國內(nèi)外兩種滌粘混紡紗的工藝及性能對比

孫振國，崔益懷，張 娣，吉宜軍，蘇旭中,

(1.江南大學(xué)生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇無錫 214122；2.南通雙弘紡織有限公司, 江蘇海安 226661；3.無錫市金茂對外貿(mào)易有限公司，江蘇無錫 214122)

纖維素占植物界碳含量的50%以上，在自然界中分布廣，易獲取、蘊(yùn)藏量巨大，并且作為可再生資源。在目前石油、煤炭等不可再生資源日益短缺的情況下，纖維素為紡織行業(yè)提供了源源不斷的原料。粘膠纖維是再生纖維素纖維的主要品種，在化學(xué)纖維中具有不容替代的地位[1]；20世紀(jì)以來，中國的粘膠纖維行業(yè)經(jīng)歷了產(chǎn)能的快速增長期，目前產(chǎn)量也趨于穩(wěn)定。各粘膠企業(yè)也正對現(xiàn)有的設(shè)備及工藝進(jìn)行改進(jìn)，加強(qiáng)對“三廢”的處理和對二硫化碳、硫化氫的回收利用，并優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)[2-3]。與此同時(shí)，國外的粘膠行業(yè)卻因產(chǎn)能的轉(zhuǎn)移、高成本治理而大幅度減少粘膠纖維的產(chǎn)量，并將部分技術(shù)轉(zhuǎn)移到國內(nèi)，使得國內(nèi)外粘膠纖維的品質(zhì)不斷地拉近。但國外進(jìn)口粘膠價(jià)格偏貴，且易缺貨、斷貨，對產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)造成影響，而國內(nèi)生產(chǎn)粘膠質(zhì)量雖略遜色于國外粘膠，但貨源有保障。本文旨在對國外蘭精與國內(nèi)雅美兩種品牌粘膠纖維的性能及可紡性進(jìn)行對比研究，合理確定紡紗工藝參數(shù)，通過優(yōu)化相關(guān)工序，在節(jié)約資金、降低成本的基礎(chǔ)上，開發(fā)出性能優(yōu)良的滌粘混紡紗，為相關(guān)化纖企業(yè)的產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)提供參考。

1 原料選用、工藝流程和方案設(shè)計(jì)

1.1 原料選用

國外蘭精粘膠的主要質(zhì)量指標(biāo)：平均長度為37.10 mm，纖度為1.29 dtex，回潮率為11.16%；倍長纖維含量為0.20 mg/100g，超長率為0.10%，斷裂強(qiáng)度為2.07 cN/dtex，靜摩擦系數(shù)0.15。

國內(nèi)雅美粘膠的主要質(zhì)量指標(biāo)：平均長度為38.30 mm，纖度為1.34 dtex，回潮率為11.16%；倍長纖維含量9.20 mg/100 g，超長率為0.40%，斷裂強(qiáng)度為2.14 cN/dtex，靜摩擦系數(shù)0.18。

滌綸的主要質(zhì)量指標(biāo)：平均長度為38.30 mm，纖度為1.34 dtex，回潮率為0.48%，超長率為0.10%，斷裂強(qiáng)度為23.77 cN/dtex。

1.2 方案設(shè)計(jì)

為確?；旒彵鹊臏?zhǔn)確性，以下方案均采用條混工藝。

方案一：國內(nèi)外粘膠混紡紗均采用以下工藝流程。

方案二：在紡紗過程中，預(yù)并工序在改變生條重量不勻率的同時(shí)，在后道混并過程中，可能會造成條子過度熟爛，使紗疵增多，故在國內(nèi)粘膠混紡紗工藝流程中省略滌綸預(yù)并這一工序。

