高比例高強錦綸棉混紡紗的紡制

劉高丞 孔 聰 李 洋 王新厚

（1.東華大學(xué)，上海，201620；2.山東聯(lián)潤新材料科技有限公司，山東棗莊，277400）

錦綸又稱聚酰胺纖維，是最早實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的合成纖維，其具有高強耐磨、質(zhì)輕柔軟、回彈性好等優(yōu)良性能［1］。目前，市場上應(yīng)用的錦綸，由于其斷裂強度相對較低（小于6.0 c N/dtex），斷裂伸長率高（大于50%）、變異系數(shù)大，與棉混紡的配伍性較差且纖維本身的可紡性較差，多為低比例錦棉混紡產(chǎn)品（錦綸混紡比不大于50%），其紗線斷裂強力低，紗線性能較差，無法體現(xiàn)錦綸的優(yōu)良特性［2?3］。相較于普通錦綸，高強錦綸在保持錦綸優(yōu)良物理化學(xué)特性的同時具有顯著高強低伸的特點，有助于改善可紡性，且與棉混紡可進一步提高成紗強力和耐磨性，并突出錦綸的手感和舒適性。本研究通過紡制高比例高強錦綸棉混紡紗，探討高比例高強錦綸與棉混紡時的可紡性、紡紗工藝和成紗性能。

1 原料性能指標(biāo)

高強錦綸規(guī)格1.5 dtex×38 mm，斷裂強度6.87 cN/dtex，斷裂伸長率39.9%，含油率0.56%，回潮率4.12%，體積比電阻0.21×108Ω·cm，卷曲數(shù)16.25個/25 mm，疵點含量0 mg/100 g，由恒天中纖紡化無錫有限公司提供；細絨棉品種為希臘棉，馬克隆值4.71，平均長度27.71 mm，16 mm短絨率16.60%，含雜率1.87%，回潮率6.2%，斷裂強度2.84 cN/dtex，由山東聯(lián)潤新材料科技有限公司提供。

2 紡紗設(shè)備及工藝流程

采用精梳工序后的棉纖維，可提高纖維長度和整齊度，進一步去除雜質(zhì)和棉結(jié)，有效提高與錦綸混紡的可紡性、成紗強力和品質(zhì)。將扯松后的精梳棉條和養(yǎng)生后的錦綸按比例均勻鋪層混和到輸棉簾上，勻速喂入改造的開松機和和毛機上，經(jīng)充分機械開松混和后的棉層再喂入梳棉機。具體紡紗設(shè)備及工藝流程如下。

（原棉）→特呂茨勒清梳聯(lián)→JWF1310型預(yù)并條機→E35型條并卷聯(lián)合機→E66型精梳機

（精梳棉條+養(yǎng)生后錦綸）→（稱重）→（人工鋪層混和）→單齒輥開松機+FN246B型和毛機（2遍～3遍）→FA201B型梳棉機→JWF1310型并條機（3道）→FA497型粗紗機→FA506型細紗機

3 主要工藝配置及技術(shù)措施

經(jīng)過前期對棉紡用高強錦綸紡絲油劑、卷曲性、倍長和超長纖維以及疵點含量等方面的研究和改進［4］，大大提高了纖維的可紡性。在紡制低比例高強錦綸棉混紡紗時（錦綸混紡比例為20%、40%、50%），在保證紡紗車間一定相對濕度和正常機械狀態(tài)下，紡紗可順利進行。但當(dāng)高強錦綸混紡比例提高至60%及以上時，就必須采取相應(yīng)的技術(shù)措施和工藝優(yōu)化，才能確保紡紗順利進行。

3.1 錦綸養(yǎng)生預(yù)處理

從高聚物起電序列可知，錦綸比羊毛更易在摩擦過程中失去電子而產(chǎn)生正電荷，所以在紡紗時要嚴格控制錦綸的比電阻處于較低水平。對于合成纖維，一般希望體積比電阻控制在108Ω·cm以下［5］，因此對錦綸進行養(yǎng)生處理?？紤]到錦綸原料的體積比電阻值已相對較低，且為了避免在梳棉工序出現(xiàn)錫林繞花現(xiàn)象，按照抗靜電劑∶水=1∶9的比例，用噴霧器按纖維總質(zhì)量3%，均勻噴灑人工開松的錦綸纖維后燜放養(yǎng)生24 h，保證油水充分分散和滲透均勻。實踐發(fā)現(xiàn)，當(dāng)加入抗靜電油劑進一步降低錦綸的體積比電阻至106Ω·cm～107Ω·cm、回潮率由4.12%提高至6%～8%后，在有效減輕錫林繞花現(xiàn)象的同時改善了纖維纏繞膠圈膠輥等靜電現(xiàn)象。

