集聚紡石墨烯纖維系列產品的開發(fā)

劉 倩，李春苗

(河北宏潤新型面料有限公司，河北 高陽 071500)

石墨烯纖維具有強大的體溫遠紅外促進微循環(huán)功能和超強的吸濕透氣等特性，其制品抗菌抑菌性能經多次洗滌不會衰減，且吸濕排汗、舒適親膚。此外，石墨烯纖維表面電阻率低、靜電荷散逸迅速，且其表面有一定的潤滑性，摩擦因數小可抑制和減少靜電荷的產生?；诖?，筆者公司成功開發(fā)出集聚紡石墨烯纖維系列產品。現以石墨烯纖維與精梳棉、滌綸混紡為例，介紹產品開發(fā)的工藝措施和技術創(chuàng)新點。

1 主要工藝流程

1.1 石墨烯纖維生條

石墨烯纖維為新型纖維，具有密度大、不易開松且超長纖維、倍長纖維多的特點，在抓棉機抓取前采用FA106型梳棉機進行預開松，結合較低的工藝轉速和較大的工藝隔距，既減少纖維損傷又可充分預開松。

紡石墨烯纖維在清花、梳棉工序的流程為：FA002型圓盤抓棉機→SFA035C型混開棉機→FA025型多倉混棉機→FA106型豪豬開棉機→YQ600G型異纖清除機→FB171型給棉箱→FA186A型梳棉機。石墨烯纖維的生條定量為20 g/(5 m)。

1.2 精梳棉條

精梳工藝設計的主要目的是將精梳小卷制成精梳棉條，進一步清除棉條中的短絨、棉結、雜質和纖維疵點，提高纖維的伸直平行度和紗線品質。公司采用立達E35型條卷機和立達E66型精梳機制備棉條，質量穩(wěn)定。精梳棉條干定量為20 g/(5 m)。

1.3 滌綸生條

滌綸原料要求含油均勻、長度穩(wěn)定，超長纖維率和倍長纖維含量在可控范圍內。紡滌綸清梳聯(lián)工藝流程為：FA009型抓棉機→FA029型多倉混棉機→FA116型主除雜機→JWF1171型振蕩給棉箱→FA203A型梳棉機。滌綸生條干定量為20 g/(5 m)。

根據客戶要求，該混紡產品中石墨烯纖維比例為28.57%、滌綸纖維比例為29.57%、精梳棉比例為42.86%。

2 主要工藝設計要點

2.1 前紡

2.1.1 石墨烯纖維的清花、梳棉工藝設計

石墨烯纖維的梳理工藝，一般采用“早落少碎、漸進開松、減少打擊、避免短絨增加”原則[1]。因此，設計的主要參數為：FA002型抓棉機抓棉打手轉速為920 r/min；SFA035C型混開棉機豪豬打手轉速為920 r/min，第一平打手轉速為581 r/min，第二平打手轉速為540 r/min，配合塵棒大隔距，減小排除、加強開松；FA106型豪豬開棉機打手轉速為500 r/min，棉箱打手轉速為580 r/min。

FA186型梳棉機紡石墨烯纖維的各點隔距，要偏大掌握，選擇針/齒密較小的梳理針布，以減少纖維損傷。配置為：AC2030×01550D型錫林針布，AD4530×01870D型道夫針布，AT5010×5611型刺輥針布，MCBH42D型彈性蓋板針布。錫林—蓋板隔距從入口到出口分別為：0.381 mm，0.330 mm，0.330 mm，0.330 mm，0.381 mm。錫林轉速為360 r/min，刺輥轉速為980 r/min，保證棉束纖維能夠順利轉移；蓋板線速度為266 mm/min，保證對纖維進行合理梳理；出條速度為65 m/min，能減少對纖維的損傷。

2.1.2 滌綸纖維的清梳聯(lián)工藝設計

滌綸纖維線密度為1.33 dtex，具有纖維細和天然滑糯的特點，使得抓棉機不易抓取成功[2]。工藝設計將打手轉速提高為1300 r/min，打手與肋條隔距減小為-1.5 mm，配合合理的補風系統(tǒng)，在實現對滌綸纖維開松的同時，加大對纖維的抓取量。

滌綸纖維清梳聯(lián)工藝流程短，應注重FA116型主除雜機分梳板的梳理作用以及除塵的工藝設計，做到分梳板分梳到位，除塵刀排除索絲、雜質的同時應盡量少損傷纖維。其主要工藝參數為：主刺輥轉速為280 r/min；主刺輥與第一分梳板入口隔距為3.0 mm、出口隔距為2.5 mm，與第二分梳板入口隔距為2.7 mm、出口隔距為2.5 mm；3把除塵刀與主刺輥隔距分別為1.3 mm，2.0 mm，2.2 mm，較大的除塵刀隔距可減少對滌綸纖維的損傷，減少短纖維的產生。

FA203型梳棉機紡滌綸纖維的各點隔距宜偏大掌握。其錫林—蓋板的5點隔距為：0.356 mm，0.305 mm，0.305 mm，0.305 mm，0.356 mm，以適應滌綸纖維長度長、棉結少的特點。

