經紗上漿是織造工程的關鍵環節,漿紗的目的主要是提高紗線的耐磨性,減少毛羽,適當增加紗線的強力,減少伸度,以承受經紗在織造過程中受到的機械作用力,提高紗線的可織性。退漿是織物前處理的基礎,坯布上的漿料必須去除,以利于印染加工,保證染色牢度和織物手感,退漿時也同時去除了部分天然雜質。常用的退漿方法較多,有酶、堿、酸和氧化劑退漿等,可根據坯布的品種、漿料組成情況、退漿要求和工廠設備,選用適當的退漿方法。
目前經紗上漿的漿料主要有淀粉、聚乙烯醇
(PVA)和聚丙烯酸類三大漿料。淀粉是天然多糖類高聚物,由于淀粉分子與纖維素分子有一定的相似性,因而它能吸附染料,尤其能與活性染料發生反應,可能產生印染浮色,影響色牢度,因此要求盡量退除。采用淀粉上漿的織物,一般采用堿、淀粉酶和氧化劑退漿。堿退漿有利于淀粉膨化,促進油脂皂化而退除;淀粉酶可將淀粉裂解成葡萄糖低聚物和小分子后用水洗去;氧化劑退漿是利用氧化劑將淀粉降解,并將其伯醇或仲醇基氧化成羧基,使之成為可以溶解的氧化淀粉分子。
PVA具有優良的成膜性、粘附性以及與其他漿料的相容性,是目前在合成纖維和其混紡紗的經紗上漿中的主要漿料之一。采用PVA漿料上漿的織物,如果退漿不盡,PVA的殘留物將會嚴重地影響后道染色和印花時的勻染性和染料滲透性,很容易造成染花。另一方面,PVA生物可降解性能較差,大量的PVA隨著退漿廢水進入江河湖泊,嚴重污染了水生態環境系統。在常用退漿方法中,氧化劑退漿法可以有效去除織物上的PVA漿料,是因為PVA大分子上的羥基被氧化成羰基,進一步氧化成羧基,同時還可使分子鏈斷裂;特別是在堿存在時,能使PVA的主鏈裂解,從而降低粘度、粘附性和薄膜強度。目前國內基本還沒有從退漿廢水中回收PVA,在這種情況下,雙氧水氧化退漿可以降解PVA,減輕對環境的污染,是一種值得推薦的方法。
聚丙烯酸漿料是丙烯酸類單體的均聚物、共聚物和共混物的總稱,其粘度較低、流動性好,對合成纖維有良好的粘附性,能與淀粉、PVA漿料很好地混用,適用于各類纖維的經紗上漿。水溶性聚丙烯酸漿料用表面’活.陛劑退漿即可退盡,在弱堿條件下羧酸基團離子化更容易退漿,也可采用氧化劑和低溫等離子體技術退漿,并且水溶性聚丙烯酸漿料易于被微生物降解,廢水處理容易,回收方便。
近年來,隨著紡織產品原料結構的變化,新型纖維的研制開發與應用,新型高速織機的采用以及人們環保節能意識的逐漸增強,國內外出現了許多新型紡織漿料,如氧化淀粉、醚化淀粉、酯化淀粉、接枝淀粉、纖維素衍生物、海藻酸鈉漿、動植物膠類等,這些漿料可溶或可分散在水中,其高分子主鏈含有N、0等雜原子,可以被生物降解,并且易于從織物上退漿。但是某些新型漿料,如乳液聚丙烯酸漿料和聚酯漿料,由于與常規漿料不同的結構與物理化學性質而表現出不同的退漿性能,經常被印染企業反映用常規方法不容易甚至不能退漿。本文重點討論這些新型漿料,特別是乳液聚丙烯酸漿料和聚酯漿料的特點以及退漿要點。
1、乳液聚丙烯酸漿料的特點及其退漿要點
水溶性聚丙烯酸漿料主要是由丙烯酰胺或(甲基)丙烯酸水溶性單體的均聚或共聚而成,當以丙烯酰胺均聚或以其為主共聚時,稱為“酰胺漿”,否則稱為“丙烯酸漿”,分子量一般較低,以便降低粘度適應上漿的需要,一般與變性淀粉配合用于純棉高支高密經紗,或與變性淀粉、PVA配合用于滌棉經紗。這類漿料對纖維素纖維粘附性好,水溶性優良,熱水即能退漿。為了增加對疏水纖維的粘附性,也常常加入(甲基)丙烯酸酯或丙烯腈、苯乙烯、醋酸乙烯等疏水性單體,其添加量以適應水溶液自由基聚合反應以及產物水溶性為限度。由于這種漿料大分子中存在著大量吸濕性較強的親水性單元,產生了吸濕再粘性問題,影響漿紗質量。
為了解決這個問題,國內外展開了大量的研究,目前較好的方法是采用比例較高的疏水單體自由基乳液共聚法合成一種新型的聚丙烯酸酯漿料,既能克服吸濕再粘問題,又能提高對合成纖維的粘附性。聚丙烯酸酯乳液漿料粘度較低、流動性好,可提高對紗線滲透性和對合成纖維的粘附勝;分子量較高,具有較好的機械性能;且具有廣泛的結構一性能可變性,通過對聚合單體種類及其配比的改變,漿膜性能可以從脆硬變化到柔軟。