3.2 紡紗環(huán)境溫濕度

高比例錦綸與棉混紡時，由于錦綸的吸濕性較差，提高車間相對濕度對靜電現(xiàn)象的改善作用不大，反而惡化了機械生產(chǎn)條件［6］。降低車間相對濕度，使養(yǎng)生后的錦綸相對紡紗環(huán)境處于放濕狀態(tài)，反而可防止靜電及粘黏現(xiàn)象的產(chǎn)生。

高溫將造成纖維回潮率下降而產(chǎn)生靜電［7］，且長時間與纖維接觸摩擦的機件會產(chǎn)生大量的熱。因此降低環(huán)境溫度有利于摩擦產(chǎn)生的熱量及時散失，膠圈膠輥上積聚的靜電及時散逸，可避免電荷積聚而發(fā)生纖維纏繞。所以高比例錦綸與棉混紡時，尤其在夏天，要適當(dāng)降低車間溫濕度，即溫度26℃～30℃，相對濕度55%～65%。

3.3 混紡方式

與棉混紡，可明顯改善錦綸的可紡性，而保證混紡原料的充分混和，使紗的任一片段中所含纖維成分一致成為提升混紡紗質(zhì)量的關(guān)鍵。由于錦綸與棉物理性能差異大，如果采用條混，錦綸條與棉條即使采用多道并條仍然會出現(xiàn)混和不勻的現(xiàn)象。因此，采用散纖維混和方式（稱重人工鋪層混和）。同時，由于錦綸相較于精梳棉更易纏繞機件，為保證實際混紡比和設(shè)計混紡比一致，投料時錦綸的投料量要稍高。所紡制的高比例高強錦綸混紡比為60%、80%、100%。

3.4 清棉工序

由于紡紗所用的高強錦綸和精梳棉條的纖維長度整齊度好，且錦綸本身不含雜質(zhì)，經(jīng)精梳后的棉條亦是雜質(zhì)較少，所以清棉工序采用“多松少打，均勻混和”的原則。使用打擊作用輕微而開松混和作用良好的單齒輥開松機，加以和毛機棉箱混和和輸棉簾的“平鋪直取”作用，確保高強錦綸和棉纖維充分均勻混和的同時減少對纖維不必要損傷。與低比例錦綸棉混紡紗相比，當(dāng)生產(chǎn)高比例錦綸棉混紡紗時，經(jīng)一道開松后纖維的開松程度不能達到梳棉工序所要求的開松度，隨著錦綸混紡比例的增加，需要經(jīng)過二次甚至三次開松，其開松程度的好壞不僅影響后道梳棉工序生條的質(zhì)量，還會直接影響梳棉工序生產(chǎn)能否順利進行。

3.5 梳棉工序

為避免錫林繞花問題，保證纖維順利轉(zhuǎn)移是決定高比例錦綸棉混紡紗能否順利生產(chǎn)的關(guān)鍵。針布是梳棉機的核心，高比例錦綸與棉混紡時，錫林需配置較小針齒密度、較大工作角的針布，保證錦綸正常轉(zhuǎn)移，有效解決錫林繞花的問題；同時由于錦綸卷曲較多，回彈性好，易填塞蓋板針布，故采用彈性針布剝棉方式。由于高強錦綸和精梳棉條中幾乎不含雜質(zhì)，所以要降低刺輥轉(zhuǎn)速，以減少纖維損傷；同時提高錫林轉(zhuǎn)速，增大錫林刺輥線速比，收緊刺輥與錫林間隔距，以保證預(yù)分梳后的纖維順利轉(zhuǎn)移至錫林，減少纖維揉搓造成的棉結(jié)；適當(dāng)增大錫林至蓋板隔距，保證正常分梳和轉(zhuǎn)移，同時降低道夫轉(zhuǎn)速，并收緊錫林至道夫隔距，增強道夫?qū)w維的凝聚能力，提高纖維在完成蓋板區(qū)梳理除雜后向道夫轉(zhuǎn)移的能力，減小錫林與蓋板的針布負荷。高比例高強錦綸棉混紡紗在梳棉工序主要工藝參數(shù)：生條濕定量23 g/5 m，道夫轉(zhuǎn)速30 r/min，錫林轉(zhuǎn)速420 r/min，刺輥轉(zhuǎn)速670 r/min，蓋板速度120 mm/min，錫林至蓋板隔距0.33 mm、0.30 mm、0.30 mm、0.30 mm、0.33 mm。

