短纖維種類及工藝設(shè)計(jì)對成紗質(zhì)量的影響分析

石振宇

［五極紡織科技（上海）有限公司,上海201114］

0 引言

隨著生活水平的提高，人們對紡織品的使用性能和品質(zhì)要求越來越高，對外觀光潔、布面無疵點(diǎn)的要求也越來越高。在對成紗質(zhì)量的影響因素分析過程中，發(fā)現(xiàn)紗線條干、棉結(jié)、毛羽、紗疵等技術(shù)指標(biāo)對織物的外觀和性能有著顯著的影響。因此，為滿足消費(fèi)者的需求，如何生產(chǎn)出高質(zhì)量的紗線成為技術(shù)人員急需研究解決的一個(gè)重要課題。

對于混紡針織用紗來講，影響成紗質(zhì)量的因素很多，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：原材料中棉的成熟度、棉纖維長度、短纖維含量；化學(xué)纖維的卷曲率、卷曲度、含油率、比電阻等[1]；設(shè)備的自動(dòng)化程度；梳棉、精梳針布的配置、膠輥硬度、網(wǎng)格圈的目數(shù)、溫濕度、速度等[2]。本文主要針對短纖維種類這一因素，通過試驗(yàn)的方法對原棉、生條和精梳條中短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對成紗質(zhì)量的影響進(jìn)行研究分析，尋找影響成紗條干、棉結(jié)、毛羽和強(qiáng)力的關(guān)鍵因素，同時(shí)結(jié)合產(chǎn)品質(zhì)量定位，采用合理有效的工藝生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原理

短纖維對成紗質(zhì)量的影響主要在于原料本身，或在紡紗過程中產(chǎn)生的一部分短纖維成為棉條中的一部分，在牽伸過程中不被羅拉所握持，呈游離纖維，從而造成紗的粗節(jié)、細(xì)節(jié)，最終導(dǎo)致紗條干不勻稱，影響織物的外觀。因此，合理控制短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對提高紗線質(zhì)量具有重要的意義[3]。

1.2 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)選用的棉花為中國新疆棉和澳大利亞澳棉，以及蘭精公司的Modal（莫代爾）纖維（1.3 dtex×39 mm）。

1.3 儀器和設(shè)備

USTER公司的AFIS單纖維檢測儀、HVI棉花大容量測試儀兩種儀器（以0.5英寸，即12.7 mm，定義短纖維）。其中，AFIS單纖維檢測儀主要檢測半制品短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，HVI棉花大容量測試儀主要測試原棉中短纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1.4 紡紗工藝流程[4-7]

1.4.1 Modal纖維紡紗工藝

A002圓盤式自動(dòng)抓棉機(jī)→A006B自動(dòng)混棉機(jī)→FA025多倉混棉機(jī)→A036C梳針輥筒開棉機(jī)→A092A型雙棉箱給棉機(jī)→A076型成卷機(jī)→A186F梳棉機(jī)。

1.4.2 棉纖維紡紗工藝

（1）一紡環(huán)錠紡清梳精工藝：A002C圓盤式自動(dòng)抓棉機(jī)→A006B自動(dòng)混棉機(jī)→A035混開棉機(jī)→A036C梳針輥筒開棉機(jī)→A092A型雙棉箱給棉機(jī)→A076C型成卷機(jī)→A186C梳棉機(jī)→A272F并條機(jī)→A191B條卷機(jī)→A201C精梳機(jī)。

（2）一紡緊密紡清梳精工藝：A11立達(dá)自動(dòng)抓棉機(jī)→B1開棉機(jī)→B7∕3多倉混棉機(jī)→B60清棉機(jī)→A70喂棉機(jī)→C51梳棉機(jī)→SB2并條機(jī)→A191B條卷機(jī)→A201C精梳機(jī)。

1.4.3 棉與Modal混紡紗工藝

1.5 測試方法

斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率參照GB∕T 3916—2013《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定》執(zhí)行。

烏斯特條干值（CV）、細(xì)節(jié)、粗節(jié)、棉結(jié)及毛羽值（H）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》執(zhí)行。

進(jìn)口棉花的短絨率及棉結(jié)參照SN∕T 4491—2016《進(jìn)出口棉花短絨率測定光電儀測試法》執(zhí)行。

2 結(jié)果與討論

2.1 短纖維種類成紗質(zhì)量的影響

2.1.1 原棉短纖維

原棉中短纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)是影響紗線質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。本文所選原棉為100%新疆棉（廠編配棉代號為-34）和100%澳棉（廠編配棉代號為-63）。在相同的流程（一紡環(huán)錠紡清梳精工藝）和相同工藝參數(shù)條件下，其原棉短纖維指數(shù)（SFI）和JC50∕MOD50 40SK緊密紡主要成紗指標(biāo)關(guān)系見表1。

