專利名稱：凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料及其制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織漿紗漿料及其制作工藝，具體涉及凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料及其制作工藝。
背景技術(shù)：
漿紗是機(jī)織物生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)，俗稱“老虎口”，“漿紗一分鐘布機(jī)一個(gè)班”，“漿上得好，等于布已織成一半”。長(zhǎng)期以來(lái)均以淀粉為主要成分作漿紗原料?，F(xiàn)在多以酸解、氧化淀粉等改性淀粉為主要成分配伍不同比例的有機(jī)高分子物料作低中支紗的漿料，細(xì)支及高支紗則以PVA作主要漿料成份。歐盟拒絕使用PVA的織品，因此《全國(guó)漿料和漿紗技術(shù)》2003年會(huì)(廈門大學(xué)國(guó)際學(xué)術(shù)交流中心)的主題是“高質(zhì)量、多功能、少組份、系列化、少用不用PVA、大力開發(fā)綠色漿料”，加快技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)品創(chuàng)新，早日開發(fā)綠色環(huán)保漿料，全面提升企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，徹底沖破國(guó)際貿(mào)易“壁壘”。漿紗目的是貼伏毛羽，增加耐磨性，從而提高織造效率。國(guó)內(nèi)，目前使用的漿料缺點(diǎn)表現(xiàn)在①采用淀粉制作漿料浪費(fèi)大量糧食，成本高；②退漿廢液中存在大量超標(biāo)有害物質(zhì)，如COD、甲醛、四氯笨酚、五氯苯酚、磷酸鹽、重金屬Cu(銅)、As(砷)、Hg(汞)、Ni(鎳)、Cr(鉻)、Pb(鉛)、Cd(鎘)以及PVA，廢液嚴(yán)重污染環(huán)境；③目前的漿料漿紗是高溫作業(yè)，漿料溫度96±2℃，室溫達(dá)35℃以上，工人勞動(dòng)環(huán)境差；④淀粉制成的漿紗漿料需長(zhǎng)時(shí)間煮漿、悶漿，織造效率低，綜合成本高。
凹凸棒石粘土Attapulgite，縮寫為ATP，ATP為無(wú)機(jī)高分子礦物，其分子式為Si18O20Mg5[Al](OH)2(H2O)4·nH2O，為鏈狀結(jié)構(gòu)的含水鋁鎂硅酸鹽礦物，歸屬于2∶1層型的鏈層狀礦物，實(shí)為鏈狀結(jié)構(gòu)的假層狀礦物，凹凸棒石分子結(jié)構(gòu)如圖1所示。凹凸棒石粘土它常與蒙脫石、海泡石等粘土礦物及蛋白石、白云石、水云母、埃洛石、高嶺石伴生，還常夾雜一些磷鐵礦、赤鐵礦、金紅石、磁鐵石、方解石、褐鐵礦、黑色金屬球等礦物。凹凸棒不是由兩個(gè)輝石型的(SiO3)-2雙鏈組成，又象閃石(Si4C11)-6那樣在平行于纖維軸的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，但與閃石相反，凹凸棒石個(gè)體是靠基本結(jié)構(gòu)單位即兩層硅氧四面體與一層鎂鋁八面體構(gòu)成的四角的公共氧原子互相聯(lián)結(jié)的，而不是靠陽(yáng)離子Ca、Mg等配位。由于這種配位的結(jié)果，在橫截面中構(gòu)成寬約3.7×6.0A0的通道，結(jié)晶水和被沸石水所充填，羥基處于結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。