低熔點滌綸混紡紗熱熔工藝對紗線性能的影響

孟君如 劉君妹 陳振宏 賈立霞

(河北科技大學，河北石家莊，050018)

在整個棉紡織產(chǎn)業(yè)鏈中，紡織上漿工序是能耗和排放的大戶，傳統(tǒng)漿紗所需能耗約占棉紡廠能耗總量的一半[1]。能耗大、空氣污染嚴重的問題，成為了紡織行業(yè)急需解決的關鍵技術問題。目前提出的“環(huán)保上漿”,不僅要求上漿使用環(huán)保漿料,而且還要求圍繞節(jié)能減排,深入開展上漿工藝技術的研究和創(chuàng)新，為漿紗技術工作提出了新的要求[2]。低熔點纖維是一種皮芯型合成纖維，一般加熱到110 ℃～150 ℃，熔點較低的皮層就可以融化，而主體纖維可以保持原來的形態(tài)，并在已經(jīng)熔融的纖維作用下相互黏結[3]。低熔點滌綸是一種具有較低熔點的改性滌綸，其熔點為100 ℃～210 ℃，該纖維保留了滌綸的部分特性, 與普通滌綸有很好的相容性，還具有熔點低、流動性好的特點，具有黏結迅速、強度高、無毒害、無污染等優(yōu)良性能，被譽為“綠色膠黏劑”[4-5]，在非織造行業(yè)、服裝工業(yè)和黏合襯工業(yè)的應用逐漸增多。隨著低熔點滌綸的發(fā)展成熟，采用低熔點滌綸代替漿料作為上漿劑成為可能。目前基于低熔點滌綸熱熔上漿織造技術，國內外文獻還沒有相關報道，相關企業(yè)沒有成熟的工藝技術方案。本課題采用在滌棉混紡紗中混入一定比例的低熔點滌綸，經(jīng)過熱熔后實現(xiàn)紗線的增強和增磨作用，探討實現(xiàn)滌棉紗無漿織造的新方法。

1 混紡紗設計與加工

1.1 試驗原料

采用普通細絨棉棉條，棉條定量24.046 g/5 m；常規(guī)滌綸1.2 dtex×38 mm；低熔點滌綸4 dtex×38 mm，由石家莊市常山紡織集團股份有限公司提供。

1.2 滌棉混紡紗工藝設計

根據(jù)常用滌棉產(chǎn)品的用紗要求，紡制28 tex紗，混紡比為65/35滌棉混紡紗，紡制過程中使用30%低熔點滌綸。滌綸采用散纖維混和的方式，按比例稱取定量常規(guī)滌綸和低熔點滌綸，遵循橫鋪直取的混和原則，通過手扯開松，將兩種滌綸均勻混和并基本分離成單纖維狀態(tài)。經(jīng)過梳棉工序形成混和的滌綸生條，生條定量22.33 g/5 m。滌棉混和采用條混的方法，在并條工序，滌棉生條按照4(滌綸)∶2(棉)進行并合，實現(xiàn)常規(guī)滌綸、低熔點滌綸、棉纖維分別占35%、30%、35%的成紗混比，具體紡紗工藝流程如下。

2 混紡紗熱熔工藝

采用自制的連續(xù)加熱設備，對所紡制的細紗進行加熱，在一定溫度下使滌棉混紡紗線中低熔點滌綸部分熔融，對周圍纖維進行黏結，達到增加紗線強力和提高耐磨性的目的。依據(jù)低熔點滌綸的熔融溫度，選擇加熱溫度為120 ℃～170 ℃，每次溫度升高10 ℃，通過調整熱熔紗線卷繞速度，將加熱時間確定為40 s、60 s和80 s。為有效減少熱熔紗毛羽，原紗需經(jīng)過溫水浸潤后再進入加熱管熱熔，溫水浸潤對高溫情況下棉纖維的強度損傷也會有一定的改善，溫水浸潤裝置如圖1所示。

圖1 熱熔過程中溫水浸潤裝置

3 紗線性能測試與分析

3.1 紗線強伸性能測試

混紡紗熱熔試驗利用低熔點滌綸皮層與芯層的熔點差異，加熱過程中，皮層熔化而芯層仍保持物理結構不變，皮層熔化具有良好的黏連作用，將周邊纖維黏結抱合，并具有良好的剝離強度，使得紗線主體中纖維不易抽拔出來造成紗線斷裂，起到增加紗線強力的作用。

