毛紗上漿技術(shù)、漿料應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

王 婧，王雪燕，趙 川

(西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，陜西西安710048)

0 前言

毛產(chǎn)品深受人們喜愛(ài)，但隨著人們生活水平的提高和人們著裝的高檔化，對(duì)毛紡產(chǎn)品的要求也越來(lái)越高，開(kāi)發(fā)高支輕薄的面料已經(jīng)成為總體的趨勢(shì)。但是，在毛紗在織造加工時(shí)，由于紗線不斷受到外力的作用，容易產(chǎn)生斷紗現(xiàn)象，進(jìn)而影響織造速率，尤其對(duì)于高支紗，由于其強(qiáng)力低，更易斷裂。因此，對(duì)高支毛紗來(lái)說(shuō)，上漿是很有必要的。目前專門的毛用漿料大多是從國(guó)外進(jìn)口或是用已有的漿料復(fù)配而成，因此存在成本高，效果差，污染大等問(wèn)題。十二五期間國(guó)家對(duì)紡織工業(yè)在節(jié)能減排、淘汰落后產(chǎn)能、環(huán)境保護(hù)等方面提出了更高的要求。特別是對(duì)印染行業(yè)——污染大戶的“門檻”不斷抬高，新的規(guī)定推出，更是“倒逼”著印染企業(yè)不斷走向清潔生產(chǎn)、綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展道路。因此國(guó)內(nèi)外提倡“少用、不用PVA的口號(hào)”，甚至有些歐美國(guó)家已經(jīng)禁止使用?；诖?，為了解決PVA給環(huán)境帶來(lái)的污染問(wèn)題，近年來(lái)綠色環(huán)保型上漿劑已成為研究者談?wù)摰臒衢T話題之一。隨著十二五期間我國(guó)對(duì)紡織印染行業(yè)節(jié)能減排，清潔生產(chǎn)的要求增高，開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保型上漿劑是當(dāng)今發(fā)展趨勢(shì)［1］。

1 高支輕薄毛織物織造存在問(wèn)題及解決措施

羊毛是紡織史上最早利用的天然纖維之一，人類利用羊毛的歷史可追溯到新石器時(shí)代，后來(lái)由中亞西亞向地中海和世界其他地區(qū)傳播，逐漸成為紡織工業(yè)的重要原料之一，羊毛在我國(guó)天然纖維紡織發(fā)展史上占有重要地位，古代用于毛紡的原料有羊毛、耗牛毛、駱駝毛、兔毛、羽毛等，大量應(yīng)用的是羊毛。自古以來(lái)，羊毛紡織和羊毛繩索一直作為少數(shù)民族人民的衣料和日用品，其他毛纖維一般用于混紡。我國(guó)毛紡織工業(yè)化生產(chǎn)是從19世紀(jì)70年代末開(kāi)始的，當(dāng)時(shí)左宗棠為了供應(yīng)軍需，開(kāi)辦蘭州織呢總局，生產(chǎn)軍服用料，這是中國(guó)第一家近代紡織廠。此后，毛紡織廠陸續(xù)增多，但發(fā)展緩慢，直到1949年，全國(guó)只有13萬(wàn)毛紡錠。中華人民共和國(guó)成立后，隨著人民生活水平的提高，毛紡織品需求增加，毛紡織工業(yè)發(fā)展加快，到1980年，己有60多萬(wàn)錠。除供應(yīng)國(guó)內(nèi)需要的呢絨、毛毯、絨線等外，還大量出口，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展作出較大貢獻(xiàn)［2－4］。毛紡織品因其獨(dú)特風(fēng)格和優(yōu)良性能，長(zhǎng)期以來(lái)一直倍受消費(fèi)者的喜愛(ài)。隨著人們生活水平的提高和服裝的高檔化，傳統(tǒng)的飽暖功能已不再是毛紡織品主要功能，輕薄飄逸、舒適、易護(hù)理等已成為毛紡織品的發(fā)展趨勢(shì)。因此，為了適應(yīng)市場(chǎng)需求的變化，必須對(duì)傳統(tǒng)毛紡產(chǎn)品進(jìn)行改革，開(kāi)發(fā)輕薄型高檔精紡面料，鞏固和擴(kuò)大毛紡產(chǎn)品的市場(chǎng)［5］。

為解決單紗難以織造的問(wèn)題，毛紡織企業(yè)采取過(guò)很多措施，可具體概括為三類［6－9］:

(1)采用新型紡紗技術(shù)提高紗線質(zhì)量。近年發(fā)明的紡紗新技術(shù)如緊密紡、賽絡(luò)紡等，可明顯提高紗線耐磨性和強(qiáng)力，減少毛羽，在低支紗上，已能滿足正?？椩煲?。然而，高支單紗的織造問(wèn)題仍是工業(yè)界最為關(guān)注的難題。

(2)采用羊毛與水溶性的聚乙烯醇纖維混紡。但存在織造效率低、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。

(3)采用在整經(jīng)機(jī)或織機(jī)后梁處上蠟技術(shù)。但存在毛羽貼伏差、紗線物理機(jī)械性能提高不明顯、織造效率低等缺點(diǎn)。通過(guò)多次嘗試后，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為經(jīng)紗上漿已經(jīng)成為解決單經(jīng)單緯織造難題的重要方法之一。經(jīng)紗上漿可以達(dá)到“增強(qiáng)、保伸、耐磨、貼伏毛羽”的目的，提高經(jīng)紗可織性及產(chǎn)品質(zhì)量。

在經(jīng)紗織造前，用一種有一定粘度、流動(dòng)性、滲透性的漿料在漿紗表面形成一層漿膜，不僅能貼服毛羽，還能使紗線表面變的光滑而耐磨;另外，由于漿液具有一定的流動(dòng)性和滲透性，吸過(guò)漿的經(jīng)紗經(jīng)過(guò)壓漿輥的用力擠壓，使?jié){液與纖維分子間距更加接近，分子間力和氫鍵引力得到充分的發(fā)揮，促進(jìn)了漿液的潤(rùn)濕性能。同時(shí)，由于擠壓的作用，漿液中的一部分還能浸入紗線的內(nèi)層，使纖維與漿液、纖維與纖維通過(guò)界面作用力相互粘結(jié)起來(lái)，增大了纖維之間的抱合力，提高了紗線的斷裂強(qiáng)度［10－11］。毛紗上漿目前還沒(méi)有得到普及，了解棉紡、色織行業(yè)上漿技術(shù)的發(fā)展過(guò)程可以幫助我們預(yù)測(cè)毛紗上漿的發(fā)展前景。在精紡面料向輕薄型方向發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)刻，精紡行業(yè)是把注意力集中到提高紡紗支數(shù)還是下定決心和色織行業(yè)一樣進(jìn)行前織工序工藝路線的改革，生產(chǎn)出技術(shù)含量高、與高支股線同樣品質(zhì)的高檔輕薄型面料，值得引起廣大毛精紡行業(yè)的人士關(guān)心與探索。目前與棉紗上漿水平相比，差距很大，毛紗上漿技術(shù)開(kāi)始推廣之后，在生產(chǎn)實(shí)踐中還會(huì)暴露出許多問(wèn)題，相信依靠廣大科技工作者的研究克服，毛紗上漿技術(shù)將會(huì)與色織行業(yè)一樣實(shí)現(xiàn)前織工藝路線的改革，毛精紡行業(yè)的前織工序?qū)⑼瑯舆M(jìn)入大生產(chǎn)的軌道［12］。

目前市場(chǎng)上銷售的毛紗上漿用組合漿料主要有兩種形式，

一是以PVA或變性PVA為主，輔以變性淀粉;二是以丙烯酸類共聚樹(shù)脂為主。其粘著劑主要是淀粉(包括變性淀粉)、動(dòng)物膠、聚乙烯醇(PVA)和丙烯酸4大類漿料，它們都存在一些缺陷。淀粉(包括變性淀粉)、聚乙烯醇(PVA)和丙烯酸類漿料均是棉與合纖所用的常見(jiàn)漿料，它們與毛紗的親和力差，難以達(dá)到理想的上漿要求，不能完全適用于毛紗上漿。而動(dòng)物膠，如明膠、骨膠等雖然具有退漿性、粘附性、漿膜耐磨性好等優(yōu)點(diǎn)，但它們所固有的漿膜缺乏彈性、易破碎脫落、吸水性過(guò)強(qiáng)、滲透性差等缺點(diǎn)，也決定了動(dòng)物膠不能作為主漿料使用。這也是開(kāi)發(fā)輕薄型毛紡產(chǎn)品的困難所在。

由于國(guó)內(nèi)外提倡“少用、不用PVA的口號(hào)”越來(lái)越響，甚至有些歐美國(guó)家已經(jīng)禁止使用PVA［13］。因此取代PVA、不用PVA的研究越來(lái)越多。

2 毛紗上漿中的存在問(wèn)題及其上漿新技術(shù)

