CN103132311A - 一种生态环保的高支棉纱浆纱方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，包括：高支纱线经预烘装置预烘后，经过常压等离子体处理装置处理，直接进入浆槽利用生态环保浆料进行上浆，最后经烘箱烘干卷绕，完成浆纱；其中，预烘装置和等离子处理装置紧密相连，常压等离子体处理装置所采用的等离子体为大气压辉光放电等离子体。本发明操作方法简单，设备投资和运行费用低，便于推广应用；本发明所使用的常压等离子体预处理纱线技术，属于干式加工，绿色环保，无污染，并且效果明显；本发明所使用的生态浆料，材料来源广泛，价格低廉，可自然降解，对环境无任何污染；本发明适用于60英支以上高支纱线的上浆，浆纱质量满足现代高速织造的要求。

Description

一种生态环保的高支棉纱浆纱方法
技术领域
本发明属于浆纱领域，特别涉及一种生态环保的高支棉纱浆纱方法。
背景技术
浆纱是织造准备阶段的关键工序，是织造质量和效率的保证。在传统的浆纱工艺中，为了保证浆纱质量，提高织造效率，聚乙烯醇（PVA）作为一种性能优良的合成浆料获得了大量应用，但是因为PVA很难在自然环境中降解，导致退浆废水中很高的CODcr值，因而造成严重的环境污染问题。从1997年起，纺织行业提倡不用或少用PVA上浆，已经取得了很大的进展。据环保部门统计，2008年，全国纺织行业CODcr和二氧化硫的排放量分别比2007年下降了4.42和5.95个百分点，但是根据全国第一次污染源普查的信息，在39个行业中，纺织行业CODcr排放量从第四位上升到第二位。因此，中国棉纺织行业协会会长徐文英在2009年5月2日-26日于江苏常州召开的全国浆料和浆纱技术年会上指出，纺织行业的节能减排任务还非常重，其中纺织污水排放中量最大且最难处理的就是PVA，所以棉纺行业应与印染行业共同推动纺织行业的节能减排工作。2011年，在无锡召开的“全国浆料和浆纱技术年会”上，继续推动环保上浆成为与会代表热议的焦点。
淀粉及其变性淀粉类浆料因其来源广泛，能够自然降解，属于生态环保浆料。但淀粉浆料往往要与PVA浆料或聚丙烯酸类浆料混用以满足浆纱性能的需要。在单独使用时，往往会带来浆膜脆硬，浆纱性能不好的缺点。淀粉类浆料脆硬的浆膜可以通过在其中添加小分子增塑剂加以解决，但是加入小分子增塑剂，又往往带来浆纱上浆率、断裂强力和断裂伸长过低的问题。这一方面是由于小分子增塑剂降低了淀粉浆料和纤维之间的粘合力，另一方面是由于一些纤维表面或含有果胶及蜡质等杂质，如棉纤维；或表面含有一些油脂等，如羊毛、化学纤维等，因此具有很强的拒水性，润湿性能很差，导致了浆液不容易渗透和贴服到纱线上。除了上述原因外，随着现代浆纱技术的发展，纱线在浆槽内浸浆时间缩短，也对浆料的渗透和被覆效果提出了挑战。为了提高经纱的润湿性，提高浆纱性能，目前主要有预湿上浆、高压上浆技术。
预湿上浆技术和高压上浆技术提高了纱线的润湿性能，在一定程度上提高了浆纱性能，但是也各有其缺点。国内外纺织界专家们认为，预湿上浆对于改善吸浆条件是可以理解的,但能否直接增加对纤维的粘附力还值得研究，并且预湿上浆还面临一个问题，那就是预湿后纱线回潮率在30-40%，会将水分带入浆槽，从而引起浆液稀释，从而影响后续浆纱质量。高压上浆技术要求较高，并且对某些品种具有一定的局限性，如高支纯棉60支以上、纯涤纶（特别是细旦）、高比例涤棉产品在用高压上浆时，不宜采用过高的压力。此外，在采用以淀粉类浆料为主浆料时，预湿上浆和高压上浆技术也仅仅是部分解决了纱线的润湿和渗透问题，并不能从根本上提高浆液对纱线的的粘附力，从而提高浆纱性能。
等离子体技术作为一种新型的纤维改性和织物整理方法，以其低能耗、污染小、处理时间短、效果明显的特点引起了人们的关注。等离子体对纤维和纺织品的改性处理可以达到多种效果，如提高染色和显色性能；改变纤维摩擦性；防缩处理可使织物机可洗；亲水性或拒水性整理；提高染色性能、抗静电和舒适性或防水、防污功能改变表面性能和粘结性，提高复合材料或非织造布的强力；涂层覆膜、表面接枝、沉降聚合、减量刻蚀或注入改性等。利用常压等离子体处理技术处理纤维不但可以有效地提高纱线的润湿性，还可以解决因在淀粉浆料中添加小分子增塑剂而导致的浆液粘附力下降的问题，从而从根本上提高浆纱质量。
武汉理工大学Wu Yu等人[The research about the time-effect of the wettability on the woolsurface treated by the Ar plasmajet in the atmospheric pressure]研究了用氩气（Ar）等离子体处理棉和羊毛纤维提高其吸湿性，并预测能够提高其浆纱性能，但他们没有进一步研究等离子预处理纱线和浆纱性能提高之间的关系；东华大学崔运花等人[Study on Atmospheric PressurePlasma Treatment to Improve Sizing Performance]研究了利用常压等离子体处理纯涤纶纱和涤棉混纺纱，以提高他们的浆纱性能，但是他们的方法与本发明不同在于，他们处理的对象没有针对高支纱线，所使用的等离子体为常压介质阻挡放电形式，存在纱线处理不均匀的问题，并且使用的浆料为聚丙烯酸和淀粉浆料的混合浆料，不是生态绿色浆料。