由于鏈間的結(jié)合力小于鏈內(nèi)結(jié)合力，故而使它有明顯的一向延伸結(jié)晶習(xí)性，所以它多呈棒狀、針狀、纖維狀晶體，棒晶長(zhǎng)約1μm-5μm，直徑0.01μm，屬典型的一維納米材料，常呈棒晶束和棒晶聚合體分布，其獨(dú)特結(jié)構(gòu)而使它具有特殊的理化性能，如具有高粘性和膠體性，其比表面巨大，約500米2/克土，總比表面可達(dá)900米2/克土以上，它的吸附功能遠(yuǎn)超過(guò)活性炭，由于粘性高，具有很強(qiáng)的可逆凝膠能力等，在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、軍事上均有著廣泛的用途。擁有凹凸棒石粘土礦的只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家，屬稀缺非金屬礦產(chǎn)。我國(guó)主要產(chǎn)在蘇皖交界的盱眙(江蘇)-明光(安徽)成礦帶及江蘇六合地區(qū)，自1979年發(fā)現(xiàn)以來(lái)，長(zhǎng)期來(lái)不為人認(rèn)知和有效利用，近些年逐漸在油脂脫色、分子篩、吸音建材、油漆底料、農(nóng)藥、飼料、涂料等方面有所應(yīng)用，尚無(wú)人將其用于紡織漿料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料及其制作工藝，利用自然界的天然高分子無(wú)機(jī)納米材料——凹凸棒石粘土為主要成份配伍一些環(huán)保型的有機(jī)高分子材料制成綠色環(huán)保準(zhǔn)納米級(jí)紡織漿紗漿料，不需煮漿，實(shí)現(xiàn)冷上漿、退漿廢液無(wú)污染、保護(hù)環(huán)境的目的。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明的紡織漿紗漿料主要由以下組份依重量百分比配比組成提純凹凸棒石粘土40.0-56.0％、水溶性聚丙烯酸類23.0-26.0％、碳酰二胺歸18.0-23.0％、羧甲基纖維素鈉鹽3.0-6.0％、水解聚丙烯腈0-1.5％、乳化油0-1.5％、碳酸鈉0-2.0％、聚氧化乙烯0-0.0003％。
其中，聚丙烯酸類為聚丙烯酸類單體的均聚物、共聚物或共混物，如聚丙烯酸鹽類、聚丙烯酰胺類、聚丙烯酸酯類。
本發(fā)明的紡織漿紗漿料依以下制作工藝生產(chǎn)第一步原礦選礦、粉碎、提純；第二步各配料依配比混合捏合造粒；第三步粒料剪切碾壓制成成品料。
第一步首先原礦干法選礦，然后粉碎達(dá)-200目95％、+200目5％，最后經(jīng)超細(xì)磨粉機(jī)利用重力風(fēng)選獲得直徑＜5μm的已去除雜質(zhì)重礦物的提純粘土礦物，粘土礦物含量大于99.95％，非粘土礦物＜0.05％，粘土礦物為凹凸棒石、海泡石、蒙脫石及其它粘土礦物，其中凹凸棒石粘土含量達(dá)55-80％以上。
第二步各配料混合捏合造粒，首先按配比用自來(lái)水配制液固比為(0.4-1.1)∶1.0的濕料，然后濕料倒入捏合制粒機(jī)8-12分鐘制成2-20mm不等軸的粒料。
捏合造粒過(guò)程還可以首先選用提純凹凸棒石粘土、水溶性聚丙烯酸類、碳酰二胺歸、碳酸鈉、乳化油捏合制粒，然后將羧甲基纖維素納鹽、水解聚丙烯腈、聚氧化乙烯在制漿過(guò)程中加入。
第三步將第二步粒料投入剪切碾壓咬合機(jī)，重復(fù)2-4次獲得含水量50-60％的紡織漿紗漿料成品料。
