不同混紡比的甲殼質(zhì)纖維/納米銀抗菌滌綸緊密紡成紗工藝與性能分析

文/倪玉婷

甲殼質(zhì)纖維是甲殼質(zhì)經(jīng)濃酸處理后的衍生物，如果與滌綸中長纖維混紡，則產(chǎn)品會具有兩種纖維的優(yōu)異特性。它既具備滌綸的挺括、快干又可克服滌綸不易染色、吸濕性差特點(diǎn)，使混紡產(chǎn)品也具備粘膠基甲殼質(zhì)纖維的易染色、手感好、吸濕性強(qiáng)、抗菌保健、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，混紡能夠改善甲殼質(zhì)纖維的可紡性，能實現(xiàn)多種纖維優(yōu)勢互補(bǔ)，可以滿足人們對不同功能的多樣性需求。本文探究不同混紡比納米銀抗菌滌綸纖維粘膠基甲殼質(zhì)緊密紡成紗工藝，并與環(huán)錠紡的產(chǎn)品力學(xué)性能進(jìn)行分析比較。

1 原料性能

所用原料是山東海龍集團(tuán)生產(chǎn)1.33dtex×38mm粘膠基甲殼質(zhì)纖維。此纖維排列整齊，在顏色上略呈淡黃色，外觀上很像粘膠，手感卻比粘膠短纖維硬、滑爽。中國石化公司產(chǎn)的1.33dtex×38mm納米銀抗菌滌綸，纖維伸直度好。

在溫度20℃、相對濕度55%條件下以上兩種纖維物理性能指標(biāo)如表1。

表1 納米銀抗菌滌綸與甲殼素纖維物理性能

2 成紗規(guī)格與紡紗工藝流程

以純抗菌滌綸纖維、70/30、50/50、30/70、純甲殼質(zhì)纖維的混紡比與纖度1.33dtex粘膠基甲殼質(zhì)纖維混紡成紗，成紗的特數(shù)為18.5tex。

從表1可以看到納米銀抗菌滌綸和粘膠基甲殼質(zhì)兩種纖維的斷裂強(qiáng)度、初始模量、比電阻、卷曲彈性回復(fù)率等各性能相接近，由于所需要的紗線量不大，為保證混紗混合的均勻性，一般的做法是采用料混而不是條混。

生條制作：甲殼質(zhì)黏膠/抗菌滌綸纖維—FK-500開松機(jī)—FTW155CR自動喂毛機(jī)—A186F梳棉機(jī)。

成紗：混紡生條—FA302并條機(jī)（三道）—DSRo-01型數(shù)字式小樣粗紗機(jī)—DSSp-01型數(shù)字式小樣細(xì)紗機(jī)。

2.1 開喂棉工序

根據(jù)實驗室現(xiàn)有紡紗條件和粘膠基甲殼質(zhì)纖維、納米銀抗菌滌綸纖維的性能特點(diǎn)，采取了經(jīng)開松機(jī)開松除雜、自動喂毛機(jī)均勻自動喂給混合均勻的工藝路線，并相應(yīng)地采取了“減少打擊多開松、薄棉層喂入、少落混合均勻為主”的工藝原則，工藝試驗過程中增大了金屬給棉羅拉與小錫林之間隔距并且選取了較低的錫林轉(zhuǎn)速，避免了纖維的損傷。另外加大了風(fēng)扇轉(zhuǎn)速度，這樣增加了對棉流的吸附力使筵棉均勻輸送給喂毛機(jī)。

FK500開松機(jī)主要工藝參數(shù)設(shè)計為：風(fēng)扇轉(zhuǎn)速1250r/min，錫林速度460r/min，給棉羅拉與錫林隔距0.40mm，給棉羅拉轉(zhuǎn)速12r/min。

2.2 梳棉工序

納米銀抗菌滌綸纖維或粘膠基甲殼質(zhì)纖維棉層由喂毛機(jī)的導(dǎo)棉羅拉和輸棉簾輸送給A186H型梳棉機(jī)的給棉羅拉而進(jìn)入梳棉機(jī)，梳棉工序開始。

為保證生條的質(zhì)量，梳棉工序采取“小的隔距以加強(qiáng)分梳、較低的錫林轉(zhuǎn)速以防損傷、較小的棉條定量高轉(zhuǎn)移率”的工藝原則。梳棉工序中很重要的一個問題是條干的制成率，操作不當(dāng)會使條干惡化，并使后續(xù)的并條工序的任務(wù)難以完成。在道夫前設(shè)計加裝了皮圈導(dǎo)棉裝置以增加對棉網(wǎng)的輸送和牽引，防止了條干的惡化。

