利用现有浆纱设备进行预湿上浆

预湿上浆在国外早已应用于浆纱生产,在国内尚处在试用阶段。本文就如何利用企业现有浆纱设备对经纱进行预湿上浆的有关问题进行了研究与探讨。

Pre-wet Sizing technology has been widely used in developed countries, whereas it has been still in the tryout period in China. This article has made a discussion on how to implement the pre-wet sizing process based on the existing sizing equipment.

预湿上浆在国外早已应用于浆纱生产,在国内尚处在试用阶段。从国内外应用的情况表明:在浆纱机上对经纱进行预湿上浆,不仅可以提高上浆质量,减少毛羽,提高浆纱的耐磨性和可织性,而且还有利于降低上浆率和生产成本,能为企业创造可观的经济效益。

1预湿上浆的理论分析

1.1预湿上浆机理

预湿上浆是纱线在未进入上浆槽之前先要经过一个热水(85 ～ 90 ℃)槽,在此槽中对纱线进行润湿和洗涤,去除棉纱上的棉蜡、果胶以及其他杂质等,然后采用高压压轧挤去多余水分,再进入浆槽进行上浆。纱线在热水槽内经过润湿和挤压后,纱线内仍留有 30% ～ 40% 的水分,在浆槽内浸浆和压浆过程中,因纱线内部水分内应力与浆液相互作用浸润渗透,使浆液在纱线内纤维之间分布更趋合理。烘干之后,浆液在纱线内部的分布是由中心向外围均匀而逐渐增加,从而形成牢固的浆膜。该工艺不仅增强了浆液对纱线的渗透和被覆,而且使纱线的毛羽更好地贴伏在纱线的表面,提高了浆纱的耐磨性和可织性。

1.2预湿上浆的适应范围

不是所有的纱线都能适应和需要预湿上浆,其应用范围有一定的局限性。如纯棉细号和含涤比例高的涤棉混纺纱就不需要预湿上浆,因为纯棉纱号数细,纱线截面纤维根数少,纱线绝对单纱强力低,在纱线加工过程中容易引起断头,浆纱必须采用小张力、保伸长的工艺,再加上纯棉纱吸浆性能好;而涤纶比例高的纱线,因涤纶属于疏水性纤维,吸湿能力极差,采用预湿上浆效果不但不明显,反而造成不必要的浪费;一些特殊的新型纤维纱线,如竹粘胶纤维纱线,因湿强只有干强的 50%,如采用预湿上浆,很难控制纱线的湿热伸长,再加上纤维本身吸浆能力很好,也没有必要采用预湿上浆。生产实践表明,只有一般在纯棉和低比例含涤的涤棉混纺中,粗号纱适宜采用预湿上浆,不仅能获得良好的上浆效果,还能达到提高浆纱质量、节约浆料、降低浆纱成本的目的。

2预湿上浆的推广应用

预湿上浆技术在浆纱生产中的应用,可以通过两个途径来实现:一是采用配置有预湿水槽装置的预湿浆纱机来进行预湿上浆;二是对现有浆纱设备进行技术改造后进行预湿上浆。

2.1利用现有预湿浆纱机进行预湿上浆

改革开放以来,我国棉纺织企业从国外引进了一批技术性能先进的新型浆纱机,其中就有带有预湿槽的浆纱机,但由于对预湿上浆作用没有足够的认识,没有很好地利用。企业可以利用从引进国外预湿浆纱机进行预湿上浆。如从德国Karl Mayer(卡尔・迈耶)公司引进的预湿浆纱机,该机采用先进的预湿上浆工艺,不仅能满足经纱预湿上浆的工艺要求,又能节约浆料,提高织机生产效率;如从日本津田驹公司引进的HS – 30型带预湿水槽的双浆槽浆纱机,使用该机不但织机效率有一定幅度的提高,而且百米用浆单耗降低 30% 左右;又如有的企业引进了BEN – SIZETEC型浆纱机,因该机配置了WETSIZE预湿浆槽,可以对纱线进行预湿上浆等。

还可以利用国内制造的预湿浆纱机进行预湿上浆。近年来,我国为了赶超世界先进水平,满足国内纺织企业对预湿上浆浆纱机的需求,替代进口。郑纺机于2007年5月研制成功了我国第一台GA309型预湿浆纱机。该机属高科技产品,运行可靠,填补了国内预湿上浆浆纱机的空白,达到了国际先进水平。

GA309型预湿浆纱机是在GA308型浆纱机的基础上研发出来的,它是在GA308型浆纱机经轴架与浆槽之间设置了 1 个预湿水槽。经纱进入浆槽之前,先经过预湿水槽的浸润、洗涤、压扎等一系列预处理后,再进入浆槽进行上浆,其特点如下。

(1)预湿水槽和浆槽共用两块墙板,结构紧凑合理,水槽浸压采用单浸双压,作用宽度 180 cm,轧水辊最大压力 100 kN,压力无级调节,轧水均匀,纱线含水率可控制在 30% ～ 40% 左右。轧水辊表面橡胶硬度为邵氏 80˚ 。浸水辊表面包覆合成橡胶,且具有侧压功能,最高侧压力为 4 kN。

