石墨烯纖維的紡紗工藝實踐

姜亞飛

（江蘇悅達(dá)紡織集團(tuán)有限公司，江蘇 鹽城 224055）

近年來，石墨烯在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，石墨烯制備高性能紡織纖維及進(jìn)行紡織品功能整理也逐漸成為行業(yè)研究熱點。但由于石墨烯成本較高，目前炒作的概率較多，而產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用較少，制約了石墨烯在紡織領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)程。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，石墨烯成本大幅下降且在導(dǎo)電、防輻射、防紫外線、抗菌、特殊防護(hù)和智能應(yīng)用方面的特點，石墨烯纖維將在面料、服裝、家紡、針織等紡織品領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

1 原料選擇

石墨烯纖維作為一種新型纖維，具有抗菌、抗螨蟲、抗熱、抗切割、抗靜電，抗紫外線、遠(yuǎn)紅外發(fā)熱和傳導(dǎo)清涼等特殊功能，所生產(chǎn)的面料具有優(yōu)異的抗菌抑菌、防螨、低溫遠(yuǎn)紅外、促進(jìn)微循環(huán)、防紫外等功能，并且沒有細(xì)胞毒性。石墨烯纖維在紗線中的比例含量對發(fā)揮面料的功能特性至關(guān)重要，經(jīng)過試驗驗證，只有當(dāng)石墨烯纖維比例超過50%其面料功能才能得到有效發(fā)揮；但考慮成本因素，主要研究臨界情況下石墨烯滌綸與粘膠纖維按50/50混比進(jìn)行混紡，紡制成40S的緊密賽絡(luò)紡針織紗，使用的石墨烯纖維性能指標(biāo)如表1所示。

表1 石墨烯纖維性能指標(biāo)

2 紡紗工藝流程

石墨烯滌綸纖維紡紗工藝流程：A002D型抓棉機(jī)→A035B型混開棉機(jī)→FA106型豪豬開棉機(jī)→FA046振動箱給棉機(jī)→FA141A型單打手成卷機(jī)→A186F梳棉機(jī)；

粘膠纖維紡紗工藝流程：A002D型抓棉機(jī)→A035B型混開棉機(jī)→FA106型豪豬開棉機(jī)→FA046振動箱給棉機(jī)→FA141A型單打手成卷機(jī)→A186F梳棉機(jī)；

石墨烯/粘膠紡紗工藝流程：JWF1310并條機(jī)（石墨烯生條+粘膠生條三道）→JWF1415粗紗機(jī)→DTM129細(xì)紗機(jī)→NO.21C自動絡(luò)筒機(jī)。

由于石墨烯滌綸與粘膠兩種纖維在并條進(jìn)行混合，其清花、梳棉工序均單獨(dú)生產(chǎn)。因最終所紡制的成紗為賽絡(luò)紡紗，對熟條以及粗紗重量不勻率要求都比較高，所以在兩種纖維混并過程中多增加一道并條，有利于兩種纖維的充分混合。

3 紡紗工藝設(shè)計

3.1 開清棉工藝

石墨烯滌綸和粘膠均屬于化學(xué)纖維，長度一致性相對較好，幾乎無短絨、無棉結(jié)和雜質(zhì)，所以清花工序生產(chǎn)中主要是對纖維進(jìn)行開松、混合，對其纖維的打擊力度要求較小，開清棉工序采用 “多梳輕打，少落少損”的工藝原則。A002D抓棉斗側(cè)面開補(bǔ)風(fēng)孔，可以增大補(bǔ)風(fēng)量和提高吸棉效率，使抓取的棉塊快速脫離刀片，減少由于滯留吸棉斗內(nèi)導(dǎo)致重復(fù)打擊而產(chǎn)生索絲和棉結(jié)。A035B平行打手的 U型刀片改“子彈頭”圓柱釘并增加圓柱釘?shù)拿芏?，以梳代打，可減少索絲和纖維損失。FA141A打手速度設(shè)定為760r/min，特制塵籠網(wǎng)孔板，網(wǎng)孔左右1/3為Ф3.2，中間1/3為Ф4，增大塵籠中間的吸風(fēng)量，改善棉卷兩邊厚中間薄的現(xiàn)象，提高棉卷的橫向均勻度。

