高比例亞麻紗在棉紡設(shè)備上的紡制工藝研究

李季媛 高春燕 張 陽 李召嶺 郁崇文

（1.河南平棉紡織集團(tuán)股份有限公司，河南平頂山，467000；2.天津工業(yè)大學(xué)，天津，300387；3.東華大學(xué)，上海，201620）

我國麻類品種豐富，亞麻紡織品有著極為悠久的歷史，被廣泛應(yīng)用于服裝、裝飾及相關(guān)產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。亞麻纖維性能優(yōu)良，具有很好的抗菌性、舒適性、涼爽性，能快速吸濕和放濕［1-3］，尤其在服用方面，其織物透氣性佳、涼爽舒適，能夠很好地調(diào)節(jié)人體與環(huán)境的熱濕平衡，堪稱“天然空調(diào)”［4］。亞麻纖維橫截面為不規(guī)則多角形，亞麻紗及織物表面產(chǎn)生漫反射現(xiàn)象使其產(chǎn)品色調(diào)柔和，在光澤、懸垂性和織物紋理等方面都有著特殊的風(fēng)格［5］，深受廣大消費(fèi)者的喜愛。

亞麻的單纖維線密度在3.33 dtex 以下，但其長度短，僅10 mm～20 mm，因此亞麻單纖維的可紡性較差，幾乎不具備可紡性。而亞麻束纖維的長度一般在500 mm～700 mm，線密度僅3.33 tex～5.00 tex（200 公支～300 公支）。因此在常規(guī)亞麻紗生產(chǎn)中，通常是用打成麻（長麻）工藝?yán)w維進(jìn)行濕法紡紗，成紗線密度主要在27.8 tex～41.7 tex（24 公支～36 公支）［6-7］。但是亞麻濕法紡紗的流程長，通常的工序有給油養(yǎng)生、櫛梳、成條、并條（5 道）、粗紗、粗紗煮漂、細(xì)紗濕紡、烘干。

亞麻濕紡中產(chǎn)生的落麻以及亞麻在初加工（打麻）時的下腳（二粗），是目前常用的亞麻短纖維原料，其麻屑等雜質(zhì)多，纖維結(jié)雜含量較高，纖維長度、細(xì)度和強(qiáng)度等性能差異大，抱合力差，因此紡紗困難、利用率不高［8］。目前，亞麻短纖維（落麻與二粗）經(jīng)過簡單的預(yù)處理，可紡制50.0 tex～66.7 tex（15 公支～20 公支）的混紡紗，但是亞麻混紡比通常在50%以下，且成紗強(qiáng)力低、不勻率大，致使亞麻干紡的紡織品難以實(shí)現(xiàn)高檔化、輕質(zhì)化和系列化，亞麻品種和檔次受到局限［9］。此外，現(xiàn)在也有少數(shù)采用長的亞麻（打成麻）進(jìn)行脫膠等預(yù)處理后，在棉紡設(shè)備上進(jìn)行紡紗，實(shí)現(xiàn)亞麻的高效短流程紡紗，但原料的相對成本較高。本研究利用常規(guī)的亞麻落麻和二粗進(jìn)行精細(xì)化預(yù)處理后，在棉紡設(shè)備上進(jìn)行紡紗加工，實(shí)現(xiàn)了亞麻纖維的純紡以及高比例混紡，用于服裝、家紡產(chǎn)品。這對提高亞麻紗檔次，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)麻紡產(chǎn)業(yè)升級，具有重要的社會意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

1 原料及紡紗流程

1.1 原料選用

使用的亞麻落麻是亞麻原料廠和亞麻紡紗廠在生產(chǎn)過程中提取長纖維后落下的亞麻二粗、機(jī)短、落麻、車肚、精落及其他下腳料，經(jīng)清彈開松、除雜、梳理等精細(xì)化工藝處理后適用于棉紡設(shè)備的亞麻短纖維原料，平均線密度4.48 dtex（2 231公支），平均長度28.8 mm，長度CV值50%，短絨率13.98%，斷裂強(qiáng)度4.1 cN/dtex，斷裂伸長率2.6%，含雜率2.5%。棉纖維選用巴西棉，平均線密度1.72 dtex（5 800 公支），平均長度29.0 mm，長度CV值20%，短絨率12.53%，斷裂強(qiáng)度3.4 cN/dtex，斷裂伸長率8.7%，含雜率3.2%。

