兔毛紡紗方法及其優(yōu)化

陶繼昊，逄邵偉，邢明杰

(1.青島大學(xué) 紡織服裝學(xué)院，山東 青島 266071； 2.青島市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，山東 青島 266101)

我國(guó)兔毛年產(chǎn)量約1萬(wàn)t, 占世界兔毛總產(chǎn)量的90%,兔毛產(chǎn)量和使用量均位居世界前列[1-3]。兔毛纖維具有蓬松質(zhì)輕、吸濕性和保暖性好的優(yōu)點(diǎn)，兔毛織物表面滑潤(rùn)、手感柔軟。由于兔毛纖維表面光滑，卷曲數(shù)和摩擦因數(shù)小，抱合力較差等原因，使得兔毛纖維的可紡性較差，導(dǎo)致兔毛織物有嚴(yán)重的掉毛現(xiàn)象[4-6]。為了更好地解決兔毛產(chǎn)品的掉毛問題，本文采用環(huán)錠紡、包覆紡和集聚賽絡(luò)菲爾紡3種紡紗方法紡制兔毛紗，在包覆紡和集聚賽絡(luò)菲爾紡中加入滌綸長(zhǎng)絲，利用滌綸良好的拉伸斷裂性能在一定程度上彌補(bǔ)兔毛纖維拉伸斷裂強(qiáng)度低的缺陷[7-9]，同時(shí)采用高比例兔毛纖維確保了紗線及織物手感柔軟、保暖和吸濕好的優(yōu)點(diǎn)。

1 原料性能

兔毛纖維原料產(chǎn)地為山東省蒙陰縣，細(xì)度8.76～54.25 μm、平均長(zhǎng)度35.23 mm、卷曲率3.87%、斷裂強(qiáng)度17.9 cN/tex。兔毛纖維直徑變異系數(shù)較大，導(dǎo)致了兔毛纖維在梳理過(guò)程容易損傷，所以在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)盡量去除粗毛以提高兔毛纖維的可紡性。兔毛纖維長(zhǎng)度差異較大，整齊度較好，但短絨率較高，使得兔毛纖維梳理困難，同時(shí)較多的短絨使兔毛纖維成紗中斷頭和毛羽多，強(qiáng)力不足。由于兔毛纖維的正皮質(zhì)層和偏皮質(zhì)層隨機(jī)分布，所以其平均卷曲率偏低，這是兔毛織物掉毛的主要原因。

2 紡紗工藝

2.1 工藝流程

環(huán)錠紡：兔毛纖維→AS181A梳棉機(jī)→ DSDr-01A型數(shù)字式小樣并條機(jī)→DSRo-01型數(shù)字式小樣粗紗機(jī)→SDLY015C型細(xì)紗試驗(yàn)機(jī)。

包覆紡：兔毛纖維 →AS181A梳棉機(jī)→DSDr-01A型數(shù)字式小樣并條機(jī)→DSRo-01型數(shù)字式小樣粗紗機(jī)→HKV141D-Ι型包覆絲機(jī)(加入滌綸長(zhǎng)絲)。

集聚賽絡(luò)菲爾紡：兔毛纖維 →AS181A梳棉機(jī)→DSDr-01A型數(shù)字式小樣并條機(jī)→DSRo-01型數(shù)字式小樣粗紗機(jī)→JWF1510JM賽絡(luò)緊密紡細(xì)紗機(jī)(加入滌綸長(zhǎng)絲)。

2.2 原料預(yù)處理

紡紗前需對(duì)兔毛進(jìn)行預(yù)處理，兔毛纖維含油脂率較低，基本在1.5%以下，所以可以省去紡織前的洗毛工序。但兔毛具有比電阻大、質(zhì)量輕、卷曲少和蓬松度高的特點(diǎn)，紡紗時(shí)靜電現(xiàn)象比較明顯，纖維相互不容易抱合，所以，為提高兔毛纖維紡紗性能，兔毛原料中要添加適量性能優(yōu)良的抗靜電油劑，與和毛油一同放入噴霧壺中對(duì)兔毛進(jìn)行噴灑，悶毛24 h以上進(jìn)行梳理。