李健，杨建忠等人[Ar等离子体技术在棉纱上浆中的应用]研究了利用Ar等离子体处理棉纱，然后比较了利用淀粉浆和PVA浆料进行上浆的效果，探讨了经Ar等离子体预处理棉纱，然后用淀粉上浆的工艺替代纯棉纱PVA上浆工艺的可能性。他们所用的处理气体为Ar，不同于本发明，并且他们只是通过实验验证了Ar等离子处理会在一定程度上提高浆纱性能，没有提出生态浆纱工艺，也没有经过实际的浆纱实践验证。
王守国等人专利[申请号：CN201010255483.1.用于清洁上浆纱线的常压等离子体处理系统]涉及一种用于清洁上浆纱线的常压等离子体处理系统，该系统与本发明区别之处在于其所用的等离子体为DBD介质阻挡放电等离子体，其放电形式为丝状放电，存在处理不均匀，纤维局部灼伤严重等问题。另外,王守国等人的专利仅限于等离子体处理系统，并没有涉及生态浆纱的工艺。
鲁泰纺织股份有限公司进行了对纯棉高支纱线先电晕处理，然后再用不含PVA的浆料进行上浆的浆纱工艺实验。其采用的电晕放电原理是气体介质在不均匀电场中的局部自持放电，不同于本发明所采用的常压辉光放电而产生等离子体技术，并且也没有根据等离子处理的实际效果研发相应的生态环保浆料配方。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，该方法操作方法简单，设备投资和运行费用低，便于推广应用；所使用的常压等离子体预处理纱线技术，属于干式加工，绿色环保，无污染，并且效果明显；所使用的生态浆料，材料来源广泛，价格低廉，可自然降解，对环境无任何污染；适用于60英支以上高支棉纱的上浆，浆纱质量满足现代高速织造的要求。
本发明的一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，包括：
高支纱线经预烘装置预烘后，经过常压等离子体处理装置处理，直接进入浆槽利用生态环保浆料进行上浆，最后经烘箱烘干卷绕，完成浆纱；其中，预烘装置和等离子处理装置紧密相连，常压等离子体处理装置所采用的等离子体为大气压辉光放电等离子体（APP）。
所述高支纱线为60-500支纯棉精梳或其混纺纱。
所述预烘后纱线的回潮率为0.1-6.0%。
所述预烘后纱线要求保证纱线经干燥达到要求的回潮率后，经密闭通道不经回潮直接输送到等离子处理区域。
所述常压等离子体处理装置包括一组或多组方式或圆式喷头，所用的气体为氦气以及氧气、氮气、氢气中的一种或两种，射频范围10-15兆赫兹，处理时间0.1-180秒，喷头到纱线的距离0.1-10毫米，处理功率0.1-150瓦，纱线连续通过喷头下方（速度根据处理时间和喷头数调控）。
所述氦气与其他气体（氧气、氮气、氢气中的一种或两种）的流量比为90-100:0-10。
所述生态环保浆料的组分包括重量比60:40-99:1的淀粉类浆料（淀粉或其变性淀粉，具体为磷酸酯改性淀粉、玉米淀粉或小麦淀粉）和小分子化合物，浆液含固率（浆液中所含有的淀粉类浆料和小分子化合物的质量占整个浆液的质量百分比）为5-10%，浆液温度为60-100℃。
所述小分子化合物为丙三醇、尿素、乙二醇、异丁醇或丁二醇中的一种或几种。
所述浆纱速度为50-100米/秒，浆纱张力为50-200cN。
所述烘箱温度为60-100℃，浆纱的回潮率为3-8%。
有益效果
（1）本发明所涉及的大气压等离子体处理为干式清洁生产加工技术，节能高效，对环境无污染。
（2）本发明所涉及生态浆料配方中的各个组分，来源广泛，价格低廉，可自然降解，对环境无污染，符合绿色浆纱的要求。
（3）本发明操作简单，设备投资和运行费用低，便于推广应用。
（4）本发明效果明显，浆纱效果优于传统浆纱方法。
附图说明
图1为本发明主要工艺路线图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
（1）60英支纯棉精梳纱线经预烘装置预烘后，其回潮率达到3.0%。
（2）纱线经预烘装置烘燥后，经密闭通道直接进入等离子体处理区域。
（3）等离子体处理射频为13.56兆赫兹；氦气和氧气体积流量比为100：1；处理时间12秒；喷头到纱线的距离为1毫米；处理功率为40瓦。其加工方式为连续式加工，纱线以2米/秒速度连续通过等离子喷头下方。
（4）纱线经等离子处理后，利用生态浆料进行上浆，浆料配方为：磷酸酯改性淀粉90%，乙二醇10%；浆液含固率为7%，浆液温度为90℃，浆纱速度为80米/秒，浆纱张力为100cN。
（5）上浆后烘燥工艺参数设置：烘燥温度80℃，浆纱回潮率为4%。
实施例2
（1）60英支纯棉精梳纱线经预烘装置预烘后，其回潮率达到4.0%。