1.2 紡紗流程

麻纖維單獨(dú)不好成網(wǎng)，所以采用清梳聯(lián)流程，并條采用兩道并合，避免麻纖維熟條過熟增加紡紗難度。亞麻短纖維純紡工藝流程：（亞麻短纖預(yù)處理+給油養(yǎng)生）→JWF1012 型抓棉機(jī)→ZFA113C 型單軸流開棉機(jī)→FA028C-160 型多倉混棉機(jī)→JWF1124 型精開棉機(jī)→JWF1204A 型梳棉機(jī)（附JWF1171 型喂棉箱）→FA387 型并條機(jī)（2 道）→JWF1416 型粗紗機(jī)→JWF1510 型細(xì)紗機(jī)→AUTOCONER6 型絡(luò)筒機(jī)（配ZENIT+型電子清紗器）。

亞麻短纖粗、硬，彈性及抱合力差，為實(shí)現(xiàn)其均勻混和，改善亞麻的可紡性和成紗質(zhì)量，采用包混方式混和。但亞麻纖維與棉纖維性能差異大，影響抓棉均勻性，為此先將經(jīng)過給油養(yǎng)生后的精細(xì)化亞麻短纖和棉纖維按比例在抓包機(jī)上抓取，進(jìn)行預(yù)混和，再打成包后進(jìn)入開清棉加工。亞麻短纖+棉混紡工藝流程：（亞麻短纖預(yù)處理+給油養(yǎng)生）→（圓盤抓棉機(jī)混和）→（打包）→FA002A型抓棉機(jī)→ZF1102 型豪豬開棉機(jī)→FA022-8 型多倉混棉機(jī)→FA076A 型成卷機(jī)→FA224A 型梳棉機(jī)→FA387 型并條機(jī)（3 道）→JWF1416 型粗紗機(jī)→JWF1510 型細(xì)紗機(jī)→AUTOCONER6 型絡(luò)筒機(jī)（配ZENIT+型電子清紗器）。棉纖維混紡比在30%以上即可采用此流程。

1.3 測試方法

將樣品放置在溫度為（20±2）℃，相對濕度為（65±3）%的恒溫恒濕環(huán)境中，調(diào)濕24 h 后進(jìn)行相關(guān)性能測試。

參照GB/T 4743—2009《紡織品 卷裝紗 絞紗法線密度的測定》測試紗線線密度，取10 管紗，每管紗線測試3 次并取平均值。采用Y331N 型紗線捻度機(jī)，參照GB/T 2543.2—2001《紡織品紗線捻度的測定 第2 部分：退捻加捻法》測試單紗捻度，隔距長度500 mm，轉(zhuǎn)速1 000 r/min，取10 管紗，每管紗線測試5 次并取平均值。采用YG061FQ 型電子單紗強(qiáng)力儀，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（CRE 法）》測試紗線的力學(xué)性能，取10 管紗，每管紗線測試5 次并取平均值。采用CT3000 型條干均勻度測試分析儀，參照GB/T 3292.2—2009《紡織品 紗線條干不勻試驗(yàn)方法 第2 部分：光電法》測試單紗條干均勻度及粗細(xì)節(jié)，取10 管紗，每管紗線測試1 次。

