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织造原理I——天津工业大学纺织学院第三章浆纱织造原理织造原理第一节浆纱工序概述第二节浆料第三节浆液调制第四节上浆与烘燥第五节浆纱质量控制与检验第六节浆纱综合讨论第一节浆纱工序概述一、浆纱的目的及意义织造原理浆纱（warpsizing）根本目的——提高经纱的可织性经纱从织轴上退绕下来直至形成织物，要受到3000~5000次程度不同的反复拉伸、屈曲、磨损和冲击作用。而未经上浆的经纱——毛羽多，纤维间抱合力不足，织造中纱身易起毛，断头频繁，开口不清，形成织疵，严重的时候，还会造成正常的织造过程无法维持。∴除股线、单纤长丝、加捻长丝、变形丝、网络度较高的网络丝外，几乎所有的短纤纱和长丝均需经上浆加工。织造原理1．耐磨性改善：表面坚韧的浆膜使经纱耐磨性能得到提高。上浆工作所起的积极作用主要反映在以下方面：2．纱线毛羽贴伏、表面光滑：由于浆膜的粘结作用，使纱线表面的纤维游离端紧贴纱身(fiberlay)，纱线表面光滑。在高密织物的织制时，可以减少邻纱之间的纠缠和经纱断头，对于毛纱、麻纱、化纤纱及混纺纱、无论长丝而言，毛羽贴伏和纱身光滑则尤为重要。3．纱线断裂强度提高，纱线集束性改善：由于纤维之间抱合力增强所产生的积极作用，使经纱断裂强度得到提高，特别是在织机上容易断裂的纱线薄弱点(细节、弱捻等)得到了增强，这无疑对降低织机经向断头有较大意义。在合纤长丝上浆中，改善纤维集束性还有利于减少毛丝的产生。织造原理4．良好的弹性、可弯性及断裂伸长：5．具有合适的湿度：合理的浆液配方使浆纱具有合适的湿度，令浆膜具有良好的弹性、韧性。•浆纱过分干燥——浆膜发脆，容易破裂、落浆•吸湿过强——易引起再粘现象，浆纱发生相互粘连，影响织机开口，同时浆膜强度下降，耐磨性能亦差。6．获得增重效果及部分后整理效果织造原理传统观点：经纱上浆的目的——增强、保伸、耐磨2.浆纱的目的：目前公认：经纱上浆的主要目的是耐磨和贴伏毛羽。主要上浆质量指标——浆纱后纱线的增强率、减伸率主要上浆质量指标——耐磨次数、毛羽减少率、粘附力织造原理“浆纱一分钟，织机一个班”3.浆纱工序的重要意义：浆纱工序——“老虎口”随着纤维原料种类的增多，织物品种的细密化、高档化，也使浆料的品种日益增加，特别是高速无梭织机的快速发展，更促进了浆料的发展。可以说，浆料已是纺织工厂耗用量占第二位的原材料，历来为纺织界所重视。二、浆纱工序的要求织造原理1.对浆料的要求浆料配方不宜过于繁杂，浆料来源充足、价格低、调浆操作简便、退浆容易、不污染环境浆液对经纱具有良好的粘附性、成膜性、亲和性和浸透性，具有适宜的粘度；浆液的物理、化学性能稳定，不易沉淀、生成絮状物、起泡和发霉等；浆膜柔韧、坚牢、光滑，有适当的吸湿性；织造原理浆纱具有良好的可织性（耐磨、毛羽贴伏、增强保伸、弹性等）。上浆过程中应保证上浆率、回潮率、伸长率与工艺设计要求一致；经纱排列均匀，织轴卷绕质量良好，表面圆整；节约能源；在保证质量的前提下，提高浆纱生产效率、浆纱速度以及自动化程度。2.对上浆的要求织造原理浆纱工程浆料（合成制备、性能研究、配方开发）浆液调制及性能测试上浆（上浆、烘燥、织轴卷绕）浆纱性能测试第二节浆料织造原理上浆材料耐磨贴伏毛羽浆纱目的成膜能力粘附能力高分子材料助剂粘着剂（主浆料）一、粘着剂的分类织造原理粘着剂：一种具有粘着力的材料，是调制浆液（除溶剂水外）的基本材料，又称主浆料，直接决定了浆液的上浆性能，用量较大。