CN1312350C

CN1312350C - 凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料及其制作工艺

Info

Publication number: CN1312350C
Application number: CNB2005100950503A
Authority: CN
Inventors: 吴培菊; 季言刚
Original assignee: SUYUAN GROUP CO Ltd HUAIAN
Current assignee: SUYUAN GROUP CO Ltd HUAIAN
Priority date: 2005-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: CN1773011A

Abstract

本发明公开了凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料及其制作工艺，本发明的纺织浆纱浆料主要由以下组份依重量百分比配比组成：提纯凹凸棒石粘土40.0-56.0%、水溶性聚丙烯酸类23.0-26.0%、碳酰二胺归18.0-23.0%、羧甲基纤维素钠盐3.0-6.0%、水解聚丙烯腈0-1.5%、乳化油0-1.5%、碳酸钠0-2.0%、聚氧化乙烯0-0.0003%。本发明的纺织浆纱浆料依以下制作工艺生产：第一步：原矿选矿、粉碎、提纯；第二步：各配料依配比混合捏合造粒；第三步：粒料剪切碾压制成成品料。本发明利用凹凸棒石粘土为主要成份配伍一些环保型的有机高分子材料制成准纳米级纺织浆纱浆料，不需煮浆，实现冷上浆，退浆废液无污染，保护环境。

Description

凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料及其制作工艺

所属技术领域

本发明涉及纺织浆纱浆料及其制作工艺，具体涉及凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料及其制作工艺。

背景技术

浆纱是机织物生产过程中的关键技术，俗称“老虎口”，“浆纱一分钟布机一个班”，“浆上得好，等于布已织成一半”。长期以来均以淀粉为主要成分作浆纱原料。现在多以酸解、氧化淀粉等改性淀粉为主要成分配伍不同比例的有机高分子物料作低中支纱的浆料，细支及高支纱则以PVA作主要浆料成份。欧盟拒绝使用PVA的织品，因此《全国浆料和浆纱技术》2003年会(厦门大学国际学术交流中心)的主题是：“高质量、多功能、少组份、系列化、少用不用PVA、大力开发绿色浆料”，加快技术进步和产品创新，早日开发绿色环保浆料，全面提升企业的核心竞争力，彻底冲破国际贸易“壁垒”。浆纱目的是贴伏毛羽，增加耐磨性，从而提高织造效率。国内，目前使用的浆料缺点表现在：①采用淀粉制作浆料浪费大量粮食，成本高；②退浆废液中存在大量超标有害物质，如COD、甲醛、四氯笨酚、五氯苯酚、磷酸盐、重金属Cu(铜)、As(砷)、Hg(汞)、Ni(镍)、Cr(铬)、Pb(铅)、Cd(镉)以及PVA，废液严重污染环境；③目前的浆料浆纱是高温作业，浆料温度96±2℃，室温达35℃以上，工人劳动环境差；④淀粉制成的浆纱浆料需长时间煮浆、闷浆，织造效率低，综合成本高。

