再生纖維素纖維紡紗設(shè)備與工藝

文章介紹了加工再生纖維素纖維的清梳流程的 3 種模式,即紡棉型、短流程型和清梳聯(lián)型;分析了再生纖維素纖維的紡紗基本工藝原則及措施:短流程,多松少打,柔性梳理,大速比、快轉(zhuǎn)移,低速度、重加壓,順序牽伸,粗細(xì)紗的捻系數(shù)稍大掌握,細(xì)紗小鉗口等,并針對不同纖維性能進(jìn)行養(yǎng)生保濕和采取相應(yīng)防粘、纏、堵措施;并指出了需要探討的問題,包括設(shè)備問題和器材問題。

This article introduced three models of blowing and carding processes for regenerated cellulosic fiber, which were cotton-spinning model, short-process model and blowing-carding model, and analyzed the basic principles of spinning process that were described as compact process, flexible carding, high speed ratio, low speed, slightly larger twist factor of both roving and spinning, small nip of spinning, keep moisture and adopt relative countermeasures to avoid blocking and tangling in accordance with the fibers performance, etc. Furthermore, the author pointed out the questions to be studied, including spinning equipment and components.

再生纖維素纖維的共同特點(diǎn)為:纖維長度長而整齊,無棉結(jié)雜質(zhì),尤其植物性再生纖維素纖維的性能與棉花比較接近,因此可以對現(xiàn)有棉紡設(shè)備適當(dāng)改造來進(jìn)行加工生產(chǎn)。

1再生纖維素纖維用紡紗設(shè)備

目前我國紡紗企業(yè)加工再生纖維素纖維的紡紗設(shè)備,基本上都是各企業(yè)現(xiàn)在使用的“1”、“A“、“FA”系列棉紡設(shè)備,加以適當(dāng)改造和組合而成,主要原因有:(1)各廠現(xiàn)在生產(chǎn)再生纖維素纖維大部分處于開發(fā)與試驗(yàn)階段,因此都在原設(shè)備上進(jìn)行試生產(chǎn);(2)再生纖維素纖維產(chǎn)品批量小,各工序基本都處于速度不宜過高的情況;(3)再生纖維素纖維尤其功能性產(chǎn)品,純紡少,多組分混紡多,不宜大批量生產(chǎn);(4)更主要的是目前還沒有一套按再生纖維素纖維的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)制造的專用系列設(shè)備。

從各廠配置情況看,可以分清棉、梳棉設(shè)備和并粗細(xì)設(shè)備兩大部分。清梳設(shè)備由于國內(nèi)設(shè)備類型多,因此在流程配置上也多樣化。如果純紡基本和純棉普梳相類似,而混紡產(chǎn)品大都采用條并,因此除并條為 3 道外,粗紡、精紡無大變化。現(xiàn)重點(diǎn)分析清梳流程配置及措施。

再生纖維素纖維和化纖相似,長度整齊無結(jié)雜,但有超長纖維和索絲,加工成均勻棉筵、棉卷和生條。據(jù)文獻(xiàn)介紹,現(xiàn)在我國加工再生纖維素纖維的清梳流程基本有 3 種模式。

1.1紡棉型

“A”字頭設(shè)備為主,2 道開松,其中A036打手改為梳針打手,FA106配梳針打手型,振動棉箱加成卷,梳棉以1181C為主,A186D、FA201B、FA231A使用較少。

1.2短流程型

此流程也以“A”字頭設(shè)備為主,加多倉混棉機(jī),采用 1 道開松,多用梳針打手(其中A036改為梳針打手),梳棉以A186為主。

1.3清梳聯(lián)型

基本流程為:BDT019抓棉機(jī) → LVSAB凝棉器 →MM6多倉 → LVSAB凝棉器 → FBK棉箱 → DK740梳棉機(jī)。

此流程系德國Truetzschler(特呂茨勒)紡化纖流程。此模式流程短,為一抓一混、棉箱 + 梳棉機(jī),由于纖維無結(jié)雜,故無開清設(shè)備,僅在抓棉機(jī)上輕開。

