開繭綿張的絹紡牽切工藝

遲 姣，張元明，郁崇文(東華大學 紡織學院，上海 201620)

開繭綿張的絹紡牽切工藝

遲 姣，張元明，郁崇文
(東華大學 紡織學院，上海 201620)

開繭綿張中纖維排列比較雜亂，傳統絹紡工藝定長切斷會產生不適合紡紗或影響紡紗質量的短纖維和超長纖維。基于牽切工藝可以有效控制纖維長度，將絹紡中切斷工序改成牽切工序，初步探討了牽切工藝對纖維性能的影響，以及牽切工藝應用于絹紡的可行性。

絹紡；開繭桑綿；牽切工藝

中國桑蠶絲產量約占世界的60 %，桑蠶絲貿易量約占世界的90 %以上[1]。中國絹紡工業裝備數量和年產量居世界首位，但在工藝路線與技術裝備方面尚落后于棉紡、毛紡行業[2]。雖然絹絲紡的原料是蠶絲的下腳料，但仍然比較昂貴。所以本研究意將牽切工藝引入絹絲紡中，判定其應用價值。

1 常規絹絲紡工藝路線

目前，絹紡廠常用的制綿工藝主要分為兩類，一是采用圓型梳綿機來完成精梳，稱為圓梳制綿工藝(俗稱老工藝)；二是采用直型精梳機完成精梳，稱為精梳制綿工藝(俗稱新工藝)。兩種工藝相比，圓梳制綿工藝加工優質原料效果好，精綿質量高，梳折較高；精梳制綿工藝加工中(下)等原料時，精綿的纖維平均長度較長，整齊度較好，梳折較高，而加工優質原料不合適[3]。

中國現行精梳制綿工藝是在1975年后正式用于生產的。桑蠶絹絲的一般加工工藝流程為：精干綿選別→精干綿給濕→配綿→開綿→切綿→羅拉梳綿→理條(2～3道)→精梳→并條I→并條Ⅱ→并條Ⅲ→并條Ⅳ→粗紡→精紡→并絲與捻絲→絡筒→燒毛→搖絞→節取→成包[4]。

2 桑蠶絹絲牽切技術

2.1 牽切技術簡介

牽切直接制條是1934年在德國Farbea工業協會的建議下，由Seydel公司引入市場的。早在50、60年代，國外就成功地開發出著名的“土波士(絲束)直接成條機”。并把牽切定義為：將化學纖維長絲束直接制成主要用于精紡的毛型連續條子[5]。牽切技術最早應用于化纖生產，將化纖長絲變短并直接成條[6]。

牽切技術用于天然纖維,在麻紡中研究比較多。如在苧麻牽切紡紗中，預牽切和牽切的設備結構示意見圖1。

2.2 桑蠶開繭綿張牽切原理

本研究使用的牽切機的牽切結構如圖2所示，牽斷纖維組件有5組羅拉組成，共分四區：1、2組羅拉之間為第一區，2、3組羅拉之間為第二區，3、4組羅拉之間為第三區，4、5組羅拉之間為第四區。一、二區為牽斷區，主要作用是將進入該區的纖維牽斷；三、四區為牽伸區，主要作用是將進入該區的纖維伸直。當開繭綿張進入第三、四區時，纖維在前后羅拉鉗口握持力的作用下將被拉直。當進入一、二區時，開繭綿張由于前后羅拉的表面速度差較大，且鉗口對纖維的握持力很大，纖維逐漸被拉斷。其牽切后纖維長度取決于主牽切區牽斷羅拉之間的握持距。

圖1 苧麻預牽切和牽切結構示意Fig.1 Schematic Drawing of Ramie Preliminary Draft and Stretch Breaking Structure

圖2 開繭綿張牽切機構示意Fig.2 Schematic of Stretch Breaking Mechanism for Cocoonopened Piece

