纱线上浆浆纱工艺浆料配方.pptx
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1、本章内容安排本章内容安排本章授课时数20授课次数10每次授课时数2本章的目的与要求1、熟悉各种主浆纱的上浆性能和应用。2、掌握经纱上浆原理和浆纱质量控制。本章重点主浆料的性质、化学结构和上浆性能。浆纱机的上浆理论。本章难点主浆料的化学结构与上浆性能的关系。浆纱上浆机理。浆纱烘燥机理。第1页/共170页织造过程中经纱受力织造过程中经纱受力开口:拉伸、弯曲、摩擦引纬:与梭子的摩擦打纬:冲击、与筘齿等的摩擦单位长度的纱线从织轴上退绕下来直至形成织物30005000次程度不同的反复拉伸、屈曲和摩擦作用。第2页/共170页浆纱(浆纱(warping sizing)的目的的目的1.增强:浆液浸透(soak
2、age)到经纱内部,增加纤维之间的抱合力,强力增加。2.减摩:浆液在经纱表面被覆(coverage)形成浆膜(sizing film),贴服毛羽,纱身光滑。3.保伸:尽量保持纱线的弹性提高经纱的可织性(weavability)。第3页/共170页上浆工作所起到的积极作用上浆工作所起到的积极作用1.耐磨性改善:abrasion resistance2.纤维集束性改善,纱线断裂强度提高(breaking tenacity)3.良好的弹性(elasticity)、可弯性(flexibility)及断裂伸长4.纱线毛羽贴服,表面光滑5.具有合适的湿度(humidity)6.获得增重效果7.获得部分织物
3、后整理效果第4页/共170页本章主要内容本章主要内容浆料浆液的调制和质量控制经纱上浆烘燥原理浆纱的质量控制与检验上浆工艺浆纱综合讨论第5页/共170页第一节第一节 浆料浆料(sizing materials)浆液性能:化学物理性质的均匀性和稳定性;对纤维材料的亲和性及浸润性;适宜的粘度。浆膜性能:对纤维材料的粘附性;强度、耐磨性、弹性、可弯性;适度的吸湿性,可溶性;防腐性。浆料分类:粘着剂、助剂。第6页/共170页粘着剂分类粘着剂分类第7页/共170页一、粘着剂一、粘着剂(adhesive)(一)淀粉(starch)(二)变性淀粉(三)聚乙烯醇PVA(四)丙烯酸系浆料(五)其它粘着剂第8页/共
4、170页(一)淀粉(天然淀粉)(一)淀粉(天然淀粉)1.淀粉的成分淀粉:65%-85%,白色或微黄色,细腻粉末粗脂肪粗蛋白:微生物良好的培殖基,可溶性蛋白质易使浆液起泡。灰分纤维素水分第9页/共170页2.2.淀粉的化学结构淀粉的化学结构分子式(C6H10O5)n 按大分子形态分:直链淀粉支链淀粉聚合度n200-4000600-6000水溶性冷水分散,溶于热水热水分散,水中膨胀特点低粘度,浆膜弹性好高粘度,浆膜粘附力大第10页/共170页直链和支链淀粉的化学结构式直链和支链淀粉的化学结构式直链淀粉支链淀粉第11页/共170页3.3.淀粉的化学性质淀粉的化学性质氧化,用次氯酸钠氧化成氧化淀粉,用
5、于棉、棉/富,与PVA混合使用于T/C。酸化,在无机酸的作用下生成酸化淀粉。醚化,和环氧乙烷反应生成醚化淀粉。酯化,和酯化剂反应生成酯化淀粉。接枝淀粉,侧基上加长链结构,与丙烯酸类接枝共聚第12页/共170页4.4.淀粉在水中膨胀糊化三阶段淀粉在水中膨胀糊化三阶段吸湿阶段:常温水渗透压力下,少量水分扩散到颗粒内部,体积略膨胀,粘度无明显变化。膨胀阶段:t,渗透压体积膨胀相互挤压粘度增大。温度一定时,粒子开始破坏变成半透明的分散液,粘度最大,开始破坏的现象叫做开始糊化。糊化阶段:温度升高直链分化、分支链破坏、粘度下降并趋于稳定状态成完全糊化。第13页/共170页5.5.浆液粘度浆液粘度(visc
