方斌 李琪 金國(guó)華 陳全土 吳華平
摘 要:為解決漢麻纖維的木質(zhì)素和膠質(zhì)含量高、纖維粗硬、整齊度較低,纖維長(zhǎng)度離散度較大等導(dǎo)致可紡性較差的問(wèn)題,研究漢麻養(yǎng)生預(yù)處理工藝,并對(duì)棉纖維進(jìn)行陽(yáng)離子改性,對(duì)漢麻混紡紗技術(shù)路線和主要工藝進(jìn)行分析。研究表明:優(yōu)化養(yǎng)生預(yù)處理后的漢麻纖維性能指標(biāo)滿足后道紡紗加工的需求,對(duì)棉纖維進(jìn)行改性并通過(guò)優(yōu)化混紡紡紗工藝,基于環(huán)錠紡設(shè)備可成功紡制出高品質(zhì)漢麻/陽(yáng)離子改性棉混紡紗,采用緊密賽絡(luò)紡紗工藝紗線單紗強(qiáng)度提高,條干均勻顯著改善。
關(guān)鍵詞:漢麻;棉;養(yǎng)生處理;陽(yáng)離子改性;混紡紗線
中圖分類號(hào):TS124.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):2095-414X(2024)02-0076-05
0 ?引言
漢麻(Hemp)又稱中麻、大麻、線麻、云麻、火麻、寒麻,起源于中國(guó),被譽(yù)為“國(guó)紡源頭,萬(wàn)年衣祖”,是地球上最早用于織物開發(fā)的天然纖維原料,素有“天然纖維之王”的美譽(yù)。中國(guó)是漢麻纖維的主要生產(chǎn)國(guó),產(chǎn)量居世界第二位。漢麻種植遍布中國(guó),以北方居多,其中黑龍江省的產(chǎn)量占到全國(guó)的85%以上。近年來(lái)中國(guó)已成為工業(yè)麻生產(chǎn)和出口大國(guó),占世界麻產(chǎn)量的l/3左右,其他主要產(chǎn)區(qū)是加拿大和印度等地[1]。
漢麻種植簡(jiǎn)單、省時(shí)省工,生長(zhǎng)中只需少量的水和肥料,不需要用農(nóng)藥,丟棄后可自然分解,是一種具有突出“低碳品質(zhì)”的高值生物質(zhì)材料。漢麻也是一種高產(chǎn)高效經(jīng)濟(jì)作物,其韌皮纖維產(chǎn)量可達(dá)100公斤/畝,比亞麻產(chǎn)量高30%,也比棉花高約50%[2]。從漢麻中獲取的纖韌皮維是一種高品質(zhì)的天然纖維素纖維,其制成的紡織服裝產(chǎn)品具有拉伸強(qiáng)度高、保形性好、吸濕排汗性好、抗菌和抗靜電能力強(qiáng)、對(duì)染料的吸附性好、防紫外線輻射能力強(qiáng)、耐高溫性、吸波消音等獨(dú)特性能,相對(duì)于其他麻纖維其柔軟舒適性能也較好。漢麻產(chǎn)品豐富,市場(chǎng)前景廣闊。西方國(guó)家的大部分純紡和混紡的漢麻織物都來(lái)源于中國(guó),在歐美市場(chǎng),麻原料價(jià)格遠(yuǎn)高于棉價(jià)格,因此,漢麻纖維及麻紡織企業(yè)的市場(chǎng)效益可觀。
雖然漢麻纖維產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)前景廣闊,但目前漢麻紡織服裝產(chǎn)品品質(zhì)檔次不高,其原因主要是漢麻纖維中含有較多的木質(zhì)素和果膠且難以去除[3]、纖維粗硬而且質(zhì)量變異系數(shù)大,整齊度較低,纖維長(zhǎng)度較短,離散度較大,且含有雜質(zhì)、硬條等疵點(diǎn),故漢麻純紡可紡性較差,上染率較低,色牢度不高,難以達(dá)到紡制高支紗的可紡性要求[4-5]。傳統(tǒng)漢麻紡紗方法常采用濕法紡紗[6],而濕法紡紗粗紗需經(jīng)過(guò)煮漂工序,嚴(yán)重限制了漢麻混紡紗產(chǎn)品的研制開發(fā);目前開發(fā)的產(chǎn)品多是漢麻與其他纖維進(jìn)行干法混紡制得。綜合多組分纖維的優(yōu)點(diǎn),開發(fā)性能優(yōu)異的混紡紗線是當(dāng)前紡紗新產(chǎn)品開發(fā)的趨勢(shì)[7-8]。