本發(fā)明的紡織漿紗漿料成品料漿料時(shí)的操作步驟為首先，將漿料成品料傾入0.8-2.6(萬(wàn)轉(zhuǎn)/分)高速打漿機(jī)，加入相應(yīng)量的自來(lái)水配成含固率10-20％，開機(jī)20-40分鐘高速打漿，在打漿過(guò)程中可以徐徐加入羧甲基纖維素鈉鹽、水解聚丙烯腈、聚氧化乙烯的水溶劑；然后，進(jìn)入快捷過(guò)濾器過(guò)濾得漿紗漿液，過(guò)濾細(xì)度＜5μm，漿液PH值6.5-8.5；最后，漿液入漿紗槽實(shí)施漿紗工序，漿紗時(shí)操作溫度在35-55℃。
本發(fā)明的紡織漿紗漿料具有以下優(yōu)點(diǎn)①漿液呈乳白色膠體狀態(tài)，濃度較高，含固率10-20％，(國(guó)內(nèi)目前常用的漿液含固率9-12％)，粘度較低，粘度5.2-6.1，(國(guó)內(nèi)目前常用的漿液粘度8-11)，符合高濃低粘的要求；②漿液均勻穩(wěn)定，靜置48小時(shí)不分層、不起皮、不含有毒有害物質(zhì)；③易退漿，漿液中不含PVA，廢漿可以直接排放，有條件尚可回收再利用，達(dá)到綠色環(huán)保要求；④采用冷上漿工藝，漿紗時(shí)漿液溫度在35℃-55℃，如圖2所示，這樣不但節(jié)約大量能源，還大大改善工人的高溫工作環(huán)境；⑤凹凸棒石粘土原礦每噸100元左右，加工成提純土約600元，成本比每噸約4000元的改性淀粉要低得多，比每噸13000元的PVA低得更多，而且凹凸棒石粘土漿料可節(jié)省排污費(fèi)，所以綜合成本可節(jié)約85％以上；⑥依本發(fā)明的漿料漿紗，漿過(guò)的紗手感光滑，富有彈性，毛羽貼伏好，耐磨性也好，斷頭率很小，05年5月底開始在清棉集團(tuán)織布分廠和清印集團(tuán)進(jìn)行系列工業(yè)試驗(yàn)，織造印染效果均良好，如圖3所示；在掃描電子顯微鏡下觀察如圖4、5、6、7、8、9所示，漿料滲透性強(qiáng)，被覆良好，在退完漿染整好的成品布中抽出的經(jīng)紗中清析可見經(jīng)紗周圍和斷面及其內(nèi)部均吸附著相當(dāng)數(shù)量的納米級(jí)、亞微米級(jí)的凹土粒子，顯然，該織物做成服飾具有很強(qiáng)的吸汗、除臭、吸毒等功能，意味著這種織物的品質(zhì)有了很好的提升，有可能成為“生態(tài)紡織品”；漿料中有害重金屬遠(yuǎn)低于國(guó)家環(huán)保要求，如圖10所示。


圖1為凹凸棒石分子結(jié)構(gòu)圖。
圖2為本發(fā)明在不同溫度下漿料物化性能報(bào)告表。
圖3為本發(fā)明在不同溫度下漿紗時(shí)毛羽貼伏情況測(cè)試表。
圖4為掃描電子顯微鏡照片，漿液中出現(xiàn)凹凸棒石粘土納米粒子特有的“自組裝”網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象。
圖5、圖6為掃描電子顯微鏡照片，退完漿-染整漂洗后的成品布經(jīng)紗(粗棒狀)內(nèi)外充填吸附相當(dāng)數(shù)量的凹凸棒石粘土納米級(jí)、亞微米級(jí)粒子，即白色的點(diǎn)。
圖7、圖8為掃描顯微鏡照片，漿液中納米級(jí)亞微級(jí)凹凸棒土粘土大于50％，漿液均勻性良好(白色為凹土粒子，黑色為溶劑)。
圖9為掃描電子顯微鏡照片，染整后的成品布中的經(jīng)紗燃燒后灰中剩下以納米級(jí)為主的凹凸棒石粘土粒子(白色為凹土粒子，黑色為底色)。
