苎麻上浆工艺的研究

时间：2024-08-31

王坤,易浩杰

(1.湖南工程学院纺织服装学院，湖南湘潭 411100；2.东华大学纺织学院，上海 201620)

苎麻上浆工艺的研究

王坤1,2,易浩杰1

(1.湖南工程学院纺织服装学院，湖南湘潭 411100；2.东华大学纺织学院，上海 201620)

选用氧化玉米淀粉、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯三种混合浆料作为苎麻上浆的浆料，通过改变浆液的温度、浓度、浆纱速度，设计不同上浆工艺，并通过运用三因素三水平的正交实验来探讨温度、浆纱速度、浓度对苎麻上浆质量的影响。通过实验得出浓度对纱线的增强率、减伸率、回潮、上浆率的影响最大，温度对纱线3mm以上的毛羽指数影响最大，浆纱速度对回潮率的影响最大。最佳工艺参数为浓度10%，温度95℃，浆纱速度27m/min。

苎麻上浆浆料温度浓度浆纱速度

0 前言

苎麻纤维大分子含有大量的亲水性基团—羟基(-OH )，吸湿透汽，苎麻纤维中间有沟状空腔，管壁多孔隙，因而透气性比棉纤维高三倍左右，吸湿放湿性好，服用舒适[1]。同时苎麻纤维含有叮咛、嘧啶、嘌吟等元素，对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌等都有不同程度的抑制效果，具有防腐、防菌、防霉等功能，适宜纺织各类卫生保健用品，被公认为“天然纤维之王”。因此苎麻纤维具有良好的穿着服用性能，苎麻织物具有粗犷、挺括、典雅、轻盈、凉爽、透气、抗菌、保健等优点，其优越性与独特风格是别的纤维无法比拟的[2]。它与棉、丝、毛或化纤进行混纺、交织，可以弥补上述四大纤维的缺陷，达到最佳织物功效。因此，苎麻织物越来越受到消费者的欢迎，尤其受到讲究舒适的国外消费者的青睐，并逐渐形成流行趋势[3]。

根据“相似相溶”原理，应选用与苎麻纤维分子结构相似的粘着剂作为主浆料，这类粘着剂主要有淀粉(包括变性淀粉)、PVA(聚乙烯醇)、CMC(羧甲基纤维素)、PMA(聚丙烯酸醋)、PAM(聚丙烯酞胺)及丙烯酸类共聚浆料等[4]。

淀粉浆粘度高、浸透性差，形成的浆膜较粗硬，不耐磨，用纯淀粉浆不易帖伏苎麻纤维长而粗硬的毛羽，因此苎麻纱上浆不宜全部采用纯淀粉浆[5]。虽然变性淀粉的上浆性能得到了较大改善，其浆膜强度和弹性仍不能满足织造要求。生产中一般习惯选用PVA和淀粉(或氧化淀粉)作主粘着剂[6]，但浆纱分纱时浆膜易撕裂，浆膜不均匀，织造中落浆严重[7]。若采用纯化学浆，如PVA十PAM浆，浆纱的强力、弹性及毛羽的被覆情况均较好，但成本较高。采用成膜性好、强力、弹性高的PVA作为主浆料，降低强力不匀率，加适量成本较低的氧化玉米淀粉，再加少量能形成柔软浆膜，且弹性、伸长好的PAM，采用低温混合上浆，中等粘度，有利于浆纱操作和保证浆纱质量，但各种粘着剂的配比比较随意，一般是凭感觉，浆纱质量不稳定[8]。

目前，聚丙烯酸类浆料越来越多地得到了应用。聚丙烯酸类浆料种类很多，有些品种对苎麻纤维粘附力很强，浆膜坚韧耐磨，浆液不易结皮起泡，性能稳定，退浆也容易[9]，所以，一些厂家己尝试以聚丙烯酸类浆料作为主浆料进行苎麻纱线上浆[10]。

本课题的主要问题是研究制定合理的浆料配方和上浆工艺，并通过改变浆液的温度、浓度、浆纱速度来探究这些参数对浆纱质量的影响。使纱线毛羽伏帖，保持纱线弹性，增加纱线耐磨性能。进而提高织造效率和产品质量，进而提高织造效率和产品质量，提高产品档次。

1 实验部分

1.1 实验原料

50米长的纱线八组，聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、变性玉米淀粉混合浆料，质量比为1∶1∶1。

