤维加工不用石油等化工原料,产品废弃物也可生物降解,是一种新型绿色环保纤维。聚乳酸纤维与其他纤维基本特性对比见表1。

表1 聚乳酸纤维与其他纤维基本特性对比

由表1可得如下结论。

a) 聚乳酸纤维的断裂比强度略低于涤纶纤维,断裂伸长率略大于涤纶纤维,杨氏模量约为涤纶纤维的1/2,密度比涤纶纤维小,因此聚乳酸纤维产品较涤纶纤维产品柔软、轻盈。

b) 聚乳酸纤维分子链中有较多酯基和甲基,其性能与涤纶纤维相似,属高强、中伸、低模量纤维,其产品手感柔软、悬垂性好,抗紫外线能力较好。

c) 聚乳酸纤维的弹性回复性优异,尤其在较大变形条件下(10%拉伸时),弹性回复率比涤纶纤维大,其产品具有优异的抗皱性和保形性。

d) 聚乳酸纤维回潮率较涤纶纤维大,亲水性、毛细效应和扩散性较涤纶纤维好,其产品的染色性能优于涤纶纤维,生物降解性能优于纤维素纤维。

e) 聚乳酸纤维的熔点较涤纶纤维低,耐热性差于涤纶纤维。

2 棉/聚乳酸纤维混纺织物规格及技术条件

棉/聚乳酸纤维混纺织物经纱采用CF CJ/PLA 70/30 9.8 tex纱,纬纱为R/舒弹丝13.0 tex纱;经密为495 根/(10 cm),纬密为334根/(10 cm);织物幅宽为179 cm,组织为2/1左斜纹。

CF CJ/PLA 70/30 9.8 tex纱质量指标见表2。

表2 CF CJ/PLA 70/30 9.8 tex纱质量指标

3 生产技术难点分析

3.1聚乳酸纤维的摩擦因数较低,纤维间的抱合力较小,且与棉纤维断裂伸长率差异较大,使棉/聚乳酸纤维混纺纱的强力低于同等混纺比的棉涤混纺纱,毛羽数量大于同等混纺比的棉涤混纺纱,浆纱需要贴伏毛羽、增加耐磨,以提高浆纱可织性,满足高速、高质量喷气织机开口清晰度要求,减少落物、降低棉球、断庛等织庛。

3.2由于聚乳酸纤维与棉纤维的吸湿回潮率差异大,浆纱过程中较难控制：浆纱回潮率低,浆膜变脆,粘结力下降,干分绞时落物、再生毛羽、脆断头均增加;浆纱回潮率高,浆纱易产生粘并,织造时织机易出现开口不清,影响布面外观质量。

3.3聚乳酸纤维分子链中含有较多酯基、甲基,是疏水性纤维,而棉纤维含有多量亲水性羟基,如果浆料选择不当,浆料对纱线的粘附性变差,则浆膜完整度差、不耐磨,浆纱落物增加,浆纱毛羽及再生毛羽难以避免,浆纱质量难以保证。因此,只有浆料性能与纱线性能、浆纱工艺匹配,才能达到贴伏毛羽、增强耐磨、提高浆纱可织性目的。

针对上述难点,需要确定合理的上浆工艺参数,优化控制浆液的渗透和被覆比例;为满足上浆质量需要,选择粘结性、成膜性好的浆料;浆料配伍时,浆膜的撕裂强度不宜过高,以免分绞阻力大、产生二次毛羽,使落物增加,影响织物的外观质量。

4 浆料选择及浆料配方的确定

4.1 浆料的选择

选择浆料,必须注重其成膜性及与纤维的粘结性,严格遵循“相似相溶”原理,注意浆膜的撕裂强度不能太大,否则干分绞时易产生二次毛羽。

聚乳酸纤维分子链中含有较多酯基和甲基,无亲水性的极性基团,属疏水性纤维,应采用含有非极性基团的浆料与之匹配;采用含有酯基更多的浆料更具粘着性,不仅有利于加强纤维间的粘着,也有利于毛羽贴伏,从而达到上浆目的;浆料可选择丙烯酸酯类浆料、高分子聚合浆料,低聚合、低醇解度PVA以及聚酯浆料等。

棉纤维属于天然纤维素纤维,分子链中含有较多的羟基,属于亲水性纤维,从浆料特性而言应选择对棉具有强粘附力的浆料;采用含有羟基更多的变性淀粉为主浆料,防止纤维间滑移,较好贴伏毛羽。

