大麻/棉針織花灰紗的工藝研究

孫 穎，李端鑫，孔令蘋，孫 丹，王大偉

(1.齊齊哈爾大學(xué) 輕工與紡織學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161006；2.寒區(qū)麻及其制品教育部工程研究中心，黑龍江，齊齊哈爾 161006)

花灰紗顏色深淺隨著原料混紡比例不同而發(fā)生變化，織成的面料具有朦朧的立體效果，既時(shí)尚又高雅，其紡織品適用于針織汗布、休閑服等。本文利用大麻纖維本身的顏色與棉纖維進(jìn)行混紡獲得花灰紗，無需染色，產(chǎn)品綠色環(huán)保，適用于生產(chǎn)針織產(chǎn)品，特別是針織內(nèi)衣。賽絡(luò)紡工藝是一種短流程的股線生產(chǎn)工藝，可以在稍加改造的細(xì)紗機(jī)上紡出類似股線的紗[1]。與環(huán)錠紗相比，賽絡(luò)紡紗線表面纖維排列較整齊、順直，紗線結(jié)構(gòu)較緊密，毛羽少，光潔，抗磨性好，起球少，手感柔軟光滑[2]。大麻針織混紡紗的品種較少，為了開拓和適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)的需求，本文對(duì)22 tex大麻/棉70/30賽絡(luò)紡針織花灰紗工藝進(jìn)行了研究，為大麻針織混紡紗的生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 原料選擇與準(zhǔn)備

用于混紡的大麻原料為愉悅家紡有限公司提供的精梳落麻。在進(jìn)行紡紗前對(duì)大麻精梳落麻進(jìn)行處理。首先經(jīng)過開松機(jī)開松，得到1.5～3.5 dtex的大麻纖維，平均長(zhǎng)度在23～30 mm之間。由于大麻纖維的抱合力較差,易滑移，因此對(duì)其給濕加油，軟化并提高抱合力, 提高可紡性。對(duì)大麻纖維噴灑一定量的乳化液。乳化液由乳化油、洗衣粉及 60～80 ℃溫水按質(zhì)量比3∶5∶92混合攪拌而成。乳化液的用量按乳化液、大麻質(zhì)量比4∶100比例噴灑[3]。噴灑均勻,并存放 36 h后使用。

棉為新疆細(xì)絨棉。棉纖維主體長(zhǎng)度為29 mm，線密度為1.72 dtex，短絨率為11.2%，含雜率為1.9%。

2 工藝流程

本文中的賽絡(luò)紡針織花灰紗線密度為22 tex，大麻纖維與棉的配比是70∶30，將大麻纖維與棉各自紡成粗紗，在賽絡(luò)紡階段混紡成花灰紗。具體工藝路線如下。

大麻粗紗加工流程：大麻精梳落麻養(yǎng)生處理→DHUA201清梳聯(lián)合實(shí)驗(yàn)機(jī)→DHU A30實(shí)驗(yàn)并條機(jī)(頭并)→DHU A30實(shí)驗(yàn)并條機(jī)(末并)→DSRo-01數(shù)字式小樣粗紗機(jī)。

棉粗紗加工流程：棉纖維→DHUA201清梳聯(lián)合實(shí)驗(yàn)機(jī)→DHU A30實(shí)驗(yàn)并條機(jī)(頭并)→DHU A30實(shí)驗(yàn)并條機(jī)(末并)→DSRo-01數(shù)字式小樣粗紗機(jī)。

后紡工藝：將大麻粗紗與棉粗紗在DHUA501細(xì)紗小樣機(jī)采用賽絡(luò)紡得到 22 tex賽絡(luò)紡針織紗。

3 前紡工藝

3.1 清梳聯(lián)工藝

通過清梳聯(lián)小樣機(jī)中的開松、除雜、均勻喂給、梳理、均混最終獲得較優(yōu)的生條質(zhì)量。由于純大麻纖維成條比較困難，在清梳聯(lián)加工時(shí)，除了在原料準(zhǔn)備時(shí)給濕加油外，清梳聯(lián)設(shè)備局部調(diào)整溫濕度，并將成網(wǎng)和成條時(shí)的張力減少。