2 亞麻短纖維紡紗工藝實(shí)踐

2.1 預(yù)處理

經(jīng)精細(xì)化加工后的亞麻纖維表面膠質(zhì)被去除，致使表面粗糙，摩擦因數(shù)大。短纖維若直接進(jìn)入開松、梳理等工序，則易造成纖維被拉斷，導(dǎo)致紗線毛羽、麻粒數(shù)增加，條干不勻嚴(yán)重，從而降低成紗品質(zhì)。此外，由于亞麻纖維放濕速度快，回潮率隨加工的進(jìn)行而急劇降低，因此在紡紗之前須對其進(jìn)行給油加濕以及養(yǎng)生處理，以改善其柔軟性和強(qiáng)力，增加纖維之間的抱合力，提高可紡性［10］。乳化液配方：油劑（甘油或植物油）、抗靜電劑、NaOH、水的質(zhì)量占比分別為1.5%、0.5%、0.5%、97.5%，養(yǎng)生時間24 h，控制纖維回潮率在14%～18%。且在后續(xù)紡紗過程中要做好保濕工作，避免纖維回潮率降低，有效保證紡紗過程順暢進(jìn)行。

2.2 預(yù)混和

亞麻纖維和棉纖維混紡時，為了保證兩種纖維混和均勻，需要對預(yù)處理后的亞麻纖維和棉纖維進(jìn)行預(yù)混和。按比例稱取亞麻短纖和棉纖維，圓盤混和均勻抓取后自動打包，然后重新進(jìn)入圓盤抓包進(jìn)行開清棉工序，使兩種纖維盡可能混和均勻。因亞麻纖維粗、硬且短絨率高，在紡紗過程中尤其是清梳工序，麻纖維散失較多。根據(jù)前期經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合亞麻纖維測試指標(biāo)情況以及設(shè)備狀態(tài)，兩種纖維混和時，預(yù)處理過的亞麻纖維質(zhì)量占比要比預(yù)定的質(zhì)量占比高6 個百分點(diǎn)～8 個百分點(diǎn)，如生產(chǎn)精細(xì)化亞麻/棉55/45 24.6 tex 混紡紗，亞麻/棉干重混紡比為62/38。

2.3 開清

開松、梳理的效果越好，亞麻短纖的可紡性改善程度越好。因此采用“勤抓少抓，多松少打，多收少落，多混和少翻滾，低速度，大隔距，防黏連”的工藝。亞麻短纖維純紡開清工藝：抓棉機(jī)打手轉(zhuǎn)速820 r/min，JWF1124 型精開棉機(jī)采用梳針打手，減少纖維損傷，打手速度480 r/min；調(diào)節(jié)板與打手隔距適當(dāng)放大至8.0 mm，調(diào)節(jié)板與除塵刀隔距15 mm。

亞麻纖維與棉纖維混紡時，打手與給棉羅拉隔距要適當(dāng)偏大，避免抓取時兩種纖維因差異較大而造成混和不勻。亞麻棉混紡的開清工藝：抓棉機(jī)打手速度820 r/min，豪豬開棉機(jī)打手速度540 r/min；FA076A 型成卷機(jī)綜合打手速度900 r/min，打手與塵棒隔距12 mm，塵棒與塵棒隔距14 mm，棉卷羅拉速度11 r/min；為增加纖維的抱合，棉卷定量適當(dāng)加重至480 g/m。

2.4 梳理

在梳理時，纖維的斷裂以及纖維在針面間的搓動或滾動都會導(dǎo)致麻粒的產(chǎn)生。麻條中麻粒的存在不但會引起纖維在牽伸過程中的不規(guī)則運(yùn)動，增加麻條、細(xì)紗的不勻，同時還會影響細(xì)紗斷頭，降低成紗質(zhì)量。因此要盡量減少亞麻纖維斷裂和揉搓，以避免麻粒的產(chǎn)生。而亞麻預(yù)處理中又多次開松，使亞麻纖維松散且雜質(zhì)含量很少，所以要降低錫林、刺輥和道夫速度，同時要放大刺輥和錫林的線速比。另一方面，由于亞麻短纖維中還存在部分長纖維，故要放大錫林與蓋板間的隔距，以盡量減少纖維斷裂以及纖維纏繞道夫與錫林的現(xiàn)象。此外，由于亞麻纖維抱合力差，成網(wǎng)困難，故成條定量需要適當(dāng)增加，減少破網(wǎng)。亞麻短纖維純紡梳棉工藝參數(shù)：錫林速度360 r/min，道夫速度20 r/min，刺輥速度810 r/min，蓋板速度260 mm/min，錫林與蓋板隔距0.25 mm、0.22 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.22 mm，刺輥與錫林隔距0.177 8 mm，錫林與道夫隔距0.127 mm，給棉板與刺輥隔距0.508 mm，生條定量22 g/5 m。

