蓮纖維的紡紗工藝探究

靳賀玲，秦 姝

(南通職業(yè)大學(xué)紡織服裝學(xué)院, 江蘇 南通 226007)

蓮纖維是近年來(lái)中國(guó)開發(fā)的新型紡織纖維，是一種天然纖維素纖維。所謂蓮纖維[1]是指蓮稈內(nèi)管狀分子加厚的次生壁,它是一種從農(nóng)業(yè)廢棄物荷稈抽取的纖維,又稱為“荷纖維”。蓮纖維原料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，便于采摘；蓮纖維天然環(huán)保、清涼挺爽、健康保??；這些因素都決定了蓮纖維具有良好的開發(fā)和應(yīng)用前景。蓮纖維在現(xiàn)有的紡紗設(shè)備上很難進(jìn)行純紡，而適合與其他纖維混紡。因此本文研究了蓮纖維的可紡性能和與棉纖維的混紡工藝，對(duì)蓮纖維的進(jìn)一步開發(fā)和利用提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料

蓮纖維荷桿采自于江蘇南通。其纖維制取采用生物加工法[2]，是類似于麻纖維的一種制取方法。

棉纖維選擇江蘇大豐的細(xì)絨棉，麻纖維選擇湖北省襄樊的麻纖維。

1.2 儀器

Instron5565萬(wàn)能強(qiáng)力機(jī)(萊州市電子儀器有限公司)；Y802恒溫烘箱(常州紡織儀器廠)；BH-HCA恒溫恒濕箱(萊州市電子儀器有限公司)；Y151型纖維摩擦系數(shù)測(cè)定儀(南通三思機(jī)電科技有限公司)；電子天平(精確度為0.0001 g)(江蘇常熟長(zhǎng)青儀器儀表廠)；密封性能良好的玻璃干燥皿(常州紡織儀器廠)。

1.3 測(cè)試方法

1.3.1 長(zhǎng)度和細(xì)度測(cè)試

纖維細(xì)度測(cè)試采用中段切斷稱重法；纖維長(zhǎng)度采用羅拉長(zhǎng)度分析法。選取的纖維需經(jīng)過恒溫恒濕箱平衡24 h。

1.3.2 回潮率測(cè)試

依據(jù)GB/T9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測(cè)定》, 采用烘箱干燥法。

1.3.3 拉伸斷裂性能測(cè)試

拉伸斷裂性能測(cè)試采用Instron5565萬(wàn)能強(qiáng)力機(jī)進(jìn)行。測(cè)試條件：夾持距離為10 mm，拉伸速度為10 mm/min。

1.3.4 摩擦性能測(cè)試

纖維的動(dòng)、靜摩擦因數(shù)測(cè)試采用Y151型纖維摩擦系數(shù)測(cè)定儀進(jìn)行。測(cè)試條件：絞盤法，選擇200 mg的標(biāo)準(zhǔn)張力夾。

1.4 測(cè)試結(jié)果對(duì)比

表1為蓮纖維、麻纖維、棉纖維三種纖維物理指標(biāo)的測(cè)試結(jié)果。

表1 蓮纖維、麻纖維、棉纖維的物理指標(biāo)

蓮纖維與棉纖維、麻纖維同屬纖維素纖維，各種物理指標(biāo)比較相似，具有可比性。另外棉纖維和麻纖維的紡紗工藝都非常成熟，通過對(duì)比三種纖維的性能，可以了解蓮纖維的紡紗性能。從表1的對(duì)比結(jié)果可以看出：蓮纖維的細(xì)度、長(zhǎng)度、斷裂強(qiáng)度與棉纖維相似；回潮率、斷裂伸長(zhǎng)率、初始模量、動(dòng)靜摩擦因數(shù)又跟麻纖維類似；主體長(zhǎng)度略高于棉，而小于麻纖維?？偨Y(jié)下來(lái)，蓮纖維的性能介于棉纖維與麻纖維之間。

2 蓮纖維的紡紗性能分析

纖維的長(zhǎng)度、細(xì)度、回潮率、強(qiáng)力、摩擦性能與其紡紗性能有直接的關(guān)系，下面從這些物理指標(biāo)來(lái)分析蓮纖維的可紡性能。

2.1 蓮纖維的結(jié)構(gòu)與形態(tài)

據(jù)研究表明[3]：蓮纖維是由4～10根平行排列的單絲通過聯(lián)系力締結(jié)具有螺旋狀復(fù)絲結(jié)構(gòu)。由于蓮纖維在制取過程經(jīng)過外力抽取拉伸，纖維呈現(xiàn)竹節(jié)紗一樣的外觀形態(tài)，而這種獨(dú)特的形態(tài)有利于提高纖維的抱合力，對(duì)蓮纖維的紡紗加工更加有利。