圖10為本發(fā)明漿料中有害重金屬分析報(bào)告。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的紡織漿紗漿料主要由以下組份依重量百分比配比組成提純凹凸棒石粘土40.0-56.0％、水溶性聚丙烯酸類23.0-26.0％、碳酰二胺歸18.0-23.0％、羧甲基纖維素鈉鹽3.0-6.0％、水解聚丙烯腈0-1.5％、乳化油0-1.5％、碳酸鈉0-2％、聚氧化乙烯0-0.0003％。
其中，聚丙烯酸類為聚丙烯酸類單體的均聚物、共聚物或共混物，如聚丙烯酸鹽類、聚丙烯酰胺類、聚丙烯酸酯類。
本發(fā)明的紡織漿紗漿料依以下制作工藝生產(chǎn)第一步原礦選礦、粉碎、提純；第二步各配料依配比混合捏合選粒；第三步粒料剪切碾壓制成成品料。
第一步首先原礦干法選礦，然后粉碎達(dá)-200目95％、+200目5％，最后超細(xì)磨粉機(jī)利用重力風(fēng)選獲得直徑＜5μm的已去除雜質(zhì)重礦物的提純粘土礦物，粘土礦物含量大于99.95％，非粘土礦物＜0.05％，粘土礦物為凹凸棒石、海泡石、蒙脫石及其它粘土礦物，其中凹凸棒石粘土含量達(dá)55-80％以上。
第二步各配料混合捏合造粒，首先按配比用自來(lái)水配制液固比為(0.4-1.1)∶1.0的濕料，然后濕料倒入捏合制粒機(jī)8-12分鐘制成2-20mm不等軸的粒料。
配料捏合造粒過(guò)程還可以首先選用提純凹凸棒石粘土、水溶性聚丙烯酸類、碳酰二胺歸、碳酸鈉、乳化油捏合制粒，然后將羧甲基纖維素納鹽、水解聚丙烯腈、聚氧化乙烯在制漿過(guò)程中加入。
第三步將第二步粒料投入剪切碾壓咬合機(jī)，重復(fù)2-4次獲得含水量50-60％的紡織漿紗漿料成品料。
本發(fā)明的紡織漿紗漿料成品料漿料時(shí)的操作步驟為首先，將漿料成品料傾入0.8-2.6萬(wàn)轉(zhuǎn)/分高速打漿機(jī)，加入相應(yīng)量的自來(lái)水配成含固率10-20％，開機(jī)20-40分鐘快速打漿，在打漿過(guò)程中可以徐徐加入羧甲基纖維素鈉鹽、水解聚丙烯腈、聚氧化乙烯的水溶劑；然后，進(jìn)入快捷過(guò)濾器過(guò)濾得漿紗漿液，過(guò)濾細(xì)度＜5μm，漿液PH值6.5-8.5；最后，漿液入漿紗槽實(shí)施漿紗工序，漿紗時(shí)操作溫度在35-55℃，既適用于單漿槽，更適用于多漿槽。
實(shí)施例1依提純凹凸棒石粘土40.0％、水溶性聚丙烯酸鹽26.0％、碳酰二胺歸23.0％、羧甲基纖維素鈉鹽6.0％、水解聚丙烯腈1.5％、乳化油1.5％、碳酸鈉2.0％、聚氧化乙烯0.0003％按制作工藝加工制成20％含固率的漿液，在淮安清棉集團(tuán)和淮安清印集團(tuán)兩單位進(jìn)行全棉80支經(jīng)紗全程的工業(yè)試驗(yàn)。經(jīng)紗增強(qiáng)率18.91，減伸率27.25，布機(jī)經(jīng)向斷頭每臺(tái)時(shí)0.15根，漿膜完好率＞88％，毛羽減少90％。
實(shí)施例2依提純凹凸棒石粘土44.0％、聚丙烯酰胺26.0％、碳酰二胺歸21％、羧甲基纖維素納鹽5.5％、水解聚丙烯腈0.5％、碳酸鈉1.5％、乳化油1.5％、聚氧化乙烯0.0002％按制作工藝制成含固率為18％的漿液，在清棉集團(tuán)用60支全棉經(jīng)紗進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，同時(shí)在清印集團(tuán)退漿，印染成色布成品。經(jīng)紗增強(qiáng)率12.65，減伸率26.93，布機(jī)經(jīng)向斷頭每臺(tái)時(shí)0根，漿膜完好率＞90％，毛羽減少88％。
