一、經紗上漿目的的演變:
在紡織廠生產中,除了一些股線、強捻絲及某些類型的變型絲(如網絡絲)外,大多數經紗在織造之前都必需經過上漿。這個織前準備工序稱為《經紗上漿》。經紗上漿的根本目的是提高經紗的《可織性》,使其在織造時能承受織機上強烈的機械作用。但在具體實現提高《可織性》的內涵上,近代在總結生產實踐和深入科學研究的基礎上,有了新的進展和更深的分析。
A、上漿目的的《傳統說法》
在上世紀70年代以前,無論在紡織廠的工藝設計中或大專院校的專業教說書中都認為經紗上漿目的有三:
①增強
②保伸
③耐磨
因此,那時鑒別上漿效果和漿紗質量的指標是:漿紗機上《三個率》(上漿率、回潮率和伸長率)和漿紗質量《二個率》(增強率和減伸率)。
致使每個紡織廠的漿紗車間,要對每個織軸從漿紗機上落軸后,迅速稱重估算它的"加重"上漿率;每臺漿紗機上都裝了"回潮率"顯示儀;定時用夾紙條方式掌握紗線伸長率。試驗室必需定期取原紗和漿紗的試樣,在單紗強力儀上測試它的增強率和減伸率。
但經常發現"增強率"和"減伸率"這兩個指標與織機生產實際不一致。從表1的生產實際結果分析,經紗的織造效果(經紗斷頭率)有明顯差別的三組漿紗,而它們的漿紗增強率與減伸率區分不出有什么顯著差異。
表1滌/棉(65/35)細布(9672)的漿紗比較
漿液  | 增強率  | 減伸率  | 斷經  | 
12.97  | 27.17  | 0.23  | |
PVA為主體混合漿  | 11.09  | 34.44  | 0.16  | 
19.75  | 27.16  | 0.11  | 
又從表2的分析對比可見:4040府綢在有梭布機(1511型)上織造時,經紗在織機處所受的最大張力值,遠低于14.5tex(40英支)紗的斷裂強度(只有它的20%左右);經紗在織機上正常制織時,所受的最大伸長率是0.65%,也遠低于經紗斷裂伸長(7%~8%)。由這個測試對比和紡織廠的多數生產實
表2:40英支經紗在織機上所受機械作用與原紗性能對比
經紗所受機械作用  | 原紗機械性能  | ||
張力(cN)  | 40~75  | 斷裂強度(cN)  | 200  | 
最大伸長(%)  | 0.65~1  | 斷裂伸長(%)  | 7~8  | 
反復拉伸(次)  | 4000  | ||
經紗之間磨擦(次)  | 2000  | 耐磨性(次)  | 39  | 
與筘齒的磨擦(次)  | 400  | ||
由表2可見,經紗從織機的后梁移動到織口成布,要受到反復拉伸與彎曲達4000多次;經紗之間摩擦,以及經紗與綜眼、走梭板、引緯器等摩擦是相當劇烈可觀的,都超過了未上漿的原紗的耐磨性。為了降低經紗斷頭率,提高經紗的可織性及產品質量,必須賦予經紗以更高的耐磨性;粘附貼伏突出在紗條表面的毛羽,適當增加經紗強度,并盡可能地保持經紗原有的彈性。這也是《經紗上漿》成為織造前經紗準備工作中的一個關鍵環節的原因。
B、上漿目的的《現代說法》
通過對上列表1和表2的分析。
在80年代的多次全國性上漿研討會上討論和認證后,明確了經紗上漿的主要目的應該是耐磨和貼伏毛羽。這是近20年來,在我國已得到了公認,并已列入大專院校教材中。在一本近期出版的高等紡織院校的專業教材中說:《上漿的目的是:使毛羽貼伏,紗線耐磨、增強、盡量保持原紗的彈性伸長,提高經紗織造性能》。
因此,在評價經紗上漿效果時,現在已是用《粘附力》、《耐磨次數》和《毛羽減少率》作為漿紗的重要指標;把沿用很久的增強率與保伸率作為一個參考性指標。在探索與開發新漿料時,也常運用"化學工業"上的《相似相容原理》,判別纖維材料與漿料之間的粘附性。這一點在1985年以后,國內就有專著與不少文章發表,接受了這觀點。
