合成纤维初始加工与配套油剂的选用(八)
阮天治
阮静
百鸟正祥
贺健
杨相臣
2018/10/9
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合成纤维初始加工与配套油剂的选用(八)

阮天治,阮静,百鸟正祥,贺健,杨相臣 

       摘  要:第三部分我们围绕合成纤维的长丝和短纤维,重点介绍了两类纤维各自共同点和要求。我们曾谈到,共性问题中也蕴含着个性化差异。聚酯、腈纶、锦纶、丙纶、维纶等合成纤维,由于化学结构、加工工艺的不同,各类又有与自身相匹配的油剂,这里涉及到了各类纤维个性化追求。而粘胶纤维,虽然与合纤同属化学纤维,由于组成及加工工艺的区别,配套助剂应具备特殊工艺条件的要求;作为天然纤维的萱麻、羊毛与化学纤维相比,为了改善加工性能和手感,配套油剂又有自身特色。

       本部分将较详细地对各种纤维配套油剂的特征、配方组成、表面活性剂选用等内容,作出评述。

       第一部分:合成纤维特征及面对的加工难题

       第二部分:合成纤维配套油剂配方结构及其功效

       第三部分:长丝、短纤维及高速纺配套油剂

       第四部分:不同纤维配套油剂特征及配方示例

       关键词:涤纶;腈纶;锦纶;丙纶;维纶;粘胶纤维;萱麻;精纺羊毛;粗纺羊毛;羊绒加工;和毛油;给油方式

 

目  录

       第四部分:不同纤维配套油剂特征及配方示例

       一、涤纶(聚酯)纤维油剂的特征及配方示例

       (一)涤纶短纤维油剂

       (二)涤纶长丝油剂

       (三)涤纶短纤维和长丝油剂配方示例

       二、腈纶纤维配套油剂

       (一)腈纶棉型油剂

       (二)毛型腈纶油剂

       (三)腈纶纤维油剂配方示例

       三、锦纶纤维油剂及配方示例

       四、丙纶纤维油剂及配方示例

       五、维纶短纤维油剂及配方示例

       六、粘胶纤维配套油剂及配方示例

       (一)粘胶纤维油剂与上油

       (二)粘胶纤维油剂必备条件

       (三)粘胶纤维用油剂配方示例

       七、萱麻加工配套油剂及上油

       (一)萱麻用油剂的作用

       (二)萱麻油剂配方结构特征

       (三)萱麻给油方式

       (四)萱麻油剂配方示例

       八、毛用精纺及粗纺和毛油

       (一)和毛油在羊毛加工中的作用

       (二)精纺和毛油具备条件

       (三)精纺羊毛工艺中和毛油的使用

       (四)粗梳毛纺用和毛油

       (五)山羊绒用和毛油剂

       (六)羊毛加工用和毛油剂配方示例


第四部分:不同纤维配套油剂特征及配方示例


三、锦纶纤维油剂及配方示例

       锦纶纤维的分子结构是酰胺基链接疏水基而成的大分子,端部有氨基(-NH2)、羧基(-COOH),其疏水性比羊毛、蚕丝大,结构式如下:

阮工 图片002.jpg

       聚酰胺具有两性性质,锦纶6和锦纶66都会有铵离子端基(0.035~0.40mol/kg)。在酸性条件下,纤维表面带正电荷,可用酸性染料染色,通过离子键、范德华力和疏水性作用与染料结合;而酰胺基可与染料形成氢键结合。锦纶是聚酰胺纤维中具有代表性的品种。锦纶油剂多为长丝油剂,油剂配方示例如下:

       配方1:锦纶-66长丝油剂(法国油剂配方)(%)

       工业白油  52.38      POE脂肪酸酯   4.42

       可溶性油  24.47      二甘醇             2.11

       油酸          9.42        苛性钾             2.59

       三乙醇胺   4.61        其他                少量

       该配方为剖析进口的法国油剂配方,将此油剂配成乳液,以辊筒加油,油耗量为20kg/T,上油率为1%左右。

       配方2:日本松本(株)锦纶-6长丝针织油剂Teron N-210(%)

       矿物油(60")                             50

       POE(7)十二烷基磷酸酯钾盐   15

       山梨醇单油酸酯                            10

       十二烷基磷酸酯单丁基乙醇胺     20

       油酸                                              5

       配方3:日本松本(株)加工油剂Teron-220(%)

       矿物油(120")                      56.5

       POE(40)蓖麻油                   8.5

       POE(400)月桂酸双酯         20.0

       POE(9)月桂醇醚月桂酸酯   9

       POE(8)油醇醚                       6

       配方4:锦纶长丝油剂太纶N-360 (渔网丝用)(%)

       矿物油(黏度100s)                54.6

       油醇聚氧乙烯(8)醚               20.9

       聚氧乙烯(8)油醇磷酸酯钠   13.6

       油醇聚氧乙烯(3)醚               10.9

       配方5:锦纶帘子线油剂(%)