2.3 梳理工序

采用AS181A梳棉機(jī)進(jìn)行梳理。由于兔毛纖維長(zhǎng)度和粗細(xì)不均勻[10-11]，有較大的剛性和比電阻，在梳理過(guò)程中兔毛纖維不易成網(wǎng)，極易斷頭，因此，兔毛梳理工序的工藝原則為：較慢速度，減小定量，喇叭口壓力適當(dāng)增加。工藝參數(shù)為：生條定量18.0 g/(5 m)，喇叭口壓力90 N左右，錫林針齒工作角75°，同時(shí)確定各針面相應(yīng)梳針工作角。為減少梳理時(shí)對(duì)兔毛纖維的損傷，應(yīng)適當(dāng)減小道夫、錫林的轉(zhuǎn)速，道夫和錫林轉(zhuǎn)速分別為10 r/min和350 r/min，同時(shí)將蓋板速度設(shè)置為最小值，以減少蓋板花(附在蓋板上的纖維)，可降低原料損耗。蓋板和錫林之間的距離應(yīng)適當(dāng)加大，分別為0.30、0.25、0.25、0.25、0.30 mm，保持刺輥與錫林、錫林與道夫間隔距基本不變。

2.4 并條工序

采用DSDr-01A型數(shù)字式小樣并條機(jī)。因?yàn)橥妹w維粗細(xì)不勻、長(zhǎng)度差異大、比電阻大，并條工序的重點(diǎn)是增加兔毛纖維伸直的程度，防止纖維纏繞和堵塞，維持條干水平在一定范圍內(nèi)。并條工序采取重加壓、降低轉(zhuǎn)速、增大隔距和配置較小總牽伸倍數(shù)的工藝原則。采取二道并條工藝和皮輥涂抗靜電劑措施。

2.5 粗紗工序

采用DSRo-01型數(shù)字式小樣粗紗機(jī)。為了增加兔毛纖維的分離度和伸直平行度，維持粗紗伸長(zhǎng)率和紗條的條干均勻度穩(wěn)定，避免條干出現(xiàn)惡化，采用雙短膠圈和三羅拉組合的牽伸形式，粗紗工藝原則為較大隔距、重加壓、較大捻系數(shù)、小后區(qū)牽伸。工藝參數(shù)為：粗紗捻系數(shù)75，總牽伸倍數(shù)12.45，翼錠轉(zhuǎn)速500 r/min。為減少靜電對(duì)紗線質(zhì)量的影響，應(yīng)適度增大粗紗回潮率，將車間相對(duì)濕度控制在65%±5%。

2.6 細(xì)紗工序

細(xì)紗工序采用環(huán)錠紡、包覆紡和集聚賽絡(luò)菲爾紡3種紡紗方法。其中環(huán)錠紡采用SDLY015C型小型細(xì)紗試驗(yàn)機(jī)，牽伸倍數(shù)21.9，捻度80捻/(10 cm)；包覆紡采用HKV141D-Ι型包覆絲機(jī)，包覆度300圈/m,預(yù)加張力15 cN；集聚賽絡(luò)菲爾紡采用改進(jìn)后的JWF1510JM賽絡(luò)緊密紡細(xì)紗機(jī)，牽伸倍數(shù)65.6，捻度102捻/(10 cm)。包覆紡和集聚賽絡(luò)菲爾紡加入滌綸長(zhǎng)絲，在一定程度上可以彌補(bǔ)兔毛纖維拉伸斷裂強(qiáng)度低的缺陷。

3 產(chǎn)品性能

3.1 紗線結(jié)構(gòu)

采用JSM-6390LV低真空掃描電鏡觀察環(huán)錠紡、包覆紡和集聚賽絡(luò)菲爾紡3種兔毛紗的縱向結(jié)構(gòu)，如圖1所示。從圖1(a)可以看出，環(huán)錠紡?fù)妹喞w維之間抱合力不夠緊密，纖維較為蓬松，同時(shí)紗線表面毛羽較多，這種結(jié)構(gòu)造成了兔毛產(chǎn)品掉毛較多。在環(huán)錠紡?fù)妹喌募徶七^(guò)程中，粗紗進(jìn)入細(xì)紗機(jī)的牽伸系統(tǒng)時(shí)被拉伸至設(shè)定的細(xì)度，然后經(jīng)過(guò)鋼領(lǐng)和鋼絲圈的加捻作用，被卷繞到紗管上，形成兔毛細(xì)紗，在此過(guò)程中，牽伸、加捻和卷繞是同時(shí)進(jìn)行的。環(huán)錠紡?fù)妹喼型妹w維在紗體中螺旋排列，受到加捻三角區(qū)的影響，兔毛纖維并不是全部被加捻到紗線中，邊緣的兔毛纖維一端被捻入紗體，另一端裸露在紗體之外成為毛羽，造成環(huán)錠紡?fù)妹喖嗴w表面雜亂無(wú)章，致使環(huán)錠紡?fù)妹啅?qiáng)力不足。