3.2 梳棉工藝

石墨烯滌綸與粘膠纖維分別單獨(dú)進(jìn)行梳棉工藝，采用MCH45型紡化纖蓋板針布，減少蓋板充塞，防止兩種混合纖維成束梳理不開，提高梳理質(zhì)量。加大錫林與刺輥的速比，由1.9增大為2.3，可減少纖維損傷、提高刺輥上纖維向錫林的轉(zhuǎn)移率。石墨烯滌綸梳棉采用的工藝為刺輥速度720r/min，錫林速度320r/min，道夫速度45r/min,給棉板與刺輥19''，除塵刀與刺輥15''，錫林與刺輥7''，錫林與蓋板8*7*7*7*8''，錫林與道夫5''，除塵刀高度+3mm，除塵刀角度90°，生條干定量20g/5m。粘膠纖維梳棉采用的工藝為刺輥速度560r/min，錫林速度290r/min，道夫速度40m/min，給棉板與刺輥19''，除塵刀與刺輥15''，錫林與刺輥7''，錫林與蓋板7*6*6*6*7''，錫林與道夫5''，除塵刀高度+3mm，除塵刀角度90°，生條干定量20g/5m。

3.3 并條工藝

石墨烯滌綸與粘膠纖維的配比在并條工序完成，要求兩種纖維的生條重量內(nèi)不勻要好；同時兩種纖維的伸直度對成紗質(zhì)量影響也比較大，所以控制并條的后區(qū)牽伸倍數(shù)至關(guān)重要。兩道并條羅拉加壓均為120N*320N*350N*320 N。工藝上機(jī)后，熟條的重量不勻率為0.5%，條干CV值為1.7%。并條工序的主要工藝如表2所示。

3.4 粗紗工藝

細(xì)紗生產(chǎn)品種為緊密賽絡(luò)紡40支紗，所以設(shè)計的粗紗干定量不宜過大為3.5g/10m，總牽伸倍數(shù)為8.92倍，后區(qū)牽伸倍數(shù)1.25倍，錠翼速度為950r/min，高捻度能提高粗紗的強(qiáng)度，有效減小粗紗引紗時的意外伸長，改善細(xì)紗的陰影細(xì)節(jié)和毛羽，同時還能減少粗紗斷頭，在保證細(xì)紗不吐粗情況下偏大掌握。為了保證紡紗通道順暢，防纏防堵，安排每個班定時擦拭錠翼空心臂，減少粗紗卷繞斷頭?？傊?，粗紗工序采用“低速度，重加壓，高倍牽伸，大鉗口隔距，大后區(qū)牽伸”的工藝原則，粗紗質(zhì)量得到保證。

3.5 細(xì)紗工藝

為了減少毛羽提高面料光潔度以及提高紗線強(qiáng)力，選用緊密賽絡(luò)紡紗形式。同時為了提高纖維的伸直度，采用后牽伸較小的集中牽伸。

在生產(chǎn)過程中有效控制纖維的運(yùn)動，并且使握持力與牽伸力相適應(yīng)，使用“大牽伸，大隔距，重加壓，低速度”的牽伸工藝原則，以保證紗線條干質(zhì)量穩(wěn)定。羅拉隔距為18*38mm，鉗口隔距2.75mm，總牽伸51.9倍，細(xì)紗干定量1.417g/100m；由于牽伸倍數(shù)較大，應(yīng)將更多的牽伸分配在前區(qū)，后區(qū)牽伸為1.16倍，捻系數(shù)335，前羅拉速度200r/min，錠速13728r/min。

3.6 絡(luò)筒工藝

緊密紡紗在絡(luò)筒工序的毛羽增長要大于環(huán)錠紡紗，所以絡(luò)筒工序為了減少毛羽的大幅增長，絡(luò)筒采取“低速度、保品質(zhì)、接頭好、成形良”的工藝原則。絡(luò)筒速度選用1000m/min，電清工藝參數(shù) N180%，S120% 、1.2cm，L為 32%、30cm，T為 -20%、28cm，CP12%，CM-12%，CCP23%，CCM18%。通過以上工藝優(yōu)化，能夠有效減少賽絡(luò)紡紗中的長細(xì)節(jié)紗，提高面料品種。

4 結(jié)束語

利用石墨烯滌綸纖維與粘膠纖維混紡的緊密賽絡(luò)紡紗，達(dá)到客戶對條干、毛羽、強(qiáng)力的質(zhì)量要求。由于石墨烯滌綸和粘膠纖維為化學(xué)纖維，所以在清花工序采用“多松少打，少落防斷”工藝，并條宜采用“大隔距、重加壓”工藝，同時并條工序易產(chǎn)生靜電，在生產(chǎn)過程中需對并條皮輥進(jìn)行抗靜電處理；細(xì)紗生產(chǎn)過程中應(yīng)注意細(xì)節(jié)的控制。