6、osity)的概念的概念定义:浆液流动时的内摩擦力的物理量。单 位:动 力 粘 度,泊(P),1P=100cP(厘 泊)1P=0.1Pa.S(帕 秒),1cp=1mPa.S(毫帕秒)。影响因素(A)浓度增加、粘度增加(B)聚合度增加、分子量增加、粘度增加(C)温度增高、粘度下降(D)搅拌快、粘度下降测定方法:旋转式粘度计(viscosimeter)恩式粘度计 漏斗式粘度计 第14页/共170页6.6.淀粉的上浆性质淀粉的上浆性质浸透性,呈水分散性糊化成浆,能浸透,欠佳成膜性,聚合度高、强度大、耐摩好、粗而硬弹性差粘附性,用于棉、人棉、富棉上浆,合纤差易退浆,环境污染小易腐败第15页/共170页
7、(二)变性淀粉(二)变性淀粉(modified starch)淀粉的缺点:调浆时间长,黏度大且稳定性差,属低浓高黏浆料,浆膜脆硬 以各种天然淀粉为母体,通过化学、物力或其他方式使天然淀粉的性能发生显著变化而形成的产品称为变性淀粉。第16页/共170页变性技术发展阶段第一代转化淀粉第二代淀粉衍生物第三代接枝淀粉品种酸解淀粉氧化淀粉交联淀粉、淀粉酯、淀粉醚各种接枝淀粉变性方式解聚反应氧化反应引入化学基团或低分子化合物接入具有一定聚合度的合成物变性目的降低聚合度及粘度,提高水分散性,增加使用浓度。提高对合纤的粘附性,增加浆膜柔韧性,提高水分散性,稳定浆液粘度兼有淀粉及接入合成物的有点,代替全部或大部
8、分合成浆料。1.各种变性淀粉的变性方式及变性目的各种变性淀粉的变性方式及变性目的第17页/共170页酸解淀粉(酸解淀粉(acid hydrolysis starch)变性原理:加无机酸于淀粉悬浊液,降低淀粉分子甙健活化能,使大分子断裂,降低聚合度。必须控制水解程度。上浆性能:浆液粘度低,流动性好,但粘度稳定性略有下降;浆膜较脆硬,与原淀粉相似;对亲水性纤维有很好的粘附性,可代替10-30%的合成浆料。第18页/共170页氧化淀粉(氧化淀粉(oxidized starch)变性原理:用强氧化剂对淀粉大分子中的甙健进行氧化断裂,并使其羟基氧化成醛基和羧基。上将性能:粘度低,流动性好,浸透性强,粘度
9、稳定性好,不易凝胶,与原淀粉相比,它对亲水性纤维的粘附性有所提高,形成浆膜比较坚韧,是棉纱、粘胶纱的良好浆料。第19页/共170页酯化淀粉(酯化淀粉(esterified starch)变性原理:淀粉大分子中的羟基被化学活泼性较强的酯化剂(有机酸或无机酸)酯化的产物。由醋酸淀粉酯、磷酸淀粉酯、尿素淀粉(氨基甲酸酯淀粉)等。上浆性能:疏水性酯基的引入,对合纤的粘附性、亲和力加强;浆液粘度稳定,流动性好,不易凝胶,浆膜较柔韧,可用于棉、毛、粘胶、涤棉混纺纱上浆。第20页/共170页醚化淀粉(醚化淀粉(etherified starch)变性原理:淀粉大分子中的羟基被各种试剂(环氧乙烷)醚化,引入醚
10、化集团。有羧甲基淀粉、羟乙基淀粉等。上浆性能:水溶性和亲水性与取代基性能及取代度有关;淀粉醚浆液粘度稳定,浆膜较柔韧,低温时不易凝胶,适用于粘胶、羊毛等的低温上浆;对纤维素纤维有良好的粘附性;混溶性好第21页/共170页接枝淀粉(接枝淀粉(grafted starch)变性原理:将合成低聚物接枝到淀粉大分子上,根据经纱上浆的要求进行接枝改性设计,可以使接枝淀粉兼有两者之长。表现出优良的综合上浆性能。上浆性能:是最新一代、最有前途的一种变性淀粉,用于疏水性纤维上浆,可以全部或部分代替合成浆料。第22页/共170页(三)纤维素衍生物主要品种:CMC、HEC、MC上浆性能:1)高速搅拌能溶解2)黏度