充分考慮到大麻精梳落麻在進(jìn)入清棉清梳聯(lián)小樣機(jī)之前已經(jīng)進(jìn)行過開松，采用的細(xì)絨棉等級(jí)較好，因此本工序2種原料均采用少擊打纖維，減少纖維損傷的原則。其打手開松、除雜工藝部分只進(jìn)行1遍，打手轉(zhuǎn)速為560、800、900 r/min；刺輥轉(zhuǎn)速為535.1 r/min、錫林轉(zhuǎn)速478 r/min、道夫轉(zhuǎn)速20 r/min。最終獲得大麻生條定量23.45 g/(5 m)，棉生條定量9.93 g/(5 m)。

3.2 并條工藝

并條工序主要通過牽伸、并合，使生條纖維伸直度和平行度提高，提高條子均勻度[4-5]。因清梳聯(lián)后，大麻生條中纖維還比較雜亂，長(zhǎng)度不勻率比較大，彎鉤也多。并條工序采用2道并條，為了使大麻的生條和棉生條的條干均勻度提高，去除彎鉤，頭道并條采用后區(qū)牽伸倍數(shù)偏大、二道并條后區(qū)牽伸倍數(shù)偏小掌握的原則[6]。適當(dāng)降低前羅拉速度, 為了防止纖維纏繞羅拉、膠輥, 前羅拉的速度可適當(dāng)降低[7]。并條工藝參數(shù)見表1。

表1 并條工序的工藝參數(shù)

3.3 粗紗工藝

粗紗工序可把熟條加工成不同線密度和不同捻度的粗紗，以供細(xì)紗工序使用。粗紗機(jī)牽伸工藝配置是粗紗定量不這宜過重，避免產(chǎn)生分層；總牽伸倍數(shù)4～10，本文設(shè)備采用的是四羅拉雙短皮圈牽伸形式，后區(qū)牽伸偏大掌握，為了有效控制纖維運(yùn)動(dòng)，使變速點(diǎn)盡量前移和集中，前區(qū)握持距應(yīng)偏小掌握[8]；鉗口隔距、集合器根據(jù)粗紗定量選擇；大麻粗紗和棉粗紗的加工中羅拉加壓偏大采用；為了改善細(xì)紗質(zhì)量和降低粗紗斷頭，粗紗捻系數(shù)可偏大掌握[9]。軸向卷繞密度選用適中，不宜過大，防止細(xì)紗加工時(shí)出現(xiàn)粗紗斷頭。粗紗工藝參數(shù)見表2。

表2 粗紗工序的工藝參數(shù)

4 賽絡(luò)紡工藝

4.1 賽絡(luò)紡工藝設(shè)計(jì)

賽絡(luò)紡是在細(xì)紗機(jī)上平行喂入2根粗紗，二者之間保持一定間距，進(jìn)入牽伸區(qū)后由前羅拉輸出這2根單紗須條，匯集到一點(diǎn)，合并加捻卷繞在筒管上。在匯集點(diǎn)前的2根單紗捻向和匯集點(diǎn)后的股線捻向相同，但捻度是上多下少。

試紡中在細(xì)紗機(jī)上平行喂入白色的棉粗紗和本色的大麻粗紗，按照麻與棉含量比為70∶30的比例紡制賽絡(luò)紡花灰紗。

在DHUX01型棉型細(xì)紗試驗(yàn)機(jī)上采用雙眼喇叭口，其間距為6 mm，棉粗紗定量2.36 g/(10 m)，大麻粗紗定量 5.50 g/(10 m),由于大麻粗紗的定量與棉粗紗的定量相差1倍，在細(xì)紗上為保證鉗口對(duì)纖維須條的握持力，采用加大羅拉加壓的措施。加工環(huán)境溫度為25 ℃, 相對(duì)濕度為75%。細(xì)紗機(jī)PG1 4254鋼領(lǐng)/鋼絲圈型號(hào)為GS4/0，鉗口隔距為2.6 mm，總牽伸倍數(shù)為36.83。

