珍珠長(zhǎng)絲上漿的研究

劉慧娟，吳保平，范惠敏

(河南工程學(xué)院 紡織工程系，河南 鄭州 450007)

珍珠長(zhǎng)絲就是將超細(xì)的珍珠微粒均勻混入粘膠的紡絲液中，共混紡絲制成的一種功能性的新型纖維.自古以來，珍珠一直被用作藥材或美容裝飾品，人們運(yùn)用現(xiàn)代高科技檢測(cè)手段，發(fā)現(xiàn)珍珠內(nèi)含有十余種對(duì)人體有益的氨基酸和多種微量元素.尤其是將珍珠粉碎成納米級(jí)的超細(xì)微粒后，它的物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了一系列完全不同于常規(guī)材料的變化，很容易被人體吸收，達(dá)到健膚養(yǎng)顏?zhàn)饔?珍珠纖維材料不僅保留了珍珠的養(yǎng)顏?zhàn)o(hù)膚功能，而且還具有纖維素纖維材料的吸濕透氣、柔軟舒適的特性.該纖維的開發(fā)，豐富了現(xiàn)有紡織纖維的品種，增加了服裝與紡織品的功能，大大提高了產(chǎn)品的附加價(jià)值.

由于珍珠長(zhǎng)絲抱合力差，在織造過程中，經(jīng)絲難以承受數(shù)千次程度不同的反復(fù)拉伸、彎曲和磨損，會(huì)造成相互粘連、開口不清、斷頭等問題，難以織造.漿紗關(guān)系到產(chǎn)品加工的成敗，業(yè)內(nèi)稱之為“老虎口”，一向有“好的漿紗等于織造的一半”之說，它是改善紗線物理機(jī)械性能的重要工序.本文研究珍珠絲上漿的最優(yōu)漿液配方，從而提高珍珠絲的可織性.

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

漿液組分是影響漿紗質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一.根據(jù)“相似相容”原理，為了使所確定的漿液組分能夠滿足漿紗質(zhì)量的要求，根據(jù)珍珠長(zhǎng)絲的性能特點(diǎn)，選定了3種粘著劑進(jìn)行混合實(shí)驗(yàn)，分別為PVA1799、CP—L、AS高性能淀粉.

PVA1799是一種典型的水溶性合成高分子化合物，是由聚醋酸乙烯酯通過醇解而得.PVA 是一個(gè)很好的漿料，它的成膜性非常好，漿膜“堅(jiān)而韌”， 但PVA 漿料存在環(huán)境保護(hù)問題，美國(guó)早在20世紀(jì)80 年代初就提出這個(gè)問題，歐洲的一些國(guó)家(德國(guó)等) 最近已禁止使用.PVA 的環(huán)境污染問題主要是它不易被微生物分解，長(zhǎng)期沉積會(huì)引起生態(tài)破壞.因此，國(guó)內(nèi)也已提出少用或不用PVA的觀點(diǎn)[1].

PVA在使用之前要先制漿.將一定量的PVA在攪拌下加入蒸餾水中，加熱到90 ℃以上，待PVA完全溶解后冷卻待用.

CP—L漿料是德國(guó)伊艾斯公司生產(chǎn)的一種馬鈴薯醋酸酯淀粉，粘著力強(qiáng)，具有極好的上漿效果，可取代PVA.漿液流動(dòng)性好，不結(jié)漿皮，無漿斑.

CP—L漿料使用之前要先進(jìn)行煮漿：準(zhǔn)確稱取一定量的淀粉，置于500 mL三口圓底燒瓶中，加入蒸餾水，使水的質(zhì)量與所稱取的淀粉的質(zhì)量之和為400 g，配置成要求濃度的淀粉乳.將三口圓底燒瓶置于恒溫水浴鍋中，裝上攪拌器、冷凝管和溫度計(jì)后開始攪拌加熱，攪拌速度為120 r/min.待漿液溫度達(dá)到95 ℃時(shí)開始計(jì)時(shí)，保溫1h成熟漿，冷卻備用.

AS高性能淀粉是常州潤(rùn)力有限公司生產(chǎn)的一種高粘著力的變性淀粉，它在優(yōu)質(zhì)酯化變性淀粉的基礎(chǔ)上，通過丙烯單體加成聚合進(jìn)一步變性，增加漿膜的粘著力和耐磨性.漿料溶解性好，在冷漿時(shí)仍能保持好的流動(dòng)性，不凝膠，與其他漿料有很好的配伍性.

制漿方法同CP—L漿料.

1.2 漿料粘度的測(cè)定

分別吸取6%的漿液置于粘度計(jì)的測(cè)量筒內(nèi)，掛上轉(zhuǎn)筒，打開開關(guān)開始測(cè)量，快速連續(xù)測(cè)定兩次，計(jì)算平均值作為淀粉漿液的粘度值.并在保溫90 min、120 min、150 min、180 min時(shí)重復(fù)測(cè)量，計(jì)算粘度波動(dòng)率.

