棉/聚乳酸纖維混紡織物漿紗實踐

李 菁,仲 佩,劉 園,馬彩紅

(西安紡織集團有限責任公司,西安 710025)

0 引言

隨著人們崇尚自然、回歸自然的需求和環保意識的不斷增強,綠色紡織品日益受到人們的青睞。近年來,玉米纖維作為一種利用玉米淀粉等可再生資源加工的、完全可生物降解的纖維材料,已經引起紡織界的廣泛關注[1];由于人們對紡織品舒適性、保健性的要求及消費理念的不斷提高,加之近兩年來不斷飛漲的原棉價格、用工成本以及銷售不暢給紡織企業生產經營帶來的壓力,致使高配比滌綸混紡織物走俏市場。為了增加新的盈利點,筆者公司及時調整產品結構,開發生產出高配比的棉/聚乳酸(PLA)纖維混紡織物。本文對其在漿紗生產中存在的問題及漿紗工藝配置作分析介紹。

1 聚乳酸纖維的一般特性

聚乳酸是以玉米、小麥等淀粉為原料,經發酵轉化成乳酸再聚合而成的高分子化合物。聚乳酸纖維屬于合成纖維;纖維加工不用石油等化工原料,產品廢棄物也可生物降解,是一種新型綠色環保纖維。聚乳酸纖維與其他纖維基本特性對比見表1。

表1 聚乳酸纖維與其他纖維基本特性對比

由表1可得如下結論。

a) 聚乳酸纖維的斷裂比強度略低于滌綸纖維,斷裂伸長率略大于滌綸纖維,楊氏模量約為滌綸纖維的1/2,密度比滌綸纖維小,因此聚乳酸纖維產品較滌綸纖維產品柔軟、輕盈。

b) 聚乳酸纖維分子鏈中有較多酯基和甲基,其性能與滌綸纖維相似,屬高強、中伸、低模量纖維,其產品手感柔軟、懸垂性好,抗紫外線能力較好。

c) 聚乳酸纖維的彈性回復性優異,尤其在較大變形條件下(10%拉伸時),彈性回復率比滌綸纖維大,其產品具有優異的抗皺性和保形性。

d) 聚乳酸纖維回潮率較滌綸纖維大,親水性、毛細效應和擴散性較滌綸纖維好,其產品的染色性能優于滌綸纖維,生物降解性能優于纖維素纖維。

e) 聚乳酸纖維的熔點較滌綸纖維低,耐熱性差于滌綸纖維。

2 棉/聚乳酸纖維混紡織物規格及技術條件

棉/聚乳酸纖維混紡織物經紗采用CF CJ/PLA 70/30 9.8 tex紗,緯紗為R/舒彈絲13.0 tex紗;經密為495 根/(10 cm),緯密為334根/(10 cm);織物幅寬為179 cm,組織為2/1左斜紋。

CF CJ/PLA 70/30 9.8 tex紗質量指標見表2。

表2 CF CJ/PLA 70/30 9.8 tex紗質量指標

3 生產技術難點分析

3.1聚乳酸纖維的摩擦因數較低,纖維間的抱合力較小,且與棉纖維斷裂伸長率差異較大,使棉/聚乳酸纖維混紡紗的強力低于同等混紡比的棉滌混紡紗,毛羽數量大于同等混紡比的棉滌混紡紗,漿紗需要貼伏毛羽、增加耐磨,以提高漿紗可織性,滿足高速、高質量噴氣織機開口清晰度要求,減少落物、降低棉球、斷庛等織庛。

3.2由于聚乳酸纖維與棉纖維的吸濕回潮率差異大,漿紗過程中較難控制：漿紗回潮率低,漿膜變脆,粘結力下降,干分絞時落物、再生毛羽、脆斷頭均增加;漿紗回潮率高,漿紗易產生粘并,織造時織機易出現開口不清,影響布面外觀質量。

3.3聚乳酸纖維分子鏈中含有較多酯基、甲基,是疏水性纖維,而棉纖維含有多量親水性羥基,如果漿料選擇不當,漿料對紗線的粘附性變差,則漿膜完整度差、不耐磨,漿紗落物增加,漿紗毛羽及再生毛羽難以避免,漿紗質量難以保證。因此,只有漿料性能與紗線性能、漿紗工藝匹配,才能達到貼伏毛羽、增強耐磨、提高漿紗可織性目的。

針對上述難點,需要確定合理的上漿工藝參數,優化控制漿液的滲透和被覆比例;為滿足上漿質量需要,選擇粘結性、成膜性好的漿料;漿料配伍時,漿膜的撕裂強度不宜過高,以免分絞阻力大、產生二次毛羽,使落物增加,影響織物的外觀質量。

4 漿料選擇及漿料配方的確定

4.1 漿料的選擇

選擇漿料,必須注重其成膜性及與纖維的粘結性,嚴格遵循“相似相溶”原理,注意漿膜的撕裂強度不能太大,否則干分絞時易產生二次毛羽。

聚乳酸纖維分子鏈中含有較多酯基和甲基,無親水性的極性基團,屬疏水性纖維,應采用含有非極性基團的漿料與之匹配;采用含有酯基更多的漿料更具粘著性,不僅有利于加強纖維間的粘著,也有利于毛羽貼伏,從而達到上漿目的;漿料可選擇丙烯酸酯類漿料、高分子聚合漿料,低聚合、低醇解度PVA以及聚酯漿料等。

