1.1精纺毛纱上浆的特殊性
毛纱的主要原料是羊毛纤维，由于羊毛纤维本身特有的理化性能，决定了毛纱上浆不同于一般的棉纱上浆，它存在下列几个问题：由于羊毛纤维的缩绒性，易造成同一纱线不同片段及各根纱线之间的伸长、张力不匀；由于羊毛纤维表面有鳞片及其本身的部分油脂和纺纱中施加的和毛油等致使羊毛润湿性差，从而降低了浆液中高聚物与毛纤维大分子之间的亲和力，易造成渗透不足，浆膜脱落等；由于毛纱的断裂伸长一般都较大，毛纤维弹性好，但浆膜断裂伸长小，上浆后使纱线断裂伸长小于原纱；由于羊毛纤维纤度粗(3.3~7.7dtex)，羊毛纤维本身的弹性大，毛浆表面的毛羽在上浆时不易伏贴；由于羊毛属天然蛋白质纤维，对高温、碱及强烈的机械作用比较敏感，因此在上浆时不宜采用高温长时间浸煮、强烈轧压的上浆方式；毛织物的退浆问题很重要，否则由于织物板硬而无弹性，使毛织物失掉了原有的风格。故毛纱上浆须解决毛纱润湿性，毛羽贴伏，低温上浆和易退浆等问题。[1]~[4]
1.2精纺毛纱用浆料的筛选
选择精纺毛纱用浆料时，应综合考虑羊毛特性、毛纱结构和浆料性能。羊毛属天然蛋白质纤维，其化学成分主要是角朊，羊毛分子结构中含有酰氨基，羊毛角朊经水解后被分解成各种不同的氨基酸，故它还含有氨基(-NH2)和羧基(-COOH)。根据“相似相容”原理在目前常用的淀粉类、PVA类、丙烯酸类三大浆料中进行筛选与羊毛结构有相同官能团的聚合物。
根据三大浆料的性能分析[5]，生产中完全具备毛纱上浆的单组份浆料较少，只有进行浆料的复配，才能满足精纺毛纱的上浆要求。具体分析如下：
PVA具有粘度稳定、粘附性好、浆膜透明而强韧、耐磨性好、弹性好，具有良好的吸湿性、再溶性和混溶性，但也存在分纱困难，退浆废液对环境造成污染等缺点。考虑其水溶性、混溶性与醇解度、聚合度有关，宜选用低聚合度部分醇解PVA0588作为毛纱用浆料。
淀粉类浆料种类繁多，尤其各类变性淀粉，经初步比较分析筛选，ASP变性淀粉不失为一种较好的毛纱用浆料，因为它是由含100%支链淀粉的基因改性马铃薯经醚化变性处理而得，它对毛纱具有良好的粘附性能，其浆膜韧性好、粘着力大、粘度热稳定性好，溶解方便，浆膜水溶性好，退浆方便，对环境污染少。
丙烯酸类有酸盐类、酰胺类和酯类，由于其结构特点，水溶性、混溶性较好，均对毛纱具有很好的粘附性，但普遍存在吸湿大、再粘严重的现象。比较分析丙烯酸类三类浆料的特点认为：聚丙烯酸类浆料由于酸性较强，不宜用作毛纱上浆；聚丙烯酯类浆料的浆膜柔软、延伸性好，强度及弹性较差，具有“柔而不坚”的特点，也不宜用作毛纱上浆；而聚丙烯酸酰胺类浆料的成膜性较好，浆膜机械强度略高于PVA，但柔软性、弹性、伸长及耐磨性较PVA差，具有“高强低伸”的特点，由于聚丙烯酸酰胺类浆料含有酰胺基，与羊毛具有良好的亲和性，故可选作毛纱上浆用浆料。
综合以上分析，初步选定采用PVA0588、ASP变性淀粉、聚丙烯酸酰胺作为毛纱上浆的浆料进行复配，以期利用三种浆料的特点，取长补短。另外，由于羊毛纤维拒水性强，会使浆液渗透不良，造成表面上浆。因此浆料复配时，还应加入适量的浸透剂，方能满足毛纱上浆的要求。为此本课题进行了大量试验来分析其浆料单体对毛纱的上浆性能、浆料复配比例和浸透剂的选用以及复配浆料的上浆效果测试。
2 实验
2. 1 材料
浆 料： PVA0588、ASP变性淀粉、聚丙烯酸酰胺；
浸透剂：浸透剂JFC、快速浸透王T、浸透剂BX；
试 样：33.3tex（40Nm/1）精纺毛单纱以及纺其单纱的粗纱条，未经整理的羊毛白坯布等。
2. 2 主要仪器与设备
