摘 要:根据竹纤维的结构与性能特点，对160 14.7x14.7 527.5×283竹纤维府绸织物的经纱进行5种不同浆液配方的对比上浆实验，分别测定各种配方的浆膜性能、浆纱性能和织造效果，分析探讨竹纤维织物的浆料选用与上浆工艺参数的合理确定，以保证竹纤维织物顺利织造。研究表明，竹纤维纱的浆液配方应以“低浓度、浅浸透、重被覆、保伸长”为原则，以变性淀粉为主，pva和丙烯酸类浆料为辅，上浆工艺应以“小张力、小伸长、轻加压、重被覆”为原则，就能极大地改善竹纤维纱线的可织性，提高织机效率。
关键词:竹纤维；性能；浆液配方；上浆工艺；织造效率
随着现代人对纺织品的舒适保健消费理念的增强，绿色环保、功能性面料日渐被人们所崇尚。具有丝绸光泽的竹纤维织物不仅外观亮丽，色泽清雅，有丝绸感，而且手感滑腻丰满，吸湿透气，悬重性佳，穿着舒适凉爽。同时，竹纤维织物还具有较高的强力和较好的耐磨性能，具有天然的抗菌、抑菌、防紫外线等功能，纤维易于生物降解，对环境不造成污染。因此，符合人们对健康舒适的消费潮流的追求，符合新型纤维的发展趋势。在服装内衣面料、床上用品、卫生用品和其它生活用品等领域广泛应用。
为满足市场需求，企业不断开发各类竹纤维织物。但由于竹纤维织物生产难度较大，竹纤维纱浆纱技术仍不够成熟。虽然近年来织造厂家也对竹纤维纱浆纱技术进行了大量的探索，但对有关竹纤维纱上浆的浆液配方和上浆工艺等关键技术仍处于探索研究之中。因此，本文在分析竹纤维的性能特点的基础上，对竹纤维纱上浆过程中浆料的优选和上浆工艺参数的合理确定进行探讨。
1、竹纤维性能分析
竹纤维是继大豆蛋白纤维之后又一种由我国独立研制开发，并投入工业化生产的一种新型再生纤维素纤维。竹纤维以瓷竹、毛竹等竹子为原料，经过特殊的高科技工艺提取出竹子中的纤维素，再经制胶、纺丝等工序制造而成的再生纤维素纤维。竹纤维与其它几种纤维素纤维的物理机械性能对比如表1
表1 竹纤维与其他纤维素纤维的性能比较
项 目 |
竹纤维 |
棉纤维 |
粘胶纤维 |
modal |
tence纤维 |
纤度/dtex |
1.65 |
1.55 |
1.50 |
1.4 |
1.4 |
体积质量/g.(cm3)-1 |
1.34 |
1.50~1.54 |
1.36 |
1.44-1.49 |
1.39-1.42 |
干强/cn·dtex-1 |
4.43 |
2.13~3.48 |
2.39 |
3.18 |
3.95 |
湿强/cn·dtex-1 |
3.88 |
2.26~3.72 |
1.26 |
2.08 |
3.13 |
湿·干强比 |
0.88 |
1.06~1.07 |
0.53 |
0.65 |
0.79 |
断裂伸长率/% |
19.6 |
7~10 |
23.5 |
14.1 |
14.7 |
湿伸长率/% |
22.3 |
8~13 |
27.9 |
14.6 |
16.6 |
回潮率/% |
12~13 |
7 |
12 |
9.5 |
11.5 |