1999年美國AATCC(美國紡織化學家和染色家協會)召開的上漿專題研討會(WarpSizingSymposium)也專題研討了"纖維與漿料間的粘附性的判別問題",認為經紗
A、重漿與輕漿:
這是在上世紀50年代初的上漿工藝大爭論:1954年以前,我國主要使用生物發酵法及氯化鋅浸漬分解的淀粉漿,由于分解的不均勻性,漿的粘度很高,所用的壓漿力又較低,只能采用重漿工藝路線(上漿率在20%左右)。
1954年后,全國范圍使用淀粉的化學分解劑,以硅酸鈉(也有使用氯胺T的)分解淀粉的方法,使上漿工藝大大地前進了一步,淀粉得到了充分而又均勻的分解,上漿率有明顯的降低(例如:2321市布的經紗上漿率由16%下降到8%)。當時在全
B、高溫上漿與低溫上漿
上世紀70年代~80年代,在滌/棉混紡紗上漿中,基本上都是使用以PVA為主體的混合漿,有的甚至用純PVA上漿。
由于國產的1799PVA的醇解度已超過99mol%,它的溶解很困難,必需在煮沸后才能溶解。因此當時多數紡織廠主要用95℃以上的高溫上漿的工藝。這個高溫也帶來了《漿斑》的大量增加,造成經紗斷頭增加和漿斑疵點明顯增多。當時用得最好的代表是:河北石家莊幾個棉紡織廠,生產水平一直在國內前列。
有些紡織廠(其中:以上海國棉六廠為代表)提出并使用了低溫上漿工藝,PVA經溶解后,以低于80℃的溫度上漿,上海國棉六廠一度曾堅持用50℃左右的工藝上漿。它在織機的織造工藝作了一定的配合后,其織造效果同樣達到了國內先進水平,而它的《漿斑》疵點卻大大減少。
這兩種上漿工藝,在1981年四川內江市召開的《全國漿紗技術經驗交流會》上作了專題研討。對高溫和低溫,以及對PVA結皮問題作了詳盡的分析。明確了PVA高溫時容易結皮的基本原因是它的成膜性太好引起的。高溫時,漿液表面與液面上的空氣層溫差大,表面水份容易揮發,導致PVA結皮。
討論結果認為,低溫上漿確實能減少漿斑疵點,但要掌握這上漿工藝,對擋車工的技術要求高,一般紡織廠難以自始至終做到。因此后來一般紡織廠在對滌/棉紗上漿時,仍以高溫上漿工藝為多。
C、滑石粉在上漿中的作用:減磨還是增磨!?
滑石粉在上世紀80年代之前,一直是作為上漿用的主要輔助漿料之一,被紡織界稱?quot;減摩劑",即它有降低漿紗表面摩擦的性能,并使漿紗更光滑。50年代以前和國外資本主義國家也常把它作為《增重劑》用于上漿,以增加坯布的重量,在市場上可賣出好的價格。
滑石粉作為減摩劑在
也是在1981年四川內江召開的《全國漿紗技術經驗交流會》上,當時的西北紡織工學院黃柏齡老師首先提出了:《滑石粉是一個增磨劑》的論點。當時有一批上漿工作者提出了異議,尤其是一些上海紡織廠的上漿技術人員堅持認為它是"減摩的"。會上華東紡織工學院幾位老師也支持是增磨的看法,并作了’微觀’的分析。經過會上深入討論:如果,滑石粉在漿紗和織布機的機件之間能任意滾動的話,這時滑石粉是具有減摩效能,即漿滑動摩擦轉為滾動摩擦。但在漿紗上的滑石粉是被漿膜鑲"死"在漿紗的表面,因此在織造時導致了漿紗表面粗糙,磨損加大(相似于一張"砂皮紙"),從而得出滑石粉確是增加漿紗對織布機的機件磨損。
在這會上,得到以石家莊為代表的北方上漿工作者的認同,回廠后很快取消了滑石粉的使用;而以上海為代表的一批上漿工作者顯然持有不同看法,回廠后仍堅持使用滑石粉的配方。但經過若干年后,他們也就不再使用滑石粉作為輔助漿料了。滑石粉作為上漿的輔助材料也就此消失了。
現在這個觀點已為大家所接受,也有一點體會:生產中出現的情況要深入分析事物的本質。充分討論是揭示本質的條件;接受更正確實要有一個"過程"和"時間"。
D、浸透為主還是被復為主
在重漿的上漿工藝中,顯然是以被復為主的。在用化學分解劑的輕漿上漿工藝中,為了保證對經紗有一定的增強功效,也就提出了應以浸透為主。