电子天平，D-902型电动搅拌器，水银温度计，自制设备（调浆、浆膜制备），YG020型电子单纱强力仪，YG99126A型电子织物强力仪、Y522型织物耐磨仪、YG171B毛羽仪等。
2. 3测试方法
2.3.1粘附性测试
本试验采用粗纱试验法[6]来测试浆液的粘着力。因为粗纱本身的强力很低，在比较时粗纱本身的强力可忽略不计，因此可以用上浆后的粗纱断裂强度表示浆液的粘着力的大小。
2.3.2润湿性测试
本试验采用帆布沉降法[6]来测定浆液润湿未经后整理的羊毛白坯布的时间来测定浆料润湿性能。
2.3.3混溶性
本试验常用浆液沉降率[7]来直观地反映混溶性的优劣。沉降率是指混合浆静置一定的时间后，分层界面上部的高度占总高度的百分率，反映了混合的均匀程度。沉降率越小，则混溶性越好。
2.3.4 浆膜性能测试
浆液成膜性是浆料的一个重要性能。掌握与测定浆膜的某些性能，对上浆质量及退浆工艺都有重要意义。本试验采用薄膜试验法[8]、测试与评价浆膜的性能。
（1）浆膜断裂强度和断裂伸长率
浆膜必须具有一定的拉伸强度，以承受织造过程的反复作用，本试验采用YG020型电子单纱强力仪法测试浆膜强伸性能，即断裂强度和断裂伸长率。
（2）浆膜耐磨性
浆膜的耐磨性能是其强度、初始模量和回弹率的综合反映，对耐磨性能的评价可用磨损量来表示，也就是用标准磨料对浆膜进行一定次数摩擦作用后，由浆膜受到每次磨损的磨损量多少来评价。本试验采用Y522型织物耐磨仪法测试浆膜性能。
（3）浆膜吸湿性
浆膜吸湿性主要与浆料的分子结构，性能和环境温、湿度有关。浆膜的吸湿率的高低，将影响到浆纱的织造性能。因此，在一定的温、湿度条件下浆膜的吸湿率应在一个合理的范围内。本试验采用烘燥法测试吸湿前后的浆膜重量变化，即吸湿率（%）。
（4）浆膜水溶性
对退浆工艺的要求，对浆膜的水溶性也应加以考虑。虽然浆膜的水溶性并不能直接等于织物的退浆性能，但水溶性好的浆膜有利于织物退浆，而且浆膜水溶性对退浆也是重要条件之一。本试验采用溶解法测试浆膜完全溶解时的温度与时间，来表达浆膜水溶性。
3 结果与讨论
3.1浆料单体
3.1.1测试结果
用上述的有关试验方法，测试的浆料单体对毛纱的粘附性、润湿性，将制得的各浆料单体浆膜测试浆膜的断裂强度和断裂伸长率、耐磨性、吸湿性、水溶性。测试结果如表1。
表1 浆料单体的性能指标
|
浆料单体 |
粘附性 |
润湿性 |
浆膜断裂强伸性 |
浆膜耐磨性 |
浆膜吸湿性 |
浆膜水溶性 |
||
|
粘附力 |
渗透 时间 |
断裂 强度 |
断裂 伸长率 |
磨损量 |
吸湿性 |
水溶 温度 |
溶解 时间 |
|
|
cN |
min |
cN/mm2 |
% |
mg /cm2 |
% |
℃ |
min |
|
|
PVA0588 |
840.2 |
10.90 |
1930 |
19.03 |
0.25 |
11.45 |
22.5 |
4.3 |
|
ASP变性淀粉 |
481.8 |
13.26 |
705 |
2.84 |
1.80 |
22.06 |
16.0 |
2.8 |
|
聚丙烯酰胺 |
1176.6 |
9.68 |
2140 |
10.51 |
1.40 |
25.63 |
10.5 |
1.5 |
3.1.2分析讨论