(2)预湿水槽有独立的水循环过滤系统及补水系统。水槽内表面积下的蜡质、油污及杂质采用瀑布式溢流方式漂流到下面水槽,经过过滤后又回到补水系统。为了控制湿区伸长,水槽内下轧水辊和浆槽中上浆辊各由 1 台伺服电机拖动。

(3)为了保证上浆率稳定,该机还配有浆液浓度控制系统,避免因纱线含水过多而导致浆液浓度和粘度降低,影响上浆率的稳定。同时为了减少两个浆槽的浆液浓度和粘度的差异,保证两个浆槽上浆率大小一致。在 2 个浆槽之间安装了 1 个共用预热浆箱,不断地为浆槽补给高浓度浆液,其目的是尽量减少两个浆槽浆液浓度和粘度的差异,确保上浆率的稳定。

(4)在预热浆箱内安装有浆液液位检测仪,并在预热浆箱上部分别安装 1 个热水箱和 1 个补浆箱,在其输送管道上安装有自动控制进浆量和进水量的阀门,对其流量进行自动控制;在预热浆箱和浆槽之间还安装 1 个浆液浓度检测仪,定时检测浆液浓度,并根据浆液浓度的变化进行补充适量的高浓度浆液和热水,确保浆液浓度稳定,因补浆箱内的浆液浓度比浆槽内的浆液浓度高 3 ～ 5 个百分点,所以就能够确保浆槽内浆液浓度稳定不变,将上浆率的差异减少到最小。

(5)为了确保上浆质量,该机还配有上浆率自动控制装置。在浆纱机运行过程中,能自动检测一定时间内所消耗的浆液体积,浆液浓度,纱线长度等相关数据,计算出纱线的上浆率。同时把检测出来的结果与通过人机界面设定工艺用浆浓度、上浆率进行比较,然后经过程序运算,决定需要补充的高浓度浆液或热水的体积。上浆过程中需要补充的热水量,也都由计算机进行自动控制。该装置还包括浆液浓度检测的频率、检测取样时间、浓度检测仪的冲洗、预热浆箱补充高浓度浆液和热水量、预湿水槽液面高度的控制等。

(6)该机还采用了大直径有预烘功能的湿分绞装置。湿分绞辊直径为 150 mm,安装在浆槽与烘房之间,浆纱在离开第 2 只压浆辊的压轧点之后,以较大的分离角清晰而干净地将浆纱分成 2 层,并进行预烘,使浆液在纱的表面迅速形成浆膜,减少浆纱在烘筒上的粘并,使浆纱在机前干分绞轻松爽快,减少二次毛羽的产生。使用大直径湿分绞辊浆纱毛羽减少率比其他浆纱机的毛羽减少率低约 20%。

2.2利用现有浆纱设备经改造后进行预湿上浆

在企业没有引进具有预湿功能预湿浆纱机的情况下,可以利用企业现有的浆纱设备,对其进行适当的技术改造来进行预湿上浆。

2.2.1双槽浆纱机的改造

可以利用国产GA301、GA302、GA303、GA304、GA338型等双浆槽浆纱机和从国外引进的双浆槽浆纱机,对其进行简单的技术改造用于预湿上浆。

(1)将双槽浆纱机原来的第 1 只浆槽作为预湿上浆用的预湿水槽,第 2 只浆槽作为上浆槽。水槽采用自来水,水温控制在 85 ～ 90 ℃左右,让经纱在水槽的热水中浸泡、洗涤、轧压处理,去除经纱上的短绒、灰尘、杂质、棉蜡等。

(2)预湿水槽采用单浸双压的浸压形式,由于是利用原来的浆槽来当水槽,压浆力小,纱线出水槽含水率过高,达不到要求。采用改变了穿纱路线的方法,让从水槽出来的纱线,先绕过 2 只预烘筒,利用两只预烘筒的温度来降低纱线的含水率,将从水槽出来的纱线的含水率控制在 30% ～ 40% 左右,确保浆槽内浆液浓度变化控制在一定范围内,预烘温度控制在 100 ～ 110 ℃左右。

(3)经纱经过预加湿后,增强了浆液与纤维的亲和力,使经纱对浆液具有较强的亲附能力和吸收效果;有利于浆液对纱线的粘附和渗透;也增强了浆液在纱线表面的被覆,使形成的浆膜更加完整;纱身上毛羽贴伏得更好,有利于减少浆纱毛羽。

(4)在设备运行和操作中应注意以下几个问题:① 供应桶中浆液浓度要比常规上浆高 0.5%;② 两浆槽的湿区伸长比常规上浆要小;③ 水槽中的水要不断地循环,及时清除水中杂质,防止经纱二次污染;④ 车速不宜过快,每只轴都要正常巡回,随时关注水槽和浆槽的情况,定时对浆槽浆液粘度、温度及水槽温度进行测量;⑤ 严格控制出水槽纱的含水率,不能过高。

