不銹鋼纖維純紡紗工藝探討*

曹紅梅

( 陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽(yáng)712000)

不銹鋼纖維具有導(dǎo)電、傳熱、耐高溫、耐腐蝕等特點(diǎn)，其特性是其它材料所無(wú)法替代的。

近年來(lái)，我國(guó)不銹鋼纖維制品已經(jīng)在電力、軍工、冶金、化工等方面得到應(yīng)用，純不銹鋼纖維織物可用于高溫氣體粉塵密封、過(guò)濾、高溫除塵、熱工件傳送帶、隔熱簾、耐熱緩沖墊等方面。因此，該產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景和很高的研究開發(fā)價(jià)值。但是純不銹鋼纖維織物因加工難度較大而一直處于試樣階段。我們的課題組經(jīng)過(guò)兩年多時(shí)間的研究，解決了純不銹鋼纖維布生產(chǎn)中的許多技術(shù)難題，探索出了一條較為理想的工藝技術(shù)路線，批量紡織純不銹鋼纖維布300 多平方米，產(chǎn)值達(dá)30 多萬(wàn)元。

1 原料規(guī)格

原料的規(guī)格直接關(guān)系到纖維的可紡性能、工藝配置、成紗質(zhì)量和產(chǎn)品風(fēng)格，我們選用的原料其技術(shù)性能參數(shù)如表1 所示。由不銹鋼纖維長(zhǎng)絲通過(guò)五羅拉牽切機(jī)制成的牽切條質(zhì)量如表2 所示。

表1 原料技術(shù)性能參數(shù)Table 1 Technical performance parameters of raw materials

表2 牽切條質(zhì)量Table 2 Quality of lead

2 原料與紡紗及產(chǎn)品的關(guān)系

2.1 含油率

不銹鋼牽切條的含油率是關(guān)系到紡紗能否順利進(jìn)行的重要因素之一。如含油過(guò)多，纖維之間就會(huì)相互粘連，造成牽伸不開，斷頭嚴(yán)重;如含油過(guò)低，條子抱合力差，飛花嚴(yán)重，紗發(fā)毛，易斷頭，無(wú)法正常成紗。因此要合理控制給油量，以0.2% ～0.5%為宜。同時(shí)，油的品種以植物油經(jīng)過(guò)充分乳化為好。并且要注意均勻連續(xù)上油。

2.2 纖維長(zhǎng)度及其整齊度

長(zhǎng)而均勻的纖維有利于成紗強(qiáng)力的提高和條干均勻度的改善。不銹鋼纖維牽切條的纖維長(zhǎng)度在一定范圍內(nèi)是可調(diào)的，其長(zhǎng)度應(yīng)與紡紗設(shè)備部件的結(jié)構(gòu)、規(guī)格相適應(yīng)，滿足紡紗工藝要求。同時(shí)，纖維整齊度要好。如有超長(zhǎng)纖維存在，易因牽伸不開而斷頭;如短絨率過(guò)高，同樣增加斷頭并降低了制成率。要求其長(zhǎng)度變異系數(shù)小于30%，20mm 以下短絨率小于10%。

2.3 纖維細(xì)度

在紡制號(hào)數(shù)相同的細(xì)紗時(shí)，纖維的細(xì)度愈細(xì)，細(xì)紗截面中的纖維平均根數(shù)愈多，纖維的接觸面也隨之加大，從而增加了纖維的滑脫阻力，有利于纖維強(qiáng)力利用系數(shù)的提高。同時(shí)對(duì)不銹鋼纖維來(lái)說(shuō)，纖維過(guò)細(xì)，原料成本太大。不銹鋼纖維直徑一般有6μm、8μm、10μm 三種，我們選用8μm 的一種。

2.4 牽切條定量及其不勻率

在滿足不銹鋼纖維長(zhǎng)度指標(biāo)的前提下，為提高產(chǎn)量可偏大掌握牽切條定量。但要嚴(yán)格控制不勻率。

2.5 牽切條卷裝

要求牽切條排列均勻、引出順利，無(wú)相互粘連現(xiàn)象。

3 工藝流程

不銹鋼牽切條——并合——紡紗——捻線——槽筒

整經(jīng)——穿經(jīng)——卷緯——織布——修整——成品布

該流程采用兩根不銹鋼牽切條并合后直接喂入AS5llA 細(xì)紗小樣機(jī)，捻線后再套用常規(guī)的織造設(shè)備，具有工藝流程短、制成率高、設(shè)備投資少等優(yōu)點(diǎn)。我們選用細(xì)紗小樣機(jī)，是因?yàn)椴讳P鋼纖維價(jià)格昂貴，每公斤高達(dá)500 多元，能否提高制成率、降低成本是該產(chǎn)品投入實(shí)際生產(chǎn)的重要因素;不銹鋼纖維比重大、剛度大、粗硬挺直、彈性差、纖維間抱合力差，摩擦系數(shù)大，紡紗時(shí)離心力大，加捻成紗困難;使用一般的新型紡紗方法或常規(guī)的環(huán)錠紡均不能取得令人滿意的效果，而細(xì)紗小樣機(jī)可以隨時(shí)停車、處理斷頭，并且細(xì)紗小樣機(jī)是超大牽伸，可直接喂入并合后的不銹鋼牽切條，既改善了成紗質(zhì)量，又縮了工藝流程、減少了消耗。因此，細(xì)紗小樣機(jī)是紡制純不銹鋼纖維較為理想的設(shè)備。

