毛纱上浆技术、浆料应用现状和发展趋势

王 婧，王雪燕，赵 川

(西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安710048)

0 前言

毛产品深受人们喜爱，但随着人们生活水平的提高和人们着装的高档化，对毛纺产品的要求也越来越高，开发高支轻薄的面料已经成为总体的趋势。但是，在毛纱在织造加工时，由于纱线不断受到外力的作用，容易产生断纱现象，进而影响织造速率，尤其对于高支纱，由于其强力低，更易断裂。因此，对高支毛纱来说，上浆是很有必要的。目前专门的毛用浆料大多是从国外进口或是用已有的浆料复配而成，因此存在成本高，效果差，污染大等问题。十二五期间国家对纺织工业在节能减排、淘汰落后产能、环境保护等方面提出了更高的要求。特别是对印染行业——污染大户的“门槛”不断抬高，新的规定推出，更是“倒逼”着印染企业不断走向清洁生产、绿色环保的可持续发展道路。因此国内外提倡“少用、不用PVA的口号”，甚至有些欧美国家已经禁止使用。基于此，为了解决PVA给环境带来的污染问题，近年来绿色环保型上浆剂已成为研究者谈论的热门话题之一。随着十二五期间我国对纺织印染行业节能减排，清洁生产的要求增高，开发绿色环保型上浆剂是当今发展趋势［1］。

1 高支轻薄毛织物织造存在问题及解决措施

羊毛是纺织史上最早利用的天然纤维之一，人类利用羊毛的历史可追溯到新石器时代，后来由中亚西亚向地中海和世界其他地区传播，逐渐成为纺织工业的重要原料之一，羊毛在我国天然纤维纺织发展史上占有重要地位，古代用于毛纺的原料有羊毛、耗牛毛、骆驼毛、兔毛、羽毛等，大量应用的是羊毛。自古以来，羊毛纺织和羊毛绳索一直作为少数民族人民的衣料和日用品，其他毛纤维一般用于混纺。我国毛纺织工业化生产是从19世纪70年代末开始的，当时左宗棠为了供应军需，开办兰州织呢总局，生产军服用料，这是中国第一家近代纺织厂。此后，毛纺织厂陆续增多，但发展缓慢，直到1949年，全国只有13万毛纺锭。中华人民共和国成立后，随着人民生活水平的提高，毛纺织品需求增加，毛纺织工业发展加快，到1980年，己有60多万锭。除供应国内需要的呢绒、毛毯、绒线等外，还大量出口，对国民经济的发展作出较大贡献［2－4］。毛纺织品因其独特风格和优良性能，长期以来一直倍受消费者的喜爱。随着人们生活水平的提高和服装的高档化，传统的饱暖功能已不再是毛纺织品主要功能，轻薄飘逸、舒适、易护理等已成为毛纺织品的发展趋势。因此，为了适应市场需求的变化，必须对传统毛纺产品进行改革，开发轻薄型高档精纺面料，巩固和扩大毛纺产品的市场［5］。

为解决单纱难以织造的问题，毛纺织企业采取过很多措施，可具体概括为三类［6－9］:

(1)采用新型纺纱技术提高纱线质量。近年发明的纺纱新技术如紧密纺、赛络纺等，可明显提高纱线耐磨性和强力，减少毛羽，在低支纱上，已能满足正常织造要求。然而，高支单纱的织造问题仍是工业界最为关注的难题。

(2)采用羊毛与水溶性的聚乙烯醇纤维混纺。但存在织造效率低、污染环境等缺点。

(3)采用在整经机或织机后梁处上蜡技术。但存在毛羽贴伏差、纱线物理机械性能提高不明显、织造效率低等缺点。通过多次尝试后，业内人士普遍认为经纱上浆已经成为解决单经单纬织造难题的重要方法之一。经纱上浆可以达到“增强、保伸、耐磨、贴伏毛羽”的目的，提高经纱可织性及产品质量。

在经纱织造前，用一种有一定粘度、流动性、渗透性的浆料在浆纱表面形成一层浆膜，不仅能贴服毛羽，还能使纱线表面变的光滑而耐磨;另外，由于浆液具有一定的流动性和渗透性，吸过浆的经纱经过压浆辊的用力挤压，使浆液与纤维分子间距更加接近，分子间力和氢键引力得到充分的发挥，促进了浆液的润湿性能。同时，由于挤压的作用，浆液中的一部分还能浸入纱线的内层，使纤维与浆液、纤维与纤维通过界面作用力相互粘结起来，增大了纤维之间的抱合力，提高了纱线的断裂强度［10－11］。毛纱上浆目前还没有得到普及，了解棉纺、色织行业上浆技术的发展过程可以帮助我们预测毛纱上浆的发展前景。在精纺面料向轻薄型方向发展的关键时刻，精纺行业是把注意力集中到提高纺纱支数还是下定决心和色织行业一样进行前织工序工艺路线的改革，生产出技术含量高、与高支股线同样品质的高档轻薄型面料，值得引起广大毛精纺行业的人士关心与探索。目前与棉纱上浆水平相比，差距很大，毛纱上浆技术开始推广之后，在生产实践中还会暴露出许多问题，相信依靠广大科技工作者的研究克服，毛纱上浆技术将会与色织行业一样实现前织工艺路线的改革，毛精纺行业的前织工序将同样进入大生产的轨道［12］。

目前市场上销售的毛纱上浆用组合浆料主要有两种形式，

一是以PVA或变性PVA为主，辅以变性淀粉;二是以丙烯酸类共聚树脂为主。其粘着剂主要是淀粉(包括变性淀粉)、动物胶、聚乙烯醇(PVA)和丙烯酸4大类浆料，它们都存在一些缺陷。淀粉(包括变性淀粉)、聚乙烯醇(PVA)和丙烯酸类浆料均是棉与合纤所用的常见浆料，它们与毛纱的亲和力差，难以达到理想的上浆要求，不能完全适用于毛纱上浆。而动物胶，如明胶、骨胶等虽然具有退浆性、粘附性、浆膜耐磨性好等优点，但它们所固有的浆膜缺乏弹性、易破碎脱落、吸水性过强、渗透性差等缺点，也决定了动物胶不能作为主浆料使用。这也是开发轻薄型毛纺产品的困难所在。

由于国内外提倡“少用、不用PVA的口号”越来越响，甚至有些欧美国家已经禁止使用PVA［13］。因此取代PVA、不用PVA的研究越来越多。

2 毛纱上浆中的存在问题及其上浆新技术

2.1 毛纱上浆中存在问题

毛纱上浆存在以下特殊性:①羊毛纤维表面有鳞片，且羊毛含油脂，再加上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，浆膜脱落等现象;②毛纱的断裂伸长一般较大，毛纤维弹性好，但浆膜断裂伸长小，上浆后纱线断裂伸长小于原纱;③羊毛纤维纤度相对较粗，羊毛纤维本身的弹性大，毛纱表面的毛羽在上浆时不易伏贴;④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、强力轧压的上浆方式;⑤如织物退浆不好会造成织物板硬而无弹性，且对毛纱色泽有影响，使毛织物失去原有的风格［14－16］。

鉴于毛纱上浆中存在难点，人们分别从解决某几个难点来提高毛纱上浆性能。本德萍等人对毛纱进行上浆前的预处理研究［17］，来提高毛纤维的表面性能，改善毛纱的润湿性能。研究用热水、醋酸、过氧化氢和蛋白酶四种方式，预处理方式分别处理毛纱后，通过对预处理后毛纱的毛羽指数、耐磨性、强伸性的比较，得出前三种预处理都能有效地改善毛纱的表面性质，提高毛纱的润湿性能，其中最好的预处理方式是毛纱在常温下经过pH值为4.5的醋酸溶液处理。用蛋白酶处理的毛纱浆纱效果不好，甚至不如原纱，可能是由于该方式处理次数多，工艺复杂，处理所用的试剂对毛纱破坏比较严重。王树国等人［18］采用对羊毛纤维表面进行处理，使羊毛的可浸润性提高，来增强浆液对羊毛的浸透。实验用氢气、氧气、氮气和氦气等处理棉和羊毛，发现用氧气、氮气和氦气处理棉后，棉纤维的可浸润性提高明显，而对羊毛纤维来说用氢气处理后，羊毛纤维的浸润性提高很多，并且还研究了获得最好效果的工艺参数，使羊毛纤维获得永久的润湿性能。

2.2 毛纱上浆新技术

由于毛纤维与棉纤维基本性能存在较大差异，毛纱上浆与棉纱上浆也存在较大不同。棉纱上浆普遍采用轴经上浆，其技术基本成熟，但目前还没有研究出适合毛纱上浆的方式。常用的毛用上浆技术有高压上浆法［19］、Catta 上浆法、冷上浆法［20］、拖浆式上浆法［21］等。钱现、万明等［22］对毛纱上浆工艺参数进行研究，认为应遵循“低温上浆、高浓、高粘、高上浆率、小张力”的上浆工艺。浆槽温度在70℃左右，为低温上浆;烘干温度在105℃ ～110℃，且尽量缩短毛纱受高温的时间。

3 国内外环保毛用浆料的研究现状

从目前情况来看，有些研究者是以改性淀粉为主体进行研究，有些研究学者使用蛋白质材料进行改性，这是环保型毛用浆料发展的一个重要方向。比如张尚勇等［23］人以明胶为主体，接枝丙烯酰胺、丙烯酸甲酯、乙酸乙烯酯等进行乳液聚合，制得一种蛋白质浆料WG－1，运用于毛纱上浆。通过实验得出，毛纱上浆后不仅提高了强力和耐磨性，而且降低了毛羽。刘玉森等人也利用明胶、丙烯酸和丙烯酸甲酯为单体进行乳液聚合，在明胶大分子链上接枝丙烯酸和丙烯酸甲酯2种单体，合成明胶接枝浆料，并研究其水溶性、稳定性、粘附性等浆料性能以及浆膜性能和浆纱性能。结果表明，该合成浆料可用于毛纱上浆［24］。并且利用该浆料与明胶、PVA(50%)+XZW－1(20%)+TSB－1(30%)混合浆料做了浆膜性能测试和黏附性的对比。结果表明，接枝明胶浆膜的水溶性好于PVA混合浆料，断裂强度要高于PVA混合浆料，断裂伸长率略低于PVA混合浆料，但差距不大，对毛纱的黏附性能高于PVA混合浆料，所有性能均比明胶有明显的改善，并且接枝明胶的吸湿率有了明显的改进。由此可以得出，接枝明胶作为主浆料基本能满足毛纱上浆的要求。刘玉森［25］等人研究，以过硫酸钾为引发体系，在明胶大分子链上接枝丙烯酸和丙烯酸甲酷两种单体，就各种反应因素，如反应时间、温度、乳化剂用量、引发剂用量、单体浓度等对接枝聚合以及浆料粘附性能的影响进行了研究，得出了较为理想的明胶接枝聚合工艺，从而合成出适合毛纱上浆专用的明胶接枝浆料。在一定条件下，接枝聚合反应具有较高的接枝率和接枝效率，而且接枝聚合物的粘附性能、水溶性均较理想。另外，浆料的粘附性能与接枝率有直接关系，在一定范围内，接枝率越高，接枝浆料的粘附性能越好，水溶性变化不大。

除了研发毛专用上浆浆料，研究人员也在三大浆料中组合适合毛纱上浆的复配浆料，将其用于毛纱上浆［26］。研究得出丙烯酸类浆料和淀粉含量对纱线耐磨性影响较大，而丙烯酸类浆料含量对纱线强力增值影响并不大，淀粉含量更是对浆纱强力增值呈负相关。另外，测试数据还显示:当PVA的含量和丙烯酸类浆料的有效含量相近时，浆纱效果并不好，说明PVA和丙烯酸类浆料的相容有待改善。还有研究是采用接枝淀粉、酯化淀粉、丙烯酸浆料的复合浆料，用于精梳毛纱上浆，通过实验后纱线性能的比较发现，接枝淀粉更适于毛纱上浆。综合考虑各项指标以及在生产实践中常见的问题，认为接枝淀粉与丙烯酸类浆料组合的最佳比例为80:20［27］。

4 毛纱用浆料的发展趋势

4.1 配方优化

为了实现毛精纺单纱上浆工业化，需加强在浆料配方、上浆技术、工艺参数、性能评价方法等方面的研究，同时还可以延伸研究织物性能及其产生的经济效益［28］。

4.2 节能减排

十一五期间我国节能减排有了不错的突破，但是十二五期间我国新规定的推出，加速了节能减排、清洁生产的速度，因此纺织行业面临着巨大的挑战。开发低温类毛用浆料是现在需要解决的问题。

4.3 成本降低

随着近年来我国人工费用的增高，外加国家施加的压力，企业对于纺织行业发展的科技转型处于上升或者倒闭的状态。加工成本是一个企业的重要经济效益指标，而我国现有毛用浆料的使用成本较高，多是采用复配或进口的方式，因此，合成一种成本低，且实用性高的毛用浆料已迫在眉睫。

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