上浆要素内在关系及其对高压上浆工艺的影响.pdf

《上浆要素内在关系及其对高压上浆工艺的影响.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《上浆要素内在关系及其对高压上浆工艺的影响.pdf（4页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、第2 9 卷第1 2 期 2 0 0 8 年1 2 月 纺织学报 J o t l r t m lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 9N o 1 2 D e c 2 0 0 8 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 8 l1 2 0 0 3 0 - 0 4 上浆要素内在关系及其对高压上浆工艺的影响 佟昀 ( 南通纺织职业技术学院，江苏南通2 2 6 0 0 7 ) 摘要从上浆工艺的基本原理出发，通过推导，以公式的形式揭示经纱上浆后上浆率、压出加重率、浆液含固率、 压出浆纱回潮率、压出经纱吸水率、经纱回潮率等要素之间的内在联系。据此

2、对高压上浆的影响因素和实现途径进 行分析。利用这些公式间接测定主要压浆工艺参数，以期通过实验做到准确、快速调整工艺，指导生产的目的。同 时验证了德国学者托特( JT r a u t e r ) 所提出的关于经纱吸水率与浆液会固率、上浆率之间关系式的合理性，并对之进 行了相关修正。 关键词浆纱；工艺参数；公式；高压上浆 中图分类号：“ I S1 0 5 2 1 3文献标识码：A C o r r e l a t i o no fs i z i n gf a c t o r sa n dt h e i ri n f l u e n c eO i lh i g hp r e s s u r es i

3、z i n g T O N GY a n ( N a n w n 冒T e x t i l eV o c a t i o n a lT e x h n o l o g yC o l l e g e ，N a n t o n g ，J i a n g s u 2 2 6 0 0 7 ，C h i n a ) A b s t r a c tB a s e d0 1 2t h eb a s i cp r i n c i p l eo fs i z i n ga n dt h m n g hd e d u c t i o n ，t h i sp a p e rh a sr e v e a l e d

4、，b yas e r i e so f f o r m u l a s ，t h ei n t e r n a lc o r r e l a t i o no fk e ys i z i n gf a c t o r ss u c ha ss i z i n gr e g a i n ，w e i g h ta d d e dr a t i o a f t e r s q u e e z i n g ，m o i s t u r er e g a i na f t e rs q u e e z i n g ，s o l i dc o n t e n t ，a b s o r p t i o n

5、r a t i oo fw a r pa f t e rs q u e e z i n g ，m o i s t u r e r e i no fr a ww a r p A n dt h e i ri m p a c t o nh i s h p r e s s u r es i z i n gi ss t u d i e d I na d d i t i o n ，b ym e a n so ft h e s e f o r m u l a s ，e x p e r i m e n t so f ”t h ep r o c e s sp a r a m e t e r si ns i z

6、i n g “ b yi n d i r e c tt e s tm e t h o d sa l ei m p l e m e n t e d ，w h i c h f o c u so ng u i d i n gs i z i n gp r o d u c t i o na c c u r a t e l ya n dr a p i d l y ，a sw e l l a sa d j u s t m e n to ft e c h n i q u e M o r e o v e r ，t h i s p a p e rh a s t e s t i f i e dr e a s o n

7、 a b l es e c t i o no ft h ee x p e r i e n c e df o r m u l as e t u pb yM rJT r a u t e rf r o mG e r m a n y ， f o c u s i n go nr e l a t i o na m o n gt h ek e ys i z i n g f a c t o r ss u c ha sa b s o r p t i o nr a t i oo fw a r pa f t e r s q u e e z i n g ，s o l i d c o n t e n t ，s i z

8、i n gr e g a i n ，a n ds o m er e v i s i o ni sm a d et oi t K e yw o r d ss i z i n g ；p r o c e s sp a r a m e t e r ；f o r m u l a ；h i 曲p r e s s u r es i z i n g “两高一低( 高压、高浓、低粘) ”上浆工艺被日本 浆纱专家形容为继完全糊化淀粉与变性淀粉使用双 浆槽上浆工艺之后的第3 次浆纱技术进步。高压上 浆具有浆液浸透性好，毛羽被覆率高，浆纱耐磨性 好，压出加重率与压出回潮率低，烘燥负荷低，节能， 有利于浆纱机高速生产的

