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    【技术】木棉、长绒棉等多组分嵌入式复合纱的开发

    文章出处: 人气:发表时间:2020-10-08 13:54:24

    在全民节能环保意识逐步提高的背景下,相对于那些以消耗资源、破坏环境为代价的合成纤维,人们更青睐于具有某些特殊性能的天然纤维,追求环保,崇尚自然已经成为一种共识。

    木棉纤维是目前天然纤维中最细、最轻、中空度最高、最保暖的纤维材料,被誉为“植物软黄金”。作为一种新型生态纺织材料,在石油资源日益紧缺的形势下,木棉纤维具有广阔的市场前景和利用价值。但木棉纤维长度较短,强度较低,抱合力差,纺纱难度大,成纱质量较低,这些特点使木棉很难用加工棉或毛的纺纱方法单独纺纱。

    新型嵌入式复合纺纱方法为木棉在纺纱方面的广泛应用提供了新的契机。由于其特殊的纺纱原理(见图 1),使长丝嵌入短纤维中,改变了纱的结构,短纤维先与长丝进行扭缠复合,然后与另一股复合纤维束进一步加捻复合,使得短纤维须条很好的嵌入成纱主体中,长丝与短纤相互嵌入包缠,形成稳定牢固的整体。这种独特的纺纱系统的设计对于木棉这种可纺性差的纤维有着特殊的适应性,可以大大促进木棉纤维在环锭纺纱方面的应用。

     
     
    图 1 嵌入式纺纱原理图

    本文主要介绍 C/K/R 69/20/11 58.3A+30(2)嵌入式复合纺纱的生产工艺和技术措施。

    1、原料性能指标及纺纱技术难点

    1.1 木棉纤维和粘胶长丝的性能指标
    木棉纤维为印尼进口的吉贝属木棉,色泽为黄棕色,纤维长度 9~35mm,主体长度 14.7mm, 品质长度 18.3mm,短绒率 64.9%,纤维线密度 0.9~3.2dtex,平均强力 1.7cN,比电阻1.16×108Ω·cm,回潮率 10.1%, 扭曲刚度 7.15×10-3eN·cm2·tex2。

    粘胶长丝的物理指标:细度 30D/24F,断裂强度 21cN/tex。断裂伸长 20%。

    长绒棉纤维的物理性能指标,品级 237,品质长度 38.2mm,主体长度 35.4mm,短绒率12.8%,含杂率 2.5%,回潮率 7.8%,马克隆值 3.76,细度 1.26dtex,断裂强度 32.6cN/tex,扭曲刚度 3.66×10-3eN·cm2·tex2 。

    1.2 纺纱技术难点
    首先,木棉纤维长度较短,短绒率高,纤维强度较低,相对扭转刚度大,纤维不易被弯曲,极脆易碎,在纺纱加工过程中受到梳理打击作用时,极易受到损伤而形成短纤。而且木棉纤维表面有较多蜡质,光滑而具有亲油拒水性,纤维无转曲,抱合力差,可纺性很差。木棉纤维的密度仅是棉纤维的三分之一, 再加之其独特的薄壁大中空结构,棉卷发泡,纺纱过程中飞花现象严重。

    改善木棉纤维的可纺性,使纺纱生产能够顺利进行,对木棉纤维进行预处理并适当提高车间的湿度。此外,各工序的半成品定量要偏轻设计,定长偏小掌握,选择合理的工艺,同时对设备进行必要的技术改造。

    此外,30D 的粘胶长丝断裂强度较小,在嵌入纺纱过程中,要选择适当的张力,张力过大,粘胶长丝易断,纺纱工序不能正常进行;长丝张力太小,影响成纱的质量。

    2、纺纱的工艺流程及技术措施

    2.1 工艺流程
    木棉纤维的预处理→A002D 型抓棉机→A006B 型混棉机→A036C 型开棉机→A092 型给棉机→A076C 型成卷机→A186D 型梳棉机→FA311 型并条机(2 道)→A454 型粗纱机→FA506 细纱机→AC338RM 自动络筒机