根據(jù)漢麻纖維和棉纖維各自的可紡性能特點(diǎn),曾有對(duì)不同混紡比漢麻與棉的混紡紗線的性能研究[9],也對(duì)麻混紡紗線進(jìn)行了開發(fā)與生產(chǎn)實(shí)踐[10-11]。為提高漢麻纖維的使用附加值,開發(fā)更優(yōu)質(zhì)的漢麻混紡紗產(chǎn)品,在前述開發(fā)生產(chǎn)實(shí)踐的基礎(chǔ)上,本文首先對(duì)漢麻纖維原料進(jìn)行養(yǎng)生預(yù)處理,使處理后纖維性能指標(biāo)滿足后道紡紗加工的需求,再對(duì)棉纖維進(jìn)行陽(yáng)離子改性,從而有效解決漢麻纖維與改性棉混紡面料的活性染料染色問(wèn)題。另外,基于環(huán)錠紡設(shè)備,通過(guò)優(yōu)化紡紗工藝和混紡技術(shù),有效提高精梳漢麻/陽(yáng)離子棉混紡紗產(chǎn)品品質(zhì)和制成率。
1 ?原料及紗線工藝流程
1.1 ?原料及紡制品種
漢麻纖維:長(zhǎng)度28~35 mm,短絨率不大于20%;纖維分裂度2100 Nm;斷裂強(qiáng)度3.5 cN/tex;含雜率小于0.3%;
棉纖維:長(zhǎng)度28.15 mm,馬克隆值4.28,回潮率6.12%,含雜率1.86%。
紡制品種:命名為H55/Cg30/C15SCF16S、H55/Cg30/C15SCF21S、C60/H30/Cg10CPTJ32S和C60/H30/Cg10CPTJ40S四大類,分別通過(guò)普通環(huán)錠紡、賽絡(luò)紡和緊密賽絡(luò)紡三種紡紗工藝紡制。
1.2 ?紡紗工藝流程
紡紗工藝:漢麻纖維養(yǎng)生預(yù)處理+棉纖維陽(yáng)離子處理——纖維選配混合——開清棉——梳棉——精梳準(zhǔn)備——精梳——并條I——并條II——粗紗——細(xì)紗——絡(luò)筒。
預(yù)混(A002C抓棉機(jī)→打包)→A002C抓棉機(jī)→A006C自動(dòng)混棉機(jī)→A036C開棉機(jī)→A092AA棉箱給棉機(jī)→A076C成卷機(jī)→FA201B梳棉機(jī)→FA311并條機(jī)(二道)→HSR1000并條機(jī)→FA458A粗紗機(jī)→FA528細(xì)紗機(jī)→AC338絡(luò)筒機(jī)。
2 ?纖維原料前處理
2.1 ?漢麻纖維養(yǎng)生預(yù)處理
漢麻纖維粗硬而且質(zhì)量變異系數(shù)大,整齊度較低,纖維長(zhǎng)度較短,離散度較大,為提高漢麻纖維的混紡加工性能,有必要進(jìn)行纖維的養(yǎng)生預(yù)處理。養(yǎng)生預(yù)處理工藝主要包括給濕和加油[12],給濕的目的主要是使需加工的漢麻纖維保持一定的回潮率,在梳理工序和精梳工序中減少靜電產(chǎn)生;加油可以改善漢麻纖維表面性能,在一定范圍內(nèi)能減少漢麻纖維表面的摩擦系數(shù),增加漢麻纖維的柔軟度和潤(rùn)滑性。漢麻纖維的養(yǎng)生預(yù)處理一般采用水、油和乳化劑制成的混合液,在軟麻機(jī)的輸出端噴入漢麻精干麻中被麻纖維吸收,完成給濕加油的目的,這個(gè)過(guò)程也被稱為養(yǎng)生預(yù)處理工藝。油劑的選擇通常有礦物油和植物油兩種,兩種油劑有著各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。礦物油的性質(zhì)較為穩(wěn)定,不易起化學(xué)反應(yīng),但乳化效果較差;植物油的乳化效果較好,但化學(xué)性質(zhì)較為不穩(wěn)定。乳化劑是指能夠提高乳化液穩(wěn)定性的物質(zhì),通常為表面活性劑,為提高漢麻纖維乳化效果,乳化液應(yīng)該具有滲透,抗靜電等效果。
