第二节 浆液配方与调浆
随着上浆要求的不断提高，经纱上浆通常使用由几种黏着剂组成的混合浆料或共聚浆料。因此，在纺织厂的浆液调制及浆料加工厂的浆料生产中，都需要对浆液（包括浆料）配方进行设计。浆液配方的设计工作也就是正确选择浆料组分、合理制定浆料配比的工作。
一、浆料组分的选择
浆料组分的选择即黏着剂和助剂的选择，选择时应当遵循以下原则。
1.根据纱线的纤维材料选择浆料 为避免织造时浆膜脱落，所选用的黏着剂大分子应对纤维具有良好的粘附性和亲和力。从粘附双方的相容性来看，双方应具有相同的基团或相似的极性。根据这一原则确定黏着剂之后，部分助剂也就随之而定。几种纤维和黏着剂的化学结构特点如表3-4所示。
表3-4 几种纤维和黏着剂的化学结构特点对照表
在棉、麻、粘胶纤维纱上浆时，显然可以采用淀粉、完全醇解PVA、CMC等黏着剂，因为它们的大分子中都有羟基，从而相互之间具有良好的相容性和亲和力。以淀粉作为主黏着剂使用时，浆液中要加入适量的分解剂（对天然淀粉）、柔软剂和防腐剂，当气候干燥和上浆率高时，还可以加入少量吸湿剂。
麻纱的表面毛羽耸立，使用以被覆上浆为特点的交联淀粉或CMC、PVA、淀粉组成的混合浆料，可以获得较好的上浆效果。
涤棉纱的上浆浆料一般为混合浆料。混合浆料中包含了分别对亲水性纤维（棉）和疏水性纤维（涤纶）具有良好亲和力的完全醇解PVA、CMC和聚丙烯酸甲酯。采用单一黏着剂——部分醇解PVA理论上同样可行，因为部分醇解PVA中既有亲水性的羟基，又有疏水性的酯基，对涤棉纱具有较强的粘附性能，但是在实际使用中考虑到价格因素，很少单一使用。
以天然淀粉或变性淀粉代替混合浆中部分PVA浆料，用于涤棉纱上浆，不仅能降低上浆成本，而且还可改善浆膜分纱性能。为提高混合浆中各黏着剂的均匀混合程度，可以在配方中适当增加具有良好混溶性能的CMC含量，但用量不宜过多。
对烘燥后的浆纱进行后上蜡，蜡液中加入润滑剂和抗静电剂，以提高浆膜的平滑性和抗静电性能，使涤棉纱纱身光滑、毛羽贴伏。
羊毛、蚕丝、锦纶分子中都含有酰胺基，因此以带有酰胺基的动物胶和聚丙烯酰胺作为黏着剂就比较适宜。使用动物胶时，要针对动物胶浆膜的特点，在浆料配方中加入柔软剂和防腐剂。聚丙烯酰胺的吸湿性大，不宜单独使用，可作为黏着剂中一个组分使用。用聚丙烯酰胺上浆的羊毛坯呢长期放置容易霉变，因此配方中应加入防腐剂。
醋酯长丝和涤纶长丝分子中都有酯基，使用含有酯基的部分醇解PVA、聚丙烯酸酯浆料，能满足长丝上浆所提出的浸透良好、抱合力强、浆膜坚韧的要求，浆料配方中可以酌情加入润滑剂、浸透剂和抗静电剂。
动物胶对醋酯丝、粘胶丝具有良好的粘附性，锦纶、羊毛、蚕丝与淀粉、PVA、CMC等黏着剂之间存在较大的亲和力，正是因为粘附双方符合了极性相似的条件。
2.根据纱线的线密度、品质选择浆料 细特纱具有表面光洁、强力偏低的特点，上浆的重点是浸透增强并兼顾被覆。因此，纱线上浆率比较高，黏着剂可以考虑选用上浆性能比较优秀的合成浆料和变性淀粉，浆料配方中应加入适量浸透剂。
粗特纱的强力高，表面毛羽多，上浆是以被覆为主，兼顾浸透，上浆率一般设计得较低。浆料的选择应尽量使纱线毛羽贴伏，表面平滑，纯棉纱一般以淀粉为主。
对于捻度较大的纱线，由于其吸浆能力较差，浆料配方中亦可加入适量的浸透剂，以增加浆液流动能力，改善经纱的浆液浸透程度。
