（纺织工程专业论文）苎麻纱上浆工艺的研究.pdf

苎麻纱上浆工艺的研究中文摘要 苎麻纱上浆工艺的研究 中文摘要 苎麻单纤维具有强度高，伸长小，纤维支数低，纤维弯曲和扭转刚度大，纤维间 抱合性差的特点，因而苎麻纱上会产生大量硬而长的毛羽。这些毛羽在浆纱过程中不 易得到充分贴伏，织造过程中易造成开口不清、经纱断头，产生大量织疵，表面毛羽 还会影响织物外观风格。 本论文对苎麻纱的浆料配方和上浆工艺进行了优化设计，得出了最佳浆料配方和 上浆工艺路线。具体结论为： 浆料配方方面：选用氧化玉米淀粉、完全醇解p v a 和聚丙烯酸酯共聚浆料三种 粘着剂混合用于苎麻纱上浆，并采用“二次通用旋转试验设计法”，把其中两种粘着剂 的浓度比例作为输入变量x ，浆纱的各项质量指标作为输出变量y ，通过试验和回归 统计，建立起比较精确的统计关系y = f ( x ) ，利用这些关系找出各种粘着剂的最优 配比。研究结果表明氧化玉米淀粉、完全醇解p v a 和聚丙烯酸酯三种粘着剂浓度等 量配制( 均为3 ) 时，纱线耐磨性、毛羽指数达到最佳效果。： 工艺路线方面：通过分析，认为采用“高浓度、中粘度、大压浆力、高上浆率上 浆，重浸透、贴伏毛羽；湿分绞、较大张力、低烘出回潮、后上油，保护浆膜”的浆 纱工艺路线较为合适。 研究结果经过小批量的实际生产试验得以证实。采用论文研究得出的浆料配方和 上浆工艺后，浆纱毛羽帖伏好，织机台时断头率降低4 根，织造效率提高3 3 ，织物 ? 下机一等品率提高2 9 5 。 关键词：苎麻纱、毛羽、浆料配方、上浆工艺 作者：刘学锋 指导教师：王国和 苎麻纱上浆工艺的研究英文摘要 r e s e a r c h i n go nt h es i z i n gt e c h n i c so fr a m i e y a r n a b s t r a c t r a m i ef i b e r st e n s i l es t r e n g t hi sh i g l la n di t st e n s i l es t r a i ni sl o w i t sf i b e rc o u n ti sl o w a n di t sr i g i d i t yo ff l e x u r ei sl l i g h ，f i b e r sa l en o te a s yt oe n c l a s pe a c ho t h e r a sar e s u l t , l o t s o fh a l 池e s 8e m e r g e s t h e s el o n g , r i g i da n dl a r 9 9n u m b e r so fh a 硫l e s sn o te a s yt ob e i m p r o v e di nt h ep l d c c 鼹o fs i z i n g ，i tw i l lc a l l s ei n d i s t i n c ts h e d d i n g ，w a r pb r e a k a g ea n da g r e a td e a lo fw e a v i n gf l a w s ，a n dt h ep r o d u e d v i t ya n d 删i 锣o ff a b r i cc o u l db ea f f e c t e d t h ee x t e r i o rh a i r i n e s sw i l la f f e c tt h ea p p e a r a n c eo ft h ef a b r i ct o o， t h es i z i n gf o r m u l aa n ds i z i n gt e c h n i q u e sw e r eo p t i m i z e dd e s i g ni nt h et h e s i s , g a v et h e b e s ts i z i n gf o r m u l aa n ds i z i n gt e c h n i q u e s t h ec o n c l u s i o 璐a 坞： i nr e g a r dt ot h es i z i n gf o r m u l a ：o x i d i z e dc 0 1s t a r c h , c o m p l e t e l ya l c o h o l i z e dp v a a n dp o l y p r o p y l e n ea c i de s t e rw e r ec h o s e na sa d h e s i v ei nt h es i z i n go f r a m i ey a r n w ea d o p t t h e g e n e r a lq u a d r a t i cr o t a t i o nt e s tm e t h o d i nt h ew o r ko ft e c h n o l o g yo p t i m i z a t i o n , t a k i n g t h er a