漢麻纖維養(yǎng)生預(yù)處理工藝:甘油與大豆油的混合油劑含量2.2%;養(yǎng)生時(shí)間36h;抗靜電劑0.55%;滲透劑0.45%;水96.8%。實(shí)踐分析表明:油劑含量、油劑類型以及養(yǎng)生時(shí)間等對(duì)漢麻纖維斷裂強(qiáng)度、回潮率以及斷裂強(qiáng)度CV值產(chǎn)生影響?;旌嫌蛣┫啾葐我挥蛣┚哂懈玫睦w維性能改善效果,所用油劑含量不宜過(guò)高,過(guò)高的油劑含量會(huì)導(dǎo)致漢麻纖維斷裂強(qiáng)度有所下降,另一方面油劑含量的提升也會(huì)導(dǎo)致額外的成本的產(chǎn)生,過(guò)短的養(yǎng)生時(shí)間可能會(huì)導(dǎo)致乳化液無(wú)法充分進(jìn)入漢麻纖維束內(nèi)部,所起到的養(yǎng)生效果不明顯,當(dāng)養(yǎng)生時(shí)間達(dá)到36h后,漢麻纖維的各項(xiàng)性能指標(biāo)提升已接近穩(wěn)定值。
實(shí)踐結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)養(yǎng)生預(yù)處理的漢麻纖維抗靜電性能得到提升,回潮率提升到12.6%以上,紡紗靜電現(xiàn)象減少,有效減少繞皮輥、繞皮圈、繞羅拉的發(fā)生,使得后續(xù)工序順利程度增加,提高了漢麻纖維混紡成紗質(zhì)量。
2.2 ?棉纖維陽(yáng)離子處理
棉纖維在染浴中帶負(fù)電荷,而大多數(shù)染棉的活性染料呈陰離子型,由于靜電斥力,染料的上染會(huì)受到抑制,因此需要對(duì)棉纖維進(jìn)行陽(yáng)離子改性。為解決由于纖維在染液中帶負(fù)電荷影響活性染料上染的問(wèn)題,可對(duì)纖維進(jìn)行陽(yáng)離子改性。陽(yáng)離子改性劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng)或物理吸附固著在纖維素纖維上,可以減少或消除纖維上的負(fù)電荷效應(yīng),改性后的纖維與染料的親和力得到明顯提高[13]。目前應(yīng)用較多的陽(yáng)離子改性劑為反應(yīng)型陽(yáng)離子改性劑,它根據(jù)活性基團(tuán)的多少可分為單活性基和雙活性基,例如單活性氯醇季銨鹽類改性劑先在堿性條件下活化,生成活潑的環(huán)氧基化合物,該環(huán)氧基化合物與纖維素纖維結(jié)構(gòu)中的R—OH在堿性條件下反應(yīng),使棉纖維接上陽(yáng)離子基團(tuán)[14]。
棉纖維陽(yáng)離子改性處理工藝:?jiǎn)位钚月却技句@鹽類改性劑8 g/L,NaOH質(zhì)量濃度9 g/L,浴比1∶38,以2℃/min速度升溫,85℃保溫45 min,后處理。
3 ?紡紗工藝
3.1 ?開清工序
漢麻纖維經(jīng)過(guò)養(yǎng)生預(yù)處理與改性棉纖維進(jìn)行纖維混合,再經(jīng)過(guò)開清等紡紗工序,開清工序使大塊開松成小塊或小束,同時(shí)排除附夾在原料中的雜質(zhì),提高原料的混合效果和產(chǎn)品密度的均勻性,為梳理創(chuàng)造條件,為分離成單纖維作準(zhǔn)備。
開清工序注意減少漢麻和棉纖維損傷,采用“柔性開松”,適當(dāng)降低打手速度、適當(dāng)增大隔距,采取多梳少打、早落防碎、加大塵棒間的隔距的工藝原則,使?jié)h麻和棉纖維既能充分開松,除雜,又能減少對(duì)纖維的損傷。抓棉機(jī)做到勤抓少抓、少停車,為保證開松效果,刀片伸出肋條的距離在滿足抓取條件下以小為宜,為1.2 mm。在滿足產(chǎn)量的前提下,盡量減小下降動(dòng)程,提高纖維塊的開松程度,為2 mm/次。抓棉機(jī)打手對(duì)每刀抓取纖維量產(chǎn)生影響,速度高開松作用效果好,但機(jī)械傳動(dòng)和平衡要求高,纖維和刀片損傷程度增加,為減少纖維損傷抓棉機(jī)打手速度為730 r/min。清棉機(jī)采用綜合打手速度850 r/min,棉卷定量設(shè)計(jì)為370 g/m,長(zhǎng)度30.6 m,棉卷羅拉速度11 r/min。開清工序車間溫度控制在26℃~30℃,相對(duì)濕度為65%~70%。