方案三：在并條工序中，并條根數(shù)越多，其牽伸倍數(shù)也相應(yīng)越大，這也會導(dǎo)致紗疵增多和條子過熟。混并根數(shù)的減少也弱化纖維間的揉搓，以減少棉結(jié)增長量。因此國內(nèi)粘膠在省略預(yù)并工序的同時(shí)，三道生條混并根數(shù)也由8根×8根×8根改為8根×6根×6根，混一工序因要保持一定的混紡比，仍保持8根條不變。

1.3 紡紗工藝流程

粘膠： FA002 型圓盤式自動抓棉機(jī)→SFA035E 型混開棉機(jī)→A036型豪豬開棉機(jī)→FA146單打手成卷機(jī)→FA201B梳棉機(jī)

滌綸： FA002 型圓盤式自動抓棉機(jī)→SFA035E 型混開棉機(jī)→A036型豪豬開棉機(jī)→FA146單打手成卷機(jī)→FA201B梳棉機(jī)→FA311型并條機(jī)(此預(yù)并方案二、三舍去)

條混及紡紗：FA306型并條機(jī)(兩道)→FA311型并條機(jī)→FA458型粗紗機(jī)→128K型細(xì)紗機(jī)→SAVIO型絡(luò)筒機(jī)

2 主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù)

2.1 開清棉工序

開清棉工序主要的目的是開松、除雜、混合、均勻，將塊狀纖維松解成纖維束，破除纖維間的聯(lián)系，同時(shí)清除纖維中雜質(zhì)、疵點(diǎn)與短絨。粘膠纖維和滌綸纖維的長度整齊度好，雜質(zhì)和疵點(diǎn)少，但粘膠纖維的強(qiáng)力低，因此開清棉工序要注意減少對纖維的損傷[4]。應(yīng)遵循“勤抓少抓，以疏代打，少傷少落”的原則。減小抓棉小車的下降高度和打手伸出肋條的距離，實(shí)現(xiàn)勤抓、少抓和精細(xì)抓取[5]。降低打手速度，減少對纖維的損傷，實(shí)現(xiàn)纖維的充分開松。打手速度具體設(shè)置為：抓棉機(jī)打手速度為500 r/min，開棉機(jī)打手速度為480 r/min，成卷機(jī)打手速度為 920 r/min。加大開棉機(jī)中打手與塵棒之間的隔距，減少塵棒與塵棒的距離，降低對纖維的打擊程度，達(dá)到“少傷少落”的目的。其他主要的工藝參數(shù)為：滌綸、粘膠棉卷干定量分別為415.10 g/m和 376.07 g/m，棉卷長度分別為36.9 m和36.1 m，梳針輥筒與給棉羅拉間隔距均為11 mm。

2.2 梳棉工序

梳棉工序主要是對纖維進(jìn)一步的梳理，使纖維平行順直，分解為單纖維狀。梳理過程應(yīng)遵循“梳理為主，高速度，小隔距，快轉(zhuǎn)移”的原則。粘膠纖維之間的抱合力較大，纖維中含有硬并絲等疵點(diǎn)，為了獲得較好的梳理效果，增大錫林和刺輥的轉(zhuǎn)速，同時(shí)提高蓋板的速度。錫林和刺輥的隔距偏小掌握，具體設(shè)置為0.18 mm，錫林和刺輥的線速度比在2.0以上，有利于纖維在錫林和刺輥之間的轉(zhuǎn)移，也避免了重復(fù)梳理。適當(dāng)減少錫林和蓋板之間的隔距，以此加強(qiáng)對纖維的梳理。滌綸纖維的雜質(zhì)與疵點(diǎn)較少，為了減少對纖維的損傷，在粘膠纖維的基礎(chǔ)上，適當(dāng)減少錫林、刺輥和蓋板的速度。

主要工藝參數(shù)：

粘膠：條干定量l9.5 g/5m，棉網(wǎng)張力牽伸1.45倍，出條速度59.6 m/min,錫林轉(zhuǎn)速366 r/min刺輥轉(zhuǎn)速930 r/min，蓋板速度139.2 mm/min，道夫轉(zhuǎn)速19 r/min，錫林與蓋板之間的隔距0.25、0.23、0.20、0.20、0.23 mm。生條重量不勻率控制在 3.5% 以內(nèi)。