實(shí)施例3依提純凹凸棒石粘土47.0％、聚丙烯酸酯25.0％、、碳酰二胺歸22.0％、羧甲基纖維素納鹽4.0％、碳酸鈉1.0％、水解聚丙烯腈1.0％、聚氧化乙烯0.0002％按制作工藝加工制成16％含固率的漿液，在上述兩單位進(jìn)行全棉40支經(jīng)紗全程的工業(yè)試驗(yàn)，結(jié)果令人滿意。
實(shí)施例4依提純凹凸棒石粘土49.0％、水溶性聚丙烯酸鹽24.0％、碳酰二胺歸19.5％、羧甲基纖維素鈉鹽4.5％、水解聚丙烯腈1.0％、乳化油0.75％、碳酸鈉1.25％、聚氧化乙烯0.00015％按制作工藝加工制成16％含固率的漿液，在上述兩單位進(jìn)行全棉32支經(jīng)紗全程的工業(yè)試驗(yàn)。經(jīng)紗增強(qiáng)率17.22，減伸率28.21，布機(jī)經(jīng)向斷頭每臺(tái)時(shí)0.43根，漿膜完好率＞85％，毛羽減少82％。
實(shí)施例5依提純凹凸棒石粘土52.0％、聚丙烯酰胺24.5％、水解聚丙烯腈0.5％、碳酰二胺歸19.5％、羧甲基纖維素納鹽3.0％、碳酸鈉0.5％按上述工藝制作獲得14％含固率漿液，在淮安清棉集團(tuán)用16支全棉經(jīng)紗進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)，效果很好，竟然出現(xiàn)臺(tái)時(shí)不斷頭的少有現(xiàn)象，他們認(rèn)為是“漿料方面的一大突破”，接著送到淮安清印集團(tuán)進(jìn)行退漿，并染成四塊不同顏色鮮艷成品布，退漿著色效果很好。
實(shí)施例6依提純凹凸棒石粘土55.0％、聚丙烯酰胺23.0％、碳酰二胺歸18.0％、羧甲基纖維素鈉鹽4.0％、聚氧化乙烯0.0003％。，按制作工藝加工制成12％含固率的漿液，在上述兩單位進(jìn)行全棉32支經(jīng)紗全程的工業(yè)試驗(yàn)。
實(shí)施例7依提純凹凸棒石粘土56.0％、水溶性聚丙烯酸鹽23.0％、碳酰二胺歸18.0％、羧甲基纖維素鈉鹽3.0％、按制作工藝加工制成10％含固率的漿液，在上述兩單位進(jìn)行全棉16支經(jīng)紗全程的工業(yè)試驗(yàn)。經(jīng)紗增強(qiáng)率19.51，減伸率31.12，布機(jī)經(jīng)向斷頭每臺(tái)時(shí)0.21根，漿膜完好率＞85％，毛羽減少88％。
權(quán)利要求
1.凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料，其特征在于紡織漿紗漿料主要由以下組份依重量百分比配比組成提純凹凸棒石粘土40.0-56.0％、水溶性聚丙烯酸類22.0-26.0％、碳酰二胺歸18.0-23.0％、羧甲基纖維素鈉鹽3.0-6.0％、水解聚丙烯腈0-1.5％、乳化油0-1.5％、碳酸鈉0-2.0％、聚氧化乙烯0-0.0003％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料，其特征在于其中，聚丙烯酸類為聚丙烯酸類單體的均聚物、共聚物或共混物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料，其特征在于酸丙烯酸類為聚丙烯酸鹽類、聚丙烯酰胺類、聚丙烯酸酯類。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料的制作工藝，其特征在于該制作工藝依以下步驟生產(chǎn)第一步原礦選礦、粉碎、提純；第二步各配料依配比混合捏合造粒；第三步粒料剪切碾壓制成成品漿料。