1.2 实验仪器和设备

YG061FQ/PC型电子单纱强力机

YG172型纱线毛羽测试仪

GA391型浆纱机

1.3 实验方案

表1 实验方案

1.4 工艺流程

根据各组分浓度计算并称取其相应重量，先称取PVA133.3g，放入3000mL水中，边加热边搅拌至80℃以上，待其缓缓溶解。然后称取聚丙烯酸酯133.3g，称取氧化玉米淀粉133.3g并加水搅拌均匀。然后各种成分混合定积至5000mL，放入水浴锅继续加热至95℃以上，恒温煮浆一小时，供熟浆。浆槽温度为93℃左右、浆纱速度20m/min。

2 结果与讨论

2.1 浆纱速度对毛羽指数的影响

图1 浆纱速度对3mm以上毛羽指数的影响

图1中当其他因素不变时，随浆纱速度的增大，纱线表面3mm以上的毛羽指数，先下降然后上升，因为刚开始随着浆纱速度的增大，压浆时间变短，纱线被覆盖变好，上浆率上升，所以毛羽降低率增大，但是随着浆纱速度继续增大时，纱线的浸浆时间变短，所以上浆率会稍微下降，纱线表面的有害毛羽增加，毛羽降低率也会下降。

2.2 温度对毛羽指数的影响

图2 浆液温度对3mm以上毛羽指数的影响

图2中当其它因素不变时，随着浆液温度的增加，纱线表面3mm以上的毛羽指数降低，随着浆液浓度的增加，上浆率增加，覆盖在纱线表面的浆液增加，所以纱线表面的毛羽减少。

2.3 浓度对毛羽指数的影响

图3 浆液浓度对3mm以上毛羽指数的影响

图3中当其他因素不变时，随着浆液浓度的增加，纱线表面3mm以上的毛羽指数降低，随着浆液浓度的增加，上浆率增加，覆盖在纱线表面的浆液增加，所以纱线表面的毛羽减少。

2.4 浆纱速度对上浆率、回潮率的影响

图4 浆纱速度对上浆率、回潮率的影响

在图4中当其他因素不变时，随着浆纱速度的增加回潮率也随之上升，而上浆率先上升后缓慢下降。这是因为随着浆纱速度的增大，纱线经过烘房时间变短，纱线上完浆后的湿重增加，所以纱线的回潮率增大。浆纱速度快，一方面，压浆辊加压效果减小，浆液液膜增厚，覆盖多。另一方面，纱线通过挤压区的时间缩短，浸透少。结果上浆率高。但是随着浆纱速度继续增大时，纱线的浸浆时间变短，所以上浆率会稍微下降。

2.5 温度对增强率、减伸率的影响

图5 温度对上浆率、回潮率的影响

从图5中可知，当其他因素一定时，随着温度的降低，纱线的增强率、减伸率也随之下降。这是因为当温度降低时浆槽中浆液的粘度增加，导致纱线表面的浆液较多，浆膜较厚，浸透到纱线内部的浆液较少，纱线内纤维间的胶合性下降，所以纱线的拉伸断裂强力变小，纱线的增强率也就降低；纱线表面形成浆膜较少使得纱线的弹性降低，断裂伸长变小。

2.6 浓度对增强率、减伸率的影响

图6 浓度对纱线的增强率、减伸率的影响

由图6可知，当其他因素不变时，随着浆液浓度的增加，纱线的增强率和减伸率也随之上升。这是因为当浆液的浓度增加时，导致纱线在上浆时被浆液浸透少，被覆盖增多，纱线表面沾的浆液增多，纱线表面形成较厚浆膜，较厚的浆膜使得纱线的弹性降低，纱线在拉伸断裂时的伸长减少，所以纱线的减伸率增大。同时较厚的浆膜使纱线的拉伸断裂强力增大，纱线的增强率也就增大。

2.7 正交实验表的极值、极差分析

表2 浓度与浆纱质量指标极值、极差汇总

表3 温度与浆纱质量指标极值、极差汇总

表4 浆纱速度与浆纱质量指标极值、极差汇总

通过表2-表4的正交实验的极差分析，浓度对纱线的增强率、减伸率、回潮、上浆率的影响最大，温度对纱线3mm以上的毛羽指数影响最大，浆纱速度对回潮率的影响最大。当浓度取10%时，纱线几乎所有的性能都是最佳，所以浓度应选择10%，当温度选择95℃时，纱线除了回潮率其他性能都为最佳，而温度对回潮率的影响程度最小，所以温度应选择95℃，但重点考虑纱线表面3mm以上的毛羽指数和上浆率时，浆纱速度应选择27m/min，当考虑纱线增强率、减伸率时，浆纱速度应选择20m/min，当重点考虑纱线回潮率时浆纱速度选择36m/min。纱线的5个指标中上浆率，毛羽降低率最为重要，考虑这两个指标时浆纱速度选择27m/min最佳。所以得出最佳工艺参数为浓度10%，温度95℃，浆纱速度为27m/min。