采用YG0208型電子單紗強力儀，依據(jù)GB/T 3916—2013《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定(CRE法) 》對混紡紗線的原紗和熱熔紗進行強力測試。不同加熱溫度、不同加熱時間下熱熔紗線的強伸性測試結果如表1所示。測得原紗斷裂強度為16.18 cN/tex，斷裂伸長率為10.6%，計算得到熱熔紗增強率及減伸率如表1所示。

試驗結果表明，紗線斷裂強度和斷裂伸長隨著加熱時間延長、加熱溫度升高會發(fā)生變化，加熱溫度升高，熱熔紗的增強率不斷增加，加熱溫度達到150 ℃時，增強率最高，溫度繼續(xù)升高，紗線增強率下降，170 ℃時增強率出現(xiàn)負值，即紗線斷裂強度降低；紗線斷裂伸長率隨著溫度升高不斷降低，減伸率增大。

不同加熱時間熱熔紗的增強率和減伸率變化幅度不大，只有當長時間的高溫熱熔時，紗線增強率差異較大。因為長時間的高溫加熱，低熔點滌綸熱熔充分，纖維黏合區(qū)域增大，加熱溫度過高，逐漸接近芯層熔點時，紗線中低熔點滌綸自身結構產(chǎn)生變化，造成紗線中損傷纖維量增加，紗線強力下降，熔融纖維冷卻后變脆變硬，斷裂伸長顯著下降，紗線減伸率增大。同時高溫對其他纖維，比如棉纖維的破壞，也是影響紗線強伸性的因素。

表1 熱熔紗強伸性測試結果

熱熔溫度/℃熱熔時間/s斷裂強度/cN·tex-1斷裂伸長率/%增強率/%減伸率/%12012012013013013014014014015015015016016016017017017040608040608040608040608040608040608015.9217.1916.6716.8516.4716.2416.8716.9316.6417.6619.3817.3317.4617.2617.7017.9717.6715.688.108.068.488.047.947.587.667.447.827.137.737.627.236.967.467.136.716.82-1.6106.2423.0284.1411.7920.3714.2654.6352.8439.14719.7807.1087.9116.6759.39411.0609.209-3.09023.5823.9620.0024.1525.0928.4927.7429.8126.2332.7427.0828.1131.7934.3429.6232.7436.7035.66

3.2 紗線耐磨性測試分析

紗線的耐磨性作為織造工序中一個重要的影響因素，與紡織品的耐用性也密切相關。磨料在紗線表面往復摩擦時，磨料與紗線表面纖維接觸，使纖維表面磨損，當磨料深入紗線表層時，對纖維產(chǎn)生切割作用，使得纖維從紗體中抽出或發(fā)生斷裂，致使紗線結構解體破壞[6]。

混紡紗中低熔點滌綸受熱熔融，將周邊纖維黏合的同時，還增加了纖維及紗線的硬度，從而影響紗線耐磨性。

采用Y731型抱合力機對低熔點滌綸混紡紗線進行耐磨次數(shù)測試，對比熱熔前后紗線的增磨率，測試結果如表2所示，原紗耐磨次數(shù)為32次。

紗線摩擦過程中容易出現(xiàn)起毛現(xiàn)象，引起相鄰紗線黏連纏結，考慮到該情況會影響織造過程的順利進行，所以選擇記錄出現(xiàn)兩次黏連情況時的耐磨次數(shù)作為試驗測試結果。

當加熱溫度增加時，滌棉混紡紗熱熔后耐磨次數(shù)逐漸增加。150 ℃后，增磨率開始降低，這是因為在溫度增加的初始，低熔點滌綸熱熔程度越來越高，相當于黏合劑將滌棉紗線中纖維黏接，黏接越多，紗線承受摩擦的能力越強，耐磨次數(shù)越高，溫度繼續(xù)升高，低熔點滌綸熱熔完全，棉纖維結構受損，增磨率開始降低；較低溫熱熔時，加熱時間對增磨率沒有明顯影響，只有長時間的高溫加熱，增磨率有降低趨勢。