t i oo fd e n s i t i e so ft w oa d h e s i v e s 鹤i n p u t , xa n dt h eq u a l i t yi n d e x e s 私o u t p u t , y t l 啪u g he x p e r i m e n t sa n dr e g r e s s i o ns t a t i s t i c s ，a na c c u r a t ee q u a t i o ny = f ( x ) 、糯s e tu p ，b y w h i c ho p t i m u mp r o p o r t i o nw a sf o u n d t h er e s u l to ft h i st h e s i si st h a tw h e no x i d i z e dc 0 1 s t a r c h , c o m p l e t e l ya l c o h o l i z e dp v aa n dp o l y p r o p y l e n ea c i de s t e ra r ea l l3 ，t h ew e a r r e s i s t a n c ea n dt h eh a i r l e s si n d e xa r eo p t i m a l a sr e g a r d st h ec r a f ts c h e m e ：t h r o u g ha n a l y s i s ，a na p p r o p r i a t ec r a f ts c h e m ei sa c h i e v e d , w h i c hi s h i g hc o n c e n t r a t i o n , m e d i u mv i s c o s i t y , h i g h e re t r u s i o n ，d e n s e l ys i z i n g ，s a t u r a t i n g ； g l u i n gh a i r i n e s s ；w e td i v i d e d , h i g h e rt e n s i o n , f e w e rd r y e dm o i s t u r e , o i l i n gf m a u y , p r o t e c t i n gc h o r i o n 啊1 er e s e a r c ha c h i e v e m e n tw a sa p p r o v e di nas m a l lv o l u m ep r o c e s s i n g b yu s i n gt h e s i z i n gp r o p o r t i o na n dt h ec r a f ts c h e m ef r o mt h i sp a p e r , t h ek 池s sw e r ew e l lg l u e d , 4 b r e a k a g e sw e 圮r e d u c e dp e rh o u rp e rm a c h i n e t h ew e a v i n ge f f i c i e n c yw a si m p r o v e db y 3 3 t h ef i r s tc l a s sr a t eo fo r i g i n a lt e x t i l ew a si m p r o v e db y2 9 5 k e ，rw o r d s ：r a l i ey a r n , h a i r i n e s s ，s i z i n gf o r m u l a , s i z i n gt e c h n i q u e w r i t t e n b y ：l i ux u ef e n g s u p e r v i s e db y ：w a n go u oh e i i 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学 或其它教育机构的学位证书而使用过的材料对本文的研究作出重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名： 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分 内容：论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 期：z ：垒 期：竺2 ：! ! 苎麻纱上浆t 艺的研究第一章绪论 第一章绪论 苎麻是我国的国宝，我国具有苎麻生长的良好的土壤、气候条件，现今苎麻产量 占世界总产量9 0 以a t 2 。苎麻纤维有着其他天然纤维所不具备的优良品质和特性， 在人们日益注重环境保护，追求自然、舒适的今天，苎麻产品将会成为人们优先选择 的绿色产品之一开发苎麻织物，对于合理利用自然资源，发扬我国的传统优势，增 强我国纺织产品的国际竞争力具有重要意义。 