11、随温度升高而下降;温度下降又重新回升;在中性或微碱性时黏度稳定3)浆膜光滑、柔韧、强度较高;但浆膜手感太软;浆膜吸湿性好;具有良好的乳化性,混溶性好第23页/共170页(四)动物胶用于毛纱、粘胶或醋酯长丝上浆上浆性能:1)水溶性:70度以上成水溶液 2)黏度:65-80度、PH值6-8时黏度稳定;3)对纤维素纤维和蛋白质纤维有良好的黏附性 4)浆膜较粗硬,弹性差 5)30-40度浆液易霉变、腐败第24页/共170页(五)聚乙烯醇(五)聚乙烯醇(PVAPVA)1.制成:聚醋酸乙烯(CH2CHOOCCH3)n在甲醇溶液中醇解而得,用少量烧碱作为接触剂。2.醇解度(dB):聚乙酸乙烯酯中,醋酸根被羟
12、基取代的程度。或聚乙烯醇大分子中,乙烯醇单元占整个单元的摩尔分数比 完全醇解PVA,(CH2CHOH)n dB99%部分醇解PVA,(CH2CHOH)x(CH2CHOOCH3)y,dB=88%。聚和度为x+y表示:1799 1795 1788 PVA205第25页/共170页3.3.物理性质物理性质无味、无臭、白色或淡黄色颗粒、粉末、片状或絮状,比重1.19-1.27。第26页/共170页4.PVA4.PVA的上浆性能的上浆性能(1)水溶性(water solubility):水溶性与醇解度有关,dB=85%88%最好;dB=98%,80度开始溶解;水溶性与聚合度有关,n=500,水溶性好,常
13、温速溶;n=1700,80度以上加热搅拌溶解。第27页/共170页4.PVA4.PVA的上浆性能的上浆性能(2)粘度与聚合度、醇解度、浓度、温度有关:温度一定,浓度越高,粘度越大;浓度一定,温度越高,粘度越小;聚和度越高,粘度越大;与醇解度的关系:dB=87%,粘度最小。第28页/共170页4.PVA4.PVA的上浆性能的上浆性能(3)粘附性不同dB的PVA对不同纤维的粘附性不同:完全醇解的PVA对亲水性纤维具有良好粘附性,例如涤纶;部分醇解的PVA对疏水性纤维的粘附性好。第29页/共170页4.PVA4.PVA的上浆性能的上浆性能(4)成膜性:浆膜强度高,弹性好,断裂伸长大,耐磨性好(5)混
14、溶性:具有良好的混溶性,混合液稳定,不分层。第30页/共170页4.PVA4.PVA的上浆性能的上浆性能(6)浸透性:优于淀粉浆,也属被覆性浆料,部分醇解PVA优于完全醇解PVA。(7)其它性质:吸湿再溶,织造再粘,开口不清;结皮,造成浆膜撕裂,毛羽增多;起泡,上浆不匀;分纱困难,采用湿分绞,浆液加助剂。第31页/共170页5.5.应用应用短纤纱,贴附毛羽,减小摩擦,采用聚合度大的PVA;长丝,浸透集束作用,采用低聚合度亲水纤维,完全醇解PVA疏水纤维,部分醇解PVA第32页/共170页6.PVA6.PVA的变性的变性丙烯酰胺共聚变性:“T”型变性PVA内酯化变性:丙烯酸酯参与共聚再内酯化接枝
15、共聚:引入低聚和度的丙烯酸类物质效果不佳,难降解,污染大 第33页/共170页(六)丙烯酸系浆料(六)丙烯酸系浆料单体结构:RCH2CCOOR,R和R不同,可得不同单体,常用:聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、丙烯酸酯类共聚物、聚丙烯酸及盐第34页/共170页1.1.聚丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯PMAPMA习惯称为甲酯浆 80年代开始应用1)制成:2)基本特征:粘稠白色乳状液,有大蒜气味,总固体率约14%,PH值7.5-8.5,高温、高速搅拌可溶于水。3)组分:甲酯(85%)、丙烯酸钠盐(8%)、丙烯睛(7%)第35页/共170页4 4)上浆性能)上浆性能A水溶性:可与任何比例的水互溶。B成膜性:弹性好、柔
