細號高密織物漿紗不用PVA的工藝研究與實踐

樂平勇，郭 杰，陳春華，閆學軍，鄧小紅，孫軼榮，曾社平，史 晟

(1.際華三五四二紡織有限公司，湖北 襄陽 441002；2.新型環保復合面料湖北省重點實驗室，湖北 襄陽 441002；3.湖北山特萊新材料有限公司，湖北 襄陽 441002；4.際華集團股份有限公司，北京 100020；5.際華三五四二紡織有限公司 博士后科研工作站，湖北 襄陽 441002)

1 不用PVA漿料的原因分析

聚乙烯醇(PVA)漿料具有對纖維良好的粘附性、成膜性，以及與其他漿料良好的混溶性，被認為是理想的漿料；尤其在細號高密織物織造上，不用PVA甚至寸步難行；但是，由于PVA難以生物降解，對環境的危害也是公認的，在歐盟成員國、美國等國家早有相關法規限制使用PVA、倡導綠色環保的產品。我國的棉紡織行業協會也早在1997年就提出漿紗少用甚至不用PVA的要求。

多年來，在國內外專業研究機構、漿料生產企業和應用廠的共同努力下，漿紗少用甚或不用PVA漿料雖取得一定成效，然而多數紡織企業因成本控制和質量管理問題而難以做到。2007年以來，面對國內PVA價格一路攀升、紡織市場競爭激烈的局面，如何解決漿紗少用或不用PVA[1]，達到既降低生產成本、又滿足環保的要求，是很多紡織企業高度關注的問題，更是目前漿紗技術亟待解決的難題。

2 替代PVA漿料性能的要求

一種好的變性淀粉產品，能夠在實際漿紗生產應用中部分或全部取代PVA，其各項性能指標則須接近或達到PVA漿料的性能指標要求。

2.1 溶解性要求

要求水溶性好，即能與水充分融合，溶液穩定、不易分層老化，且與其他漿料的混溶性較好；目前國內使用的多數優質變性淀粉產品，都能滿足這一基本要求。

2.2 粘度、粘度熱穩定性及粘著性要求

2.2.1 粘度

一種優質的變性淀粉要在生產實踐中完全替代PVA，首先要求其粘度不能過高，且須低于PVA的粘度，以8 mPa·s～10 mPa·s為宜。這有2個原因:一方面，便于貫徹“兩高一低”的上漿工藝路線[2]；另一方面，在完全替代PVA使用后，為了保證漿膜強度能夠滿足順利織造的要求，相對使用PVA的工藝可以適量提高漿液含固率，以保證足夠的上漿率。此外，較低的粘度能為漿紗實際操作創造諸多便利條件，利于提高漿紗整體質量。

2.2.2 粘度熱穩定性

關于粘度熱穩定性問題，因為變性淀粉的不耐煮特性，一般要求粘度穩定性須不低于85%[3]；在使用中，應合理控制煮漿時間、漿液溫度及用漿時間，達到穩定漿液粘度、力求上漿率穩定。

2.2.3 粘著性

針對細號高密織物的特性和工藝技術要點，變性淀粉產品對于棉纖維或其他纖維素纖維必須具有很好的粘著性，應接近或達到PVA的粘著性，以在漿液含固量變化不大的基礎上，確保工藝上預先達到期望的上漿率。

2.3 漿料的成膜性與漿膜的耐磨性要求

漿料的成膜性與漿膜的耐磨性存在內在聯系。漿料的成膜性好則漿膜的耐磨性往往表現優良，而漿膜的耐磨性是目前最能體現織造效果的漿紗質量綜合指標。漿膜的耐磨性影響因素是多方面的，除了與漿液的粘著性有關外，與漿膜強度的關系最為密切；足夠的漿膜強度是體現漿膜耐磨性的根本，適度的斷裂伸長又有助于提高紗線的增強率、降低減伸率，為織造過程奠定良好的基礎。

2.4 漿料的退漿性、環保性及經濟性要求

PVA的最大弊病在于退漿性能差，退漿過程中不僅不易退凈，而且退漿成本高，生物降解性很差，對環境的危害極大。優質的變性淀粉產品要求印染退漿非常容易，生物降解性能良好，從而對環境的影響極小。另外，一種優質的變性淀粉產品最終能否被市場接受，必須具備一定的性價比優勢；否則，難以大面積推廣應用。

基于上述因素，我們根據市場上的漿料產品現狀開展了大量的漿料篩選試驗，反復對比后選定德國伊埃斯集團的PR-Su漿料，作為細號高密織物漿紗時少用或不用PVA的主攻試驗產品。

3 PR-Su漿料產品性能分析

PR-Su漿料是經特殊加工縮聚合成的多元增強型酯化淀粉，屬于天然高分子化合物[4]，相比PVA具備多種優越性能；當然也有不足之處，兩者主要性能指標對比見表1。

表1 PR-Su漿料與PVA的性能對比

4 用PR-Su替代PVA的工藝試驗

4.1 試驗產品特性分析

為驗證PR-Su的使用效果，我們選定CJ 9.7×CJ 9.7×681×464.5×305平布和CJ/竹(50/50) 7.3×CJ/竹(50/50) 7.3×665×417×167.5平布作為試驗產品。

上述2個品種的共同點是織物緊度大、織造過程中經紗所受摩擦大，特別CJ/竹(50/50) 7.3 tex混紡紗的強力不足90 cN，紗線表面毛羽數量多且較長，如果漿紗漿膜強度不足、毛羽貼伏不良，將導致織機生產困難、開臺效率不理想，下機質量難以達到預期目標。在漿料配方的選擇上，如果PVA的用量過多、漿紗上漿率過大，則漿紗分絞難度會加大，易形成較多的二次毛羽；如果上漿率過小，在織造時會導致漿膜強度不夠，經紗因無法承受劇烈的摩擦而起毛，最終相互粘連而導致織機開口不清、生產無法順利進行。

