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纺织上浆常见问题解析

2019/08/26

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1 纱线毛羽的形成原因和改善措施
纱线的毛羽可以分为三类:原纱毛羽(一次毛羽)、浆纱毛羽(二次毛羽)、再生毛羽(织造产生的毛羽)。
 
1.1 原纱毛羽
原纱毛羽的形成原因已有学者进行了深入研究。在纺纱过程中,处于加捻三角区中的纤维受到张力和加捻力的双重作用,产生向心力。纤维反复发生内外转移,使纤维的一端或两端露在纱体外面,最终形成毛羽。
 
1.1.1 变化规律
原纱毛羽始于纺纱、增于络筒。经络筒后无论是长毛羽还是短毛羽都会成倍增加,具体见表1。
 
1.1.2 分布规律
对于管纱而言,小纱时毛羽最多,中纱时最少,大纱时稍多;1 mm~2 mm的短毛羽是组成纱线毛羽的主体,危害性较小,3 mm以上的毛羽虽占比不高,但对织造生产的危害甚大。JC 14.8 tex环锭纺管纱的1 mm毛羽数、2 mm毛羽数、3 mm毛羽数、4 mm毛羽数、5 mm毛羽数、6 mm毛羽数、7 mm毛羽数、8 mm毛羽数分别测得为482.06根/10 m、81.53根/10 m、22.19根/10 m、9.53根/10 m、4.86根/10 m、2.39根/10 m、1.49根/10 m、0.49根/10 m。由此可见,随着毛羽长度增加,管纱毛羽急剧减少。
 
1.2 浆纱毛羽
浆纱毛羽(二次毛羽)是指浆纱过程中产生的、上了浆的有害长毛羽。这些上了浆的有害毛羽有两个特点。一是随着PVA用量和上浆率的增加,其对织造的危害程度也增加。二是浆纱毛羽的上浆率大于纱线的上浆率,从显微镜观察,毛羽的上浆率估计是毛羽重量的1倍~2倍,毛羽的末端有时还会形成球团状浆液, 这就是说, 上了浆的毛羽危害更大。
 
1.2.1 形成原因
浆料选择不当,没有遵循“相似相容”原理。浆料对纱线的黏结性差,浆膜不耐磨而且完整度差。浆料配方中,配伍不合理,浆膜的撕裂强度和韧度太高(尤其大量使用完全醇解的PVA)。这样就容易造成浆纱干分绞阻力大,浆膜与纱线产生界面破坏,浆膜破裂,产生浆纱毛羽和落物。
上浆率过高或过低。上浆率过高,加大了干分绞阻力;上浆率过低,浆液无法贴伏毛羽。同时还应注重,浆液对纱线的渗透和被覆的比例要适合品种上浆的需要,过度渗透和渗透不足都会产生负面影响。
浆纱回潮偏干也是产生浆纱毛羽的原因。浆纱回潮偏干,浆膜变脆,黏结力和柔软度都会下降,干分绞时落浆严重,增加了浆纱毛羽。
 
1.2.2 改善措施
浆料的选择首先要以“相似相容”原理为原则,这是上浆的基础,是上浆的根本。浆料选错了,不要说减少毛羽,连浆纱的质量都难以保证。其次,浆料的黏结性是很重要,没有良好的黏结性,就不会有良好的耐磨性,没有良好的耐磨性,浆纱毛羽及再生毛羽(织造摩擦产生)就在所难免。还要注意浆料的成膜性,不成膜的浆料不建议作为主浆料,适当少量使用是可以的。浆料配伍时,要考虑浆膜的撕裂强度不要太高,否则分绞阻力大,因此要慎重选择不同聚合度、醇解度的PVA。慎重选择PVA的用量,是用好PVA、减少浆纱毛羽的重要原则。在有条件的情况下,少用不用PVA,对减少毛羽具有很好的效果。
上浆率的大小要根据本企业的具体情况,通过试验来确定合适的上浆率,同时考虑合适的浆液渗透和被覆的比例,比例多少没有规定,只有范围。因为上浆率的大小只能与本企业同品种相比,这样最符合实际。
浆纱回潮偏干毛羽增加,回潮略为偏湿毛羽减少,大家都有这个经验。根据本企业织造车间的环境状况,根据季节气候,回潮略大些有利于减少毛羽和落物。
 