從以上 3 種模式看,采用第一種紡棉型模式的企業(yè)最多,約占 73%,利用現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)或試制,也可達(dá)到生產(chǎn)要求,但流程長、開松過多、粘纏多,從理論上講和纖維素纖維結(jié)雜少的特點(diǎn)不符;第二種短流程模式,也屬于紡化纖流程,占 25%,比第一種模式有改進(jìn),即減少 1 道開松,并增加多倉提高混合效果,但對某些纖維的粘卷現(xiàn)象仍不能克服;第三種清梳聯(lián)型模式為一抓一混,無開清設(shè)備,僅在抓棉機(jī)上輕開,適合再生纖維素纖維的特點(diǎn),輕打、少打、少翻滾,因而生條短絨率低,棉結(jié)少。本流程還有一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)即取消成卷,因而無粘卷現(xiàn)象,有條件的企業(yè)應(yīng)盡量采用第 3 種模式。

2再生纖維素纖維紡紗工藝與措施

2.1再生纖維素纖維紡紗基本工藝原則

由于各廠的設(shè)備、原料、混比以及環(huán)境條件不同,因此各廠可參照并結(jié)合本廠的情況進(jìn)行試驗(yàn)后確定。

2.1.1清棉

為短流程,采取勤抓少抓、多松少打、薄喂少落、索絲早落、低速大隔距,混合勻、防粘連的原則。

在現(xiàn)有開清梳設(shè)備基礎(chǔ)上宜采用以下措施:

? A035型混開棉機(jī),最好過 1 組打手,跳過 1 組打手;

? 圓盤抓棉機(jī)要根據(jù)棉包硬、軟情況,調(diào)整打手速度、伸出筋條距離和圓盤速度,在保證供應(yīng)條件下,圓盤抓棉機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率在 90% 以上;

? 如用A036開棉機(jī)的打手宜改為梳針打手,其他打手有條件的也可考慮;

? 所謂大隔距指打手 — 塵棒隔距要大,而塵棒 — 塵棒隔距宜小,做到少打少落;

? A076打手速度不宜過快,一般在 800 r/min左右,有的廠把打手的刀片卸掉,改為純梳針打手;

? 再生纖維素纖維大多數(shù)靜電大,為此要采取相應(yīng)的防堵、防纏、防粘卷等措施,使纖維順利轉(zhuǎn)移。

2.1.2梳棉

由于再生纖維素纖維的原料不同,其性能差異較大,因而梳棉工藝也有較大不同,可分為兩類。

(1)植物性再生纖維素纖維

一般宜采用輕定量、低速度、大隔距、大速比、快轉(zhuǎn)移、小加壓的工藝原則。

? 與棉纖維相比,棉漿、木漿型植物性再生纖維素纖維的生條定量要輕一些,錫林速度低一些,各處隔距大一些,使棉結(jié)、短絨少一些:

? 適當(dāng)放大錫刺比,在此基礎(chǔ)上適當(dāng)減小錫林、刺輥速度,據(jù)資料介紹最高達(dá) 2.5 ～ 3.0,保證纖維順利轉(zhuǎn)移,降低棉結(jié)、短絨;

? 目前各廠加工再生纖維素纖維大都采用化纖型針布和刺條,少量用棉化兩用型;

? 溫濕度宜偏大控制,尤其要控制纖維回潮率,不宜過低,必要時(shí)需進(jìn)行養(yǎng)生處理;

? 由于纖維卷曲少、抱合力差,可能出現(xiàn)破網(wǎng)、落網(wǎng),可適當(dāng)減小道夫剝棉羅拉隔距,減小棉網(wǎng)張力,必要時(shí)可采用雙皮圈剝棉和托板。

(2)蛋白質(zhì)和甲殼素改性類再生纖維素纖維

該類纖維靜電較嚴(yán)重、抱合力差,因此在投料前對纖維進(jìn)行必要的防靜電處理,一般宜采用定量適度、慢速度、緊隔距、大速比、快轉(zhuǎn)移、小張力的工藝原則。

? 由于纖維靜電嚴(yán)重,抱合力差,易纏錫林、道夫、皮圈,故速度宜適當(dāng)偏低掌握和采用大錫刺比;

