CN109267341A - 一种浆料及其调浆方法和上浆工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及纺织领域，特指一种浆料，包括主浆料和助剂两部分组成，其中主浆料为精制玉米淀粉，助剂为多种原料复配而成，各原料成分在助剂中所占比例如下：用上述浆料对莱赛尔纤维进行浆纱后，解决了上浆过程中产生的二次毛羽、表面粗糙，强力不匀等问题，最终提高织造效率。

Description

一种浆料及其调浆方法和上浆工艺
技术领域
本发明涉及纺织领域，特指一种浆料及其调浆方法和上浆工艺。
背景技术
淀粉是一种来源丰富的可降解型多糖类天然高分子化合物，具有价格优廉，可以再生，易于降解，环境污染小等优点，由它制得的淀粉浆料适用于纤维素纤维纱线的上浆。然而，淀粉大分子链是由环状结构的葡萄糖剩基构成，环状结构和极性使其柔顺性差，玻璃化温度高，浆膜硬而脆。因此，在选用淀粉浆料作为主体浆料的时候，通常需要添加一定的专用助剂以改善浆纱性能使之符合织造要求。
现有文献中很少有提及全淀粉上浆莱赛尔纤维的工艺，多是变性淀粉或是混合浆料的研究，例如CN 104264456A公开了一种新型高粘附性涤棉专用纺织浆料。该纺织浆料由以下质量百分比的原料组成：硅酸钠含量为50-70％、白炭黑含量为5—20％、羧甲基纤维素钠CMS含量为10—15％、淀粉含量为5—15％、其余为少量降碱剂。此浆料适用性广，粘度稳定，易于上浆，易于退浆。但由于添加了无机物质白炭黑，价格较为昂贵，不能分解，在上浆过程对人体产生危害，且退浆易对环境造成污染。
因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种浆料及其调浆方法和上浆工艺，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种浆料及其调浆方法和上浆工艺，实现无PVA上浆，保护了环境，解决上浆过程中产生的二次毛羽、表面粗糙，强力不匀等问题，最终提高织造效率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种浆料，包括主浆料和助剂两部分组成，其中主浆料为精制玉米淀粉，助剂为多种原料复配而成，各原料成分在助剂中所占比例如下：
由于主料为精制玉米淀粉，通常工业用的玉米原淀粉中含有较多的脂肪、蛋白质、灰分等杂质，若直接使用，调制成的浆液易腐败变质，且严重影响浆纱的性能，因此，原淀粉的基础上需再加工，去除一些杂质，才有助于后续的调浆及浆纱工艺。
进一步，所述淀粉降粘剂为聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种或两种以上混合而成。由于玉米原淀粉属于天然高分子化合物，聚合度高，所以需要降粘剂为一种线型高分子材料，在高温的作用下，可与淀粉分子中的α-1,4-苷键、α-1,6-苷键发生作用，降低原淀粉的聚合度，从而增强淀粉浆料的吸附性，改善浆纱的强伸性能。
进一步，所述柔软平滑剂为脂肪醇聚氧乙烯酯、硬脂酸聚氧乙烯酯、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或两种以上混合而成。由于全淀粉浆料所成浆膜硬而脆，织造过程中浆纱容易发生断头等问题，因此，少量的柔软平滑剂一方面可以降低纤维与纤维之间的动、静摩擦系数，增加浆纱的平滑柔软性，另一方面柔软剂分子可以提升淀粉浆膜的柔韧性，使浆纱保持一个较高的回潮率，有利于减少干分绞产生的二次毛羽。