1 1 苎麻纺织的现状 1 1 1 苎麻产品的特点 苎麻为荨麻科苎麻属，系多年生宿根性草本植物，系多年生宿根性草本植物1 0 3 0 年以上。苎麻杆表皮可加工制作苎麻纺织用苎麻纤维。我国是世界上麻类资源最 丰富的国家之一，苎麻又作为使用最多的麻类资源，是历史上继葛、大麻后我国最早 使用的纺织纤维之一。苎麻纺织加工距今已有4 7 0 0 多年的历史，早在夏朝，苎麻夏 布的生产就相当普遍【2 】 一j ，苎麻纤维是初生韧皮纤维，存在于苎麻的初生韧皮部内。作为天然纤维素纤维， 苎麻纤维大分子含有大量的亲水性基团羟基( o h ) ，吸湿透汽，苎麻纤维中间 有沟状空腔，管壁多孔隙，因而透气性比棉纤维高三倍左右，吸湿放湿性好，服用舒 适。同时苎麻纤维含有叮咛、嘧啶、嘌呤等元素，对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、大 肠杆菌等都有不同程度的抑制效果，具有防腐、防菌、防霉等功能，适宜纺织各类卫 生保健用品，被公认为“天然纤维之王”。因此苎麻纤维具有良好的穿着服用性能， 苎麻织物具有粗犷、挺括、典雅、轻盈、凉爽、透气、抗菌、保健等优点，其优越性 与独特风格是别的纤维无法比拟的。它与棉、丝、毛或化纤进行混纺、交织，可以弥 补上述四大纤维的缺陷，达到最佳织物功效。因此，苎麻织物越来越受到消费者的欢 迎，尤其受到讲究舒适的国外消费者的青睐，并逐渐形成流行趋势。我国几乎9 0 的 苎麻产品都出口到了西方国家同。 苎麻纱上浆工艺的研究第一章绪论 1 1 2 苎麻纺织发展现状 1 苎麻纺织行业现况 数年来，我国的纺织品服装出口一直位居世界第一位。从1 9 8 3 年起到1 9 9 6 年， 纺织服装成为我国第一类出口商品，1 9 9 6 年后出口列机电产品之后居第二位，但仍 然是我国贸易顺差最大的商品，多年来为国家积累了大量外汇。其中，麻纺织品占有 相当大的比例苎麻素有“中国草之称，世界上大多数的苎麻产品来自中国【2 l 。 据中国纺织工业协会统计中心提供的信息：销售收入在5 0 0 万元以上的2 3 1 家纺 织工业企业统计、海关月报统计和中国麻纺行业协会( 苎麻专业委员会、亚麻专业委 员会、黄麻专业委员会) 的统计资料，得出了中国麻纺织工业主要加工能力发展状况， 如表1 - 1 所示： 表1 一l 中国麻纺织工业主要加工能力发展状况单位。：万锭 麻纱品种4 9 年以前5 0 - 6 0 年6 1 7 0 年7 1 8 0 年8 1 9 0 年9 1 - 2 0 0 0 年 苎麻纺锭0 7 82 0 42 7 04 5 91 7 0 02 5 0 0 亚麻纺锭1 9 l 1 7 0 1 9 51 0 7 62 2 5 0 黄麻纺锭 2 2 34 6 24 7 71 1 6 2 3 3 1 91 7 0 0 统计显示：麻纺织行业中苎麻的发展是比较快的，目前苎麻的生产加工能力也是 最强的。 我国的麻纺织产业在经历了八十年代的辉煌，九十年代的落寞之后，近几年进入 了缓慢恢复时期可以说，近两年来麻纺织行业的起色，主要归功于行业自身的内部 调整：摒弃不合理的配置，使加工能力和原麻产量相适应；适应市场需求，不断推陈 出新。但在我国已加入w t o ，全球经济一体化趋势加强的今天，我国麻纺织行业与 市场要求之间还有相当大的距离。 ， 2 0 0 2 年3 月在北京召开的中国麻纺行业协会 2 0 0 2 中国麻纺行业年会即第四届三 次理事会”，以产品、市场、入世”为主题进行了专门研讨。中国麻纺业协会理事会 长张世平认为，中国苎麻纺织行业是比较具有优势的国际竞争性行业，面对我国加入 世贸组织和国内苎麻纺织品市场的发展机遇，引导天然，绿色，健康，时尚的纺织品 服装潮流，加快苎麻纺织行业的发展，当前是最好的时机f l 】 目前，我国出口的8 0 麻纺织品为初加工产品，麻制成品所占比重较少。因此， 2 苎麻纱上浆工艺的研究第一章绪论 拓展国际，国内两个市场，扩大麻制品出口，加快结构性调整是摆在我们面前的一项 紧迫任务。张世平指出：当前要做的工作，一是要加快技术进步，在抓产品质量，增 加品种，提高麻制成品比重上有一个新突破；二是提高企业的技术装备水平我国现 有麻纺织设备8 0 是八十年代以前装备的，不适应开发新型产品的要求，因此要尽快 更新设备，增大无梭织机和自动络筒机数量；三是增强企业自我创新的能力。在设计， 开发和人才培养上下功夫，改变过去满足于做大路货，大订单的思维模式，跟踪国际 先进潮流，提升产品档次；四是加快企业改制重组步伐，有条件的可以组建麻纺集团， 增强企业的核心竞争力。我国麻纺织行业必须抓住机遇，实行结构调整，加快技术创 新，开发内销产品，以应对市场风险，实现产业升级i l 】。 2 苎麻纺织发展前景和方向 由于苎麻产品的优良特性，苎麻制品越来越被人们所喜爱。像澳毛和很多特殊材 质纤维制品都在世界及中国树立了很强的品牌观念一样，经过严格控制和运用国际操： 作方式产生的纺织类认证品牌越麻标志诞生了。苎麻标志是由中国麻纺行业协会 组建并经中国国家认证认可监督管理委员会批准的麻纺织行业第一家。