2.3 牽切與切斷開繭綿張的對比

常規的切斷纖維會將可紡的纖維切成較短、不適于紡的長度，或是未將彎曲的纖維切斷，造成超長纖維，其示意見圖3。

圖3 纖維切斷示意Fig.3 Schematic of Fiber Cutting

A、B之間為設定的切斷纖維的長度。當在A、B點切斷時，造成纖維1兩端成短纖維；由于纖維2、3一端彎曲，造成3根短纖維；由于纖維4正處在A和B之間且彎曲較大，就會造成超長纖維。所以將常規的切斷纖維改為先將纖維拉直再拉斷，理論上可以有效地控制纖維長度，減少超長纖維和短纖維率，進而提高紡紗制成率，降低成本。圖3中的纖維2、3、4就可以在牽伸區先伸直到纖維1的程度，再經過牽斷區牽成所需的長度。已達到其長度或稍短的纖維就會被前羅拉所帶的快速纖維帶走，不會再產生短纖維。

牽切后的纖維長度不勻率(降低64.3 %)和短纖率(降低60 %)比切斷試樣明顯降低，有利于下一步梳折和紡紗質量的提高，其相關數據見表1。

表1 牽切試樣與切斷試樣的長度對比Tab.1 Length Comparison of Stretch Breaking Sample and Cutting Sample

3 桑蠶絲開繭綿張牽切實驗

為了說明牽切工藝在絹絲紡中應用的可行性，選用牽切隔距是75 mm，進行皮輥加壓量、不同喂入量的牽切實驗。通過測定牽切前后纖維性能變化，判定牽切工藝對纖維性能的影響。

3.1 實驗用牽切機簡介

ASFA311A纖維牽斷成條機主要是應用于羊毛、絹絲、金屬纖維的牽斷，在紡紗工藝流程中位于混棉工程之前或并條工程之前。長纖維經本機牽斷可使不同品質和長度的纖維混合更加均勻，有利于提高紗線的質量。牽切實驗的牽切機相關參數：牽切隔距75 mm；總牽切倍數7.37倍；牽伸形式為五上八下曲線牽伸；上羅拉直徑80 mm，下羅拉直徑(由前到后)50 mm× 30 mm×30 mm×50 mm×30 mm×50 mm×50 mm×50 mm；加壓形式為氣缸加壓。

3.2 皮輥加壓單因子實驗

確定皮輥加壓的大小對牽切后纖維相關性能的影響規律。

3.2.1 實驗方法

牽切機的喂入定量范圍是20～40 g/m，本研究選擇中間定量30 g/m。將牽切條放入標準大氣下調濕7 h以上，再測定纖維的長度、強力和彈性。

3.2.2 皮輥加壓對纖維長度的影響

在其他因素不變的條件下，隨著皮輥加壓量不斷增加，纖維平均長度有逐漸下降的趨勢；超長纖維隨加，壓量加大，含量不斷降低。

由表2可知：當加壓量為205 kg時，長于150 mm的纖維基本上被消除，長于120 mm的纖維也不多；短纖率隨著加壓量的增加先下降再上升，皮輥加壓在154 kg時牽切后纖維的短纖率最低，說明加壓量并不是越高越有利；纖維長度變異系數隨加壓量增加逐漸降低。

3.2.3 皮輥加壓對纖維強力和彈性的影響

在標準大氣條件下,使用LLY-06單纖維斷裂強力測試儀。其中，斷裂強力測試的相關參數：拉伸隔距20 mm；拉伸速度20 mm/min；預加張力0.1 cN；纖維彈性測試的相關參數隔距20 mm；拉伸速度20 mm/ min；定伸長1 mm；反復拉伸2次；拉伸回復停滯10 s；預加張力0.1 cN。

在不同的加壓量下，牽切得到的纖維其強力和伸長都有一定的降低。

表2 皮輥加壓對纖維長度的影響Tab.2 Effect of Rubber Roller Pressure on Fibers Length

表3 纖維強力和彈性Tab.3 Strength and Elasticity of Fibers

從表3可以看出：在加壓量達到205 kg時，纖維的強力降低高達24.4 %。然而，纖維彼此之間強力和伸長的不勻率卻降低了，所以并不是加壓量越大越有利于牽切條效果。而纖維的彈性未發生明顯變化，當加壓量達到205 kg時，纖維的彈性回復率只下降了6 %左右。