从表1中不难看出，对毛纱的粘附性、浆膜强伸性方面，聚丙烯酰胺、PVA0588明显优越于ASP变性淀粉；浆膜润湿性、水溶性方面，聚丙烯酰胺明显优越于PVA0588、ASP变性淀粉；浆膜耐磨性方面，PVA0588明显优越于聚丙烯酰胺、ASP变性淀粉；浆膜吸湿性方面，聚丙烯酰胺、ASP变性淀粉明显优越于PVA0588。分析表明，PVA0588、ASP变性淀粉、聚丙烯酰胺这三种浆料对毛纱上浆时，各有自身的优势，但没有哪一种浆料单体能绝对满足毛纱上浆的需要，这与前述的理论分析的结论是完全一致的。但从试验结果发现，聚丙烯酰胺、PVA0588浆料的优势较ASP变性淀粉明显些，故在进行毛用浆料复配时，应合理考虑它们之间的配比。
3. 2 复配浆料
3.2.1测试结果
由于单一组分的浆料难以满足精纺毛纱的上浆要求，故采用PVA0588：ASP变性淀粉：聚丙烯酰胺的配比分别为40：30：30；40：20：40；50：20：30；60：20：20进行复配，再用上述的有关试验方法，测试复配后浆液的混溶性及对毛纱的粘附性、润湿性，将制得的浆膜测试浆膜的断裂强度和断裂伸长率、耐磨性、吸湿性、水溶性，测试结果如表2，并从中筛选出最适合的配比。
表2 不同配比的混合浆的性能指标
|
浆料配比 |
混溶性 |
粘附性 |
润湿性 |
浆膜断裂强伸度 |
浆膜耐磨性 |
浆膜吸湿性 |
浆膜水溶性 |
||
|
沉降率 |
粘附力 |
渗透 时间 |
断裂 强度 |
断裂 伸长率 |
磨损量 |
吸湿性 |
水溶 温度 |
溶解 时间 |
|
|
% |
cN |
min |
cN/mm2 |
% |
mg /cm2 |
% |
℃ |
min |
|
|
40：30：30 |
69.3 |
623.5 |
10.10 |
1454 |
15.62 |
0.56 |
14.88 |
14.3 |
2.9 |
|
40：20：40 |
78.6 |
991.6 |
9.81 |
1810 |
16.98 |
0.36 |
15.94 |
13.9 |
2.6 |
|
50：20：30 |
75.4 |
923.0 |
10.59 |
1889 |
17.53 |
0.39 |
14.26 |
17.6 |
3.4 |
|
60：20：20 |
76.2 |
878.0 |
11.53 |
1877 |
18.69 |
0.31 |
12.57 |
19.2 |
3.9 |
3.2.2分析讨论
从表2中不难看出，PVA0588：ASP变性淀粉：聚丙烯酰胺的配比为40：20：40的复配浆料在混溶性及对毛纱的粘附性、润湿性、吸湿性、水溶性方面均优越于其它配比的复配浆料，虽然个别上浆性能指标，如浆膜断裂强伸度、耐磨性方面要比其它配比的复配浆料要逊色些，但其综合上浆性能比其它配比的复配浆料具有明显优势。
将复配浆料的测试数据与表1的有关浆料单体的性能进行比较，可以发现配比为40：20：40的复配浆料的性能指标均能较接近于各浆料单体中的最好指标值，而其它配比的复配浆料不能达到这样的水平。故PVA0588、ASP变性淀粉、聚丙烯酰胺进行复配时，宜选取配比为40：20：40，这样可充分发挥PVA0588、聚丙烯酰胺对毛纱具有良好的上浆性能的优势。
3.3浸透剂的选用
3.3.1测试结果
用配比为PVA：ASP：聚丙烯酰胺=40：20：40配成原浆液，再用上海助剂厂的渗透剂BX、JFC及快速渗透王T配成10%的浓度以用0.25%、0.50%、1.00%的用量在原浆液中滴加，来观察浆液对毛纱的润湿渗透时间，得到下表3
表3 不同及用量时浆液对毛纱的润湿性对比
|
渗透剂用量 |
渗透剂种类 |
渗透时间(min) |
CV% |
|
0% |
原浆液 |
3.21 |
21.47 |
|
0.25% |
BX |
3.25 |