? 采用小梳理隔距,甲殼素纖維由于纖維粗硬,不易被針握持,為減小索絲,所以純紡甲殼素纖維一般隔距偏小(相當(dāng)紡棉隔距)、定量偏重掌握;大豆蛋白復(fù)合纖維,雖手感柔軟,但表面光滑,摩擦系數(shù)小,抱合力差,成條蓬松、集束性差,故除小隔距外,還可在針布選用上進(jìn)行研究,有利于解決飄浮、棉網(wǎng)下墜、成條困難等現(xiàn)象;

? 一般宜采用皮圈剝棉或加托板的方式,有利成條;

? 加大給棉板工作長度;

? 溫濕度宜偏大掌握,相對濕度一般比紡棉大 10%。

2.1.3并條

宜采用重加壓、中定量、大隔距的工藝原則。

由于再生纖維素纖維產(chǎn)品一般以混紡為主,甲殼素纖維純紡很困難,因此大多數(shù)采用 3道并條混合,以提高纖維混合均勻性。

并條工序和紡棉基本相同,以提高纖維伸直度和改善成紗條干為目的。

? 采用順序牽伸原則,有利提高伸直度,清除彎鉤,后區(qū)牽伸頭并偏大,二、三道依次減小;

? 由于纖維抱合力差,故定量偏大掌握,速度適當(dāng)降低,并保持通道光潔以減小圈條阻力,杜絕涌條;

? 一般宜采用“大隔距、低速度、小張力”的原則,但甲殼素纖維純紡時(shí),宜用小隔距、大捻度、低張力、低速度的工藝原則;

? 合理控制車間溫濕度,解決羅拉、膠輥、羅拉下吸花現(xiàn)象,有些企業(yè)的并條膠輥改用生漆涂料膠輥。

2.1.4粗紗

宜采用輕定量、重加壓、慢車速、適當(dāng)偏大捻度的工藝原則。

? 捻系數(shù)要根據(jù)纖維類別掌握,大小適中。一般再生纖維素纖維纖維長、比電阻大,抱含力差,故在不出硬頭的情況下,粗紗捻系數(shù)可偏大掌握,尤其是纖維粗硬、靜電大、抱合力差的竹漿纖維、甲殼素等纖維的捻系數(shù)要偏大掌握,但要適中,過大牽伸不開,過小發(fā)毛斷頭;

? 要控制粗紗張力,防止意外牽伸;

? 輕定量、重加壓,較小后區(qū)牽伸倍數(shù),后隔距偏大掌握;

? 控制車間溫濕度,一般比紡棉時(shí)要大,提高 5% 左右。

2.1.5細(xì)紗

宜采用低速度、小后區(qū)牽伸、大后區(qū)隔距、小鉗口、中加壓、大捻系數(shù)的工藝原則。

? 由于纖維蓬松、易生毛羽,所以在上述工藝原則下,還要注意后區(qū)牽伸倍數(shù)及粗紗捻度要合理搭配,使紗條留有一定捻回進(jìn)入主牽伸區(qū),防止纖維過分?jǐn)U散;

? 適當(dāng)增大加壓,減小牽伸力,加大后羅拉隔距,使纖維運(yùn)動平穩(wěn),提高條干水平;

? 細(xì)紗捻系數(shù)可適當(dāng)偏大,增加成紗抱合力,減少毛羽;

? 車間溫濕度宜偏大掌握,一般相對濕度為 65%,靜電大的纖維可加大到 70% ～ 75%。

2.2再生纖維素纖維的工藝措施

2.2.1纖維的預(yù)處理

為了后道工序紡紗順利,根據(jù)再生纖維素纖維的特性,一般需要進(jìn)行纖維預(yù)處理,也叫養(yǎng)生處理。靜電嚴(yán)重的纖維需要防靜電處理,粗硬的纖維需柔軟處理,過于光滑、抱合力差的纖維進(jìn)行防滑處理,回潮率過低的纖維需保濕處理等,但吸濕性能好的纖維如甲殼素纖維以及出廠已進(jìn)行處理的木代爾纖維等則不需處理。