1.2.3 其他经验
湿分绞保浆膜。这是浆纱行业共认有效的经验,哪怕是不分层预烘,穿一根湿分绞棒,对降低干分绞阻力有效。
分层预烘,效果显着。分层预烘能减少浆纱烘燥时的覆盖系数,可有效保证浆膜完整度,减少浆纱毛羽。
烘筒表面涂聚四氟乙烯防黏层。减少烘筒与浆纱的剥离力,使浆膜完整,减少浆纱毛羽。
采用高压上浆。优化控制浆液渗透,高压上浆能使浆料更紧贴纤维在纱的主干上,使表面的毛羽贴伏得更牢固。
使用光面橡胶压浆辊。相比较微孔橡胶压浆辊,光面橡胶压浆辊对减少浆纱毛羽更有利。橡胶压浆辊的表面硬度要合适,最大压浆力的条件下,压榨宽度以不大于15 mm为宜。
提高浆纱车速。高车速时浆纱与金属上浆辊、烘筒剥离快,对毛羽伏贴好。
采用后上蜡。后上蜡不仅能降低浆纱表面的摩擦因数, 减少静电积聚,而且还能降低分纱阻力, 利于减少浆纱毛羽。
 
2 浆纱落物产生的原因和改善措施
浆纱落物,又称为落浆落棉。以前的纺织企业都有浆纱落物率试验,又分为落浆率和落棉(纤维)率,目前很少有企业在做这项试验了。
 
2.1 浆纱落物的产生原因
浆料与纱线黏结力差。这是落物的主要影响因素,浆料与纱线如不能牢固黏结,干分绞时就容易脱离纱线而形成落物。如纯涤品种,用PVA1799加淀粉的工艺进行上浆,浆纱车间如同“下雪”,因为PVA1799和淀粉对纯涤黏结力差, 大量落物必然发生。
表面上浆或上浆过大。这是在浆料与纱线黏结力好的前提下,如果形成表面上浆,同样会引起大量落物。这是因为浆液渗透不足,纱线表面的浆没有根基,如同造房子,没有打好基础,地面上的房子造得越高,越容易倒塌一样。而上浆过大,即使有足够的渗透,同样会引起落物的增加。因为上浆大,浆纱表面上浆量也大,浆纱在干分绞时受到的阻力变大,浆膜被撕裂破坏的量也随之增加,最终导致落物的增加。
浆纱回潮偏干。浆纱过干会导致浆膜(尤其是淀粉类)变脆,与纱线的黏结力降低,在浆纱干分绞时容易产生落物,织造时落物也会增多。
干分绞形式(位置)不良。该问题会造成纱层之间的额外高速摩擦,从而使落物增加。
 
2.2 改善浆纱落物的措施
2.2.1 浆料选择
浆料选择必须注重其成膜性、与纤维的黏结性。“相似相容”原理就是从源头上说明浆料与纱线间的适配性。浆料与纱线不相容、不适配,黏结性就差,落浆多就成为必然。有些浆料结构上相似了,但成膜性不好,也不能成为主浆料,否则也会因成膜性差,而造成落物增加。
如短纤上浆用的水溶性聚酯,其结构同涤纶十分相似,理论上其对涤纶的黏结性是非常好的。但有些聚酯的成膜性差,用量增加了,落物也相应增加。在高含涤品种上浆中,采用成膜性良好的聚酯就具有较好的效果,聚酯用量增加,落浆就会明显减少,浆纱滑爽。
 
2.2.2 表面上浆或上浆过大
该问题只要意识到了,应对措施都是常识性的,不再赘述。
 
2.2.3 浆纱回潮偏干
该问题也会造成落物增加,应对措施大家也都清楚。这里仅对慢车造成的回潮偏干,介绍两个方法。
方法一:根据品种烘干情况,设定当车速降至某一速度,自动关闭烘房蒸汽阀门;同时关闭烘房排湿风机。关闭排湿风机的作用, 是增加烘房的湿度, 因为湿度高,浆纱就不容易烘干, 利于改善慢速时回潮偏干现象。
方法二:当车速下降至5 m/min,或至爬行时,在浆纱干分区的上方(照明灯安装高度),自动喷水雾,水雾的覆盖范围为干分区的纱面,确保慢速时浆纱回潮。
 