圖1 3種兔毛紗縱向結(jié)構(gòu)

從圖1(b)(c)可以看出，包覆紡?fù)妹喓图圪惤j(luò)菲爾紡?fù)妹喚哂邢鄬?duì)緊密的紗體結(jié)構(gòu)，毛羽也比環(huán)錠紡?fù)妹喩?。包覆紡?fù)妹喭鈱拥臏炀]長(zhǎng)絲對(duì)紗線具有一定的壓力，對(duì)紗線表面的毛羽有束縛作用，在拉伸過(guò)程中，滌綸長(zhǎng)絲對(duì)紗體中心的兔毛纖維有擠壓作用，使兔毛纖維相互間抱合增強(qiáng)，另外滌綸長(zhǎng)絲的力學(xué)性能優(yōu)良，所以可使包覆紡?fù)妹喌膹?qiáng)伸性能得到明顯提升，產(chǎn)品落毛率明顯下降。集聚賽絡(luò)菲爾紡?fù)妹喪怯?根兔毛紗先加捻抱合成類似股線結(jié)構(gòu)，后與滌綸長(zhǎng)絲并合，是傳統(tǒng)賽絡(luò)紡和賽絡(luò)菲爾紡的結(jié)合與創(chuàng)新，當(dāng)紗線受到外力作用時(shí)，2根兔毛紗之間有一定的抱合力和摩擦力，其與滌綸長(zhǎng)絲間的作用力可以更好地抵御外力的作用，使集聚賽絡(luò)菲爾紡?fù)妹喌目估阅茉?種紗線中最好，不易產(chǎn)生掉毛現(xiàn)象。

3.2 紗線和織物性能

分別對(duì)3種兔毛紗的強(qiáng)伸性能、條干均勻度和毛羽進(jìn)行測(cè)試，采用YG061F電子單紗強(qiáng)力儀測(cè)試紗線斷裂性能，YG135G型條干儀測(cè)試紗線條干均勻度，YG172A型紗線毛羽測(cè)試儀測(cè)試紗線毛羽。測(cè)試結(jié)果如表1所示。

表1 兔毛紗性能

將3種兔毛紗用針織單面圓機(jī)進(jìn)行編織，對(duì)織物的起毛起球性能和掉毛性能進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

表2 兔毛針織物掉毛性能

4 紡紗方法的優(yōu)化選擇

灰色近優(yōu)綜合的判定方法是依據(jù)灰色理論形成的，其利用數(shù)學(xué)運(yùn)算構(gòu)建各影響因素之間的幾何關(guān)系，可以客觀的展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，避免了主觀評(píng)判的干擾，是一種很好的優(yōu)化選擇方法。本文采用該方法對(duì)3種兔毛紗線的成紗質(zhì)量和織物性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，對(duì)紡紗方法進(jìn)行優(yōu)化選擇。將3種紡紗方法作為灰色近優(yōu)綜合判定的實(shí)驗(yàn)方案，以紗線斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、棉結(jié)數(shù)量、毛羽數(shù)量，及織物抗起毛起球等級(jí)和落毛率作為兔毛產(chǎn)品的測(cè)試性能指標(biāo)。性能指標(biāo)測(cè)試值選取表1和表2中的紗線斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、棉結(jié)、毛羽、耐磨級(jí)別和落毛率6項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)，建立灰色系統(tǒng)模型，性能指標(biāo)和紡紗方法的白化灰矩陣見式(1)(2)，其中：[]中第1列數(shù)據(jù)為環(huán)錠紡?fù)妹a(chǎn)品性能指標(biāo)，第2列數(shù)據(jù)為包覆紡?fù)妹a(chǎn)品性能指標(biāo)，第3列數(shù)據(jù)為集聚賽絡(luò)菲爾紡?fù)妹a(chǎn)品性能指標(biāo)。m為環(huán)錠紡、包覆紡和集聚賽絡(luò)菲爾紡3種試驗(yàn)方案，每個(gè)方案的影響因素用Yj表示，其中j=1，2，…，n，第m種方案n維指標(biāo)的復(fù)合灰元用Rn×m表示，其中Mij為灰元，代表第i種試驗(yàn)方案的第j項(xiàng)影響因素。