3.2 ?梳理工序
將開清工序中開松后的纖維集合體進(jìn)一步松解,采用“柔性梳理”的理念在盡可能減少纖維損傷的前提下提高纖維的分離度,防止產(chǎn)生新的短絨,使纖維束比較徹底地分離成單根纖維狀態(tài),繼續(xù)清除雜質(zhì)和疵點(diǎn),并使纖維之間得到進(jìn)一步的混合均勻。根據(jù)漢麻纖維獨(dú)特的表面形態(tài)和性能[9],采取多梳多落、去除雜質(zhì)和短絨、少傷纖維“柔性梳理”的工藝原則。為提高對(duì)纖維的梳理效果,采用加裝前4根和后2根固定蓋板,并加1個(gè)棉網(wǎng)清潔器,縮小錫林與蓋板間的隔距、適當(dāng)降低刺輥速度,減小刺輥與錫林的速比等措施,使纖維能從刺輥向錫林良好地轉(zhuǎn)移。具體梳理工藝:錫林速度330 r/min,刺輥速度720 r/min,刺輥與給棉板隔距0.35 mm,錫林與蓋板隔距0.25、0.23、0.20、0.23 mm,偏輕掌握棉條定量。梳棉車間溫度控制在28℃~32℃,相對(duì)濕度設(shè)定為60%~65%。
3.3 ?精梳工序
精梳工序是在梳理機(jī)對(duì)纖維充分梳理的基礎(chǔ)上所進(jìn)行的進(jìn)一步精細(xì)梳理,繼續(xù)清除纖維中的各種雜質(zhì)、去除不符合要求的短纖維,進(jìn)一步梳理纖維、提高纖維平行伸直度,改善精梳纖維的混合均勻程度。精梳準(zhǔn)備采用條卷-并卷工藝,使得小卷成形良好,層次清晰,橫向均勻度好,有利于梳理時(shí)鉗板的橫向握持均勻。由于漢麻纖維長(zhǎng)度離散較大,長(zhǎng)40 mm纖維占30%以上,精梳工序中具體采用大喂給、大牽伸隔距、低錫林轉(zhuǎn)速的工藝原則。為達(dá)到既梳理纖維又減少纖維損傷的目的,精梳錫林和頂梳針布規(guī)格需使用較稀的針齒密度。精梳工序具體工藝:錫林轉(zhuǎn)速320鉗次/min,給棉長(zhǎng)度5.2 mm,頂梳隔距0.45 mm。精梳車間溫度控制在28℃~32℃,相對(duì)濕度為60%~65%。
3.4 ?并條工序
并條工序采用輕定量、慢速度的工藝原則,以減少棉結(jié)產(chǎn)生。為確保并合牽伸工序的順利進(jìn)行,羅拉加壓壓力比紡棉時(shí)要適當(dāng)提高15 %左右,適當(dāng)增加羅拉的隔距,防止?jié)h麻纖維中倍長(zhǎng)纖維牽伸不開;并注意加強(qiáng)機(jī)臺(tái)清潔工作,保持通道光潔,減少堵條與飛花集聚[15]。采用二道并條倒?fàn)可旃に?,以改善熟條的條干均勻度,具體工藝:頭并并合數(shù)8根,條子定量22.5,牽伸倍數(shù)為8.65,后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.65,速度290 m/min,二并并合數(shù)8根,條子定量18.5,牽伸倍數(shù)為8.35,后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.15,速度280 m/min。車間溫度控制在26℃~30℃,車間的相對(duì)濕度要適當(dāng)提高,一般控制在70%左右。
3.5 ?粗紗工序
粗紗工藝中紡紗張力偏小掌握,減少?gòu)埩Σ▌?dòng),適當(dāng)增加捻系數(shù),穩(wěn)定粗紗條的捻度,防止粗紗意外伸長(zhǎng),造成斷頭[16]。本文粗紗工序采用偏重定量、適當(dāng)增加捻系數(shù)的工藝原則。粗紗定量根據(jù)熟條定量、細(xì)紗的牽伸能力、成紗的線密度及紡紗品種進(jìn)行綜合考慮,適當(dāng)偏重掌握。