1.3 漿膜性能的測(cè)定

采用刮涂—恒溫恒濕干燥法制備漿膜.將3%的漿液在60 ℃條件下均勻地倒在特制的膜框中，使用鋼尺把漿液刮平，使其充滿框內(nèi)，放在恒溫恒濕(相對(duì)濕度 65%、20 ℃)狀態(tài)下平衡 24 h 后，將漿膜從玻璃板上剝下，即為試驗(yàn)用的漿膜.

在 YG141 厚度測(cè)量?jī)x上測(cè)定漿膜的厚度(加重盤重 50 CN)，有效試樣的樣本容量30，計(jì)算出厚度平均值.

在Y522型圓盤式平磨儀上測(cè)定漿膜的磨耗，有效試樣的樣本容量20，計(jì)算出厚度平均值.

在YG061型電子單紗強(qiáng)力試驗(yàn)儀上測(cè)試其斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率.測(cè)試條件為：試樣夾持距離100 mm、夾頭運(yùn)動(dòng)速度50 mm/min，有效試樣的樣本容量20，計(jì)算出平均值.

1.4 粘附性能的測(cè)試

采用粗紗法測(cè)試漿液的粘附性能.將預(yù)先準(zhǔn)備好的分別繞上純棉、滌/棉和純滌粗紗的框架依次放入濃度為1%的漿液中，浸漬5 min.將粗紗框架取出掛起，自然晾干.將晾干后的輕漿粗紗條在相對(duì)濕度65%、20 ℃條件下平衡24 h，然后用HD026N型電子織物強(qiáng)力儀測(cè)試.測(cè)試條件為：拉伸速度50 mm/min，試樣夾頭距離100 mm，有效試樣的樣本容量30.

1.5 漿紗性能的測(cè)定

漿紗質(zhì)量與漿料的粘附性能密切相關(guān)，漿紗的主要作用是促進(jìn)經(jīng)紗內(nèi)的單纖維相互粘結(jié)，增大經(jīng)紗強(qiáng)度，貼伏毛羽，提高經(jīng)紗的耐磨性.

漿紗后紗線的耐磨次數(shù)在LFY-109型電腦紗線耐磨試驗(yàn)儀上測(cè)定.測(cè)試條件為：張力重錘 35 g，磨料為400號(hào)砂紙，有效試樣的樣本容量40.

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 漿液及漿膜性能

成膜性是漿料(粘著劑)必備的一項(xiàng)重要性能，上漿用粘著劑要有良好的成膜能力，形成的漿膜要堅(jiān)韌、光滑、耐磨，從而有效地提高經(jīng)紗的可織性.測(cè)定和掌握漿膜性能，對(duì)上漿效果有重要意義.

漿液配方暫不考慮助劑，因?yàn)橛绊憹{液性能的因素很多，起主要作用的是粘著劑，所以只考慮粘著劑的用量.PVA1799、CP—L、高性能淀粉漿液及漿膜性能測(cè)試結(jié)果見表1.其中，漿液粘度測(cè)定所用濃度為6%，粘附力測(cè)定所用漿液含固量為1%，漿膜性能測(cè)定所用漿液含固量為3%，漿膜厚度為0.03 mm.

表1 漿液及漿膜主要性能指標(biāo)Tab.1 Main properties of sizing and size film

2.2 實(shí)驗(yàn)方案

目前，受紡織工藝研究水平的限制，還不可能以理論分析的方法來精確計(jì)算各種粘著劑的最優(yōu)用量比例，一般都要依靠工藝設(shè)計(jì)人員豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和反復(fù)的工藝試驗(yàn)，才能較好地完成漿料配比的優(yōu)化工作.本文采用正交實(shí)驗(yàn)法確定對(duì)珍珠絲的最佳上漿配方.正交試驗(yàn)是解決多因素試驗(yàn)問題的有效方法，在實(shí)際中被廣泛應(yīng)用，是安排多因素試驗(yàn)，尋求最優(yōu)水平組合，并且不需要全面試驗(yàn)的高效率試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法[2].

由于漿液是多組分的混合液，根據(jù)具體情況我們選用三因素三水平正交試驗(yàn)的方法，研究制定合理的漿料組分.根據(jù)漿料性能和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，估計(jì)最優(yōu)配比的位置范圍.生產(chǎn)中，一般漿液的含固量為3%～6%.由于本文主要研究CP—L取代PVA，令漿液中PVA的含量為變量A，為了少用PVA，取值范圍確定為0%～1%；CP—L的含量為變量B，取值范圍確定為1%～3%；高性能淀粉的含量為變量C，取值范圍確定為1%～3%，實(shí)驗(yàn)因素水平表見表2[3].