4 主要工藝配置及技術(shù)條件

4.1 紡紗工藝參數(shù)的選擇

4.1.1 紡紗速度

成紗時(shí)紗線所受的離心力與纖維質(zhì)量和錠速的平方成正比?？紤]到不銹鋼纖維比重是普通纖維的5 ～8 倍，為控制紡紗加捻氣圈和紡紗強(qiáng)力、減少斷頭，要相應(yīng)減慢錠子速度和紡紗速度，紡紗時(shí)才不致使離心力過(guò)大而斷頭。一般環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的最低錠速在8000 轉(zhuǎn)/分左右，這個(gè)速度對(duì)紡制純不銹鋼紗來(lái)說(shuō)還是太高。我們把細(xì)紗小樣機(jī)的速度降至4800 轉(zhuǎn)/分，這樣可以提高紡紗效率。

4.1.2 支數(shù)

不銹鋼纖維用于純紡，由于其本身的特點(diǎn)，可紡支數(shù)低。我們?cè)嚰徚?Nm ～12Nm 單紗，認(rèn)為紡紗支數(shù)以5Nm ～8Nm 為最佳。如紡紗支數(shù)過(guò)低，紡紗離心力很大，成品成本高;紡紗支數(shù)過(guò)高，成紗困難，強(qiáng)力低，無(wú)法織造，則無(wú)實(shí)用價(jià)值。

4.1.3 捻系數(shù)

不銹鋼纖維粗硬、無(wú)彈性，加捻時(shí)捻度傳送困難，而且不銹鋼紗的直徑比同支數(shù)的普通紗直徑要小得多。因此，從理論上分析不銹鋼纖維紡紗采用的捻系數(shù)要比普通紗來(lái)得高。我們就不同支數(shù)、不同捻系數(shù)的紗線采用正交試驗(yàn)法對(duì)它們的強(qiáng)力、伸長(zhǎng)、可紡性進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明，紗線的強(qiáng)力、伸長(zhǎng)、紡紗時(shí)斷頭及單紗扭結(jié)均與捻系數(shù)有關(guān)。為便于以后工序生產(chǎn)，捻系數(shù)以偏小掌握為好。

4.1.4 牽伸與并合

采用兩根牽切條并合后喂入細(xì)紗小樣機(jī)，有利于提高成紗條干。后區(qū)牽伸倍數(shù)可稍大，以1.42 左右為宜。

4.1.5 鋼絲圈

以G 型為佳。為減小紡紗張力鋼絲圈重量較常規(guī)適當(dāng)減輕。同時(shí)，由于不銹鋼纖維本身是金屬，在加捻與卷繞過(guò)程中，紗線與鋼絲圈的摩擦劇烈，鋼絲圈容易磨損而起溝槽，因此，要注意及時(shí)調(diào)換，同樣紗線對(duì)導(dǎo)紗鉤等通道部件磨損也相當(dāng)嚴(yán)重，應(yīng)注意加強(qiáng)檢查。一般6Nm 紗用12 號(hào)鋼絲圈。

4.1.6 其它工藝參數(shù)

純不銹鋼纖維紡紗是用無(wú)捻度的牽切條直接喂入細(xì)紗機(jī)，所以隔距宜偏小掌握。其皮輥壓力偏大掌握，分布宜前大后小，可適當(dāng)加大皮輥徑。不銹鋼纖維無(wú)捻度平行喂入，須條呈松散狀，所以集合器開口要和須條寬度相適應(yīng)，偏小掌握。選用專用的前區(qū)集合器和導(dǎo)條式后區(qū)集合器比較理想。

4.2 Nm 紗線質(zhì)量

測(cè)試6Nm 紗線的性能指標(biāo)如表3 所示。

表3 6Nm 紗線的性能指標(biāo)Table 3 6Nm yarn quality

4.3 捻線

對(duì)純不銹鋼單紗，由于其極易扭結(jié)，用常規(guī)上漿的方法無(wú)任何作用，所以必須合股捻線才能用于織造。

4.3.1 機(jī)型與速度

與紡紗同理，其捻線速度也須降低。我們改裝AS5llA 細(xì)紗小樣機(jī)為小型捻線機(jī)，將錠子速度降至4800 轉(zhuǎn)/分，這樣斷頭較少。

4.3.2 捻度

不銹鋼纖維剛度比普通纖維要大得多，成紗后如捻度偏大，紗線稍一松弛就馬上會(huì)扭結(jié)成小辮子，難以拉伸開。所以在保證強(qiáng)力的前提下應(yīng)盡量降低捻度。經(jīng)試驗(yàn)，對(duì)6Nm/2 股線捻度采用280 捻/m 左右為好。

4.3.3 退繞方法

不銹鋼纖維成紗后極易扭結(jié)，用普通縱向退繞的方法無(wú)法生產(chǎn)，紗線退繞時(shí)產(chǎn)生無(wú)數(shù)小辮子。為此我們采用了橫向退繞的方法，退繞時(shí)加上適當(dāng)?shù)膹埩?，這樣紗線始終呈緊張狀態(tài)，能夠保證捻線質(zhì)量。

4.3.4 6Nm/2 股線質(zhì)量

強(qiáng)力805 CN，伸長(zhǎng)0.75%。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，純不銹鋼纖維織物因加工難度較大，通過(guò)研究探索出了一條較為理想的工藝技術(shù)路線，該產(chǎn)品具有廣闊的市場(chǎng)前景。

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