9、特点n 1 ，因而日益受到重 视，并逐步推广，但对于上浆过程中诸工艺控制要素 间的内在联系及其对高压上浆的指导、实现途径等 尚缺乏系统、清晰的认识，相关指标也缺乏测试 手段。 本文从上浆的基本理论出发，对上浆过程中的 实际影响因素进行分析，建立了表述上浆诸要素内 在联系的公式，以期为高压上浆的工艺分析及相关 指标测试，如浆纱压出加重率、经纱压出吸水率、浆 纱压出回潮率等提供理论参考。 1 浆槽区上浆工艺要素 “两高一低”上浆工艺的实现区域是浆纱机的浆 槽区，涉及的要素主要有原纱指标( 经纱回潮率) ；浆 液指标( 含固率与黏度) ；压浆状态指标( 压出加重 率、压出回潮率、压出经纱吸水率等)

10、及上浆效果指 标( 如上浆率) 等，这些指标构成高压上浆工艺要素， 它们相互配合、互为联系、因果相依。 收稿日期：2 0 0 7 0 8 2 1 修回日期：2 0 0 8 一0 3 1 8 作者衙介：佟昀( 1 9 6 4 一) ，男，副教授。研究方向为浆纱工艺与设备。E - m a i l ：t o n g y u n 一9 9 0 4 1 6 3 t o m 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 2 期佟昀：上浆要素内在关系及其对高压上浆工

11、艺的影响 3 l 。 原纱指标主要为经纱回潮率，由经纱的原料性 质决定；浆液指标主要指浆液含固率，由浆料的性 能、浆料配方、调浆工艺和浆液使用状态决定；压浆 状态指标主要指压出加重率、压出回潮率、压出经纱 吸水率等，主要由压浆力、压浆辊的表面状态( 如硬 度、微孔等) 等决定，也受浆液黏度、含固率、浆纱机 速度的影响；上浆效果指标主要有上浆率，其影响因 素有原料特性幢1 、浆液含固率、分解度、黏度、压浆状 态、车速、张力等。 2 上浆工艺要素内在关系 2 1 上浆率、压出加重率、浆液含固率 上浆率、压出加重率、浆液含固率是上浆过程的 三大要素，根据上浆工艺的基本原理，表述三者内在 关系的公式

12、3 1 如下。 S2i U o 1 0 0 q b b s ：票D ( 1 ) 因K = G 。G ，即可导出上浆率s 、浆液含固率D 和 浆纱压出加重率K 之间的关系公式1 s = K D ( 2 ) 式中：G 。为浆料干重；G 为经纱干重；G ，为压出的浆 纱中所含浆液质量。 文献 1 将浆纱压出加重率定义为 K = 暑1 0 0 ，式中G 。为经纱质量。将其代入 u , 2 式( 2 ) 来计算上浆率，在严格意义上讲，这只是一种 近似计算，不符合上浆率的定义，但适于考察上浆前 后纱线的实际增重情况。 2 2 各上浆要素内在关系的推导 根据经纱压出吸水率公式形= F u 3 1 0 0 ，

13、 u 2 可以推导出 形= 丽导面1 0 0 ( 3 ) 式中：肜为经纱压出吸水率；G ，为压出浆纱中水分 质量；M o 为经纱回潮率。 经纱压出吸水率将直接决定浆纱机的烘燥负 荷，从而影响浆纱机的能耗和车速，间接影响其他浆 纱工艺指标( 如上浆率、回潮率、浆液的浸透与被覆、 浆纱张力等) 。相比于以浆纱干重为基数的浆纱压 出回潮率，经纱压出吸水率形更能准确、科学地反 映经纱经压浆后因水分增加而使烘燥负荷增加的 情况。 根据经纱压出回潮率1 的计算公式 肘l ：7 U 3 1 0 0 ( 4 ) 式中肘，为经纱压出回潮率。以原经纱干重为基数 的经纱压出回潮率膨也在一定程度上反映了浆纱 水分增量