分析表1各项物理机械性能，可知竹纤维的性能与粘胶纤维性能基本相似。但竹纤维的强度大于棉纤维和粘胶纤维，其干湿强远大于粘胶纤维的1~2倍左右，且干湿强差异小，湿强仅比干强低10%左右，远高于粘胶纤维。竹纤维的干湿断裂伸长均大于棉纤维，小于粘胶纤维。这是因为竹纤维的横截面上有很多空隙，可以在瞬间吸收水分，水分子进入纤维无定形区后，使大分子间的键合力削弱，从而在外力作用下纤维易拉伸并产生相对滑移，使吸湿后强力有所降低，伸长有所增加。另外，由于竹纤维的纵向形态光滑，纤维间滑性强，受到外力作用后，纤维间因容易相对滑移而产生塑性变形，破坏条干均匀度，并使弹性和强力下降。同时，竹纤维的横截面形状接近圆形(不规则多边形)，边沿具有不规则锯齿形，呈天然中空，横截面上有许多空隙，可以在瞬间吸收水分，使其具有优异的吸、放湿性和透气性，故回潮率高于粘胶等纤维素纤维。
2、浆液配方及其性能测试
2.1浆液配方
竹纤维具有较强的吸放湿能力，在浆纱过程中吸浆速度快，易于浸透，但吸湿后横向膨胀造成纤维和纱线排列更加紧密，而导致纱线上浆不匀或粘并，难以形成良好的浆膜。同时，竹纤维在吸湿膨胀和放湿收缩过程中，竹纤维变形大，抱合力减小，纤维易相对滑移，强力明显下降。因此，竹纤维浆纱增强保伸是关键，使纱线具有良好的被覆，适当的浸透，确保浆膜完整，贴伏毛羽。浆液配方应以“低浓度，浅浸透，重被覆，保伸长”为原则。
主粘着剂作为浆液的主要成分，其的选用至关重要。根据“相似相溶”的原理，竹纤维的上浆，应选择变性淀粉或淀粉为主粘着剂，因为它们的分子结构十分相似，大分子中都有羟基，相互之间具有良好的相溶性和亲和力。同时，考虑到竹纤维纱线弹性差，易吸浆，上浆后纱线较脆硬等特点，要求浆液既有良好的浸透性，又要有良好的被覆性，以贴服毛羽，使纱线表面既能形成柔韧光滑的浆膜。又能适当增加纱线的强力，并具有一定的弹性，以承受织机上剧烈的机械作用，减少织造断头。因此，对细特高密的竹纤维府绸织物，应适量加一些粘附性高、成膜性和耐磨性好的完全醇解pva及丙烯酸类浆料，且还应加入适量的抗静电剂、平滑剂等。以改善浆液成膜性和流动性，使浆膜强度不易过大，从而减少干分绞处的断纱和防止织造过程中的脆断头。 并使经纱柔软光滑，减少织造时的静电产生，毛羽伏贴，提高织造的生产效率。故本次实践采用粘度低、热稳定性佳，浆膜柔韧，耐磨性好的xs-2变性淀粉为主粘着剂，并配以pva-1799、丙烯酸类浆料和适量的抗静电剂、平滑剂等。浆液对比试验配方见表2所示。
表2 浆料配方
项 目 |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
xs-2 变性淀粉/kg |
60 |
55 |
50 |
55 |
50 |
cp-l 高性能变性淀粉/kg |
25 |
20 |
15 |
|
|
pva-1799/kg |
|
5 |
15 |
25 |
35 |
lj-101 丙烯酸浆料/kg |
|
|
5 |
5 |
10 |
平滑剂/kg |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
2.0 |
抗静电剂/kg |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
2.2 浆液性能测试
浆液对比试验各组配方的浆膜的断裂强度、断裂伸长、水溶速率、吸湿率以及90℃持续保温3小时的粘度稳定性等性能测试结果分别见表3.