在我國紡織上漿生產中,一
E、起泡與消泡
以淀粉為主體的漿液有時調漿、煮漿不得法,漿液會起泡。漿液泡沫會造成"輕漿"的疵點。一般情況下它很易處理,只需在漿槽中臨時加入少量的硬脂酸鈉,即能去除。
但在起用了PVA漿料后,由于PVA很易起泡,尤其是部份醇解的PVA(例如:1788)。因此,消泡問題成為上漿工作者面臨的一個新課題,消泡劑也常作為一種輔助漿料,出現在漿料配方中。
在生產實際應用中,常發現加了常用的消泡劑后,有時不僅沒有消泡,反而會出現更多的泡沫。這就使我們著手了解和分析"起泡和消泡"的實質性問題。
起泡現象是漿液中存有氣體或空氣時,這些氣泡在一定條件下(如:溫度升高或攪拌加劇等等)漂浮在漿液表面所形成的。
對常用的消泡劑的化學結構分析:消泡劑實質是一類表面活性劑,也即是一種降低液體表面張力的物質。
由此可見,若漿液表層積有氣泡,則加入少量的表面活性劑(例如:硬脂酸鈉),以降低漿液的表面張力,使氣泡的泡膜很快破裂,起到了消泡效果。這時它是一個消泡劑。
若預先在調漿時先加入這類表面活性劑,則煮成的漿液表面張力較低,反而會使外界的空氣更容易進入漿液中,導致起泡。這時它實質是一個"起泡劑"了。
因此這類表面活性劑的作用有它的兩面性,要害是它的使用方式和加入的時機。
F、粘度與粘性
一度在紡織廠的上漿工作者,曾把漿液的粘度高低視作為漿液粘性的大與小。甚至把漿槽中用漏斗
7、其它
這半個世紀來,上漿工藝的探討還有不少,例如:壓漿輥的包布是外包細布好,還是只用絨布好?包包布好,還是光輥好?表面帶微孔好,還是光滑的好?在漿液供應方式上熟漿供應好,還是半熟漿供應好?多烘筒漿紗機上烘筒溫度高低的分布?……。在本系列中無法詳細敘述了。
三、上漿方式的演變
上漿方式與上漿工藝的研究已有較長歷史,傳統沿用的主要是"浸漿方式"上漿;數十年前也出現過:有溶劑上漿、泡沫上漿等(表3)。近年來,主要進展是在高壓上漿、預濕上漿、"冷上漿"、"拖漿式上漿"和在線檢測(Onlinedetect)等方面。這些研究對提高上漿效果、降低漿料消耗、減少環境污染、節約漿紗成本方面都有一定作用。
表3:上漿方式研究概況
上漿方式  | 研究年代(廿世紀)  | 進展狀況  | 
高壓上漿  | 七十年代  | 1975年出產品,現已廣為應用  | 
溶劑上漿  | 七十年代  | 1975年樣機展出,1979年后消失  | 
熱熔上漿  | 七十年代  | 1974年發表專利,后無進展  | 
泡沫上漿  | 八十年代  | 有樣機展出,無商品機  | 
預濕上漿  | 九十年代  | 1992長絲機,1997短纖紗上漿機商品  | 
“冷上漿”  | 九十年代  | 1999年有樣機  | 
拖漿式上漿  | 九十年代  | 2000年有樣機  | 
A、高壓上漿:
高壓上漿是《現代紡織上漿》使用得最成功的一種上漿工藝,巳被廣泛用于國內外新型漿紗機制造,以及老機改造的重要內容。
高壓上
《二高一低》是近幾年來我國紡織上漿界研究得最多的課題,取得了大家的共識。現代紡織上漿中,應該走高壓上漿的工藝
B、溶劑上漿:
溶劑上漿的研究開始于上世紀的60年代,1975年的米蘭的國際紡織機械展覽會上曾有樣機展出,隨后由于溶劑的回收、環保和成本問題,未能投入工廠的實際應用。現僅僅作為一個曾經出現過的上漿方式列入《上漿工藝史》。
它是以低比熱、低沸點的有機溶劑代替水作為經紗上漿用的液體。溶劑上漿的優點是:有機溶劑的表面張力小。對纖維的潤濕作用強,漿在紗上分布均勻;能量消耗低(有機溶劑的蒸發熱只有水的1/8~1/10);沸點低容易干燥,有利于漿紗速度的提高。