經過分析總結，我們明確了工藝思路，要求漿紗必須達到以下目標：首先，上漿率大小適中，漿膜必須有足夠的強度，能夠承受織造過程中的劇烈摩擦；其次，漿膜必須具備一定的柔韌性和滑爽性，為織造順利進行創造有利的條件。基于上述要求，確定漿料的選配原則：要少用或不用PVA，主體漿料以變性淀粉為主，特別是選用性能優良的高品質變性淀粉PR-Su，以滿足漿紗的質量要求。

4.2 漿料配方的對比分析

CJ 9.7×CJ 9.7×681×464.5×305平布和CJ/竹(50/50) 7.3×CJ/竹(50/50)7.3×665×417×167.5平布的調漿工藝配方，分別見表2和表3。

表2 CJ 9.7×CJ 9.7×681×464.5×305平布調漿工藝配方

表3 CJ/竹(50/50) 7.3×CJ/竹(50/50)7.3×665×417×167.5平布調漿工藝配方

上述2個品種中原配方都存在PVA用量偏多的弊病，使漿紗過程中干分絞困難、落漿落物多，漿膜撕裂形成的二次毛羽嚴重。特別是CJ/竹(50/50) 7.3×CJ/竹(50/50) 7.3×665×417×167.5平布產品，最初設計工藝方案時考慮到CJ/竹(50/50)7.3 tex經紗的強力很低，在兼顧貼伏毛羽的同時重點應放在對紗線的增強上。考慮到PVA-1799粘結性過大而全部選用PVA-205，經過小批量試織又因漿膜發硬、強力過高，干分絞形成大量二次毛羽，在絞棒和伸縮筘部位不停地斷頭，漿紗幾乎無法正常開車。為此，我們調整工藝思路而徹底放棄使用PVA，代之以性能優良的變性淀粉產品，同時調整部分上機工藝參數，如：以紗線不松弛為準則，適當減小濕區和干區伸長；以烘干紗線為準則，適度降低錫林烘燥溫度；為緩解紗線的干分絞阻力，適當降低車速，避免紗線因猛烈撞擊而斷裂。通過采取系列措施，新配方與原配方相比，盡管含固量和漿液實測粘度差異不大，但開車情況卻明顯好轉，取得良好的效果。

在對調漿工藝進行調整后，CJ 9.7×CJ 9.7×681×464.5×305平布分紗明顯輕快、毛羽貼伏好、斷頭減少；但是，落漿仍然較多。分析發現問題在于紗線烘燥溫度設定過高，經適當降低錫林溫度設定值，將漿紗回潮率的工藝值由6.0%～7.0%提高為7.0%～8.0%，基本解決了落漿、落物多的問題，且漿紗手感更加柔軟光滑，表明新調漿工藝有利于貼伏毛羽、增強紗線的柔韌性。

CJ/竹(50/50) 7.3×CJ/竹(50/50) 7.3×665×417×167.5平布采用新調漿工藝后，漿紗過程中針對竹纖維特點重點控制好濕區和干區的伸長，避免紗線被過度拉伸而斷裂。實踐表明，調制漿液的粘度低、流動性好，紗線上漿后增強率為48.1%、減伸率為5.4%、斷頭較少，但開車過程中應注意適當控制車速、不要過快。

4.3 漿紗上機工藝參數

試驗用漿紗上機工藝參數，見表4。CJ 9.7 tex經紗、CJ/竹(50/50) 7.3 tex經紗分別采用不同工藝配方，漿紗效果如圖1所示。

表4 漿紗上機工藝參數

a) CJ 9.7 tex(原配方) b) CJ 9.7 tex(新配方)

4.4 織造工藝參數

上述2個產品試驗織造效果對比，見表5。

表5 2個產品試驗織造效果對比

5 漿紗成本分析

通過多年實測，兼顧綜合效能，漿紗后的織機效率和漿紗消耗結果見表6。

表6 實測漿紗后的織機效率和漿紗消耗

近年來，公司通過在細號高密織物漿紗上逐步使用中聚合度、中醇解度漿料，漿料消耗平均每年降低5.01%，噴氣織機效率平均每年提高5.33%，利用具有國際先進水平的綠色環保的變性淀粉和聚丙烯酸類漿料替代PVA漿料，解決了漿紗不用或少用PVA的難題，達到細號功能性紗線增強、毛羽伏貼，提高耐磨性，滿足綠色環保的要求。

6 結語

6.1試驗表明，PR-Su取代PVA能滿足漿紗質量要求；根據織物難度系數的不同，可部分或全部取代PVA使用，達到既降低生產成本又滿足產品環保的要求。筆者公司在純棉9.7 tex系列產品上大量推廣使用后的產品質量非常穩定，未出現質量問題。

6.2PR-Su取代PVA的漿液粘度有所降低，因此在含固量和上漿率的掌握上應比用PVA漿紗時略高；同時，由于淀粉漿不耐煮，漿槽溫度應適當降低以避免漿液粘度下降過快，以保證上漿率穩定。

6.3合理控制漿紗回潮率；由于調漿配方中90%以上為淀粉，為使漿膜柔韌且富有彈性，漿紗回潮率應偏高于常規控制標準，避免漿膜發脆而增加落物。

6.4選用PR-Su取代PVA上漿，漿紗干分絞輕快，落漿落物減少，毛羽貼伏良好，二次毛羽數量減少，對下一步的織造非常有利。