表3 浆膜性能测试值
配 方 |
浆膜断裂强度/n·(mm²)-1 |
浆膜断裂伸长/% |
浆膜水溶速率/s |
浆膜吸湿率 /% |
粘度稳定性/% |
1# |
18.45 |
5.01 |
5.2 |
12.62 |
93.7 |
2# |
19.74 |
4.81 |
5.9 |
12.50 |
92.8 |
3# |
20.48 |
5.22 |
6.5 |
11.48 |
94.3 |
4# |
21.13 |
5.76 |
9.8 |
11.88 |
94.4 |
5# |
22.09 |
5.34 |
11.2 |
10.41 |
95.6 |
由表3可知，pva-1799和sbf丙烯酸浆料的加入能提高浆膜的性能，且随浆膜性能 pva-1799 和 sbf 丙烯酸浆料的加入量增加而提高。
3、竹纤维织物上浆工艺要求
浆纱质量的好坏是能否顺利织造的关键，根据竹纤维纱吸湿导湿性强、纤维间易相对滑移、影响纱线的强力和弹性的特点，浆纱工艺采用“小张力、少伸长、轻加压、重披覆”的工艺原则。以保证耐磨、保伸、增强和减摩的上浆效果，切实提高纱线的可织性。
3.1 小张力，少伸长
浆纱伸长控制是竹纤维上浆的一个要点，小张力有利减少竹纤维纱的弹性损失，保持纱线的弹性。故要严格控制各区张力。以浆纱机正常运转、纱线张力不松驰、纱线片纱不产生游动、湿分绞纱片不粘连为前提，调节各区张力，最大限度保持纱线的弹性。并且应合理掌握纱线的喂入张力和湿区张力，使纱线在浆槽内处于较松驰状态，以有利于上浆，减少纱线伸长。通常浆纱湿区伸长应控制在1%以下，总伸长控制在1.5%以下。但不能过小，否则会造成纱线在浆槽内游移和同轴并浆，分纹断头增多，严重影响浆轴质量。
3.2 轻加压，重被覆
竹纤维纱线上浆在渗透的基础上要力求按覆。由于竹纤维纱吸浆后会膨胀，吸浆速度快，易于渗透，故宜采用轻加压重被覆的措施，上浆率应略低于同类粘胶纤维织物，一般控制在8~10%范围内为佳，竹纤维的上浆率不宜过高，但得注意上浆的均匀性。并且，为防止过度上浆，使浆纱脆硬而造成脆断头增多，因此，浆液的含固率不能太高，粘度一般在8.0-9.0秒为宜。
3.3 中车速，严控温
浆纱机的车速应控制在55m/min 以下，以避免车速过高而造成浆纱烘干不足，使浆膜粘结力下降，毛羽贴附效果变差。同时，由于竹纤维纱随着温度的增加，其强力会明显下降，因此，为保持纱线的强力和弹性，浆槽和烘房的温度应严格控制。浆槽温度控制在85~90°℃之间，烘房温度控制在100~110℃，避免烘燥过度而造成浆纱脆断头。
4、浆纱实验及浆纱性能测试
4.1浆纱实验条件
4.1.1纱线性能:本次实验所选纱线为14.7tex 纯竹纤维纱线，测得其原纱性能见表4。
表 4 原纱性能
项 目 |
数 值 |
断裂强力/cn |
182.31 |
断裂伸长率/% |
12.03 |
条干 cv/% |
14.9 |
耐磨次数/次 |
20 |
3mm 毛羽/个·(10cm)-1 |
28.6 |
4.1.2 上浆工艺:本次实践在祖克 s432浆纱机上生产，根据上述竹纤维上浆工艺确定原则，确定本次实验的调浆和上浆工艺见表5。
表5竹纤维府绸织物调浆和上浆主要工艺参数
项 目 |
数 值 |
项 目 |
数 值 |
浆桶含固量/% |
8.5~9.0 |
浆槽粘度/s |
8.6 |
调浆ph 值 |
6.5~7.5 |
浆槽含固量/% |
8.3 |
调浆温度/℃ |
96 |
前压浆辊压力/kn |
6 |
调浆粘度/s |
9.5~10.5 |
后压浆辊压力/kn |
12 |
浆纱速度/m·(min)-1 |
50 |
上浆率/% |
10.6 |
烘房温度/℃ |
95~100 |
回潮率/% |
8.1 |
浆槽温度/℃ |
88 |
伸长率/% |
≤1.5 |
4.2 浆纱性能
各组配方的浆纱性能测试结果见表6。
表6 浆纱性能测试结果
项 目 |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
浆液含固率/% |
8.9 |
8.7 |
8.5 |
8.7 |
9.0 |
上浆率/% |
9.6 |
9.2 |
9.0 |
9.7 |
10.2 |
回潮率/% |
8.3 |
8.1 |
8.5 |
9.3 |
9.7 |
浆纱毛羽指数/个·(10cm)-1 |
3.7 |
4.8 |
3.4 |
3.1 |
2.5 |