粗紗捻系數(shù)主要根據(jù)紡紗品種、纖維長(zhǎng)度和粗紗定量等進(jìn)行設(shè)計(jì),考慮到漢麻纖維的特性,粗紗工藝中需加強(qiáng)對(duì)浮游纖維的控制,提高纖維間的抱合力,適當(dāng)增加粗紗捻系數(shù),防止粗紗在加捻過(guò)程和細(xì)紗退繞時(shí)產(chǎn)生意外牽伸。適當(dāng)調(diào)整粗紗卷繞張力,避免意外牽伸增加、粗紗條干惡化、成形松爛、貯存和退繞時(shí)發(fā)生困難、粗紗機(jī)和細(xì)紗機(jī)的斷頭率增加。同時(shí)嚴(yán)格控制好大中小紗和前后排粗紗張力差異,避免粗紗長(zhǎng)片段重量發(fā)生差異而直接影響細(xì)紗的重量不勻率與重量偏差,采用封閉錠翼減少紗疵產(chǎn)生。粗紗定量6.8 g/10m~7.6 g/10m,捻系數(shù)115~126,總牽伸倍數(shù)7.12~8.36,后區(qū)牽伸倍數(shù)1.15,錠翼速度1200 r/min。車間溫度控制在26℃~30℃,相對(duì)濕度65%~70%。
3.6 ?細(xì)紗工序
細(xì)紗工序是提高成紗強(qiáng)力,降低紗疵和毛羽的關(guān)鍵工序,因?yàn)闈h麻纖維粗硬而且質(zhì)量變異系數(shù)大,整齊度較低,纖維長(zhǎng)度較短,離散度較大,傳統(tǒng)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的漢麻混紡紗線存在毛羽多、條干較差、棉結(jié)較多等問(wèn)題,且生產(chǎn)過(guò)程中飛花較多,紡紗制成率較低。緊密紡又稱集聚紡,通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)環(huán)錠紡進(jìn)行改造,在其前羅拉的前面增加一個(gè)集束區(qū),從而減少紡紗三角區(qū),可以有效的減少有害毛羽、提高紗線強(qiáng)力、改善紗線條干均勻度等從而改善紗線的品質(zhì)。賽絡(luò)紡是集紡紗、捻線于一身的新型紡紗技術(shù),相比傳統(tǒng)環(huán)錠紡的紗線有許多優(yōu)點(diǎn),如毛羽少、條干更均勻、織物具有較高的抗起球性,手感柔軟、抗摩擦性好,織物有更好的透氣性。緊密賽絡(luò)紡紗工藝集聚賽絡(luò)紡是在環(huán)錠紡細(xì)紗設(shè)備上經(jīng)過(guò)改造把賽絡(luò)紡和緊密紡結(jié)合在一起的新型紡紗形式,采用緊密賽絡(luò)紡工藝紗線的毛羽少,強(qiáng)力高,棉結(jié)少,條干好等優(yōu)點(diǎn)。 細(xì)紗工序采用緊密賽絡(luò)紡紗工藝,條干CV值、粗節(jié)、細(xì)節(jié)指標(biāo)好,單紗強(qiáng)力高,結(jié)構(gòu)緊密,耐磨性好,毛羽更少,紗線光潔。具體所紡紗線品種及指標(biāo)見表1。
從表1可以看出,采用緊密賽絡(luò)紡紗工藝后,反映在質(zhì)量上單紗斷裂強(qiáng)度提高,條干均勻顯著改善。實(shí)踐數(shù)據(jù)充分證明采用緊密賽絡(luò)紡紗是提高漢麻和棉混紡紗成紗質(zhì)量的一項(xiàng)有效技術(shù)改進(jìn)措施。
3.7 ?絡(luò)筒工序
絡(luò)筒是紡紗最后一道紡紗工序,絡(luò)紗速度與毛羽增加呈線性正相關(guān),因此絡(luò)筒中要控制好卷繞張力與毛羽增長(zhǎng)率需調(diào)整好絡(luò)紗速度,漢麻/棉混紡紗絡(luò)筒速度比純棉紡紗時(shí)低,控制在1000 m/min左右,為提高絡(luò)筒機(jī)效率要適當(dāng)放寬電清工藝要求,避免切除過(guò)多造成紗線斷頭增加,出現(xiàn)再接頭疵點(diǎn)。因?yàn)樵诮j(luò)筒加工時(shí),漢麻/棉混紡紗中的短絨與麻塵較多,所以在生產(chǎn)中要加強(qiáng)清洗工作,減少紗疵和盡量避免新增毛羽。
4 ?結(jié)語(yǔ)
