经纱预湿上浆的探讨

    介绍了经纱预湿上浆的机理，对预湿上浆的机构形式和工艺作了详细的评述。分析了经纱预湿上浆的效果及适用性，指出了预湿上浆在实际生产中存在的问题。 
    经纱上浆是织前准备的关键工序，其目的是使经过上浆的经纱能够耐磨、增强、保伸和减少毛羽，从而提高可织性。随着科学技术的不断发展，近十几年来经纱上浆技术也有很大的进步。国内外专业技术人员对改善经纱上浆的研究基本分三个方面：一是对浆料的研究；二是对浆纱机械和浆纱工艺的研究；三是对改善待上浆经纱状态的研究。预湿上浆是已在生产中应用的改善上浆前经纱状态的一种方法。
    1 经纱预湿机理

    经纱上浆的过程就是将浆液按设定的要求一部分粘附在经纱表面，另一部分渗透到纱线内部，因此浆液的粘附程度和渗透状况是上浆质量优劣的重要标志。根据粘附原理，浆液在经纱上的粘附状况与纱线的特性、表面状况、湿润程度等有关。化学纤维表面光滑且含油剂，影响上浆。棉纤维表面较粗糙，而且有天然的卷曲，虽然比化学纤维容易上浆，但是由于棉纤维中含有纤维素共生物，如蜡状物质、含氮物质、果胶物质、矿物质以及色素等，而且棉纱的纤维间空隙存在空气，都不利浆液粘附和渗透。预湿就是在经纱上浆前通过热水进行湿润，这样就可以去除棉纱附着的棉蜡、果胶质和杂质，有利于浆液对纱线的粘附。在经纱浸湿的同时还要采用高压挤压，这样不仅可以去除经纱上过多的水分，而且可排除纱线纤维间的空气，有利浆液渗透。
   2 预湿机构的形式及工艺