14、百分率。 将式( 4 ) 与式( 3 ) 相除并整理可以推出 M l = 形( 1 + J I f o )( 5 ) 浆纱压出回潮率 7 1 的计算公式为 肘：U 芦3 1 0 0 ( 6 ) u - 4 式中：M 为浆纱压出回潮率；G 4 为浆纱干重。 上浆率的计算公式哺1 为 G 4 = G ( 1 + S ) 将其代入式( 6 ) 得 肘= 尚 ( 7 ) 将式( 7 ) 与式( 3 ) 相除并整理得 肘= 等肜 ( 8 ) 因浆纱压出加重率K = 睾1 0 0 ，又根据上浆工 艺的基本原理，将G 。= G 。+ G ，代入该式，并结合 式( 1 ) 与式( 4 ) ，可以连续推导出 K

15、 ：鱼乎1 0 0 ：S + M 。 ( 9 ) 肘，= K S( 1 0 ) 将式( 1 0 ) 代入式( 5 ) 并整理，可以推导出 矽= 篇 ) 将式( 2 ) 代入式( 1 1 ) 并整理，可以推导得 矽= 矗( 面1 一1 ) ( 1 2 ) 式( 1 2 ) 的意义是从理论上验证了德国学者托特( J T r a u t e r ) 提出的关于经纱压出吸水率与上浆率、含固 率关系的经验公式n 1 的合理性，即 耽= 掣= s ( 面1 1 ) 式中睨为经纱吸水率，但应修正为式( 1 2 ) 。 如将式( 1 2 ) 代入式( 5 ) 并整理，可以推导出经纱 压出回潮率膨。、上浆率s

16、、浆液含固率D 的关系式 M 。= s ( 面1 一1 ) ( 1 3 ) 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 3 2 纺织学报第2 9 卷 式( 1 3 ) 与德国学者托特( JT m u t e r ) 提出的公式 一致，但该公式反映的是经纱出压浆辊后，相对于经 纱干重，浆纱总的含水情况，而非从外界( 浆液中) 吸 收水分的情况，因而不能全面客观反映压浆后烘燥 负荷的增量。 将式( 1 2 ) 代人式( 8 ) 并整理，可以推导得出 肘= 南( 吉

17、一) ( 1 4 ) 将式( 1 4 ) 与式( 1 3 ) 相除并整理，推导得 肘：墨1 0 0 ( 1 5 ) 将式( 1 0 ) 代入式( 1 5 ) ，推导得出 M = 锚1 0 0 ( 1 6 ) 实际生产过程中，有时习惯采用经纱压出加重 率K ，即采用以经纱实际质量( 而非经纱干重) 为基 数考察压浆后的浆纱加重率( 见2 1 小节) ，因此可 以推导得 K t = 鲁o o = 南 ， 将式( 1 ) 与式( 1 7 ) 相除并整理得 K - = 丽南 ( 1 8 ) 将式( 2 ) 代入式( 1 8 ) ，可以得 弘矗 ( 1 9 ) 可以看出，浆纱压出回潮率K 经纱压出回潮

18、率蜀。 3 上浆工艺参数的测试实验 有些工艺参数、指标可以采用直接测定法测定， 如上浆率采用退浆法测定( 现场概算也可采用称轴 重计算法计算平均上浆率) ，经纱回潮率采用烘箱法 ( 现场测试采用电阻测湿仪法) 测定，浆液含固率采 用水浴蒸干法( 现场测试采用量糖仪法) 测定等。上 浆率的现场概算也采用间接测试法，即测量浆槽预 热器在浆液耗用前后的液面高度差并折算成体积， 再测出浆液的含固量，根据此期间所浆经纱的质量 ( 由长度、线密度、总经根数推导) 求出平均上浆率。 对于浆纱压出加重率、经纱压出吸水率、浆纱压 出回潮率等浆纱过程控制的工艺参数采用直接法测 试是以相关基本概念为出发点，手段原始