4.2 性能測(cè)試方法

對(duì)不同工藝參數(shù)下獲得的紗線進(jìn)行性能測(cè)試。測(cè)試條件為相對(duì)濕度(65±4)%，溫度(20±2)℃。

4.2.1 斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)測(cè)試

通過紗線強(qiáng)力儀測(cè)試混紡紗線斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)參數(shù)。參照GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)試，夾持隔距500 mm。拉伸速度500 mm/min，預(yù)加張力0.50 cN/tex，分別取每種處理后的管紗各10管，每管測(cè)試 20 次，取其平均值。

4.2.2 條干均勻度測(cè)試

參照GB/T 3292.1—2008《紡織品 紗線條干不勻試驗(yàn)方法 第1部分：電容法》進(jìn)行測(cè)試，通過CT200條干均勻度測(cè)試分析儀測(cè)試條干的均勻度。測(cè)試速度選取200 m/min，測(cè)試長(zhǎng)度≥400 m，測(cè)試次數(shù) 3次，取平均值。

4.2.3 毛羽測(cè)試

參照FZ/T 01086—2000《紡織品 紗線毛羽測(cè)定方法 投影計(jì)數(shù)法》，通過YG172A 紗線毛羽測(cè)試儀測(cè)試9 mm 以內(nèi)各長(zhǎng)度內(nèi)的毛羽數(shù)量，測(cè)試速度30 m/min，大麻混紡紗毛羽長(zhǎng)度 3 mm，測(cè)試紗長(zhǎng)設(shè)為10 m，實(shí)驗(yàn)次數(shù)為10次，毛羽指數(shù)取平均值。

4.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

4.3.1 捻系數(shù)對(duì)紗線質(zhì)量的影響

在DHUX01型棉型細(xì)紗試驗(yàn)機(jī)上，錠子轉(zhuǎn)速為8 000 r/min，后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.15，分別生產(chǎn)捻系數(shù)為300、320、340、360、380，線密度為22 tex花灰紗。捻系數(shù)對(duì)紗線質(zhì)量的影響見表3。

表3 不同捻系數(shù)下紗線的質(zhì)量指標(biāo)

由表3可看出：在不改變棉粗紗定量和麻粗紗定量情況下，隨著捻系數(shù)的增加，纖維之間聯(lián)系加大，強(qiáng)伸性得到提高，斷裂強(qiáng)力逐漸增加，斷裂伸長(zhǎng)率也逐漸增加；條干隨著捻系數(shù)的增加逐漸改善，條干的不勻率有所下降，但毛羽有所增加，棉結(jié)先增加后減少，粗細(xì)節(jié)隨著捻系數(shù)的增加而下降[10]。這主要是捻系數(shù)的增加很好地控制了纖維散失，使紗線的細(xì)節(jié)和斷頭率降低。綜合來看，捻系數(shù)在380時(shí)，各項(xiàng)指標(biāo)均好。

4.3.2 錠子轉(zhuǎn)速對(duì)紗線質(zhì)量的影響

在DHUX01型棉型細(xì)紗試驗(yàn)機(jī)上，捻系數(shù)為380、后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.15，分別選擇錠子轉(zhuǎn)速為6 000、7 000、8 000、9 000、10 000 r/min加工線密度為22 tex花灰紗。錠子轉(zhuǎn)速對(duì)紗線質(zhì)量的影響見表4。

由表4可以看出, 隨著錠子速度的提高, 除斷裂強(qiáng)度外, 其他指標(biāo)均惡化。這是因?yàn)殄V子轉(zhuǎn)速提高后, 鋼絲圈的轉(zhuǎn)速提高，同時(shí)為了保證捻系數(shù)不變, 前羅拉的輸出速度將會(huì)提高。賽絡(luò)紗的強(qiáng)力是通過單紗間的相互纏繞而獲得，錠子轉(zhuǎn)速越高，相互纏繞機(jī)會(huì)越多，賽絡(luò)紗的強(qiáng)力就會(huì)提高。錠速對(duì)毛羽的影響是通過影響卷繞過程的離心力、鋼絲圈對(duì)紗線的剪切作用和紡紗張力等3個(gè)因素的大小來影響成紗毛羽多少。錠速大離心力大，會(huì)把纖維甩出紗線表面，紗線毛羽增多；當(dāng)錠速較高時(shí)能磨起紗線表面纖維或切斷伸出的纖維尾端。鋼絲圈的剪切作用強(qiáng)時(shí)，紗線毛羽增多。錠速大紡紗張力大時(shí)，紗線毛羽增多[11]。同時(shí)錠速大，紡紗張力大，紗線容易斷頭，造成棉結(jié)、粗細(xì)節(jié)的增加。綜合來看，當(dāng)錠子轉(zhuǎn)速在9 000 r/min時(shí), 成紗質(zhì)量較好。