紡滌綸纖維梳棉機后部工藝設計也很重要。設計梳棉刺輥與錫林隔距為0.178 mm，梳棉刺輥與刺輥分梳板隔距加大為3 mm，刺輥與除塵刀隔距加大為0.559 mm，目的是減少纖維損傷。刺輥與給棉板隔距設計為0.635 mm，錫林轉速為390 r/min，刺輥轉速為640 r/min，較大的錫林刺輥速比有利于滌綸纖維的伸直平行。

2.1.3 并粗工藝設計

2根石墨烯纖維生條+3根棉精梳條+2根滌綸生條的并條混合及后工藝流程為：FA306A型并條機(頭并)→FA306A 型并條機(二并)→FA326型并條機(三并，帶USTER自調勻整)→FA423型懸錠粗紗機→FA507型細紗機(改造華方集聚紡裝置)→SMARO型自動絡筒機(帶USTER QUANTEM 3型電子清紗器)。

并條工藝設計既要保證條干水平，也要注意條子的外觀質量和抱合力。

a) 頭并要保證混紡比。2根石墨烯纖維生條、2根滌綸條與3根棉精梳條交叉排列，由于棉纖維具有長度短[3]的特點，頭并并條隔距設計為7 mm×18 mm，選用φ15 mm壓力棒調節(jié)環(huán)，保證壓力棒位置，確定適合的摩擦力界、保證條干均勻；喇叭口規(guī)格偏小掌握，制定清潔檢查周期，保證圈條盤斜管潔凈、無棉蠟，棉條無破損；前羅拉與出條小壓輥間的張力偏小控制，以增強棉纖維與滌綸纖維成條的抱合力，避免張力不一致出現疙瘩條。

b) 二并要保證充分混合。二并并合數為8根，目的是使石墨烯纖維、滌綸纖維和棉纖維充分混合。隔距設計為7 mm×20 mm，選用φ14 mm壓力棒調節(jié)環(huán)，以保證條干水平；干定量設計為23 g/(5 m)，使用3.6 mm喇叭口，保證纖維間抱合緊密，避免劈條。

c) 末道為8根并合，干定量為21.5 g/(5 m)，隔距設計為8 mm×20 mm，選用φ13 mm壓力棒調節(jié)環(huán)；FA326型自調勻整并條機導棉器規(guī)格偏小掌握，為83 mm，以加強纖維之間抱合，避免后道工序出現劈條、細條問題。

d) 粗紗工序要進一步提高纖維的平行伸直度，也要控制伸長率。為了配合細紗工序的牽伸能力，粗紗定量設計為6.0 g/(10 m)，粗紗捻系數設計一般不大于70，以細紗工序牽伸順暢又不產生意外牽伸細節(jié)為宜，設計捻度為2.7捻/(10 cm)，效果較好。此外，粗紗工序要保證紗線外觀質量，要求成形良好、無明顯的外觀疵點，以減少后工序出現牽伸不良問題。

2.2 后紡

2.2.1 細紗工藝設計

細紗工序主要任務是牽伸、加捻和卷繞成形。牽伸工藝設計要求控制力、引導力和摩擦力界配合得當[4]，以控制、改善條干且無偶發(fā)性紗疵為宜。

筆者公司集聚紡是在普通環(huán)錠紡FA507型牽伸裝置前，加裝異型管、網格圈和吸風裝置等。網格圈集聚區(qū)的纖維受負壓控制，加捻三角區(qū)寬度縮小使得纖維束集束，之后再經過輸出加捻，幾乎每根纖維都能集聚到紗體內。這樣的紡紗形式纖維離散性小，需要的牽伸力更大，以避免吐硬頭、牽伸不開問題，影響生產生活。

由于石墨烯纖維混紡品種的纖維長度差異較大，細紗工藝隔距設計要兼顧化纖和棉纖維的特點。紡14.6 tex品種的細紗設計隔距為17 mm×42 mm，配用2.5 mm、不帶壓力棒的隔距塊，后區(qū)牽伸倍數偏大、為1.25，避免出現石墨烯纖維和滌綸纖維牽伸不開等問題。細紗錠速為14 kr/min，不宜過快；負壓吸風偏大掌握，使纖維抱合緊密、增加成紗強力。石墨烯集聚紡紗線比普通環(huán)錠紡紗線毛羽少、強力高，更適合制作高檔產品。

2.2.2 自絡工藝設計

自絡速度不能太高，優(yōu)化為850 m/min時棉結、毛羽增加最??；使用USTER QUANTEM 3型電子清紗器合理確定清紗參數，切除有害紗疵、保留無害紗體，配用Q-DATE功能把關異常條干紗、棉結超標紗等，提高紗錠均勻度，保證絡筒質量穩(wěn)定。

3 結語

石墨烯纖維安全級別達到A級嬰幼兒服裝要求，可與棉、麻、絲、毛、滌綸、腈綸等各種纖維混紡，尤其與純棉、滌綸混紡，可兼顧純棉織物的舒適性和滌綸織物的高強力與挺括性，市場應用性非常強。集聚紡石墨烯纖維品種毛羽少、強力高，在紡紗過程中要注意清花、梳棉工藝設計，總體原則是大隔距、慢速度，以充分開松并減少纖維損傷；并條工序采用3道并合方式，使纖維間混合均勻；粗紗工序用小捻系數，保證良好的外觀質量；細紗工序兼顧牽伸力和控制力，保證正常牽伸、少出偶發(fā)性疵點；絡筒工序充分利用USTER QUANTEM 3型電子清紗器的強大功能，把控紗疵，穩(wěn)定品質。