A186H型梳棉機(jī)主要紡紗工藝參數(shù)如表2、表3所示。

表2 主要速度配置

表3 主要隔距配置mm

2.3 并條工序

并條工序的主要目的是在梳棉工序之后對纖維進(jìn)一步進(jìn)行混合與均勻，做成半熟條、熟條。不僅利用牽伸的手段使纖維伸直平行和提高纖維的分離度，改善條子的內(nèi)在結(jié)構(gòu)，而且采用反復(fù)并合和牽伸的方法實現(xiàn)單纖維間的充分混合。

試驗中采取了三道并條并合的方式，頭并牽伸倍數(shù)小、二三并總牽伸倍數(shù)大于并合數(shù)的順牽伸工藝配置，利于條干均勻度的提高。

并條工序主要工藝參數(shù)見表4。

表4 并條工序參數(shù)

紡出熟條定量：純甲殼質(zhì)粘膠纖維定量為15.00g/5m，甲殼質(zhì)粘膠/抗菌滌綸混紡比70/30定量為17.40 g/5m，甲殼質(zhì)粘膠/抗菌滌綸混紡比50/50定量為13.35 g/5m，甲殼質(zhì)粘膠/抗菌滌綸混紡比30/70熟條定量為16.90g/5m；純抗菌滌綸纖維定量為16.65 g/5m,

2.4 粗紗工序

粗紗工序中采取“較小的粗紗定量、稍大的后區(qū)牽伸和小的總牽伸倍數(shù)、較高粗紗捻系數(shù)”的工藝原則。粗紗工序中定量應(yīng)根據(jù)設(shè)備性能、機(jī)械狀態(tài)、車間溫濕度大小及粗紗供應(yīng)情況而定。

因喂入粗紗機(jī)的前彎鉤纖維較多，總牽伸倍數(shù)過大時對伸直前彎鉤不利。

稍大的后區(qū)牽伸倍數(shù)，以使后區(qū)牽伸力與握持力相適應(yīng)，防止出硬頭或條干惡化。

設(shè)計粗紗定量為4.8g/10m，根據(jù)熟條定量與粗紗定量的比值計算出牽伸倍數(shù)。對照表5，找出相應(yīng)的齒數(shù)。

計算公式：牽伸倍數(shù)=（熟條定量*2）/粗紗定量。

相應(yīng)齒輪數(shù)為：純甲殼質(zhì)粘膠纖維牽伸倍數(shù)為6.25，相應(yīng)配套齒輪齒數(shù)為53，甲殼質(zhì)粘膠/抗菌滌綸混紡比70/30牽伸倍數(shù)為7.25，相應(yīng)配套齒輪齒數(shù)為46，甲殼質(zhì)粘膠/抗菌滌綸混紡比50/50牽伸倍數(shù)為5.56，相應(yīng)配套齒輪齒數(shù)為60，甲殼質(zhì)粘膠/抗菌滌綸混紡比30/70牽伸倍數(shù)為7.04，相應(yīng)配套齒輪齒數(shù)為47；純抗菌滌綸纖維牽伸倍數(shù)為6.93，相應(yīng)配套齒輪齒數(shù)為48。

表6為粗紗主要工藝參數(shù)設(shè)計。

2.5 細(xì)紗工序

細(xì)紗工序要完成的目標(biāo)是將粗紗抽長拉細(xì)，然后給拉長的須條加捻，賦予成紗一定的強(qiáng)度、彈性和光澤。

細(xì)紗工序主要工藝參數(shù)為：羅拉中心距44mm×65mm，后區(qū)牽伸倍數(shù)1.134倍，捻度為75捻/10cm，前羅拉轉(zhuǎn)速185 r/min，鉗口隔距2.5mm。

緊密紡紗的原理是在傳統(tǒng)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)牽伸裝置前面再設(shè)置一個集聚機(jī)構(gòu)，緊密紗可以減少毛羽。DSSp-01型數(shù)字式小樣細(xì)紗機(jī)采用三羅拉緊密紡，三羅拉的齒輪箱為迷宮密封，有效阻止飛花進(jìn)入。負(fù)壓管分為單股負(fù)壓管和雙股負(fù)壓管，雙股負(fù)壓管用于賽絡(luò)紡紗。吸棉笛管為緊密紡專用吸棉部件。

表5 總牽伸變換齒輪齒數(shù)與牽伸倍數(shù)對應(yīng)關(guān)系

表6 粗紗工藝參數(shù)

表7 單紗強(qiáng)力儀參數(shù)設(shè)置

3 紗線性能的測試

3.1 測試方法

采用YG061F電子單紗強(qiáng)力儀進(jìn)行測試。YG061F電子單紗強(qiáng)力儀是測定紗線斷裂強(qiáng)力和伸長率等技術(shù)指標(biāo)的一種理想儀器。單紗強(qiáng)力儀工藝參數(shù)如表7所示。

