CN103966848B - 一种木棉或棉混纺纱的调浆工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种木棉或棉混纺纱的调浆工艺,所述方法是先在调浆桶内加入部分水，开动高、低速搅拌器，然后将滑石粉、低粘度变性淀粉、复合变性淀粉、聚丙烯酸浆料投入压力调浆桶内：加入余量的水校正调浆体积，关紧压力调浆桶顶盖；打开蒸汽阀门加温，加温至110-120℃时，自动关闭进汽阀门，闷浆，即得。本发明根据木棉与棉混纺纱的特点制定了实验配方，对各配方浆液性能进行了测试和浆纱实验，结果表明，可以完全不用PVA而采用变性淀粉+聚丙烯酸类浆料+少量柔软剂的工艺配方，以保持天然木棉绿色环保的特性。本配方的各项测试指标明显优于现有技术，值得采纳。

Description

一种木棉或棉混纺纱的调浆工艺

技术领域

本发明涉及一种木棉或棉混纺纱的调浆工。

背景技术

木棉的花蕊是很好的织物材料，古书记载“木棉树高二三丈，切类桐木，二三月花既谢，芯为绵。彼人织之为毯，洁白如雪，温暖无比。”木棉纤维是一种单细胞果实纤维，附着于木棉蒴果壳体内壁，广泛产于亚热带地区。未被压缩的木棉纤维具有高达97％的中空率，单纤维密度可达0.30g/cm³。纤维壁薄，壁厚不均匀，纵向表面有微小凸痕,没有如棉纤维一样的转曲。纤维头端逐渐变细，尾端较粗，呈自然紧闭状态，且外部物质难以通过未破坏的木棉纤维的两端进入到其中腔内。木棉纤维主要由纤维素和木质素组成,其结晶度为3519％,双折射率为0.017，均低于棉纤维,且结构较棉纤维疏松。同等条件下纤维胞壁孔隙尺寸较棉纤维大，孔隙率较棉纤维高。木质素的存在提高了木棉纤维的耐热性能，使得其开始分解温度为296℃，和棉纤维相当，但在354℃时木棉纤维基本停止分解，而棉纤维的分解则继续进行。木棉纤维内部水分含量高于棉纤维,导致了其回潮率高于棉纤维。木棉纤维具有独特的薄壁大中空结构和质轻拒水吸油的优良特性。其纤维具有质量超轻中空保暖隔音天然抗菌可降解环保高吸油性等特性。因其纤维长度短断裂强度相对较低扭转刚度大等特点曾一度被认为是不可纺纱的纤维。由于木棉/棉混纺纱线具有良好的质轻透气和保暖性能,适合开发内衣、机织休闲外衣等产品。但是木棉/棉混纺纱线的耐磨性差、毛羽多。因此，发明一种能增加毛羽强度和耐磨性的木棉/棉混纺纱浆料配方及调浆工艺具有积极的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种木棉或棉混纺纱的调浆工艺。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种木棉或棉混纺纱的调浆工艺,按照下述步骤进行调浆：在调浆桶内加入20％的水，开动高、低速搅拌器；然后按顺序将滑石粉、低粘度变性淀粉、复合变性淀粉、聚丙烯酸浆料投入压力调浆桶内：加入余量75％的水校正调浆体积，关紧压力调浆桶顶盖；打开蒸汽阀门加温，加温至110-120℃时，自动关闭进汽阀门，闷浆，即得；其中：

调浆温度：当压力调浆桶内温度升高到90℃时，桶内冷空气全部排光,转换高压，自动关闭排气阀，桶内温度升高到110-120℃，自动关闭进气阀门，调浆完毕；

调浆时间：调浆的过程约在25-40min内完成，闷浆时间10-20min；

调浆压力：进入压力调浆桶的压力为1.60×10⁵Pa-2.50×10⁵Pa，煮浆完备，压力调浆桶内压力5.55×10⁴-1.20×10⁵Pa；

搅拌速度：低速搅拌速度20-80r/min，高速搅拌速度400-1000r/min。

具体地说，前述木棉或棉混纺纱的调浆工艺为：按照下述步骤进行调浆：在调浆桶内加入20％的水，开动高、低速搅拌器；然后按顺序将0.5％的滑石粉、2.5％的低粘度变性淀粉、1.5％的复合变性淀粉、0.5％的聚丙烯酸浆料投入压力调浆桶内：加入余量75％的水校正调浆体积，关紧压力调浆桶顶盖；打开蒸汽阀门加温，加温至115℃时，自动关闭进汽阀门，闷浆，即得；其中：

