菠蘿葉纖維多纖混紡紗的開發(fā)

商大偉　徐穎　張玉清

摘要：探討精梳棉/納米銀抗菌滌綸/菠蘿葉纖維50/30/20 18.2tex三組分混紡紗的生產(chǎn)要點。介紹了菠蘿葉纖維的性能特點。根據(jù)各組分纖維的性能和混紡比例，針對性地設計了各組分纖維的混合方法及紡紗生產(chǎn)工藝流程，優(yōu)化配置各工序工藝參數(shù)并采取了必要的關鍵技術措施，紡制出了質(zhì)量水平較高的菠蘿葉纖維多纖混紡紗。

關鍵詞：菠蘿葉纖維；納米銀抗菌滌綸；混紡紗；工藝

被譽為繼棉、毛、絲、苧麻之后的第五種天然高檔纖維的菠蘿葉纖維[1]，又稱鳳梨麻、菠蘿麻，取自于鳳梨植物的葉片中，由許多纖維束緊密結(jié)合而成[2]。菠蘿葉纖維是一種具有良好的環(huán)保和服用性能的綠色纖維，因其具有良好的抑菌防臭性能，是功能性生態(tài)紡織材料[3]。因而菠蘿葉纖維其開發(fā)利用引起世界紡織業(yè)的極大關注，其纖維織物亦逐漸受到人們的青睞[4]。

菠蘿葉纖維、納米銀抗菌滌綸纖維與精梳棉混紡成紗后，可用作針織紡織品的高端面料用紗。不同功能、不同纖度的三種差別化纖維混紡成紗，不但實現(xiàn)了各組分原料的性能互補，提高了菠蘿葉纖維的可紡性能，有利于紡紗過程的順利進行，改善紗線內(nèi)在及外觀質(zhì)量，而且還可使三種纖維的優(yōu)良功能集于一體，從而提高了產(chǎn)品的附加值。

1 原料選用、性能及紡紗品種的設計

設計開發(fā)的品種為精梳棉/納米銀抗菌滌綸/菠蘿葉纖維50/30/20 18.2tex三組分混紡紗。菠蘿葉纖維類似于其他麻纖維，抱合力差，因此設計產(chǎn)品混紡比例不宜過高，選定20%；添加30%的納米銀抗菌滌綸短纖以提高產(chǎn)品抑菌性、紗線強度和保證原料的可紡性；50%精梳棉為產(chǎn)品組分主體，使成紗又不失棉纖維的舒適豐滿特性。

菠蘿葉纖維由中國熱帶農(nóng)業(yè)科學院提供。納米銀抗菌滌綸纖維選用中國石化集團公司生產(chǎn)的1.67dtex×38mm棉型短纖。精梳棉纖維選用品級高、成熟度好、細度細的新疆137長絨棉。精梳棉條由青島紡聯(lián)集團購入。

在標準試驗條件下，經(jīng)測試，菠蘿葉纖維、納米銀抗菌滌綸和棉纖維的性能指標如下：納米銀抗菌滌綸纖維斷裂強度4.62cN/dtex、斷裂伸長率22.09%、質(zhì)量比電阻1.87×108 Ω·g/cm2。菠蘿葉纖維的平均長度30mm、斷裂強度4.58cN/dtex、斷裂伸長率3.85%、初始模量96 cN/dtex，斷裂功0.65 cN·cm；棉纖維斷裂強度3.2 cN/dtex、斷裂伸長率6.1%。

用TSM-6390LV掃描電子顯微鏡觀察菠蘿葉纖維的縱向和橫向形態(tài)SEM照片見圖1。

（a） （b）

圖1 菠蘿葉纖維縱向（a）和橫向（b）形態(tài)SEM照片

2 紡紗方案的設計及工藝流程的確定

2.1 紡紗方案的設計

菠蘿葉單纖維長度較短，細度較粗、硬脆，在棉紡設備上單獨成紗困難[5]，需要與其他柔性較好的纖維混紡成紗。菠蘿葉纖維、納米銀抗菌滌綸纖維性能差異雖然較大，但為了提高菠蘿葉纖維的可紡性，在紡紗方案設計上，采取菠蘿葉纖維、納米銀抗菌滌綸纖維混合成條經(jīng)預并條后再與精梳棉條混合的工藝方案。

將納米銀抗菌滌綸纖維與經(jīng)過預處理的菠蘿葉纖維按60/40的混紡比例采取原料稱重混合法混棉，經(jīng)短流程清梳聯(lián)合機組、一道并條后制成納米銀抗菌滌綸/菠蘿葉纖維混合預并條，而棉纖維則通過常規(guī)的開清、梳棉、預并、精梳后，在并條工序與納米銀抗菌滌綸/菠蘿葉纖維混合預并條以50/50的混紡比進行混并和牽伸。

