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收藏浆料上浆性能评价指标初探

0  前言

    经纱上浆的效果直接影响织造效率和织物质量。影响上浆效果的因素很多,但首先取决于浆料的品种、性能和配比。因此正确评价浆料的上浆性能对纺织厂合理选用浆料、优化浆料配方、降低浆纱成本;对浆料厂提高浆料性能、开发新型浆料;对检测部门评价国内、外各种浆料均具有重要意义。

 1  评价浆料上浆性能方法的分析

    评价浆料上浆性能的方法有多种,但都停留在经验和定性上。对浆料上浆性能最直接的评价方法是统计织造过程中的经纱断头率,但经纱断头率除受上浆影响外,还受到其他多种因素,如原纱质量、织机状态、车间温湿度、织造工艺和工人操作水平等的影响,而且这种统计结果不能及时反映浆料的上浆性能与浆纱效果。

    评价浆料上浆性能的另一方法是评价浆纱的性能,涉及浆纱的耐磨、增强、伸长、毛羽、被覆、浸透及浆膜完整等性能。但浆纱的性能除与浆料上浆性能有关外,也同样受到多种因素,如原纱质量、浆料配方、上浆工艺等的影响。浆纱性能指标中仅浆纱强力和断裂伸长的测试较为方便,普遍为纺织厂所采用,但生产实践表明,这两个指标与经纱断头率的对应关系并不显著。浆液的浸透指数、被覆指数和浆膜完整系数受浆纱切片厚度及均匀性影响很大,难以测定准确。浆纱的耐磨性和毛羽是最主要的浆纱性能指标,这已为大家所公认,但目前尚缺乏适宜浆纱耐磨测试的仪器,一般工厂也缺少毛羽检测的仪器。再则,这种对浆纱性能的评价也是非及时的,而且因试验费用高、周期长而难以进行专门的试验。

    评价浆料上浆性能的又一方法是测定浆料的质量指标(包括共性指标和特性指标),现在对各类浆料的检测就是评价其质量指标。但浆料的质量指标和性能指标是两个不同的概念,质量指标虽在一定程度上会影响浆料的性能和浆纱的质量,但它实际上是浆料的品质指标,反映的是浆料是否合格,并不能反映其上浆的性能。   

长期的、大量的生产实践表明,浆料的浆液与浆膜性能与浆纱效果有密切的关系,用它们来评价浆料的上浆性能具有许多其他方法所不具备的优点,其方法简单、直观,试验费用低、周期短,试验在纺织厂和浆料厂都能进行。

由浆液与浆膜性能来评价浆料的上浆性能虽然有许多优点,人们也进行了多年的研究,但仍处于经验和定性的水平上,浆膜制备、浆液和浆膜性能的测试、浆液和浆膜哪些性能与浆料的上浆性能有关,关系如何,尚存在许多问题有待进一步研究探索。

2  对浆液性能的评价

    与上浆性能密切相关的浆液性能指标有粘附性和成膜性。浆液对被浆纤维的粘附力大小是由其粘附性能决定的,这是一种它粘性,就某一种浆料而言,随被浆纤维的不同,粘附性存在着差异。浆液的成膜性是由浆料的内聚性能决定的,它所反映的是浆液本身的自粘性能。

2.1  粘附性

    浆料经调浆工序调制成性能稳定的浆液,浆液的粘附性能与上浆效果和浆纱质量密切相关,浆液的粘附性能好,浆料与纤维的粘着牢度高,对浆纱的增强与耐磨是有利的。

    在确定浆料配方时,应选择与被浆纤维有相同或相似基团的浆料,即利用相似相容原理,使浆液对被浆纤维有良好的粘附性。对浆液与被浆纤维粘附力的评价方法有两种,一种是粗纱法,上浆前粗纱强力几乎为零,上浆后的粗纱拉伸强力增加,而这种增加与浆液的粘附力有关,由此来比较浆液的粘附力;另一种是T型剥离法,将被浆纤维的织物试样条用浆液粘合,测其分离所需力的大小。

2.2  成膜性能   

    成膜性能是浆液的又一个重要性能 ,它与浆液在经纱表面形成完整的浆膜、贴伏毛羽和提高经纱的耐磨性能有很大关系。浆料的成膜性能实质上是浆料的内聚能或自粘性,或者说是大分子链之间的作用力。一般资料认为,浆料的成膜性能可以用浆膜的强力和玻璃化温度T 来衡量。浆膜的强力虽然在一定程度上反映了浆料大分子链间的作用力。但浆膜的强力还与浆膜的聚集态结构或大分子的结晶度、取向度有关;T 反映的是大分子链段运动或内旋转的阻力,阻力越大,T 越高。大分子内旋转的阻力除与成膜性直接相关的大分子链之间的作用力的大小有关外,还与大分子链的柔软性或刚性有关。

    浆料的成膜性能应该用内聚能或内聚能密度来衡量,对小分子来说,内聚能就是气化能,聚合物不能被气化,但可通过溶解度参数来计算。溶解度参数可通过粘度法、溶胀度法、浊度法测定。还可由聚合物重复单元各基团的摩尔引力常数直接计算得到。由试验测定和计算得到的几种浆料的内聚能密度见表1。