2.2 蓮纖維的長(zhǎng)度和細(xì)度對(duì)可紡性的影響

表1數(shù)據(jù)表明：蓮纖維的線密度為1.61 dtex，小于麻纖維，與棉纖維線密度較接近。蓮纖維的主體長(zhǎng)度小于麻纖維，比棉纖維略長(zhǎng)。可見蓮纖維細(xì)度較細(xì)，有利于成紗強(qiáng)力和條干均勻度，適合與棉進(jìn)行混紡。

2.3 蓮纖維的回潮率

表1數(shù)據(jù)表明：蓮纖維回潮率為12.32 %, 與麻接近, 比棉大。這說(shuō)明蓮纖維具有很好的吸濕性。因此其優(yōu)越的吸濕性能可降低其在紡紗過程中靜電的產(chǎn)生，從而減少了纖維對(duì)紡紗器的纏繞、黏連，提高了其可紡性能。與棉混紡可以提高混紡產(chǎn)品的涼爽性。

2.4 蓮纖維的機(jī)械性能

表1數(shù)據(jù)表明：蓮纖維的初始模量較大，為146.81 cN/dtex，比棉纖維大，略小于麻纖維；斷裂強(qiáng)度較大，為3.44 cN/dtex，與棉纖維接近，略小于麻纖維；斷裂伸長(zhǎng)率較小，為2.72%，略小于棉纖維，大于麻纖維。綜合蓮纖維的初始模量、斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率介于麻纖維和棉纖維之間，因此可以判斷蓮纖維具有較好的可紡性，適合與棉麻進(jìn)行混紡。

同樣，從表1數(shù)據(jù)可以看出，蓮纖維的動(dòng)、靜摩擦因數(shù)較大，與麻纖維摩擦因數(shù)接近，且靜動(dòng)摩擦因數(shù)差值也較大，在一定程度上提高了纖維之間的抱合性，有利于蓮纖維的可紡性。但摩擦容易產(chǎn)生靜電，可以在紡織加工過程中添加適量油劑，減少靜電的產(chǎn)生。

3 蓮纖維產(chǎn)品的紡制

由上述蓮纖維綜合性能分析表明：蓮纖維的紡紗性能，介于棉纖維和麻纖維之間，具有較好的可紡性。但利用現(xiàn)有的設(shè)備，純紡難度較大，因此可以考慮采用低比例的蓮纖維與其他纖維進(jìn)行混紡。

3.1 紡紗品種及生產(chǎn)流程

紡紗品種為蓮/棉20/80，細(xì)度28 tex混紡紗。

選擇的蓮纖維長(zhǎng)度為30～50 mm, 主體長(zhǎng)度為45，細(xì)度為1.61 dtex, 束纖維細(xì)度20 dtex。與蓮纖維混紡的棉纖維細(xì)度為2 dtex，主體長(zhǎng)度為30 mm, 長(zhǎng)度、線密度都較適中，適合與蓮纖維進(jìn)行混紡。

生產(chǎn)流程：FA002D抓棉機(jī)×2臺(tái)(并聯(lián))→FA121型除金屬雜質(zhì)裝置→SFA035混開棉機(jī)→FA022多倉(cāng)混棉機(jī)→FA106梳針開棉機(jī)→FA133型氣動(dòng)配棉器(2路)→FA161B振動(dòng)棉箱給棉機(jī)→FA141單打手成卷機(jī)×2臺(tái)→FA201A梳棉機(jī)→FA322頭道并條機(jī)(三道)→FA491粗紗機(jī)→FA506細(xì)紗機(jī)。

3.2 紡紗工藝要點(diǎn)

(1)混合方式：蓮纖維與棉同屬纖維素纖維，各物理指標(biāo)與棉非常類似，因此采用散纖維混合的方式，蓮纖維與棉纖維采用20/80比例均勻排包。

(2)預(yù)處理：蓮纖維與麻纖維類似，初始模量較大，手感較硬，復(fù)絲結(jié)構(gòu)，動(dòng)靜摩擦因數(shù)大，摩擦容易產(chǎn)生靜電，這些因素都會(huì)影響蓮纖維的可紡性，所以投料前需要進(jìn)行給濕給油處理，控制回潮率在12%～13%，軟化纖維，減少靜電的產(chǎn)生，提高其可紡性。給濕給油處理：先將(煤油+茶油)乳化，給油比例1.2%，均勻噴灑蓮纖維，保濕堆放48 h即可使用。

