经纱上浆是提高织造效率的重要途径,并且可减少经纱断头造成的布面疵点,提升成品质量。目前,工厂普遍采用的浸压式上浆存在上浆率偏高、能耗大、排放多等问题。随着环锭纺纱紧密纺技术的推广,纱线强力普遍提高、毛羽数量减少,这使得对上浆的要求由原来的增强、保伸、耐磨逐渐转变为提高浆纱的耐磨性与贴伏毛羽。近年来,人们对上浆方式和浆纱工艺进行了多方面研究,泡沫上浆正是一种可产业化应用的浆纱工艺,以泡沫为介质对经纱进行上浆,不仅可以保证浆纱质量,还可以降低浆料与能源消耗。泡沫上浆是一种常温上浆方式,在应用于本色棉纱上浆时,由于其纤维表面存在果胶、棉蜡等疏水物质,导致棉纱润湿性能差,且在上浆过程中泡沫与棉纱接触时间较短,影响浆料对棉纤维的有效粘附,进而影响经纱上浆效果。为了克服上述问题,需要去除棉纤维表面的疏水物质,改善棉纱的润湿性能。本课题利用蜗牛酶中富含的果胶酶与纤维素酶去除棉纤维表面的果胶质,同时去除部分棉蜡,从而提高棉纱的润湿性。对蜗牛酶处理后的棉纱进行泡沫上浆,研究蜗牛酶处理条件对浆纱质量的影响,并对蜗牛酶处理条件以及泡沫上浆工艺进行优化。该研究旨在开拓蜗牛酶处理在纺织领域的应用基础研究,为本色棉纱的泡沫上浆工业化生产提供支撑。首先,研究了蜗牛酶处理对棉纤维结构与棉纱相关性能的影响。分别对本色棉纱进行常规碱精练处理(NaOH质量浓度为25 g/L,温度为95℃)与蜗牛酶处理(蜗牛酶质量浓度为25 g/L,温度为50℃),通过扫描电镜、红外光谱与X射线衍射分析后发现,蜗牛酶处理的棉纤维表面相对光滑,酯基的吸收峰基本消失,结晶度变化较小,说明蜗牛酶处理本色棉纱不仅能够去除纤维中的果胶等杂质,同时具有反应条件温和、节能省耗、环境友好等特点,是碱处理的理想替代工艺。在不同条件下对本色棉纱进行蜗牛酶处理后发现,随着蜗牛酶质量浓度的增加与处理时间的延长,果胶去除率先增大后趋于平缓、棉蜡去除率不断升高,二者的最大值分别为72%、29%;棉纱润湿性能与果胶去除率的变化趋势相似,当蜗牛酶处理条件达到某一水平后,润湿性能不再明显变化;纱线失重率与断裂强力损失率均上升,失重率最高为3.83%,强力损失率最大值为2.96%。其次,提出了基于动态序列图像检测经纱上浆效果的方法,通过对浆纱的连续图像采集和分析得到浆纱的浆膜当量厚度、纱线条干不匀率以及浆液渗透率,研究了蜗牛酶处理对浆纱这三项指标的影响。利用图像采集装置分别对100 m长的原纱与浆纱进行动态不间断拍摄(帧率为41 fps),获取纱线序列图像。自动对每一帧图像进行K-means聚类算法,快速地进行自动阈值分割,得到纱线二值图像。再利用判定模板法去除二值图像上的噪声点以及纱线表面的毛羽,提取原纱与浆后纱线直径,再经过换算得到浆纱的浆膜当量厚度、纱线条干不匀率以及浆液渗透率。以人工描绘法得到的测试结果为基准,将此动态序列图像法与浆纱截面切片图像法测试结果的绝对误差进行比较,发现动态序列图像法准确度较高。对蜗牛酶处理后的棉纱进行泡沫上浆,结果表明随着蜗牛酶质量浓度的增加与处理时间的延长,浆纱的浆膜当量厚度与浆液渗透率先增大后趋于稳定值,浆膜当量厚度由1.57μm升高至3.06μm;浆后纱线的条干不匀率明显减小,由12.46%降至4.72%;浆液渗透率由4.8%升高至21.9%。再次,研究了不同蜗牛酶处理条件对浆纱的上浆率、断裂强力增加率、耐磨增强率与毛羽降低率的影响,通过中心组合设计响应面分析法对蜗牛酶质量浓度与处理时间进行优化。随着蜗牛酶质量浓度的增加、处理时间的延长,棉纱的上浆率先迅速升高后趋于稳定,最大值为9.1%;浆纱的断裂强力增加率最高可达51.8%;毛羽降低率升高至90%后不再明显变化,大部分有害毛羽经过上浆后被消除;耐磨提高率呈现递增的趋势,浆纱耐磨次数可增加一倍。以耐磨提高率为响应值,对蜗牛酶处理条件进行优化。在优化的蜗牛酶处理条件(蜗牛酶处理浓度为22.3 g/L,处理时间为11.1 min)下获得浆纱耐磨提高率为96.2%。最后,对泡沫上浆工艺进行显著因素筛选、最佳水平范围确定以及参数优化。在浆液浓度、发泡倍率、发泡温度、搅拌速度、泡沫浆液流速、压浆力、烘燥温度7个泡沫上浆参数因素中,采用Plackett-Burman设计法筛选出显著影响纱线毛羽降低率与耐磨提高率的因素为浆液浓度、发泡倍率与压浆力,显著因素对毛羽降低率的影响排序为:浆液浓度>压浆力>发泡倍率;对耐磨提高率的影响排序为:浆液浓度>发泡倍率>压浆力。对显著因素进行最陡爬坡路径实验,根据实验原理确定浆液浓度、发泡倍率与压浆力的最优范围分别为15.0-20.0%、5-7、0.50-1.00 MPa。通过Box-Behnken设计响应面分析法获得最优泡沫上浆工艺参数为浆液浓度18.2%、发泡倍率5和压浆力0.59 MPa,得到浆纱的毛羽降低率与耐磨提高率分别为96.7%、132.8%。对未处理的本色棉纱、95℃热水预湿处理与蜗牛酶预处理的棉纱进行相同工艺参数下的泡沫上浆,测试结果证明蜗牛酶预处理可有效提高浆纱性能。