表2 熱熔紗耐磨性測試結果

熱熔溫度/℃熱熔時間/s耐磨次數(shù)/次增磨率/%12012012013013013014014014015015015016016016017017017040608040608040608040608040608040608041.3451.4640.5876.7858.5459.24135.50179.70198.70203.00404.20271.40174.80261.30209.80262.20208.00304.8029.1960.8126.81139.9082.9485.13323.40461.40520.80534.301 163.00748.10446.30716.60555.70719.30550.10852.40

4 低熔點滌綸用于傳統(tǒng)紡織加工中存在的問題

低熔點滌綸短纖維的開發(fā)主要源于環(huán)保要求日益提高的需要，主要用于替代海綿及取代非織造布中的化學膠黏劑，常用的纖維細度為4 dtex，在和常規(guī)滌棉混和紡紗過程中，由于原料規(guī)格差異較大，成紗性能不穩(wěn)定，低熔點滌綸的合理混入比例有待探討。另外，根據(jù)紗線及織物的最終應用領域，需訂制常規(guī)的棉型低熔點滌綸，在與配伍纖維混和時能進一步提高混和均勻性，改善成紗強伸性。通過最終熱熔紗線的強伸性及耐磨性測試，低熔點滌綸加熱熔融以后，紗線整體手感變硬，尤其是長時間的高溫加熱，棉纖維會出現(xiàn)碳化跡象，對比效果如圖2所示，對后期織物的美觀及耐用性也會有一定的影響。所以，后期試驗過程中應注重改進熱熔工藝，采用烘筒加熱，提高加熱效率，在保證織造用紗要求的前提下降低加熱溫度和加熱時間，減小對紗線的損失，減少能耗，提高生產(chǎn)效率。

(a)熱熔前

低熔點滌綸混紡紗通過熱熔工藝，使得纖維部分熔融黏合，有望替代傳統(tǒng)上漿工藝，織造后也無需退漿工序，但是纖維熱熔后形態(tài)發(fā)生不可逆變化，紗線手感變硬，所以，低熔點滌綸的混入比例及熱熔工藝對最終織物的服用性能、染色性能等影響分析有待研究。同時，150 ℃、60 s處理所得熱熔紗3 mm毛羽數(shù)平均值為78.7根/m，相對于熱熔前3 mm毛羽數(shù)平均值171.4根/m，還是有著較明顯的改善，溫水浸潤處理雖有助于熱熔紗毛羽的降低，但效果還不十分理想，需要進一步研究。就目前的研究結果來看，常規(guī)滌綸/低熔點滌綸/棉 35/30/35 28 tex紗的較理想熱熔工藝為150 ℃處理60 s，所得熱熔紗線在SL8900 Evergreen 型碩奇全自動梭織打樣機上織造，雖經(jīng)紗織造中有因毛羽引起的黏連現(xiàn)象，但可連續(xù)織造，所得織物顏色略泛黃，具體如圖3所示。圖3中，上方為同規(guī)格普通紗線織物(企業(yè)取樣)，下方為熱熔紗(150 ℃，60 s)織物。

此外，利用熱熔紗耐磨性能突出以及后序織物挺括性優(yōu)異的特點，可考慮將其應用于工裝制服類偏厚重型面料的設計與開發(fā)，為織物硬挺度整理以及耐穿著性整理提供新的實現(xiàn)方法。

5 結論

本試驗在滌棉混紡紗線中加入30%的低熔點滌綸，利用低熔點滌綸熱熔后的黏結作用，通過測試分析熱熔紗線強伸性和耐磨性的變化，探究低熔點滌綸混紡紗的最佳熱熔工藝。結果表明，低熔點滌綸從原理上可以充當黏合劑進行上漿，以期代替滌棉紗傳統(tǒng)漿紗技術，減少漿紗工序的環(huán)境污染和漿紗成本。熱熔工藝中加熱溫度對混紡紗力學性能影響明顯，隨著加熱溫度的升高，紗線增磨率逐漸增大，斷裂強度不斷增大，溫度達到一定程度時，斷裂強度開始降低，斷裂伸長率隨著溫度升高逐漸降低；加熱時間對熱熔紗強伸性及耐磨性沒有顯著影響；結合織造工序對漿紗性能的要求，熱熔溫度150 ℃，熱熔時間60 s，熱熔效果較好。