（2）纱线经预烘装置烘燥后，经密闭通道直接进入等离子体处理区域。
（3）等离子体处理射频为13.56兆赫兹；氦气和氧气体积流量比为100：1.5；处理时间20秒；喷头到纱线的距离为1.5毫米；处理功率为60瓦。其加工方式为连续式加工，纱线以2米/秒的速度连续通过等离子喷头下方。
（4）纱线经等离子处理后，利用生态浆料进行上浆，浆料配方为：玉米淀粉80%，乙二醇20%；浆液含固率为6%，浆液温度为95℃，浆纱速度为90米/秒，浆纱张力为110cN。
（5）上浆后烘燥工艺参数设置：烘燥温度90℃，浆纱回潮率为3%。
实施例3
（1）120英支纯棉精梳纱线经预烘装置预烘后，其回潮率达到5.0%。
（2）纱线经预烘装置烘燥后，经密闭通道直接进入等离子体处理区域。
（3）等离子体处理射频为13.56兆赫兹；氦气和氧气体积流量比为100：2；处理时间40秒；喷头到纱线的距离为3.0毫米；处理功率为40瓦。其加工方式为连续式加工，纱线以1.5米/秒的速度连续通过等离子喷头下方。
（4）纱线经等离子处理后，利用生态浆料进行上浆，浆料配方为：小麦淀粉85%，丙三醇15%；浆液含固率为8%，浆液温度为90℃，浆纱速度为70米/秒，浆纱张力为90cN。
（5）上浆后烘燥工艺参数设置：烘燥温度75℃，浆纱回潮率为5%。
实施例4
（1）120英支纯棉精梳纱线经预烘装置预烘后，其回潮率达到4.0%。
（2）纱线经预烘装置烘燥后，经密闭通道直接进入等离子体处理区域。
（3）等离子体处理射频为13.56兆赫兹；氦气和氧气体积流量比为100：4；处理时间30秒；喷头到纱线的距离为4.0毫米；处理功率为60瓦。其加工方式为连续式加工，纱线以1.5米/秒的速度连续通过等离子喷头下方。
（4）纱线经等离子处理后，利用生态浆料进行上浆，浆料配方为：小麦淀粉85%，丙三醇10%，尿素5%；浆液含固率为7%，浆液温度为95℃，浆纱速度为85米/秒，浆纱张力为115cN。
（5）上浆后烘燥工艺参数设置：烘燥温度80℃，浆纱回潮率为4%。

Claims (10)

1.一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，包括：
高支纱线经预烘装置预烘后，经过常压等离子体处理装置处理，直接进入浆槽利用生态环保浆料进行上浆，最后经烘箱烘干卷绕，完成浆纱；其中，预烘装置和等离子处理装置紧密相连，常压等离子体处理装置所采用的等离子体为大气压辉光放电等离子体。
2.根据权利要求1所述的一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，其特征在于：所述高支纱线为60-500支纯棉精梳或其混纺纱。
3.根据权利要求1所述的一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，其特征在于：所述预烘后纱线的回潮率为0.1-6.0%。
4.根据权利要求1所述的一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，其特征在于：所述预烘后纱线经密闭通道直接输送到等离子处理区域。
5.根据权利要求1所述的一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，其特征在于：所述常压等离子体处理装置包括一组或多组方式或圆式喷头，所用的气体为氦气以及氧气、氮气、氢气中的一种或两种，射频范围10-15兆赫兹，处理时间0.1-180秒，喷头到纱线的距离0.1-10毫米，处理功率0.1-150瓦，纱线连续通过喷头下方。
6.根据权利要求5所述的一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，其特征在于：所述氦气与其他气体的流量比为90-100:0-10。
7.根据权利要求1所述的一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，其特征在于：所述生态环保浆料的组分包括重量比60:40-99:1的淀粉类浆料和小分子化合物，浆液含固率为5-10%，浆液温度为60-100℃。
8.根据权利要求7所述的一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，其特征在于：所述小分子化合物为丙三醇、尿素、乙二醇、异丁醇或丁二醇中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，其特征在于：所述浆纱速度为50-100米/秒，浆纱张力为50-200cN。
10.根据权利要求1所述的一种生态环保的高支棉纱浆纱方法，其特征在于：所述烘箱温度为60-100℃，浆纱的回潮率为3-8%。
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