張玉清 韓孝春

(1.青島大學(xué)，山東青島，266071；2.寧夏如意科技時尚產(chǎn)業(yè)有限公司，寧夏銀川，750200)

合成染料給紡織品帶來豐富色彩的同時對環(huán)境和人的健康也產(chǎn)生了威脅。植物染料由于低敏性、生物降解性和低毒性等優(yōu)點，越來越受到人們的關(guān)注[1]。利用合成染料或植物染將紡織散纖維原料染色，再將染色后的纖維與本色或其他不同顏色的纖維互相搭配并充分混和，制成具有獨特混色效果的色紡紗線，是目前國內(nèi)紡紗生產(chǎn)中新產(chǎn)品開發(fā)熱點之一，并具有良好的發(fā)展前景。相比于合成染料染色纖維，植物染纖維在紡紗生產(chǎn)過程中一般可紡性差，普遍出現(xiàn)生產(chǎn)難做、并條吸花、纏繞膠輥等問題，我們通過對植物染莫代爾纖維原料進(jìn)行性能測試研究，優(yōu)化設(shè)計工藝參數(shù)與配置，批量中試生產(chǎn)出本色莫代爾/植物染(紅、黃、藍(lán))莫代爾70/30、80/20、90/10三種混紡比的19.7 tex針織用紗，滿足了織造工序需要，得到了用戶的好評。

1 纖維原料性能與紡紗方案設(shè)計

1.1 纖維原料性能

本色莫代爾選用奧地利蘭精公司開發(fā)生產(chǎn)的莫代爾纖維，植物染莫代爾三種顏色纖維原料由國內(nèi)某纖維生產(chǎn)企業(yè)提供，分別為茜草植物染莫代爾(紅色)、姜黃植物染莫代爾(黃色)和靛藍(lán)植物染莫代爾(藍(lán)色)。

在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下，經(jīng)測試，本色莫代爾，茜草、姜黃、靛藍(lán)植物染莫代爾纖維原料性能指標(biāo)見表1，三種顏色的植物染莫代爾纖維表面形態(tài)掃描電子顯微鏡照片如圖1所示。

表1 4種莫代爾纖維原料的性能指標(biāo)

纖維細(xì)度/dtex斷裂強度/cN·dtex-1斷裂伸長率/%平均長度/mm綜合摩擦因數(shù)質(zhì)量比電阻/Ω·g·cm-2茜草染莫代爾姜黃染莫代爾靛藍(lán)染莫代爾本色莫代爾 1.541.541.541.543.723.783.743.8115.215.315.216.4383838380.2540.2550.2730.1966.12×1097.58×1095.32×1094.95×108

(a)靛藍(lán)染莫代爾

(b)茜草染莫代爾

(c)姜黃染莫代爾

圖1 植物染莫代爾纖維外觀形態(tài)SEM照片

由表1、圖1可看出，本色莫代爾纖維經(jīng)茜草、靛藍(lán)和姜黃植物染后，纖維的綜合摩擦因數(shù)、質(zhì)量比電阻明顯高于本色莫代爾，而斷裂強度與斷裂伸長率無顯著變化，這是因為本色莫代爾纖維經(jīng)植物染后，纖維表面會不同程度附著一些大小不一的顆粒物，使纖維表面粗糙、易相互摩擦產(chǎn)生靜電，從而影響著植物染纖維成卷、梳理、牽伸、卷繞等成紗工藝，這也是植物染纖維可紡性差的主要原因。

1.2 混和方法與投料比確定

由于莫代爾纖維經(jīng)茜草、姜黃和靛藍(lán)植物染后可紡性能較差，纖維蓬松不易成卷、成網(wǎng)、成條，易纏繞膠輥、羅拉、堵塞喇叭口和細(xì)紗斷頭率高等問題，同時為保證成紗后各組分纖維混紡比準(zhǔn)確和減少植物染纖維在生產(chǎn)過程中的損耗，我們采用了兩種混和方案。

方案一：棉包混和，即按照成紗混紡比，在開清棉工序稱重直接堆放本色莫代爾纖維和各色植物染莫代爾纖維，經(jīng)開清、梳棉、二道混并后，牽伸、加捻成紗。

方案二：小量稱重加條混法，即先將本色莫代爾纖維與經(jīng)過預(yù)開松和養(yǎng)生過的各色植物染纖維稱重按60/40比例混和，再分別經(jīng)開清棉、梳棉制成本色莫代爾植物染莫代爾混和生條，而本色莫代爾纖維單獨經(jīng)過開清、梳棉制成本色莫代爾纖維生條，再在并條工序經(jīng)二道混并，將本色莫代爾植物染莫代爾混和生條與本色莫代爾纖維生條搭配成最終成紗設(shè)計的混紡比。

植物染莫代爾纖維落棉率高于本色莫代爾纖維，為保證成紗混紡比例準(zhǔn)確，兩種方案都需要增加各色植物染莫代爾纖維的投料量。經(jīng)試驗后發(fā)現(xiàn)，方案一要保證本色莫代爾和植物染莫代爾纖維正確的混紡比，植物染莫代爾纖維投料量需比設(shè)計混紡比多投2.5個百分點；方案二要保證正確的混紡比，植物染莫代爾纖維投料量需比設(shè)計混紡比高2個百分點。方案一植物染莫代爾纖維損耗大，而方案二的生產(chǎn)管理難度大，綜合考慮后實際生產(chǎn)中采用了方案二。

2 紡紗生產(chǎn)工藝流程

3 生產(chǎn)工藝與關(guān)鍵加工技術(shù)要點

3.1 植物染莫代爾纖維除雜與養(yǎng)生預(yù)處理

莫代爾纖維經(jīng)植物染色后，可紡性變差，因此實際生產(chǎn)時對纖維原料進(jìn)行了預(yù)開松、養(yǎng)生處理，其目的是除去纖維表面附著的細(xì)小顆粒物、提高纖維柔軟度、減輕梳理與牽伸過程中纖維的損傷。利用FK-500型紡織纖維開松機對植物染莫代爾纖維進(jìn)行預(yù)開松處理，并優(yōu)化其工藝參數(shù)配置，以利于除去纖維表面附著物、不損傷纖維為主要工藝目的。養(yǎng)生處理采用高效柔軟爽滑劑、抗靜電劑與蒸餾水按1∶20配比混合制成油劑溶液，處理液與植物染莫代爾纖維按1∶100將其均勻噴灑到纖維原料上，在25 ℃環(huán)境里密閉放置24 h以上。

3.2 開清棉工序

在開清棉工序中，以適當(dāng)降低各打手速度、適中放大隔距、充分混和與均勻、少損傷纖維為主要工藝原則[2]。由于植物染纖維已經(jīng)過初步開松和除微小顆粒，故開清棉工序中可減小打擊力度。棉箱機械的角釘簾子和勻棉羅拉間隔距盡可能縮小，以提高其扯松效能。開棉機采用梳針式打手，其速度為500 r/min；打手與塵棒間進(jìn)、出口隔距分別為12 mm、16 mm。清棉機綜合打手速度減為750 r/min，避免因開松過度損傷纖維、產(chǎn)生束絲和落白花等，棉卷羅拉轉(zhuǎn)速為12 r/min，天平羅拉與打手間隔距為9.5 mm。棉卷定量偏重掌握，設(shè)計干定量440 g/m，卷重凈重15.9 kg，伸長率不大于1.02%。

3.3 梳棉工序

梳棉工序是紡紗的關(guān)鍵工序，本色莫代爾纖維棉卷與植物染莫代爾纖維混和棉卷在該工序充分梳理、混和，均勻成條。生產(chǎn)中采用較低刺輥速度，并加大錫林與刺輥線速比，利于錫林的剝?nèi)?，減少纖維打擊揉搓，降低生條短絨、結(jié)雜的產(chǎn)生。適當(dāng)加大道夫轉(zhuǎn)移率，以減少纖維損傷和棉結(jié)增加。錫林與蓋板間隔距偏緊掌握，利于纖維單根化和棉結(jié)梳解。

在生產(chǎn)管理上做到“五鋒一準(zhǔn)”，植物染莫代爾纖維蓬松、發(fā)黏，要保證纖維通道光滑、順暢，避免堵塞喇叭口，注意色紡回花收集，防止和本色莫代爾纖維混淆[3]。

梳棉主要工藝參數(shù)：錫林、刺輥、蓋板與道夫的速度配置分別為327 r/min、726 r/min、95 mm/min、25 r/min，錫林與蓋板五點隔距0.23 mm、0.20 mm、0.20mm、0.20 mm、0.23 mm，錫林與道夫隔距0.13 mm，刺輥與錫林隔距0.18 mm，棉條定量設(shè)計為19 g/5 m，棉網(wǎng)清晰度良好。

3.4 并條工序

經(jīng)過植物染后莫代爾纖維表面顆粒物影響纖維可紡性在并條工序表現(xiàn)得尤為突出。紡紗過程中出現(xiàn)粉塵及有色顆粒物附著在膠輥、羅拉上，并伴有吸花等現(xiàn)象。生產(chǎn)中采取低車速，為減少膠輥纏花，選用進(jìn)口防靜電膠輥，做好膠輥的清潔工作；為生產(chǎn)順利和保證條子條干水平，車間相對濕度控制在68%左右。

由于植物染莫代爾已經(jīng)過預(yù)開松處理，并且又在開清棉工序中已與本色莫代爾進(jìn)行了混和，避免條子過熟，所以采用兩道混并足以混和均勻。

并條工藝牽伸分配設(shè)計時要注意棉條內(nèi)在結(jié)構(gòu)和纖維彎鉤方向，因此為提高混和纖維伸直平行和成紗條干水平，兩道并條工序分別采用了頭混少并合、小的總牽伸、較大后區(qū)牽伸；混并二道多并合、小的總牽伸、較小的后區(qū)牽伸，并適當(dāng)放大后區(qū)隔距的工藝配置。并條主要工藝參數(shù)如下。

并條 混并一 混并二

定量/g·(5 m)-119 18.1

并合數(shù)/根 6 8

牽伸分配/倍 3.40×1.72 7.12×1.1

羅拉隔距/mm 10×20 10×22

前羅拉速度

/r·min-11 980 1 780

3.5 粗紗工序

粗紗工序采用較小的后區(qū)牽伸倍數(shù)，使具有緊密結(jié)構(gòu)的紗條進(jìn)入主牽伸區(qū)，利于保證粗紗條干水平。適當(dāng)加大捻系數(shù)，減少毛羽。

粗紗主要工藝參數(shù)：定量5.25 g/10 m，捻系數(shù)78.3，牽伸分配1.05倍×4.71倍×1.24倍，羅拉隔距4 mm × 28 mm × 28.5 mm，前羅拉轉(zhuǎn)速280 r/min，鉗口隔距2.5 mm。

3.6 細(xì)紗工序

成紗為針織用紗，捻系數(shù)設(shè)計不宜過大。后區(qū)牽伸工藝配置采用“二大一小”工藝，即較小后區(qū)牽伸、較大的后區(qū)中心距和較大的粗紗捻系數(shù)，可充分利用粗紗捻回產(chǎn)生的附加摩擦力界，有效控制纖維運動，提高成紗條干和減少粗細(xì)節(jié)[4]。

細(xì)紗主要工藝參數(shù)：定量1.743 g/100 m，牽伸分配26.3倍×1.20倍，捻系數(shù)310，羅拉中心距44 mm×55 mm，鉗口隔距3.5 mm，前羅拉轉(zhuǎn)速256 r/min。

4 成紗質(zhì)量指標(biāo)

在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下，本色莫代爾/植物染莫代爾70/30 19.7 tex針織紗主要質(zhì)量指標(biāo)見表2。

表2 本色莫代爾/植物染莫代爾70/30 19.7 tex針織紗質(zhì)量指標(biāo)

紗線顏色百米重量CV/%斷裂伸長率/%斷裂強度/cN·tex-1細(xì)節(jié)/個·km-1粗節(jié)/個·km-1棉結(jié)/個·km-1條干CV/%紅色黃色藍(lán)色2.252.062.0313.4012.3513.0015.3715.2115.3235612151060555013.815.214.2

5 結(jié)語

采用兩步混和法，不僅提高混和效果和制成率，還保證了成紗混紡比準(zhǔn)確。優(yōu)化設(shè)計前紡工藝參數(shù)與配置，有效控制纖維梳理質(zhì)量與混和效果；加強并條、粗紗、細(xì)紗工序的膠輥、膠圈表面處理形式以及硬度選擇與管理，減少“三繞”和粗細(xì)紗斷頭，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。對粗細(xì)紗工藝進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計，“二大一小”的細(xì)紗工藝滿足后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)的質(zhì)量需求。