16、韧、强度低、耐磨差、柔而不坚,吸湿再粘严重C粘附性:对疏水纤维粘附好。D温度敏感、冬季易发硬、需加柔软剂,夏季不加,雨天吸湿性大。E遇重金属盐类生成沉淀,使用软水。第36页/共170页2.聚丙烯酰胺浆料 称酰胺浆:80年代开始应用 1)制成:丙烯酰胺共聚而成 2)基本特征:8-10%含固量 3)上浆特性:良好的水溶性,遇无机离子絮凝沉降 浆液成膜性好,浆膜强度高,伸度低 用于苎麻、棉、粘胶、涤棉织物的经纱上浆第37页/共170页3.3.丙烯酸酯类多元共聚物丙烯酸酯类多元共聚物制成:丙烯酸甲酯、乙酯或丁酯、丙烯酸或丙烯酸盐等单体多元共聚而成。普通丙烯酸酯:丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙(丁)酯三元
17、共聚物。GM-B改性丙烯酸酯:再加入丙烯腈成为四元共聚物。GM-C改性丙烯酸酯:再加入玻璃化温度高的甲基丙烯酸类单体形成四元共聚物。合成浆料LY-3N第38页/共170页4.聚丙烯酸盐多元共聚浆料产品:丙烯酸、丙烯酰胺二元共聚物丙烯酸、丙烯腈、丙烯酰胺三元共聚丙烯酸、丙烯酰胺、醋酸乙烯酯、丙烯腈四元共聚上浆特性:含固量25-30%,对亲水性纤维的黏附性较好,用于棉、粘胶、苎麻、涤棉纱上浆第39页/共170页5.固体聚丙烯酸(酯)浆料第三代产品,含固量95%以上,有丙烯酸酯和丙烯酸盐两类产品不应以固态产品来衡量丙烯酸类的先进性第40页/共170页6.6.喷水织造用浆料喷水织造用浆料聚丙烯酸盐类:
18、CH2CHCOORCH2CHCOONH4 调浆时-COONH4使浆料具有水溶性 烘燥:放出氨气,CH2CHCOORCH2CHCOOH 退浆:碱煮练,CH2CHCOORCH2CHCOONa 性能:有氨臭,粘附力较低,浓度低,烘燥时脱氨不完全,影响浆膜的耐水性。第41页/共170页6.喷水织造用浆料喷水织造用浆料聚丙烯酸酯乳液:以丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯乳液聚合共聚而成烘燥:水分子逸出退浆:碱煮练第42页/共170页(五)聚酯浆料制成:对苯二甲酸、二元醇(乙二酸)等有机物共聚,含-NH2 -OH -COO-特点:含固量高,水溶性好、粘度低、渗透性好、对聚酯纤维粘附性好;浆膜柔
19、软光滑,韧性大,抗拉强度高,吸湿性好。能部分或完全取代PVA。CD-200聚酯浆料 第43页/共170页(六)组合(即用)浆料浆料的发展趋势。分两条技术路线:1.以变性PVA为主辅以变性淀粉。2.以丙烯酸类共聚树脂为主辅以变性淀粉。第44页/共170页(六)组合(即用)浆料新型OIS系列即用浆料以天然高分子玉米淀粉为主要原料,采用变性淀粉研究新技术与改性乙烯聚合物及晶型改良助剂进行物化组合的新一代产品。混溶性、水溶性好,浆液不分层,改进了浆料的质量,适于纯棉与棉混纺等低特、高密织物经纱的上浆。第45页/共170页二、助剂(二、助剂(sizing auxiliaries)用于改善粘着剂某些性能不
20、足,使浆液获得优良的综合性能的辅助材料。种类多,用量少选用时考虑相溶性和调浆操作方便第46页/共170页1.1.淀粉分解剂淀粉分解剂(starch splitter)使用场合:淀粉聚合度大,粘度高,流动差,调浆时间长,必须加之。机理:使淀粉大分子甙键断裂,聚合度粘度下降,改善浆液流动性;降低淀粉的糊化温度,缩短调浆时间。物质及用量:1)碱性分解剂:硅酸钠,用量4-8%,火碱(0.5%-1%)先中和分后分解,防止“结硅”现象。第47页/共170页1.1.淀粉分解剂淀粉分解剂(starch splitter)2)酸性分解剂,盐酸0.2-0.3%、硫酸0.4-0.5%,要中和,不稳定。3)氧化分解剂
