負(fù)離子/抗菌丙綸包覆紗紡制與工藝優(yōu)化

周朝鋼，謝光銀，李露露

(西安工程大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安 710048)

0 引言

隨著科技的發(fā)展，功能型復(fù)合紗線越來越走向服用紗線的主流位置，包覆紗作為實現(xiàn)復(fù)合功能型紗線的重要一類，由于其特有的結(jié)構(gòu)方式，使紗線既具備芯絲的特性，又可以通過利用外包纖維的特性改良其服用舒適性能。本文主要是通過材料的選擇以及在紡紗過程中改變細(xì)紗捻度、鋼絲圈重量、錠速等因素的變化對包覆紗成紗質(zhì)量的影響[1]，為負(fù)離子抗菌丙綸包覆紗的設(shè)計和開發(fā)提供一定的參數(shù)設(shè)計依據(jù)和生產(chǎn)經(jīng)驗。

1 紗線原料

1.1 紗線原料選取

本次紗線的設(shè)計原料主要選取抗菌丙綸長絲作為包覆紗的芯絲，負(fù)離子纖維、竹漿纖維、棉纖維按照一定的比例混合制成粗紗作為外包纖維，負(fù)離子纖維和竹漿纖維本身具有一定的抗菌性能，但是其抗菌效果不夠好且抗菌時效較短[2-3]，通過將抗菌丙綸長絲作為芯絲可以使紗線的內(nèi)部也具有一定的抗菌效果[4]，且會減少洗滌、揉搓對抗菌效果和時效性的影響。

1.2 紗線原料的基本性能

(1)抗菌丙綸長絲

抗菌丙綸長絲基本性能指標(biāo)見表1。

表1 抗菌丙綸長絲基本性能指標(biāo)

(2)負(fù)離子纖維

本次選用負(fù)離子滌綸纖維基本性能指標(biāo)見表2。

表2 負(fù)離子滌綸纖維基本性能指標(biāo)

(3)竹漿纖維

本次選用竹漿纖維基本性能指標(biāo)見表3。

表3 竹漿纖維基本性能指標(biāo)

(4)棉纖維

本次選用棉纖維基本性能指標(biāo)見下頁表4。

表4 棉纖維基本性能指標(biāo)

2 紡紗工藝流程

2.1 粗紗工藝

粗紗工藝流程為：抓棉(FA002型自動抓棉機(jī))→混棉(A006B型混棉機(jī))→開棉(FA106型豪豬式開棉機(jī))→給棉(A092AS型雙箱給棉機(jī))→成卷(A076C型單打手成卷機(jī))→梳棉(A186F型梳棉機(jī))→并條(FA306A型并條機(jī))→粗紗(A454E型粗紗機(jī))，最終得到重量不勻率為1.2%，條干不勻為5.4%的竹漿/負(fù)離子/棉192tex的粗紗[1,5]。

2.2 包覆工藝

采用FA506S型細(xì)紗機(jī)進(jìn)行改裝，主要加裝導(dǎo)絲架，固定筒狀長絲。另外將長絲通過導(dǎo)紗管送往前羅拉與粗紗匯合，為了控制粗紗與長絲在匯合加捻處不發(fā)生分離現(xiàn)象，在匯合處使用集合器對長絲和粗紗進(jìn)行路線固定，最終通過前羅拉、導(dǎo)紗鉤、鋼絲圈完成包覆[6]。

包覆紗生產(chǎn)示意圖見圖1。

1.粗紗；2. 導(dǎo)紗架；3. 長絲；4. 導(dǎo)絲管；5. 導(dǎo)絲輪；6. 集合器；7. 導(dǎo)紗鉤；8. 管紗；9. 牽伸羅拉；10. 喇叭口；11. 導(dǎo)紗架

3 優(yōu)化實驗與分析

3.1 預(yù)牽伸倍數(shù)的影響

預(yù)先設(shè)計對長絲的預(yù)牽伸倍數(shù)選取范圍為1.02～1.08倍，預(yù)先設(shè)定捻系數(shù)為303，芯絲預(yù)設(shè)張力為0.5CN[7]，進(jìn)行試紡測試得出結(jié)果見圖2。

圖2 預(yù)牽伸倍數(shù)與成紗質(zhì)量關(guān)系

由圖2可以得到，長絲預(yù)牽伸倍數(shù)為1.05時，紗線的條干均勻度較好，且斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率較高，但在實驗數(shù)據(jù)的極差較小，可以得到長絲的預(yù)牽伸倍數(shù)在所設(shè)定范圍內(nèi)的變化對成紗質(zhì)量有一定的影響但影響因子較小。