亞麻纖維與棉纖維混紡時，由于棉纖維含量不高，為方便管理、簡化工藝，參數(shù)設(shè)置主要以亞麻纖維為主。由于棉纖維雜質(zhì)多且分散性差，刺輥速度應(yīng)提高，蓋板速度也要提高，以加強(qiáng)開松和除雜，同時定量可適當(dāng)降低。亞麻棉混紡梳棉工藝參數(shù)：刺輥轉(zhuǎn)速925 r/min，蓋板速度273 mm/min，生條定量20 g/5 m。其他工藝與亞麻純紡相同，以便于管理。

2.5 并條

亞麻短纖維并條采用“大隔距，重加壓，中定量”的工藝原則。由于亞麻短纖維中含有部分超長纖維，為避免纖維被拉斷，使并條過程順利，需要適當(dāng)增加羅拉隔距。亞麻纖維無卷曲，抱合力差，麻條易松爛、滑脫，因此要采用比常規(guī)棉纖維加工時更大的緊壓羅拉壓力，增大牽伸時對亞麻纖維的控制力，確保纖維穩(wěn)定牽伸，以提高成紗條干水平。此外應(yīng)適當(dāng)降低張力以及羅拉速度，避免意外牽伸導(dǎo)致斷頭。同時，適當(dāng)減小喇叭口直徑，以增加纖維之間的抱合。亞麻纖維中含有少量的膠質(zhì)，使纖維具有較大的黏附性，易形成麻纖維束，因此并條工序的牽伸倍數(shù)不宜過大。此外，頭并采用適當(dāng)偏大的后區(qū)牽伸倍數(shù)，以提高纖維平行伸直度，減少粗細(xì)節(jié)，改善條干均勻度。由于亞麻纖維抱合力差，長度不勻大，因此羅拉速度要低。亞麻短纖維純紡并條工藝參數(shù)：出條速度450 m/min；羅拉加壓120 N，羅拉隔距8 mm×18 mm；并合根數(shù)均為8 根；頭并后區(qū)牽伸1.7 倍，二并后區(qū)牽伸1.2 倍；頭并總牽伸8.0 倍，二并總牽伸8.8 倍。半熟條定量（頭并）22 g/5 m，熟條定量（二并）20 g/5 m。

亞麻纖維與棉纖維混紡時，由于棉纖維的加入，使纖維間的抱合有較大改善，羅拉速度可適當(dāng)調(diào)高，以提高產(chǎn)量。同時通過多加一道并條來改善條子的均勻度和混和度，以提高成紗質(zhì)量。亞麻棉混紡并條工藝參數(shù)：出條速度650 m/min；羅拉加壓120 N，羅拉隔距8 mm×18 mm；并合根數(shù)均為8 根；頭并后區(qū)牽伸1.7 倍，二并后區(qū)牽伸1.2 倍，三并后區(qū)牽伸1.2 倍；頭并總牽伸7.3 倍，二并總牽伸8.4 倍，三并總牽伸8.4 倍。半熟條定量（頭并）22 g/5 m，半熟條定量（二并）21 g/5 m，熟條定量20 g/5 m。

2.6 粗紗

對于亞麻短纖維，在粗紗工序宜采用“重加壓，大定量，大捻度，慢車速”的工藝原則。由于亞麻纖維剛度大、抱合力差，粗紗捻度應(yīng)適當(dāng)偏大，以防止意外牽伸與拉斷。粗紗牽伸應(yīng)小于8 倍，后區(qū)牽伸倍數(shù)偏小、前區(qū)牽伸倍數(shù)偏大，同時適當(dāng)增加粗紗定量，以減輕牽伸波，有利于提高條干均勻度。采用較低的前羅拉速度，提高粗紗的條干水平和成紗品質(zhì)。亞麻短纖維純紡粗紗工藝參數(shù)：捻系數(shù)170；錠速700 r/min；粗紗定量6 g/10 m；羅拉雙錠加壓120 N；總牽伸6.67 倍；后區(qū)牽伸1.2 倍；羅拉隔距12 mm×25 mm×30 mm。

亞麻棉混紡時，其可紡性較純亞麻紗有所提高，因此速度可適當(dāng)高一些，粗紗捻系數(shù)亦可較純亞麻紗低一些。但是為減少粗紗斷頭，速度仍較常規(guī)紡棉低。亞麻棉混紡粗紗工藝參數(shù)：捻系數(shù)120；錠速800 r/min；粗紗定量5.5 g/10 m；羅拉雙錠加壓120 N；總牽伸7.27 倍；后區(qū)牽伸1.2倍；羅拉隔距12 mm×25 mm×30 mm。

2.7 細(xì)紗

亞麻短纖維紡紗時，細(xì)紗工序宜采用“慢車速，小后區(qū)牽伸倍數(shù)，大后區(qū)羅拉隔距，小鉗口隔距，中加壓”的工藝原則。由于精細(xì)化亞麻短纖維中還含有部分超長纖維，因此容易出現(xiàn)牽伸不開或者纖維被拉斷的現(xiàn)象，導(dǎo)致成紗質(zhì)量降低。使用新型碳纖上銷和曲面下銷以及較大的羅拉隔距，加強(qiáng)對前區(qū)摩擦力界控制，前檔選用高彈性、低硬度免處理膠輥，利于提高握持力，避免粗紗牽伸不開出“硬頭”現(xiàn)象，減少斷頭，改善紗線條干，提高強(qiáng)力。由于亞麻纖維粗硬，抱合力差，宜采用較大的捻系數(shù)和較低的錠速，采用賽絡(luò)集聚紡紡紗方式，能夠有效降低毛羽、減少細(xì)節(jié)、提高成紗強(qiáng)力、減少斷頭、提高生產(chǎn)效率。由于所紡的亞麻紗較粗，且毛羽多，因此要選擇通道大的鋼絲圈，減少對亞麻紗的刮擦。純亞麻49.2 tex 紗的細(xì)紗工藝參數(shù)：捻系數(shù)550，錠速7 000 r/min，羅拉隔距28 mm×40 mm，羅拉雙錠加壓180 N×140 N×140 N，后區(qū)牽伸1.2 倍，6802 型4#鋼絲圈。

亞麻棉混紡時，可紡性在一定程度上得到提高，捻系數(shù)相比亞麻純紡可適當(dāng)降低，錠速適當(dāng)提高，以提高生產(chǎn)效率。亞麻/棉55/45 28.1 tex紗的細(xì)紗工藝參數(shù)：捻系數(shù)500，錠速8 000 r/min，6802 型1#鋼絲圈。其他工藝與亞麻純紡相同。

亞麻紗的麻屑和飛花多，要勤清潔。由于亞麻纖維剛度大、抱合力差，在紡紗過程中易斷頭，因此對擋車工的要求也較高。車間相對濕度應(yīng)保持在70% 以上，以改善亞麻纖維的柔軟性和強(qiáng)度。

2.8 絡(luò)筒

絡(luò)筒工序工藝設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要是清紗參數(shù)的設(shè)定、絡(luò)筒速度選擇、紗線張力控制、空氣捻接結(jié)頭質(zhì)量等。為保證筒子成形良好，后道工序能順利退繞不出現(xiàn)脫圈和松芯筒，筒子卷繞張力要穩(wěn)定，筒子密度均勻一致、成形良好，空氣捻接結(jié)頭外觀和強(qiáng)力指標(biāo)符合成紗質(zhì)量要求；絡(luò)筒采用金屬槽筒，保證紗線通道光潔。絡(luò)筒速度適當(dāng)偏低控制，避免毛羽惡化。使用AUTOCONER6 型自動絡(luò)筒機(jī)，選用美斯丹空氣捻接器，針對亞麻纖維硬、剛度大的特點(diǎn)，采用加濕捻接，以提高捻接牢度，空氣捻接結(jié)頭強(qiáng)力可達(dá)到原紗強(qiáng)力的85%以上，結(jié)頭外觀光潔，粗細(xì)均勻。配備ZENIT+型電子清紗器，設(shè)計(jì)合適的清紗工藝參數(shù)，保證切除有害紗疵的同時保留麻竹節(jié)風(fēng)格，避免過度切疵造成的結(jié)頭增加，影響織機(jī)效率和布面上亞麻獨(dú)特的紋理和粗獷風(fēng)格。亞麻棉混紡紗清紗工藝較常規(guī)本色棉紗工藝適當(dāng)放寬，清紗工藝參數(shù)：棉結(jié)6.0 倍，短粗節(jié)2.3 倍×2.0 cm，長粗節(jié)1.3 倍×20 cm，長細(xì)節(jié)-40%×30 cm；純亞麻紗既要突出麻竹節(jié)風(fēng)格又要避免織造時細(xì)節(jié)處斷頭，清紗工藝參數(shù)與亞麻棉混紡紗相比長細(xì)節(jié)要收嚴(yán)，粗節(jié)可適當(dāng)放寬，清紗工藝參數(shù)：棉結(jié)6.5 倍；短粗節(jié)2.4 倍×2.2 cm，長粗節(jié)1.5 倍×20 cm；長細(xì)節(jié)-30%×20 cm。操作和管理方面：由于麻纖維較粗硬，為避免絡(luò)筒工序毛羽過度惡化，絡(luò)筒車速適當(dāng)降低到1 000 m/min 以內(nèi)，紗線通道加上蠟裝置，車間相對濕度偏大控制在75%～80%，擋車工操作時要加強(qiáng)紗線通道清潔和電子清紗器通道清潔，避免電子清紗器充塞麻屑引起誤判、誤切。

3 成紗質(zhì)量分析

采用上述工藝參數(shù)，紡制的純亞麻49.2 tex紗以及亞麻/棉55/45 28.1 tex 混紡紗的成紗質(zhì)量如下。

由以上測試結(jié)果可以看出，成紗各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到T/CNTAC 60—2020《干紡環(huán)錠紡純亞麻本色紗》優(yōu)等紗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可廣泛應(yīng)用于噴氣織機(jī)、劍桿織機(jī)、針織大圓機(jī)上生產(chǎn)服裝、餐廚用品、窗簾、地毯、墻布等服裝、家居、家紡等用紗。

4 結(jié)論

在棉紡設(shè)備上根據(jù)亞麻纖維特點(diǎn)優(yōu)化工藝參數(shù)，能夠成功紡制純亞麻49.2 tex 紗及亞麻/棉55/45 28.1 tex 紗。針對亞麻短纖維剛度大、抱合力差、長度整齊度差的特點(diǎn)，在預(yù)處理階段做好給油加濕養(yǎng)生處理，以提高其可紡性。在梳棉工序采用適當(dāng)降低分梳強(qiáng)度，減少落棉，重定量；在并條工序采用大隔距，低速度，小牽伸，以提高并條條干均勻度；在粗紗工序采用大捻度，粗定量，低速度；在細(xì)紗工序采用大捻度，低速度，大通道鋼絲圈，以提高成紗質(zhì)量。純亞麻紗采用清梳聯(lián)流程解決難成網(wǎng)難題；亞麻棉混紡時采用棉包預(yù)混和，以提高混和效果。在紡紗過程中要勤清潔，避免麻屑等飛花雜質(zhì)影響成紗性能，并適當(dāng)提高車間相對濕度，以保證紡紗過程順暢進(jìn)行。紡制的純亞麻49.2 tex 紗及亞麻/棉55/45 28.1 tex 紗，斷裂強(qiáng)度分別可達(dá)到9.0 cN/tex 和11.0 cN/tex以上，條干相對均勻、粗細(xì)節(jié)和麻粒少，可滿足亞麻產(chǎn)品服裝、家紡等產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，對于拓展亞麻產(chǎn)品具有重要的積極意義。