开展苎麻标志 产品认证，可以将中国制造苎麻纺织标志产品认证推向世界并与世界接轨，成为国际 市场产品质量和消费的杠杆，树立中国麻纺织产品的国际声誉，增强中国麻纺企业的 国际竞争力【 据江西苎麻纺织集团公司物价处提供的信息资料显示：2 0 0 4 年6 月份以来，全 国苎麻纺织品价格呈现持续上涨，原麻价格由去年的5 0 0 0 元左右上涨到今年的6 5 0 0 元一吨，纯麻纱由原来的2 5 0 0 0 元一吨上升到3 3 0 0 0 元左右一吨，高支纱涨幅更大， 由去年的3 0 0 0 0 元左右每吨上涨到今年的近4 0 0 0 0 元每吨，成品胚布价格也有较大幅 度上涨。全国麻价格持续上涨的主要原因是：我国加入世界贸易组织后，市场对苎麻 的需求不断增加，由于中国是原麻生产的主要国家，产量占全世界的9 0 以上，因此 在市场需求量大的时候，供应就显得相对偏紧【l 】，所以苎麻产品市场前景看好。 为进一步提高我国苎麻纺织制品在国际上的优势地位，麻纺行业协会提出苎麻纺 织技术进步的几个方向。在加大新产品开发力度，提高苎麻纺织产品附加值方面，主 要内容有：( 1 ) 、提高纺纱支数，开发高支纱产品；( 2 ) 、新型纤维、功能纤维和麻混纺 产品的开发；( 3 ) 、多组份纤维的混纺比对纱线和织物风格影响的研究；( 4 ) 、纯苎麻或 混纺的针织产品开发；( 5 ) 、以苎麻为主要原料的产业用纺织品的研究开发；( 6 ) 、环保 3 苎麻纱上浆工艺的研究 第一章绪论 型复合地膜的研究开发；( 7 ) 、大力开发苎麻类家用纺织品、苎麻类工艺产品和苎麻类 服装、服饰 因此，我们认为：只要加快技术进步，提高产品质量，苎麻纺织的发展前景是 光明的【1 1 。 1 2 苎麻纱织造加工中存在的问题及分析 1 2 1 苎麻纱织造加工中存在的问题 苎麻纱线上长而多又硬的毛羽，在织前准备中往往得不到充分贴伏，在织造过程 中，相邻纱线上的毛羽互相纠缠，造成开口不清，形成大量织疵，影响织造效率；而 且这些长而多、长而硬的毛羽极易在停经片处造成大量的麻纤维堆积，尤其是靠近综 丝的前面两排停经片处极易堆积麻纤维及其吸附的浆料而纠缠结团，造成相邻的两根 甚至多根经纱同时在停经片处纠缠在一起，导致大量织造断头，甚至若不及时将这些 吸附浆料的麻纤维团块清除，布机难以开出，即使勉强开出，也会因两根或多根经纱 纠缠在一起，使其在停经片后面的纱线无法前进，而使停经片前面的纱段张力不断增 大，形成布面吊经疵点，最终也必将因纱线张力过大断头。同时，即使浆纱毛羽贴伏 较好，如果浆纱硬挺，也极易造成织造时的脆断头，甚至在经纱断头后会因浆纱硬挺 而造成停经片无法及时下落，无法及时停车，使断纱横在梭口间，导致梭子运行不稳 而轧梭。 1 2 2 问题分析 显然，造成上述问题的根本原因是苎麻纱线上那些长而多、长而硬的毛羽，既形 成大量织疵，影响织造效率，也影响织物的外观、手感和服用性能。由于苎麻纱线以 织造夏季较轻薄的织物为主，纱线毛羽问题就更为突出。 l 、苎麻细纱毛羽的产生： 苎麻纤维分子结构排列整齐，结晶度和取向度较高，大分子、基原纤、微原纤的 螺旋角较小( 约为6 8 0 ) ，因而苎麻单纤维强度高，伸长变形较小，纤维弯曲和 扭转刚度大，纤维支数低，纤维间抱合力差，在成纱过程中，纤维转移频率较低，不 易抱和，造成纱线毛羽多且硬而长，纱线强力不匀率高。织造过程中，由于成纱截面 中纤维根数少且纤维刚性大，纤维问抱和力差，纱线在反复的拉伸摩擦作用下，纤维 4 苎麻纱上浆工艺的研究 第一章绪论 之间会产生较大的相对滑移，纤维易从纱体中离析出来，使毛羽增多 2 、苎麻细纱毛羽的性状 毛羽是指伸出纱线基体表面部分的纤维。在纱体的四周都可能有毛羽伸出，且 在纱体的整个长度上散布着。 苎麻纱的毛羽大致可分为三类： ( 1 ) 纤维一端突出在细纱的外面； ( 2 ) 呈圈状的纤维弓出在细纱的外面； ( 3 ) 整根纤维呈弓形，中部在细纱中，两端在细纱外面。 由于苎麻纤维较长，一根纤维在细纱中可同时存在上述两种状态。其中纤维一 端在细纱内部，而另一端露出在细纱外面的毛羽所占数量最多约7 0 8 0 ；呈圈状 的毛羽约占5 左右，数量少且比较短；纤维中部在细纱中，两端在细纱外面的毛猾 约占1 5 - - 2 0 8 。纤维一端与两端露出在细纱外面的毛羽的数量之和占毛羽总数的 9 5 左右，这类毛羽比较长，直接影响纱线的可织性，影响织物的外观和服用性能。 据有关资料表明：苎麻细纱中长度为l 3 删n 的毛羽占毛羽总数的7 8 6 2 左右， 3 - - 5 m m 长度的毛羽占毛羽总数的1 7 2 4 左右，5 m m 以上长度的毛羽占毛羽总数的 4 1 4 左右其中3 m m 以上的毛羽称为有害毛：羽t 9 1 。 所以，影响织机断头率、造成大量布面疵点，并影响织物外观、手感和服用性能 的主要是纤维一端或两端露出在细纱表面的长3 m m 以上的毛羽 1 2 3 解决问题的途径 由于苎麻纱既具有强度高、条干好、湿强大的优点，同时又存在刚度大、弹性差、 毛羽长而多、长而硬的缺点，因此解决问题关键在于既要贴伏其长而多、长而硬的毛 羽，又要设法使纱线柔韧耐磨。 浆纱工程是减少纱线毛羽、提高纱线耐磨性的关键工序。应该研究制定合理的浆 料配方和上浆工艺，使纱线毛羽伏帖，保持纱线弹性，增加纱线耐磨性能。