    2.2 木棉纤维的预处理及混合
    在大量生产实践的基础之上,结合木棉纤维的特点,采取下列预处理措施,可有效地改善木棉纤维的可纺性。

    将合毛油、抗静电剂和温水按照一定的比例调配好,对木棉纤维进行开松的同时,均匀的喷洒溶液并混合均匀,然后在养生室内密封 24 小时,可以有效的增加纤维自身的重量和表面的摩擦力。

    同时对 A002D 型抓棉机进行技术改造,加装喷雾设施,在抓棉阶段对木棉纤维进行喷雾加湿。 由于木棉纤维的物理性能指标与长绒棉纤维有较大的差别,采用常规的一次性槽混的方式不能使两种纤维均匀混合,所以在木棉纤维养生完毕后,将长绒棉和木棉纤维进行两次槽混,使木棉纤维和长绒棉纤维充分混合均匀。

    2.3 清棉工序
    由于木棉纤维和长绒棉的含杂率都比较高,短绒较多,开清棉工序采取“多松多排,短流程、轻打击”的原则,加大各清棉设备的落棉量,尽量去除较短的纤维。又由于木棉纤维强力低,易折断,要尽量缩短加工流程,降低打击力度以减少纤维的损伤。

    同时,木棉纤维密度小,蓬松发泡严重,在成卷处要重加压,采取防粘措施并提高车间的湿度,在天气干燥的季节可以适当喷洒少量水雾。

    清棉的主要工艺配置为:A002 型抓棉机打手速度为 960r/min,抓棉机运转效率 90%以上, A036C 型打手采用梳针打手,打手转速为 400r/min,给棉罗拉的转速为 65r/min,以多松少打为主。棉卷的设计定量为 370g/m,棉卷的设计长度为 30.6m,棉卷伸长率为 1.1%,质量不匀率为 0.9%。

    2.4 梳棉工序
    木棉纤维主体长度短,短绒率很高,为保证生条的质量,梳棉工序主要任务是落下 5mm 以下的短纤维,保证长纤维能顺利成条,但木棉纤维相对扭转刚度比玻璃纤维还大,在梳棉机的梳理过程中极易被针布梳理而折断,形成大量新的短绒,为减少对木棉纤维的损伤,必须降低分梳部件的速度,加大盖板落棉率,减少车肚落物,选择的工艺参数为:生条定量 18.2g/5m,锡林速度 329r/min,刺辊速度658r/min,道夫速度 19 r/min,锡林—盖板隔距 0.2、0.18、0.15、0.15、0.18,结杂 15 粒/g,重量不匀 4.0%。

    由于木棉纤维强力低,易折断,梳棉过程中粉尘较多,很容易出现绒板条疵点,影响生条质量,对梳棉机进行改造,在道夫罩三角区部位横向开一个 1cm 宽的槽,使气流畅通,短绒不易积聚。同时采取在梳棉机周围适量洒水的措施,提高车间湿度,减少木棉的飞花,保证生产正常进行。

    2.5 并条工序
    木棉纤维长度短,整齐度差,为加强对浮游纤维的控制,前区罗拉隔距不易过大,由于木棉纤维刚度大,卷曲少,纤维间的抱合力差,为了减少棉条的意外伸长,并条速度应该偏小控制,头道与二道速度都为 260m/min,头并棉条定量为 18.73g/5m,六根棉条并和,总牵伸倍数 7.7 倍,后区牵伸倍数 1.6倍,罗拉间距为 6/6/11mm;二并 6 根棉条并和,总牵伸倍数 8.0 倍,后区牵伸倍数 1.6 倍,罗拉间距为 7/7/12mm。并条条干 CV 为 3.8%,重量不匀率为 1.8%。

