预湿上浆工艺配置探讨

第４１卷第１１期　２０１３年１１月　

择噍识技术　

Ｃｏ￣ｏｎ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

预湿上浆工艺配置探讨　洪仲秋　（上海市棉纺织工业行业协会）　

摘要：　研究预湿上浆工艺设置。论述了预湿上浆的作用、优点及工艺配置中存在的问题，重点对预湿槽　中水压辊压力和浆槽中浸压形式和压力配置进行了分析。认为预湿上浆工艺设置中预湿水槽压辊压力应与浆　槽内主压浆辊压力相匹配；浆槽压力配置采用“先重后轻”；浸压形式采用双浸三压，这样才更符合预湿上浆工　艺要求，更利于提高上浆质量。　关键词：　浆纱；预湿上浆；浆槽；浸浆；压浆力　中图分类号：ＴＳ１０５．２１　３　文献标志码：Ｂ　文章编号：１００１￣４１５（２０１３）１１－０００１－０４　

Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｐｒｅ－ｗｅｔｔｉｎｇ　Ｓｉｚｉｎｇ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　Ｈｏｎｇ　Ｚｈｏｎｇｑｉｕ　（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｃｏｔｔｏｎ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｅ－ｗｅｔｔｉｎｇ　ｓｉｚｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｗａｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．Ｐｒｅ—ｗｅｔｔｉｎｇ　ｓｉｚｉｎｇ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｒｏｌｌｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｎ　ｐｒｅ—ｗｅｔｔｉｎｇ　ｂｏｘ　ｄｉｐｐｉｎｇ　ｆｏｒｍ　ａｎｄ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｓｉｚｅ　ｂｏｘ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ｔｈａｔ　ｒｏｌｌｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｎ　ｐｒｅ－ｗｅｔｔｉｎｇ　ｓｉｚｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｍａｔｃｈｅｄ　ｗｉｔｈ　ｍａｉｎ　ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ　ｒｏｌｌｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｎ　ｓｉｚｅ　ｂｏｘ．Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｆｒｏｎｔ　ｈｅａｖｉｅｒ　ｂａｃｋ　ｌｉｇｈｔｅｒ　ｉｓ　ａｄｏｐｔｅｄ　ｆｏｒ　ｒｏｌｌｅｒ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ．Ｆｏｒｍ　ｏｆ　ｄｏｕｂｌｅ—ｄｉｐｐｉｎｇ　ｔｈｒｅｅ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｉｓ　ａｄｏｐｔｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｍｕｃｈ　ｍｏｒｅ　ｆｉｔｔｉｎｇ　ｐｒｅ－ｗｅｔｔｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｄｅｍａｎｄｓ，ｓｉｚｉｎｇ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃａｎ　ｂｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ　Ｓｉｚｉｎｇ，Ｐｒｅ－ｗｅｔｔｉｎｇ　Ｓｉｚｉｎｇ，Ｓｉｚｅ　Ｂｏｘ，Ｄｉｐｐｉｎｇ，Ｓｑｕｅｅｚｉｎｇ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　