考慮到菠蘿葉纖維紡紗過程中會產(chǎn)生較多落麻，菠蘿葉纖維投料在設計混紡比的基礎上增加3%，以保證成紗混紡比的準確。

2.2 紡紗工藝流程

2.2.1 納米銀抗菌滌綸/菠蘿葉纖維混合預并條工藝流程

納米銀抗菌滌綸+菠蘿葉纖維人工稱重混合→DSBL-01型清梳聯(lián)合機（DSOp-01型開松機→DSFa-01型輸棉風機→DSMi-01型混棉機→DSFe-01自動喂棉機→DSCa-11A型梳棉機）→FA306并條機→納米銀抗菌滌綸/菠蘿葉纖維混合預并條。

2.2.2 并條混合及紡紗工藝流程

納米銀抗菌滌綸菠蘿葉纖維混合預并條

→FA306并條機（三道）→DSRo-01型數(shù)字式粗

精梳棉條

紗機→DSSp-01型數(shù)字式細紗機。

3 各工序的工藝配置及質(zhì)量控制要點

3.1 菠蘿葉纖維預處理

菠蘿葉纖維可紡性能差，含有雜質(zhì)，長度不勻率較大，纖維束黏結(jié)且含有較多殘膠纖維。為了實現(xiàn)在棉紡設備上的順利生產(chǎn)，需要對菠蘿葉纖維進行預開松，其目的是提高菠蘿葉纖維的可紡性、改善纖維分離度和減少紡紗過程中的落耗。預開松處理在FK-500紡織纖維開松機上進行。同時要適當調(diào)整開松機的相關工藝參數(shù)設置，利于打斷部分超長倍長和打開并絲纖維并提高落雜率。

另外，菠蘿葉纖維如在常規(guī)溫濕度條件下開松打擊、梳理、牽伸，纖維易脆斷，影響成紗質(zhì)量和制成率，所以為增加纖維的柔軟度、增強纖維間抱合力、改善纖維的表面性能和可紡性能，經(jīng)預開松后的菠蘿葉纖維須給油給濕對纖維進行養(yǎng)生處理。抗靜電劑、抱合劑和柔軟劑與水按1∶9的配比配制成油劑處理液。處理液與原料的質(zhì)量比為1∶100，將處理液均勻地噴灑在菠蘿葉纖維原料上，在25℃環(huán)境里密封放置24 h以上。

3.2 精梳棉纖維工藝

棉纖維從清梳聯(lián)到精梳各工序采用傳統(tǒng)的純棉精梳工藝配置，制成精梳棉條，不再贅述。精梳棉條定量為16.3 g/5m。

3.3 納米銀抗菌滌綸菠蘿葉纖維混合生條紡制工藝

納米銀抗菌滌綸纖維與經(jīng)過預處理的菠蘿葉纖維稱重混合，經(jīng)DSBL-01型數(shù)字式清梳聯(lián)合機后制成納米銀抗菌滌綸菠蘿葉纖維混合生條。生產(chǎn)中采取了“充分混合、適中隔距、慢速度、減少打擊、早落防碎、少傷纖維”的工藝原則，同時要提高混合纖維的轉(zhuǎn)移率，防止纖維過多的搓揉與糾纏。

在梳棉工藝設計中，兼顧梳理與減少損傷纖維。錫林刺輥間采用較大的速比，并盡可能減小錫林與刺輥、錫林與道夫隔距，利于纖維的良好轉(zhuǎn)移、充分梳理和減少纖維的返花、棉結(jié)的產(chǎn)生。

清梳聯(lián)合機各單機的主要工藝參數(shù)配置如下：

DSOp-01型開松機：開松輥轉(zhuǎn)速280 r/min、給棉簾線速度2.42 m/min、剝棉羅拉轉(zhuǎn)速186 r/min、開松速比369倍。

DSFa-01型輸棉風機轉(zhuǎn)速960 r/min。

DSMi-01型混棉機：斜釘簾線速度22.5 m/min、剝棉輥轉(zhuǎn)速89.6 r/min、小開松輥轉(zhuǎn)速373 r/min，角釘簾-均棉羅拉隔距60 mm、角釘簾-壓棉簾隔距70 mm。

DSFe-01自動喂棉機：振蕩板振動頻率274次/min。

DSCa-11A型梳棉機：梳棉機主要牽伸配置為總牽伸倍數(shù)60倍、錫林轉(zhuǎn)速500 r/min、錫林刺輥速比2.0∶1、蓋板速度200 mm/min。主要隔距配置見表1所示。