當時英國的潑拉脫(Platt)是用1,1,1-三氯乙烷;德國的祖克(Sucker)用全氯乙烯為溶劑。這兩種漿紗機都在1975年展出過。也曾生產過幾臺《溶劑上漿機》在紡織廠中生產性試用。
得出的結論是:溶劑上漿的研究成果是令人滿意的,但實際使用是不可能的,沒有工業上的使用價值。溶劑的揮發逸出雖可用過濾、負壓法得到一定的解決,但仍不能消除對空氣的污染問題。1979年的國際紡織機械展覽會及其以后,再也沒有溶劑上漿機展出。在對《清潔生產》更高要求的現代社會,溶劑上漿似乎也只能作為《上漿工藝史》的一個史話內容。
C、用CO2的無水上漿:
以CO2為溶劑,主要也是從印染行業的《CO2印花技術》嫁接過來的,實質上仍屬于《溶劑上漿》范疇。液態CO2是化學惰性物、不燃、易揮發、價格較廉。從原理來說,確是一個可利用的溶劑,并可大大地減少排放的廢物,節約
D、熱熔上漿:
熱熔上漿早在1974年就有專利發表,曾有好幾個國家的上漿工作者研究過。最初設想是用在長絲上漿,因它不須很多的浸透。主要是用具有潤滑性的添加物,如高熔點的合成蠟和添加劑,通過加熱熔融狀態使它附著于紗上,不需要任何溶劑。所用漿料預先按工藝要求,將粘著劑、增塑劑等配制而成。上漿方式是使紗通過一系列加熱的導輥把熔融狀的漿料粘附在紗條上。上漿速度據說可達250m/min以上,上漿率用導輥的表面速率來控制。退漿方法應根據所用漿料而異,有時需要特殊的退漿設備。
1979年美國公布了這方面的成果,并由百林頓公司(BurlingtonImdustries)所發展,曾有兩個紡織廠安裝了熱熔漿紗機作生產性試用。并把這項專利生產權轉讓給美國’西點’公司(WestPointCo.)。
它是在整經機上,在筒子架與車頭之間安裝一個有溝槽羅拉的上漿器。每根紗占有一個溝槽,經紗以正常的整經速度(600m/min)通過緩慢轉動的溝槽羅拉(10轉/分)。溝槽羅拉被加熱到較高溫度,使熔融狀態的漿料涂沫在紗上,經紗在到達經軸前,漿料已冷卻凝固。它的優點是:毛羽貼伏好、能源消耗低。存在問題主要是:漿料凝固速度、漿紗間的粘連、上漿均勻性等。
關鍵是尋找合適的熱熔性漿料,后因這問題未能很好解決,沒有用于工業性生產。但它的思路,卻為后人所用,即現時的"冷上漿"(見下述的"冷上漿")。
E、泡沫上漿:
其原理和設想是引自《泡沫整理》和《泡沫印花》。主要是利用泡沫所產生的巨大表面積,增加漿液與經紗的表面接觸,以提高上
F、預濕上漿(PrewetWarpSizing)
預濕上漿的研究開始于四十多年前,但進展一直不大,看法也不盡相同。到1992年國外才開始有預濕上漿裝置用于長絲上漿機;1997年用于短纖紗上漿機。并已見之於市場,德國的祖克(SuckerMuller)、瑞士的貝寧格(Benninger)和美國的西點(WestPoint)漿紗機制造商都有"預濕上漿"裝置供應。我國近年來,也有人在探索預濕上漿的方式與效果,山東濰坊四棉作過生產性的探索,淮北二棉自行設計一套預濕機構,在車間使用,看來有一定效果。
預濕上漿是在漿紗機的經軸架與漿槽之間插放一個預濕水槽,經紗進入漿槽前,先在一個預濕槽中,用90℃左右的熱水浸漬和擠軋(擠軋壓力在10,000daN,對棉紗來說合宜的吸水率應保持在40%左右),使熱水充分浸透經紗,并確保經紗上的蠟質、果膠質和脂肪物質能有一定的熔化和洗滌作用。從而保證了后面浸漿時,有一個良好的潤濕性能和吸漿條件。
預濕方式有二:一種是獨立式的雙浸雙壓預濕槽;另一種是聯合式的預濕漿槽。瑞士貝寧格公司推薦獨立式的雙浸雙壓預濕槽,認為效果最好,其作用最充分。德國祖克推薦的"WETSIZE"是聯合式的預濕漿槽。他們都有溫度控制系統,以蒸汽直接加熱水;用水平檢測儀調節液面高度;并有過濾水循環系統保證水質和預