凹凸棒石粘土Attapulgite，缩写为ATP，ATP为无机高分子矿物，其分子式为Si₁₈O₂₀Mg₅[Al](OH)₂(H₂O)₄·nH₂O，为链状结构的含水铝镁硅酸盐矿物，归属于2∶1层型的链层状矿物，实为链状结构的假层状矿物，凹凸棒石分子结构如图1所示。凹凸棒石粘土它常与蒙脱石、海泡石等粘土矿物及蛋白石、白云石、水云母、埃洛石、高岭石伴生，还常夹杂一些磷铁矿、赤铁矿、金红石、磁铁石、方解石、褐铁矿、黑色金属球等矿物。凹凸棒不是由两个辉石型的(SiO₃)^-2双链组成，又象闪石(Si₄C₁₁)^-6那样在平行于纤维轴的方向转动，但与闪石相反，凹凸棒石个体是靠基本结构单位即两层硅氧四面体与一层镁铝八面体构成的四角的公共氧原子互相联结的，而不是靠阳离子Ca、Mg等配位。由于这种配位的结果，在横截面中构成宽约3.7×6.0A⁰的通道，结晶水和被沸石水所充填，羟基处于结构的内部。由于链间的结合力小于链内结合力，故而使它有明显的一向延伸结晶习性，所以它多呈棒状、针状、纤维状晶体，棒晶长约1μm-5μm，直径0.01μm，属典型的一维纳米材料，常呈棒晶束和棒晶聚合体分布，其独特结构而使它具有特殊的理化性能，如：具有高粘性和胶体性，其比表面巨大，约500米²/克土，总比表面可达900米²/克土以上，它的吸附功能远超过活性炭，由于粘性高，具有很强的可逆凝胶能力等，在工农业、医药、军事上均有着广泛的用途。拥有凹凸棒石粘土矿的只有少数几个国家，属稀缺非金属矿产。我国主要产在苏皖交界的盱眙(江苏)-明光(安徽)成矿带及江苏六合地区，自1979年发现以来，长期来不为人认知和有效利用，近些年逐渐在油脂脱色、分子筛、吸音建材、油漆底料、农药、饲料、涂料等方面有所应用，尚无人将其用于纺织浆料。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料及其制作工艺，利用自然界的天然高分子无机纳米材料——凹凸棒石粘土为主要成份配伍一些环保型的有机高分子材料制成绿色环保准纳米级纺织浆纱浆料，不需煮浆，实现冷上浆、退浆废液无污染、保护环境的目的。

本发明的技术解决方案是：本发明的纺织浆纱浆料主要由以下组份依重量百分比配比组成：提纯凹凸棒石粘土40.0-56.0％、水溶性聚丙烯酸类23.0-26.0％、碳酰二胺归18.0-23.0％、羧甲基纤维素钠盐3.0-6.0％、水解聚丙烯腈0-1.5％、乳化油0-1.5％、碳酸钠0-2.0％、聚氧化乙烯0-0.0003％。

其中，聚丙烯酸类为聚丙烯酸类单体的均聚物、共聚物或共混物，如聚丙烯酸盐类、聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸酯类。

本发明的纺织浆纱浆料依以下制作工艺生产：第一步：原矿选矿、粉碎、提纯；第二步：各配料依配比混合捏合造粒；第三步：粒料剪切碾压制成成品料。

第一步：首先原矿干法选矿，然后粉碎达-200目95％、+200目5％，最后经超细磨粉机利用重力风选获得直径＜5μm的已去除杂质重矿物的提纯粘土矿物，粘土矿物含量大于99.95％，非粘土矿物＜0.05％，粘土矿物为凹凸棒石、海泡石、蒙脱石及其它粘土矿物，其中凹凸棒石粘土含量达55-80％以上。

第二步：各配料混合捏合造粒，首先按配比用自来水配制液固比为(0.4-1.1)∶1.0的湿料，然后湿料倒入捏合制粒机8-12分钟制成2-20mm不等轴的粒料。

捏合造粒过程还可以首先选用提纯凹凸棒石粘土、水溶性聚丙烯酸类、碳酰二胺归、碳酸钠、乳化油捏合制粒，然后将羧甲基纤维素纳盐、水解聚丙烯腈、聚氧化乙烯在制浆过程中加入。

第三步：将第二步粒料投入剪切碾压咬合机，重复2-4次获得含水量50-60％的纺织浆纱浆料成品料。

本发明的纺织浆纱浆料成品料浆料时的操作步骤为：首先，将浆料成品料倾入0.8-2.6(万转/分)高速打浆机，加入相应量的自来水配成含固率10-20％，开机20-40分钟高速打浆，在打浆过程中可以徐徐加入羧甲基纤维素钠盐、水解聚丙烯腈、聚氧化乙烯的水溶剂；然后，进入快捷过滤器过滤得浆纱浆液，过滤细度＜5μm，浆液PH值6.5-8.5；最后，浆液入浆纱槽实施浆纱工序，浆纱时操作温度在35-55℃。