       锦纶1#(油酸丁酯硫酸钠盐)  30

       牛羊油酸                                     10

       锦纶5#(烷基醚磷酯钠盐)      6

       1号白油                                      50

       聚氧乙烯蓖麻油                          4

       配方6:锦纶-6长丝油剂——卷绕油(%)

       烷基磷酸酯         10.43     白油   63.50

       油酸丁酯硫酸钠  13.59     油酸   12.80

       配方7:锦纶-66短纤维油剂(%)

       矿物油(150s)   20       聚丙烯酸   6

       丁基硬脂酸酯       20        硫酸化油   4

       聚乙二醇烷基醚磷酸酯   50

       配方8:锦纶-6短纤维油剂(%)

       矿物油                                        40

       聚丙烯酸(MW-1000)           6

       烷基聚氧乙烯(7)醚磷酸酯   50

       烷基咪唑啉                                 4

四、丙纶纤维油剂及配方示例

       丙纶是聚丙烯类纤维,具有相对密度小、强度高、耐腐蚀、绝缘性好等优点,但丙烯大分子不含极性基团或反应性官能团,故丙纶吸湿性差,易产生静电,解决其静电问题应是油剂配方中需格外关注的问题。抗静电剂可选用脂肪族铵盐、磷酸酯等品种。其油剂配方举例如下:

       例1:天津39#油剂(%)

       该方虽然是涤纶纤维配套油剂,但也成功用于丙纶短纤维加工中。

       聚乙二醇(400)脂肪酸酯硫酸钠    50     

       平平加                                       30

       聚氧乙烯(5)烷基醚硫酸钠   20

       将油剂配成1~5%水溶液,进行油浴牵伸加油,油耗量为20~30kg/T纤维,纤维含油率在0.15%左右。

       例2:丙纶短纤维油剂(%)

       十二烷基二甲基氯化铵 40    

       Span-80                      5

       油酸聚氧乙烯酯           30     

       亚硝酸钠                      2~4

       烷基聚氧乙烯醚           30

       例3:日本松本(株)丙纶油剂Teron PP-100(%)

       矿物油(60")              24            

       PEG(400)月桂酸酯  76

       该油剂不仅可用于短纤维,也可用于丙纶长丝加工中。

       例4:日本松本(株)丙纶短纤维油剂Teron PP-800(%)

       十六醇磷酸酯钾盐          55

       二甲基硅油(80厘沲)  11

       PEG(600)油酸酯        11

       抹香鯨油                           23

       例5:丙纶长丝油剂(%)

       羊毛脂    4.5      乳化剂EL-90    13.5

       白油       68.5     MoA-4            13.5

       例6:纺纱油剂(份)

       十二烷基醇酰胺磷酸酯(6503) 2         

       ES                                                 0.5

       脂肪醇倍半硫酸化物                     1       

       El                                                   0.5

       SG柔软剂                                         1

       该方上油浓度为2%。

五、维纶短纤维油剂及配方示例

       维纶属聚乙烯聚合物,它是我国生产最早的合成纤维,主要是短纤维,其特点是短纤维和长丝基本上可使用一样的油剂。其油剂的主成分为烷基磷酸酯三乙醇铵盐(PN),而牵切纺丝用十二醇聚氧乙烯醚硫酸钠,短纤维使用浓度约为15~20%,在抽丝后加用;长丝含油率为0.8~1.0%。配方举例如下:

       配方1:日本松本(株)维纶短纤维油剂Marpol  V-803(%)

       POE(3)鲸蜡醇硫酸钠     50

       硬脂酸单甘油酯                  20

       PEG(400)棕榈酸酯       30

       配方2:日本松本(株)维纶短纤维油剂(%)

       a-562[POE(3)十八醇硫酸酯钠] 50

       Marpol  22               50

       注:Marpol 22由60%抹香油硫酸钠,30%高级醇硫酸酯和10%聚甘油月桂酸酯组成。

       配方3:日本松本油脂(株)维纶长丝油剂Marpol V-804(%)

       抹香鲸油醇硫酸钠                42

       PEG(600)双硬脂酸酯     31.7

       POE(15)鲸蜡醇醚            21

       甜菜碱型两性表面活性剂     5.1

       配方4:日本松本油脂(株)长丝油剂(%)

       TQ-026①  20      Marpozol-Po③     15

       X-572②    50      Silicon TSF -1④     15

       注: ①TQ-026(%)

       POE(3)油醇硫酸酯钠     50

      POE(3)十八醇硫酸酯钠   50

      ② X-572组成(%)

      POE(3)十八醇硫酸酯钠   30

      POE(7)月桂醇醚              70

      ③Marpozol-PO组成(%)