    同时,要保证清洁装置的整洁,及时检查清理,防止回转绒布上面的短绒积聚太多而进入棉条,影响棉条的质量。

    2.6 粗纱工序
    根据木棉纤维的特性,结合熟条的质量指标,粗纱工序应采用“重加压、慢速度、轻定量、低张力、大捻度”的工艺设计原则。粗纱卷装易偏小,并结合较大的轴向卷绕密度,以避免粗纱在细纱工序退绕时的意外牵伸和断头,防止冒纱、脱圈,影响细纱生产效率和质量。粗纱捻系数偏大控制,采用较小的粗纱张力防止粗纱意外伸长而产生细节,恶化成纱质量。选择较小的后区牵伸,以确保粗纱条干的均匀度,增加机台的清洁次数,减少纱疵的产生。主要工艺参数为:粗纱定量 6.43g/10m,总牵伸 5.64 倍,后区牵伸
    1.38 倍,粗纱捻系数 131.9,前罗拉转速 136r/min,罗拉隔距 23/40mm,粗纱条干不匀率为6.0%,伸长率为 0.8%。

    2.7 细纱工序
    细纱工序是嵌入式复合纺纱的关键工序,在 FA502 细纱机进行技术改造,加装嵌入纺纱装置。 长丝与长丝、长丝与粗纱之间的间距是影响成纱结构和性能的重要工艺参数,根据陈军等人的研究,综合考虑纱线的强度、断裂伸长、毛羽和条干等质量指标,在其它工艺参数相同时,最佳成纱间距为长丝与长丝间距 12mm,粗纱与长丝间距 4mm,纺纱中心点偏移距离距离-2mm。本次生产根据木棉纤维的特性以及纤维的混纺比,采用 3.0mm 开档的喇叭口,两根粗纱间的距离为 3mm,长丝与长丝之间的距离为12mm。

    长丝的张力对成纱的结构和质量也有很大的影响,这是因为粘胶长丝的预加张力对成纱时加捻三角区纤维的内外转移有着较大影响,长丝张力越大,短纤维对长丝的包覆效果越好,成纱强度有所增加,但是长丝张力过大反而对成纱强力不利,同时因为本次生产使用的是 30D 粘胶长丝,强力比较低,预加张力太大时,纺纱过程中长丝易断,影响正常生产和成纱质量。所以本次生产实践粘胶长丝的输出速度与前罗拉转动速度之比为 0.92:1.0,预加张力约为 0.98cN。

    为保证细纱工序生产效率,应采取“低速度,重加压,大捻度,小后?!钡墓ひ赵?,为减少浮游区的长度,采用邵氏 A70 度胶辊。主要工艺参数为:罗拉隔距为 17.5mm×37mm 前罗拉转速180r/min,后区牵伸 1.25 倍,捻系数 430,钳口隔距 2.5mm。

    2.8 络筒工序
    由于木棉纤维耐磨性差,纤维较短,络筒过程中纱线易磨毛导致质量下降,因此络筒机的张力应偏小控制,各通道保持光滑,纱线卷绕密度适当减小,车速控制在 600m/min 以减少断头和毛羽。

    2.9 成纱质量
    通过以上各工序工艺参数的设定和技术实施,主要成纱质量指标为:重量 CV2.4%,条干不匀16.7%,细节 6 个/km,粗节 508 个/km,棉结 428 个/km,单纱强力 248.5cN,单强 CV7.0%。各指标基本达到了保暖牛仔裤面料用纱的使用要求。

    3、结  语

    1、木棉纤维的预处理技术十分关键,可以改善木棉纤维的可纺性,保证生产顺利进行和产品的质量稳定。同时,要适当增加空气湿度与空调能力,改善车间环境。

    2、开清棉和梳棉工序都要采取适当的工艺参数,主要是去除短绒,减少纤维损伤。并条工序做好机台的清洁工作和通道的整洁,防止短绒积聚后随棉条进入喇叭口。粗纱工序要采用较大的捻系数,控制好伸长率。细纱工序根据混纺纤维的特点,合理的选择长丝与长丝之间、长丝与粗纱之间的间距以及长丝的张力等工艺参数,可以有效地改善成纱结构和质量。

    3、嵌入式复合纺纱对于纤维长度较短,抱合力差的木棉纤维具有很好的适应性,可以改善木棉混纺纱线的质量,提高木棉的使用范围,使其具有更广阔的市场前景。



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