(1)

(2)

式中：f為斷裂強(qiáng)度，cN/tex；l為斷裂伸長(zhǎng)率，%；g為棉結(jié)數(shù)，個(gè)/km；h為毛羽數(shù)，個(gè)/km；r為耐磨級(jí)別；s為落毛率，%。

(3)

根據(jù)計(jì)算得出的優(yōu)化白化灰矩陣S，按照公式計(jì)算每種紡紗方法的近優(yōu)度，列出近優(yōu)度白化灰矩陣，見式(4)：

Sj[0.616,0.906,0.954]

(4)

將計(jì)算得到的3種紡紗方法的近優(yōu)度從大到小排列順序?yàn)椋杭圪惤j(luò)菲爾紡>包覆紡>環(huán)錠紡。由于近優(yōu)度越接近于1時(shí)產(chǎn)品性能最優(yōu)，所以根據(jù)灰色近優(yōu)綜合判定，采用集聚賽絡(luò)菲爾紡制成的兔毛產(chǎn)品性能最為優(yōu)良，包覆紡次之，然后是環(huán)錠紡?fù)妹a(chǎn)品。

5 結(jié) 論

本文采用環(huán)錠紡、包覆紡和集聚賽絡(luò)菲爾紡3種紡紗方法，成功紡制出兔毛紗，對(duì)兔毛紗及其織物進(jìn)行性能測(cè)試和分析，得出如下結(jié)論：

①環(huán)錠紡?fù)妹喞w維之間抱合力不緊密，纖維較為蓬松，同時(shí)紗線表面毛羽較多，這種結(jié)構(gòu)造成了兔毛產(chǎn)品掉毛較多，包覆紡?fù)妹喓图圪惤j(luò)菲爾紡?fù)妹喚哂邢鄬?duì)緊密的紗體結(jié)構(gòu)。

②集聚賽絡(luò)菲爾紡?fù)妹喌臄嗔褟?qiáng)度比環(huán)錠紡?fù)妹喓桶布復(fù)妹喎謩e高174%和26%，集聚賽絡(luò)菲爾紡和包覆紡?fù)妹喌臈l干均勻性比環(huán)錠紡紗差，由于集聚賽絡(luò)菲爾紡和包覆紡?fù)妹喼屑尤肓藴炀]長(zhǎng)絲，因此明顯減少了紗線的棉結(jié)和毛羽數(shù)。

③將3種兔毛紗線用針織單面圓機(jī)進(jìn)行編織，對(duì)織物的抗起毛起球性能和掉毛性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明：環(huán)錠紡?fù)妹嗎樋椕媪掀鹈鹎虻燃?jí)為3級(jí)，包覆紡和集聚賽絡(luò)菲爾紡?fù)妹嗎樋椢锏钠鹈鹎虻燃?jí)為3.5級(jí)。根據(jù)FZ/T 81007—2012《單、夾服裝》得出：環(huán)錠紡?fù)妹嗎樋椕媪蠟楹细衿?，包覆紡和集聚賽絡(luò)菲爾紡?fù)妹嗎樋椕媪蠟橐坏绕贰?種紡紗方法的兔毛針織物平均掉毛量從大到小排列為環(huán)錠紡?fù)妹樋椢?包覆紡?fù)妹樋椢?集聚賽絡(luò)菲爾紡?fù)妹樋椢铩?/p>

④采用灰色近優(yōu)綜合判定的方法對(duì)3種紡紗方法進(jìn)行優(yōu)化選擇，得出紡紗性能優(yōu)良的順序?yàn)榧圪惤j(luò)菲爾紡>包覆紡>環(huán)錠紡。