      聚乙烯(1500~2000)     80

      POE(5)鲸蜡醇醚            4

      POE(10)壬基酚*            15

      KOH                                       1

      *注:配方中POE(10)壬基酚,目前国际上已禁用,可选用其他非离子表面活性剂代之。

      ④Silicon TSF-1 为硅氧烷产品。

六、粘胶纤维配套油剂及配方示例

       粘胶纤维与涤纶、腈纶、锦纶、维纶等合成纤维同属化学纤维,但本身加工和配套油剂又不同于合成纤维,具有自身个性特征和追求。

       粘胶纤维是用天然纤维素(木材、短棉绒)等制成的浆粕为原料,经过一系列化工加工成的再生纤维,粘胶纤维生产一般有三个基本过程,即粘胶的制备,也是纺丝液的制备;二是纤维成形,也称之纺丝;三是纤维的后处理。为了恢复纤维的可纺性,在纤维后处理中,一道上油工艺不可缺少。

       在纺丝过程中,由于粘胶丝条含有从酸浴中带来的酸盐,还含有一定量的硫和色素杂质。因此,需要水洗、脱硫、漂白、酸洗等来除去杂质,并通过上油来改善纤维后加工性能,最后才能脱水、烘干,获得粘胶纤维成品。

       粘胶纤维经过多道工序处理后,附着在纤维上的大部分杂质已除去,但其表面已不具备棉、毛等天然纤维的特殊结构,比较光滑,抱合力较低,在纺纱中与金属设备摩擦(F/M)易产生静电,会造成纺纱困难,且纱的均匀性和强度也较差,所以,必须对纤维上油,来改善纺纱性能。

       (一)粘胶纤维油剂与上油

       粘胶纤维油剂主要成分是平滑剂、乳化剂和抗静电剂,还可根据纤维不同用途添加少量其他组分,如:增白剂、抗氧剂、防霉剂、防锈剂、消泡剂等。

       1.平滑剂的选用

       平滑剂的作用在于减少纤维间(F/F)和纤维与金属间(F/M)的摩擦,同时又不影响纤维间的抱合力。作为粘胶纤维使用的平滑剂碳原子数大多数为C12~18,疏水基主要原料有十六醇、棕榈酸、十八醇、硬酯酸、油酸、矿物油等。作为平滑剂降低纤维静摩擦系数的能力有以下顺序:矿物油<POE类表面活性剂<阴离子表面活性剂<多元醇非离子表面活性剂<阳离子(含两性)活性剂。

       粘胶纤维和粘胶细纱所用的油剂,一般均以阴离子组分为主,以非离子活性剂为补充组分。用量较大的阳离子型油剂,可赋予粘胶纤维的静摩擦系数(μs)最小,也就是说粘胶纤维平滑性最好。非离子型油剂中聚甘油酯和山梨醇酯;阴离子型油剂中的肥皂和土耳其红油衍生物产品,都能使粘胶纤维达到最低的摩擦系数;而非离子型聚乙二醇可使纤维达到的摩擦系数应为最高。

       若分别用聚乙二醇(200~1540)月桂酯、棕榈酸酯和油酸酯,以及脂肪醇聚氧乙烯醚处理粘胶纤维,测定纤维表面的静电摩擦系数和动摩擦系数(μd)结果表明,纤维摩擦系数与非离子活性剂的结构有关。其烷基愈大,摩擦系数愈小;含酰胺的摩擦系数小,含双键的摩擦系数则大。用脂肪醇聚氧乙烯醚处理的粘胶纤维,其摩擦系数随环氧乙烷的聚合分子数增加而增大;在加成环氧乙烷分子数相同的情况下,增加碳链的长度,会导致摩擦系数降低。

       在选择柔软平滑表面活性剂时,必须根据纤维品种和加工目的而定,对于纺纱卷筒工序,主要目的降低动摩擦系数,因此在油剂配方中可使用矿物油、植物油、高级醇或聚氧乙烯型非离子活性剂;而多元醇型非离子活性剂多用于柔软整理, Sormin SG (硬脂酸环氧乙烯酯)、Sormin AFZ(聚氧乙烯烷基酰胺)等均有柔软平滑作用。

       2.油剂的乳化组分

       由于油剂中含有不溶于水的组分,为了上油方便,需采用乳化剂。粘胶纤维油剂一般为O/W型,故乳化剂HLB值要求在7~18范围。选用的乳化剂品种有阴离子活性剂,如羧酸类、硫酸酯类、烷基磺酸类、磷酸盐类等,可选用的非离子活性剂,如失水山梨醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚类等。近年来,阳离子和两性活性剂的应用也有发展。乳化剂的作用有两方面,一是将不溶于水的平滑剂乳化、分散;二是油剂组分在湿处理中易从纤维上洗脱。