3.4 預并及混并條

針對納米銀抗菌滌綸菠蘿葉纖維混合生條中纖維結(jié)構(gòu)紊亂、整齊度差、重量不勻率差別大等缺陷，為有效控制熟條條干水平、保證混合均勻和混紡比準確，納米銀抗菌滌綸菠蘿葉纖維混合生條經(jīng)預并后，再和精梳棉條進行3道混并條的工藝配置。預并條工藝總牽伸倍數(shù)小于并合數(shù)、羅拉隔距和后區(qū)牽伸倍數(shù)偏大設計，以改善纖維的伸直平行度?；觳?道并條按“倒牽伸、輕定量、中隔距”工藝原則，并且末并的后區(qū)牽伸倍數(shù)小于混頭并、二并，利于成紗條干水平的提高、單紗強力不勻率的降低和棉結(jié)的產(chǎn)生[6]。

預并及混并條主要工藝參數(shù)見表2所示。

3.5 粗紗工序

粗紗工序中，偏大設計粗紗捻系數(shù)，從而增加了菠蘿葉纖維部分轉(zhuǎn)移到紗條內(nèi)部的概率，對減少毛羽的產(chǎn)生起到了較好的作用。使用抗繞性較好的皮輥，減少了纏繞現(xiàn)象的產(chǎn)生。采用較小后區(qū)牽伸倍數(shù)，使具有結(jié)構(gòu)緊密的紗條進入主牽伸區(qū)，利于保證條干均勻度。主要工藝設計：粗紗定量4.75 g/10 m，羅拉隔距10mm×29mm×40mm，后區(qū)牽伸1.19倍，前羅拉速度178 r/min，捻系數(shù)90。

3.6 細紗工序

由于菠蘿葉纖維的彈性差、短纖維較多，因此細紗工序以減少斷頭和毛羽，保證紗線中菠蘿葉纖維的含量、提高條干水平為側(cè)重點。較大捻系數(shù)設計、大的后區(qū)羅拉隔距、小的后區(qū)牽伸倍數(shù)、降低細紗車速和提高車間溫濕度等措施來改善其成紗質(zhì)量。主要參數(shù)為：羅拉隔距18 mm×30 mm，捻系數(shù)360，后區(qū)牽伸倍數(shù)1.15倍，定量1.715g/100m。

標準試驗條件下對成紗質(zhì)量指標進行測試，試驗結(jié)果如下：條干CV值15.2%，斷裂強度13.21cN/dtex，單強CV值10.6%，斷裂伸長率8.5%，百米重量CV值2.15%，-50%細節(jié)、+50%粗節(jié)、+200%棉結(jié)分別為50個/km、90個/km、120個/km。

4 結(jié)語

菠蘿葉纖維雖然具有較高的斷裂強度，但纖維硬脆、長度差異較大、抱合力較差、斷裂伸長率較小，所以在棉紡設備上開發(fā)菠蘿葉多纖產(chǎn)品時混紡比例不易過高，以20%左右為宜。紡紗方案的設計及工藝流程的確定中，菠蘿葉纖維的混合方式、預開松、加油劑給濕養(yǎng)生處理和菠蘿葉纖維混合生條預并工藝是紡紗順利如否和提高成紗質(zhì)量的關鍵所在。在整個工藝參數(shù)設計時，清梳工序盡量減少對菠蘿葉纖維的損傷、防止纖維過多糾纏而產(chǎn)生棉結(jié)；在條、粗、細各工序中加強對纖維控制，改善半成品及成紗結(jié)構(gòu)并系統(tǒng)設計粗細紗工藝參數(shù)配置等措施，都取得了很好的生產(chǎn)效果，紡制出了較高質(zhì)量的精梳棉/納米銀抗菌滌綸/菠蘿葉纖維50/30/20 18.2tex多纖混紡紗。

參考文獻：

[1] 郭愛蓮.菠蘿葉纖維的性能及應用[J].山東紡織科技，2005（6）：49-51.

[2]王紅，邢聲遠.菠蘿葉纖維的開發(fā)與應用[J].紡織導報，2010（3）：52-54.

[3]張勁，鄧干然，周建南.菲律賓熱帶作物纖維的開發(fā)利用[J].中國熱帶農(nóng)業(yè)，2006（6）：25.

[4]劉恩平，郭安平，郭運玲，等.菠蘿葉纖維的開發(fā)與應用現(xiàn)狀及前景[J].紡織導報，2006（2）：32-35.

[5]郁崇文，張元明，姜繁昌，等.菠蘿纖維的紡紗工藝研究[J].紡織學報，2000，21：352-354.

[6]謝春萍，吳敏，王建坤.紡紗工程[M].北京：中國紡織出版社，2012.

（作者單位：商大偉，青島市纖維紡織品監(jiān)督檢驗研究院；徐穎，青島出入境檢驗檢疫局；張玉清，青島大學纖維新材料與現(xiàn)代紡織國家重點實驗室）