本发明的纺织浆纱浆料具有以下优点：①浆液呈乳白色胶体状态，浓度较高，含固率10-20％，(国内目前常用的浆液含固率9-12％)，粘度较低，粘度5.2-6.1，(国内目前常用的浆液粘度8-11)，符合高浓低粘的要求；②浆液均匀稳定，静置48小时不分层、不起皮、不含有毒有害物质；③易退浆，浆液中不含PVA，废浆可以直接排放，有条件尚可回收再利用，达到绿色环保要求；④采用冷上浆工艺，浆纱时浆液温度在35℃-55℃，如图2所示，这样不但节约大量能源，还大大改善工人的高温工作环境；⑤凹凸棒石粘土原矿每吨100元左右，加工成提纯土约600元，成本比每吨约4000元的改性淀粉要低得多，比每吨13000元的PVA低得更多，而且凹凸棒石粘土浆料可节省排污费，所以综合成本可节约85％以上；⑥依本发明的浆料浆纱，浆过的纱手感光滑，富有弹性，毛羽贴伏好，耐磨性也好，断头率很小，05年5月底开始在清棉集团织布分厂和清印集团进行系列工业试验，织造印染效果均良好，如图3所示；在扫描电子显微镜下观察：如图4、5、6、7、8、9所示，浆料渗透性强，被覆良好，在退完浆染整好的成品布中抽出的经纱中清析可见经纱周围和断面及其内部均吸附着相当数量的纳米级、亚微米级的凹土粒子，显然，该织物做成服饰具有很强的吸汗、除臭、吸毒等功能，意味着这种织物的品质有了很好的提升，有可能成为“生态纺织品”；浆料中有害重金属远低于国家环保要求，如图10所示。

附图说明

图1为凹凸棒石分子结构图。

图2为本发明在不同温度下浆料物化性能报告表。

图3为本发明在不同温度下浆纱时毛羽贴伏情况测试表。

图4为扫描电子显微镜照片，浆液中出现凹凸棒石粘土纳米粒子特有的“自组装”网络现象。

图5、图6为扫描电子显微镜照片，退完浆-染整漂洗后的成品布经纱(粗棒状)内外充填吸附相当数量的凹凸棒石粘土纳米级、亚微米级粒子，即白色的点。

图7、图8为扫描显微镜照片，浆液中纳米级亚微级凹凸棒土粘土大于50％，浆液均匀性良好(白色为凹土粒子，黑色为溶剂)。

图9为扫描电子显微镜照片，染整后的成品布中的经纱燃烧后灰中剩下以纳米级为主的凹凸棒石粘土粒子(白色为凹土粒子，黑色为底色)。

图10为本发明浆料中有害重金属分析报告。

具体实施方式

本发明的纺织浆纱浆料主要由以下组份依重量百分比配比组成：提纯凹凸棒石粘土40.0-56.0％、水溶性聚丙烯酸类23.0-26.0％、碳酰二胺归18.0-23.0％、羧甲基纤维素钠盐3.0-6.0％、水解聚丙烯腈0-1.5％、乳化油0-1.5％、碳酸钠0-2％、聚氧化乙烯0-0.0003％。

本发明的纺织浆纱浆料依以下制作工艺生产：第一步：原矿选矿、粉碎、提纯；第二步：各配料依配比混合捏合选粒；第三步：粒料剪切碾压制成成品料。

第一步：首先原矿干法选矿，然后粉碎达-200目95％、+200目5％，最后超细磨粉机利用重力风选获得直径＜5μm的已去除杂质重矿物的提纯粘土矿物，粘土矿物含量大于99.95％，非粘土矿物＜0.05％，粘土矿物为凹凸棒石、海泡石、蒙脱石及其它粘土矿物，其中凹凸棒石粘土含量达55-80％以上。