       3.抗静电剂

       抗静电剂在粘胶纤维油剂中的作用,主要用来提高纤维的表面活性,降低纤维表面电阻,有利于电荷的导出,从而达到消除静电的目的。抗静电剂以阳离子季铵盐、阴离子磺酸盐和烷基硫酸酯盐等效果较好,而非离子活性剂的效果较差。

       (二)粘胶纤维油剂必备条件

       粘胶纤维所用油剂的组成随其品种和用途的不同而异。

       1.强力粘胶纤维用油剂

       强力粘胶纤维主要用于汽车轮胎、人力车胎及某些传送带的帘子线,这类粘胶纤维需经过加拈、织布、浸胶、压延和硫化等多道工序;轮胎在行驶过程中还要承受摩擦而发热(最高达100℃以上)等条件考核,这些因素在选择油剂时都必须考虑进去,所以强力粘胶纤维使用的油剂应具备以下条件:

       (1)可提高耐疲劳性能。油剂选择得当,可使粘胶帘子线的耐疲劳性能成倍的提高。为此,在选择油剂时,需要降低纤维静摩擦和动摩擦功能,同时还应考虑纤维的含水率等因素。

       (2)提高可拈性。对纤维加拈是一个机加工过程,要求使用的油剂能使丝条具有良好的平滑性和柔软性,防止加拈时单丝的断头和毛羽,使拈度更均匀。

       (3)保持帘子线与橡胶的粘附力。这是提高轮胎寿命的主要因素之一。粘附力大小除与帘子线本身的性质有关外,油剂的性质也有较大影响。良好的油剂能提高帘子线对橡胶的粘附性,一般可采用吸水性和增溶性良好的油剂。

       (4)具有优良的耐热性能。汽车轮胎行驶中与地面产生剧烈摩擦,易造成轮胎温度升高,因此要求油剂有较高的耐热性能,在180~200℃受热条件下不降低使用性能。

       (5)帘子线上既要有足够的油剂附着量(上油率),以保证纤维在加拈时,有最佳的张伸度,又要使油剂附着量保持在最低限度,以防止粘染浸胶用的胶乳。

       2.油剂针对粘胶纤维的不同,在使用量上也有较大区别,一般用途的纤维上油量在0.05~0.3%较为合适,而长丝上油量应高于短纤维上的含量。

       (三)粘胶纤维用油剂配方示例

       配方1:日本松本油酯(株)粘胶短纤维油剂Merpol  1#(%)

       (本油剂用于无光人造棉)

       鲸蜡醇硫酸钠(鲸脑油)          50

       十八烯基硫酸钠(鲸油加氢)   50

       配方2:短纤维602油剂(%)

       工业白油       30     乳化剂EL-10   10

       硫酸酯钾盐    30     MoA3              30

       配方3:日本Marpol  FR-2 长丝油剂(用于粘胶长丝)(%)

       蓖麻油硫酸钠                          10

       菜籽油                                    20

       POE(10)牛脂季戊四醇酯    10

       精制矿物油(60s)                45

       POE(400)油酸酯                15

       配方4:日本Marpol  FR-700(二超帘子线油剂)(%)

       矿物油(200s)                         12

       POE(10)山梨醇单硬脂肪酯    8

       POE(10)加氢蓖麻油               70

       聚甘油醚硬脂酸酯                      10

       注:该方上油率为0.61%。

       配方5:日本Marpol FR-701(三超帘子线油剂)(%)

       矿物油(200s)                           32

       POE(10)山梨醇单硬脂酸酯    8

       精制菜籽油                                   24

       聚乙烯分散体(2000)*             28

       POE(10)蓖麻油                       8

       *注:聚乙烯分散体含20%聚乙烯、8%乳化剂,乳化剂由6%的非离子活性剂组成,另外3%的POE(5)鲸蜡醇和2%的KOH所组成

       配方6:日本松本油脂Marpol 657(用于强力人纤)(%)

       Marpol 1#              60   

       POE(5)油醇醚   10

       矿物油(60″)       30

       注: Marpol 1#为短纤维油剂(如例1)

       配方7:富强纤维油剂(%)

       烷基磺酸钠    30   脂肪醇聚氧乙烯醚  20

       抹香醇硫化油  30   高级碳氢化合物    20

       注:富强纤维或称波里诺西克纤维,属于高温模量纤维,与普通粘胶纤维不同,因其硬度较大,应加柔软剂(如SCM)。

       配方8:粘胶帘子线油剂(%)

       白油(恩氏黏度2.0~2.7)   16.4

       聚氧乙烯脂肪十八胺              7.5

       合脂油                                     25.6

       聚氧乙烯氢化蓖麻油             45.5

       磺化蓖麻油钠盐                      5.0

       注:使用浓度为1%。

七、萱麻加工配套油剂及上油

       作为天然纤维与以上化学纤维截然不同,其组成,因其表观组成物相对比较复杂,为了改善纺、染等加工性能,也必须解决表观除杂、给油,提供良好的加工性能。在这类纤维加工过程中,以萱麻、羊毛加工具有代表性,由于这类纤维组成及结构的不同,配套用油也有较大的区别。