粘着剂种类很多，大体可分天然粘着剂、变性粘着剂、合成粘着剂三大类织造原理天然粘着剂变性粘着剂合成粘着剂植物性动物性纤维素衍生物变性淀粉乙烯类丙烯酸类各种淀粉:小麦淀粉、玉蜀黍淀粉、米淀粉、甘薯淀粉、马铃薯淀粉、橡子淀粉、木薯淀粉海藻类:褐藻酸钠植物胶:阿拉伯树胶、白芨粉、田仁粉、槐豆粉动物胶—鱼胶、明胶、骨胶、皮胶甲壳质—蟹壳、虾壳等变性粘着剂羧甲基纤维素(CMC)、甲基纤维素(MC)、乙基纤维素(EC)、羟乙基纤维素(HEC)转化淀粉——酸化淀粉、氧化淀粉、可溶性淀粉、糊精淀粉衍生物——交联淀粉、淀粉酯、淀粉醚、阳离子淀粉接枝淀粉——淀粉的丙烯腈接枝共聚物，淀粉的水溶性接枝共聚物，淀粉的其它接枝共聚物聚乙烯醇(PVA)乙烯类共聚物—醋酸乙烯-丁烯酸共聚物、乙烯酸-马来酸共聚物、醋酸乙烯-马来酸共聚物聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、丙烯酸酯类共聚物当前三大主浆料——变性淀粉PVA丙烯酸类浆料二、淀粉织造原理我国：元朝(公元1300年前后)已采用小麦粉作为浆料。1890年“上海机器织布局”(中国第一家纺织工厂)也以发酵的小麦粉作为经纱上浆的浆料。国外：1821年已使用糊精作为浆料同期出现了淀粉制造工业，最初是以小麦淀粉为主，不久，其他淀粉也有生产与应用。淀粉——历史悠久的上浆主浆料（一）淀粉的结构与性能织造原理1.淀粉的结构淀粉是天然高分子化合物，属于多糖类物质，存在于某些植物的种子、块茎、块根或果实中。根淀粉——马铃薯淀粉、甘薯淀粉及木薯淀粉等种子淀粉——小麦淀粉、玉米淀粉及橡子淀粉等植物中碳水化合物的储藏体人类所需碳水化合物的主要来源重要的工业原料织造原理淀粉是由植物绿叶中的叶绿素作介质，使二氧化碳与水在日光照射下发生光合作用而成的：淀粉是由α-葡萄糖缩聚而成的高分子化合物，是一种高聚糖。织造原理直链淀粉淀粉都含有直链淀粉和支链淀粉两部分。普通淀粉中，直链淀粉含量为10~20%，支链淀粉含量为80~90%。直链淀粉是由葡萄糖剩基间1，4甙键联结；直链淀粉呈结晶结构，分子中的羟基彼此形成氢键；溶于热水，溶解度较低，不溶于冷水，在稀的水溶液中易沉淀使淀粉液“变稠”，呈凝胶状；淀粉中含有高比率的直链淀粉可形成较强韧的薄膜，在含湿率较低的情况下易发脆。织造原理支链淀粉支链淀粉：除—1,4甙键联结外，还有1,6甙键和少量的1,3甙键，显分分支形；聚合度比直链淀粉高，平均聚合度约为600~6000，最高可达20000；不溶于水，与热水作用则膨胀而呈糊状，淀粉浆的粘度主要由支链淀粉形成；支链淀粉具有较好的粘附能力，不会凝胶，浆膜脆弱。织造原理直链淀粉支链淀粉分子结构线形、规则分支型、不规则聚合度240-4000600-6000遇碘反应兰色紫色在水中状态溶于热水，易凝胶在热水中膨胀，不易凝胶浆膜性能坚韧、有弹性硬脆织造原理2.淀粉的制备淀粉在植物体中——与蛋白质、脂肪、纤维素、糖和矿物质共同存在。淀粉颗粒不溶水——工业上利用这种性质，采用水磨法工艺，将非淀粉成分除去，得到纯度高的淀粉产品，这种淀粉称为原淀粉。织造原理织造原理3.淀粉的物理性质淀粉是一种白色（或略带微黄色）、富有光泽、细腻、无臭无味的粉末，粉末由细小颗粒组成。含水分高，蛋白质少的植物，其淀粉颗粒较大，形状多呈圆形或卵形，如马铃薯淀粉、木薯淀粉等。反之，则颗粒较小，呈多角形，如米淀粉、玉米淀粉等。织造原理织造原理4.淀粉在水中的变化原淀粉粒子不溶解于水，但在水中的性能与状态随温度变化而异。淀粉在水中的变化大致可分为三个阶段：吸湿阶段（可逆吸水阶段）：50℃以下时，水分浸入淀粉颗粒中，淀粉颗粒由于吸收少量的水分使得体积略有膨胀，但未影响到颗粒中的结晶部分，此时如冷却干燥可以复原，粘度无明显增加，淀粉的基本性质并不改变。膨胀阶段（不可逆吸水阶段）：随温度升高，水分进入淀粉微晶间隙，不可逆大量吸水，结晶“溶解”。糊化阶段（淀粉粒解体阶段）：淀粉分子完全进入溶液。糊化温度：淀粉颗粒开始破坏时的温度。织造原理织造原理5.淀粉的化学性质淀粉大分子结构中的甙键及羟基——决定其化学性质，也是淀粉各种变性可能性的内在因素。甙键的断裂——使淀粉聚合度降低，大分子降解。位于葡萄糖剩基第6碳原子(伯碳原子)及第2、第3碳原子(仲碳原子)上的羟基，基本上都具有通常的伯醇、仲醇基团的化学反应——氧化、醚化及酯化等反应能力。（二）淀粉的浆用性能织造原理1.淀粉浆的粘度：牛顿粘性定律：dyduAFdyduAFdyduAFuF0xu=0yYdudy平板间的流体剪应力与速度梯度η—粘度，（单位：Pa·s）织造原理织造原理淀粉浆粘度曲线淀粉浆粘度的测试：•漏斗粘度计•恩式粘度计•旋转粘度计织造原理淀粉浆粘度的影响因素：淀粉分子量越大，淀粉浆粘度越高；淀粉浆浓度越大粘度越高；粘度随着速度梯度的增加而降低；时间依赖性——随时间延长而粘度降低。浆纱对淀粉浆的要求——粘度值适当、稳定。因此：淀粉浆液应处于完全糊化阶段；少量调浆；一次调制的浆液使用时间不宜过长。织造原理2.淀粉浆的粘附性：粘附性——两个或两个以上物体接触时，发生相互结合的能力。形成良好粘附的条件：充分浸润界面处产生结合力上浆过程——借助粘附作用，使浆料在纤维之间互相粘合，增强纱线抵御机械作用的能力。粘附性能与上浆效果和浆纱质量有着密切关系，是上浆工艺中一个重要的质量因素。织造原理cosgllsgscossgsllgYoung方程:完全润湿cos1,0sgsllg时润湿01cos0,90sgsllg时，不润湿cos0,90180sgsl时，lsgsglaWDupre方程:=γl-g(1+cosθ)织造原理淀粉大分子——多经基结构——较强的极性：氢键缔合及分子间力都较大，对极性较强的物质具有高的粘附力与其他浆料相比，淀粉的粘附力最低，对疏水性合成纤维的粘附性更差。织造原理3.淀粉浆的浸透性：淀粉浆是一种胶状悬浊液，在水中呈粒子碎片或多分子集合体状态，浸透性差，淀粉经分解或变性处理成水溶性后，其浸透性可得到改善。淀粉浆在低温条件下易形成凝胶，使浸透性恶化，——不适合低温上浆。在浆纱机上，进入浆槽的经纱温度远远低于高温的浆液。经纱与浆液接触时，会使经纱周围的浆液局部呈凝胶状态，恶化了浸透性。改善浸透性的措施：降低粘度、必要的分解、升高温度或添加表面活性剂等。织造原理4.淀粉浆的成膜性：淀粉大分子链——由环状结构的葡萄糖剩基构成的，柔顺性差，玻璃化温度高。淀粉浆膜比较脆硬，浆膜强度大，但弹性较差，短裂伸长小。以淀粉作为主浆料时浆液中需加入适量柔软剂，以增加浆膜弹性，改善浆纱手感；干燥季节或车间湿度偏低时应加入吸湿剂，以改善浆膜弹性。织造原理淀粉浆用性能总结：淀粉不溶于水，一般采用高温上浆（95-98度）。淀粉聚合度高，分子量大，使得浆液粘度大且粘度不稳定，影响浸透性，所以，淀粉浆需添加分解剂，使部分支链淀粉裂解，降低粘度，提高浸透性。淀粉浆膜比较脆硬，浆膜强度大，弹性较差。因此，淀粉浆需加入适量柔软剂、吸湿剂，以增强浆膜弹性，改善成膜性。淀粉大分子中含有大量羟基，且具有较强的极性。根据“相似相容”原理，它对含有相同基团或极性较强的纤维材料有较高的粘附力，如棉、麻、粘胶等亲水性纤维。对疏水性纤维粘附力很差，所以，淀粉浆不能用于纯合纤的经纱上浆。淀粉浆易霉变，需加防腐剂。织造原理天然淀粉（原淀粉）∴需运用物理、化学、生物方法使淀粉变性，或与其他浆料混合使用。资源丰富价格低廉环保优点缺点上浆性能差，需用助剂多；不适合化纤上浆（三）变性淀粉织造原理浆料用淀粉变性的主要目的：降低天然淀粉的粘度，改善流动性，增加浸透性能，以满足上浆工艺要求；通过变性处理在原淀粉上引入特定基团，使淀粉适于对合成纤维上浆。织造原理化学变性——使用化学试剂，经过一定化学反应得到的产品：酸解、氧化、酯化、醚化、交联、接枝共聚等生物变性：酶转化淀粉物理变性——物理方法处理：预糊化、电子辐射处理、热降解、机械研磨等复合变性——采用两种或两种以上处理方法得到的变性淀粉：氧化交联淀粉、交联酯化淀粉等1.变性淀粉的定义及制备方法变性淀粉：以各种天然淀粉为母体，通过化学、物理、生物等方法使其性能发生显著变化而得到的产品。织造原理织造原理湿法工艺是以淀粉与水或其他液体介质调成淀粉乳为基础，在一定条件下与化学试剂进行改