股线一般不需要上浆。有时，因工艺流程需要，股线在浆纱机上进行并轴加工。为稳定捻度、使纱线表面毛羽贴伏，在并轴的同时，可以让股线上些轻浆或过水。
3.根据织物组织、用途、加工条件选择浆料 制织高密织物的经纱，由于单位长度上受到的机械作用次数多，因此经纱的上浆率要高一些，耐磨性、抗屈曲性要好一些。在织机车速高、经纱上机张力较大时也应如此。黏着剂可以考虑选用PVA、丙烯酸酯类合成浆料和变性淀粉，浆料配方中应加入适量浸透剂。
当车间相对湿度较低时，在使用淀粉或动物胶作为主黏着剂的浆料配方中，应加入适量吸湿剂，以免浆膜因脆硬而失去弹性。
部分需特殊后整理加工的织物，在不影响浆液性能的前提下，其经纱上浆所用的浆料配方中可直接加入整理助剂。这些助剂除赋予织物特殊的使用功能外，还可以作为一种浆用成分，提高经纱的可织性。
为增强市销坯布手感厚实、色泽悦目的效果，在浆料配方中可加入适量的增重剂和增白剂。
应当注意，浆料的各种组分（黏着剂、助剂）之间不应相互影响，更不能发生化学反应。否则，上浆时它们不可能发挥各自的上浆特性。例如黏着剂受不同酸碱度影响会发生黏度变化，甚至沉淀析出。离子型表面活性剂与带非同类离子的浆用材料共同使用会失去应有的效能。
二、浆料配比的确定
浆料组分选择之后，就需进一步确定各种组分在浆料中所占有的比例。确定浆料配比的工作主要是优选各种黏着剂成分相对溶剂（通常是水）的用量比例。溶剂外的其他助剂使用量很少，可以在黏着剂用量确定之后，按一定的经验比例，直接根据黏着剂用量计算决定。
目前，受纺织工艺研究水平的限制，还不可能以理论分析的方法来精确计算各种黏着剂相对溶剂的最优用量比例。一般都要依靠工艺设计人员丰富的生产经验和反复的工艺试验，才能较好地完成浆料配比的优化工作。试验方法有很多，譬如旋转试验设计法、正交试验设计法等。一种好的试验方法应当具备试验次数少，包含信息较广，最优配比的预报正确、可信等特点。纺织工艺优化工作中常用的二次通用旋转试验设计法，是一种比较理想的试验设计方法。它把工艺参数——各种黏着剂对溶剂的比例作为浆纱工艺过程的输入变量X；把工艺优化目标——浆纱的各项质量指标作为输出变量Y。通过试验和回归统计，建立起比较精确的X与Y之间的统计关系Y＝F（X）。利用这些关系，可以方便地找到各种黏着剂相对溶剂的最优配比。
三、浆液配方实例（表3-5）
（一）纯棉纱的浆液配方（配方实例见表3-5，序号1、2、3）
对一般纯棉纱采用淀粉浆，上浆成本低，上浆效果较好，对环境污染也少。细特高密品种（如府绸、防羽绒布等）上浆时，为提高经纱可织性，也经常采用以淀粉为主的混合浆，混合浆的上浆率比淀粉浆低一些。对于上浆率较高的淀粉浆配方，要适当增加柔软剂的用量，防止浆膜脆硬。对于特细纱，由于单强低，纱体纤维排列紧密，纱体内空间较少，上浆时纱线吸浆率小，不容易上浆，选用高浓低黏浆；对密度高、总经根数多的织物，上浆时覆盖系数大，容易造成上浆不均匀，也应选用高浓低黏对纤维粘附性能良好，使纱绒毛羽伏贴，浆膜性能优良，具有较高的强度、柔软性和吸湿性的浆料。
表3-5 浆液配方实例
续表
（二）涤棉纱的浆液配方（配方实例见表3-5，序号4、5）
涤棉纱上浆可以使用以PVA为主的化学浆。近年来，由于变性淀粉浆料及其丙烯酸类浆料不断开发，并部分或完全取代PVA及传统的甲酯、聚丙烯酰胺，用于涤棉品种上浆。其混合浆能扬长避短，使经纱上浆质量有一定程度的提高。