2.1 毛紗上漿中存在問(wèn)題

毛紗上漿存在以下特殊性:①羊毛纖維表面有鱗片，且羊毛含油脂，再加上紡紗中施加的和毛油等，致使羊毛潤(rùn)濕性差，從而降低了漿液中高聚物與毛纖維大分子之間的親和力，易造成滲透不足，漿膜脫落等現(xiàn)象;②毛紗的斷裂伸長(zhǎng)一般較大，毛纖維彈性好，但漿膜斷裂伸長(zhǎng)小，上漿后紗線斷裂伸長(zhǎng)小于原紗;③羊毛纖維纖度相對(duì)較粗，羊毛纖維本身的彈性大，毛紗表面的毛羽在上漿時(shí)不易伏貼;④羊毛屬天然蛋白質(zhì)纖維，對(duì)高溫、堿及強(qiáng)烈的機(jī)械作用比較敏感，因此在上漿時(shí)不宜采用高溫長(zhǎng)時(shí)間浸煮、強(qiáng)力軋壓的上漿方式;⑤如織物退漿不好會(huì)造成織物板硬而無(wú)彈性，且對(duì)毛紗色澤有影響，使毛織物失去原有的風(fēng)格［14－16］。

鑒于毛紗上漿中存在難點(diǎn)，人們分別從解決某幾個(gè)難點(diǎn)來(lái)提高毛紗上漿性能。本德萍等人對(duì)毛紗進(jìn)行上漿前的預(yù)處理研究［17］，來(lái)提高毛纖維的表面性能，改善毛紗的潤(rùn)濕性能。研究用熱水、醋酸、過(guò)氧化氫和蛋白酶四種方式，預(yù)處理方式分別處理毛紗后，通過(guò)對(duì)預(yù)處理后毛紗的毛羽指數(shù)、耐磨性、強(qiáng)伸性的比較，得出前三種預(yù)處理都能有效地改善毛紗的表面性質(zhì)，提高毛紗的潤(rùn)濕性能，其中最好的預(yù)處理方式是毛紗在常溫下經(jīng)過(guò)pH值為4.5的醋酸溶液處理。用蛋白酶處理的毛紗漿紗效果不好，甚至不如原紗，可能是由于該方式處理次數(shù)多，工藝復(fù)雜，處理所用的試劑對(duì)毛紗破壞比較嚴(yán)重。王樹(shù)國(guó)等人［18］采用對(duì)羊毛纖維表面進(jìn)行處理，使羊毛的可浸潤(rùn)性提高，來(lái)增強(qiáng)漿液對(duì)羊毛的浸透。實(shí)驗(yàn)用氫氣、氧氣、氮?dú)夂秃獾忍幚砻藓脱蛎?，發(fā)現(xiàn)用氧氣、氮?dú)夂秃馓幚砻藓螅蘩w維的可浸潤(rùn)性提高明顯，而對(duì)羊毛纖維來(lái)說(shuō)用氫氣處理后，羊毛纖維的浸潤(rùn)性提高很多，并且還研究了獲得最好效果的工藝參數(shù)，使羊毛纖維獲得永久的潤(rùn)濕性能。

2.2 毛紗上漿新技術(shù)

由于毛纖維與棉纖維基本性能存在較大差異，毛紗上漿與棉紗上漿也存在較大不同。棉紗上漿普遍采用軸經(jīng)上漿，其技術(shù)基本成熟，但目前還沒(méi)有研究出適合毛紗上漿的方式。常用的毛用上漿技術(shù)有高壓上漿法［19］、Catta 上漿法、冷上漿法［20］、拖漿式上漿法［21］等。錢現(xiàn)、萬(wàn)明等［22］對(duì)毛紗上漿工藝參數(shù)進(jìn)行研究，認(rèn)為應(yīng)遵循“低溫上漿、高濃、高粘、高上漿率、小張力”的上漿工藝。漿槽溫度在70℃左右，為低溫上漿;烘干溫度在105℃ ～110℃，且盡量縮短毛紗受高溫的時(shí)間。