3.6 并條工序

采用四上三下壓力棒型牽伸和“低車速，少并合數(shù)，小牽伸”的工藝原則。相較于低比例錦綸與棉混紡，高比例錦綸與棉混紡時，采用適用于錦綸長度的較大羅拉隔距，同時對牽伸膠輥進行抗靜電處理并降低車速以減少纖維纏繞膠輥的現(xiàn)象。由于錦綸的高回彈特性，牽伸倍數(shù)過大易造成大幅度的牽伸回彈，使紗條條干惡化，毛羽增多，故要減少并合數(shù)和牽伸倍數(shù)。由于混紡方式采用散纖維混和工藝，所以在并條前錦綸和棉纖維已得到充分混和，故采用三道并條，以調(diào)整長片段條干不勻為主，混和為輔。生條內(nèi)纖維伸直度和平行度低，故頭并采用小牽伸、大羅拉隔距。頭并采用較少并合數(shù)、較小總牽伸和較大后區(qū)牽伸倍數(shù)有利于須條內(nèi)前彎鉤纖維伸直，而二并和末并采用小后區(qū)牽伸倍數(shù)和大前區(qū)牽伸倍數(shù)有利于須條內(nèi)后彎鉤纖維伸直［8］。高比例錦綸棉混紡紗在并條工序的主要工藝參數(shù)如表1所示。

表1 高比例錦綸棉混紡紗在并條工序主要工藝參數(shù)

3.7 粗紗工序

采用四羅拉雙短膠圈牽伸，以“低車速，不同錦綸混紡比選用不同粗紗捻系數(shù)”為原則，粗紗工序主要工藝參數(shù)：定量5.0 g/5 m，總牽伸9.22倍，后區(qū)牽伸1.19倍，羅拉中心距40 mm×52 mm×60 mm，鉗口隔距7 mm，車速900 r/min。

若粗紗捻系數(shù)設(shè)計過大，易造成須條在細紗牽伸過程中牽伸力大于握持力而出現(xiàn)牽伸不開現(xiàn)象，采取放大細紗后區(qū)隔距和鉗口隔距解決“硬頭”現(xiàn)象后，又會導(dǎo)致細紗條干惡化、毛羽增多；若粗紗捻系數(shù)設(shè)計太小，易產(chǎn)生意外牽伸，增加成紗時斷頭和條干不勻，所以根據(jù)所紡纖維性能來設(shè)計合理的粗紗捻系數(shù)尤為重要［9］。高強錦綸長度長、長度一致性好，且纖維本身具有很高的強度和回彈性，表現(xiàn)為高比例錦綸棉混紡時，對粗紗施加較小的捻度便具有高粗紗強度和緊密度［10］。因此，要隨錦綸混紡比例的提高逐漸降低粗紗的捻系數(shù)。為提高后道細紗條干均勻度等品質(zhì)指標(biāo)，在保證細紗正常牽伸的前提下，采用較大的粗紗捻度。經(jīng)一系列捻系數(shù)梯度試驗后，確定不同高強錦綸混紡比例下較為合適的粗紗捻系數(shù)：混紡比例60%時粗紗捻系數(shù)112，混紡比例80%時粗紗捻系數(shù)69，混紡比例100%時粗紗捻系數(shù)58。

3.8 細紗工序

采用傳統(tǒng)環(huán)錠紡改造后的四羅拉網(wǎng)格圈型賽絡(luò)集聚紡系統(tǒng)，以“重羅拉加壓，中后區(qū)隔距，小后區(qū)牽伸倍數(shù)，小鉗口隔距”的工藝原則，在保證牽伸順利的基礎(chǔ)上，采用小后區(qū)牽伸倍數(shù)和小鉗口隔距，提高成紗的條干均勻度。