调浆温度：当压力调浆桶内温度升高到90℃时，桶内冷空气全部排光,转换高压，自动关闭排气阀，桶内温度升高到115℃，自动关闭进气阀门，调浆完毕；

调浆时间：调浆的过程约在30min内完成，闷浆时间15min；

调浆压力：进入压力调浆桶的压力为1.95×10⁵Pa，煮浆完备，压力调浆桶内压力5.55×10⁴-1.20×10⁵Pa；

搅拌速度：低速搅拌速度30r/min，高速搅拌速度700r/min。

本发明中，低粘度淀粉：亦称稀糊淀粉，即淀粉经变性以降低糊的粘度而又能基本保特淀粉分子的结构及其它性质。它的主要特点是易于糊化，糊粘度比天然淀粉要低得多，流动性、浸透性及稳定性均好，胶粘力强，成膜性和膜的性能大为提高。应用低粘度变性淀粉浆料的优点有A、取代或部份取代PVA，浆料成本下降25～40％。B、浆纱温度由95℃以上，下降至60℃左右或更低，改变了传统的高温上浆工艺，浆纱热能消耗可以节约一半。此外，制浆及退浆也节能，且易于操作。

复合变性淀粉：取代或部份取代PVA，成本下降幅度大；由各项试验数据可以看出，试验轴效率比正常轴高，各项疵布率比正常轴低。

聚丙烯酸浆料：浆料中含有极性基团(-COONH₄),使浆料具有水溶性，满足调浆的需要。烘燥是铵盐分解放出氨气，成为含有(-COOH)基团吸湿性低的浆料，使浆膜在织造时具有耐水性，符合喷水织造的要求。织物退浆3用碱液煮练，浆料变成具有水溶性基团的聚丙烯酸钠盐，达到退浆目的。

滑石粉：作为减摩剂，可减少浆纱在织造过程中所受到的摩擦力，使织机开口清晰，降低经向断头，提高产品质量。防粘性，含适量滑石粉的浆膜，浆料内聚力较小，使分绞轻快，减少落浆落棉、浆膜撕裂现象和纱身起毛现象。减少浆纱的再粘性，由于浆膜表面滑石粉微粒的存在，使浆膜间有效粘结剂的接触面积减少，在相同的工艺条件下，相同的回潮率、温度、湿度，浆膜有效粘结剂接触面积小，再粘发生率也越小。

为证明本产品的性能，申请人进行了如下研究：

实验例1：实验研究

1、材料及工艺：

木棉/棉(混纺比为50/50)19.4tex混纺纱线，低粘度变性淀粉，复合变性淀粉，聚丙烯酸浆料，滑石粉及传统配方浆料

2.1调浆工艺：

A、调浆温度：当压力调浆桶内温度升高到90℃时，桶内冷空气全部排光,转换高压，自动关闭排气阀，桶内温度升高到115℃，自动关闭进气阀门，调浆完毕。

B、调浆时间：调浆的过程约在30min内完成，闷浆时间约15min。

C、调浆压力：进入压力调浆桶的压力为1.96×10⁵Pa，煮浆完备，压力调浆桶内压力5.88×10⁴～1.18×10⁵Pa。

D、搅拌速度：低速搅拌速度25r/min，高速搅拌速度720r/min。

2.2调浆操作顺序：

A、按浆料配方称重各种浆料；B、在调浆桶内加入一定量的水；C、开动高、低速搅拌器；D、按以下顺序把浆料投入压力调浆桶内：滑石粉→低粘度变性淀粉，复合变性淀粉→聚丙烯酸浆料；E、加水校正调浆体积；F、关紧压力调浆桶顶盖；G、打开蒸汽阀门加温；H、加温至115℃时，自动关闭进汽阀门；I、闷浆15min。

浆料的选用及配方制定：PVA浆料存在能耗大、浆膜过硬、高温时易结皮、分纱困难、毛羽外露、退浆不净和污染问题，丙烯酸类浆料是今后绿色浆料发展的重要方向之一。目前欧洲纺织厂经纱上浆的浆料配方模式已是变性淀粉+丙烯酸类浆料+少量柔软剂。如表1，表中配方百分比外的余量均为水。