2.2.2单浆槽浆纱机的改造

还可以利用现有国产G142型系列单浆槽浆纱机,如具G142B型 180 ～ 200 单槽浆纱机等,对其进行适当的技术改造用于预湿上浆。

(1)在经轴架与上浆槽之间加 1 个预湿水槽,预湿水槽装置采用单浸压式,由 1 根浸没引纱辊和 1 根压水辊组成。在经纱进入浆槽前先进入预湿水槽,将经纱喂入、预湿润、上浆 3 项功能融合在一起。

(2)预湿水槽有温度控制系统,用水平检测仪调节液面高度,并有过滤水循环系统去除杂质,保持预湿槽的水清澈,以免经纱二次粘污。为了防止预湿水槽内水温下降,自制自动蒸汽加热的供水水箱,为预湿水槽提供 85 ℃热水。

(3)纱线首先由引纱辊调整到适当的喂入张力,浸入热水槽从轧水辊下绕过,在预湿辊处轧压,排出空气并进行水洗,再经过喷淋装置,用热水浸湿,然后通过最大压力为100 kN的上压轧辊与高压轧水,使压出回潮率在 30% 以下。

(4)利用单浆槽浆纱机进行预湿上浆,如果对经密比较大的织物进行上浆,原来的烘房烘燥能力不足,需要对原烘房结构进行技术改造,将原来的烘房由热风式改造成全烘筒式烘房。改造的方法是:采用积极传动直径为 800 mm的不锈钢或用紫铜材料制成的烘筒改造烘房,这样不仅可以提高烘房的烘干效率,而且还会使浆纱伸长得到有效的控制。

(5)纱线预湿虽然经过压轧,但是纱线回潮率仍在 30% 左右,给浆槽带入一定的水分引起浆液稀释,需要不断补给浓度较高的浆液,以稳定上浆率。如果采用人工补给难以避免浆液浓度的波动。因此需要安装 1 套能够自动控制补给高浓度浆液的浆箱,为浆槽不断地供给高浓度浆液。

对单槽浆纱机改造进行预上浆,需要在单槽浆机上增加 1 个有热水的水槽及相应配套设施和检测机构等。在没有机械加工制造能力,特别是中、小型纺织企业加装这套装置要是比较困难的。作者认为:如果国内有浆纱设备制造企业或浆纱设备配件制造厂能承担这一任务,帮助纺织企业进行技术改造,那就容易得多了,预湿上浆技术就可以在更大范围内推广应用。

3预湿上浆的效果分析

浆纱生产实践表明,无论是利用预湿浆纱机,还是利用经过改造后的浆纱机对纱线进行预湿上浆,都能取得比较好的效果。

(1)由于经纱在上浆过程中先经过预湿,增强了对浆液的吸附能力,经过压浆辊压轧,浆液渗透到纱线内部纤维之间,纱线表面浆膜更加牢固更加完整,浆纱的抗磨能力和强力有大幅提高,提高了浆纱的可织性,织机生产效率平均提高 2 ～ 3 个百分点。

(2)经纱通过预湿上浆,浆液的渗透和被覆好于传统上浆,毛羽贴伏在浆纱表面,分纱轻快,毛羽显著减少。如用国产GA309型预湿浆纱机毛羽减少率可达 79%,毛羽大幅度减少,有利于采用小开口工艺的高速无梭织机,尤其是喷气织机的生产。

(3)经过预湿处理的经纱上浆率较未经预湿处理的上浆率降低 2 ～ 4 个百分点,万米织物浆料用量降低 20% ～ 30%。在 83.3、58.3、36.4、29.2 tex等品种上上浆,可降低用浆成本,1 台浆纱机全年产量 1 000 万m,可节约浆料费用约 40 多万元,这还不包括由于浆纱质量提高、毛羽大幅度减少、织机经向断头降低、织物质量提高所带来的经济效益。

4结语

(1)预湿上浆是当今国际上一项比较成熟的先进的、新的上浆工艺技术,是织造高密高档产品的关键技术,也是纺织技术史上一大进步,目前已引起国内纺织界的重视;

(2)预湿上浆在中、粗号纱线品种上应用,既能节约浆料又能提高浆纱质量,增加纱的强力耐磨度,毛羽减少,织机效率提高,浆纱生产成本降低,为提高企业经济效益增添了一个新亮点;

(3)在当前尚无预加湿装置浆纱机的企业,可以利用现有的浆纱机进行适当的技术改造,用于经纱预湿上浆,提高浆纱质量,降低浆纱成本。

作者简介:杨志清,男,1936年生,高工,主要从事纺织产品开发、浆料应用、机织设备等研究。

作者单位:山西省纺织科学研究所。

参考文献

[1] 黄柏龄,吴刚. GA309型预湿浆纱机[J]. 纺织导报,2008(3):54 – 58.

[2] 陈伟. 利用现有设备进行预加湿上浆技术探讨[A]. 第八届全国浆料

与浆纱应用技术研讨会文集[C].