毛羽降低率/% |
87,46 |
83.58 |
87.46 |
89.88 |
92.37 |
耐磨次数/次 |
103 |
110 |
117 |
118 |
122 |
増磨率/% |
418 |
453 |
478 |
488 |
502 |
浆纱强力/cn |
198.86 |
207.76 |
210.58 |
213.08 |
218.72 |
增强率/% |
9.64 |
13.94 |
14.48 |
17.78 |
18.96 |
浆纱断裂伸长率/% |
9.62 |
9.67 |
9.79 |
9.86 |
9.76 |
减伸率/% |
20.32 |
21.08 |
19.36 |
19.46 |
19.68 |
从表6可以看出，竹纤维纱线上浆的浆液配方中配以一定比例的高粘着力的pva-799和lj-101丙烯酸类浆料，能提高浆纱性能。但pva的用量不宜太高，否则会使干分绞困难，再生毛羽增加。由于丙烯酸类浆料具有吸湿再粘性，因此，丙烯酸类浆料的用量也不宜过高。
5、织造效果
本次试织的竹纤维织物规格为160 14.7x14.7 527.5x283府绸。由于竹纤维府绸织物经纬纱特数小，经密较高，纱线间易粘连，易造成开口不清晰，增加断头和织疵。故根据府绸织物的风格特征，织造工序采用“中张力、早开口、高后梁”的工艺原则。
上机张力是影响布面匀整和菱形颗粒突出饱满的重要因素。如上机张力过小，虽对布面较为丰满,菱形颗粒突出有利，但由于开口清晰度差，使得“三跳”织疵增加，下机一等品率降低;如上机张力过大，虽开口清晰，星跳、经缩疵点少，布面平整，但菱形颗粒不突出，且增加经纱断头，降低织造效率。因此，上机张力要适中，以保证布面匀整洁净、颗粒清晰，提高布面质量。
为使竹纤维府绸织物布面匀整丰满，开口宜采用早开口。因为开口时间提早，打纬区宽度减小,打纬时经纱张力较大，而同层经纱张力差异减小，所以布面匀整，且条影少。同时，早开口还能减少因府绸织物经密大，开口不清而造成的边部星形跳花和纬缩疵点。
经位置线采用高后梁的配置，有利于府绸织物菱形颗粒突出、布面丰满、减少条影。因此，竹纤维府绸织物应采用高后梁，但由于府绸织物经密大，开口不易清晰，所以后梁不宜过高，应低于平布，以防止因后梁过高而造成上层经纱张力过小，导致梭口不清晰，“三跳”织疵增加。
本次试织使用jat610-190型喷气织机，其织造上机主要工艺参数的配置如下;
车速 580 r/min:
平综时间 290°
后梁高度 1~0格
上机张力 1.86 kn
主喷嘴压力 0.4 mpa,
辅助喷嘴压力 0.5 mpa
相对湿度 70%~75%
试织效果如表7所示。
表7织造效果
项 目 |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
经向断头率/ 根.（台时）-1 |
1.37 |
1.21 |
0.98 |
0.72 |
0.61 |
织机效率/% |
83.4 |
87.6 |
88.9 |
90.4 |
92.2 |
由表7可知，以变性淀粉为主体，对竹纤维织物的纱线进行上浆，其喷气织机的织造效率都能达到80%以上，当加入完全醇解pva后，浆纱的强度和耐磨性提高，长毛羽减少，而加入lj-101丙烯酸浆料，使浆纱更加柔软光滑，毛羽伏贴，故可提高织造效率。且织造效率随着pva的用量增加而提高，可达到90%以上。
6、结论
通过对 14.7tex 纯竹纤维纱的上浆和160 14.7x14.7 527.5x283竹纤维府绸织造实践研究，可以得出以下结论:
1)根据竹纤维易吸浆、湿强力低、湿伸长大的特点，浆液配方应以“低浓度，浅浸透，重被覆，保伸长”为原则。
2)竹纤维系纤维素纤维，分子结构与淀粉相似，因此，主粘着剂应选用粘度稳定、浆膜断裂伸长大、耐磨性好、粘着力高的变性淀粉为佳。
3)竹纤维纱线上浆的浆液配方中有必要配以一定比例的高粘着力的pva浆料，旨在有效提高浆纱强力，减少细节或弱环，避免织造中纱线断头，提高织造效率和织物质量。
4)为提高浆纱综合性能，在浆液配方时，应适量加入丙烯酸类浆料和平滑剂，使经纱柔软光滑，毛羽伏贴;同时，还应加入适量抗静电剂，以减少织造时的静电产生，使开口清晰，减少“三跳”织疵，提高织物下机一等品率和织造的生产效率。
5)竹纤维的上浆工艺应以“小张力、小伸长、轻加压、重披覆”为原则，以保证耐磨、保伸、增强和减摩的上浆效果，切实提高纱线的可织性。