2.2.4 干分绞形成(位置)不良
干分绞形成(位置)不良,尤其是随着浆纱车速的升高,浆纱落物一定会增加。大多数浆纱机干分绞只有两种形式:一是层层剥离的干分绞形式;二是对称分绞的干分绞形式。从挡车操作上讲,层层剥离的形式,操作方便,但相对比较,浆纱落物多。而对称分绞,操作比较麻烦,但落物少。干分绞的纱层之间要有间隙, 分纱张力尽量均衡, 分纱棒尽量前移, 纱层在筘齿中分层清晰不重叠。
从减少落物、减小干分绞纱层之间的张力差异方面来说,南通某纺织企业的三浆槽浆纱机的分绞形式很有特色。它是三个浆槽的三层纱片,出烘房也是平行的三层纱片,而不是我们常见的一层纱片。三层纱片,再进行对称分绞,纱层张力均匀,浆纱落物少。这种分绞形式可称为纱层平行、等张力分绞。
 
3 集聚纺产品的上浆
3.1 集聚纺纱技术特点
集聚纺纱技术的作用和目的是减少甚至消除纺纱三角区,使纱线毛羽减少,强力提高,结构紧密,纱体光滑。集聚纺的纺纱原理是在传统环锭纺纱机的牵伸区与加捻区之间增加一个凝聚区,利用空气的负压,积极引导纤维流向,并对纤维产生气动集聚作用,使那些处在须条边缘上的纤维能有效地向须条中心聚集,最大限度地减少或消除纺纱三角区。
 
3.2 纱线结构
采用同一批号的粘胶纤维分别制成18.2 tex涡流纱、传统环锭纱、集聚纱和喷气纱。每种纱取两个图像,分别为正常纱和解捻后的纱[1]50,见图1。
由图1可清晰观察出各种纱线的结构。集聚纱中的纤维排列尤其整齐清晰,由于气流的吸聚作用,成纱结构紧密,纱线外观光洁,纱线加捻螺旋结构清晰可见,纤维几乎没有内外转移。传统环锭纱中的纤维呈螺旋线排列,由于存在纺纱加捻三角区,较多边缘纤维一端被捻入纱体,而另一端则容易露在纱体外面形成毛羽,因而其结构较为紧密,但纱体表面相对来说显得杂乱无序,光洁度较差。
 
3.3 成纱质量
各种纱线毛羽测试结果见表3。纱线毛羽对纺织产品的手感和特性有显着影响。长度为3 mm及以上的毛羽却是影响纱线质量的潜在因素。由表3可看出,与传统环锭纺相比,新型纺纱有害毛羽数(大于3 mm)均有显着降低[1]50。
 
各种纱线耐磨测试结果见表4和图2。测试仪器为Y109型电脑多功能纱线耐磨仪。由表4可以看出,集聚纱的耐磨性比传统环锭纱要好得多, 这也是其特点之一。由图2还可看出,传统环锭纱和喷气纱易起球,集聚纱不易起球。这是由集聚纱的结构决定的[1]51。
各种纱线强伸性能测试结果见表5。由表5可看出,集聚纺纱断裂强度有所增加,但强伸性能并没有明显的优势51。
 
3.4 集聚纱的上浆
由以上分析可知,集聚纱毛羽少,纱线耐磨性好。纱线中纤维排列整齐紧密,纱外层光洁。集聚纺品种上浆过程中,常见的有纱线断头多、上浆率波动大、上浆偏高、甚至浆纱毛羽多等问题。
 