预湿上浆的研究始于２０世纪４０年代前，但　到了１９９２年国外才将其用于长丝上浆，１９９７年　才用于短纤纱上浆。２０００年我国引进德国卡尔　迈耶公司生产的预湿浆纱机，２００７年国内研制出　ＧＡ３０９型预湿浆纱机，并逐步改进成ＧＡ３１０Ａ型　带简化预湿水槽的浆纱机，所以预湿上浆在我国　的应用仅十几年历史，有些问题还需作进一步的　研究和论证。　１预湿上浆存在的问题　原先的预湿上浆是在浆纱机的经轴架与浆槽　之间插入一个预湿水槽与浆槽联合组成一体，经　纱纱片在未进入浆槽前，在预湿水槽８０℃一　９０　ｃＩ＝左右的热水中先后经过浸渍、洗涤、润湿、吸　附、压轧等过程，熔化棉纤维上的棉蜡，除去短绒、　果胶质、糖类等杂质。据有关资料介绍，棉纤维附　作者简介：洪仲秋（１９３５一），男，教授级高级工程师，上海，２０００９２　收稿日期：２０１３－０５—１０　有５％左右的其他物质，包括泥沙、枝叶、铃壳、不　孕籽、棉籽、虫尿、虫浆等非纤维物质。棉纤维表　面含有０．６％左右的棉蜡，棉蜡有利于纺纱但不　利于上浆和后整理，预湿时用高温水可将其熔融，　脱脂后的棉纤维吸湿性明显增加，纯脱脂后棉的　浸水吸湿可达本身质量的２３倍～２４倍。由此可　见，纱线在预湿槽中经过润湿、除杂、去蜡后再上　浆，吸浆条件得到了大大改善。经纱经过热水洗　涤，降低了纱线的表面张力，从而保证经纱在进入　浆槽前有一个良好的吸浆条件，然后通过水压压　力最大为１００　ｋＮ的高压压榨，以充分挤出纱内纤　维间的空气和水分，获得良好的吸浆空间和较低　的含水率，使经纱出水压辊后的含水率控制在　２０％～４０％范围内进入浆槽。　国内经过十几年的应用，预湿上浆在减少浆　纱毛羽、降低上浆率等方面已得到认可。采用预　湿上浆可使纱线分绞后的毛羽降低２０％以上；上　浆率可降低２个百分点左右；降低上浆率后可节　约浆料成本２０％左右；织机效率较传统上浆高。　锋绉妲技术　Ｃｏｔｔｏｎ　Ｔｅｘｔｉｌｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　第４ｌ卷第ｌｌ期　

２０１３年１１月　

但预湿上浆也暴露出两大问题，一是预湿槽中的　水压辊和浆槽部分的上浆辊分别由一台伺服电机　驱动，浆纱湿伸长虽可通过调节经纱拖引辊与卷　绕装置的传动比进行控制，但伸长仍难以控制在　理想范围内，一般都大于工艺设计值；二是预湿后　纱上的自由水会稀释浆槽中浆液，造成浆液浓度　和黏度有一定程度的下降。部分浆纱机虽配置有　浆液浓度计算机在线控制系统，但与实际仍有一　定差距。　此外，预湿上浆尚有一些值得探讨的问题：　（１）当前浆纱机浸压浆形式较多，如双浸四　压、双浸三压（日本津田驹的ＴＹＳ２０Ｓ型浆纱机浆　槽；德国卡尔迈耶的ＣＳＢ型浆槽）、双浸双压、不　设浸没辊用喷淋浆管（祖克￥６３２型浆纱机浆　槽）。此外，从浆槽数量上来说还有单浆槽和双　浆槽等之分。预湿上浆采用预湿槽后，在浸压浆　形式上还有必要进行深入研究。　（２）预湿槽水压辊的最大压力在１００　ｋＮ左　右，而浆槽压浆辊的最大压力通常只有４０　ｋＮ，因　此就有人提出，经过预湿槽的纱线在１００　ｋＮ压力　下都压不出来的２０％～４０％的残存水分，在　４０　ｋＮ（实际都在３０　ｋＮ以下）的压力下又怎么会　被压出而稀释浆液。造成浆液浓度下降的原因究　竟何在还有待进一步研究。同时，为了获得最佳　上浆效果，预湿水压辊压力与压浆力的匹配问题　也应得到重视。　（３）自推行“两高一低”高压上浆工艺后，浆　液的浸透度明显得到提高，有利于改善浆纱耐磨　性，采用预湿上浆后纱线吸浆条件更好，在这样的　条件下，为更有利于浆纱的浸透和被覆，浆槽压浆　力的设置尚需进一步研究。　（４）预湿上浆后已将纱内纤维间的空气和水　分挤出，降低了纱线的表面张力，同时润湿了纱　线，上浆条件已得到改善，那么，两对压浆辊采用　“先轻后重”的压力配置（由第一对预压浆辊将　纱内纤维间的空气和水分压出），还是“先重后　轻”的压力配置（先浸透，后被覆），还需进一步　实践。同时对压浆辊硬度、压榨区宽度设定也应　做相应调整。　（５）为了减少浆纱在浆槽中的绕纱和断纱现　象、减少浆纱湿态伸长、保持浆液新鲜，目前浆纱　机生产厂商都在研究浆槽的浸压形式，有的减少　浸没辊或不用浸没辊，有的只用一根上浆辊，有的　把压浆辊安装在浆液液面上等。那么，采用预湿　上浆后，也应对浆槽所适宜的浸压模式进行合理　选择。　综上所述，由于预湿上浆的应用时间尚短，对　以上问题还缺乏充分研究和实践，所以只能从感　性和理性上来作一些探讨。　