3.2 捻度的影響

根據(jù)工廠包覆紗生產(chǎn)經(jīng)驗，預(yù)先設(shè)計細(xì)紗捻度選取范圍為90捻/10cm～120捻/10cm，同時保持單一變量，選用芯絲預(yù)設(shè)張力為0.5CN，牽伸倍數(shù)為1.05，進(jìn)行試紡測試，結(jié)果見圖3。

圖3 捻度與成紗質(zhì)量關(guān)系

由圖3所示實驗結(jié)果，總體上紗線質(zhì)量隨著捻度的增大呈現(xiàn)下降趨勢，捻度為95.5捻/10cm時，紗線的斷裂強(qiáng)力達(dá)到峰值，且強(qiáng)度不勻率相對較小，雖然斷裂伸長不是最佳狀態(tài)，但是為了滿足后續(xù)織造，強(qiáng)力的大小權(quán)重較大，所以此次試紡的最優(yōu)捻度為95.5捻/10cm。

3.3 鋼絲圈型號的影響

鋼絲圈時紡紗過程中，紗線加捻卷繞的重要構(gòu)成部件，鋼絲圈型號的合適與否也直接影響到紗線的成紗質(zhì)量。在確定芯絲預(yù)設(shè)張力為0.5CN，牽伸倍數(shù)為1.05，捻度為95.5捻/10cm，選取較適合的三種型號的鋼絲圈進(jìn)行試紡實驗，實驗結(jié)果如圖4，最終選用EMIfrNO.4/0此時的強(qiáng)力和CV均較好。

圖4 鋼絲圈型號與成紗質(zhì)量關(guān)系

3.4 成紗質(zhì)量

(1)包覆紗基本性能

以抗菌丙綸長絲為芯絲，以竹漿纖維、負(fù)離子滌綸纖維、棉纖維混紡作為外包纖維的抗菌丙綸包覆紗，基本性能指標(biāo)見表4。

表4 抗菌丙綸包覆紗基本性能

(2)包覆紗截面形態(tài)

圖5 包覆紗橫截面放大200倍

為了研究包覆紗的包覆情況，就要觀察其截面形態(tài)以及縱向形態(tài)。利用尼康光學(xué)顯微鏡觀察紗線的截面形態(tài)，將包覆紗拉直雙面膠固定在載玻片上，觀察紗線外包纖維狀態(tài)。

圖6 包覆紗縱向放大50倍

通過光學(xué)顯微鏡觀察，包覆紗微觀形態(tài)清晰可見。在包覆紗的橫截面圖5中，可以清楚的看出外圍棕紅色部分為用來輔助切片的羊絨纖維，其圓形芯絲截面(內(nèi)部白色高亮部分)被均勻的包覆在中間，黃色和灰黑色部為外包纖維，輪廓較為明顯。在包覆紗縱向圖6中，可以看出纖維分布較為均勻，加捻弧度較為均勻，游離纖維較少，綜合以上整體成紗質(zhì)量較好。

4 結(jié)論

(1)本研究主要是選用負(fù)離子纖維、竹漿纖維、棉纖維以40/30/30的比例得到混紡粗紗，把抗菌丙綸長絲作為芯絲，經(jīng)過包覆工藝得到細(xì)度為10.6tex的負(fù)離子/抗菌丙綸包覆紗。在試紡過程中采用控制變量實驗，確定出最佳紡紗工藝為：鋼絲圈型號選用EMIfrNO.4/0，芯絲預(yù)設(shè)張力為0.5CN，牽伸倍數(shù)為1.05，捻度為95.5捻/10cm，錠子轉(zhuǎn)速控制在9000rpm。

(2)在包覆工序中，加捻三角區(qū)對成紗質(zhì)量也有著較大的影響，經(jīng)前羅拉位置適當(dāng)?shù)奶崆埃⒓尤腴L絲張力調(diào)節(jié)裝置、集合器、長絲定位器均有利于紗線的成紗質(zhì)量，此時試紡并沒有達(dá)到最優(yōu)效果，但基本完成本次紗線設(shè)計的基本要求，也為今后此類紗線的紡制提供了一定的參考依據(jù)。

(3)紡紗過程中加強(qiáng)巡回力度，保證導(dǎo)絲輪的靈活度、以及粗紗和長絲都在集合器的控制之中，在出現(xiàn)問題的時候及時改正。在每一次停機(jī)落紗之后都要重新取樣進(jìn)行測試，以保證成紗的質(zhì)量沒有改變。

(4)綜合目前市場上的包覆紗品種，其品種開發(fā)還有很大空間，包覆紗可以更好的利用發(fā)揮纖維材料的性能，更好的產(chǎn)品才會創(chuàng)造更大的利益。