滌綸：條干定量21.4 g/5m，棉網(wǎng)張力牽伸1.38倍，錫林轉(zhuǎn)速336 r/min，刺輥轉(zhuǎn)速800 r/min，蓋板速度 89.8 mm/min，道夫轉(zhuǎn)速24 r/min，錫林與蓋板之間的隔距 0.25 、0.23 、0.20 、0.20、0.23 mm。生條重量不勻率控制在2%以內(nèi)。

2.3 并條工序

方案一：并條工序采用“順牽伸，大隔距，多并合”的工藝原則[6]。滌綸在混并前要加一道預(yù)并工序，減小滌綸生條的重量不勻率，提高纖維的平行伸直度，確保滌綸和粘膠的混紡比例。為了提高兩種原料的混合均勻度，采用三道混并，使纖維的混合均勻，提高平行伸直度。一道混并采用5根滌綸生條加3根粘膠生條共8根并合，二道、三道也均采用8根條并合。隨著混并的進(jìn)行，條子均勻度逐步改善，牽伸倍數(shù)也相應(yīng)適量增大。

方案二：預(yù)并工序雖然降低了滌綸生條的重量不勻率，但后面每道混并工序也都有伸直纖維的作用，預(yù)并與混并工序的疊加也造成條子過度熟爛，紗疵增多。且在非精梳工序中，省略預(yù)并工序，并不會對滌/粘混紡比的正確性、成紗條干均勻度造成顯著的影響。因此在國內(nèi)粘膠混紡紗過程中省略滌綸預(yù)并工序，以期提高成紗質(zhì)量。

方案三：在混并工序中，相對來說并條根數(shù)越多，牽伸倍數(shù)也越大，過大的牽伸倍數(shù)也會對生條的成熟造成影響。并合根數(shù)對于控制棉結(jié)的增長也有重要的影響，影響程度甚至在牽伸倍數(shù)與羅拉隔距之上[7]。因此在國內(nèi)粘膠三道混并工序中并合根數(shù)由8×8×8根減少為8×6×6根。混一工序因要保持混紡比的準(zhǔn)確性，仍保持8根條不變。混并根數(shù)的減少，使進(jìn)入牽伸區(qū)的纖維也會減少，纖維會被更好的握持、控制，減少纖維間的揉搓纏繞，這也有利于減少棉結(jié)的增長量。并條工序主要工藝參數(shù)配置及質(zhì)量指標(biāo)如表1所示。

表1 并條工序主要工藝參數(shù)配置及質(zhì)量指標(biāo)Tab.1 Configuration of main process parameters and quality indexes in drawing process

2.4 粗紗工序

粗紗工序應(yīng)遵循“輕定量，大隔距，較低粗紗捻系數(shù)”的工藝原則。粗紗牽伸倍數(shù)偏大掌握，在總牽伸不變的情況下，可降低細(xì)紗的牽伸倍數(shù)，有利于細(xì)紗工序中對于纖維的控制。粗紗后區(qū)牽伸為減少粗節(jié)的產(chǎn)生應(yīng)偏小掌握[8]，具體設(shè)置為1.25。合理選擇粗紗捻系數(shù)，在不影響成紗質(zhì)量的前提下應(yīng)適當(dāng)偏大，增加粗紗強(qiáng)力，但這兩種纖維的線密度低，長度較長，纖維間抱合力大，在設(shè)置粗紗捻系數(shù)時(shí)可適當(dāng)降低，較低的捻系數(shù)也可提高粗紗的生產(chǎn)效率，具體設(shè)置為73.7。滌綸和粘膠纖維長度長，摩擦因數(shù)也較大，容易產(chǎn)生靜電，影響成紗質(zhì)量，因此生產(chǎn)車間需保持一定溫度和濕度，溫度維持在23～28 ℃，濕度控制在60%左右[9]。