3.2 測試數(shù)據(jù)匯總

10種紗線強(qiáng)伸性能測試數(shù)據(jù)如表8、表9所示。

3.3 紗線斷裂強(qiáng)度比較分析

影響紗線拉伸斷裂強(qiáng)度主要有兩方面的因素:一是纖維性能，如纖維長度、細(xì)度、相對強(qiáng)度、等；二是紗線結(jié)構(gòu)，主要是捻度、線密度，它們對紗線強(qiáng)度的影響比較復(fù)雜。此外，還有紡紗加工工藝或纖維在紗中的排列形態(tài)、條干均勻度等影響因素。

環(huán)錠紡5種抗菌滌綸纖維與甲殼質(zhì)纖維不同混紡比紗線的斷裂強(qiáng)度比較如圖1、圖2所示。

圖1 環(huán)錠紡不同混紡比紗線平均斷裂強(qiáng)度折線圖

表8 環(huán)錠紡紗線強(qiáng)伸性測試數(shù)據(jù)

表9 緊密紡紗線強(qiáng)伸性測試數(shù)據(jù)

圖2 環(huán)錠紡抗菌滌綸纖維與甲殼質(zhì)纖維不同混紡比的斷裂強(qiáng)度比較

由圖2可知：1）抗菌滌綸與甲殼質(zhì)纖維以30/70的混紡比混紡時，紗線的斷裂強(qiáng)度居中，平均為25.993cN/tex，遠(yuǎn)高于以50/50的混紡比混紡紗線；混紡比為30/70時，斷裂強(qiáng)度范圍從29.836 cN/tex到22.161 cN/tex，離散情況最嚴(yán)重，CV(%)為9.571。2）以純抗菌滌綸纖維時，紗線的斷裂強(qiáng)度最高，平均為35.239 cN/tex，因為兩種纖維各有優(yōu)缺點(diǎn)，滌綸纖維斷裂強(qiáng)度大于甲殼質(zhì)粘膠纖維，故強(qiáng)度最大。同時，斷裂強(qiáng)力值離散情況居中，CV(%)為7.786，從最小值40.81cN/tex到最大值30.324 cN/tex。3）以純甲殼質(zhì)粘膠纖維時，所紡出的最終紗線的斷裂強(qiáng)度最低，平均為17.923cN/tex，紗線中甲殼質(zhì)纖維含量高，甲殼質(zhì)纖維的性能對紗線強(qiáng)度的影響占優(yōu)勢，由于甲殼質(zhì)纖維摩擦系數(shù)較滌綸小很多，盡管甲殼質(zhì)纖維的斷裂強(qiáng)力較抗菌滌綸纖維略大，但最終紗線的強(qiáng)度最低。純甲殼質(zhì)粘膠纖維，斷裂強(qiáng)度值分布最集中，從20.324 cN/tex到15.567 cN/tex，CV(%)為8.379。

緊密紡抗菌滌綸纖維與甲殼質(zhì)纖維不同混紡比的斷裂強(qiáng)度比較如圖3、圖4所示。

圖3 緊密紡不同混紡比紗線平均斷裂強(qiáng)度折線圖

圖4 緊密紡抗菌滌綸纖維與甲殼質(zhì)纖維不同混紡比的斷裂強(qiáng)度比較

由圖4可知：1）抗菌滌綸纖維與甲殼質(zhì)以70/30的混紡比混紡時，斷裂強(qiáng)度最大，為32.969 cN/tex，CV（%）為8.33，原因是抗菌滌綸纖維的斷裂強(qiáng)力比較大，且在紗線中占主要優(yōu)勢。2）抗菌滌綸纖維與甲殼質(zhì)纖維50/50的混紡比混紡時的斷裂強(qiáng)度大小居中，為20.24cN/tex，CV（%）為6.992，斷裂強(qiáng)度離散最小。3）抗菌滌綸纖維，斷裂強(qiáng)度最小為13.737cN/tex。

環(huán)錠紡、緊密紡不同捻度純甲殼質(zhì)粘膠所紡制成的紗線斷裂強(qiáng)度平均值如圖5、圖6所示。

由圖5、圖6可知：1）在捻度為360時，兩種紡紗方式所得紗線的斷裂強(qiáng)度都為最高，環(huán)錠紡最大斷裂強(qiáng)度平均值為18.74cN/tex ，緊密紡最大斷裂強(qiáng)度平均值為18.02cN/tex 。2）兩種紡紗方式在捻度不同時，呈先增后減的規(guī)律，在捻度為360時，得到最大斷裂強(qiáng)度。

圖5 環(huán)錠紡不同捻度純甲殼質(zhì)粘膠紗線斷裂強(qiáng)度（10個捻度依次為260,280,300,320,340,360,380,400,420,440）

圖6 緊密紡不同捻度純甲殼質(zhì)粘膠紗線斷裂強(qiáng)度（10個捻度依次為260,280,300,320,340,360,380,400,420,440）

4 結(jié)論

抗菌滌綸/甲殼質(zhì)粘膠混紡纖維以70/30的混紡比所制成紗線斷裂強(qiáng)度等成紗性能最穩(wěn)定；同時，在捻度為360時所紡紗線的斷裂強(qiáng)度最高。