(1)保濕處理

一般再生纖維素纖維光滑、柔軟,但棉包緊、回潮率低,所以需提前進(jìn)儲棉間拆包后存放 24 h,使其自然吸濕。江蘇大生紡織廠在加工天絲?時(shí),將纖維在相對濕度 80% 的環(huán)境下,散包加濕平衡 24 h,使纖維內(nèi)部充分吸濕;山東德州華源在加工天絲?時(shí)結(jié)合抗靜電處理進(jìn)行加濕,以保持一定回潮率。兩種方法比較來看,前者較方便,后者散包后,嚴(yán)格地講,需要再打包后進(jìn)入圓盤。

(2)抗靜電處理

一般比電阻大的纖維靜電嚴(yán)重,必需進(jìn)行抗靜電處理,如大豆蛋白復(fù)合纖維、牛奶蛋白復(fù)合纖維等。山東基德生態(tài)科技公司在加工大豆蛋白復(fù)合纖維時(shí),用待處理原料干重的 0.7% 抗靜電劑與 10 倍水混合均勻,噴灑在松散的原料上攪拌均勻,在儲棉間燜 24 h,再經(jīng) 4 ～ 5 h露天去濕,手感好后再投入生產(chǎn);山東德州華源在加工牛奶蛋白復(fù)合纖維時(shí),加入適當(dāng)抗靜劑和油劑,確保牛奶蛋白復(fù)合纖維的回潮率在 13% ～ 15% 范圍內(nèi);也有企業(yè)在加工大豆蛋白復(fù)合纖維時(shí),由于纖維表面光滑、抱合力差,故在防靜電處理時(shí)添加防滑劑。

2.2.2解決粘、纏、堵的措施

(1)解決棉卷粘層的措施

清花采用“多松、輕打”的工藝措施,注意花卷破洞及粘卷程度,采取以下措施。

? 適當(dāng)加大棉卷壓力,減輕棉層間粘連;

? 棉卷中喂入粗紗,把棉層隔開防止棉卷粘連;

? 棉卷存量適中,先做先用,確保預(yù)處理效果良好,提高梳棉可紡性。

(2)解決梳棉成條困難的措施

? 錫林和蓋板隔距適中;

? 生條定量偏重控制;

? 上下軋輥間隔距偏大控制(0.25 mm);

? 在紡制大豆蛋白復(fù)合纖維時(shí),有的企業(yè)在A186梳棉機(jī)上用包覆彈性針布的木制羅拉代替剝棉羅拉,增加棉層的剝?nèi)∧芰?確保棉網(wǎng)順利轉(zhuǎn)移;

? 在梳棉機(jī)前加裝導(dǎo)條器,確保順利成條,有的企業(yè)采取皮圈導(dǎo)棉或加托板;

? 提高通道光滑度,減少堵塞斷條。

(3)解決并條纏羅拉現(xiàn)象的措施

? 并條皮輥優(yōu)選涂料處理方法,山東基德用WSN涂料好于酸處理,有的企業(yè)用生漆涂料膠輥;

? 車速偏慢控制,喇叭口偏緊控制,提高條子抱合力;

? 滿筒長度減小,有的企業(yè)由 2.0 km改為 1.6 km,減輕條子上圈條表面的摩擦。

(4)合理控制車間溫濕度

各工序相對濕度相對偏大控制對生產(chǎn)有利,特別是梳棉工序,靜電嚴(yán)重的需局部加濕才能確保生活穩(wěn)定。

2.2.3混棉

再生纖維素纖維以混紡產(chǎn)品為多,可以與各種天然纖維和合成纖維混紡。一是由于某些再生纖維素纖維純紡困難,如牛奶蛋白復(fù)合纖維、甲殼素纖維等;二是利用某些再生纖維素纖維的特性以改善紗線及棉布的功能及外觀、手感等性能,如與竹漿纖維混紡可以抗菌,與天絲?混紡可獲得仿絲綢的感覺等;三是有些再生纖維素纖維純紡價(jià)格較昂貴。

再生纖維素纖維仍采用傳統(tǒng)的混紡方法,目前以并條并合為主、纖維混合為輔,少量采用手工混合,一般批量很小或試紡時(shí)采用。纖維混合操作簡便,并且混合均勻,但混比不太準(zhǔn)確;條并工序較多,一般 3 道,但混比可靠。