       (一)萱麻用油剂的作用

       萱麻纤维不仅能纺织各种纯麻织物,而且能与棉、毛、丝、聚酯等纤维混纺,或交织成多种高档产品。因其具有挺括、滑爽、吸汗和不贴身等优点,深受消费者欢迎。但萱麻原麻是一种条状物质,手感粗糙,组成十分复杂,一般分为纤维素和非纤维素两类,其中纤维素占65~70%,是纺织工业的主要原料;非纤维素有果胶、油脂物、灰分等,统称胶质。这种胶质物容易和纤维粘结在一起,在纺纱前必须除胶。

       纤维经氢氧化钠及多种表面活性剂净洗作用,可将纤维表面的胶质完全除去,与此同时,也造成纤维表面粗糙,在烘干过程,由于水分散失,残留的少量胶质又会把纤维重新粘起来,形成硬条、并丝、手感粗硬,不利于梳纺。因此,在萱麻加工过程中,也必须使用油剂来处理。

       原麻产地及品种不同,含胶量也不同,一般根据含胶量来制定工艺,化学脱胶主要工艺流程如下:

阮工 图片003.jpg

       从工艺来看,萱麻加工工艺较多,但主要工序是浸酸、煮练和给油工序。碱液煮练是萱麻脱胶过程的主要环节,经过煮练,残胶率一般控制在2%~3%。残胶率高低直接影响精干麻的品质,给油可改善纤维表面性能,防止纤维之间的相互粘附。烘干后纤维洁白、松软,即可进行梳纺加工。

       (二)萱麻油剂配方结构特征

       由于萱麻结构及加工的特殊性,对萱麻油剂也提出了特殊要求。

       在合纤油剂中,平滑剂大量使用了矿物油、聚醚及脂肪族等表面活性剂。但是,其集束性比植物油差,若在萱麻油剂中使用量过大时,容易造成纤维过于平滑,开松成卷时麻卷体积过大、蓬松,经过并条机时容易缠皮辊。作为萱麻油剂,其主要成分由植物油、矿物油和表面活性剂组成。

       在植物油中,可采用棉籽油、菜籽油、米糠油等。应注意的是,采用植物油时,为防止酸败,提高保存期,需加入抗氧剂。动植物油不仅有较好的平滑性,同时又有适度的集束性。对动植物油进行乳化,一般使用非离子活性剂,如平平加、多元醇醚等;阴离子活性剂如脂肪酸皂、烷基硫酸酯盐、烷基磺酸盐等。阴离子活性剂的渗透性和净洗性能比较好,磷酸酯盐作为抗静电组分在油剂配方中起着重要作用。

       总之,萱麻油剂选用表面活性剂时,应注意它的乳化性、平滑性、集束性及渗透性等综合性能,应采用性能兼备的复合型乳化剂,其用量在3%~10%之间。

       (三)萱麻给油方式

       萱麻上油与合纤给油不同,萱麻给油分两次进行。第一次是在脱胶后,纤维进入烘干机前给油一次,其目的是利用分子或分子基团渗入到纤维之间,在纤维表面形成油膜,防止纤维粘连,并赋予纤维适度的平滑性、集束性和柔软性。

       烘干后的纤维,在梳纺前还要进行第二次给油,工艺上称软麻给油,即利用机械的作用增加纤维的柔软性,并对麻纤维喷加乳化油液,使纤维达到合适的回潮率。软麻给油后,纤维要堆放3~6d,堆放过程有利于油剂分子在纤维表面均匀分布,并进一步调整纤维平滑性和集束性。通过两次给油保证了梳纺工序顺利进行。目前,大部分脱胶厂采用槽式给油和连续给油方式。

       萱麻加工有自身特殊性,因而对油剂也提出了特殊要求。在萱麻油剂中,平滑剂用量不宜过大,否则易造成成卷时麻卷体积过大、蓬松,经过并条机时容易断条。若集束剂用量过大时,麻卷体积小,并条时纤维又容易缠皮辊。

       (四)萱麻油剂配方示例

       如前所述,萱麻油剂以植物油、矿物油与表面活性剂复配而成,举例如下:

       例1:萱麻油剂(%)

       浆纱牛油    83.4       纯碱       4.0

       油酸           12.6

       例2:萱麻油剂(%)

       浆纺牛油     82.0     三乙醇胺    6.0

       油酸            12.0

       例3:萱麻油剂(%)

       变性玉米油*   40      复合乳化剂*  30

       机油               30

       注1:乳化剂最佳配方组成如下:

       月桂醇聚氧乙烯醚       30

       十二烷基苯磺酸钠        20

       软脂酸乙二醇酯            30

       非离子活性剂               20

       注2:变性玉米油是经浓酸和碱处理的油品,同样可选用变性豆油、变性菜油。其作用主要是分离纤维,改善纤维间的摩擦性和纺纱、抱合力。

    注3:精干麻给油时,将油剂在油槽中配成0.7%乳液,然后将麻浸入乳液中,升温50~60℃,恒温1 h,浓度保持在0.7%,可连续使用20次。

       如果喷油软麻时,直接用自来水将油剂稀释成5%的乳液,可直接使用。

八、毛用精纺及粗纺和毛油

       羊毛加工主要涉及粗纺加工、精纺加工和羊绒加工,品类及用途不一样,加工用油也不一样,这类纤维加工的油剂通常冠名为和毛油。

       羊毛加工首先要经过洗涤去杂,这时羊毛含脂通常降低到1%以下(国际标准毛酯最高为0.75%), 一般为0.3%~0.8%,洗涤后的羊毛需按各种不同工艺继续加工。

       (一)和毛油在羊毛加工中的作用

       精梳毛纺一般用高质量的长纤维毛为原料,并将短于20毫米的毛用梳毛方法除去。纱线特点是纺支高、条干均匀、纱线内纤维排列一致;粗梳毛纺用毛,是将各种不同质量的羊毛搭配使用,其中包括短纤维毛。

       两者相比粗梳毛工艺流程短,是将散纤制成毛网,直接分割成粗纱后,一道牵伸成粗纺细纱,其纱线特点是纱支数低,纱支条干均匀性差,纱线内纤维排列杂乱。整个纺纱加工过程要经梳理、牵伸、加捻等工序,要经受到摩擦力、压缩力和张力等作用,这样会使羊毛天然鳞片的张力等受损,甚至发生纤维断裂,对羊毛长度和质量产生较大影响。

       另外,也会造成羊毛缠结不能梳理开,并使没拉断部分形成毛粒,严重时也会使梳毛机的针布受到影响。可以说,无论是精纺、粗纺,均需采用油剂(和毛油)处理来改善加工条件。

       山羊绒(国际上通称开士米),由于细度只有12~16 mμ,对配套和毛油的要求更为严格,具有自身加工的特殊性。

       和毛油的作用在于增加纤维的平滑性,利用油脂在毛纤维表面沉积,改善羊毛在净洗过程中造成表面鳞片凹凸不平状况,降低纤维摩擦阻力,提高抱和力。但在实际生产中,对非乳化型表面活性剂类的和毛油,其亲油基结构中带有支链结构和酯结构的表面活性剂对增加纤维抱合力有利;对于一些特殊、卷曲很好的动物纤维,如马海毛、牦牛毛、兔毛等和纤维较短、为增加抱合力,也可利用硅胶溶液的粘附作用。

       对于静电问题,可在和毛油的配方中,加一部分抗静电剂。对于织造中用蜡,其作用在于束敛纱线的毛羽,使纱线表面光滑,易通过织机。由此归纳和毛油的作用,一是润滑作用,二是赋予纤维抱合性能。

       乳化型和非乳化型和毛油在毛纺工业中均有应用,而乳化型和毛油在不同纱支品种中得到广泛应用,如中粗毛线、中低纱支的精/粗梳针织绒和机织纱。但是,在高支纱、绒类原料加工中,非乳化型和毛油有明显优势,比较著名的非乳化型如德国2001和毛油、荷兰的Oxitex-60、日本的OZ和毛油、英国的Croslube 3X和毛油等;国内以乳化型为主。

       (二)精纺和毛油具备条件

       精梳毛纺厂要求毛条含油量在1.2~1.5 %,国际上又规定原毛洗涤去杂后,含脂量为0.75%,以此可推出毛条加油量0.4~0.6%。在精梳毛纺工序中,所制得毛条也有经过复洗及染色等处理之后,还得重新复加和毛油。史波轮克曼(Sprenkman)指出,精纺时和毛油用量仅占毛纤维重量的0.1%,毛纤维表面上的油膜厚度约为100埃。

       精纺加油的目的,是减少毛纤维的收缩度,保护纤维不受损伤。随着毛纤维与金属间(F/M)摩擦力的增加,精梳落毛率也会相应提高;加油目的,也为增加润滑作用。用净毛加工成40支精梳毛纱时,F/M的摩擦系数不得超过0.2。

       常用精纺的和毛油油品,有中性油(如花生油)、脂肪酸(如油精等),但主要油品还是精制矿物油。使用的乳化剂有脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸丁酯磺酸钠、烷基聚氧乙烯醚硫酸钠、尼纳尔等。和毛油以O/W型乳液为主,也有以W/O型透明产品出售,使用时再加水转相为O/W乳体。呈乳状液的和毛油用量占毛纤维重量的1~3%,常用乳化剂占有量为5~20%,作为精纺和毛油应满足以下条件:

       1.原液和乳液的稳定性好,黏度适宜。原液一般应保证3个月或以上稳定无变化;稀释后乳液,应保证在使用期内稳定不分层。

       2.具有良好的抗静电性。

       3.具有比较好的可洗性,对于胚布要求在环境温度20~30℃,相对湿度50~80%条件下,存放两个月不发霉、不变质。

       4.可减少粗、细纱工序的缠皮辊和降低精纺工序的断头率等。

       5.提高织物的手感。

       6.其地指标(如毛条质量、四针条杆不匀率、粗纱条杆不匀率等)应达到规定的要求。

       (三)精纱羊毛工艺中和毛油的使用

       1.在湿条时加入和毛油,一般上油方式采用油泵循环喷雾法上油,喷加量可以通过回流阀加以调节。在实际生产中,喷淋量根据毛条的进毛速度(如60米/min,毛条重20~40克/米)一般控制在60~65克/min。

       2.乳液浓度的控制:对白色毛条,乳液浓度一般控制在油∶水=1∶4.5,对于复洗有色毛条,乳液浓度一般控制在油∶水=1∶4。

       3.实际上油量(指混条后实际含油量),一般控制在0.9~1.5%范围。

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图1  精纺和毛油与普通和毛油对比

       图1为天津市轻工业化学研究所开发的8103精纺用和毛油与普通和毛油对比情况。一般和毛油25℃时,黏度为59厘泊,转相黏度达1万以上,油∶水=1∶4,乳液黏度(30℃)为2.80厘泊;8103和毛油25℃时,黏度为50~55厘泊,转相粘度(30℃)仅为570厘泊,按油∶水=1∶4稀释乳化(30℃)时的黏度为3.2,放置三个月不分层,经用户评估,各道工序安排好,可顺利通过考核。

       (四)粗梳毛纺用和毛油

       粗纺梳毛则由和毛、粗纺梳毛、粗纺细纱(分环锭和走锭两种方式)、络筒等工序组成的生产系统。其特点是工艺流程短,将散纤维制成毛网,直接分割成粗纱后一道牵伸成粗纺细纱。其纱线支数低,纱支条干均匀性差,而且纱线内排列也杂乱。从纤维受力角度考察,在整个纺纱加工过程中,纤维所受到来自梳理、牵伸和加捻等力的作用,加之羊毛洗涤时,造成表面鳞片变化及纤维间缠结,使摩擦系数增大,为了使梳理作用得以发挥,也必须加入和毛油。

       粗纺使用的和毛油,选用的矿物油以精制白油为主,也有企业选用机械油(如20~30#或4~6°E/20℃的锭子油);采用非离子活性剂为多个单体组成的复配物,在性能方面应兼顾润湿、平滑多种功能,它的用量为矿物油量的10~20%。另外,也可选用阴离子表面活性剂和非离子活性剂混配使用,发挥协同效果。

       加油一般在梳毛前完成,将和毛油稀释成1~3.5%。不管是精纺用还是粗纺用和毛油,用量一般占油料量的15~20%。除此之外,还应满足以下要求:

       1.容易乳化,且乳液稳定性好。

       2.使用后,容易清除。

       3.黏度不宜过大(一般是50℃时,恩氏黏度为0.93~2.93°E)。

       4.PH值为7~8,呈中性。

       5.凝固点在10℃以下。

       加油毛条在漂白和染色前,必须经过复洗,以洗去油污。复洗后的精梳毛条残脂量不超过0.2~0.4%,粗梳毛条残脂量为0.5~1%。

       无论是精纺毛条或粗纺毛条的复洗,还是毛线或毛织物的洗涤,非离子表面活性剂均能收到很好的去污和洗涤效果。采用中性,甚至弱酸性的非离子表面活性剂洗毛,均无毡合作用。另外,用皂片洗毛,去脂率可达76.5~90%;烷基磺酸铵去脂率可达69~89.5%;选用合适的非离子活性剂,去酯率可达98%左右。原来许多厂家采用烷基酚聚乙二醇醚,显示出突出的去脂率,可达98.5%,但因其安全性,已被国际上禁用,可选用其他非离子活性剂代之。

       (五)山羊绒用和毛油剂

       山羊绒主要产在内蒙和新疆,而内蒙古羊绒产量占全国75%,居全国乃至世界第一位。羊绒(国际上通称开士米)被誉为软黄金,每只山羊年产量为四两左右,细度只有12~16 mμ。内蒙古产地在巴孟等地,又以阿尔巴斯羊绒质量最好,被誉为“皇冠上的宝石”,其产品美观、舒适、柔软,在国内外市场上颇受欢迎。

       为保证山羊绒天然质地和优势,对和毛油的要求也相当严格。原来使用的山羊绒和毛油剂均依靠日本、荷兰等国进口,后来国内也进行了研究开发。日本山羊绒和毛油各项测试指标如表10。