表1 原棉短纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)對成紗質(zhì)量的影響

由表1知：隨著原棉產(chǎn)地的不同，所獲得的紗線質(zhì)量也不同；隨著短纖維指數(shù)（SFI）由8.84%增加到11.20%，成紗毛羽值H由2.89增加到3.39，增加了17.3%，強(qiáng)力由311 cN下降至299 cN，下降了3.86%，而紗線的條干CV值卻無明顯變化，這與緊密紡細(xì)紗機(jī)牽伸裝置所用德國緒森公司的HPGX3010型搖架對短纖維的控制能力強(qiáng)有關(guān)?？梢姴煌脑薅汤w維對紗線的毛羽和強(qiáng)力影響較大。

2.1.2 生條短纖維

梳棉工序?qū)φ麄€(gè)紡紗起著至關(guān)重要的作用，尤其生條中的棉結(jié)雜質(zhì)和短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對后道工序有很大的影響，所以梳棉工序要盡可能多地排除已有短纖維，減少短纖維的產(chǎn)生。在實(shí)際生產(chǎn)中，A186梳棉機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度一般根據(jù)纖維種類進(jìn)行控制，其中：錫林轉(zhuǎn)速的選擇為棉纖維360轉(zhuǎn)∕min，Modal纖維230轉(zhuǎn)∕min；刺輥轉(zhuǎn)速的選擇為棉纖維900轉(zhuǎn)∕min，Modal纖維830轉(zhuǎn)∕min；蓋板速度的選擇為棉纖維277 mm∕min，Modal纖維 184 mm∕min。對比 JC50∕MOD50 40SK緊密紡主要成紗指標(biāo)，所得生條短纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)對成紗質(zhì)量的影響結(jié)果見表2。

表2 生條短纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)對成紗質(zhì)量的影響

由表2可知：當(dāng)生條短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由6.9%降低到5.3%（降低了23%）時(shí)，紗線黑板結(jié)雜和棉結(jié)分別由24∕19降低到20∕16，黑板結(jié)雜降低了17%、棉結(jié)降低了16%,而條干CV值和毛羽值卻變化不大。說明適當(dāng)降低生條短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以降低紗線黑板結(jié)雜和千米棉結(jié)數(shù)（+200%）。

2.1.3 精梳條短纖維

公司使用JC40（100%澳棉）精梳條做相對應(yīng)試驗(yàn),在相同的流程和相同的工藝條件下，分別調(diào)整精梳機(jī)精梳落棉率為15%、17%和20.5%，同時(shí)觀察JC50∕MOD50 40SK緊密紡指標(biāo)變化，以此來說明精梳短纖維對成紗指標(biāo)的影響，其主要指標(biāo)見表3。

表3 精梳短纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)對成紗質(zhì)量的影響

由表3可知：隨著精梳落棉率由15%提高到17%時(shí)，精梳短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由3.5%下降到3.2%，下降了8.6%；成紗千米棉結(jié)（+200%）由24個(gè)∕km下降到20個(gè)∕km，下降了16.7%。當(dāng)精梳落棉率由17%提高到20.5%時(shí)，精梳短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由3.2%下降到1.8%，下降了43.8%；成紗千米棉結(jié)（+200%）由20個(gè)∕km下降到14個(gè)∕km，下降了30%，成正相關(guān)的關(guān)系；而拉伸強(qiáng)力有所上升，條干CV值比較接近。這說明精梳短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對千米棉結(jié)（+200%）的影響較大，對強(qiáng)力影響其次。

綜合上述試驗(yàn)分析可知：原棉短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（SFI）對成紗的毛羽和強(qiáng)力影響較大，對成紗的條干CV值影響較?。簧鷹l中短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對成紗黑板結(jié)雜和千米棉結(jié)（+200%）的影響較大,對成紗條干CV值和成紗毛羽值的影響不大；精梳條中短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對千米棉結(jié)（+200%）的影響較大，對紗線的強(qiáng)力影響次之，對紗線條干CV值的影響不大。