表1  几种浆料的内聚能密度    单位:J/cm
 
淀粉聚丙烯    酸甲酯聚醋酸   乙烯酯     PVA     聚酯
1038.23         426.40        369.35   2288.80  478.57
 

   经纱上浆所用浆液的内聚力应适当,如内聚力过高,浆纱干分绞困难,在干分绞时易出现粘附破坏,使浆纱起毛;若内聚力过低,不能形成完整的浆膜,织造时浆膜本身容易受到破坏。

3  对浆膜性能的评价

    浆膜既要使浆纱能承受织造过程的反复作用,还要有利于退浆。评价浆膜性能的指标主要有机械性能方面的拉伸强度、初始模量、回弹率、磨损率,此外还有吸湿率和水溶速率等。

3.1  浆膜的拉伸强度

    浆膜必须具有一定的拉伸强度,以承受织造过程的反复作用。但织造过程浆纱所受到的是远较断裂强度和断裂伸长为小的负荷和伸长,而且浆料对浆纱的增强主要是浆液渗透到纱线内部,使纤维间粘合在一起,增加了纤维的抱合力,提高了纤维受拉时的抗滑移能力,浆膜本身的拉伸强力对浆纱强力提高所发挥的作用很小,例如T/C 13tex纱,上浆率按10%计算的话,即使浆膜沿纱均匀连续分布(理想状况),浆膜强力也只有几个cN,与纱线强力相比是很小的。

    浆膜强度指标用拉伸强度来表示,从而可对不同浆料的浆膜的强度作比较。

3.2  浆膜的初始模量

    初始模量的大小表示浆膜在小负荷作用下变形的难易程度,它反映了浆膜的刚性。    浆膜的初始模量应小于纱线的初始模量,也就是比纱线更柔软,否则浆膜由于不能随经纱相应伸长而首先破裂,其对纤维的粘附作用被破坏,表现为织机上落浆量增加。

    根据织机上浆纱的实际伸长率为0.8%-1.0%这一实际情况,浆膜的初始模量也可用伸长率1.0%时浆膜的拉伸应力值来评价。

3.3  回弹率

    浆纱从织轴上退绕出到织成织物,要承受数千次的拉伸作用,即浆膜也同浆纱一样受交变的经纱张力作用,张力增加时浆膜产生伸长变形,当张力减小时,一部分伸长可以恢复,称为弹性变形;另一部分伸长可以恢复但不会立即恢复,称为缓弹性变形;还有一部分伸长不能恢复,称为塑性变形。浆膜的弹性指标可用回弹率R衡量,

    R=(L -L )/( L -L )×100%

    式中:L 、L 、L 分别为浆膜原有长度、拉伸后的长度、去负荷后的长度。

    经纱一般都具有良好的回弹率,能承受反复拉伸作用,因而要求浆膜要有较纱线更好的回弹率,受多次拉伸后的弹性仍高于经纱,要求浆膜的弹性变形大些,而塑性变形尽可能小一些,以尽可能提高浆纱的弹性恢复率。

3.4  浆膜的耐磨性能

    织造过程中,浆纱与所接触的部件,尤其是综眼、筘齿等的摩擦作用,这种摩擦具有多向(纵向和横向)、多种类(平磨和曲磨)和频率高的特点,因而,浆膜的耐磨性能非常重要。

    浆膜的耐磨性能是其强度、初始模量和回弹率的综合反映。对耐磨性能的评价可用磨损率来表示,也就是用标准磨料对浆膜进行一定次数摩擦作用后,由浆膜受到每次磨损的磨损量多少来评价。

3.5  浆膜的吸湿率

    浆膜的吸湿率主要与浆料的分子结构、性能和环境温湿度有关。浆膜的吸湿率低的话,浆膜粗糙发脆,耐磨性变差,浆膜易被刮落,使纱线起毛。但浆膜的吸湿率过高的话,一方面使浆膜发粘,纱线易粘连在一起,造成织造时开口不清,另一方面也使浆料对纤维的粘附力下降,耐磨性能变差。因此,在一定的温湿度条件下浆膜的吸湿率应处在一个合理的范围内。

3.6  浆膜的水溶速率

    浆膜水溶速率主要与浆料退浆性能有关,而与上浆性能关系不大,所以除了新开发的浆料外,对于常用浆料可以不作为测试指标。 

4   常用浆料上浆性能的定性比较

    常用浆料有淀粉类、PVA、丙烯类三大种类,现对这三类浆料的上浆性能作一定性比较。

4.1  浆液的粘附性能比较

    若被浆纤维为棉纤维,三大类浆料对棉纤维的粘附力PVA最大,淀粉类次之,丙烯类最小;若被浆纤维为涤纶,三大类浆料对涤纶的粘附力丙烯类最大,PVA次之,淀粉类最小。

4.2  浆液的成膜性能比较

    在三类浆料中PVA成膜性能最好,这是因为PVA大分子链的规整性很好,分子链间可以形成许多氢键,分子间作用力即内聚能很大,但PVA的内聚能过大,造成分纱困难。淀粉浆液的成膜性较PVA差,浆膜硬而脆,这是因为淀粉大分子链由环状结构的葡萄糖剩基构成,柔软性差,玻璃化温度也高。丙

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