棉纖維屬于天然纖維素纖維,分子鏈中含有較多的羥基,屬于親水性纖維,從漿料特性而言應選擇對棉具有強粘附力的漿料;采用含有羥基更多的變性淀粉為主漿料,防止纖維間滑移,較好貼伏毛羽。

4.2 漿料的特性

漿料特性如下。

a) PVA1799漿料成膜性良好,漿膜透明、堅韌,拉伸強度高、耐磨性好,耐屈曲強度優良,分子側鏈上幾乎全部是羥基。

b) K-2000變性淀粉,具有高濃低粘、熱穩定性好、粘度低等特點,粘度為9 mPa·s～10 mPa·s(6%濃度,95 ℃)。

c) 高性能聚合漿料是一種以PVA為主的聚合漿料,高濃低粘,對滌綸纖維的粘附力高,粘度為13 mPa·s～15 mPa·s(4%濃度,20 ℃)。

d) AE膠粉是由醋酸乙烯和丙烯酸等為原料生產的多元丙烯酸類漿料,有良好的混溶性、吸濕性、穩定性。

4.3 漿料配方的確定

漿料配方設計就是正確選擇漿料成分,合理確定成分比例。合理的漿料配方、適當的滲透與被覆是提高漿紗可織性的關鍵,應根據纖維特性、紗線密度、品種結構、上漿工藝等選擇漿料[2]。

根據上述要求制定漿料配方,見表3。

表3 漿料配方

5 漿紗工藝控制

漿料通過一定的上漿工藝完成對紗線的上漿過程,達到上漿目的,上漿工藝是影響上漿效果及對漿料性能選擇的重要因素[3]。壓漿力大小和組合的設計,影響漿紗后的設計效果;設計壓漿力時,不僅要考慮漿料的粘度、濃度,還要考慮漿料的配方、浸壓方式、壓漿輥材料、漿紗伸長率、回潮率對設計效果的影響。

5.1 合理控制回潮率

漿紗回潮率過低,漿膜變脆,粘結力和柔軟度下降,干分絞落漿嚴重,漿紗毛羽增加;回潮率過大,漿紗發粘,影響織機開口清晰度和布面質量,故必須保證漿紗回潮率接近纖維公定回潮率,以保持纖維原特性,避免織造靜電積聚,導致織機開口不清。本例在機回潮率控制為4.5%～5.5%時,主烘筒溫度宜控制為95 ℃,預烘筒溫度宜控制為不大于120 ℃。

5.2 合理控制上漿率

上漿率過高,加大干分絞阻力、毛羽和落物增加;上漿率過低,漿液無法貼伏毛羽[4-5],甚至輕漿、產生棉球。本例采用“兩高一低”上漿工藝,保證滲透與被覆合理搭配,第一壓漿力控制約為13 kN,第二壓漿力控制約為18 kN(50 m/min),漿鍋溫度宜掌握約為90 ℃。

5.3 合理控制伸長率

為減少棉/聚乳酸纖維混紡紗的濕伸長率,保證漿紗強力,漿紗總伸長率控制在1%以下;注意漿紗張力和烘干溫度控制,干區張力宜偏大掌握,濕區張力偏小掌握,以減少紗線在高溫條件下過度伸長。

5.4 后上蠟、增平滑

由于棉/聚乳酸纖維混紡紗的抱合力差、毛羽多,采用后上蠟工藝不僅能降低漿紗表面的摩擦因數、減少靜電積聚,而且還能降低分紗阻力、增加漿紗平滑性、減少漿紗毛羽,其上蠟量控制為0.3%。

5.5 漿料配方與漿紗工藝相匹配

漿紗采取“小張力、中車速、高濃低粘、雙浸三壓、前輕后重、適宜上漿率”的工藝路線,達到漿紗貼伏毛羽、增強耐磨性的目的,提高漿紗可織性,保證織機開口清晰度,提高織物的布面質量。使用卡爾邁耶漿紗機,本例的上漿工藝見表4。

表4 卡爾邁耶漿紗機上漿工藝

6 漿紗質量及織造效果

6.1 漿紗質量

采取以上漿紗工藝后,其上漿率為12.1%,回潮率為4.9%,增強率為23.5%,減伸率為1.06%,滿足織造要求。

6.2 織造效果

采用ZAX9100型多臂噴氣織機,在織機速度為650 r/min時,織機效率達到94.5%,臺時斷經為2根,臺時斷緯為3根,開口清晰,完全達到工藝技術要求。

7 結語

7.1棉/聚乳酸纖維混紡織物上漿的關鍵在于依據“相似相溶”原理,合理選擇漿料,并注意漿料的粘結性;沒有粘結性,就不會有良好的耐磨性,就無法有效貼伏毛羽、降低落物和再生毛羽。

7.2為達到貼伏毛羽、增加耐磨性、提高漿紗可織性的目的,上漿宜采用小張力、中速度、高濃低粘、雙浸三壓、前輕后重、適宜上漿率和回潮率的工藝路線,優化控制漿液的滲透和被覆,保證適度滲透、兼顧被覆,以減少毛羽、增加開口清晰度,提高布機效率和布面質量。

7.3采用后上蠟工藝,可降低漿紗表面摩擦因數,減少靜電積聚、二次毛羽,降低分紗阻力。