表4 不同錠子轉(zhuǎn)速下紗線的質(zhì)量指標(biāo)

4.3.3 后區(qū)牽伸倍數(shù)對(duì)紗線質(zhì)量的影響

在DHUX01型棉型細(xì)紗試驗(yàn)機(jī)上，捻系數(shù)為380，錠子轉(zhuǎn)速為9 000 r/min，后區(qū)牽伸倍數(shù)分別為1.10、1.13、1.15、1.18、1.20、加工線密度為22 tex花灰紗。后區(qū)牽伸倍數(shù)對(duì)紗線質(zhì)量的影響見表5。

表5 不同后區(qū)牽伸倍數(shù)下紗線的性能

在試驗(yàn)中，隨著后區(qū)牽伸倍數(shù)的變化，紗線的斷裂強(qiáng)力的變化并不明顯，但斷裂強(qiáng)力不勻率卻是隨著后區(qū)牽伸倍數(shù)的增加先增加后減少。紗線的條干均勻度隨著后區(qū)牽伸倍數(shù)的變化，先降低后增加。毛羽的變化隨著后區(qū)牽伸倍數(shù)的變化并沒有太大的改變。棉結(jié)的變化是隨著后區(qū)牽伸倍數(shù)的增加先增加然后逐漸下降；粗、細(xì)節(jié)是隨著后區(qū)牽伸倍數(shù)的增加而增加。綜合考慮，選取后區(qū)牽伸倍數(shù)1.15時(shí)，各項(xiàng)性能指標(biāo)較好。

4.4 賽絡(luò)紡工藝參數(shù)確定

經(jīng)過對(duì)比賽絡(luò)紡工藝參數(shù)對(duì)紗線性能影響結(jié)果，確定紡22 tex針織紗時(shí)優(yōu)化工藝參數(shù)為：DHUX01型棉型細(xì)紗試驗(yàn)機(jī)上采用雙眼喇叭口間距6 mm，溫度25 ℃, 相對(duì)濕度 75%,PG1 4254鋼領(lǐng)/鋼絲圈型號(hào)GS4/0，鉗口隔距2.5 mm，捻系數(shù)380，錠子轉(zhuǎn)速9 000 r/min，后區(qū)牽伸倍數(shù)1.15，采用上述優(yōu)化工藝參數(shù)紡制的針織用花灰紗的各項(xiàng)性能指標(biāo)較好。

5 結(jié) 論

本文利用大麻自身的顏色與棉纖維通過賽絡(luò)紡方式制得22 tex大麻/棉(70/30)混紡花灰紗，是對(duì)開發(fā)大麻針織紗的一種新嘗試。

通過單因素分析探尋了紡紗捻系數(shù)、錠速、后區(qū)牽伸倍數(shù)對(duì)賽絡(luò)紡紗線質(zhì)量的影響。捻系數(shù)的增加很好地控制了纖維散失，使紗線的細(xì)節(jié)和斷頭率降低。隨著錠子轉(zhuǎn)速的提高, 除斷裂強(qiáng)度外, 其他指標(biāo)均惡化。隨著后區(qū)牽伸倍數(shù)的變化紗線性能指標(biāo)變化較復(fù)雜。

通過對(duì)紗線性能綜合評(píng)價(jià)確定了較佳的賽絡(luò)紡大麻/棉針織花灰紗的工藝：捻系數(shù)為380、錠子轉(zhuǎn)速9 000 r/min、后區(qū)牽伸倍數(shù)1.15。