配料捏合造粒过程还可以首先选用提纯凹凸棒石粘土、水溶性聚丙烯酸类、碳酰二胺归、碳酸钠、乳化油捏合制粒，然后将羧甲基纤维素纳盐、水解聚丙烯腈、聚氧化乙烯在制浆过程中加入。

本发明的纺织浆纱浆料成品料浆料时的操作步骤为：首先，将浆料成品料倾入0.8-2.6万转/分高速打浆机，加入相应量的自来水配成含固率10-20％，开机20-40分钟快速打浆，在打浆过程中可以徐徐加入羧甲基纤维素钠盐、水解聚丙烯腈、聚氧化乙烯的水溶剂；然后，进入快捷过滤器过滤得浆纱浆液，过滤细度＜5μm，浆液PH值6.5-8.5；最后，浆液入浆纱槽实施浆纱工序，浆纱时操作温度在35-55℃，既适用于单浆槽，更适用于多浆槽。

实施例1：依提纯凹凸棒石粘土40.0％、水溶性聚丙烯酸盐26.0％、碳酰二胺归23.0％、羧甲基纤维素钠盐6.0％、水解聚丙烯腈1.5％、乳化油1.5％、碳酸钠2.0％、聚氧化乙烯0.0003％按制作工艺加工制成20％含固率的浆液，在淮安清棉集团和淮安清印集团两单位进行全棉80支经纱全程的工业试验。经纱增强率18.91，减伸率27.25，布机经向断头每台时0.15根，浆膜完好率＞88％，毛羽减少90％。

实施例2：依提纯凹凸棒石粘土44.0％、聚丙烯酰胺26.0％、碳酰二胺归21％、羧甲基纤维素纳盐5.5％、水解聚丙烯腈0.5％、碳酸钠1.5％、乳化油1.5％、聚氧化乙烯0.0002％按制作工艺制成含固率为18％的浆液，在清棉集团用60支全棉经纱进行工业试验，同时在清印集团退浆，印染成色布成品。经纱增强率12.65，减伸率26.93，布机经向断头每台时0根，浆膜完好率＞90％，毛羽减少88％。

实施例3：依提纯凹凸棒石粘土47.0％、聚丙烯酸酯25.0％、、碳酰二胺归22.0％、羧甲基纤维素纳盐4.0％、碳酸钠1.0％、水解聚丙烯腈1.0％、聚氧化乙烯0.0002％按制作工艺加工制成16％含固率的浆液，在上述两单位进行全棉40支经纱全程的工业试验，结果令人满意。

实施例4：依提纯凹凸棒石粘土49.0％、水溶性聚丙烯酸盐24.0％、碳酰二胺归19.5％、羧甲基纤维素钠盐4.5％、水解聚丙烯腈1.0％、乳化油0.75％、碳酸钠1.25％、聚氧化乙烯0.00015％按制作工艺加工制成16％含固率的浆液，在上述两单位进行全棉32支经纱全程的工业试验。经纱增强率17.22，减伸率28.21，布机经向断头每台时0.43根，浆膜完好率＞85％，毛羽减少82％。

实施例5：依提纯凹凸棒石粘土52.0％、聚丙烯酰胺24.5％、水解聚丙烯腈0.5％、碳酰二胺归19.5％、羧甲基纤维素纳盐3.0％、碳酸钠0.5％按上述工艺制作获得14％含固率浆液，在淮安清棉集团用16支全棉经纱进行工业试验，效果很好，竟然出现台时不断头的少有现象，他们认为是“浆料方面的一大突破”，接着送到淮安清印集团进行退浆，并染成四块不同颜色鲜艳成品布，退浆着色效果很好。