小羅拉隔距雖有利于對須條中浮游纖維的控制，可提高細紗條干均勻度，但使須條在牽伸過程中牽伸力增加，易出現(xiàn)牽伸不開現(xiàn)象；大羅拉隔距可減弱對須條中浮游纖維的控制能力，避免牽伸不開現(xiàn)象。為便于實際生產(chǎn)，高比例錦綸與棉混紡時，采取普適性高的中隔距，對于細紗條干均勻度和細紗“硬頭”現(xiàn)象的平衡則主要通過對粗紗捻系數(shù)、細紗后區(qū)牽伸倍數(shù)和鉗口隔距的調(diào)控。選擇較小后區(qū)牽伸倍數(shù)的同時，采用低硬度抗靜電處理膠輥，加強對須條握持力，防止錦綸回彈產(chǎn)生毛羽，惡化條干［11］。選擇較重鋼絲圈（比紡?fù)枖?shù)純棉紗時加重1號～2號），以加強對氣圈大小及張力的控制。

紡制高比例高強錦綸棉混紡紗時，隨著錦綸混紡比例的增加，需更加注重錦綸特性對細紗工藝的影響并調(diào)整優(yōu)化。由于高強錦綸強度高、伸長大、回彈性好，后區(qū)牽伸倍數(shù)及細紗捻系數(shù)宜偏小；由于錦綸長度長、整齊度好，鉗口隔距及羅拉隔距可偏大掌握。保證不同比例高比例高強錦綸棉混紡紗能夠順利穩(wěn)定生產(chǎn)前提下的主要工藝參數(shù)配置：總牽伸29.16倍，后區(qū)牽伸1.2倍，捻系數(shù)397，羅拉中心距44 mm×61 mm，雙喇叭口間距8 mm，鉗口隔距3.5 mm，負壓電機頻率48 Hz，錠速12 000 r/min。后期可針對具體混紡比及紗號進一步優(yōu)化關(guān)鍵細紗工藝參數(shù)，從而達到提高紗線品質(zhì)的目的。

4 紗線性能指標(biāo)

采用上述紡紗工藝和技術(shù)措施，成功紡制出36.9 tex高比例高強錦綸棉混紡紗，各紗線性能指標(biāo)測試結(jié)果如表2所示。

表2 高比例高強錦綸棉混紡紗性能指標(biāo)

從表3測試結(jié)果可以看出，由于高強錦綸具有顯著的高強特性，且伸長較棉纖維大，紡制出的高比例高強錦綸棉混紡紗具有較高的強伸性能，且隨著高強錦綸混紡比例的增加，混紡紗高強伸性能的特性越發(fā)明顯。同時各混紡紗條干C V和3 mm毛羽數(shù)指標(biāo)均較好，紗線品質(zhì)優(yōu)良。

5 結(jié)論

（1）高比例高強錦綸（錦綸混紡比例≥60%）與棉混紡時，需根據(jù)原料自身的回潮率和體積比電阻水平，在紡前對高強錦綸進行養(yǎng)生預(yù)處理，使纖維的體積比電阻降低至106Ω·cm～107Ω·cm，回潮率提高至6%～8%，同時控制車間溫濕度，保證在紡紗過程中纖維處于放濕狀態(tài)，有效防止靜電及黏纏現(xiàn)象的產(chǎn)生。

（2）根據(jù)高強錦綸比重輕、強度高、伸長大、回彈性好的特性，針對紡紗各工序出現(xiàn)的問題，合理調(diào)整工藝。即開清工序要注意提高錦綸的開松度；梳棉工序通過合理配置針布、提高錫林轉(zhuǎn)速及錫林刺輥線速比、增大錫林蓋板隔距、降低道夫轉(zhuǎn)速、收緊錫林和道夫間隔距等措施，確保纖維順利轉(zhuǎn)移；并條工序采用少并合數(shù)、小牽伸倍數(shù)，防止因錦綸在須條中產(chǎn)生較大的牽伸回彈使紗條干惡化、毛羽增加；粗紗工序注意隨錦綸混紡比例的提高逐漸降低所紡粗紗的捻系數(shù)，保證粗紗具有較好緊密度和強力的同時具有良好的可牽伸性；細紗工序采用小后區(qū)牽伸倍數(shù)、小鉗口隔距及中羅拉隔距，采用低硬度抗靜電處理膠輥，鋼絲圈比同號數(shù)的棉紗加重1號～2號，保證成紗的條干均勻度和良好的毛羽水平。

（3）由于高強錦綸具有顯著的高強特性，使得紡制出的高比例高強錦綸棉混紡紗具有較高的強伸性能。同時各混紡紗條干C V和3 mm毛羽數(shù)指標(biāo)均較好，紗線品質(zhì)優(yōu)良。