4.2 浆料的特性

浆料特性如下。

a) PVA1799浆料成膜性良好,浆膜透明、坚韧,拉伸强度高、耐磨性好,耐屈曲强度优良,分子侧链上几乎全部是羟基。

b) K-2000变性淀粉,具有高浓低粘、热稳定性好、粘度低等特点,粘度为9 mPa·s～10 mPa·s(6%浓度,95 ℃)。

c) 高性能聚合浆料是一种以PVA为主的聚合浆料,高浓低粘,对涤纶纤维的粘附力高,粘度为13 mPa·s～15 mPa·s(4%浓度,20 ℃)。

d) AE胶粉是由醋酸乙烯和丙烯酸等为原料生产的多元丙烯酸类浆料,有良好的混溶性、吸湿性、稳定性。

4.3 浆料配方的确定

浆料配方设计就是正确选择浆料成分,合理确定成分比例。合理的浆料配方、适当的渗透与被覆是提高浆纱可织性的关键,应根据纤维特性、纱线密度、品种结构、上浆工艺等选择浆料[2]。

根据上述要求制定浆料配方,见表3。

表3 浆料配方

5 浆纱工艺控制

浆料通过一定的上浆工艺完成对纱线的上浆过程,达到上浆目的,上浆工艺是影响上浆效果及对浆料性能选择的重要因素[3]。压浆力大小和组合的设计,影响浆纱后的设计效果;设计压浆力时,不仅要考虑浆料的粘度、浓度,还要考虑浆料的配方、浸压方式、压浆辊材料、浆纱伸长率、回潮率对设计效果的影响。

5.1 合理控制回潮率

浆纱回潮率过低,浆膜变脆,粘结力和柔软度下降,干分绞落浆严重,浆纱毛羽增加;回潮率过大,浆纱发粘,影响织机开口清晰度和布面质量,故必须保证浆纱回潮率接近纤维公定回潮率,以保持纤维原特性,避免织造静电积聚,导致织机开口不清。本例在机回潮率控制为4.5%～5.5%时,主烘筒温度宜控制为95 ℃,预烘筒温度宜控制为不大于120 ℃。

5.2 合理控制上浆率

上浆率过高,加大干分绞阻力、毛羽和落物增加;上浆率过低,浆液无法贴伏毛羽[4-5],甚至轻浆、产生棉球。本例采用“两高一低”上浆工艺,保证渗透与被覆合理搭配,第一压浆力控制约为13 kN,第二压浆力控制约为18 kN(50 m/min),浆锅温度宜掌握约为90 ℃。

5.3 合理控制伸长率

为减少棉/聚乳酸纤维混纺纱的湿伸长率,保证浆纱强力,浆纱总伸长率控制在1%以下;注意浆纱张力和烘干温度控制,干区张力宜偏大掌握,湿区张力偏小掌握,以减少纱线在高温条件下过度伸长。

5.4 后上蜡、增平滑

由于棉/聚乳酸纤维混纺纱的抱合力差、毛羽多,采用后上蜡工艺不仅能降低浆纱表面的摩擦因数、减少静电积聚,而且还能降低分纱阻力、增加浆纱平滑性、减少浆纱毛羽,其上蜡量控制为0.3%。

5.5 浆料配方与浆纱工艺相匹配

浆纱采取“小张力、中车速、高浓低粘、双浸三压、前轻后重、适宜上浆率”的工艺路线,达到浆纱贴伏毛羽、增强耐磨性的目的,提高浆纱可织性,保证织机开口清晰度,提高织物的布面质量。使用卡尔迈耶浆纱机,本例的上浆工艺见表4。

表4 卡尔迈耶浆纱机上浆工艺

6 浆纱质量及织造效果

6.1 浆纱质量

采取以上浆纱工艺后,其上浆率为12.1%,回潮率为4.9%,增强率为23.5%,减伸率为1.06%,满足织造要求。

6.2 织造效果

采用ZAX9100型多臂喷气织机,在织机速度为650 r/min时,织机效率达到94.5%,台时断经为2根,台时断纬为3根,开口清晰,完全达到工艺技术要求。

7 结语

7.1棉/聚乳酸纤维混纺织物上浆的关键在于依据“相似相溶”原理,合理选择浆料,并注意浆料的粘结性;没有粘结性,就不会有良好的耐磨性,就无法有效贴伏毛羽、降低落物和再生毛羽。

7.2为达到贴伏毛羽、增加耐磨性、提高浆纱可织性的目的,上浆宜采用小张力、中速度、高浓低粘、双浸三压、前轻后重、适宜上浆率和回潮率的工艺路线,优化控制浆液的渗透和被覆,保证适度渗透、兼顾被覆,以减少毛羽、增加开口清晰度,提高布机效率和布面质量。

7.3采用后上蜡工艺,可降低浆纱表面摩擦因数,减少静电积聚、二次毛羽,降低分纱阻力。