实施例6：依提纯凹凸棒石粘土55.0％、聚丙烯酰胺23.0％、碳酰二胺归18.0％、羧甲基纤维素钠盐4.0％、聚氧化乙烯0.0003％。，按制作工艺加工制成12％含固率的浆液，在上述两单位进行全棉32支经纱全程的工业试验。

实施例7：依提纯凹凸棒石粘土56.0％、水溶性聚丙烯酸盐23.0％、碳酰二胺归18.0％、羧甲基纤维素钠盐3.0％、按制作工艺加工制成10％含固率的浆液，在上述两单位进行全棉16支经纱全程的工业试验。经纱增强率19.51，减伸率31.12，布机经向断头每台时0.21根，浆膜完好率＞85％，毛羽减少88％。

Claims

1.凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料，其特征在于：纺织浆纱浆料主要由以下组份依重量百分比配比组成：提纯凹凸棒石粘土40.0-56.0％、水溶性聚丙烯酸类22.0-26.0％、碳酰二胺归18.0-23.0％、羧甲基纤维素钠盐3.0-6.0％、水解聚丙烯腈0-1.5％、乳化油0-1.5％、碳酸钠0-2.0％、聚氧化乙烯0-0.0003％。

2.根据权利要求1所述的凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料，其特征在于：其中，聚丙烯酸类为聚丙烯酸类单体的均聚物、共聚物或共混物。

3.根据权利要求2所述的凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料，其特征在于：聚丙烯酸类为聚丙烯酸盐类、聚丙烯酰胺类、聚丙烯酸酯类。

4.根据权利要求1所述的凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料的制作工艺，其特征在于：该制作工艺依以下步骤生产：第一步：原矿选矿、粉碎、提纯；第二步：各配料依配比混合捏合造粒；第三步：粒料剪切碾压制成成品浆料。

5.根据权利要求4所述的凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料的制作工艺，其特征在于：第一步：首先原矿干法选矿，然后粉碎达-200目95％、+200目5％，最后超细磨粉机利用重力风选获得直径＜5μm的已去除杂质重矿物的提纯粘土矿物，粘土矿物含量大于99.95％，非粘土矿物＜0.05％，粘土矿物为凹凸棒石、海泡石、蒙脱石及其它粘土矿物，其中凹凸棒石粘土含量达55-80％以上。

6.根据权利要求4所述的凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料的制作工艺，其特征在于：第二步：各配料混合捏合造粒，首先按配比用自来水配制液固比为(0.4-1.1)∶1.0的湿料，然后湿料倒入捏合制粒机8-12分钟制成2-20mm不等轴的粒料。

7.根据权利要求6所述的凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料的制作工艺，其特征在于：配料混合捏合造粒过程还可以首先选用提纯凹凸棒石粘土、水溶性聚丙烯酸类、碳酰二胺归、碳酸钠、乳化油捏合制粒，然后将羧甲基纤维素纳盐、水解聚丙烯腈、聚氧化乙烯在制浆过程中加入。

8.根据权利要求4所述的凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料的制作工艺，其特征在于：第三步：将第二步粒料投入剪切碾压咬合机，重复2-4次获得含水量50-60％的纺织浆纱浆料成品料。

9.根据权利要求4所述的凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料的制作工艺，其特征在于：浆料成品料浆料时的操作步骤为：首先，将浆料成品料倾入0.8-2.6万转/分高速打浆机，加入相应量的自来水配成含固率10-20％，开机20-40分钟高速打浆，在打浆过程中可以徐徐加入羧甲基纤维素钠盐、水解聚丙烯腈、聚氧化乙烯的水溶剂；然后，进入快捷过滤器过滤得浆液，过滤细度＜5μm，浆液PH值6.5-8.5；最后，浆液入浆纱槽实施浆纱工序。

10.根据权利要求9所述的凹凸棒石粘土纺织浆纱浆料的制作工艺，其特征在于：浆液浆纱时操作温度在35-55℃。