本文在環(huán)錠紡設(shè)備的基礎(chǔ)上,通過(guò)優(yōu)化紡紗工藝和混紡技術(shù),開發(fā)了精梳漢麻/陽(yáng)離子棉混紡紗產(chǎn)品,經(jīng)過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐得到的主要結(jié)論如下:
1)對(duì)漢麻纖維纖維原料進(jìn)行養(yǎng)生預(yù)處理,處理后纖維性能指標(biāo)滿足后道紡紗加工的需求,與陽(yáng)離子改性棉纖維進(jìn)行混紡,能為解決漢麻纖維混紡面料活性染料染色問(wèn)題提供幫助。
2)基于環(huán)錠紡設(shè)備,優(yōu)化紡紗工藝和混紡技術(shù),可成功紡制出高品質(zhì)精梳漢麻/陽(yáng)離子棉混紡紗產(chǎn)品。
3)采用緊密賽絡(luò)紡紗工藝漢麻和改性棉的混紡紗線單紗強(qiáng)度提高,條干均勻顯著改善;對(duì)于麻棉混紡,緊密賽絡(luò)紡工藝優(yōu)于普通環(huán)錠紡和賽絡(luò)紡。
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TechnicalAnalysis of Hemp/Cationic Modified Cotton Blended Yarn
FANG?Bin1, LI?Qi2, JIN?Guohua3, CHEN Quantu1, WU?Huaping2
(1. Shaoxing Keqiao Mingshi Textile Technology Co, Ltd., Shaoxing Zhejiang 312000,?China;
2.Zhejiang Sci-Tech University Shaoxing Keqiao Research Institute Co. Ltd, Shaoxing Zhejiang 312000,?China;
3.Zhejiang Lujin Textile Technology Co. , Ltd,?Shaoxing Zhejiang 312081,?China)
Abstract:In order to solve the problems of poor spinnability of hemp fiber, such as high lignin and gum content, low fiber coarseness, low uniformity and high fiber length dispersion, the pretreatment process of health preserving of hemp fiber was analyzed and studied, the cationic modification of cotton fiber was carried out. The technical route and main technology of hemp blended yarn were analyzed. The research shows that the performance index of hemp fiber after optimized curing pretreatment can meet the demand of back spinning process, high quality hemp/cationic modified cotton blended yarn was successfully produced on the basis of ring spinning equipment, and the yarn strength and evenness were significantly improved by compact Siro spinning process.
Keywords:hemp; cotton; health care treatment; cationic modification; blended yarn
(責(zé)任編輯:周莉)