瑞士Benninger公司稱:采用預濕的上漿工藝,可節省漿料,并能改善織造運行性能。預濕工藝是用熱水對經紗浸濕,同時進行洗滌,以獲得較好的經紗表面上漿,增加漿料對經紗的粘附力,降低經紗毛羽,提高經紗斷裂強力和耐磨性。預濕上漿的主要好處是顯著降低上漿率,因而減少上漿成本。根據上漿率的情況,也可改善可織造性,織機斷頭少,織造效率高。其次,由于漿料造成的環境污染也可降低。
在《亞洲紡織》期刊上對瑞士Benninger公司的《預濕上漿》有較詳細介紹,可參考:
根據應用范圍和運行要求,提供兩種類型的最佳預濕基本工藝:
──在帶有兩個洗滌區、兩個浸沒輥和兩對軋輥的分隔槽中預濕﹔
──在預濕后接著上漿的預濕和上漿相結合。工業應用實踐表明,采用雙浸雙軋的預濕工藝可獲得最好的結果。這樣強烈的浸濕和洗滌使熱水充分地滲透經紗。用兩個浸漬區優化了洗滌作用。第一對軋輥不僅可以阻擋塵雜,而且從經紗中排擠出空氣,因而在第二浸漬區內可吸收更多的水分。在浸漬區滯留較長,即使對于較粗的紗線也可達到較高的速度。
預濕需要達到10,000daN高壓的軋輥,以充分擠出水分,避免沖淡漿槽中的漿液。90℃的高水溫確保對于棉果膠質之類的水洗作用。
采用直接蒸氣加熱的溫度控制系統,最新的液面測量技朮調節液面,以及過濾水循環系統,保證預濕工藝可控制和可再現性。
預濕槽離漿槽的距離較短,以防止濕紗冷卻過度和發生上漿時的有關問題。該公司將這種預濕槽主要用于高產量長流程的上漿工藝。粗號紗最好用此方法預濕。由于預濕槽占地較大,這種結構主要建議用于單漿槽漿紗機。
據制造商介紹:預濕式上漿使漿料對經紗的粘附力增加、漿紗毛羽減少、耐磨性增強、斷裂強度也有所提高。也即經紗的可織性有所提高、織造時經紗斷頭率可降低、織機效率能增加。因而上漿率可降低、上漿成本也能下降。據國內的預濕上漿裝置的生產性試驗,漿紗的機械性能有所改
H、拖漿式上漿(ChimgelSizingMethod)
德國的CHIMITEX公司推出了這種《拖漿式》的上漿方式,他們稱為MA上漿技術(Minimum-liquorApplicationTechnique)。對不能承受過大張力和伸長的紗線(例如:細支羊毛紗、粘膠纖維紗)來說,確也是一種值得嘗試的上漿方式。它沒有浸漬,也沒有壓漿,主要依靠經紗壓向拖漿輥表面吸到漿液。因此,經紗與拖漿輥的接觸角、接觸壓力、經紗與拖漿輥的速度和接觸時間、漿液粘度等都是關鍵因素。同時要求所用漿液要有較高的濃度,顯然,吸漿量不會很大,上漿溫度也可較低(45℃)。據稱,上漿率比傳統上漿方法低38%的情況下,仍有同樣的織造效果。
也有專用商品漿料(Powersize)供應于這種方式上漿,其主要成份是低粘度、低分子量的聚乙烯醇,也有用其他的分子量較低的聚合物,并配有潤濕劑和防腐劑等。據介紹用在T/C混紡紗上漿也有很好效果。
I、克茨法(Cutts)上漿
它不用壓力而用有刻槽的輥。槽輥浸沒在漿液中,并由二把刮漿刀抹去多余的漿液。經紗在刻槽輥和表面包有橡膠的上漿輥之間的壓榨點處與漿液接觸,吸取漿液。它的主要特點是單側上漿,耗用漿料少,形成表面上漿。
四、在線檢測與監控(OnLineDetect)
眾所周知,漿紗質量是織造的關鍵因素之一。最近美國有一個統計分析,對中等價位的織物織造時,每仃臺一次,它的經濟損失在$0.5~$1.0.。則對一個有二百臺劍桿織機的工廠來說,若斷頭每增加1根/10萬緯(約相當于增加0.1根/臺時),則每年要損失$500,000,是一筆相當可觀的數字。這也可說是《漿紗老虎口》的一種數字表達。
因此,對漿紗機的計算機質量監控,是各個機械制造商所必需考慮的、也是使用漿紗機
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