近年来人 们在纯苎麻浆纱技术上进行过大量的探索，但有关纯苎麻纱浆料配方、浆纱工艺路线 等关键技术问题，尚未形成比较一致的认识，织造中经纱的毛羽问题一直未得到有效 解决。 苎麻纱上浆工艺的研究第一章绪论 1 3 本课题研究的目的、意义和内容 1 3 1 本课题的研究目的和意义 本论文要解决的主要问题是研究制定合理的浆料配方和上浆工艺，使纱线毛羽伏 帖，保持纱线弹性，增加纱线耐磨性能。进而提高织造效率和产品质量，进而提高织 造效率和产品质量，提高产品档次，增加企业效益；同时，增加我国苎麻产品的国际 竞争力，为国家创造更多的外汇 1 3 2 研究内容： ( 1 ) 在浆料配方方面，采用二次通用旋转试验设计方法得出合理的浆料配方。 ( 2 ) 在工艺路线方面，分析现有工艺存在的问题，研究制定合理的上浆工艺路 线。 ( 3 ) 以本文研究制定的浆料配方和上浆工艺进行小批量的浆纱生产试验，并对 浆纱质量、织造效率、织物质量进行测试，以检验该研究的有效性。 6 苎麻纱上浆工艺的研究 第二章苎麻产品的特点及其加工技术 第二章苎麻产品的特点及其加工技术 2 1 苎麻纤维及纱线的特点 苎麻纤维是初生韧皮纤维，属单细胞纤维，其主要性能指标见表2 1 ： 表2 一l苎麻纤维的主要性能指标阴 支数纤维平均 强度杨氏模量 长度不匀纤维直断裂伸弹性恢 短纤维率 n m长度衄 g dg d 率c v 径f a n 长率 复率( 4 0 m m 以下) 1 5 0 0 2 1 0 0 6 0 以上 5 - 71 9 0 - 2 1 08 52 m 4 52 _ 46 0 5 0 苎麻纤维很长，一般达6 0 - - 2 5 0 m m ，最长达5 5 0 m m ，故可以利用单纤维纺纱； 宽度也较大，达2 0 4 5 1 u n 。在麻茎横断面中可看到苎麻细胞排列疏松、零星，没有 明显的束状组合，纤维细胞的断面形状各异，细胞大小差异较大。分子排列的取向度 较高，大分子、基原纤、微原纤的螺旋角较小( 约为6 8 0 ) 纤维中的原纤取向度高 达9 1 3 。原纤中微原纤排列密实，缝隙孔洞小，结晶度达9 1 2 网。因而苎麻单纤 维强度高，伸长变形较小，耐腐蚀性好。苎麻纤维中间有沟状空腔，管壁多孔隙，因 而透气性比棉纤维高三倍左右，吸湿性好，放湿快，纤维湿强度较干强度高2 0 - 3 0 ， 纤维长度较长，细度较粗。苎麻是麻纤维中品质最好的纤维。同时苎麻纤维含有叮咛、 嘧啶、嘌呤等元素，对金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、大肠杆菌等都有不同程度的抑制 效果，具有防腐、防菌、防霉等功能，适宜纺织各类卫生保健用品，被公认为“天然 纤维之王”i l l 。 纯苎麻纱一般均采用长麻纤维为原料，其纤维长度一般在7 0 9 0 m m , 主体长度约 为8 2 5 m m ，所以纱线条干好、强度高。一般认为条干不匀是麻纱的一大特点，强度 不匀率高是苎麻的一大缺陷，但由于一般苎麻均采用精梳长麻纺纱，且纱特较小的麻 纱一般多经过复精梳工序，事实上纯苎麻纱实测( 见下表) 也表明，其强度不匀率问 题并不十分突出。 7 苎麻纱上浆工艺的研究第二章苎麻产品的特点及其加工技术 表2 - 22 8 t e x 苎麻纱实测物理指标汇总表1 3 j 复精梳未复精梳 物理指标 abcad 捻度1 0 c m 6 6 56 66 4 56 6 56 5 平均强力( c n )6 2 86 2 l6 0 35 3 05 5 0 强力不匀( ) 1 0 11 2 81 1 91 2 9 1 3 4 回潮率( ) 6 58 36 96 86 3 断裂伸长( ) 3 22 42 82 2 2 1 重量偏差( )1 2旬8+ o 6o 。42 7 注：表中a 、b 、c 、d 分别代表安徽、四川、江西、江苏某厂 总之，苎麻纤维是麻纤维中品质最好的纤维，纤维长度长、强度高、支数低、刚 度高、伸长小、吸湿好、放湿快，并具有防腐、防菌、防霉等功能。苎麻纱的特点是 强度高、条干好、湿强大，但纱线弹性差、表面毛羽多而长1 2 2 苎麻纺织j j nm 技术与工艺 2 2 1 苎麻纺纱技术的发展 1 苎麻牵切纺纱新技术 牵切纺纱工艺作为一项具有突破性成就的新工艺广泛应用于化纤行业，现在有厂 家将其用于苎麻纺纱。从工艺过程上讲，苎麻牵切纺纱是将纺纱性能较好的适纺纤维 在不经过开松和梳理的情况下直接喂入纺纱装置中，原来工艺中对纤维的针齿梳理由 牵切式的平行梳理所代替。其工艺流程为：原麻_ 预处理一脱胶- 软麻_ 给湿加油一+ 堆仓_ 牵切_ 精梳_ 并条一粗纱一细纱。优点是：纤维长度的均匀性好；短纤维数量 的减少，很大程度上减少了由于短纤维在麻网中的失控分散而在麻条中产生小节；梳 针梳理环节的减少使纤维不再因为频繁地在两个针齿间转移不良与相互揉搓等产生 麻粒和自点；减少了纤维在开松及梳理环节受到的损伤；由于缩短了工艺流程，可提 高生产效率及经济效益。 2 生物脱胶技术 苎麻在纺纱前，要先脱去原麻中的胶质获得单纤维，目前多是采用化学脱胶。化 学脱胶的主要工序是浸酸与碱煮，在这个过程中，会降低麻纤维强度，最主要的是脱 8 苎麻纱上浆工艺的研究第二章苎麻产品的特点及其加工技术 胶废液多且污染严重。苎麻全生物脱胶技术是我国苎麻脱胶技术发展的必然趋势。二 十世纪八十年代以来，我国苎麻纺织战线的科技工作者与生物技术的专家们一道进行 了不懈的努力，并取得了一定的成绩，尤其是进入九十年代以后，在果胶酶和半纤维 素酶的研究以及苎麻生化联合脱胶技术方面有所突破。但木质素酶的研究、生物脱胶 废水的综合利用还有待于解决，苎麻全生物脱胶技术全面、成功地应用于生产还有较 长的路要走【3 1 3 用“紧密纺技术，减少纱线毛羽 因苎麻纤维长且长度不匀率高，纤维强度高，伸长变形较小，纤维粗硬，纤维间 抱合力差。利用紧密纺纱技术，可使须条较紧密地排列，缩小了加捻三角区须条带的 宽度，有利于将须条中的纤维可靠地卷捻到纱条中，从而大幅度地减少了毛羽，改善 成纱质量。 4 利用气流纺纱，改善成纱质量 喷气纺纱是把罗拉牵伸输出的须条，经过两个气流旋转方向相反的双喷嘴所形成 的涡流场推动纱条回转，对纱条进行加捻成纱。喷气纱条干均匀度好，成纱条干c v 值和细节数均明显好于同类环锭纱，且纱疵少，特别是粗节少，因而减少了织造断头， 可提高织机效率，特别适用于剑杆织机和喷气织机等新型织机的织造 5 改进精梳工艺，纺制细特纱 苎麻纤维分子结构排列整齐，结晶度和取向度较高，因而苎麻单纤维强度高，伸 长变形较小，纤维弯曲和扭转刚度大。由于纤维很粗，成纱截面中纤维根数少且纤维 刚性大，纤维闻抱和力差，所以不易纺出细特纱线，成纱支数偏低，纱线粗硬。 在苎麻新工艺设备上纺低特纯麻纱，为了使精梳麻条中的纤维长度、短纤维、麻 粒数能够达到或控制在一定的标准范围，一般需采用复精梳工艺，正确选择初精梳、 复精梳的拔取隔距对提高条子的均匀度，降低杂质、麻粒含量，提高挡车工的工作 效率，降低机器设备的损耗，具有积极作用 2 2 2 苎麻织造加工技术的发展 如前所述，苎麻纱表面存在大量长而硬的毛羽，而且由于麻纱截面中纤维根数少 且纤维刚性大，纤维间抱和力差，织造过程中，纱线在反复的拉伸摩擦作用下，纤维 之间会产生较大的相对滑移，纤维易从纱体中离析出来，使毛羽增多。那些长而多、 9 苎麻纱上浆工艺的研究 第二章苎麻产品的特点及其加工技术 长而硬的毛羽，既形成大量织疵，影响织造效率，也影响织物的外观、手感和服用性 能。由于苎麻纱线以织造夏季较轻薄的织物为主，纱线毛羽问题就更为突出。所以织 造加工中要解决的主要问题是如何克服毛羽的影响。在络筒、整经等加工中要抑制毛 羽的增加，在浆纱过程中既要贴伏其长而多、长而硬的毛羽，又要设法使纱线柔韧耐 磨，从而减少在织造过程中毛羽的再生。 苎麻纱织造加工设备主要是采用棉织设备，因棉织设备的类型非常齐全、工艺技 术已相当成熟，所以用于麻纱织造时，只需针对苎麻纱特点做相应的工艺调整即可 1 络整技术 因为苎麻纱毛羽较多、纱线较刚硬，所以在络整加工中，应减少毛羽的增加，尽 量保持原纱弹性。需要适当减小络整的速度和张力，减小对苎麻纱的摩擦和拉伸，减 少静电积聚。 目前国内使用的络筒机主要是1 3 3 2 m d 型普通槽筒式络筒机和自动络筒机。自动 络筒机高速高效、工艺配置合理，络筒质量好，但价格昂贵，在麻纺织厂用量不是很 多。对普通槽筒式络筒机进行技术改造，制定合理的上机工艺，也可收到很好的效果， 如采用金属槽筒、电子清纱器、空气捻接技术等，而且有实力的企业多数都完成了这 些改造。在速度方面1 3 3 2 m 型络简机速度宜在5 0 0 m m i n 左右或更低，自动络筒机宜 在9 0 0 m m i n 左右或更低，以减少对纱线的摩擦和毛羽增加 整经工序控制整经张力、减少摩擦，采用经轴直接传动的新型整经机可满足这些 要求。适当减少每轴经纱头份以增大经纱间距，减少相互摩擦和纠缠【刀，采用中等偏 低的车速，以上措施都可有效地保护纱线的原有物理机械性能。 2 浆纱技术 浆纱工程是减少纱线毛羽、提高纱线耐磨性的关键工序。近年来人们在苎麻浆纱 技术方面进行了大量的探索，但有关苎麻纱上浆的浆料配方、浆纱工艺路线等关键技 术问题，尚未形成比较一致的认识，织造中经纱的问题( 经纱受停经片、综丝、钢筘 的摩擦，增加大量毛羽，造成开口不清、经纱断头，既形成大量织疵，影响织造效率， 也影响织物外观与手感) 。直没有得到有效解决。研究制定合理的浆料配方和上浆工 艺，使纱线毛羽伏帖，保持纱线弹性，增加纱线耐磨性能，是苎麻纱织造加工中要解 决的重要课题。 3 织造技术 l o 苎麻纱上浆工艺的研究第二章苎麻产品的特点及其加工技术 根据我国苎麻织造技术的发展状况，现在多数企业还都是采用有梭织机进行织 造，有梭织机梭口高度大，纱线伸长大，引纬过程中梭子对经纱摩擦大，容易造成毛 羽大量再生，开口不清，断头增加，严重影响织造效率和产品质量。若采用剑杆织机 或片梭织机，因其梭口高度小，引纬时对经纱摩擦小，可减少毛羽的再生，降低经纱 断头。但织机车速不宜快，否则，经纱受到摩擦拉伸加剧，仍会增加毛羽，增加断头 和织疵【1 2 1 。 织造车间相对湿度应控制在7 8 哆钍2 ，有利于保持浆膜的柔韧性和完整性，改善 苎麻经纱的弹性，提高其耐磨性，减少毛羽的再生【1 3 1 。 2 3 国内外在苎麻纱上浆方面的研究现状 2 3 1 浆料配方方面 根据“相似相容”原理，应选用与苎麻纤维分子结构相似的粘着剂作为主浆料，这 类粘着剂主要有淀粉( 包括变性淀粉) 、p v a ( 聚乙烯醇) 、c m c ( 羧甲基纤维素) 、 p m a ( 聚丙烯酸酯) 、p a m ( 聚丙烯酰胺) 及丙烯酸类共聚浆料等。 淀粉浆粘度高、浸透性差，形成的浆膜较粗硬，不耐磨，用纯淀粉浆不易帖伏苎 麻纤维长而粗硬的毛羽，因此苎麻纱上浆不宜全部采用纯淀粉浆。虽然变性淀粉的上 浆性能得到了较大改善，其浆膜强度和弹性仍不能满足织造要求。生产中一般习惯选 用p v a 和淀粉( 或氧化淀粉) 作主粘着剂【1 1 】，但浆纱分纱时浆膜易撕裂，浆膜不均 匀，织造中落浆严重。若采用纯化学浆，如p v a + p a m 浆，浆纱的强力、弹性及毛羽 的被覆情况均较好，但成本较高。采用成膜性好、强力、弹性高的p v a 作为主浆料， 降低强力不匀率，加适量成本较低的氧化玉米淀粉，再加少量能形成柔软浆膜，且弹 性、伸长好的p a m ，采用低温混合上浆，中等粘度，有利于浆纱操作和保证浆纱质 量，但各种粘着剂的配比比较随意，一般是凭感觉，浆纱质量不稳定。许德生老师曾 采用p v a 、p a m 、c i v i c 、氧化玉米淀粉四种粘着剂，按四因子二次回归正交设计试 验方法进行过研究并确定出浆料最优配方，结论是p v a 为主浆料，据介绍有一定效 果f 1 2 1 。 目前，聚丙烯酸类浆料越来越多地得到了应用。聚丙烯酸类浆料种类很多，有些 品种对苎麻纤维粘附力很强，浆膜坚韧耐磨，浆液不易结皮起泡，性能稳定，退浆也 苎麻纱上浆工艺的研究第二章苎麻产品的特点及其加工技术 容易f 瑚，所以，一些厂家已尝试以聚丙烯酸类浆料作为主浆料进行苎麻纱线上浆f 1 5 1 ， 但也仅是尝试。 2 3 2 浆纱工艺方面 苎麻纱上浆常采用g 1 4 2 系列或g a 3 0 1 、g a 3 3 1 等型号的浆纱机。 苎麻纱的浆纱工艺，有厂家采用了“小张力、保伸长、重被覆、贴毛羽、大回潮、 中上浆”的浆纱工艺路线川。 一般认为，苎麻纱弹性差，浆纱时要尽可能减少其弹性损失需采用“小张力，保 伸长”的工艺，但事实上，由于苎麻纱强度高不易伸长，适当增加张力，并不会造成 其弹性的多少损失，同时苎麻纱纤维刚性大，苎麻上浆后刚性更大，如果采用小张力 的工艺配置，理论上有利于减少苎麻纱的弹性损失，但实际上采用小张力不仅浆纱卷 绕时无法将纱线卷紧，织轴卷绕密度很小，影响织造生产，而且不利于干、湿分绞， 特别是在于分绞时，极易造成纱线断头。 烘出回潮率大，浆膜强韧，分纱困难，尤其在采用p v a 为主的混合浆液时，在 上浆率较大的情况下，则干分绞时浆膜破坏现象严重，纱线毛羽重新增加。 纯苎麻纱浆纱的上浆率有人认为应达到7 5 9 ；也有人认为，上浆率应在1 0 1 1 能取得良好的织造效果，但也有的认为上浆率应达到1 5 为好【3 】。中薄型苎麻织 物采用中上浆( 上浆率为7 5 9 ) ，但生产中仍存在毛羽外露及与邻纱缠绕造成断 头的现象【2 】，可见“中上浆”制织薄型苎麻织物时上浆率偏低并不能很好地贴伏纱线毛 羽；虽然有人认为上浆率达1 0 - 11 ，织造效果较好，纱线毛羽贴伏，但在其生产经 纬密均不高的中幅织物时，经向断头率仍高达4 6 树台时，千根断头率为1 8 - 2 7 根时，其停台率仍然很高，织造效果也不理想【3 j 。 普遍认为d 5 1 3 钾麻纱上蜡必不可少，浆纱后上蜡对于提高织造开口的清晰度， 减少经纱断头是有明显效果，但浆纱后上蜡存在易出现蜡斑，印染退浆时蜡不易全部 退尽，极易出现染色不匀不易上色待问题，同时上蜡量必须严格控制，上蜡量超过5 co 时，浆纱表面蜡层极易在停经片处被停经片刮下，而形成蜡的聚集，而蜡聚集到一定 量后又将纤维吸附聚集在蜡层上，从而影响正常生产，造成经向断头。 目前，很多厂家正在研究应用“高浓、高压、低粘”的上浆工艺，这种上浆工艺也 比较适合用于苎麻纱线的上浆，已有厂家进行了试验【聊。 1 2 苎麻纱上浆工艺的研究第二章苎麻产品的特点及其加工技术 苎麻纱在干分绞时对浆纱表面被覆浆膜的破坏情况是相当严重的，且麻纱在干分 绞时，由于浆膜的撕裂又会产生大量的毛羽。为了解决这一问题，生产中在浆槽和烘 房之间常采用湿分绞棒，以保护浆膜完整，但使用湿分绞棒的根数各不相同，一般为 1 - 3 根【阍。 。有些浆纱机采用单经轴上浆，以降低纱线覆盖系数，提高纱线浸透与被覆的均匀 性，减少纱线之间的相互粘连【1 8 1 ，但这样生产效率就会大大降低。 2 3 3 国外在苎麻纱上浆方面的研究现状 世界上只有中国、日本、印度、巴西、哥伦比亚等少数几个国家出产苎麻，而且 中国是产麻大国，世界上大多数苎麻产品出自中国刚，所以国外苎麻纱上浆方面的资 料很少从仅有的资料来看，国外现多采用聚丙烯酸类浆料混合浆，采用单轴上浆圈 但单轴上浆会影响生产效率。 2 4 本章小结 本章主要介绍了苎麻纤维及其产品的基本特点。介绍了苎麻纺织加工技术的发展 概况。并针对本论文的主题“苎麻纱上浆的研究”，对目前国内外在苎麻纱上浆方面的 生产现状、生产工艺技术路线、发展趋势、已达到的水平以及存在的问题，进行了较 为详细、深入的分析。 