不銹鋼纖維與阻燃粘膠的混紡工藝設(shè)計

張會娟, 張尚勇, 李瑞洲

(1.武漢紡織大學，湖北 武漢 430200； 2.河北科技大學，河北 石家莊 050018)

不銹鋼纖維具有良好的導電性能和防電磁輻射等特性,但不銹鋼纖維可紡性能差，紡紗過程中會出現(xiàn)纖維與牽伸羅拉間相對滑動、纖維間抱合力小、紗線強力低等問題[1-2]。采用阻燃粘膠與不銹鋼纖維混紡，既能降低不銹鋼纖維紡紗的難度，又能開發(fā)出具有導電、抗靜電、防輻射與阻燃一體的復合型功能織物。

下面以32 tex不銹鋼纖維含量為19.4%的混紡紗為例設(shè)計其紡紗工藝。

1 不銹鋼纖維和阻燃粘膠可紡性分析

1.1 纖維規(guī)格

(1)阻燃粘膠纖維長度為38 mm,細度1.67 dtex,極限氧指數(shù)LOI值約為33%。

(2)不銹鋼纖維的長度為40 mm,直徑為6 μm。

1.2 不銹鋼纖維與阻燃粘膠的強伸性能

采用YG004型電子單纖維強力儀，CRE拉伸方式，拉伸速度為20 mm/min，測得50根試樣結(jié)果取平均值。實驗條件為溫度20 ℃，相對濕度65%[3]，測定不銹鋼纖維和阻燃粘膠纖維拉伸性能的各項指標見表1。

表1 粘膠纖維和不銹鋼纖維的強伸性指標

從表1中的數(shù)據(jù)可以看出，不銹鋼纖維的斷裂強力較大，斷裂伸長率比較小，屬于硬而脆型纖維；粘膠纖維的斷裂強力較小，斷裂伸長率較大，屬于軟而韌型纖維。

1.3 不銹鋼纖維與阻燃粘膠的摩擦系數(shù)測試

根據(jù)絞盤法測定紡織材料摩擦系數(shù)的原理，采用Y151型纖維摩擦系數(shù)測定儀，實驗條件為溫度20℃，相對濕度65%，測定不銹鋼纖維和阻燃粘膠纖維的動摩擦和靜摩擦系數(shù)[4-5]。分別制作5個不銹鋼纖維棍和五個粘膠纖維棍，準備五個不銹鋼棍和膠輥，分別進行30組實驗。 計算統(tǒng)計得不銹鋼纖維與阻燃粘膠摩擦系數(shù)見表2。

表2 不銹鋼纖維與阻燃粘膠摩擦系數(shù)

從表2中可以看出，不銹鋼纖維與鋼棍、不銹鋼纖維棍及阻燃粘膠纖維棍之間不僅摩擦系數(shù)小，而且動態(tài)摩擦系數(shù)小于靜態(tài)摩擦系數(shù)，意味著在紡紗過程中纖維與牽伸羅拉間可能具有相對滑動、纖維間抱合力小甚至紗線中纖維易滑脫而導致強力低等問題。同時不銹鋼纖維間摩擦系數(shù)較低，在并條過程中條子極易被拉斷，因此在并條時可采取與阻燃粘膠條一起喂入，以增強條子強力，防止斷條。

2 紡紗工藝設(shè)計

由于不銹鋼短纖密度較大，剛性強，與阻燃粘膠的性能差異很大，纖維在梳棉機中不能很好地轉(zhuǎn)移到錫林上，所以不適宜使原料在開清棉進行直接混和，否則易造成纖維層分層現(xiàn)象和不銹鋼纖維不必要的損失[6-7]，因此采用條子混和的方法為宜。

2.1 工藝流程

采用傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗流程，將阻燃粘膠纖維與不銹鋼纖維在并條工序中進行混紡，紡紗工藝流程如下：

粘膠混合開松(FKW350Ⅱ型梳針式雙滾筒開松機)→梳理(A186F梳棉機)→并條

2.2 紡紗工藝參數(shù)

2.2.1并條工藝參數(shù)

通過本工序?qū)⒆枞颊衬z纖維和不銹鋼纖維以條子采用一道預并和兩道混并的形式混合。首先將定量為20 g/5m的粘膠纖維和20.4 g/5m的不銹鋼纖維條子以1∶5的比例進行預并條，再將預并條、不銹鋼纖維條子和粘膠纖維條子以1∶1∶4的比例進行二并，最后將所得混合條子進行三道并條。工藝參數(shù)見表3。

2.2.2粗紗工藝參數(shù)

紡制粗紗時采用的是A456D型粗紗機，其牽伸形式為三羅拉雙短皮圈牽伸，YT12150A型彈簧搖架加壓。工藝參數(shù)見表4。

2.2.3細紗工藝參數(shù)

細紗工序采用DSSp-01型數(shù)字式小樣細紗機，規(guī)格為C12W12-3-1。該設(shè)備是天津工業(yè)大學紡織學院開發(fā)研制的，屬于數(shù)字化小樣紡紗快速反應系統(tǒng)之一，其工藝參數(shù)見表5。

表3 A272F并條機工藝參數(shù)

表4 A456D型粗紗機的工藝參數(shù)

表5 細紗機的工藝參數(shù)

3 問題與措施

3.1 并條工序

不銹鋼纖維之間抱合力較低，容易斷頭，采用純不銹鋼纖維條可以與阻燃粘膠纖維條一同喂入，以防止不銹鋼纖維條斷頭。生條在經(jīng)過牽伸時容易堵塞喇叭口，使纖維條纏繞在牽伸羅拉上，造成原料的浪費[8]。出現(xiàn)這種情況時，可以調(diào)整牽伸羅拉隔距，增加車間的濕度，以防止堵塞和纏繞等情況的發(fā)生。同時適當增大膠輥硬度，有利于增大纖維的握持力，可保證牽伸順利進行。紡紗過程中不銹鋼纖維條子與并條機的導條輥接觸時會產(chǎn)生電火花，會有一定的危險性，解決的辦法是關(guān)閉斷頭自停裝置，以此來防止電火花的產(chǎn)生。

3.2 粗紗工序

粗紗工序中捻度選擇不宜太大，否則給細紗工序增加牽伸負擔。紡紗過程中發(fā)現(xiàn)，紡紗時因空氣干燥易產(chǎn)生摩擦靜電[9]，造成纖維纏繞膠輥，影響紡紗工序正常進行，增大空氣濕度后，效果得到明顯改善。

3.3 細紗工序

由于不銹鋼纖維的密度大，在紡紗過程中氣圈較大易碰擋紗板，影響紗線的毛羽指數(shù)，故在實驗過程中我們更換了較重鋼絲圈，情況有所好轉(zhuǎn)。在試紡時出現(xiàn)“硬頭”現(xiàn)象，通過提高細紗機后區(qū)牽伸倍數(shù)，變大膠輥增強對須條的握持力，使情況得到了改善。同時調(diào)節(jié)羅拉隔距進一步改善了紗線的條干均勻度。

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