李衍田

(淄博銀仕來(lái)紡織有限公司，山東 淄博 255213)

1 紡紗品種及工藝流程

1.1 原料特點(diǎn)

石墨烯是21世紀(jì)出現(xiàn)的顛覆性新材料，隨著其研究的不斷深入，石墨烯在化纖高端紡織領(lǐng)域快速發(fā)展，獲得了廣泛應(yīng)用[1-2]。將生物質(zhì)石墨烯材料應(yīng)用于粘膠纖維、莫代爾纖維、尼龍纖維等多種纖維，經(jīng)復(fù)合并均勻分散，其導(dǎo)熱性、抗菌性、導(dǎo)電性、遠(yuǎn)紅外性、防紫外線性能及電磁屏蔽性能得到廣泛認(rèn)可，各種功能性紡織品也不斷涌現(xiàn)在消費(fèi)者面前[3-5]。

1.2 紡紗品種

品種1：粘膠石墨烯纖維/CJ 40/60 14.8 tex；品種2：粘膠石墨烯纖維/CJ 50/50 9.7 tex；品種3：粘膠石墨烯纖維/CJ 50/50 7.3 tex；品種4：尼龍石墨烯纖維/CJ 50/50 9.7 tex。

1.3 纖維預(yù)處理

原料送入車間后要立即開包，以確保原料包中的纖維吸濕、放濕性穩(wěn)定，與車間溫濕度達(dá)到一定的平衡，以提高纖維的可紡性。粘膠石墨烯纖維與粘膠纖維性能相似，無(wú)需預(yù)處理。尼龍石墨烯纖維比電阻高、易產(chǎn)生靜電和粘纏問(wèn)題，單獨(dú)開卷梳棉工序有一定難度，所以要進(jìn)行預(yù)處理。開包后在原料中噴灑適量抗靜電劑和水，悶放24 h后再與細(xì)絨棉按比例在圓盤中混和開卷。由于石墨烯纖維的特性，需通過(guò)加濕來(lái)降低靜電以提高纖維的可紡性，因此要嚴(yán)格控制生產(chǎn)車間的溫濕度，必要時(shí)需采用加濕器或局部灑水加濕的方法。

1.4 紡紗工藝流程

a) 粘膠石墨烯纖維：FA002D型抓棉機(jī)→FA016型混開棉機(jī)→FA106A型梳針開棉機(jī)→FA092型振動(dòng)棉箱給棉機(jī)→A076E型單打手成卷機(jī)→ FA201B型梳棉機(jī)→生條①。

b) 棉纖維：FA002D型抓棉機(jī)→FA016型混開棉機(jī)→FA106A型梳針開棉機(jī)→FA092型振動(dòng)棉箱給棉機(jī)→A076E型單打手成卷機(jī)→FA201B型梳棉機(jī)→FA306B型并條機(jī)(預(yù)并)→SR80型條卷機(jī)→PX2型精梳機(jī)→精梳棉條②。

c) ①+②→ FA306型并條機(jī)(3道)→FA458A型懸錠粗紗機(jī)→FA507型細(xì)紗機(jī)→No.21C型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)→成包。

d) 尼龍石墨烯纖維與細(xì)絨棉混合之后：FA002D型抓棉機(jī)→FA016型混開棉機(jī)→FA106A型梳針開棉機(jī)→FA092型振動(dòng)棉箱給棉機(jī)→A076E型單打手成卷機(jī)→FA201B型梳棉機(jī)→FA306型并條機(jī)(3道)→FA458A型懸錠粗紗機(jī)→FA507型細(xì)紗機(jī)→No.21C型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)→成包。

2 主要技術(shù)措施及工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

由于粘膠石墨烯纖維與粘膠纖維性能相似，故粘膠石墨烯纖維紡紗采用粘膠纖維紡紗工藝參數(shù)?，F(xiàn)主要介紹尼龍石墨烯纖維紡紗的主要技術(shù)措施及工藝參數(shù)。

2.1 清花工序

為減少纖維損傷，清花工序應(yīng)選擇合理的工藝參數(shù)和流程，防止因打擊點(diǎn)過(guò)多、打擊力過(guò)大而造成的短絨率增加、纖維相互纏繞形成棉結(jié)。因此，應(yīng)遵循“勤抓少抓、多松少打、以梳代打、多混少落、適當(dāng)加濕”的工藝原則，適當(dāng)降低各打手速度，放大打手與給棉羅拉隔距，從而減少纖維損傷。FA016型混開棉機(jī)采用梳針打手進(jìn)行開松，以梳代打，有效減少了纖維損傷。此外，提高風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，適當(dāng)增加棉卷定量，減小棉卷伸長(zhǎng)率，以確保棉卷成型，有利于提高棉卷質(zhì)量。尼龍石墨烯纖維要特別注意濕度偏大控制，必要時(shí)需通過(guò)加濕器提高濕度，棉卷存量要適中，保證先做先用。

尼龍石墨烯纖維清花工序的主要工藝參數(shù)：FA002D型抓棉機(jī)打手速度為780 r/min，打手每次下降3 mm，刀片伸出肋條距離為2 mm，回轉(zhuǎn)小車轉(zhuǎn)速為2.3 r/min。FA016型混開棉機(jī)壓棉簾速度為1.3 m/min，角釘簾速度為80 m/min，第1角釘打手速度為664 r/min，第2角釘打手速度為765 r/min，均棉羅拉轉(zhuǎn)速為200 r/min，角釘簾和壓棉簾間距為60 mm，角釘簾與均棉打手隔距為40 mm，塵棒間距為5 mm。FA106A型梳針開棉機(jī)的打手速度為410 r/min，打手與給棉羅拉隔距為11 mm。A076E型單打手成卷機(jī)梳針的打手速度為780 r/min，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速為1350 r/min，打手與給棉羅拉隔距為11 mm，打手與塵棒隔距進(jìn)口為8 mm，出口為18 mm，塵棒間距為5 mm。棉卷干定量為370 g/m，棉卷羅拉轉(zhuǎn)速為12 r/min。

2.2 梳棉工序

梳棉工序要在確保充分梳理的前提下，盡量減少纖維損傷造成的短絨，采取“輕定量、慢速度、大速比、合適針布配置，合理分梳隔距”的工藝原則。為減少纖維損傷，應(yīng)適當(dāng)降低錫林、刺輥速度，設(shè)計(jì)較大的錫林—刺輥線速比，保證錫林能從刺輥表面順利地剝?nèi)±w維；合理選用針布，做到纖維不充塞于針齒間也不纏繞針齒面；合理設(shè)置分梳隔距，做到加強(qiáng)分梳，保證生條棉結(jié)少，棉網(wǎng)清晰度好，不允許有云斑、破洞。尼龍石墨烯纖維的梳棉工序應(yīng)進(jìn)行隔離，采用加濕器進(jìn)行加濕，相對(duì)濕度保持在70%～80%。

尼龍石墨烯纖維梳棉工序主要工藝參數(shù)：刺輥—錫林線速比為2.2∶1，錫林轉(zhuǎn)速為330 r/min，刺輥轉(zhuǎn)速為700 r/min，蓋板速度為78 mm/min，道夫轉(zhuǎn)速為20 r/min，給棉板與刺輥隔距為0.45 mm，刺輥與錫林隔距為0.17 mm，錫林與蓋板隔距為0.27 mm，0.25 mm，0.24 mm，0.24 mm，0.25 mm，錫林與道夫隔距為0.13 mm，生條定量為21 g/(5 m)。

2.3 并條工序

為更好地提高纖維伸直平行度，并條工序頭并應(yīng)采用較大的后區(qū)牽伸倍數(shù)，末并應(yīng)采用較小的后區(qū)牽伸倍數(shù)，適當(dāng)放大羅拉隔距，以改善條干水平；保證通道表面粗糙度值低，喇叭口偏小控制，提高條子的抱合力；采用“低速度、大隔距、重加壓”的工藝原則，適當(dāng)減少滿筒長(zhǎng)度，以防止條子與條筒的上圈條表面摩擦形成毛條。由于棉條中含有50%的尼龍石墨烯，在牽伸過(guò)程中靜電較大，應(yīng)采用抗靜電處理膠輥，有效減少纏羅拉、纏膠輥的問(wèn)題。尼龍石墨烯纖維并條工序主要工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 尼龍石墨烯纖維并條工序主要工藝參數(shù)

項(xiàng)目棉預(yù)并頭道二道末道定量/[g·(5 m)-1]18.520.519.518.5并合數(shù)/根6788后牽伸倍數(shù)1.681.731.551.32羅拉握持距/mm42×4948×5748×5748×57出條速度/(m·min-1)210205205184

2.4 粗紗工序

粗紗工序捻系數(shù)應(yīng)適當(dāng)加大，使粗紗表面粗糙度值降低；粗紗張力偏小掌握，確保牽伸順利；采用較小的后區(qū)牽伸和較大的羅拉隔距，改善牽伸區(qū)摩擦力界的分布，提高纖維的伸直平行度，保證粗紗成形良好；采用抗靜電處理膠輥，防止須條因靜電纏繞羅拉及牽伸膠輥。

尼龍石墨烯纖維粗紗工序主要工藝參數(shù)：定量為5.0 g/(10 m)，捻度為4.2捻/(10 cm)，錠速為750 r/min，羅拉隔距為10 mm×26 mm×36 mm，后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.19，質(zhì)量不勻率為1.05%。

2.5 細(xì)紗工序

在保證粗紗順利牽伸的前提下，細(xì)紗工序選用較小的鉗口隔距，以減少棉結(jié)疵點(diǎn)，改善細(xì)紗條干均勻度。尼龍石墨烯纖維對(duì)膠輥的要求較高，為提高成紗條干水平、增加鉗口握持力，應(yīng)選用硬度適中的表面抗纏繞膠輥，以減少因靜電造成的纏膠輥和羅拉問(wèn)題；合理選擇鋼絲圈型號(hào)，以減少毛羽；加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)，特別是保證牽伸部件清潔干凈，以減少飛花；采用壓力棒碳纖上銷，前區(qū)隔距塊為2.2 mm，采用較小后區(qū)牽伸倍數(shù)、較大后羅拉隔距，可進(jìn)一步改善成紗質(zhì)量；此外相對(duì)濕度宜控制在55%～60%。

尼龍石墨烯纖維細(xì)紗工序主要工藝參數(shù)：前羅拉轉(zhuǎn)速為161 r/min，羅拉握持距為42.5 mm×65 mm，錠速為14 350 r/min，捻系數(shù)為330，后牽伸倍數(shù)為1.15。

2.6 絡(luò)筒工序

自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)速度應(yīng)偏低掌握為1200 m/min，保持紗線通道光潔無(wú)毛刺、不掛花，以減少條干惡化和毛羽增加。

尼龍石墨烯纖維電清工藝主要參數(shù)：N為250%，S為150%/(1.2 cm)，L為40%/(30 cm)，T為-30%/(20 cm)。

3 成紗質(zhì)量

通過(guò)以上技術(shù)措施，公司成功紡制出棉/粘膠石墨烯纖維混紡紗、棉/尼龍石墨烯纖維混紡紗，且所紡成紗質(zhì)量穩(wěn)定，能滿足后道織造工序的使用要求及最終客戶要求。成紗質(zhì)量情況見(jiàn)表2。

表2 成紗質(zhì)量一覽

項(xiàng)目品種品種1品種2品種3品種4單紗斷裂強(qiáng)度/(cN·tex-1)13.7516.3517.1212.63單紗強(qiáng)力CV/%8.18.69.59.2百米質(zhì)量偏差/%+0.3+0.1+0.2+0.5百米質(zhì)量CV/%1.01.21.31.5條干CV/%12.3512.8014.1015.89細(xì)節(jié)/(個(gè)·km-1)121284粗節(jié)/(個(gè)·km-1)12182496棉結(jié)/(個(gè)·km-1)21325844

4 結(jié)語(yǔ)

高性能化、多功能化、智能化的紡織纖維材料體系肯定了石墨烯在功能紡織品領(lǐng)域的地位。針對(duì)尼龍石墨烯纖維原料特性，合理配置各工序工藝參數(shù)，選用適宜的加濕量，做好尼龍石墨烯纖維預(yù)處理，嚴(yán)格控制車間的溫濕度，以提高可紡性。在今后的研究工作中，應(yīng)更深入地研究其工藝參數(shù)設(shè)計(jì)、原料混合、專件配合等，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。