２润湿是预湿上浆的卓越点　润湿是最常见的现象，预先润湿能改善经纱　上浆的条件。所谓润湿是液体能附着在固体上的　现象称为润湿，或者说液、固两相接触后界面自由　能（即表面张力）发生降低的叫润湿。预湿上浆　的优点就是利用热水先润湿纱线在湿经纱表面取　代空气，再进行高温高压压榨，除去经纱上含有的　棉蜡和油脂，排除掉纤维间存在的空气，达到快速　润湿的效果以创造上浆的最佳条件。　润湿过程可分为沾湿、浸湿和铺展三阶段。　沾湿是指液体与固体表面接触（水与经纱接触）　创造固一液界面代替固一气界面（经纱与空气）　和气一液（空气与水）界面的过程；浸湿是指固体　浸入液体中的过程；铺展实质是液体在对固体表　面铺展时，液体表面同时也得到扩展。所以常以　铺展系数作为润湿性大小的衡量指标。　不采用预湿上浆的经纱直接从经轴架引入浆　槽，在上浆的瞬间并不具备润湿条件，浆纱效果不　理想，所以有些高紧度产品的浆纱配方中会加入　

一些浸透剂，使经纱在浆槽中能快速润湿，降低浆　液的界面张力，以获得较好的上浆效果。因此，预　湿上浆的卓越点就在于先把纱线润湿。　润湿程度用接触角来表示。接触角范围在　０。～１８０。，润湿程度越高，液滴在经纱表面铺展得　越多，接触角越小；当接触角为０。时，说明液滴在　经纱表面上能自由流散，这称为完全润湿；反之，　润湿越差，液滴在经纱表面铺展得越少；当接触角　为１８０。时，这时液滴呈球形，称为完全不润湿；当　接触角小于９０。时，液滴在经纱表面呈凸形，经纱　只能达到部分润湿；当接触角大于９０。时，则说明　液滴不能润湿经纱。　易被润湿的纤维称为亲水性固体，不能被液　体润湿的纤维称为疏水性固体，它的润湿要依靠　分子问的范德华力吸附于纤维表面，在水和疏水　性纤维表面之间起桥梁作用，来增加两者之间的　相互吸引力，提高纤维的亲水性，从而降低浆液与　纤维的表面张力，有利于润湿。在水中加入阴离　第４１卷第ｌ１期　２０１３年１１月　