表10  日本和毛油应用指标测项目

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       国内开发机构研制的山羊绒和毛油,采用矿物油、植物油(如花生油、棉籽油、菜籽油等选其一),表面活性剂的多种非离子活性剂的复配体(如脂肪醇聚氧乙烯醚、EO加成数5~20)、脂肪酸单甘油脂、聚氧乙烯蓖麻油(E0加成数为5~20),以及油脂聚氧乙烯酯(EO加成数5~20)。在配方中,仍有植物油存在,需加入抗氧剂。据资料介绍,这类国产和毛油的配方如下:

       矿物油(精制白油) 60~40%       

       助溶剂                      4.1%

       植物油                     30~10%      

       水                            1~4 %

       抗氧剂                     0.01~1%

       这种配合物,使用时可将75%的混合油(矿物油、植物油、抗氧剂配在一起),加到20%的混合表面活性剂中,在30~70℃条件下搅拌0.5~1小时,然后加入2%的助溶剂和3%的水,继续搅拌并调PH为中性,最终使粒径达到2微米左右即可。

       (六)羊毛加工用和毛油剂配方示例

       例1:粗纺制条和毛油

       平平加     9份           水     144份

       锭子油(7#~8#)  27份    

       氨(总投料)          2~3%

       例2:精纺和毛油8103(%)

       精制矿物油(7#) 50.55   

       MoA3                      9.26

       油酸丁酯磺酸钠     4.63       

       三乙醇胺                 1.85

       EL-15                      9.26        

       油醇                        5.56

       月桂醇                     7.4          

       其他非离子活性利   6.48

       采用常规乳化方法,将物料在常温混配、溶解,最后缓缓滴加矿物油,滴后再搅拌30min。上油时,采用油泵循环喷雾上油。

       例3:粗纺和毛油(%)

       7#锭子油      30       乳化剂EL   0.6

       太古油           3        水              66.4

       例4:精纺和毛油(按每桶80kg为单位配制(kg)

       水化白油※   4kg     柔软剂VS     2kg

       平平加          4kg     水                70kg    

       ※注:水化白油,即将矿物油和菜籽油混合,再用磺酸钠加碱制备而成,使用时需加热至60℃,然后按需用量配成乳液;有的厂家直接使用该品。

       纯毛要求加油量为1.2~1.5%,毛条混纺要求达到0.8~1.0%;用于混纺时,需加入抗静电剂。

 

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作者简介:

       阮天治,高级工程师,在广东、江苏、山东工作多年,经验丰富,长期在研究单位从事表面活性剂研究和应用开发,具有大企业工作阅历。

       历任研究室主任、科研科长、总工程师等职,有四十多年研发经验,其中从事纺织助剂开发已达三十余年,具有较深的专业造诣,在行业中享有一定的声誉。

       现是享受国务院特殊津贴的化学专家,曾任深圳市专家委员会化学专家、天津市日用化学工业协会理事,也是中国书法家协会烟台分会会员。

       在纺织后整理助剂研发方面,曾倾注大量心血,仅软片(柔软剂)成熟技术达三十项,涵盖各类品种,多项成果达到国外同类产品水平。近几年,研发成功的五种阴离子柔软剂,独具特色,用于棉和针织品整理,具有其他产品不具备的柔软、滑爽、无黄变、瞬间吸水、缝纫性好五大优势,成为棉、针织品,尤其是出口针织品首选品种。

       除掌握有机硅(包括阴离子平滑剂)、硅油精等后整理助剂生产技术外,在前处理和染色工序也可提供多项产品,如煮练剂、皂洗剂、毛能净、乳化剂、渗透剂、匀染剂、抗静电剂、平滑剂、硬挺剂、螯合剂、纺练纺纱油剂等。

       除纺织助剂外,对化工设备也很专业,其设计的软片生产和加工设备已被国内多个厂家采用,得到好评;在软片生产中,会产生大量氨气,污染严重,对此,有一套成熟处理技术;对于小企业,鉴于氨气排放量不太大,可帮助设计氨气吸收系统,此技术可大幅度降低氨气对环境污染;对于软片产量较大的企业,不仅可提供氨气吸收系统,并通过技术改造,可将氨气回收,将其转化为28%含量的工业氨水进入市场!此举,不仅可解决污染问题,而且可降低软片生产成本!

       另外,在工业及民用洗涤剂、金属加工助剂(包括发黑技术)、油田助剂、造纸助剂、皮革助剂等方面也可提供技术帮助!

       目前,集四十多年经验,正在撰写六十万字《纺织助剂概论》,该书不同于其他专业书,第一次将纺练纺纱油剂、有机概念图列为章节专述,还将有机硅及最新技术、绿色环保理念等,作为成书的重要组成部分!

       手  机:13773745606


 


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