主要工藝參數(shù)為：干定量3.053 g/5m，錠速 970 r/min，前羅拉速度268 r/min，總牽伸11.79倍，羅拉隔距10 ×28 ×35 mm。粗紗指標(biāo)為捻度不勻率1.29%，重量不勻率0.6%，條干CV3.6%。

2.5 細(xì)紗工序

細(xì)紗工序采用較大的粗紗捻系數(shù)，后區(qū)隔距適量放大，同時(shí)減小后區(qū)牽伸倍數(shù)，后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.28倍[10]，使浮游纖維得以較好的控制，從而使成紗條干更均勻，降低條干變異系數(shù)。采用緊密賽絡(luò)紡工藝，在提高紗線斷裂強(qiáng)力的同時(shí)，減少表面毛羽，使紗線光潔，提高成紗質(zhì)量[11]。

細(xì)紗的主要工藝參數(shù)：總牽伸39.79倍，錠速14 500 r/min，前羅拉轉(zhuǎn)速219 r/min，捻系數(shù)365，羅拉中心距50×60 mm，鉗口隔距3.5 mm。

2.6 絡(luò)筒工序

絡(luò)筒工序主要依據(jù)“低速度，小張力”的原則，確保筒子成型良好，減少不必要的紗疵、棉結(jié)和毛羽。

主要工藝參數(shù)：絡(luò)筒速度1 150 m/min，電子清紗器通道參數(shù)為3.7，DS:1.88，LS:1.3，DL:1.25，LL:20，-D:-180%，-L:20。

3 成紗性能檢測與分析

采用ME100條干儀依據(jù)GB 3292.1-2008《紗線條干不勻?qū)嶒?yàn)方法 第一部分：電容法》測試紗線條干、毛羽；采用USTER TENSORAPID 4依據(jù)GB 3916-2013《卷裝紗 單根紗線斷裂強(qiáng)力合斷裂伸長率的測定(CRE法)》測試紗線強(qiáng)伸性；采用USTER CLASSIMAT 5型紗疵分級儀依據(jù)FZ 01050-1997《紗線疵點(diǎn)的分級與檢驗(yàn)方法 電容式》測試紗線偶發(fā)性疵點(diǎn)。

所測試的T65/R35 18.5 tex混紡紗筒紗紗線條干、毛羽及常發(fā)性疵點(diǎn)成紗質(zhì)量指標(biāo)如表2所示，紗線強(qiáng)伸性及偶發(fā)性疵點(diǎn)質(zhì)量指標(biāo)如表3、表4所示。

表2 紗線條干、毛羽及常發(fā)性疵點(diǎn)成紗質(zhì)量指標(biāo)Tab.2 Yarn quality indexes of yarn evenness, hairiness and normal yarn faults

表3 紗線強(qiáng)伸性成紗質(zhì)量指標(biāo)Tab.3 Yarn quality indexes of yarn strength and elongation

表4 十萬米紗疵成紗質(zhì)量指標(biāo)Tab.4 Yarn quality index of million meters yarn defect

由上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知：

a)國內(nèi)外兩種品牌粘膠混紡紗的單紗斷裂強(qiáng)力相近，無明顯規(guī)律變化。說明單紗斷裂強(qiáng)力主要由紡紗方式、拉伸速度及纖維本身決定，預(yù)并工序和混并根數(shù)對單紗強(qiáng)力無明顯影響。但單強(qiáng)變異系數(shù)差距較大。分析原因：單強(qiáng)變異系數(shù)的大小與棉結(jié)多少的變化相似，尤其是細(xì)節(jié)，紗線易在細(xì)節(jié)處發(fā)生斷裂，細(xì)節(jié)多的紗線其單強(qiáng)變異系數(shù)也相應(yīng)的越大。

