DF868浆料的浆膜性能与无PVA上浆应用
曾  勇
（上海西达实业有限公司）

      摘要：对DF868高性能淀粉浆料的上浆性能及其环保性，与PVA等浆料进行测试对比分析，并通过国内外部分纺织企业的实际应用效果进一步证明：DF868浆料的浆膜性能是目前市场上最接近PVA的一款高档变性淀粉，在5.8t高密特宽织物等高难度品种的上浆中可全部取代PVA，实现绿色环保上浆，并在高速喷织上保持90%以上高效率，且可降低浆料成本10-30%。
      关键词：DF868浆料、PVA、浆膜伸长、环保上浆、织造效率、降低成本
0. 前言
    党的十八届三中全会公报提出：建设美丽中国，用制度保护生态环境，划定生态保护红线。据环保部门统计，在中国39个工业行业中，2006年纺织工业废水排放量居第4位（造纸→化工→电力→纺织），占全国废水排放量的9.6%， 2012年最新统计纺织废水排放量已跃升居第三位，占全国废水排放量的12%以上。国家环保部已对纺织行业考虑列为重污染行业，一旦确定将强制执行废水排放在线检测。印染退浆废水是纺织全行业废水排放主体，而PVA则是造成退浆废水COD严重超标的“元凶”，被公认为“不洁浆料”。在我国首次承办的第十二届亚洲纺织会议也将生态纺织与无PVA环保上浆作为主题探讨。
      随着人们环保意识的增强、国家节能减排政策的陆续出台，以及美、日、欧等发达国家和地区禁止含PVA坯布进口的限制，特细特高密度织物等高难度品种的无PVA上浆问题，已成为纺织浆料生产与应用企业的工程技术人员必须尽快攻克的技术难题。
      我公司本着为世界环保尽一份责、为纺织浆料发展出一份力，更为纺织企业降低成本、提高效率创造价值，继推出高档淀粉衍生物DF525、DF838等系列浆料产品替代PVA上浆获得成功后，又进一步研发并成功推出新一代高性能接枝淀粉——DF868多功能环保新浆料，在取代PVA上浆方面效果明显。与其它替代PVA的同类浆料比较，更具性价比优势，受到众多纺织厂欢迎，已有近百家国内外大中型纺织厂在正常使用。

1.  浆料的选用
      变性淀粉、PVA和聚丙烯酸类浆料，是构成调浆工艺配方的三大主体浆料。要实现“无PVA上浆”，就必须选用技术含量高、性能优良的高档变性淀粉作为主浆料。这种优良性能主要表现在能够大幅改善淀粉浆膜“脆而硬”等先天性不足，提高纱线的耐磨性和粘着力，减少落浆落花，明显提高经纱的可织性。
      而目前市场上所谓替代PVA的浆料产品种类繁多，鱼龙混杂，应用效果各有优劣。但技术含量高、性能优良、可靠性好、能真正替代PVA上浆的环保浆料少之又少，不能满足纺织企业的需求。
      我公司经过多年的潜心研发，采用最新高科技“多元增韧”变性方式，成倍地提高DF868淀粉浆膜的伸长能力，成功地解决淀粉浆料“脆而硬”的固有缺陷，显著提高了DF868浆膜的耐曲屈性，使其在浆纱及织造过程中抵抗钢筘等运动部件的摩擦、冲击能力成倍地增长。DF868浆料还运用“淀粉增容”技术，避免常规淀粉浆料和PVA组分间的相分离问题，改善了浆膜力学性能，增加浆膜的完整及均匀性，以提高浆纱耐磨性、减少落浆，使其在浆纱分绞时成功地避免再生毛羽的产生。DF868浆料在细特高密、粗特厚重的高紧度品种上实现了完全无PVA上浆的清洁生产。
      DF868高性能淀粉，较国外原装进口的高档淀粉衍生物等取代PVA的浆料，其显著特点是具有优异的浆膜柔韧性。它的伸长率为普通变性淀粉的24倍左右、国外原装进口的高档淀粉衍生物浆料的5倍左右，极大地克服淀粉浆“脆而硬”的劣性，显著改善了淀粉浆料的上浆性能，更加接近PVA“坚而韧”的上浆特性。
      DF868浆料与普通淀粉搭配使用，能很好弥补普通淀粉上浆性能的不足，极大地提升淀粉混合浆的成膜性与延展性，明显减少浆纱与织造的落浆落花等，获得极佳的上浆与织造效果。
      DF868浆料在5.8t、7.3t等低特高密特宽高难度品种上浆中，可完全取代PVA，并搭配部分普通淀粉。在实现织造的高速、高效、高质量的同时，满足上浆成本的最低化要求。以国外（如印度某纺织公司）及国内（如湖北某纺织企业）部分纺织企业为例，他们在5.8t高密特宽品种上浆中，使用DF868浆料并搭配部分普通淀粉，完全不用PVA，在高速喷气织机上生产效率均达90%以上，且成本较使用PVA常规配方降低10%-20%。

2、DF868与PVA等浆料的物理机械性能比较
2.1、DF868与国外优良马铃薯淀粉等浆料的浆膜试验数据比较
      将DF868及市场上较有代表性的替代PVA的同类浆料，在相同条件下分别制成浆膜，在相同测试条件下（相对湿度65%、温度20℃）分别测试其浆膜的强伸度、磨耗值及水溶性，结果如表1。
表1                        几种浆料的浆膜性能比较

      由表1可见，DF868（5＃）浆膜的断裂伸长是氧化淀粉（1＃）的23.4倍、国外优良马铃薯淀粉（2＃）的4.4倍、国内优良马铃薯淀粉（3＃）的6.3倍，证明其浆膜延展性特佳，柔韧性得到极大改善。DF868（5＃）浆膜的磨耗最少，仅为2＃膜的52.0%、3＃膜的56.5%,相当于耐磨性能较2＃、3＃提高近1倍。DF868（5＃）浆膜的的水溶速率介于1＃与2＃之间，表明其溶解性能良好，易退浆。
2.2、DF868与PVA1799及其配方的浆膜试验数据比较
      将DF868与PVA1799及其配方浆料，在相同条件下分别制成浆膜，在相同测试条件下（相对湿度65%、温度20℃）分别测试其浆膜的强伸度、磨耗值及水溶性，结果如表2。

 表2            DF868与PVA1799及其配方的浆膜性能比较

      从表2可知，DF868（6＃）浆膜的断裂伸长虽不及PVA1799（1＃）,但较其他各类淀粉（如表1中1＃-3＃）已十分接近PVA1799了；且等同于3＃、5＃膜。DF868（6＃）浆膜的磨耗大于1＃、2＃、5＃膜，小于4＃膜，等同于3＃膜。以上表明DF868的浆膜性能基本等同于PVA1799(50%)+变性淀粉（50%）的混合浆膜，这也是它能大幅度、完全取代PVA的主要依据。DF868（6＃）浆膜的水溶速率优于1＃-5＃膜，即它较各种比例的PVA1799混合浆的水溶性都好，方便退浆。
      而DF868（6＃）浆膜的断裂强度虽相对较低，但足已满足高速织造的要求，这从浆纱可织性主要指标耐磨性能（磨耗值）得到印证；且它适度的浆膜强度（内聚力）十分利于浆纱干分绞轻快，最大限度减少二次毛羽的产生及保持浆膜完整度，非常有利于提高喷织效率。PVA1799及其混合浆膜（1＃-5＃）的断裂强度（内聚力）虽很高，但对满足织造要求来说已过剩；且它由此带来的负面效果十分明显，即浆纱干分绞困难，浆膜易撕裂产生大量再生毛羽及浆膜不完整，严重影响喷织效率的提高。
2.3、DF868与PVA1799及其他浆料的粘着力比较
      将DF868与PVA1799及目前市场上较有代表性的替代PVA的同类浆料，按照国家行业标准（FZ/T15001-2008附录A）规定的测试方法，做粗纱粘附力试验，结果如表3。
表3              几种浆料粗纱粘附力比较

      注：表中纯棉14.6t粗纱定量为4.00 g/10m、涤/棉(65/35)13t粗纱定量为4.00 g/10m。
      由表3可见，DF868（5＃）对纯棉纱的粘附性优于国外优良马铃薯淀粉（1＃）及PVA1799(50%)+变性淀粉（50%）（3＃），等同于PVA1799（4＃）；对涤棉纱的粘附性优于国外优良马铃薯淀粉（1＃），但不及PVA1799（4＃）、PVA1799(50%)+变性淀粉（50%）（3＃）。这表明DF868浆料在纯棉纱上浆可完全替代PVA，但在涤棉纱上浆全部取代PVA尚有一定难度。而DF868(70%)+P22(30%)（6＃）对涤棉纱的粘附性等同于PVA1799（4＃），优于PVA1799(50%)+变性淀粉（50%）（3＃），说明DF868搭配部分P22（我公司新型浆料助剂，含固量30%）后可完全替代PVA在涤棉纱上浆。

3、DF868浆料的环保性与退浆试验
3.1、DF868浆料无PVA检测报告: 
      在替代PVA的同类浆料中，既有质量较好、性能优良、本身不含PVA货真价实的好产品；但也有部分产品由于自身质量性能欠佳，而渗入部分PVA弥补其不足，以次充好蒙蔽纺织厂，给纺织企业取代PVA的工作带来困惑。因此，向纺织厂提供无PVA检测报告十分必要。我公司曾委托中棉行协全国浆纱检测中心（东华大学），对DF868做是否含有PVA的检测报告（编号01-130425），检测结果证明不含PVA。
3.2、DF868浆料的BOD/COD检测报告: 
      曾委托上海徐汇区环境监测站对DF868等浆料做BOD/COD检测报告（编号S120906-4），结果如表4：
表4            DF868等浆料的BOD/COD检测结果比较

      从表4得出：DF868的BOD5 /COD值高出PVA1799一个数量级，并优于国外环保浆料产品，已达到＞0.3的可生化降解指标，完全符合环保要求。
3.3、DF868浆料的退浆试验: 
      取一块含有DF868上浆的棉布，按下述工艺配方进行退浆： 配方：NaOH（96%）15-20g/l，LT-506（精炼剂）3 g/l；工艺：轧热水60-65℃—轧工作液（轧余率100%）—汽蒸（100℃、60min）—热水洗—冷水洗。按此工艺条件处理后，布面上滴一滴碘液，布面不变蓝色，表明所上浆料基本清除。这说明用DF868上浆后按常规退浆工艺即可。
3.4、获得中棉协“2013年度可替代PVA上浆的环保浆料推荐产品”称号
      在2013年全国浆料与浆纱技术交流年会上，DF868浆料荣获中棉协“可替代PVA上浆的环保浆料推荐产品”殊荣。

4、DF868浆料在国内外部分纺织厂应用效果
4.1、在纯棉紧密纺特细高密特宽品种上应用：
4.1.1、湖北某军工纺企，过去长期依赖PVA上浆，但近年来因产品销往欧盟不允许含有PVA浆料。虽也尝试用国内外最好的马铃薯淀粉衍生物取代PVA上浆，仍不能100%替代PVA上浆。而使用DF868高性能淀粉浆料与普通淀粉浆料搭配上浆后，在确保高速高质高效前提下，不仅实现无PVA环保上浆要求，而且浆纱成本还可降低10%以上。
      以JC  7.3/7.3  787/(413×2)  300  5/3 缎纹及JC  5.8/4.9  906/(374×5)  305  5/3 缎纹两个品种为例：由于紧度都比较大，在织造过程中，经纱承受的摩擦非常剧烈，按照以往的习惯做法，调浆配伍中PVA的用量绝对不能少，否则会因为浆膜的韧性（伸长）不够，或者说经纱的耐屈曲性及耐磨性达不到要求，造成经纱大量断头，严重时根本无法正常生产。
      经多次试验优化调整后JC7.3t 缎纹无PVA配方工艺：DF868  50kg，变性淀粉  12.5 kg，常规变性淀粉  75 kg，NP-530  4 kg，熟浆体积  700L，含固量16.9%、浆槽温度90℃—95℃、粘度15.7 s、压浆力16kN、上浆率  16.1%，回潮率  7.6%，伸长率  1.1%；JC5.8t 缎纹无PVA配方工艺：DF868  75kg，变性淀粉  25 kg，常规变性淀粉  50 kg，NP-530  4 kg，熟浆体积  700L，含固量18.4%、浆槽温度90℃—95℃、粘度17.5 s、压浆力17kN、上浆率  18.0%，回潮率  7.8%，伸长率  1.2%。设备：浆纱机  津田驹HS-30型、车速40 m/min左右，喷气织机  ZAX-e-340型、车速450 rpm。效果：织机经停  8-12次/班，效率  90%以上，上浆成本较PVA配方分别降低15%和10%以上。
4.1.2、山东某企业A，过去一直依赖PVA上浆，也曾尝试用国内外最好的马铃薯淀粉衍生物替代PVA上浆，仍未能完全替代PVA。近年来因产品销往美国不允许含有PVA浆料，而使用DF868高性能淀粉浆料与其他变性淀粉浆料搭配上浆后，在确保高速高质高效前提下，不但实现无PVA环保上浆要求，而且浆纱成本降低20%以上。
      以JC  5.8/5.8  906/（346X4） 305  5/3贡缎品种为例，原配方工艺：PVA（低聚部分醇解型为主） 62.5 kg，变性淀粉  62.5 kg，固丙  6 kg，蜡片 3 kg，熟浆体积  680L，固体量16.8%、浆槽温度93℃、粘度9-10 s、上浆率  16.8%，回潮率  6.8%；试验配方工艺：DF868  100 kg，变性淀粉  50 kg，固丙  6 kg，蜡片 3 kg，熟浆体积  800L，固体量16.8%、浆槽温度93℃、粘度8-9 s、上浆率  16.0%，回潮率  7.5%。设备：浆纱机为HS-40型，车速50 m/min ；喷气织机ZAX9100-340型，车速500 rpm。新配方工艺效果：织机效率保持在88%以上，上浆成本降低25%以上。 
4.1.3、印度某企业，因产品出口欧盟不允许含有PVA，改用DF858成功实现全厂无PVA环保上浆清洁生产，成本降低20%。后应客户要求将织机车速由原580 rpm提升到630 rpm，通过搭配部分DF868后进一步提升混合浆性能，使织造效率又提高2个百分点，达92%以上。
      以JC  5.8/5.8  1055/(327X2)  295  5/3缎纹品种为例，原配方工艺：日本组合浆(含30%低聚合度PVA)  100 kg，CD-52  4 kg；新配方工艺：DF868  25 kg，DF858  75 kg，CD-52  4 kg；设备：贝宁格浆纱机车速70 m/min，必加诺-340型喷气织机原工艺车速580 rpm，新工艺车速630 rpm。新配方工艺效果：织机车速提高50 rpm，效率达92%以上，上浆成本降低20%以上。 
4.1.4、 紧密纺纱无PVA上浆技术关键
      浆纱起机时，为避免纱线过度烘燥，一般预烘锡林温度按50℃～80℃范围设定，主锡林温度按40℃～60℃范围设定。正常开车过程中，同样需要注意回潮率的合理控制，通常按7.0%～8.0%的范围掌握。主浆槽温度设定90-95℃，加热以小浆槽为主，避免大浆槽浆液因煮沸翻滚，造成纱线扭结缠绕。采用双浸四压方式、浸没辊加测压、既可握持浸入浆液中的经纱避免邻纱间相互滚动扭结、又能很好避免经纱在湿态下因拖动浸没辊产生意外伸长。退绕张力设定，应比普通环锭纺纱略大一些，避免纱线松捻、退捻而造成断头或扭结；湿区伸长通常按-0.1%～0.0%设定比较适宜，这样有利于浆液的浸透和减少纱线在湿区的伸长；干区张力设定比环锭纺纱适当偏大掌握，有利于干分绞轻快，减少松纱。为确保浆膜完整度，减少落浆落物和二次毛羽，要求浆纱操作工在穿干分绞棒时，采用从中间向上下两边对称分绞。
4.2、在纯棉普通环锭纺纱线品种上应用：
4.2.1、泰国某企业为满足环保要求，使用DF868搭配DF858及普通淀粉，在低特高密特宽品种成功实现无PVA绿色上浆，并在高速喷织下保持95%的高效率。
      以JC  9.7/9.7  787/465  305  5/3缎纹品种为例，工艺配方：DF868  25 kg，DF858  50 kg，普通变性淀粉 25 kg，固丙 3 kg，CD-52  3 kg；设备：贝宁格浆纱机车速 60 m/min，丰田-340型喷气织机车速 600 rpm；效果：织机效率达95%以上。
4.2.2、巴基斯坦某企业在粗特厚重高紧度品种上，用DF868取代全部PVA实现环保上浆，在1000 rpm超高速喷织上保持98%的超高效率。
      以C  27.8/36.4  504/276  160  3/1品种为例，原配方工艺：PVA2092  12.5 kg，普通变性淀粉 100 kg，液丙 16 kg，CD-52  2 kg；新配方工艺：DF868  15 kg，普通变性淀粉 100 kg，液丙 16 kg，CD-52  2 kg；设备：贝宁格浆纱机车速90 m/min，必加诺-190型喷气织机车速 1000 rpm；新配方工艺效果：织机效率保持98%，上浆成本降低5%。
4.3、在莫代尔细特高密特宽品种上使用：
      山东某企业B，过去使用国外进口马铃薯淀粉上浆，成本居高不下。改用DF868高性能淀粉浆料后，不仅实现无PVA上浆，且上浆成本下降15%以上，提高了企业竞争力。
      以MD  9.8/9.8  681/421  310  5/3缎纹品种为例，原配方工艺：国外优良马铃薯淀粉 75 kg，普通变性淀粉 75 kg，液丙类37.5 kg，CD-52  4 kg，TS-65  3 kg；新配方工艺：DF868  75 kg，普通变性淀粉 75 kg，液丙类37.5 kg，CD-52  4 kg，TS-65  3 kg；设备：祖克浆纱机车速为50 m/min，丰田-340型喷气织机车速550 rpm。新配方工艺效果：织机效率保持在90%以上，上浆成本降低15%以上。 
4.4、在高比例涤棉品种上使用
      江西某纺企以生产中粗特、高比例涤棉品种为主，过去使用传统的PVA混合浆，虽然能满足浆纱织造要求，但浆斑疵布多，浆料成本希望进一步降低。为减少浆斑疵布、降低浆料成本，使用DF868完全取代PVA环保上浆获得成功。
      以T/C 80/20  28/28  394/217  160  平纹品种为例，原配方工艺：PVA(1799为主、0588为辅) 35 kg，原淀粉 75 kg，改性剂0.5 kg，平滑剂3 kg，抗静电剂1 kg，熟浆体积830L，固体量11.6%，浆纱回潮率1.5%；试验配方工艺：DF868  50 kg，原淀粉 60kg，改性剂0.1kg，平滑剂3 kg，抗静电剂1 kg，熟浆体积800L，固体量11.8%，浆纱回潮率3.5%。设备：浆纱机  S332型，织机 JAT610-190型，车速590 rpm。新配方工艺效果：浆斑疵布基本杜绝、并绞头减少，浆纱干分绞较原明显改善，纱身光洁、毛羽贴伏好，织机效率保持在原PVA配方水平，上浆成本再降低6%。
4.5、DF868浆料的调浆工艺特点
      DF868浆料无PVA配方调浆工艺操作与传统PVA淀粉混合浆有明显不同：
4.5.1、配方简单、投料方便
      由于DF868浆料有很好塑性、与其他淀粉搭配可明显改善其浆膜柔韧性、通常在其配方中可不用丙烯类浆料、使调浆操作简化、投料更方便（尤其对使用液体丙烯类浆料）。
4.5.2、高压煮浆特点
      放适量清水、开动搅拌器后顺序投入DF868等各种浆料、冷搅5-10分钟后紧闭桶盖、开汽升温至110℃左右即可、保温闷浆10-15分钟、然后打入供应桶定积定粘备用。较PVA混合浆节省大量蒸汽和时间。
4.5.3、常压煮浆特点
      放适量清水、开动搅拌器后顺序投入DF868等各种浆料、冷搅5-10分钟后开汽升温至98℃以上、保温闷浆30分钟左右定积定粘备用。

5、 使用DF868浆料取代PVA上浆应注意的几个问题
5.1、原纱质量是基础。俗话讲：纺好纱，织好布。根据纺织企业生产经验，在5.8t、7.3t等低特高密特宽高难度品种上浆中，用DF868高性能淀粉浆料100%替代PVA后，为保证高速高效高质生产，原纱品质条件如单强及其CV值等主要技术指标宜达乌斯特公报2013版的50%以上水平。并以紧密纺、涡流纺等新型纺纱最佳，其表面有害毛羽较传统环锭纺纱大幅降低，十分利于高速喷气织造。整经万米百根断头宜控制在1根以内。
5.2、浆纱工艺优化及操作细化是关键。根据浆料特性及生产经验，DF868完全取代PVA后，浆纱回潮率应相应提高2个百分点左右，上浆率通常可上偏0.5个百分点，织造车间相对湿度宜控制在75%-80%，以充分发挥DF868浆料的浆膜优良性能及上浆织造效果。DF868浆料虽较其他淀粉浆料的粘度热稳定性好很多，但仍不及PVA粘度稳定。因此，为保持浆液状态稳定进而确保上浆质量均匀稳定，浆纱操作工应严格执行操作法，勤巡回、勤检查、勤发现、勤调节。坚持用好湿分绞及后上蜡等行之有效的工艺技术措施，进一步贴伏或减少浆纱毛羽，增强浆纱在织造时的耐磨性。
5.3、保持浆纱设备状态良好。如上浆关键部件压浆辊表面应保持圆整光洁、具有一定弹性，为防止胶辊表面硬化、龟裂或档车工处理缠纱操作不当造成的刀痕等影响上浆均匀，应坚持对胶辊进行定期修磨保养。要定期检查压辊两端气缸压力保持一致，浆槽四角温度一致，浆液循环正常均匀等，确保经纱横向上浆均匀。加装并用好水汽分离器，确保通入浆槽或烘筒的蒸汽含水少，前者可保持浆液含固量相对稳定进而保持（纵向）上浆稳定，后者有利于保持浆纱回潮横向均匀及片纱张力均匀、避免产生局部松纱等。

6、 纺织厂使用DF868浆料无PVA上浆主要优点
除可满足国内外对绿色环保的迫切要求外，还有如下优点：
6.1、 调浆操作简单，节能降耗，提高生产效率。
6.2、 浆纱明显减少二次毛羽，提高织机效率。
6.3、 提高浆纱回潮率，可节约大量蒸汽、提高浆纱车速。
6.4、 无“浆斑”等疵布，并绞头少，提高好轴率，进而提高布机效率。
6.5、 降低上浆成本10-30%。
6.6、 降低印染后整理退浆成本0.2-0.5元/米。并可提高成品质量。

参考文献：
1、 CD-DF868浆料性能相关测试报告，上海西达公司研发部，2012.
2、 何启兵、曾勇，CD-DF868浆料用于细号高密品种的浆纱实践，棉纺织技术，2013，41（12）：59-61。
3、 曾勇，接枝淀粉浆料的性能与应用探讨，全国浆料和浆纱技术2009年会论文集，北京：中国棉纺织行业协会，2009：202-208。
4、 乐平勇，纯棉高支高密织物无PVA上浆工艺探讨，全国浆料和浆纱技术2013年会论文集，北京：中国棉纺织行业协会，2013：42-46。
5、 萧汉滨，无PVA上浆的机械调控研讨，第十三届全国浆纱与浆料应用技术研讨会文集，西安，全国棉纺织科技信息中心，2013：1-5。
6、 赵志华，困境中寻找新的突破口-谈无PVA上浆对企业竞争力的影响，全国浆料和浆纱技术2013年会论文集，北京：中国棉纺织行业协会，2013：3-6。
7、 蔡保华，CD-DF838M浆料用于醋酸纤维上浆的实践，棉纺织技术，2013，41（7）：59-61.

（注：此文获评中棉协2014全国浆纱技术年会优秀论文并在棉纺织技术2014年7期上发表）