(1)纖維混合

一般在抓棉機(jī)上混合,也有少量手工混合,但在清、梳工藝上對混合纖維的要求要接近,如都不需清除雜質(zhì)、棉結(jié)等,混合原料種類要少,混比要成一定比例,如兩種原料各 50% 或 33%∶67% 等,在排包時(shí)方便。

(2)并條并合

將各種成分的原料分別制成生條,然后在并條機(jī)上并合,一般需 3 道。

(3)二次混合

混合原料中有 1 種纖維比重較小不足 10% 時(shí),則需 2次混合。第 1 次以小比例纖維先和工藝接近的大比例纖維中的一部分混合,然后再進(jìn)行第 2 次混合。如批量較小,則可先人工混合后進(jìn)行人工喂棉或打包后再入圓盤。青島大學(xué)棉/竹/滌、60∶30∶10 三組分混紡紗,先把竹漿纖維/滌綸混合成條,再與精梳條在并條時(shí) 3 道并合。

多組分混紡紗先把兩種性能接近的纖維混合后,再與第 3 種纖維并合。河北天綸紡織廠的棕色棉/天絲?/羅布麻混紡紗混比為 45∶35∶25,先將 25% 羅布麻和 45% 彩棉在圓盤混合成條,再與天絲?棉條在并條機(jī)上并合;德州華源的天絲?/大豆蛋白復(fù)合纖維/長絨棉混紡紗混比為 50∶30∶20,先將天絲?和大豆蛋白復(fù)合纖維人工小量混合,再上圓盤成條,然后與精梳長絨棉 3 道并條并合。

原料中某種纖維純紡較困難時(shí)也可采用 2 次混合方法。山東華龍紡織公司生產(chǎn)的精長絨棉和甲殼素纖維混紡的 90∶10 的 9.7 tex紗,第 1 次以甲殼素纖維/長絨棉比例為 70∶30 混紡成卷、成條,然后與精長絨棉在并條時(shí)進(jìn)行 2 次混合。

(4)控制混紡比

混紡的關(guān)鍵是控制混紡比。在清、梳各落棉點(diǎn)落下的絕大部分為一些纖維粗、比重大、抱合力差的纖維,因此混紡比在清、梳要偏高掌握。山東華龍?jiān)诩徶萍讱に乩w維時(shí),甲索素纖維的混比在清花應(yīng)高出 1.18 倍;某企業(yè)在生產(chǎn) 60∶40 圣麻纖維/天絲?產(chǎn)品時(shí)按 63∶37 比混合。因此各廠根據(jù)本廠工藝進(jìn)行試驗(yàn)后確定初始混合,以保證最終的混合比。

3需要探討的問題

由于再生纖維素纖維既不同于棉又不同于化纖,因此在紡織過程中只能借用紡棉的設(shè)備、器材和化纖的工藝流程,雖然也能紡好紗,但有一些難點(diǎn),如粘、纏、堵現(xiàn)象,小批量、多組分品種的混棉等,因此需要探討以下問題。

3.1設(shè)備問題

再生纖維素纖維用紡棉開清棉成卷工藝,最常見的難點(diǎn)為粘卷,而解決粘卷的最佳方案為清梳聯(lián) — 即甩掉棉卷,但目前清梳聯(lián)產(chǎn)量較高,因此對小批量生產(chǎn)不太適合,為此建議紡機(jī)企業(yè)能否開發(fā)一種適合批量較小的迷你型再生纖維素纖維用清梳聯(lián),并改進(jìn)一些機(jī)構(gòu)把價(jià)格適當(dāng)降低(注:紡羊絨的開梳聯(lián)合機(jī)有小批量機(jī)型)。

再生纖維素纖維產(chǎn)品以混紡為多數(shù),為確保混比準(zhǔn)確和能做到不同原料不同工藝處理,目前多數(shù)企業(yè)采用并條并合不能少于 3 道,所以管理復(fù)雜,熟條過熟,同時(shí)有些老廠增加并條也有困難,為此建議紡機(jī)廠開發(fā)能做到不同原料不同工藝處理,并采用稱重喂入、能保證混比準(zhǔn)確的開清棉設(shè)備及占地小、產(chǎn)量高的并條機(jī)。