3.4.1 断头多
浙江某纺织企业,在生产两个集聚纺小提花品种时,遇到浆纱无法正常开车的情况。品种1:JC 11.8/C 14.8(44.4 dtex) 732/354 208,品种2:JC 9.8/C 14.8(44.4 dtex) 826.5/433 203。每次停机后打慢车时,干分绞棒和前伸缩筘处产生大量的断头。查阅了许多有关集聚纺品种上浆的有关资料,从浆料配方、含固量、黏度、压浆力等方面做了数次调整,也没有明显的效果;浆纱机各区张力从小到大、从大到小进行调整,甚至将烘房的传动链条全部拆除,也不见好转,几次试浆,浆纱停机后的断头仍然很多。勉强浆纱,织机效率连60%都不到。浆料配方如下。
 
配方 品种1 品种2
原配方 原配方
PVA1799/kg 20 25
醋酸脂淀粉/kg 50 62.5
胶粉/kg 37.5 25
液体丙烯/kg 20 20
蜡片/kg 2 2
定积/m3 0.82 0.83
纳米混合浆料/kg 4 4
该纺织企业是单织厂,纱线都是从全国各地采购来的,目前国内集聚纺设备也是多种多样,造成同样是集聚纺纱,上浆时断头严重与否差异很大的问题。针对这种情况,很多资料介绍减少断头的措施,都试验过,没有明显的效果。而且30 km的纱已经做成了经轴。分析认为:造成浆纱断头多的原因,是集聚纺技术使纤维排列整齐,长短纤维受到空气负压引导,向纱体中心集聚,都参与加捻,而且伸直度高,定向性特别好。所用的集聚纺纱,捻系数大,纱线内应力强,而且应力的传递非常厉害。在整经前又没有采取相应措施。因此,难以有效消除和控制纱线的捻回运动。针对以上情况,只能利用纤维和纱自身的“蠕变、蠕动”以及“松弛”特性,将整经轴静置几天,让纱线的捻回应力在自然蠕动松弛中消除。此外这两个品种的浆料配方及上浆工艺也存在一定的不合理,两个品种配方中:PVA1799 20 kg~25 kg,醋酸酯淀粉50 kg~62.5 kg,胶粉25 kg~37.5 kg,液体丙烯20 kg,蜡片2 kg,纳米混合浆料4 kg。浆液的黏度都在10 s以上,浆液含固量12.1%~12.5%。这样的上浆工艺,浆液含固量和黏度都太高了,不能使浆料很好地渗透到纱线中去。只有使浆液渗透到纱线内部,才能够很好地黏附纤维,消除或抵掉纱线的捻回运动,避免浆纱时的断头。在浆料配方的选择上,要采用对集聚纱具有良好渗透性、黏附性较强、耐磨性和优良耐屈曲性能的浆料,才能采用较低上浆率的方案,来解决浆纱断头严重的问题,否则织造难以取得较好结果。
新配方:PVA1799 6.25 kg,高性能淀粉100 kg,定积0.9 m3。采用的新配方是少组分的,工艺上很有特色,且浆料成本降低了30%左右,两个品种共用一个配方。采用GA308型浆纱机和丰田710型喷气织机生产。浆纱工艺如下。
项目 品种1 品种2 新配方
原配方 原配方
车速
/m·min-1 60 60 60
浆槽温度/℃ 95 95 98
浆液黏度/s 10~11 10~11 6.5~7
含固量/% 12.1 12.5 10.2
上浆率/% 13±1 13±1 9±1
回潮率/% 5.5~6.5 5.5~6.5 5.5~6.5
伸长/% ≤0.9% ≤0.9% ≤0.9%
压浆力/kN 9/24 9/24 7/20
 
新配方采用较低含固量、黏度的工艺,浆槽温度也提升至98 ℃。上浆率显着降低,浆纱开车顺利。综合上浆成本大幅降低。织造情况如下。
配方 原配方 新配方
品种1车速
/r·min-1 750 750
 
品种2车速
/r·min-1 600 600
 
品种1
开口清晰度 不清晰 清晰
 
品种2
开口清晰度 不清晰 清晰
品种1光滑度 二次毛羽多 光滑柔软
品种2光滑度 二次毛羽多 光滑柔软
品种1织机效率/% <60 >85
品种2织机效率/% <60 85~90
从织机织造情况看,新工艺、新配方的实际效果非常好,尤其是经向断头非常低,达3次/8 h~4次/8 h,有些机台织机效率甚至高达98%。
 