   上浆前进行经纱预湿，增强浆液与纤维的亲和力，以达到改善上浆质量，又可减少浆料消耗的思路，浆纱专业技术人员已进行了多年的探索，但是由于相应技术问题没有得到解决，所以一直没有在实际生产中应用。直至1992年预湿上浆首先在长丝上浆中应用，1997年开始应用在短纤纱上浆，ITMA99展出的浆纱机已经广泛采用了预湿技术。预湿机构基本有三种形式。
   2.1预湿机构形式
   2.1.1 单浸单压式 
   单浸单压式是在经纱进入浆槽前加装一套一根浸没引纱辊和一根压水辊的预湿水槽装置。如祖克—米勒—哈科巴公司的SC“湿—罩—湿”上浆装置，将经纱喂入、预湿润、上浆三项功能融合在一起。该预湿槽有温度控制系统，以蒸气加热，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。
   2.1.2双浸双压式双浸双压式是二次浸纱二次挤压水的形式。经纱由引纱辊拖引进浸入预湿水槽内，通过第一对挤压辊挤压后，再经过浸水辊二次入水，通过第二对挤压辊高压挤水，然后进入浆槽上浆。这种形式的预湿水槽用蒸气加热，并有液面调节仪和循环水过滤系统。
   2.1.3 浸喷双压式
   浸喷双压式以贝宁格—泽尔公司采用的WET—IN—WET浆槽为代表，预湿区由一根浸没辊对经纱进行预湿浸渍，然后第一对挤压辊挤压出经纱内的空气，在经纱离开挤压点时，立即用热水喷淋，使经纱能够充分湿润，再经过第二对挤压辊挤压去多余水分，并依靠摆锤式导纱轴将纱线从预湿水槽转移到上浆槽，保证纱线不松弛。由自控装置保持液面高度恒定，用循环过滤和溢流方式，保持预湿水的洁净。
   2.2 预湿工艺
   2.2.1 预湿水温
   预湿的目的是为了在经纱上浆以前尽可能清除经纱表面不利于上浆的纤维素共生物和湿润经纱，因此预湿水温是关键。根据经纱纤维的棉蜡和果胶特性，在80 ℃以上就可以融化和溶解，同时能使纱线很好地湿润，生产厂一般控制在85 ℃±2 ℃，过热将会增加能耗。
   2.2.2 压水辊的压力及经纱的压出回潮率
   经纱预湿后虽然经过一次或两次挤压，但它的含水仍较多，进入浆槽后必将影响浆液浓度，因此，合理控制经纱压出回潮率是十分重要的。而控制经纱压出回潮率与挤压辊的压力有直接联系，压力小压出回潮率高；压力过大，压力机构容易受损。但经纱的压出回潮率也与经纱的粗细、纤维种类、纯纺或混纺等因素有关。根据纺织厂实践获知，当压力达到60 kN时纯棉品种压出回潮率在40%左右，100 kN时压出回潮率接近30%。因此一般挤压辊的压力控制在60 kN～100 kN，使压出回潮率能在40%以下。
   3经纱预湿上浆效果分析
   根据有关资料介绍，经纱预湿上浆效果显著，毛羽可减少50%，强力提高15%～20%，抗摩擦功能提高60%，可减少上浆20%～40%。
   3.1 毛羽减少
   传统环锭纱表面毛羽较多，纤维抱合不紧，纤维间有很大空隙，在电子显微镜下显示得十分清楚。经纱经过预湿槽时，由于速度很快，所以预湿效果最好的是经纱表面部分和毛羽，尤其是因为毛细效应，裸露在纱线外的毛羽纤维湿润度更好，当经纱进入浆槽接触浆液后，经纱表面和毛羽粘附浆液。因此在经过压浆辊后，毛羽比较伏贴地贴附在经纱表面，使预湿上浆后的经纱比现行的上浆后的经纱毛羽显著减少。
   3.2 抗摩擦功能和强力提高
   从上述可见，由于经纱经过热水浸渍，纤维去除了大部分纤维素共生物，浆液更容易粘附，所以经纱表面的浆膜比较完整，经纱经过预湿，又经过压浆辊的轧压，有利浆液渗透，使浆纱的浆膜与纱线的结合比较牢固，从而提高了上浆后经纱的抗摩擦功能和强力。
   3.3 节约上浆
   由于预湿后经纱内纤维间充满水分，所以浆液难以渗透到纱线中心，而是形成一种浆液浓度至经纱中心逐渐减少的情况，而经纱中心被水分“占据”，从而达到明显降低上浆率，又能满足上浆要求的效果。 
   4 有关预湿上浆几个问题的探讨 
   理论分析和实际应用说明预湿上浆有一定效果，但应用预湿上浆技术目前仍有一些问题需要探索，使之进一步完善。
   4.1 保持浆槽浆液浓度稳定
   由于经纱从预湿槽转移到上浆槽要带入大量水分，将会稀释浆液浓度，所以必须要采取相应措施，除了通过试验摸索规律，控制输入浆液的浓度，加快浆槽浆液循环外，轮班要有专人负责用遮光仪对浆液浓度经常测定并做相应调节。但浆槽浆液浓度总会有一些波动，有时控制不当，浆槽浆液浓度低于要求，只能暂时停止预湿。因此比较可靠的措施是在浆槽设置浆液浓度监测和自动调节系统，但需要增加相应的投资。
   4.2 控制浆纱伸长率
   预湿上浆使经纱在加压导纱条件下湿态长度增加，虽然高速浆纱机有先进的分区张力调节系统，但难免增加经纱的湿态伸长，因此预湿上浆的浆纱伸长率就会增加，必须引起注意。
   4.3 预湿上浆的适用性
   上浆前经纱预湿，在理论上讲是改善上浆前经纱状态的有效技术，但由于经纱的纤维特性不同、纱线的纤维结构不同、纱号的粗细不同，预湿工艺技术目前很难普遍适用，因此要进一步探索。
   4.3.1 对纤维的适用性
纤维分子结构不同，纤维的特性也不同，其预湿效果也有所区别。生产实践证明在目前条件下，并非所有的品种预湿后的压出回潮率能在40%以下，纯棉纱或混纺纱中棉纤维比例较高的纱，压出回潮能达到要求，但合成纤维纯纺或混纺比例较高的纱，在100 kN的压力条件下，经纱压出回潮率也难以达到40%以下，所以预湿工艺技术对这些品种并不适用。
   4.3.2 对纱号的适用性
   对纯棉品种而言，通过预湿工艺处理，在正常条件下，压出回潮率一般都能控制在40%以下。但是在同样工艺条件下，不同纱号的压出回潮率就会产生差异，根据某生产厂试验，同样在100 kN的压力下，9.6 tex的纯棉纱压出回潮率为37%，而30 tex纯棉纱仅有23%。综合考虑，中低号的棉纱更适用预湿工艺处理。
   4.4 增加预湿机构后待解决的问题
   增加预湿机构后，除要解决浆槽浆液浓度稳定问题外，浆纱机的总体长度增加也带来一些问题，尽管设备生产厂家采取一些措施，但有些问题没有从根本得到解决。
   4.4.1 浆纱机总体长度 
   目前纺织厂为了生产细号高密产品，大都选购双浆槽高速浆纱机，增加预湿机构后，浆纱机的总体长度必然增加，这就会产生三个问题：一是原有生产厂房能否容纳；二是要相应增加浆纱机的了机回丝；三是经纱经过的线路增长，要相应增加张力控制措施，稳定伸长。虽然设备生产厂对预湿机构与浆槽的结合设计得更加紧凑，但总体长度还是增加。
   4.4.2 增加预湿机构后，能不能不用双浆槽
   据资料介绍：增加预湿机构后，上浆辊的覆盖系数可以达到100%，甚至120%，认为没有必要再用双浆槽，这种设想有待商榷。从以上所述可知，预湿工艺并不普遍适用，尽管有些中低号品种采用预湿工艺后，覆盖系数可以达到100%，但这仅是实际应用中的特例，因此不具有普遍性。尤其在当前市场经济条件下，各纺织生产企业品种变化很大，不可能生产单一的中低号纯棉产品，也不可能仅仅为了部分产品应用预湿工艺技术，因而影响了浆纱机的品种适应性。
   5 结束语
   预湿上浆技术对部分品种在提高上浆质量和降低浆料消耗方面有显著效果。上浆经纱不同，预湿上浆工艺的适用性也各不相同，生产实践证明，预湿上浆工艺对中低号棉纱最适用。对于预湿上浆技术还有待于进一步研究和完善。