早在20世紀70年代,國內就出現了“甲酯漿”,這是一種以丙烯酸甲酯為主體,添加少量丙烯酸和丙烯腈通過乳液聚合,并中和后得到的漿料乳白色粘滯狀膠體,用于提高滌/棉混紡紗的上漿質量。該漿料對滌綸有較強的粘附性,且形成的漿膜柔軟,延伸性好,水溶性好,便于退漿。Chan叫選用丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯、苯乙烯、丙烯酸以及甲基丙烯酸等單體,通過自由基乳液聚合制得乳液聚丙烯酸酯漿料,適合于噴水織機漿紗用。郭臘梅和周永元也研究了適合于滌棉混紡紗的聚丙烯酸類乳液漿料。通過添加丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯組分得到的共聚物玻璃化溫度較低,當與淀粉混合使用時,柔軟的漿膜可以改善淀粉的硬脆性,提高對纖維的粘附性。
一般乳液高聚物在干燥過程中破乳成膜,很難在水中通過重新乳化來退漿,并且由于乳液聚合物的分子量較大,丙烯酸酯聚合物具有較強的疏水性,采用乳液聚丙烯酸酯漿料退漿困難,具有較大的退漿風險性。工業適用的乳液聚丙烯酸酯漿料經常采用一定比例的丙烯酸、甲基丙烯酸共聚,這類漿料在弱酸性或中性條件下漿膜不溶于水,在堿性退漿液中羧基離子化,使漿料溶于水而退漿;或者再加入一定比例的醋酸乙烯酯或丙烯酸甲酯單體,這類聚合物的酯基容易在堿性條件下水解,成為羥基或羧酸鹽而溶解。
因此,含乳液聚丙烯酸酯漿料織物的退漿工藝可以選擇堿性退漿方法,pH值1 1以上較為合適。為了防止多價金屬離子對羧基的封閉,退漿液中應該添加必要的軟水劑或金屬絡合劑;為防止漿料從水中重新被織物吸附,可加入硅酸鈉、擴散劑、乳化劑等組分;加入適量潤濕劑和95℃以上的高溫保證均勻和徹底的退漿效果;高溫退漿后加強水洗,例如長車退漿出蒸箱后保證流水洗滌,防止漿料再沾污。
對于這種織物,選擇堿性雙氧水退漿方法也是合適的。雙氧水退漿的pH值為1l左右,除了需要合適的雙氧水穩定劑以外,其他與堿退漿工藝條件基本相似。
2、聚酯漿料的特點及其退漿要點
水溶性聚酯漿料是以對苯二甲酸和乙二醇單體為主要單體,加入一部分水溶性第三單體如問苯二甲酸(酯)磺酸鹽,或者再加入水溶性聚乙二醇作為親水單體以及破壞大分子規整性的其他單體,在高溫條件下通過酯化和縮聚反應合成的大分子。是一種主鏈含有酯基和水溶性基團的新型漿料。水溶性聚酯與滌綸纖維分子結構相近,因而對滌綸纖維具有優異的黏附性能。聚酯漿料用于滌棉紗上漿,可減少干分絞毛羽,大幅度提高滌/棉混紡經紗的漿紗性能,因此水分散性聚酯漿料具有大幅度取代PVA用于含滌經紗上漿的潛力。榮瑞萍等人研究表明聚酯漿料對提高滌綸及滌/棉紗線的抱合力方面遠遠優于淀粉和PVA,對于保護經紗起到了重要作用。
淀粉漿膜的斷裂伸長率較小,僅為2.5%左右,大大低于經紗在織機上承受的伸長率(5%~8%),漿膜容易破裂,使織造效率降低,而聚酯漿料具有很高的斷裂伸長率”,與淀粉共同使用時可大大增加混合漿膜的伸長率,提高漿膜韌性。由于水溶性聚酯與淀粉和完全醇解PVA都有良好的相容性,能較好地解決各成分之間相容性的問題,形成性能極好的混合漿膜。
水分散性聚酯漿料在水中為透明或半透明的微乳液,具有一定的疏水性;盡管該漿料在熱水中即可溶解,但由于與滌綸纖維優良的粘附性造成退漿困難。此外,聚酯漿對硬水、酸、濃鹽和濃堿都很敏感,將造成漿料在水中不溶解。含聚酯漿料坯布的退漿宜選擇lOg/L燒堿的弱堿退漿工藝或雙氧水退漿工藝,特別注意采用軟水劑或金屬絡合劑,避免含有Ca2+、Mg2+的硬水給聚酯漿料帶來不良的溶解性;與乳液聚丙烯酸酯漿料一樣,為防止漿料再沾污,需要添加一定的分散劑。
3、其它新型漿料及退漿要點
3.1變性淀粉
淀粉是最為傳統的經紗上漿材料,雖然它成膜性好,對親水性纖維粘附性強,漿膜強力高,但漿膜性脆而硬,伸度小,對疏水性纖維(如滌綸)粘附性差、成漿后漿液粘度高、穩定性差,漿液在較長時間內使用粘度變化較大,影響上漿質量。隨著各種新型纖維和無梭高速織機的發展,紡織業增加了對高檔變性淀粉的需求,深度變性淀粉由于大幅度改變了原淀粉的物理、化學特性而改善了對纖維的粘附性,從而提高漿紗質量,甚至可以完全取代PVA漿料”,是淀粉漿料的最重要的發展方向。取代度較高的深度變性淀粉漿料必然會降低淀粉酶解性能,采用酶退漿時需要做小樣試驗;
此外,深度疏水化變性淀粉,如接枝淀粉”、醋酸酯淀粉刪等,將降低漿料的水溶性,在坯布退漿前也需要小樣先鋒試驗,有針對性地制定退漿工藝。由于深度變性淀粉的化學單元結構仍然為糖苷鍵連接,容易水解或氧化降解,所以一般來說,采用堿退漿和堿一氧方法退漿對深度變性淀粉具有較好的適應性。
另一方面,為了控制生產過程的環境污染,節能減排,淀粉的干法變性工藝在很多品種上將取代傳統濕法加工,成為變性淀粉生產的一個重要發展方向。干法生產是淀粉在含少量水(通常20%左右)的情況下,將化學試劑與催化劑的混合溶液噴到干淀粉上,充分混合后,在60~80℃下反應1~3 h。
干法變性淀粉由于反應后產物不經水洗,因此產品含雜較多,在退漿時應該予以注意。例如,生產干法酸解淀粉的酸催化劑容易造成對設備的腐蝕,特別是采用鹽酸催化時,即使不銹鋼也容易溶蝕,使鐵離子或鐵銹殘留在產品中。在實踐中發現,對于這種漿料上漿的坯布在采用雙氧水退漿時容易造成布面破洞,因此在退漿配方中應該加大金屬絡合劑的用量。
采用干法生產的磷酸酯淀粉含有大量的磷酸鹽,含磷無機化合物隨廢水排放到江河后,使水體富營養化,導致生態破壞,由于磷酸鹽具有分散穩定和金屬絡合作用,退漿配方中可以少加或不加分散劑。氨基甲酸酯淀粉又稱尿素淀粉或酰胺淀粉,吸濕性和內增塑作用可改善淀粉漿膜的韌性和對纖維素纖維的黏著性能。一般在催化劑CuCl作用下采用干法于105℃~1 10℃條件下制備。因此氧化退漿時注意銅離子對織物的脆損作用;若干法生產時尿素用量較多,產物中的氮也可能引起江河水體富營養化,成為破壞生態的一個因素。
3.2植物膠
瓜爾膠是從瓜爾豆中提取的一種水溶性多糖,其分子主鏈由(1—4)一B—D甘露糖為單元聯接而成,側鏈由單個a一D一半乳糖組成并以(1—6)鍵與主鏈相接。從整個分子來看,半乳糖在主鏈上呈無規則分布,但以2個或3個一組為多。紡織上漿用瓜爾膠屬于化學改性天然植物高分子多糖類聚合物,能速溶于冷水中,溶液粘稠度高。瓜爾膠溶液穩定性好,長時間放置不分層,與淀粉、變性淀粉等其他漿料混容性良好,同時,瓜爾膠的耐磨性和耐屈次數都高于變性淀粉,具有良好的耐疲勞性,有利于提高漿紗性能。王愛華等人研究發現瓜爾膠加入變性淀粉中,可有效改善混合漿的成膜性和粘附性,但瓜爾膠的加入使得漿膜的水溶性有所降低,加入瓜爾膠的配方用于純棉紗的退漿率高于不含瓜爾膠配方,而用于滌棉混紡紗的退漿率稍低。
4、結束語
隨著紡織產品進一步向細支高密、粗中支高緊度、無梭織機高速智能化方向發展,以及各種新型纖維如天絲(Lyocell)、莫代爾(Modal)、吸濕快干纖維(Cool—max)、竹纖維以及大豆蛋白纖維等逐步被廣泛應用.高比例滌棉產品以及純滌綸織物需求量不斷增加,各種新型紡織漿料應運而生。印染企業在對新型紡織漿料上漿織物退漿時,經常會遇到退漿難的問題。要解決這些問題,首先是漿料研究和生產者在產品研發階段首先考慮新漿料的可退漿性,在推出新漿料時給出相應的退漿建議,包括退漿配方和工藝;漿紗和織造企業應該將新漿料的組成,特點及其退漿建議告知印染企業;印染企業在綜合漿料生產企業和紡織廠的漿料資料和建議以后,應該首先在實驗室退漿小試,再制定退漿生產配方和工藝。
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