3.4.2 上浆率波动大
集聚纱品种的上浆率差异较大,若掌握不好会影响织机效率。表6是集聚纱品种的上浆情况,品种1、品种5浆料配方中,仅含6.25 kg PVA,其余均为高性能淀粉浆;品种2、品种3、品种4浆料配方相同,不含PVA,仅用淀粉加蜡片。
 
由表6分析可知,上浆配方接近,同型号浆纱机,集聚纱上浆率受浆液黏度的影响较大。
 
3.4.3 上浆率偏高
从品种结构及织造难易程度接近的几个集聚纱品种来观察,上浆率差异很大,甚至相差一倍,但织机效率却没有太大的差异。如浙江兰溪某公司的集聚纱品种JC 9.8/JC 9.8(33.3 dtex) 622/342.5 208.3五枚三飞缎纹。调浆配方:PVA1799 6.25 kg,高性能淀粉100 kg,蜡片2 kg。浆液含固率10.2%,浆桶黏度5.8 s,浆槽黏度5.8 s。浆纱车速60 m/min,压浆力12 kN~16 kN,机上回潮率7%~7.5%。采用祖克S432型浆纱机,丰田 710型喷气织机,车速650 r/min。浆纱退浆率仅6.3%;织机效率93%。这么低的退浆率,却没有降低织机效率。从浆纱切片试验看:浆液被覆率5.2%;浆液渗透率33.27%;浆膜完整率74%。从此数据可以看出,集聚纱品种低上浆、高效率是建立在浆液的良好渗透这个关键基础上的。
笔者认为要提高集聚纱经纱浆液的渗透,仅提高压浆辊压力作用有限,在相同浆纱机、相同浆液含固量条件下,降低浆液黏度是很有效的措施。
 
3.4.4 浆纱毛羽多
集聚纱浆纱毛羽多主要由两个原因造成。一是PVA1799用量大;二是表面上浆,上浆量又偏高。在浆纱干分绞时,由于纱线被硬生生撕开,导致毛羽增多。集聚纱产品不用PVA上浆,是改善成品风格和质量的有效途径,完全不用PVA上浆,只要优选高性能、适合集聚纱上浆的浆料,完全可以避免出现此类现象。集聚纱品种上浆,浆液的渗透是关键。一般情况下,集聚纱品种上浆率与同品种环锭纱相比要低很多;集聚纱本身有害毛羽少,如果按常规品种浆液被覆与渗透的比例来分配浆液,就有可能出现断经增加、织机效率降低的问题。必须把有限浆液渗透到纱线内部,增加经纱的耐磨性是十分关键的。
 
4 结论
(1)从生产流程的角度来看,毛羽可分为原纱毛羽、浆纱毛羽(二次毛羽)和再生毛羽(织造时产生)。
(2)浆料选择不当是产生浆纱毛羽和浆纱落物的主要原因。在浆料选择上,不但要严格遵循“相似相容”原理,还要注意浆膜的撕裂强度不能太大,否则在干分绞时,浆膜与纱线会产生界面破坏而造成毛羽,同时这也是造成落物多的主要因素。
(3)上浆率过大,浆纱回潮偏干,也是浆纱毛羽和浆纱落物的常见原因。要根据品种、纱线质量及本企业各生产要素的具体情况,通过试验找到适合本企业的上浆工艺。
(4)改善浆纱毛羽和落物的传统经验有:用好湿分绞、分层预烘、使用光面橡胶压浆辊、后上蜡等。应坚持用好这些有效的技术手段。
(5)集聚纺纱线具有毛羽少、纱线耐磨性好、不易起棉球的特点;纱线纤维排列整齐紧密,纱外层光洁,但强伸性能并没有明显优势。集聚纺纱线毛羽少,耐磨好是降低上浆率的重要依据,因此不需要高上浆。上浆率偏高不但浪费,还会产生大量浆纱毛羽,得不偿失。
(6)集聚纺纱线纤维排列紧密,纱外层光洁,浆液较难渗透到纱内。因此要选择渗透性好的浆料,以及从含固量、黏度、压浆力等方面重点考虑浆液的渗透。只要解决好浆液的渗透问题,就容易获得好的织造效果。

 


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