19、且繁琐，还 会影响浆纱生产。 本文根据已建立的推导式( 2 ) 、( 1 6 ) 、( 1 8 ) 、 ( 2 0 ) ，采用间接法测试这几项工艺参数，并与直接剪 纱称重法旧1 及其衍生方法对比，进行验证实验。 3 1 实验材料 试样：线密度为1 4 6t e x 1 4 6t e x ，经纬密为 5 2 8 根1 0c m 2 8 3 根1 0c m ，1 6 0e m 府绸上浆用经 纱。T B 2 2 5 酸化变性淀粉、P V A 一1 7 9 9 。 3 2 实验仪器与试剂 意大利R O T A L - R 2 0 0 双浸双压浆纱机、T G - 3 2 8 B 型电光分析天平、H H

20、S - 4 恒温水浴锅、蒸发皿、 Y 8 0 2 A 恒温电烘箱、玻璃干燥器、1 5k W 电炉、 10 0 0m L 烧杯、2 0 0m L 注射器。 稀碘液( 退浆指示剂) 、甲基橙( 酸指示剂) 。 3 3实验方法 调制含固率约为1 3 的浆液( 主浆料配方 T B 2 2 57 0 ；P V A3 0 ) ，加热至9 5 ，保温2 0m i n 后，进行上浆实验。分别采用间接法和直接剪纱称 重法及类似方法测定相关上浆参数，并进行验证。 3 3 1 间接法测试 用烘箱法测得经纱回潮率M o = 7 6 ，退浆法 测得浆纱上浆率S = 1 2 4 3 ，水浴蒸干法测得浆液 含固率D = 1

21、 2 9 6 。由此得 x = 軎= 糌1 0 0 = 9 5 9 l 依据式( 1 8 ) ，可计算得 K。=两嘉篇100X 17 = 8 9 1 4 “1 1 2 9 6 ( + 6 ) “ 一。7 7 “ 本文认为，采用以经纱实际质量为基数考察压 浆后的浆纱加重率K 。，相比以经纱干重为基数的压 出加重率K ，更有助于考察实际生产中经纱上浆后 的质量增加情况。 依据式( 1 2 ) ，可计算得 形= 糯( i 乏丽1 1 ) 1 0 0 = 7 7 5 8 测试经纱压出吸水率的意义是，经纱压出吸水率反 映经纱出压浆辊后经纱吸收水分的能力，也反映烘 燥负荷的增加情况。 根据式( 1 6 )

22、 可计算得 j I f ：堕尝窖娑1 0 0 ：7 4 2 5 v o M 一一v ! ”1 一 l + 1 2 4 3 “一 。 测试浆纱压出回潮率的实用性在于它反映了压 浆后浆纱的回潮情况。根据式( 1 6 ) 得知，它与经纱 自身的回潮率无关，而与上浆率、浆液含固率 有关。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 2 期佟昀：上浆要素内在关系及其对高压上浆工艺的影响 3 3 3 3 2 间接法与直接剪纱称重法对比验证 采用直接剪纱称重法测试的上

23、浆工艺参数见表l 。 表1浆纱工艺参数测试的验证 T a b 1 E x p e r i m e n tf o rv e r i f y i n gr e s u l to f 比，上浆率越高，则压出吸水率愈高。分析式( 1 1 ) 得 知，降低浆纱压出加重率会有助于降低经纱压出吸 水率。 竺竺! ! 竺塑! !兰5 结论 注：采用R O T A L 广R 2 0 0 ( 惹大利) 双浸双压浆纱机，压浆力 9 8 2 1k N 。 从表1 看出，2 种实验方法所得结果较为接近， 但直接剪纱称蕈法费工费时，浆纱需要打慢车，操作 极为不便，影响浆纱生产，因而不适合生产性实验， 而间接法简便、准确、