进一步，所述润湿渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、丁基奈磺酸钠、异辛基硫酸盐中的一种或两种以上混合而成。润湿渗透剂通常为具有柔性链的水性高分子，与淀粉大分子结合后，能极大地改善淀粉浆料的性能，降低其表面张力，从而增强浆液的渗透效果，能最大程度的渗透进纱线内部，减少表面披覆，有效降低浆纱弹性损伤，提高浆纱柔软度，从而减少织造过程中经纱脆断问题。
进一步，所述增塑剂为尿素、甘油、丙三醇中的一种或两种以上混合而成。淀粉属于高分子聚合物，半结晶半无定型态颗粒，增塑剂小分子一方面可破坏淀粉大分子的氢键，打开淀粉分子的双螺旋结构，另一方面增塑剂可与淀粉分子形成新的氢键，减弱了淀粉分子间的作用力，从而明显改善了淀粉浆膜的柔韧性，提升了浆纱的性能。
进一步，所述消泡剂为硅氧醚磷酸酯、有机硅乳化体、环氧丙烷中的一种或两种以上混合而成。由于淀粉中含有较多的蛋白质，水中无机盐如酸式碳酸盐加热后易起泡沫，因此，添加少量消泡剂，有利于维持浆液的稳定。
一种制备上述浆料助剂的方法，具体步骤如下：
(1)将冷凝管、搅拌器和三口烧瓶安装好，取一定量的去离子水放入瓶中，在50—55℃的恒温水浴锅内缓慢搅拌15min；
(2)将一定量的淀粉降粘剂、润湿渗透剂、柔软平滑剂放入三口烧瓶中，温度设置为55—60℃，搅拌30min，倒入烧杯中；
(3)将烧杯放置在高速乳化机中，转速设置为5000r/min，乳化时间为30min，后加入规定量的增塑剂、消泡剂复合物低速乳化20min，得到半透明白色乳液。
(4)取出，用少量氨水调节pH值至7～8，即可得淀粉浆料助剂。
一种制作该浆料的调浆工艺，具体步骤如下：
(1)往高压桶放入900L的水，打开搅拌器，按相应工艺配方投入备好的玉米原淀粉和降粘剂，搅拌均匀，紧闭桶阀门，设定温度为118℃，压力为2kg/cm2，闷浆30min；
(2)闷浆30min后，将浆液转入低压桶，加入相应的助剂，搅拌均匀即可输入浆纱机使用。
一种全淀粉莱赛尔纤维上浆工艺，包括如下步骤：整经、并轴、上浆、烘干、干分绞、织造、烧毛、退浆，其中上浆时用到了上述浆料。
进一步，整经时，整经张力的小张力为12～16CN，大张力为16～24CN，卷绕密度为0.6～0.8g/cm3，整经速度控制在700～800m/min。由于希赛尔纤维的特性，整经张力要严格控制，合理的整经速度同样是浆纱质量和织造效率的重要因素，速度太快，纱线容易断头，缠绕。
进一步，在310郑纺机上进行上浆,其各项技术参数设置为浆槽温度80～95℃、浆纱车速为70～85m/min、压浆辊前张力为20～25KN、压浆辊后张力为9～15KN。由于莱赛尔纤维是纤维素纤维，纤维表面含有较多杂质，较高的浆槽温度不仅有利于去除杂质，更可以改善浆液的流动性，均匀上浆，平稳的浆纱车速可保证纱线在浆槽中浸透的时间，若车速过快，则纱线吸浆不足，浆料无法成膜，严重影响浆纱的强伸性能；采用双浸双压的形式，压浆辊前压力通常设置较高，较高的上浆压力可以促进纱线对浆料的吸收，尽可能地渗透进纱线内部，减少表面披覆，压浆辊后压力设置较低，其主要目的是为了将纱线内部多余的空气排出去，增加纱线对浆料的吸收。
进一步，烘干时参数设置为预烘温度为110～130℃、时间3min，主烘温度为90～100℃，时间为5min。浆烘干温度及时间是影响浆纱性能的重要因素，尤其是浆料的成膜性以及浆纱的回潮率。因此，合理的烘干温度及时间很大程度地改善浆纱的性能，纱在经过压浆辊挤压后，水分被大量挤出，但仍然含有较多的水分，压出回潮率达100～120％。经过两次烘干，浆纱内部剩余的水分被蒸发，浆料固着在纤维与纤维之间和表面成膜，形成一种机械结合的黏附。由于采用的是全淀粉上浆，若浆纱回潮率偏低，浆膜容易脆断，不利于织造，若浆纱回潮率偏高，浆膜柔韧，利于分绞及后续的织造。通过控制烘干时的温度以及时间，莱赛尔纤维浆纱的实际回潮率一般在12％～15％。
进一步，将织物通过平幅连续退浆机，进布车速100～120m/min、烧毛温度1200～1400℃、打布、在淀粉酶2g/L、温度50～60℃的淀粉酶溶液中浸轧。由于在干分绞及织造过程中，不可避免地会产生毛羽，通过烧毛处理大幅降低织物表面毛羽，本发明采用的是淀粉上浆，不含有合成浆料的成分，可用淀粉酶进行退浆，退浆效率高，且不会损伤纤维。
采用上述方案后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明所述浆料助剂，制备所使用的中间体、有机物对环境无污染，属于绿色环保型助剂；采用的是全淀粉上浆工艺，不含任何合成浆料，完全适用于莱赛尔纤维纱的上浆，可真正实现无PVA上浆；较低的上浆率可使浆纱表面披覆少，经纱弹性损失少，纱体柔软度高，尤其是在分绞时，浆纱落物少，有效降低二次毛羽的产生；无须酸、碱或是氧化剂退浆，选用高效环保的淀粉复合酶进行退浆，不会对纤维造成损伤，还可降低成本，保护环境。
附图说明
图1是莱赛尔纤维原纱；
图2是实施例一浆纱毛羽；
图3是实施例二浆纱毛羽；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例一：一种环保浆料，包括玉米原淀粉以及浆料助剂，其中浆料助剂由淀粉降粘剂、增塑剂、润湿渗透剂、柔软平滑剂以及消泡剂组成，
所述浆料助剂按质量百分比由以下原料制得：
制备该浆料助剂的步骤为，将冷凝管、搅拌器和三口烧瓶安装好，取一定量的去离子水放入瓶中，在50℃的恒温水浴锅内缓慢搅拌15min；将一定量的淀粉降粘剂、润湿渗透剂、平滑剂放入三口烧瓶中，温度设置为55℃，搅拌30min，倒入烧杯中；将烧杯放置在高速乳化机中，转速设置为5000r/min，乳化时间为30min，后加入规定量的增塑剂、消泡剂复合物低速乳化20min，得到半透明白色乳液，取出，用少量氨水调节pH值至7～8，即可得淀粉浆料助剂。
制备本实施例浆料的方法为，往高压桶放入900L的水，打开搅拌器，按相应工艺配方投入备好的玉米原淀粉和降粘剂，搅拌均匀，紧闭桶阀门，设定温度为118℃，压力为2kg/cm2，闷浆30min，闷浆30min后，将浆液转入低压桶，加入相应的助剂，搅拌均匀即可输入浆纱机使用。
本实施例采用的全淀粉上浆工艺流程为整经、并轴、上浆、烘干、干分绞、织造、烧毛、退浆、后处理，将莱赛尔纤维纱线按一定张力卷绕到浆轴上，整经速度为700m/min，小张力为12cN，大张力为18cN，卷绕密度为0.6g/cm3，浆轴上的纱线转入到浆槽中，浆纱车速为70m/min，双浸双压，浆槽温度为85℃，前压浆辊压力为20KN，后压浆辊压力为9KN，将上完浆的浆纱通过烘房时，预烘温度为110℃，主烘温度为90℃，烘干时间3min，烘干后浆纱的回潮率在15％。