3.2器材問題

主要為針布問題,現(xiàn)在紡再生纖維素纖維時(shí)梳棉用針布一般是借用化纖針布或棉、化纖兩用針布。東華大學(xué)紡織面料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室認(rèn)為針對再生纖維素纖維的分梳特性,以柔性分梳為主,應(yīng)選擇矮的分梳元件及高密度、超薄的針布,清花采用“棱”形三維主體分梳針齒,棱面陶瓷化處理能保持針齒長期的光滑、鋒利和剛性,刺輥、錫林、道夫等主要分棱元件也可陶瓷化處理。泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院在加工大豆蛋白復(fù)合纖維時(shí)提出“采用特種規(guī)格的分梳針布和配套的刺條工作角度,有利于解決纖維飄浮、棉網(wǎng)下墜、成條困難等現(xiàn)象”。所以研發(fā)適合再生纖維素纖維的針布很有必要。

上海第十七棉紡織總廠在紡制木代爾纖維紗選用梳理元件方面有較好的經(jīng)驗(yàn),在生產(chǎn) 0.9 D×38 mm細(xì)旦木代爾纖維紗時(shí),首先從紡化纖角度選用針布,錫林用AC2515×1560細(xì)旦化纖針布,比常規(guī)SAC2810×1667針布齒高、基厚、齒深、工作角度減小,而齒尖密度增加,因此能提高錫林抓取握持纖維的能力,提高梳理度,又防止纖維沉入齒隙,加強(qiáng)了轉(zhuǎn)移,防止細(xì)旦纖維繞錫林;道夫采用常規(guī)化纖針布AD4030×1890,蓋板用MCZH26,紡細(xì)旦用MCZH28,因此增加齒密度,增加了分梳效果;刺輥用常規(guī)AT5910×5611,工作角 80°,齒距 5.65 mm。

后又從紡棉角度考慮選擇針布,錫林選用AC2525×1560,工作角比SAC2810×1667減小 15°,提高錫林抓取和握持能力,增加橫向密度和齒尖密度 95 齒/(25.4 mm)2,以提高梳理度,改善纖維平直度、分離度,改善棉網(wǎng)清晰度;蓋板選用MCH36,針齒密度增加了 80 ～ 100 齒/(25.4 mm)2,提高了梳理度,道夫、刺輥針布不變。為防止纖維纏錫林針布,工作角減小,速度由原來 300 r/min提高到 330 r/min以上,刺輥速度控制為 750 r/min;為減少蓋板花,將前上罩板盡量上抬,上口與錫林的隔距由 1.09 mm減小到 0.78 mm,其他不變。通過試紡觀察,棉網(wǎng)清晰度提高,并且棉結(jié)、條干水平?jīng)]有下降。

實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果顯示,從紡棉角度選用針布,提高了錫林抓取和握持纖維的能力,加強(qiáng)了分梳能力,提高了梳理度,提高了纖維的伸直度、分離度,改善了棉網(wǎng)清晰度,細(xì)紗質(zhì)量也好于化纖用針布紡的紗,但蓋板花明顯增多。

4結(jié)語

(1)棉紡織原料的發(fā)展趨勢是多元化、功能化,棉紡企業(yè)要把紡織原料的概念放寬些,再生纖維素纖維是替代和補(bǔ)充棉纖維不足的最佳選擇。

(2)加工再生纖維素纖維的清梳流程目前有紡棉型、短流程型和清梳聯(lián) 3 種模式,有條件的以采取清梳聯(lián)為首選,短流程為次。

(3)再生纖維素纖維的生產(chǎn)工藝主要在清梳,后道并粗細(xì)基本與紡棉相接近。總的貫徹:短流程,多松少打,柔性梳理,大速比、快轉(zhuǎn)移,低速度、重加壓,順序牽伸,粗細(xì)紗的捻系數(shù)稍大掌握,細(xì)紗小鉗口等,并針對不同纖維性能進(jìn)行養(yǎng)生保濕和采取相應(yīng)防粘、纏、堵措施。

(4)建議紡織機(jī)械、器材廠根據(jù)再生纖維素纖維的特性研發(fā)新設(shè)備、新器材。

作者簡介:李妙福,男,1929年生,教授級高工。

作者單位:河北省紡織工程學(xué)會。