b)雅美粘膠的優(yōu)化工序方案二中，因省略了預(yù)并工序，滌綸生條的重量不勻率有所升高，導(dǎo)致其混紡紗的常發(fā)性疵點(diǎn)較方案一增多。而方案三中，并合根數(shù)的減少，使得混并牽伸過程中有更多的纖維被控制、握持，減少了棉結(jié)的產(chǎn)生，因此方案三常發(fā)性疵點(diǎn)質(zhì)量指標(biāo)略優(yōu)于方案二，但較方案一仍有差距?？傮w來說，方案二和方案三中工序的改變，增大了重量不勻率，使棉結(jié)略有所增多，但變化較小，且在合理范圍之內(nèi)。比較以上四組所測試的毛羽值的大小，發(fā)現(xiàn)無明顯差距。分析原因：毛羽的多少與纖維的長度、成熟度、線密度和短絨率有關(guān)，而這兩種粘膠的物理指標(biāo)極其相似，優(yōu)化工序的改進(jìn)對這些因素也無明顯影響。

c)偶發(fā)性紗疵與成紗質(zhì)量關(guān)系密切，對織物后期的制造、整理及外觀效果會產(chǎn)生影響。大紗疵易使紗線斷裂，導(dǎo)致針織物脫圈、破洞，使針織物斷經(jīng)、斷緯。紗疵量變產(chǎn)生質(zhì)變也會影響布面光潔度，對布面外觀質(zhì)量造成危害。對比不同方案的國內(nèi)外粘膠偶發(fā)性疵點(diǎn)成紗質(zhì)量指標(biāo)，隨著三種方案的不斷優(yōu)化，其偶發(fā)性疵點(diǎn)大幅度減少，尤其是A1級小棉結(jié)紗疵，由方案一中的42下降到方案三中的28，減少了33.3%，和國外粘膠的A1小疵點(diǎn)相比，減少高達(dá)46%。對于其他級別的疵點(diǎn)，方案二和方案三也均有明顯下降，并且方案三優(yōu)于方案二。數(shù)據(jù)表明，省略預(yù)并和減少并合根數(shù)確實(shí)可以防止生條過度熟爛，防止纖維之間揉搓纏繞，減少紗疵，進(jìn)而可改善后續(xù)工序的布面效果和染色外觀質(zhì)量。

4 結(jié) 論

在應(yīng)用國外蘭精與國內(nèi)雅美兩種品牌粘膠開發(fā)滌綸65/粘膠35 18.5 tex混紡紗的生產(chǎn)過程中，對比了兩種粘膠混紡紗的成紗質(zhì)量指標(biāo)，并對雅美粘膠混紡紗進(jìn)行相關(guān)工序優(yōu)化，省略預(yù)并和減少并條根數(shù)，減少紗疵的形成，提高了成紗質(zhì)量。

a)兩種粘膠混紡紗的常發(fā)性疵點(diǎn)、毛羽指數(shù)及強(qiáng)伸性指標(biāo)接近，而雅美粘膠的條干變異系數(shù)較高，A1小疵點(diǎn)較少。

b)在方案二和方案三中，分別省略了滌綸預(yù)并和減少并合根數(shù)，均減少了纖維的混合，弱化了纖維間的揉搓。導(dǎo)致紗線棉結(jié)的增多和A1及其他疵點(diǎn)的減少，方案三效果更為顯著。

c)經(jīng)方案優(yōu)化后，雅美粘膠混紡紗條干變異系數(shù)和棉結(jié)雖略微有所增加，而偶發(fā)性紗疵均大幅度下降，可改善后續(xù)工序的布面效果和染色外觀質(zhì)量，為國內(nèi)企業(yè)選擇低成本的粘膠開發(fā)性能優(yōu)良的滌粘混紡紗提供了相關(guān)參考。