3 國(guó)內(nèi)外環(huán)保毛用漿料的研究現(xiàn)狀

從目前情況來(lái)看，有些研究者是以改性淀粉為主體進(jìn)行研究，有些研究學(xué)者使用蛋白質(zhì)材料進(jìn)行改性，這是環(huán)保型毛用漿料發(fā)展的一個(gè)重要方向。比如張尚勇等［23］人以明膠為主體，接枝丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯等進(jìn)行乳液聚合，制得一種蛋白質(zhì)漿料WG－1，運(yùn)用于毛紗上漿。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，毛紗上漿后不僅提高了強(qiáng)力和耐磨性，而且降低了毛羽。劉玉森等人也利用明膠、丙烯酸和丙烯酸甲酯為單體進(jìn)行乳液聚合，在明膠大分子鏈上接枝丙烯酸和丙烯酸甲酯2種單體，合成明膠接枝漿料，并研究其水溶性、穩(wěn)定性、粘附性等漿料性能以及漿膜性能和漿紗性能。結(jié)果表明，該合成漿料可用于毛紗上漿［24］。并且利用該漿料與明膠、PVA(50%)+XZW－1(20%)+TSB－1(30%)混合漿料做了漿膜性能測(cè)試和黏附性的對(duì)比。結(jié)果表明，接枝明膠漿膜的水溶性好于PVA混合漿料，斷裂強(qiáng)度要高于PVA混合漿料，斷裂伸長(zhǎng)率略低于PVA混合漿料，但差距不大，對(duì)毛紗的黏附性能高于PVA混合漿料，所有性能均比明膠有明顯的改善，并且接枝明膠的吸濕率有了明顯的改進(jìn)。由此可以得出，接枝明膠作為主漿料基本能滿足毛紗上漿的要求。劉玉森［25］等人研究，以過(guò)硫酸鉀為引發(fā)體系，在明膠大分子鏈上接枝丙烯酸和丙烯酸甲酷兩種單體，就各種反應(yīng)因素，如反應(yīng)時(shí)間、溫度、乳化劑用量、引發(fā)劑用量、單體濃度等對(duì)接枝聚合以及漿料粘附性能的影響進(jìn)行了研究，得出了較為理想的明膠接枝聚合工藝，從而合成出適合毛紗上漿專用的明膠接枝漿料。在一定條件下，接枝聚合反應(yīng)具有較高的接枝率和接枝效率，而且接枝聚合物的粘附性能、水溶性均較理想。另外，漿料的粘附性能與接枝率有直接關(guān)系，在一定范圍內(nèi)，接枝率越高，接枝漿料的粘附性能越好，水溶性變化不大。

除了研發(fā)毛專用上漿漿料，研究人員也在三大漿料中組合適合毛紗上漿的復(fù)配漿料，將其用于毛紗上漿［26］。研究得出丙烯酸類漿料和淀粉含量對(duì)紗線耐磨性影響較大，而丙烯酸類漿料含量對(duì)紗線強(qiáng)力增值影響并不大，淀粉含量更是對(duì)漿紗強(qiáng)力增值呈負(fù)相關(guān)。另外，測(cè)試數(shù)據(jù)還顯示:當(dāng)PVA的含量和丙烯酸類漿料的有效含量相近時(shí)，漿紗效果并不好，說(shuō)明PVA和丙烯酸類漿料的相容有待改善。還有研究是采用接枝淀粉、酯化淀粉、丙烯酸漿料的復(fù)合漿料，用于精梳毛紗上漿，通過(guò)實(shí)驗(yàn)后紗線性能的比較發(fā)現(xiàn)，接枝淀粉更適于毛紗上漿。綜合考慮各項(xiàng)指標(biāo)以及在生產(chǎn)實(shí)踐中常見(jiàn)的問(wèn)題，認(rèn)為接枝淀粉與丙烯酸類漿料組合的最佳比例為80:20［27］。

4 毛紗用漿料的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 配方優(yōu)化

為了實(shí)現(xiàn)毛精紡單紗上漿工業(yè)化，需加強(qiáng)在漿料配方、上漿技術(shù)、工藝參數(shù)、性能評(píng)價(jià)方法等方面的研究，同時(shí)還可以延伸研究織物性能及其產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益［28］。

4.2 節(jié)能減排

十一五期間我國(guó)節(jié)能減排有了不錯(cuò)的突破，但是十二五期間我國(guó)新規(guī)定的推出，加速了節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)的速度，因此紡織行業(yè)面臨著巨大的挑戰(zhàn)。開(kāi)發(fā)低溫類毛用漿料是現(xiàn)在需要解決的問(wèn)題。

4.3 成本降低

隨著近年來(lái)我國(guó)人工費(fèi)用的增高，外加國(guó)家施加的壓力，企業(yè)對(duì)于紡織行業(yè)發(fā)展的科技轉(zhuǎn)型處于上升或者倒閉的狀態(tài)。加工成本是一個(gè)企業(yè)的重要經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)，而我國(guó)現(xiàn)有毛用漿料的使用成本較高，多是采用復(fù)配或進(jìn)口的方式，因此，合成一種成本低，且實(shí)用性高的毛用漿料已迫在眉睫。

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