浆料粘附性能测试方法的对比分析

　　提要: 分析了现有粗纱法测试浆料粘附力所存在的缺陷，提出了用剥离法测试浆料粘附力的试样制备方法和测试方法，并对变性淀粉、PVA和丙烯酸浆料对棉、涤/棉和涤纶的粘附力进行了测试分析。

　　关键词：浆料；纤维；粘附力；测试

 　　浆液对被浆纤维的粘附作用是浆料最基本也是最重要的上浆性能。在上浆过程中，浆液对纱线的被覆和渗透作用实质上就是浆液对纱线表面的纤维及毛羽和纱线内部纤维的粘附作用。对特定的纤维原料而言，理想的上浆效果必须借助于所选浆料对这种被浆纤维有着优良的粘附力来达到，从而使浆纱在贴伏纱线表面的毛羽和增强浆纱的耐磨性能两个方面提高可织性。

　　浆料的粘附性能可以由浆液形成的浆膜与被浆纤维的粘附力大小来反映，浆料的粘附性能好则浆液所形成的浆膜对被浆纤维的粘附力大。因此，通过测试浆膜与纤维之间的粘附力就能够对浆料的粘附性能作出评价。目前在纺织行业中测试浆料粘附力的方法是所谓的粗纱法，它是一种间接方法，纤维排列整齐的粗纱本身强力很小，通过测试上浆后粗纱的强力来反映浆料的粘附力，这种方法存在着很大的局限性。而剥离法是一种直接方法，通过测试剥离两块由浆料粘合的织物所需的力来反映粘附力的大小，这种方法能真实反映浆料的粘附性能，但其试样制备要求高。下面将在分析粗纱法存在不足的基础上，探讨运用剥离法测试浆料粘附力的有关问题。

　　1  用粗纱法测试浆料的粘附力

　　1.1  试样制备

　　将试验用的浆料按1%浓度配制成2000 m的浆液，将配制好的浆液放在烧杯内置于水浴中加热，煮浆过程中用电动搅拌器搅拌，搅拌速度为120 r/min 左右。浆液温度升至 95 ℃开始计时，保温90min，然后停止加热，调制好的浆液待用。将试验用粗纱(一般纯棉为 14.5 tex 纱的粗纱，涤/棉为65/35 13 tex 纱的粗纱)轻轻地绕在纱框上，纱框长度为 165 mm。然后将绕在纱框上的粗纱浸入已调制好的 95 ℃浆液中，浸渍5 min，将粗纱框取出挂起，粗纱呈垂直状态自然晾干。

将已晾干的粗纱试样从框架上剪下，试样长度为 150 mm，制得的试样待测试。

　　1.2 测试

　　将待测粗纱试样在恒温恒湿室标准状态下平衡 24 h，即可测试上浆粗纱的断裂强力。

测试在电子织物强力仪上进行，测试的子样数目为20个，由20个子样得出相应粗纱的平均断裂强力来反映浆液对被浆纤维的粘附力。

　　2  剥离法测试浆料的粘附力

　　2.1  试样制备

　　剥离法测试粘附力的试样制备是根据测试目的选取相应原料的织物，将织物裁成 60 mm x300 mm 的试样条，取两块试样条用所试验的浆料重叠粘合。

　　剥离法试样制备的关键是使浆液只在两块织物之间均匀粘合。采用一般的涂浆方法是无法做到这一点的，首先是涂浆时浆液会通过织物的孔隙而固着在两块织物的外层，这部分浆液所形成的粘附将起到机械结合作用，测试结果不能真实反映浆料与被浆纤维的粘附作用；其次涂浆时无法保证浆液在织物之间的均匀分布；再者涂浆量很难控制，也会影响测试结果。因此，以前人们所尝试的涂浆粘合织物的试样制备方法不能达到剥离法测试粘附力的要求。

　　为了解决涂浆法制备剥离试样所存在的问题，本文提出用浆膜来制备剥离法测试试样。先将其中的一块试样条平摊在试验台上，然后将用刮涂法和恒温恒湿法制得的浆膜浸入冷水后立即取出，平摊在这块织物上，再将另一块织物覆盖到浆膜上，用蒸气熨斗加压熨干，即制得试样。

　　2.2  剥离法测试过程

　　在测试前将试样置于恒温恒湿室标准状态下平衡24 h，测试时将试样未粘合的端部的两层织物分开，对称地夹在 YG991-6A 型电子织物强力机的上、下夹持器中。设定电子织物强力机上夹持器的运动速度为 70 mm/ min，开动强力机，电子织物强力机的记录仪将自动记录剥离过程中的剥离力，由绘图仪绘出剥离力—剥离长度曲线，并计算出剥离开始后剥离长度 25 mm~ 125 mm 内的平均剥离力。这个剥离力也就是浆料与织物上纤维之间的粘附力。2.3  测试结果的均匀性

为了考察剥离法测试结果的均匀性，我们测试了用 XS-1 氧化醚化双变性淀粉、PVA-1799 和 LJ-102 丙烯酸浆料对涤/棉织物的粘附力，每种情况各测5个子样，测试结果如表1所示。

表1  用剥离法测试不同浆料对涤/棉 65/35 织物粘附力的结果

 　　由表1可知，剥离法测试结果比较一致 CV%值为9左右。

　　3 粗纱法与剥离法测试常用浆料粘附性能的对比分析

　　3.1  粗纱法测试常用浆料粘附性能的分析

　　用粗纱法对 XS-1型氧化醚化双变性淀粉、PVA-1799 和 LJ-102聚丙烯酸浆料对纯棉、涤/棉 65/35 和纯涤纶3种粗纱的粘附力进行测试，测试结果如表 2所示。

表2   用粗纱法测试浆料粘附力的结果

 　　对表 2 的测试数据分析可知：(1) 用粗纱法测试的 XS-1氧化醚化双变性淀粉、PVA-1799、LJ-102聚丙烯酸浆料对纯涤纶纱的粘附力很接近，差异不到5%，这与理论分析和实际情形都不符合；(2)涤/棉混纺纱与浆料的粘附力应当可以通过纯棉和纯涤纶的测试数据，按混纺比推算得出，但从表2可以看出，由粗纱法测试涤/棉的数据与推算值差异很大，为-9.9%~ +76.3%。

　　对浸浆粗纱所测得的断裂强力，其中主要是浆膜与纤维的剪切作用，测试的是粗纱受拉伸后剪切作用使纱身解体的力，它对应的并不完全是浆料对纤维的粘附力，也包括粗纱表面和内部的浆料形成的连续体的内聚力。另外测试结果还与纤维的长度和强力有关，如涤纶纤维强力大于棉纤维强力，上浆粗纱的断裂强力都很大，基本上与浆料种类无关。纤维长度不同，纤维与纤维之间的粘合面积不同，对浸浆粗纱的断裂强力都有很大影响。由上面的分析可知，粗纱法测定浆料的粘附力存在着原理上的缺陷，测试结果不能作为评价浆料粘附性能的依据。

　　3.2 剥离法测试常用浆料粘附性能的分析

　　用剥离法对XS-1氧化醚化双变性淀粉、PVA-1799 和 LJ-102聚丙烯酸浆料对纯棉、涤/棉 65/35 和纯涤纶3种织物的粘附力进行测试，测试结果如表3所示。

表3   用剥离法测试浆料粘着力的结果

　　从表3的数据可以看出：(1)用剥离法测试的 XS-1氧化醚化双变性淀粉、PVA-1799、LJ-102聚丙烯酸浆料对纯棉、纯涤纶织物的粘附力均存在明显差异，反映和区分了浆料固有的粘附性能；(2) 涤/棉 65/35混纺织物与浆料的粘附力从表3可以看出，由剥离法测试的涤/棉 65/35 织物的粘附力数据与推算值差异较小。

　　测试过程表明剥离法直接测试浆料与纤维之间的粘附力，不受其他因素的干扰，其测试结果真实反映了浆料对被浆纤维的粘附作用，可以作为评价浆料粘附性能的依据。

　　3.3常用浆料对纤维的粘附性能

　　由表3可以看出: (1)3种浆料对棉的粘附力均大于对涤纶的粘附力，这是由于纤维素纤维的亲水性好，粘着剂对它的润湿性好于涤纶纤维，从而有利于浆料的粘附。此外淀粉与纤维素具有相似的化学结构，粘附力也就大，它对棉的粘附力较与涤纶的粘附力高很多；而 PVA-1799 浆料对棉的粘附力，是由于PVA大分子上有较高的羟基密度，分子链能处于伸直状态，易与纤维素分子链达到分子级接触，所以对棉有着优良的粘附性能。但它与涤纶分子因结构不相似，所以对涤纶的粘附力小些；聚丙烯酸浆料由丙烯酸、丙烯酸甲酯共聚而成，这两种链节易和棉纤维中的羟基形成氢键，从而有着较好的粘附作用，丙烯酸甲酯与涤纶分子因结构相似，所以对涤纶的粘附力较高（不及PVA，但优于各类变性淀粉）。(2)  3 种浆料中，淀粉的粘附力最小，粘附性能远不及 PVA 浆料和聚丙烯酸浆料，这是因为淀粉大分子呈变形螺旋状结构，这种结构使得淀粉大分子难以与纤维大分子形成分子级接触，从而使淀粉浆料对棉和涤纶的粘附力都不高。

　　4  结语

 　　(1)粗纱法测定浆料的粘附力在原理上存在缺陷，测试结果不能正确反映浆料对纤维的粘附作用，且还受到纤维强力等因素的影响，故不宜作为浆料粘附性能的测试方法。

　　(2)剥离法的测试结果真实反映了浆料与纤维的粘附力，测试结果可用来评价浆料的粘附性能。

　　（3）剥离法的关键是剥离试样的制备，采用浆膜粘合的制备方法，可保证两块织物均匀而适宜的粘附。

　　(4)  对棉纤维的粘附力，变性淀粉最小，PVA和聚丙烯酸浆料相近。对涤纶纤维的粘附力，变性淀粉很小，PVA 最大，聚丙烯酸浆料较 PVA 小些。

　　(5)  因亲水性纤维易于润湿，以及纤维素纤维大分子易与淀粉和 PVA 大分子链上的-OH，聚烯酸浆料大分子链上的-COOH、-CONH2形成氢键，有利于浆料粘附，变性淀粉、PVA 和聚丙烯酸3种浆料对棉纤维的粘附力均大于各自对涤纶的粘附力。