表1混纺纱的浆料配方

2、浆膜性能测试

2.1浆膜制作

将210mm×300mm，厚5mm的磨光玻璃制作的浆膜板调节水平。用少量水蘸于玻璃板上,然后把0.3mm厚的涤纶薄膜(面积与玻璃板相同)平铺在玻璃板上，用水平仪校正玻璃板水平，按照3种配方分别配制5％浓度的浆液100mL。将煮好的浆液冷却到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，放入恒温恒湿箱内平衡24h待用。

2.2浆膜性能测试

①浆膜的断裂强度和断裂伸长率测试

将浆膜裁成长200mm、宽5mm的条状试样，放在恒温恒湿室内，在相对湿度40％的条件下平衡24h，然后在南通宏大HD021N型电子单纱强力仪上测试其断裂强力和断裂伸长率，试样夹持距离100mm，下降速度50mm/min，每种配方实验10次，取平均值。

②浆膜的水溶速率测试

将浆膜裁成长100mm、宽20mm的条状，在长度方向中间处画一直线记号，然后将浆膜浸入一定温度(一般为80℃)的水中。在水平面与浆膜中间记号线重合时，再按下秒表终止计时。秒表显示的时间秒数用于表示浆膜的水溶速率。每种浆膜实验10次，求其平均值。测试时浆膜下所挂重物质量为3.6g。为了对比，将浆膜的断裂伸长率、断裂强力及水溶速率折合成单位厚度下的值，按照上述方法测试的浆膜的各项性能见表2。

表2各浆料配方的浆膜性能

由表2可知，3配方的断裂强力不如1和2，这主要是由于1和2配方中有PVA的缘故。3配方的断裂伸长率很好，这是由于聚丙烯酸类浆料的增多引起的，有利于浆纱的织造。3配方的水溶性最好，这也是聚丙烯酸类浆料的作用所致，有利于纱线吸湿和退浆。

3、浆液黏度及黏度热稳定性测试

选用YT821型可调式漏斗黏度计测试黏度和黏度稳定性。调制800mL含固量为5％的3种新配方浆液和传统配方浆料，搅拌频率120r/min，恒温水浴加热升到95℃，每30min测一次黏度，共保温3h。

黏度热稳定性(％)＝100-黏度波动率(％)

黏度波动率是浆料从升到95℃保温开始计时,分别在保温60min，90min，120min，50min，180min测定的黏度值(95℃下保温3h，测定5次)的极差与95℃保温1h测定的黏度值的比值。

黏度波动率(％)＝max|η-η`|/η1×100

式中max|η-η`|——分别在95度下保温60min，90min，120min，150min，180min测定的黏度值的极差；η1——在95℃保温1h测得的浆料的黏度值。

表3各浆料配方的黏度热稳定性

由表3可以看出各配方黏度热稳定性都较好，其中3配方黏度热稳定性为90.33％最好。浆液稳定性较好有利于增强浆纱过程中纱线上浆的均匀性。

4、浆纱性能测试

4.1浆纱毛羽测试

分别在YG171型毛羽测试仪上测试原纱和浆纱的3mm以上的毛羽，每次测试纱线长度为1m，共测30次，取其平均值。纱线通过速度为30m/min，并在生物显微镜下观察原纱和浆纱的纵向毛羽情况。

4.2浆纱耐磨性测试

浆纱耐磨性在Y113型抱合力机上测试，每次试验浆纱30根，计算平均值。测试条件为室温，纱线静态张力为200cN，磨片自压为235cN，磨片空载往返速率为143次/min。

4.3纱线的伸长和浆纱强力的测试

纱线的伸长和纱线强力在南通宏大HD021N型电子单纱强力仪上测试，夹口间距为500mm，速度为500mm/min，每组测试30次，取其平均值。

4.4浆纱退浆率测试

浆纱在退浆时，纱线表面的部分纤维会脱落，因此在计算退浆率时，必须考虑纱线毛羽在退浆时的损失率。毛羽损失率测试结果如下：退浆前干重3.77g，退浆后干重3.65g，毛羽损失率为3.2％。

根据上述方法对木棉/棉(混纺比为50/50)19.4tex混纺纱线毛羽、耐磨、断裂强力及退浆率等性能的测试结果见表4。

表4各浆料配方的浆纱性能

由试验结果可知，3配方毛羽降低率、增强率、耐磨次数增加率与1、2配方差异不大，而其与传统配方的差异明显(明显优于传统配方)，但浆料的保伸性却很好，实验结果表明，可以采用聚丙烯酸类浆料与变性淀粉配合的浆料配方。

有益效果：

1、本发明根据木棉与棉混纺纱的特点制定了实验配方，对各配方浆液性能进行了测试和浆纱实验，结果表明，可以完全不用PVA而采用变性淀粉+聚丙烯酸类浆料+少量柔软剂的工艺配方，以保持天然木棉绿色环保的特性。本配方的各项测试指标明显优于现有技术，值得采纳。

2、解决了因木棉纤维长度短断裂强度相对较低扭转刚度大等特点曾一度被认为是不可纺纱的纤维的问题。

3、本发明配方的断裂伸长率很好，这是由于聚丙烯酸类浆料的增多引起的，有利于浆纱的织造。

4、本发明配方的水溶性好，这也是聚丙烯酸类浆料的作用所致，有利于纱线吸湿和退浆。

5、本发明配方浆液稳定性好，浆纱耐磨性较好提高了数倍，强力提高了28.7％，毛羽降低68.1％满足了木棉棉混纺纱的织造工艺要求故适合木棉棉混纺纱线的浆料配方为3配方即低粘度变性淀粉(60％)，复合变性淀粉(30％)，聚丙烯酸浆料(10％)，滑石粉(10％)。

6、PVA浆料存在能耗大、浆膜过硬、高温时易结皮、分纱困难、毛羽外露、退浆不净和污染问题，新配方有效地解决了这些问题，且PVA的单价较高，新配方没有使用PVA，大大地降低了成本，可以使企业获得较大的经济效益。

7、淀粉类浆料可生化性很好，对环境污染很小，PVA类浆料可生化较差，对环境污染严重，而聚丙烯酸类浆料总体水平处在淀粉和PVA两者之间，聚丙烯酸浆料具有良好的生物降解性。

8、本发明配方含有淀粉类浆料、聚丙烯酸类浆料，不含PVA类浆料，总体生物降解性较良好，是绿色浆料，创造了生态效益。

具体实施方式：

实施例1：

所述木棉或棉混纺纱的调浆工艺为：按照下述步骤进行调浆：在调浆桶内加入20％的水，开动高、低速搅拌器；然后按顺序将0.5％的滑石粉、2.5％的低粘度变性淀粉、1.5％的复合变性淀粉、0.5％的聚丙烯酸浆料投入压力调浆桶内：加入余量75％的水校正调浆体积，关紧压力调浆桶顶盖；打开蒸汽阀门加温，加温至115℃时，自动关闭进汽阀门，闷浆，即得；其中：

调浆温度：当压力调浆桶内温度升高到90℃时，桶内冷空气全部排光,转换高压，自动关闭排气阀，桶内温度升高到115℃，自动关闭进气阀门，调浆完毕；

调浆时间：调浆的过程约在30min内完成，闷浆时间15min；

调浆压力：进入压力调浆桶的压力为1.95×10⁵Pa，煮浆完备，压力调浆桶内压力5.55×10⁴-1.20×10⁵Pa；

搅拌速度：低速搅拌速度30r/min，高速搅拌速度700r/min。

Claims (1)

1.一种木棉或棉混纺纱的调浆工艺,其特征在于：按照下述步骤进行调浆：在调浆桶内加入20％的水，开动高、低速搅拌器；然后按顺序将0.5％的滑石粉、2.5％的低粘度变性淀粉、1.5％的复合变性淀粉、0.5％的聚丙烯酸浆料投入压力调浆桶内：加入余量75％的水校正调浆体积，关紧压力调浆桶顶盖；打开蒸汽阀门加温，加温至115℃时，自动关闭进汽阀门，闷浆，即得；其中：

调浆温度：当压力调浆桶内温度升高到90℃时，桶内冷空气全部排光,转换高压，自动关闭排气阀，桶内温度升高到115℃，自动关闭进气阀门，调浆完毕；

调浆时间：调浆的过程在30min内完成，闷浆时间15min；

调浆压力：进入压力调浆桶的压力为1.95×10⁵Pa，煮浆完备，压力调浆桶内压力5.55×10⁴-1.20×10⁵Pa；

搅拌速度：低速搅拌速度30r/min，高速搅拌速度700r/min。