19.38 |
|
JFC |
3.61 |
15.44 |
|
|
T |
1.68 |
10.32 |
|
|
0.50% |
BX |
3.01 |
17.44 |
|
JFC |
0.87 |
12.56 |
|
|
T |
1.31 |
9.36 |
|
|
0.75% |
BX |
2.90 |
13.64 |
|
JFC |
1.07 |
14.25 |
|
|
T |
1.12 |
12.04 |
|
|
1.00% |
BX |
2.56 |
16.37 |
|
JFC |
1.20 |
9.75 |
|
|
T |
1.00 |
10.22 |
由表3不难看出，不加渗透剂的原浆液对毛纱的润湿时间较长，不同的渗透剂及用量不同都会对渗透时间有影响。同原浆液相比较，渗透剂BX的作用不是很大，而渗透剂JFC、T的作用明显；另外渗透剂用量加大对减少渗透时间的作用也不太显著，经比较分析，宜选用渗透剂T，用量0.75%，便能良好的渗透效果。
事实上毛纱上浆用的浆液应具有较好的流动性，且要求其表面张力低于毛纱的表面张力，才能润湿毛纱表面，若浆液在毛纱表面能自动铺展则最好，这样当毛纱表面为凹凸不平的粗糙形态时，因浆液的润湿和铺展作用而来填平峰谷，并达到产生分子作用力的0.5mm以下的近程距离，所以要求浆液具有良好的润湿效果。渗透剂的合理选用，可以改善浆液对毛纱的润湿性能。
4毛纱上浆后的性能简析
毛纱上浆的目的是使纱线的毛羽软化并得以伏贴，提高耐磨性，适当增加强力，使强不匀得到下降，从而提高了其可织性。为此将PVA0588、ASP变性淀粉、聚丙烯酰胺按40：20：40的配比进行调制成10%的浆液，并在其中添加0.75%渗透剂T，用此浆液在自制的单纱上浆机上进行33.3tex（40Nm/1）纯毛单纱上浆试验，测试其上浆后的主要物理性能指标，并与原纱进行对比，得到测试结果如表4所示。
表4 毛纱上浆前后主要物理性能指标
|
强力 |
伸长率 |
增强率 |
减伸率 |
毛羽下降率 |
耐磨提高率 |
|||
|
cN |
CV% |
% |
CV % |
% |
% |
% |
% |
|
|
原纱 |
187 |
16.2 |
17.1 |
44.5 |
||||
|
浆纱 |
221 |
13.1 |
16.9 |
22.4 |
18.2 |
1.2 |
78.4 |
72. 1 |
表4中的数据显示，毛纱上浆后增强率达18%，毛羽下降率达78%，耐磨提高率达72%，减伸率为1.2 %，为此不难看出用浆液配方对精纺毛纱进行上浆，其上浆效果是明显的，可以满足精纺毛单纱的织造要求。
5 结论
综上所述，可得出如下结论：
（1）对毛纱浆料的选用应考虑到毛纱的化学结构，运用“相似相溶”规律设计浆料配方,同时结合原料种类、羊毛特性、毛纱结构和浆料性能等因素，解决羊毛纤维不易润湿，表面有油脂，羽不伏贴等问题。
（2）通过对PVA0588、ASP变性淀粉、聚丙烯酰胺浆料单体的上浆性能测试，在此基础上将其复配试验，最终配比宜为40：20：40，并在其中添加0.75%渗透剂T，可获得良好的精纺毛单纱的上浆效果。
（3）该毛纱用上浆的浆料配方工艺简单，质量稳定，调制方便，退浆容易，具有较强的实用价值。
诚然，为了实现工业化精纺毛单纱上浆，仍需进行更深入的研究以确定精确的浆料配方、上浆技术、工艺参数、性能评价方法等。另外，这一研究还可以从织物性质和性能产生的利益方面进行探究。
作者简介：蔡永东（1967—），男，副教授，硕士，现主要从事现代纺织技术的教学与科研。