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子和非离子润湿剂即是运用此机理来提高纤维润　湿性。　３预湿上浆工艺设置　３．１预湿水槽的工艺　预湿槽的工艺主要包括水槽温度和水压辊压　力。水浴温度过高会发生煮沸现象易扰乱纱线，　过低则不利于液体表面张力降低及棉蜡、果胶等　熔化。水的表面张力２Ｏ℃时为７２．８　ｍＮ／ｍ，一般　都高于有机溶剂。随着温度的升高，液体分子间　距增大，分子间相互作用力减小，水的表面张力也　随之降低。由此来看，目前普遍采用的水温设定　在８０℃一９Ｏ　ｑＣ是较合理的。　目前浆纱机的主压浆辊最高压力多数设定为　４０　ｋＮ，而水压辊的最高压力设定为１００　ｋＮ。当　浆纱机生产总经为１０　０００根的产品时，水压辊压　力１００　ｋＮ则单根经纱上的压力为１０　Ｎ；浆纱主压　浆辊压力４０　ｋＮ则单根浆纱上的压力只有８　Ｎ　（双浆槽），两者压力未能同步，因此难以获得理　想的浸压效果。按照最近津田驹新设计的　ＴＦＳ２０Ｓ型浆纱机浆槽，主压浆辊设计的最大压力　为５０　ｋＮ，则单根经纱的压力也是１０　Ｎ，与水压辊　的压力同步，这样更有利于浆纱浸透和被覆。实　际上国内纺织企业常用的压浆力仅仅只有３０　ｋＮ　左右，单根经纱上的压力按照前述推算只有６　Ｎ，　那么，预湿水压辊的压力只要６０　ｋＮ就已匹配。　由此可见，预湿槽水压辊压力设计为１００　ｋＮ与双　浆槽最大压浆力设计为５０　ｋＮ相匹配是有道理　的。预湿槽水压辊最高压力可以设置为１００　ｋＮ，　并要求可调，水压辊压力设定不能一直不变而应　与实际压浆力相适应。　３．２浆槽浸压形式和工艺　一片经纱经过浆槽浸浆时间只有０．５　ｓ一　１　Ｓ，要在这么短的时间内把片纱浆好难度是很大　的，所以浆纱的浸压形式是影响浆纱质量的关键　因素，浆槽的浸压形式和工艺历来是研究的重点。　传统的如Ｇ１４２型浆纱机起初多数采用铜质大花　篮式浸没辊和铁胎包卷的压浆形式，后来全部改　用不锈钢滚动式浸没辊和丁腈橡胶压浆辊。在压　浆工艺上，则采用“先重后轻”的压浆配置，即第　一对压辊先重压强行浸透，以好的浸透为被覆打　好基础，为纱线吸浆创造良好条件，第二对压浆辊　轻压解决被覆问题。经过不断发展，浆纱机实现　双浸四压，并能实行线性加压。在研发出低黏度　浆料和高压浆力设备后，压浆工艺又改为“先轻　后重”的压浆配置，即先轻压后重压，由第一对预　压浆辊将片纱内空气和水分挤压出去，为纱线创　造良好吸浆条件。“两高一低”上浆工艺尤为支　持“先轻后重”的压浆配置。　如上所述，要获得良好的上浆效果满足织造　生产，目前浆槽部分还有很多问题有待研究。国　内外知名的浆纱机厂商都在致力于这方面的研　究，并已有几种新的浆槽问世。在此引用《国内　外新型浆槽的比较》一文中的浆槽分类对各类浆　槽特点作以介绍。　３．２．１　竖向压浆斜向引出浆槽　该类浆槽中有两套浸没辊、上浆辊和压浆辊，　构成双浸四压形式。这种浆槽国内外应用很普　遍，价格低廉，但浆槽内辊子有六根之多，运转中　易发生绕断纱现象，浆槽有效容积较大，一般都在　１５０　Ｌ一２８０　Ｌ，最大浸浆长度为１００　ｃｍ，采用分层　预烘纱线，纱线受烘面积大，烘燥效率高，品种适　应性好，最高压浆力４０　ｋＮ，实行“先轻后重”的压　浆配置。　３．２．２　ＴＴＳＩＯＳ型浆纱机浆槽　该浆槽上浆辊安放在浆液上方，靠浆液中接　触辊带上浆液与主压浆辊挤压。该浆槽中只有三　根辊子，一根浸没辊、一根上浆辊和一根接触辊，　浆槽有效容积１６０　Ｌ，浸浆长度只有６０　ｃｍ。这种　浆槽也可算是双浸四压形式，是日本津田驹为原　ＨＳ－２０　ＩＩ型浆纱机新设计的浆槽，压浆力由２０　ｋＮ　改为４０　ｋＮ，在与日本丰田合并后称为ＴＩ＇Ｓ１０Ｓ型　浆纱机浆槽。它的特点是接触辊与第二上浆辊间　挤压后回流的浆液也有浸压作用，由于主压浆辊　的压浆为横向加压，压浆后浆纱可竖直引至预烘　烘筒，便于湿分绞棒的安装和使用。　３．２．３　ＴＴＳ２０Ｓ型浆纱机浆槽　该浆槽提高了主压浆辊最大压浆力至５０　ｋＮ，　与预湿上浆最大水压辊压力１００　ｋＮ相匹配，上浆　辊浸入浆液，实现单根浸没辊的双浸三压，浆槽有　效容积１６０　Ｌ，浸浆长度近１００　ｃｍ。这种浆槽是　日本津田驹研制的新型浆槽，与ＴｒｓＩｏｓ型浆纱　机浆槽相比，第二道主压取消接触辊，上浆辊浸入　浆液，实现双浸三压，同时浸浆长度增加到　１００　ｃｍ，主压浆辊最大压浆力增加到５０　ｋＮ与预　湿水槽水压相匹配，有利于提高浆纱质量，主压浆　辊横向加压，浆纱竖直引向预烘烘筒，也便于湿分