（三）细旦涤纶短纤纱的浆液配方（配方实例见表3-5，序号6）
细旦纯涤纶短纤纱的强力和伸长均明显优于同特数的不同混纺比例的涤棉纱，因此增强已不是上浆的主要目的。由于该类纱线上3mm以上的有害毛羽多，在生产过程中经摩擦后易起毛起球，同时在织造工序中，由于毛羽和静电的双重影响，易使纱线相互纠缠，导致梭口不清，影响织造的顺利进行。因此，贴伏毛羽、减少静电、提高耐磨是此类纱线上浆的主要目的。配方应以PVA（包括一定比例的部分醇解PVA）为主，并加入变性淀粉、聚丙烯酸，辅以适量的抗静电剂和柔软剂。这一配方同样适合高比例涤棉混纺纱（实例见表3-5，序号7）。
（四）长丝的浆液配方（配方实例见表3-5，序号8、9）
粘胶长丝和铜氨长丝可以用动物胶和CMC上浆。动物胶为主黏着剂时，浆液配方中加入适量吸湿剂和防腐剂。醋酯、涤纶、锦纶长丝都是疏水性纤维，静电严重，长丝容易松散、扭结，因此上浆时要加强纤维之间的抱合。这些纤维一般以聚丙烯酸酯类共聚浆料上浆，有时也可加入一些低聚合度的部分醇解PVA（如PVA—205）。合纤长丝的含油率要控制在1%左右。含油过多会严重影响上浆效果。
（五）麻纱、毛纱的浆液配方（配方实例见表3-5，序号10、11）
由于苎麻毛羽长，细节多而强力高，上浆应以被覆为主，浸透为辅；同时麻纤维伸长小，易产生脆断，要求浆膜柔软，弹性好，并有一定的吸湿性。因此，麻纱上浆的要求是浆膜坚韧完整，纱身毛羽贴伏，使经纱在织机上开口清晰，顺利织造。PVA具有优良的浆膜机械性能，可用作主黏着剂。在浆液配方中加入适量的丙烯酸类或变性淀粉浆料，则有利于提高PVA浆膜的分纱性能，使浆膜完整、光滑。为提高麻浆纱的柔韧和平滑性能，可以适量用油脂或其他柔软剂，如采用浆纱后上蜡工艺，则效果更为显著。
对精纺毛经纱进行上浆，考虑到毛纱的毛羽粗、长、卷曲而且富有弹性，贴伏毛羽是毛纱上浆应解决的关键问题。其次，毛纱的耐热性差，强度尤其是湿强度比较低，容易产生意外伸长和断头，常发生缠绕上浆辊的现象，故上浆过程较难控制。毛纤维表面有鳞片，湿热状态下会产生缩绒，容易产生上浆不匀。毛纱本身的临界表面张力低，而且毛纱上含有油脂，浆液难以对毛纱形成很好的浸透和粘附。因此，在配方中应重点考虑贴伏毛羽、加强浸透。
（六）新型纤维的浆液配方
1.Tencel纤维织物 由于Tencel纱线刚度大，毛羽多，强度高，故上浆目的在于保持弹性与贴伏毛羽。
上浆工艺配置以170cm Tencel、18tex×28tex、433根/10cm×268根/10cm平纹织物为例，浆料配方（调浆体积0.85m3）：PVA1799 35kg；酸解淀粉15kg；固体丙烯类浆料3kg；浆纱膏5kg；后上蜡0.3%。浆槽温度85℃；烘干温度90℃；浆槽黏度7.5s；上浆率7.5%；回潮率11.5%。
2.Modal纤维织物 由于Modal纤维的比电阻很高，纤维在纺织加工过程中相互摩擦或与其他材料摩擦时易产生静电，因此易使纱线发毛，同时静电对飞花的吸附会在经停片处积聚花衣，经纱相互纠缠，造成经纱断头，既影响织造效率又形成各种织疵。而且Modal纱毛羽多，吸湿性强。
上浆工艺配置（调浆体积0.85m3）：PVA1799 50kg；氧化淀粉25kg；AD（丙烯类浆料）10kg；抗静电剂 3kg；防腐剂0.2kg；上浆率6%～7%；回潮率2%～3%；伸长率0.5%以内；浆槽黏度5～5.5s；浆槽温度95℃；浆槽pH值6～7；供应桶黏度6～7s。
3.芳纶纤维织物 由于芳纶纤维虽然强度高，但条干较差，同时存在刚度大、细节多、毛羽长而多的缺点。因此上浆的目的贴伏毛羽，柔软耐磨，宜采用高浓度、中黏度、重加压、贴毛羽、偏高上浆率和后上油的工艺。
上浆工艺配置以160cm芳纶、19.6tex×19.6tex、236根/10cm×236根/10cm平纹织物为例，浆料配方（调浆体积0.85m3）：PVA1799 60kg；酸解淀粉20kg；E—20（酯化淀粉）30kg；丙烯类浆料6kg；润滑剂4kg；后上蜡0.3%。上浆率11.2%；回潮率3.5%；伸长率0.8%。浆槽温度90℃；浆槽黏度12s±0.5s；压浆辊压力5/13.8（kN）。
四、浆液的质量指标及控制
各种浆料的调制方法不同，它们的质量指标也有所差异。浆液的质量指标主要有浆液总固体率、浆液黏度、浆液酸碱度、浆液温度、浆液粘附力和浆膜力学机械性能等。
（一）浆液总固体率（又称含固率）
浆液质量检验中，一般以总固体率来衡量各种黏着剂和助剂的干燥重量相对浆液重量的百分比。浆液的总固体率直接决定了浆液的黏度，影响经纱的上浆率。
测定浆液总固体率的方法有烘干法和糖度计（折光仪）检测法。
（二）浆液黏度
浆液黏度是浆液质量指标中一项十分重要的指标，黏度大小影响上浆率和浆液对纱线的浸透与被覆程度。在整个上浆过程中浆液的黏度要稳定，它对稳定上浆质量起着关键的作用。
影响浆液黏度的主要因素有浆液流动时间、浆液的温度、黏着剂相对分子质量及黏着剂分子结构。
（三）浆液酸碱度
浆液酸碱度（pH值）是浆液中氢离子浓度（负对数）的指标。氢离子浓度大，浆液呈酸性；反之，则呈碱性。浆液酸碱度对浆液黏度、粘附力以及上浆的经纱都有较大的影响。棉纱的浆液一般为中性或微碱性，毛纱则适宜于微酸性或中性浆液，人造丝宜用中性浆，合成纤维不应使用碱性较强的浆液。
浆液酸碱度可以用精密pH试纸及pH计来测定，用pH试纸测定时，将pH试纸插入浆液大约3～5mm，很快取出与标准色谱比较，即可看出结果。pH计因测定时手续较繁，纺织工厂一般不用。
（四）浆液温度
浆液温度是调浆和上浆时应当严格控制的工艺参数。特别是上浆过程中浆液温度会影响浆液的流动性能，使浆液黏度改变，浆液温度升高，分子热运动加剧，浆液黏度下降，渗透性增加；温度降低，则易出现表面上浆。对于纤维表面附有油脂、蜡质、胶质、油剂等拒水物质的纱线而言，浆液温度会影响这些纱线的吸浆性能和对浆液的亲和能力。例如棉纱用淀粉浆一般上浆温度在95℃以上，有时，过高的浆液温度会使某些纤维的力学性能下降，如毛纱和粘胶纤维纱不宜高温上浆（一般以55～65℃为宜）。
（五）浆液粘附力
浆液粘附力作为浆液的一项质量指标，综合了浆液对纱线或织物的粘附力和浆膜本身强度两方面的性能，直接反映到上浆后经纱的可织性。
测定浆液粘附力的方法有粗纱试验法和织物条试验法。
（1）粗纱试验法是将300mm长、一定品种的均匀粗纱条在1%浓度浆液中浸透5min，然后以夹吊方式晾干，在织物强力机上测定其断裂强力，以断裂强力间接地反映浆液粘附力。
（2）织物条试验法是将两块标准规格的织物条试样，在一端以一定面积A涂上一定量的浆液后，以一定压力相互加压粘贴，然后烘干冷却并进行织物强力试验，两块织物相互粘贴的部位位于夹钳中央，测粘结处完全拉开时的强力P。则浆液粘附力为强力P与面积A的比值。
影响浆液粘附力的因素有黏着剂大分子的柔顺性、黏着剂的相对分子质量、被粘物表面状态、粘附层厚度、黏着剂的极性基团等。
（六）浆膜性能
测定浆膜性能可以从实用角度来衡量浆液的质量情况，这种试验也经常被用作评定各种黏着剂材料的浆用性能。
影响浆膜性能的因素有黏着剂大分子的柔顺性、黏着剂的相对分子质量、分子极性及高聚物的结晶能力、水分等。
（七）浆液的质量控制
为控制浆液质量，调浆操作要做到定体积、定浓度、定浆料投放量，以保证浆液中各种浆料的含量符合工艺规定。调浆时还应定投料顺序、定投料温度、定加热调和时间，使各种浆料在最合适的时刻参与混合或参与反应，达到恰当的混合反应效果，并可避免浆料之间不应发生的相互影响。调制过程中要及时进行各项规定的浆液质量指标检验，调制成的浆液应具有一定黏度、温度、酸碱度。
关车时，要合理调度浆液，控制调浆量，尽量减少回浆。回浆中应放入适量防腐剂并迅速冷却保存。回浆使用时，可在调节酸碱度后与新浆混合调制使用，或加热后作为降低浓度的浆直接使用。
五、浆液调制
浆液的调制是浆纱工程中一项关键性的工作。在调浆过程中，以一定的浆液调制方法，把浆料调制成适于经纱上浆使用的浆液。浆液调制方法应当根据不同浆料的特性合理设计，一旦确定之后要严格遵照执行。科学而又一致的调浆操作是浆纱质量稳定、良好的基本保证。
浆液的调和工作在调浆桶内完成。调浆桶分常压调浆桶和高压调浆桶（图3-1）两种。各种调浆桶都具有蒸汽烧煮和机械搅拌两种功能。高压调浆桶的特点是采取高温高压煮浆，在高温高压条件下，黏着剂的溶解速率加快，调浆时间缩短，并且调和的浆液混合良好。在淀粉浆调制时，利用高温高压下的高速搅拌切力强行分解，还可以减少分解剂的用量，并使浆液迅速达到完全糊化状态。
浆液调制完毕后，把浆液输入供应桶中，进行上浆的浆液供应。目前也经常采用供应桶与调浆桶合并使用的方式，直接由调浆桶进行供浆。如供浆过程时间较长，为防止浆液不匀，要进行搅拌，但搅拌速度应为低速，以免黏着剂分子受过度的机械剪切作用发生裂解，使浆液黏度下降。
浆液的调制方法有定浓法和定积法两种。定浓法一般用于淀粉浆的调制，它通过调整淀粉浆液的浓度来控制浆液中无水淀粉的含量。定积法通常用于合成浆料和变性淀粉浆料的调浆工作，它以一定体积水中投入规定重量浆料来控制浆料的含量。目前，对淀粉浆也有采取既定浓又定积的调浆方法。
六、浆液的输送
浆液以重力输送和压力输送两种形式，通过输浆管路送往浆纱机的预热浆箱。预热浆箱的浮球阀在箱内浆液液面低于某一高度时打开，浆液流入箱内；当液面高于一定高度时，阀门关闭，停止进浆。
（一）重力输送
重力输送是利用浆液的自重，依靠调浆桶与预热浆箱之间较大的高度差，让浆液自动地沿输浆管路流入预热浆箱。这种输浆形式避免了输浆泵的机械作用，对于浆液黏度稳定十分有利。因此，重力输送形式被广泛采用，在中小型织布厂，输浆管路不长的条件下，更是屡见不鲜。重力输送的缺点是浆液在输浆管路中有静止阶段，会引起不定量的沉淀，影响浆液浓度和上浆质量。另外，高黏度浆液的重力输送也比较困难，所以在重力输送的管路中往往也设有压力输送的备用旁路，当输送流动性较差的浆液时，可以改用重力、压力并用的输送形式。
（二）压力输送
压力输送是利用输浆泵的机械作用把浆液输送到预热浆箱。它的优点是输送能力强，即使是高黏度的浆液也能顺利输送。但是，泵对浆液产生机械剪切作用，使黏着剂大分子裂解，黏度下降。