21、,氯胺T(0.4-0.5%),次氯酸钠(0.5-1.2%)。以上两种分解剂调浆是极少用,集中在淀粉加工厂进行酸结和氧化,有利于浆纱质量的稳定。第48页/共170页2.2.浸透剂浸透剂(penetrant)使用场合:高密品种,疏水合纤上浆,浸透不足的浆液。机理:降低浆液表面张力,利于浆液向纱内浸透、扩散、增加浸透性。物质及用量:表面活性剂类,例土耳其红油、JFC、平平加O,用量过多,易起泡,造成上浆不匀。第49页/共170页3.3.柔软润滑剂柔软润滑剂 (softening agent)使用场合:浆膜脆硬、粗糙,如淀粉浆。机理:减小浆膜大分子间结合力,增加浆膜可塑性,提高平滑度。物质及用量:浆纱
22、油脂26%。用量过大,浆膜强度下降 蜡片,新一代柔软润滑剂,用量5-9%用于淀粉等浆料第50页/共170页4.4.抗静电剂抗静电剂 (antistatic agent)机理:中和纱线上的负离子或增加吸收性,以消除静电积聚。用量:阳离子型SN、抗静电剂MPN、乳白灵等应用:疏水合纤第51页/共170页5.5.润滑剂润滑剂(lubricant)机理:使浆纱表面润滑,减小表面摩擦,提高耐磨性。物质用量:石蜡,硬脂酸等,上蜡率0.10.3%。应用场合:合成纤维和细特高密织物。第52页/共170页 机理:调节浆液的酸碱度种类:酸性和碱性6.中和剂(neutralizing agent)第53页/共170
23、页7.7.防腐剂(防腐剂(antisepticagentantisepticagent应用场合:淀粉易腐败,造成霉变。机理:抑制霉菌生长。物质:2萘酚,用量0.20.4%,毒性大 福尔马林1%,用量过大,粘度下降。双氯酚,无毒第54页/共170页8.8.吸湿剂吸湿剂(deliquescent agent)机理:浆膜吸湿增加,改善弹性和柔韧性,减少脆断。物质:甘油12%应用:淀粉浆冬季使用。第55页/共170页9.9.消泡剂消泡剂(difoamer)机理:附着表面,降低气泡膜的强度和韧度,使泡沫破裂。物质:硬脂酸,松节油。应用:加入浆槽。第56页/共170页10.10.增重填充剂增重填充剂(we
24、ighter)滑石粉第57页/共170页1111.溶剂溶剂(solvent)水中含重金属盐类,生成沉淀,粘度下降。硬度:1升水中含相当于10mg氧化钙的重金属盐类称1度,大于8度称硬水。调浆用5度的软水。第58页/共170页作业作业1.经纱为什么上浆,目的是什么?2.经纱上浆后的性能有哪些改善?3.试述淀粉成浆的三个阶段4.什么是粘度,含义是什么?5.试述淀粉的上浆性能6.试述淀粉的变性目的及种类7.试述PVA的醇解度与水溶性的关系8.CMC的上浆特性第59页/共170页第二节第二节 浆液配方与调浆浆液配方与调浆浆液配方浆液的调制 浆液质量控制:含固率、淀粉生浆浓度、粘度、PH值、粘着力、浆膜
25、性能第60页/共170页一、浆液配方一、浆液配方(sizing instruction)(一)浆液组分的选择正确选择浆料组分,合理制定浆料配比1.浆料组分的选择:粘着剂和助剂,遵循以下原则。1)根据纱线的纤维材料选择浆料相似相容原理,双方应具有相同的基团或相似的极性,常用纤维和粘着剂化学结构对照表P98第61页/共170页(一一)浆液组分的选择浆液组分的选择2)根据纱线特数和品质选择浆料细特纱:浸透增强并兼顾被覆,上将率较高,选择性能较优的合成浆料和变性淀粉。粗特纱:上浆以被覆为主,兼顾浸透,上浆率较低。捻度较大的纱线:浆液中适当加入浸透剂,增加浆液的流动性。股线:上轻浆或过水,贴付毛羽,稳定
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