24、迅速，只需测得常规实验数据， 即上浆率、含固率、原经纱回潮率，即可测出一系列 压浆工艺参数，从而指导生产，调整工艺。 4 对高压上浆工艺的影响 4 1 浆纱压出加重率 分析式( 2 ) 可以得出，在品种确定，上浆率一定 的前提下，浆纱压出加重率K 与浆液含固率呈反比 例( 双曲线) 的函数关系，因而在采用高压上浆以降 低压出加重率的同时，必须相应提高浆液的含固率 才能维持上浆率在一定水平。根据式( 1 8 ) ，经纱压 出加重率K ，仍然符合这一规律，但与回潮率呈负 相关。高压上浆的前提之一是浆液浓度要高，而高 浓度的浆液带来黏度的增加，过高的黏度致使浆液 浸透差，甚至造成压浆辊打滑而影响上浆

25、效果，所以 采用高浓低黏的浆料成为高压上浆的重要前提。传 统天然淀粉、交联变性淀粉、C M C 【l 们等均不适合做 主要配方组分而应用于高压上浆工艺。 4 2 经纱压出吸水率 ，、 由式( 1 2 ) 分析得，在经纱品种、上浆率确定的前 提下，欲降低经纱压出含水率，减少烘燥负荷，必须 提高浆液的含固率。经纱回潮率高的亲水性纤维作 经纱，经纱压出吸水率较低。在经纱品种和浆液含 固率确定的前提下，经纱压出吸水率和上浆率成正 1 ) 上浆工艺参数，如上浆率、浆纱压出加重率、 浆液含固率、经纱压出吸水率、浆纱压出回潮率、经 纱回潮率、经纱压出加重率存在着相互依存的内在 联系。这种联系可以公式的形式表

26、达出来，借助这 些关系式，可以为具体的某一工艺指标或参数的间 接测试提供理论依据，从而指导生产。 2 ) 经纱压出吸水率除了与上浆率、浆液含固率 有关外，还和原经纱回潮率呈负相关，本文据此对德 国学者托特( JT r a u t e r ) 的经纱吸水率公式进行了 修正。 3 ) 提高浆液的含固率，降低压出加重率是降低 经纱压出吸水率、压出回潮率，减少烘燥负荷的重要 手段。， 参考文献： 1 萧汉斌祖克浆纱机原理及使用 M 北京：中国纺织 出版社，1 9 9 9 ：1 5 5 2 佟昀涤棉与纯棉经纱上浆的浸透与被覆 J 纺织学 报，2 0 0 6 ，2 7 ( 5 ) ：6 3 6 5 3 朱

27、苏康机织学 M 北京：中国纺织出版社，2 0 0 4 ： 1 0 7 4 】张朝晖，胡乘功，魏安方高压上浆的理论和实践 J 纺织学报，2 0 0 5 ，2 6 ( 2 ) ：1 1 4 一1 1 5 5 毛新华纺织工艺与设备：下册 M 北京：中国纺织 出版社，2 0 0 4 ：1 5 9 6 蔡永东新型机织设备与工艺 M 上海：东华大学出 版社。2 0 0 8 ：1 4 8 7 万明，钱现高压上浆工艺指标的定量定性研究 J 棉纺织技术，2 0 0 0 ，2 8 ( 4 ) ：1 1 1 4 8 周永元，洪仲秋，万国江，等纺织上浆疑难问题解 答 M 北京：中国纺织出版社，2 0 0 5 ：2 7 9 沈艳琴浆纱工艺中压出加重率的测试与计算 J 上 海纺织科技，2 0 0 3 ，3 1 ( 3 ) ：2 1 2 2 1 0 深田要，一见辉彦经纱上浆 M 北京：纺织工业出 版社，1 9 8 0 ：1 1 7 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark