認(rèn)識(shí)漿液在經(jīng)紗表面的成膜過程，探索漿料的成膜機(jī)理，明確成膜過程對漿膜性能的影響，了解漿膜性能與漿紗織造生產(chǎn)之間的內(nèi)在關(guān)系，掌握影響漿膜性能的主要因素，認(rèn)清目前漿膜試驗(yàn)所存在的主要問題，對于制定合理的漿紗工藝，改善漿紗質(zhì)量，提高織造效率和匹布質(zhì)量，都具有重要的實(shí)際意義。 　一、漿膜的形成與作用 　　眾所周知，經(jīng)紗上漿的目的是為了提高經(jīng)紗強(qiáng)度，貼伏毛羽，增大經(jīng)紗的耐磨性，并盡可能地保持經(jīng)紗的彈性，以便提高經(jīng)紗的可織性，使之能夠承受織造過程中數(shù)千次的反復(fù)拉伸、沖擊、彎曲和摩擦等外部機(jī)械作用，減少斷頭的發(fā)生，以便順利和高效率地完成織造生產(chǎn)。 　　在經(jīng)紗上漿過程中，當(dāng)漿液與經(jīng)紗接觸后，借助于壓漿輥的壓力和纖維之間孔隙的毛細(xì)管作用，一部分漿液浸透到經(jīng)紗的內(nèi)部，另一部分漿液則會(huì)被覆在經(jīng)紗表面。但無論是哪一部分漿液，當(dāng)它們與纖維相接觸時(shí)，都會(huì)對纖維表面產(chǎn)生潤濕作用，在纖維表面鋪展開來，形成由漿料大分子堆砌而成的吸附層。由于潤濕、鋪展和吸附作用，這種吸附層與纖維之間形成了分子級的緊密接觸，產(chǎn)生了分子間作用力。粘附于纖維之間的漿液，烘干之后便在纖維之間形成粘合性的膠層，實(shí)現(xiàn)了對纖維的粘合，增大了經(jīng)紗的強(qiáng)度。而被覆在經(jīng)紗表面的漿液，在烘干之后便在經(jīng)紗表面形成漿膜。 　　　漿料的成膜能力又稱為成膜性，是漿紗工程對漿料材料最重要的基本要求之一，與漿紗質(zhì)量密切相關(guān)。利用這種成膜性，漿料在經(jīng)紗外表面形成保護(hù)膜（漿膜）。漿膜與紗體之間可以借助于漿料的粘合作用，將二者緊密地粘合在一起，使?jié){膜被覆于經(jīng)紗表面。這種覆于漿紗表面的漿膜，顯然是摩擦外力的主要承受者，抵抗著織造過程中外部對經(jīng)紗的摩擦及磨損，所以漿膜對經(jīng)紗具有保護(hù)作用。通過這層漿膜的保護(hù)，可以使經(jīng)紗避免直接受到外界的磨損，直到這層漿膜被破壞為止，這顯然提高了漿紗的耐磨性能。此外，漿料在紗體表面形成漿膜的過程中，還對經(jīng)紗毛羽起到了貼伏作用。由此可見，漿料材料必須具備良好的成膜性。漿膜性能會(huì)影響到包括漿紗耐磨和漿紗毛羽等性能指標(biāo)在內(nèi)的漿紗質(zhì)量，在一定程度上決定著漿紗的可織性，并影響到織機(jī)生產(chǎn)效率和坯布質(zhì)量，所以漿膜性能目前受到了普遍關(guān)注。從漿膜方面考慮，上漿工程對漿料的主要要求是：漿料應(yīng)具有良好的成膜能力；所形成的漿膜要有良好的耐磨性；漿膜的拉伸性能應(yīng)盡量與上漿所使用的經(jīng)紗相接近。只有這樣，才能使?jié){紗獲得承受織造過程中各種外部機(jī)械作用的能力。 　　二、影響漿膜性能的主要因素 　　影響漿膜性能的因素很多，也很復(fù)雜，并且它們可以通過各自的途徑來影響漿膜性能。影響漿膜性能的主要因素有：成膜方法及條件、漿料的化學(xué)組成、分子量、分子形狀、分子極性、結(jié)晶能力、漿膜內(nèi)應(yīng)力、力學(xué)狀態(tài)以及所含有的增塑劑等。 　　1 成膜方法 　　聚合物薄膜的性能，特別是力學(xué)性能與薄膜的形成方法密切相關(guān)，所以漿膜性能也會(huì)隨著漿膜制備方法的不同而發(fā)生變化。目前，漿膜制備方法已經(jīng)被規(guī)范化，請務(wù)必注意采用這種成膜方法所制備的漿膜，在性能方面是有別于其他成膜方法，對此應(yīng)予以特別注意，以免引起混亂和不必要的麻煩。 　　2 成膜條件 　　制備條件不同，漿膜的力學(xué)性能會(huì)有很大差異，這對漿膜性能的影響是與漿膜制備方法相似的。無論是單一組分的漿液，還是由多組分漿料所組成的混合漿液，成膜過程中的外部條件往往都會(huì)影響到材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)，使?jié){膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)、取向結(jié)構(gòu)及織態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。眾所周知，聚合物材料的性能，與聚合物的各層次結(jié)構(gòu)（如近程結(jié)構(gòu)、遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)、聚集態(tài)結(jié)構(gòu)）都有密切的關(guān)系，任何一個(gè)層次結(jié)構(gòu)的改變都會(huì)影響材料的性能。準(zhǔn)確地說，不同的成膜條件完全有可能通過改變漿膜的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)來影響漿膜性能。對此，在分析漿膜性能以評估漿料性能或漿料配方時(shí)，應(yīng)給予充分的考慮。 　　3 化學(xué)組成 　　漿膜的化學(xué)組成是由漿料配方所決定的，不僅涉及到主漿料的種類及其配比，還與輔助漿料的種類和用量有關(guān)。一般來說，增加淀粉類漿料的用量，漿膜的強(qiáng)度較大但韌性較差；聚丙烯酯類漿料有利于改善漿膜的斷裂伸長和韌性；PVA漿料能夠大幅度改善漿膜的強(qiáng)伸度、耐屈曲性和耐磨性等指標(biāo)。輔助漿料對漿膜性能不盡相同，盡管用量很小，但有時(shí)對漿膜性能的影響是非常明顯的。 　　4 內(nèi)應(yīng)力 　　在成膜過程中，隨著水分的不斷蒸發(fā)，漿液的體積會(huì)逐漸收縮，漿液最終將失去流動(dòng)性，在經(jīng)紗表面形成漿膜。如果漿膜此時(shí)與經(jīng)紗是彼此分離的，那么當(dāng)漿膜中所剩余的水分繼續(xù)蒸發(fā)時(shí)，漿膜就能夠自由收縮，并不會(huì)在漿膜與經(jīng)紗之間的界面上產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。然而由于粘合作用，漿膜已經(jīng)被固接在經(jīng)紗的表面，不可能自由地進(jìn)行收縮運(yùn)動(dòng)。所以，當(dāng)水分繼續(xù)蒸發(fā)引起漿膜體積收縮時(shí)，漿膜沿平面各方向的收縮運(yùn)動(dòng)，必然會(huì)在纖維-漿膜界面上形成收縮內(nèi)應(yīng)力。此外，鑒于漿膜與纖維的彈性模量、熱膨脹系數(shù)一般是不同的，所以溫度變化以及漿紗受力等也會(huì)在界面上產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。漿膜的內(nèi)應(yīng)力對于漿膜的力學(xué)性能而言是有害的，漿膜的內(nèi)應(yīng)力越大，漿膜強(qiáng)度和斷裂伸長也就越差。 　　5 分子量 　　漿膜強(qiáng)度與漿料的分子量密切相關(guān)。隨著聚合度的增加，漿膜強(qiáng)度增大，但這種狀況不是無限度的，最后漿膜強(qiáng)度都有一個(gè)極限值。當(dāng)超過了這個(gè)極限值之后，漿膜強(qiáng)度就不再隨聚合度的增加而增大了。 　　目前在漿紗生產(chǎn)中所使用的漿料，其聚合度大多還沒有達(dá)到使?jié){膜強(qiáng)度出現(xiàn)飽和的極限值。僅從漿膜性能來看，提高漿料的分子量，還可以進(jìn)一步改善漿膜的力學(xué)性能，但在經(jīng)紗上漿過程中，我們還必須考慮到漿液粘度以及由此而引起的眾多問題。增大漿料的分子量，往往會(huì)使?jié){液的粘度明顯增加，不利于 “兩高一低”上漿工藝的實(shí)施，不利于漿液對經(jīng)紗的浸透與被覆平衡。如果漿液的粘度過大，通常會(huì)造成表面上漿及落漿過多等一系列問題。 　　對淀粉進(jìn)行適度降粘，或采用低聚合度的PVA，都可以提高漿液的流動(dòng)性。這雖然會(huì)使?jié){膜的機(jī)械性能有所降低，但由于提高了漿液的流動(dòng)性，上漿效果反而有可能會(huì)更好。因此，在漿紗生產(chǎn)過程中，不僅要考慮到漿膜性能，還要注意其它各種因素的影響。 　　6 分子形狀 　　高分子化合物的分子形狀，會(huì)影響大分子鏈的柔順性和熱運(yùn)動(dòng)，因而會(huì)影響到大分子鏈的擴(kuò)散和纏結(jié)，所以也會(huì)影響到漿膜性能。僅從分子形狀方面考慮，帶有長支鏈或具有規(guī)則結(jié)構(gòu)的長鏈分子，一般具有較好的成膜性。其原因在于這種分子鏈具有良好的柔順性，有利于分子間的相互擴(kuò)散。其次，這種形狀的分子易于定向排列，成膜性好，漿膜的力學(xué)性能一般也比較高。與此相反，帶有大量短支鏈的分子，或是帶有笨重支鏈的高聚物，由于空間位阻較大，分子的柔順性較差，所以成膜能力顯著下降。 　　影響淀粉漿膜力學(xué)性能的因素很多，如淀粉的種類、直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例、分子量等，其中直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例對漿膜性能的影響比較大。在淀粉的這兩種組分中，直鏈淀粉具有良好的成膜性，而支鏈淀粉的成膜能力較差。直鏈淀粉的含量越高，薄膜的力學(xué)性能一般也就越好。 　　7 極性 　　在常溫下，只有非極性和弱極性高聚物才具有比較的成膜能力。對于極性很高的高聚物，其分子間的作用力很大，而這種作用力阻礙了大分子鏈段的熱運(yùn)動(dòng)，所以成膜性不好，漿膜性能通常也不會(huì)很好。 　　8 增塑劑 　　在漿料配方中加入增塑劑，可以改善漿膜的韌性，降低了漿膜的彈性模量，使?jié){膜的斷裂伸長提高。增塑劑對于降低漿膜的內(nèi)應(yīng)力也是有效的，僅從降低漿膜的內(nèi)應(yīng)力方面考慮，增塑劑有利于提高漿膜強(qiáng)度，但存在于漿料大分子之間的增塑劑，增大了這些大分子之間的距離，降低了它們之間的相互作用，使?jié){膜的內(nèi)聚力下降，所以使用增塑劑往往又會(huì)使?jié){膜強(qiáng)度下降。 三、目前漿膜性能試驗(yàn)所存在的問題 　　將一種或多種漿料通過調(diào)漿制成漿液，澆注成單組分漿膜或共混漿膜，然后進(jìn)行力學(xué)性能、吸濕及水溶性等試驗(yàn)，從漿膜性能方面進(jìn)行評估，以評價(jià)某種漿料或某一漿料配方的好壞，是漿膜性能試驗(yàn)的主要內(nèi)容。 　　現(xiàn)行的漿膜試驗(yàn)是將塑料薄膜（一般為聚酯薄膜）平鋪在玻璃板上，以水平儀校好水平，再將漿料調(diào)制成一定濃度的漿液（通常為6%），量取400mL漿液緩慢倒在塑料薄膜上，待自然晾干成膜后，將漿膜仔細(xì)剝下，裁成規(guī)定尺寸的條形試樣，然后在規(guī)定條件下進(jìn)行漿膜性能試驗(yàn)，獲取漿膜的各項(xiàng)性能指標(biāo)。 　　以現(xiàn)行的漿膜試驗(yàn)來評估漿紗表面的漿膜性能是不夠完善的，這種實(shí)驗(yàn)方法是有缺陷的，它在方法的充分性和數(shù)據(jù)的可靠性等方面受到質(zhì)疑。其原因在于薄膜類材料的性能與成膜條件及薄膜狀態(tài)密切相關(guān)，也就是說薄膜類材料的性能，隨著它的成膜條件和狀態(tài)的不同，往往存在很大差異。除此之外，薄膜的力學(xué)性能還與薄膜的內(nèi)應(yīng)力有關(guān)。僅從漿膜的成膜條件、狀態(tài)及內(nèi)應(yīng)力方面考慮，在實(shí)驗(yàn)室中所制備的漿膜，若與經(jīng)紗上漿過程中在經(jīng)紗表面所形成的漿膜相比，至少在以下幾個(gè)方面是有顯著區(qū)別的： 　?。?）成膜條件：漿膜性能測試時(shí)所制備的漿膜，是在20℃、65%RH的條件下緩慢干燥形成的；而經(jīng)紗上漿過程中所形成的漿膜，是在熱空氣中或烘筒上，在高熱條件下快速干燥而成的。 　?。?）成膜基材：漿膜性能測試時(shí)所制備的漿膜，通常是在聚酯薄膜表面上形成的；而經(jīng)紗上所形成的漿膜，是在經(jīng)紗上或是在纖維表面上完成成膜過程的。漿液無論是按照乳膠粒子分散液的成膜機(jī)理成膜，還是按照高分子溶液以大分子鏈纏結(jié)的方式形成漿膜，都會(huì)在成膜過程中受到成膜基材分子的作用，從而對漿膜性能產(chǎn)生一定的影響。到目前為止，有關(guān)成膜基材與漿膜性能之間內(nèi)在聯(lián)系的研究尚未充分展開，因此要進(jìn)行系統(tǒng)的介紹是十分困難的。 　?。?）內(nèi)應(yīng)力：實(shí)驗(yàn)室中所制備的漿膜在被剝離之后，漿膜在測試之前須在恒溫恒濕（20℃、65%RH）條件下平衡24h，測試時(shí)漿膜的內(nèi)應(yīng)力已經(jīng)得到充分的松弛；而漿紗表面上的漿膜，由于粘合作用始終與纖維膠接在一起，漿紗受力及環(huán)境溫度變化，都會(huì)在經(jīng)紗與漿膜之間的界面上產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，所以內(nèi)應(yīng)力的松弛遠(yuǎn)不如前者。 　?。?）漿膜厚度：漿紗表面上的漿膜厚度一般只有3-4μm，而漿膜性能測試時(shí)所澆鑄的漿膜是不可能太薄的，否則剝離漿膜時(shí)的外力會(huì)使它變形、損傷甚至?xí){膜撕破。所以，實(shí)驗(yàn)室中所制備的漿膜厚度一般都控制在30-40μm。 　　盡管現(xiàn)行的漿膜性能測試還存在著缺陷，但由于當(dāng)前沒有更好的方法，所以目前仍然使用蒸發(fā)法制備漿膜，并以此來評估漿膜的性能。但是，我們必須充分注意到成膜條件與漿膜性能密切相關(guān)這一客觀事實(shí)。鑒于兩種漿膜性能之間的差異目前還難以準(zhǔn)確評估，所以現(xiàn)行的漿膜試驗(yàn)數(shù)據(jù)只能作為參考。