应用本实施例进行上浆，由于采用的是全淀粉浆料，预烘温度为110℃，主烘温度为90℃，与传统工艺相比，降低了烘干温度，浆纱的烘干回潮率可达15％，浆纱柔软性好，弯曲性好，有利于分绞，且分绞产生的二次毛羽大幅降低。
应用本实施例浆料与传统浆料对比发现，各取相同米数莱赛尔纤维浆纱，在相同温湿度条件下，测试浆纱的断裂强力、耐磨次数以及毛羽次数，本发明的增强率为15％，传统的增强率为20％，本发明的增磨率为15％，传统的为20％，本发明的毛羽降低率为95％，传统的为88％。通过数据分析可得出，应用该实施例，莱赛尔纤维浆纱各项性能均达到织造要求，毛羽降低率比传统浆纱更为优越。
实施例二：一种新型环保浆料助剂由两部分组成，包括玉米原淀粉以及浆料助剂，其中浆料助剂由淀粉降粘剂、增塑剂、润湿渗透剂、柔软平滑剂以及消泡剂组成。
所述浆料助剂按质量百分比由以下原料制得
制备该浆料助剂的步骤为，将冷凝管、搅拌器和三口烧瓶安装好，取一定量的去离子水放入瓶中，在55℃的恒温水浴锅内缓慢搅拌15min；将一定量的淀粉降粘剂、润湿渗透剂、平滑剂放入三口烧瓶中，温度设置为60℃，搅拌30min，倒入烧杯中；将烧杯放置在高速乳化机中，转速设置为5000r/min，乳化时间为30min，后加入规定量的增塑剂、消泡剂复合物低速乳化20min，得到半透明白色乳液。取出，用少量氨水调节pH值至7～8，即可得淀粉浆料助剂。
制备本实施例浆料的方法为，往高压桶放入900L的水，打开搅拌器，按相应工艺配方投入备好的玉米原淀粉和降粘剂，搅拌均匀，紧闭桶阀门，设定温度为118℃，压力为2kg/cm2，闷浆30min，闷浆30min后，将浆液转入低压桶，加入相应的助剂，搅拌均匀即可输入浆纱机使用。
本实施例采用的全淀粉上浆工艺流程为整经、并轴、上浆、烘干、干分绞、织造、烧毛、退浆、后处理。将莱赛尔纤维纱线按一定张力卷绕到浆轴上，整经速度为750m/min，小张力为14cN，大张力为20cN，卷绕密度为0.7g/cm3。浆轴上的纱线转入到浆槽中，浆纱车速为70m/min，双浸双压，浆槽温度为95℃，前压浆辊压力为22KN，后压浆辊压力为12KN。将上完浆的浆纱通过烘房时，预烘温度为120℃，主烘温度为110℃，烘干时间3min，烘干后浆纱的回潮率在12％。
应用本实施例进行上浆，改变原有的技术参数，高的上浆温度有助于脱去莱赛尔纤维表面的杂质，能长时间使浆料处于一个较低的黏度，在较高的上浆压力下，纱线中水分被挤出，而浆料则填充在纤维内部，烘干后，形成一种“机械黏附”。
对比例一：同样采用全淀粉浆料上浆工艺，为了与莱赛尔纤维进行比较，选择纯棉32s以及涤棉21s进行上浆实验，测试其断裂强力、断裂伸长率以及毛羽降低率。基本工艺同实施例一。数据见表一。
对比例二：此对比例为传统浆料浆纱工艺，传统浆料组成部分包括变性淀粉(磷酸酯淀粉)、PVA、丙烯等，应用此浆料分别对莱赛尔纤维、纯棉32s以及涤棉21s进行上浆，测试其断裂强力、断裂伸长率以及毛羽降低率。数据见表二。
表1玉米原淀粉浆料上浆时浆纱的各项性能
表2传统浆料上浆时浆纱的各项性能
浆料配方的优化：为了寻求莱赛尔纤维的最优上浆方案，采用全淀粉上浆，考虑的3个因素为：玉米淀粉含固量、降粘剂用量、助剂用量，每个因素取3个水平，采用L9(34)正交表，选用的浆料配方如表一、二所示，保持上浆温度、上浆压力、浆纱速度一致，分别测试浆纱后的纱线断裂强力、断裂伸长率、剥离强力，记录并计算纱线的增强率、减伸率和剥离强力。k1、k2、k3分别表示1、2、3水平下实验结果的平均值，极差的大小反映了实验因素的影响程度，极差越大，影响越显著。
表3因素水平表
表4正交试验表
正交试验结果：
表5全淀粉上浆后国产莱赛尔浆纱的性能指标
正交实验结果分析：
表6各因素影响分析表
由上述列表数据可知，随着玉米淀粉含固量的增加，浆纱的增强率不断提高，即浆纱的断裂强力不断提高，这是由于随着含固量的增加，纱线表面吸附的浆料会增加，从而提升了浆料在纱线表面的成膜性以及纱线内部的抱合力，当淀粉含固量为9％时，纱线获得最大的增强率为15.9％。浆纱减伸率随着含固量的增加而降低，当含固量为7％时，浆纱的减伸率最高为13.3％，减伸率是用来衡量上浆后浆纱的弹性变化，减伸率小说明浆纱弹性损失少。当浆液的含固量增加的时候，浆液的黏度逐渐增加，在上浆时，含固量低的时候，浆液的黏度低，流动性好，能更好的渗透进纱线内部，使纤维与纤维之间结合的更为紧密，因此伸长小。
浆纱的剥离强力反映的是干分绞时，浆纱分离的难易程度，一般剥离强力越小，分绞越轻快。当含固量为7％时，浆纱的剥离强力最小为14CN，这是由于含固量较低的时候，浆纱表面披覆量少，浆液更多的渗透进纱线内部，因此干分绞时，纱线容易分开。综合分析，最佳的含固量应为8％左右。
随着降粘剂用量的增加，浆纱的增强率呈现先增加后降低的趋势，减伸率先增加后降低，而剥离强力并没有随之有大的变化。降粘剂的主要目的是在淀粉调浆过程中，降低淀粉的聚合度，从而降低浆料的黏度。由极差分析表可知，降粘剂的用量对浆纱的增强率和减伸率影响较大，对浆纱的剥离强力影响较小。当降粘剂用量为0.03g时，浆纱增强率最大为16.7％；当降粘剂用量为0.035g时，浆纱的减伸率最低为7％。
由数据可知,淀粉浆料助剂对于浆纱减伸率影响最大，增强率次之，剥离强力最小。随着浆料助剂用量的增加，浆纱增强率呈逐渐增加的趋势，减伸率先降低后增加，剥离强力浮动不大。浆料助剂的作用在于改善浆料的成膜性，降低浆液的粘度，并且能有效降低浆纱表面的摩擦系数，增强淀粉浆料对浆纱的渗透作用。当浆料助剂添加量为4mL时，浆纱的减伸率最低为7％，助剂量加的过少或过高，都会对浆纱的性能产生影响。因此，浆料助剂最适合的用量为4ml。
本实验莱赛尔纤维纱线最优化上浆配方为玉米原淀粉含固量为8％,降粘剂用量为0.03g，浆料助剂用量为4mL。
某纺织厂大面积浆纱试验
表7浆纱工艺及各性能指标
项目 传统配方 环保新配方
浆纱机型 310郑纺机 310郑纺机
浆槽黏度(s) 8.8 6.4
浆槽温度(℃) 95 95
浆纱车速(m/min) 70 80
压浆力(KN) 25 25
上浆率(％) 14％ 9％
原纱断裂强力(N) 358 358
浆纱断裂强力(N) 411 408
增强率(％) 14.8 12.2
减伸率(％) 24.9 9.5
耐磨次数 230 210
开绞 轻快
浆纱成本(元/百米) 24.9 23.8
布机型号 ZAX9100 ZAX9100
布机车速(r/min) 720 720
经停(次/小时) 13 7
纬停(次/小时) 29 24
织布效率 89 94
纱线毛羽是伸出纱体表面的纤维，毛羽过多，影响纱线的外观和织物的滑爽，还会使相邻纱线之间相互缠绕，造成开口不清，影响经纱可织性，由图中浆纱表面毛羽情况可看出，原纱表面毛羽多而长，经全淀粉浆料上浆后，毛羽贴伏效果好，有效降低危害毛羽，提升了织造效率。
上述仅为本发明的具体实施例，仅作参考用，并非绝对限定，凡利用本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (13)

1.一种浆料，其特征在于：包括主浆料和助剂两部分组成，其中主浆料为精制玉米淀粉，助剂为多种原料复配而成，各原料成分在助剂中所占比例如下：
2.根据权利要求1所述的一种浆料，其特征在于：所述淀粉降粘剂为聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠中的一种或两种以上混合而成。
3.根据权利要求1所述的一种浆料，其特征在于：所述柔软平滑剂为脂肪醇聚氧乙烯酯、硬脂酸聚氧乙烯酯、季戊四醇硬脂酸酯中的一种或两种以上混合而成。
4.根据权利要求1所述的一种浆料，其特征在于：所述润湿渗透剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、丁基奈磺酸钠、异辛基硫酸盐中的一种或两种以上混合而成。
5.根据权利要求1所述的一种浆料，其特征在于：所述增塑剂为尿素、甘油、丙三醇中的一种或两种以上混合而成。
6.根据权利要求1所述的一种浆料，其特征在于：所述消泡剂为硅氧醚磷酸酯、有机硅乳化体、环氧丙烷中的一种或两种以上混合而成。
7.一种制备上述浆料助剂的方法，具体步骤如下：
(1)将冷凝管、搅拌器和三口烧瓶安装好，取一定量的去离子水放入瓶中，在50—55℃的恒温水浴锅内缓慢搅拌15min；
(2)将一定量的淀粉降粘剂、润湿渗透剂、柔软平滑剂放入三口烧瓶中，温度设置为55—60℃，搅拌30min，倒入烧杯中；
(3)将烧杯放置在高速乳化机中，转速设置为5000r/min，乳化时间为30min，后加入规定量的增塑剂、消泡剂复合物低速乳化20min，得到半透明白色乳液。
(4)取出，用少量氨水调节pH值至7～8，即可得淀粉浆料助剂。
8.一种制作该浆料的调浆工艺，具体步骤如下：
(1)往高压桶放入900L的水，打开搅拌器，按相应工艺配方投入备好的玉米原淀粉和降粘剂，搅拌均匀，紧闭桶阀门，设定温度为118℃，压力为2kg/cm2，闷浆30min；
(2)闷浆30min后，将浆液转入低压桶，加入相应的助剂，搅拌均匀即可输入浆纱机使用。
9.一种全淀粉莱赛尔纤维上浆工艺，包括如下步骤：整经、并轴、上浆、烘干、干分绞、织造、烧毛、退浆，其中上浆时用到了上述浆料。
10.根据权利要求9所述的一种全淀粉莱赛尔纤维上浆工艺，其特征在于：整经时，整经张力的小张力为12～16CN，大张力为16～24CN，卷绕密度为0.6～0.8g/cm3，整经速度控制在700～800m/min。
11.根据权利要求9所述的一种全淀粉莱赛尔纤维上浆工艺，其特征在于：在310郑纺机上进行上浆，其各项技术参数设置为浆槽温度80～95℃、浆纱车速为70～85m/min、压浆辊前张力为20～25KN、压浆辊后张力为9～15KN。
12.根据权利要求9所述的一种全淀粉莱赛尔纤维上浆工艺，其特征在于：烘干时参数设置为预烘温度为110～130℃、时间3min，主烘温度为90～100℃，时间为5min。浆烘干温度及时间是影响浆纱性能的重要因素，尤其是浆料的成膜性以及浆纱的回潮率。
13.根据权利要求9所述的一种全淀粉莱赛尔纤维上浆工艺，其特征在于：将织物通过平幅连续退浆机，进布车速100～120m/min、烧毛温度1200～1400℃、打布、在淀粉酶2g/L、温度50～60℃的淀粉酶溶液中浸轧。
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