2.2 工藝改進(jìn)方法

在生產(chǎn)過程中，若短纖維含量過高，不利于確保成紗質(zhì)量時(shí)，需要對工藝進(jìn)行改進(jìn)。當(dāng)精梳條100%澳棉的工藝路線經(jīng)過一紡緊密紡清梳精時(shí)，可通過快速試紡獲得各工序的短纖維含量。工藝改進(jìn)前原料半成品的棉結(jié)、短纖維指標(biāo)及紡紗所得的JC50∕MOD50 40SK緊密紡指標(biāo)詳見表4和表5。

由表5可知，工藝改進(jìn)前的成紗質(zhì)量較差。為了提高紗線質(zhì)量，根據(jù)上述的試驗(yàn)結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)可通過控制短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來改善成紗的質(zhì)量。

2.2.1 清花工序B11

將開棉機(jī)B11的工藝參數(shù)“清潔強(qiáng)度”由0.3降為0.2，同時(shí)為減少纖維損傷，將B11的工藝參數(shù)“相對落棉率”由6調(diào)為5，適當(dāng)降低相對落棉率。通常認(rèn)為，當(dāng)原棉短纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)，應(yīng)提高相對落棉率，但由于B11開棉機(jī)塵棒為三角形，一旦提高相對落棉率，塵棒張開，纖維與塵棒棱角接觸，易損傷纖維，造成短絨增加。

2.2.2 梳棉工序

在梳棉工序操作中可通過降低錫林和刺輥速度來改進(jìn)工藝。將錫林速度由450轉(zhuǎn)∕min降低到400轉(zhuǎn)∕min，將刺輥速度由1 060轉(zhuǎn)∕min降低到930轉(zhuǎn)∕min，同時(shí)加長給棉板的工藝長度，由17 mm調(diào)整為19 mm，可以減少纖維的損傷程度。但經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加長給棉板并不能降低短纖維的含量，這可能與棉纖維比較短、不能很好握持有關(guān)。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

通過表6的試驗(yàn)對比，按照本次配棉的指標(biāo)，梳棉機(jī)C51選用錫林轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)∕min,刺輥速度選用930轉(zhuǎn)∕min，給棉板工藝長度仍然選用17 mm。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)梳棉C51蓋板的速度由0.25 m∕min提高到0.29 m∕min時(shí)可提高蓋板花率，降低生條短纖維。但當(dāng)速度提高到0.32 m∕min時(shí)，短纖維的量反而升高，可能是蓋板速度太快，部分纖維兩端被蓋板和錫林同時(shí)握持而拉斷損傷纖維有關(guān)，試驗(yàn)結(jié)果見表7。通過表7試驗(yàn)，最終確定立達(dá)梳棉機(jī)C51蓋板的速度為 0.29 m∕min。

2.2.3 精梳工序

在精梳工序操作中可通過提高落棉率來改進(jìn)工藝。將落棉率由17%提高到19.5%，并檢查精梳機(jī)的針齒狀態(tài)，更換掉容易掛花的錫林針布，做好清潔衛(wèi)生。工藝改進(jìn)后測試各工序短纖維的指標(biāo)見表8，所得JC50∕MOD50 40SK緊密紡的指標(biāo)見表9。

由表5和表9可知：工藝改進(jìn)后，紗線的條干CV值由11.41%降低到10.93%，降低了4.2%；粗節(jié)（+50%）由15個(gè)∕km下降到5個(gè)∕km，降低了67%；千米棉結(jié)（+200%）由51個(gè)∕km下降到16個(gè)∕km，降低了69%。

表4 工藝改進(jìn)前原料半成品棉結(jié)、短纖維含量指標(biāo)

表5 工藝改進(jìn)前JC50/MOD50 40SK緊密紡指標(biāo)

表6 梳棉給棉板高低與短纖維含量的關(guān)系

表7 梳棉蓋板速度與梳棉短纖維含量的關(guān)系

表8 工藝改進(jìn)后原料半成品棉結(jié)、短纖維指標(biāo)

表9 工藝改進(jìn)后JC50/MOD50 40SK緊密紡指標(biāo)

3 結(jié)論

（1）原棉短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與紗線的毛羽和強(qiáng)力有較強(qiáng)的相關(guān)性。生條短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與成紗的黑板結(jié)雜和千米棉結(jié)（+200%）有較強(qiáng)的相關(guān)性。精梳短纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與紗線的千米棉結(jié)（+200%）和強(qiáng)力有較強(qiáng)的相關(guān)性。

（2）JC50∕MOD50 40SK緊密紡針織紗通過優(yōu)化工藝，控制短纖維的標(biāo)準(zhǔn)為：原棉短纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜11%、生條短纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤8%、精梳短纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤2%，從而制得的成紗質(zhì)量可以滿足中高端針織用紗的要求。