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料的制作工藝，其特征在于第一步首先原礦干法選礦，然后粉碎達(dá)-200目95％、+200目5％，最后超細(xì)磨粉機(jī)利用重力風(fēng)選獲得直徑＜5μm的已去除雜質(zhì)重礦物的提純粘土礦物，粘土礦物含量大于99.95％，非粘土礦物＜0.05％，粘土礦物為凹凸棒石、海泡石、蒙脫石及其它粘土礦物，其中凹凸棒石粘土含量達(dá)55-80％以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料的制作工藝，其特征在于第二步各配料混合捏合造粒，首先按配比用自來(lái)水配制液固比為(0.4-1.1)∶1.0的濕料，然后濕料倒入捏合制粒機(jī)8-12分鐘制成2-20mm不等軸的粒料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料的制作工藝，其特征在于配料混合捏合造粒過(guò)程還可以首先選用提純凹凸棒石粘土、水溶性聚丙烯酸類、碳酰二胺歸、碳酸鈉、乳化油捏合制粒，然后將羧甲基纖維素納鹽、水解聚丙烯腈、聚氧化乙烯在制漿過(guò)程中加入。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料的制作工藝，其特征在于第三步將第二步粒料投入剪切碾壓咬合機(jī)，重復(fù)2-4次獲得含水量50-60％的紡織漿紗漿料成品料。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料的制作工藝，其特征在于漿料成品料漿料時(shí)的操作步驟為首先，將漿料成品料傾入0.8-2.6萬(wàn)轉(zhuǎn)/分高速打漿機(jī)，加入相應(yīng)量的自來(lái)水配成含固率10-20％，開機(jī)20-40分鐘高速打漿，在打漿過(guò)程中可以徐徐加入羧甲基纖維素鈉鹽、水解聚丙烯腈、聚氧化乙烯的水溶劑；然后，進(jìn)入快捷過(guò)濾器過(guò)濾得漿液，過(guò)濾細(xì)度＜5μm，漿液PH值6.5-8.5；最后，漿液入漿紗槽實(shí)施漿紗工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料的制作工藝，其特征在于漿液漿紗時(shí)操作溫度在35-55℃。
全文摘要
本發(fā)明公開了凹凸棒石粘土紡織漿紗漿料及其制作工藝，本發(fā)明的紡織漿紗漿料主要由以下組份依重量百分比配比組成提純凹凸棒石粘土40.0－56.0％、水溶性聚丙烯酸類23.0－26.0％、碳酰二胺歸18.0－23.0％、羧甲基纖維素鈉鹽3.0－6.0％、水解聚丙烯腈0－1.5％、乳化油0－1.5％、碳酸鈉0－2.0％、聚氧化乙烯0－0.0003％。本發(fā)明的紡織漿紗漿料依以下制作工藝生產(chǎn)第一步原礦選礦、粉碎、提純；第二步各配料依配比混合捏合造粒；第三步粒料剪切碾壓制成成品料。本發(fā)明利用凹凸棒石粘土為主要成分配伍一些環(huán)保型的有機(jī)高分子材料制成準(zhǔn)納米級(jí)紡織漿紗漿料，不需煮漿，實(shí)現(xiàn)冷上漿，退漿廢液無(wú)污染，保護(hù)環(huán)境。
文檔編號(hào)D06M11/00GK1773011SQ200510095050
公開日2006年5月17日 申請(qǐng)日期2005年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
發(fā)明者吳培菊, 季言剛 申請(qǐng)人:淮安蘇源集團(tuán)有限公司