苎麻纱上浆工艺的研究第三章苎麻纱上浆研究方案的制定 第三章苎麻纱上浆研究方案的制定 苎麻纱上浆的研究主要是制订合理的浆料配方和上浆工艺参数。其中合理的浆料 配方是保证上浆质量的基础。浆料配方包括浆料组分和浆料配比两个方面。 在确定浆料组分时，根据“相似相容”原理，应选用与苎麻纤维分子结构相似的粘 着剂作为主浆料。这类粘着剂主要有淀粉( 包括变性淀粉) 、p v a ( 聚乙烯醇) 、c m c ( 羧甲基纤维素) 、p m a ( 聚丙烯酸酯) 、p a m ( 聚丙烯酰胺) 及丙烯酸类共聚浆料 等。 确定浆料配比的工作主要是优选各种粘着剂相对于水的用量比例。目前，受纺织 工艺研究水平的限制，还不可能以理论分析的方法来精确计算各种粘着剂相对于水的 最优用量比例。一般都要依靠工艺设计人员丰富的生产经验和反复的工艺试验，才能 较好地完成浆料配比的优化工作。试验方法有很多，譬如旋转试验设计法、正交试验 设计法、“从好点出发”法等。一种好的试验方法应当具备次数少，包含信息较广，最 优配比的预报正确、可信等特点，纺织工艺优化工作采用二次通用旋转试验设计法， 是一种比较理想的试验设计方法。 试验得出的最优浆料配方还需要对浆纱质量进行测试来加以验证。 3 1 苎麻纱浆料组分的确定 粘着荆是一类具有粘附性的材料，它是调制浆液的主要材料。粘着剂的种类有很 多种，按其获得的方法不同，可分为天然粘着剂、变性粘着剂和合成粘着剂三大类， 各大类按其化学组成与结构的不同又可分为许多种。目前用于苎麻纱上浆的粘着剂主 要是淀粉( 包括各种变性淀粉) 、p v a ( 聚乙烯醇) 及聚丙烯酸类，又称三大浆料， 另外c m c 、褐藻酸钠等也有少量使用。现将苎麻经纱上浆常用的这三大类粘着剂及 c m c 的上浆性能进行简要介绍，同时阐述本研究中选用粘着剂的合理性 3 1 1 淀粉及其变性浆料的上浆性能 淀粉是最早用于经纱上浆的一种粘着剂，而且是用量最大的粘着剂。这是因为淀 粉在上浆方面有着其它粘着剂难以取代的优势。淀粉的资源丰富、制取方便、价格低 1 4 苎麻纱上浆工艺的研究第三章苎麻纱上浆研究方案的制定 廉、没有污染、对亲水性的天然及再生纤维素纤维具有良好的粘附性和一定的成膜性， 基本上能满足这些纤维纱线的上浆要求近年来，各种变性淀粉的大量开发和应用， 大大弥补了原淀粉在用于纤维素纤维上浆方面的不足，并且也扩大了淀粉浆的使用范 围，大量用于各种化学纤维纱线及混纺纱线的上浆 1 原淀粉的上浆性能 各类淀粉一般来说是白色或微带黄色的粉末状固体，富有光泽，手感细腻，比重 为1 6 左右 淀粉是一种天然高聚物，属于多糖类物质，它是由小葡萄糖缩聚而成的。根据其 缩聚方式，淀粉大分子分为直链淀粉和支链淀粉。直链淀粉聚合度较小，能溶于热水， 浆液不粘稠，低温易凝胶，形成的浆膜强度及弹性都较高，但不能保证适当的浆膜厚 度和上浆率。支链淀粉聚合度高，不溶于水，在水中能吸水膨胀形成粘稠的糊状且不 凝胶，但浆膜脆硬。用于粘着剂的淀粉必须含有适当比例的直链淀粉和支链淀粉，一 般含量为直链淀粉占2 0 左右，支链淀粉占8 0 左右淀粉是以固体颗粒的形式存 在，支链淀粉是主要成分，构成了颗粒的骨架。 淀粉颗粒不易糊化，调煮时间长；且淀粉多是以粒子碎片或分子集合体形式存在 于浆液中，浆液粘度高，低温又易凝胶，所以浸透性较差；分子属强极性的多羟基 结构，对结构相似的棉、麻纤维粘附性较好，各种淀粉中，玉米淀粉的粘附力最强： 由于淀粉分子聚合度较高，分子链长且带有大量支链，又为极性多羟基结构，大分子 柔顺性很差，形成的浆膜脆硬而且粗糙，弹性差，吸湿后或加柔软剂，浆膜性能会有 所改善。 由于原淀粉的上浆性能有很多不足，在生产中严重影响了上浆效果。同时淀粉大 分子中的每一个葡萄糖剩基含有三个羟基( o h ) ，具有醇的化学性质，能发生氧化、 醚化、酯化、热裂解等化学反应，可制得一系列的变形产品，改善了淀粉浆的上浆性 能，且扩大了淀粉浆的应用范围，可用于化学纤维及其混纺纱线上浆。 2 变性淀粉的上浆性能 。 变性淀粉的种类很多。根据变性淀粉的发展特点，将其发展过程分为三个阶段， 每个阶段的变性方式、变性目的、主要品种如下表3 1 。： 原淀粉用于苎麻纱线上浆时的主要问题是浆液粘度高，浆膜脆硬而且粗糙，弹性 差。造成这种现象的原因是大分子聚合度较高，分子链长且带有大量支链，大分子柔 1 5 苎麻纱上浆工艺的研究第三章苎麻纱上浆研究方案的制定 顺性很差改善成膜性的主要措旌是降低聚合度，并引入较大侧基，削弱分子间作用 力，提高大分子的柔顺性。用于苎麻纱上浆的浆料要求浸透性好，能形成柔韧耐磨的 浆膜，毛羽帖伏好。下面主要针对改善苎麻纱上浆质量所常用的变性淀粉进行介绍。 表3 1交性淀粉的发展进程 变性技术第一代变性淀粉第二代变性淀粉第三代变性淀粉 发展阶段转化淀粉姥粉衍生物接枝淀粉 引入化学基团或低分子接入有一定聚合度 变性方式解聚反应、氧化反应 化合物的合成物 降低聚合度及粘度，增加浆 提高对合成纤维的粘附 变性目的膜柔韧性，提高水分散性， 性，增加浆膜柔韧性，提 兼有淀粉及接入合成 高水分散性，稳定浆液粘 物的优点，代替全部 增加使用浓度( 高浓低粘型)或大部分合成浆料 度 酯化淀粉、醚化淀粉、 主要品种酸解淀粉、氧化淀粉、糊精各种接枝淀粉 交联淀粉、