(3)清花工序：蓮纖維剛度較棉大，開松過程中容易受到損傷，清花各打手速度應(yīng)比純棉產(chǎn)品適當(dāng)降低，減少對(duì)纖維損傷。清花主要打手速度如下：FA002D抓棉打手800 r/min，F(xiàn)A022打手速度260 r/min，F(xiàn)A106梳針打手速度480 r/min，F(xiàn)A141綜合打手速度903 r/min。SFA035第一打手速度539 r/min，第二打手速度454 r/min。

(4)梳棉工序：錫林、刺輥、道夫速度應(yīng)比純棉產(chǎn)品適當(dāng)降低，減少對(duì)纖維損傷。較低的刺輥速度，可以降低對(duì)棉層的打擊力度，從而減少棉結(jié)，提高成紗質(zhì)量。適當(dāng)放大錫林蓋板隔距，適當(dāng)降低道夫速度，提高蓋板速度，從而改善棉網(wǎng)質(zhì)量，減少棉結(jié)。錫林、刺輥、道夫、蓋板的速度分別為360 r/min、880 r/min、20 r/min、98.9 mm/min。梳棉過程中選擇200 mm的小漏底長(zhǎng)度，采用平刀取代除塵刀，增強(qiáng)對(duì)纖維的托持能力，降低落棉，節(jié)約成本。

(4)并條工序：由于蓮纖維與棉纖維采用散纖維混合方式，選擇三道并條有利于原料的充分混合和條子的均勻度。頭道并條采用6根并合，后牽伸倍數(shù)采用1.7；二道8根并合，后牽伸倍數(shù)為1.3；三道8根條子并合，后牽伸倍數(shù)為1.3；這樣有利于后彎鉤纖維伸直，減少棉結(jié)產(chǎn)生，提高成紗條干的質(zhì)量。

(5)粗紗工序：粗紗工序采用“大捻系數(shù)、中定量”的原則。選擇較大的粗紗捻系數(shù)(捻度45 T/m)，從而加強(qiáng)纖維運(yùn)動(dòng)控制，從而保證紗線條干均勻和光潔度，有利于細(xì)紗牽伸。適當(dāng)?shù)亩?濕定量6.8 g/10 m, 公定回潮率為10.25 %)可以減少粗紗卷繞直徑，減少意外伸長(zhǎng)，有利于紗線條干。

(6)細(xì)紗工序：采用依納V型牽伸，加壓方式采用氣動(dòng)加壓，機(jī)械狀態(tài)良好。比紡棉適當(dāng)降低車速和錠速，有利于成紗質(zhì)量。適當(dāng)增大紗線捻系數(shù)(捻度999 T/m)，減少紗線斷頭。選擇適當(dāng)比紡純棉時(shí)大號(hào)些的鋼絲圈，鋼領(lǐng)選擇邊寬3.2 mm的PG1，鋼絲圈號(hào)數(shù)選擇5/0。鋼領(lǐng)和鋼絲圈之間運(yùn)行穩(wěn)定，紡紗張力波動(dòng)小，有利于紗線質(zhì)量穩(wěn)定，毛羽減少。

3.3 成紗質(zhì)量

經(jīng)紡制蓮/棉 20/80 28 tex 紗線質(zhì)量指標(biāo)如下：百米重量偏差2.45 %，百米重量變異系數(shù)1.48 %，單紗強(qiáng)力330 cN，單紗強(qiáng)力變異系數(shù)13.5 %，單紗斷裂強(qiáng)度11.5 cN/tex,條干均勻變異系數(shù)12.5 %，克棉結(jié)雜質(zhì)總粒數(shù)79。該紗線質(zhì)量能滿足后續(xù)生產(chǎn)要求。

4 結(jié)語(yǔ)

蓮纖維的紡紗性能，介于棉纖維和麻纖維之間，具有較好的可紡性。但利用現(xiàn)有的設(shè)備，純紡難度較大，因此可以考慮采用蓮纖維與其他纖維進(jìn)行混紡。蓮纖維與棉纖維具有比較相似的物理化學(xué)性能，考慮兩種纖維進(jìn)行混紡。 根據(jù)蓮纖維和棉的特點(diǎn)選擇合適的工藝流程以及工藝參數(shù)，可紡制出能夠滿足后續(xù)生產(chǎn)需要的紗線?？梢?，蓮纖維擁有進(jìn)一步開發(fā)和利用的巨大價(jià)值。

[1] 陳東生, 甘應(yīng)進(jìn)，等.蓮纖維的力學(xué)性能[J] .紡織學(xué)報(bào)，2009(3)：18-21.

[2] 陳東生,甘應(yīng)進(jìn).蓮纖維及其制備方法與制品:中國(guó), 200610140888. 4[P]. 2008-04-23.

[3] 陳東生,何軍,王建剛,等.蓮纖維的形態(tài)研究[J].纖維素科學(xué)與技術(shù),2008,17(1):57-60.