表2 漿料配方的正交實(shí)驗(yàn)因素水平表Tab.2 Level value of coding

工業(yè)用PVA1799的純度為93.8%，CP—L的純度為86%，高性能淀粉的純度91.79%.調(diào)漿時(shí)根據(jù)各組分純度計(jì)算并稱取其相應(yīng)重量.如對(duì)3因素都是水平1的實(shí)驗(yàn)，考慮漿料含水率的影響，分別稱取PVA 2.132 g，CP—L 4.651 2 g，高性能淀粉4.357 6 g，放入燒杯中，邊加蒸餾水邊攪拌，定重至200 g，放入恒溫水浴鍋中加熱至95 ℃以上，恒溫燜漿1 h，供熟漿.其他配方同上.

根據(jù)表2所制定的實(shí)驗(yàn)方案，在GA391型漿紗機(jī)上進(jìn)行上漿實(shí)驗(yàn).

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)表2實(shí)驗(yàn)方案，逐一測(cè)定漿絲耐磨性，其正交實(shí)驗(yàn)方案及測(cè)定結(jié)果如表3所示.

無捻長(zhǎng)絲與短纖維紗最大的不同點(diǎn)是：長(zhǎng)絲是由連續(xù)的多根單纖維平行排列而成的，沒有毛羽，所以長(zhǎng)絲的上漿目的也不同于短纖紗.長(zhǎng)絲的單纖維在紡絲或拉伸加工時(shí)要用紡絲油劑，因而是具有一些集束性的，但仍不能適應(yīng)織造要求，在織機(jī)上摩擦力的作用下，它會(huì)一根一根地分離，引起單纖維切斷而形成毛羽，工廠將這種現(xiàn)象叫做“劈絲”.經(jīng)過上漿后，可使單纖維互相粘結(jié)而抱合成為一根長(zhǎng)絲，這種“集束”絲就能夠承受織造過程中的沖擊、摩擦、張力等作用而提高織機(jī)效率.由于長(zhǎng)絲紗的上漿目的是“集束”，要求漿液粘度小，有良好的粘結(jié)性能，即能將纖維粘并在一起.

表3 長(zhǎng)絲上漿正交實(shí)驗(yàn)方案及結(jié)果Tab.3 Experiment plain and result

漿紗耐磨次數(shù)直接反映了漿紗的可織性.漿紗耐磨性能差，在織造過程中承受停經(jīng)片、綜絲、鋼筘的摩擦的能力弱，表面的漿膜容易脫落，經(jīng)紗表面的纖維易被磨斷，進(jìn)而會(huì)帶來毛羽增加，強(qiáng)度下降.因此，現(xiàn)代漿紗技術(shù)對(duì)漿紗的要求是把增加紗線的耐磨性能放在重要的地位.

本文中，試驗(yàn)指標(biāo)是耐磨性能，指標(biāo)越大越好，所以應(yīng)挑選每個(gè)因素K1，K2，K3(或k1, k2, k1)中最大的值對(duì)應(yīng)的那個(gè)水平，按表3結(jié)果，A因素列 K2>K3>K1；B因素列 K2>K1>K3；C因素列 K3>K1>K2. 所以，A選A2，B選B2，C選C3.但確定最優(yōu)方案時(shí)，還應(yīng)區(qū)分因素的主次，由極差R可知主次因素的順序依次為：BAC.對(duì)于主要因素，一定要選取最好的水平，B選B2；對(duì)于不重要的因素，由于其水平的改變對(duì)指標(biāo)影響較小，依據(jù)環(huán)保的要求， A選A3.所以，最優(yōu)方案為B2A3C3，即最佳漿料配方為：CP—L 1.5%，AS高性能淀粉1%，不加PVA.

3 結(jié) 論

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在采用CP—L 1.5%、AS高性能淀粉1%、含固量為2.5%的漿液配方時(shí)，珍珠長(zhǎng)絲的耐磨性能較好.這是由于無捻長(zhǎng)絲是由連續(xù)的多根單纖維平行排列而成的，沒有毛羽，長(zhǎng)絲紗的上漿目的是“集束”，要求漿液粘度小，有良好的粘結(jié)性能，將纖維粘并在一起即可.CP—L漿料的優(yōu)點(diǎn)是粘度低、粘著力強(qiáng)、成膜光滑柔軟、斷裂強(qiáng)力低而利于分紗，可使?jié){液浸透好，漿膜有良好的耐磨性.

參考文獻(xiàn)：

[1] 范雪榮，紀(jì)惠軍，王強(qiáng).試論聚乙烯醇漿料的環(huán)保性能(下)[J]. 棉紡織技術(shù)，2007(8)：19-21.

[2] 周永元，洪仲秋，萬國(guó)江，等.紡織上漿疑難問題解答[M].北京：中國(guó)紡織出版社，2005.

[3] 郁崇文.工程參數(shù)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)[M].上海：東華大學(xué)出版社，2003.