3.3 喂入定量單因子實驗

從加壓單因子實驗知：皮輥單側加壓154 kg時，纖維的長度整齊度較好，所以本研究選擇的皮輥單側加壓量是154 kg。牽切后同樣放入標準大氣下調濕7 h以上，再測試纖維的相關物理性能。

牽切后纖維的短纖率未發生明顯變化，在加壓量大時最多增加5 %左右；而纖維的長度變異系數明顯得到改善，降低46 %左右，而且隨著喂入定量的增加，纖維長度變異系數有一定的增加；纖維強度有所下降。喂入量少時單根纖維所受的力就稍大一點，纖維的損傷就大，所以其斷裂強度較低。但纖維受力比較均勻，所以其斷裂強度不勻率也較低。同樣的道理，喂入量少時，纖維的伸長性能、彈性也損傷比較大，所以牽切后纖維的斷裂伸長、彈性恢復率較小。相關數據見表4。

表4 纖維相關物理性能Tab.4 Relevant Physical Properties of Fibers

4 絹絲紡紡紗實驗

紡紗的桑蠶綿球配綿成分是：繭類6 %，滯頭49 %，絲吐45 %。對常規的紡紗工藝稍加改進，將經過牽切機處理的開繭綿進行紡紗。其工藝流程為：開繭(DJ061)→牽切(ASFA311A纖維牽斷成條機)→梳綿(FK081)→生并Ⅰ(PDⅢ-ⅠC)→生并Ⅱ(PDⅢ-ⅠC)→精梳(B311)→低速練條(GLBZ-24)→一并(PDⅢ)→二并(PDⅢ)→末并(PDⅢ)→粗紡(ZS14)→精紡(P317)。

常規精紡工藝流程為：開繭(DJ061)→切綿(FK061)→混綿(KM40)→梳綿(FK081)→生并Ⅰ(PDⅢ-ⅠC)→生并Ⅱ(PDⅢ-ⅠC→精梳(B311)→低速練條(GLBZ-24)→一并(PDⅢ)→二并(PDⅢ)→末并(PDⅢ)→粗紡(ZS14)→精紡(P317)。

4.1 精梳條質量對比

精梳工序是去除生條中細小雜質和短絨的關鍵。

精梳工序相關工藝參數：毛刷～錫林隔距6 mm；鉗板～撥取羅拉隔距29～30 mm，上鉗板～錫林針尖隔距1.5 mm，道夫～毛刷隔距0.07 mm；錫林轉速95 r/min；針號，頂梳17＃×25×31.5，錫林針排20＃～29＃共18根，皮板規格(長×寬)600×550 mm；進條牙25。

牽切處理過的纖維精梳制成率略有提高，接近1個百分點；精綿質量明顯提高。其中，精綿纖維長度不勻明顯下降，降低47 %左右；短纖率降低18.6 %；白點降低17.1 %。相關數據見表5。

4.2 并條質量的對比

并條工序有利于提高精綿條的條干均勻度，有利于使不同質量的條子混合均勻。本課題選用四道并條。低速練條相關工藝參數：隔距16 mm，前羅拉直徑(小×大)22×67 mm，前羅拉轉速25 r/min，針號(18×24× 22.218)為18針/英寸。

表5 精綿質量對比Tab.5 The Quality Comparison of Combed Cocoons

三道練條相關參數見表6，末道并條的質量見表7。

表6 三道練條相關工藝參數Tab.6 Related Process Parameters of Three Drawing Frame

表7 末道并條質量對比Tab.7 Quality Comparison of Finisher Drawing

從表7中可以看出，末道并條中牽切試樣的質量接近常規的。因為牽切末并條是少量開繭綿張制得的，質量仍有很大提高的余地，有待于進一步提高。

4.3 細紗質量對比

精紡工序是決定細紗質量的關鍵，其相關工藝參數：單紗捻度664捻/m，計算前伸倍數10.66倍，錠速10 100 r/min，總隔距220 mm，鋼領型號45，鋼絲圈型號S8/0，隔距塊為紅色。細紗質量見表8和表9。從中可以看出：牽切處理過的纖維所紡細紗強力比常規的切斷纖維所紡的細紗高8.5 %左右，強度高11.5 %左右，斷裂伸長高1.3 %左右，比常規細紗更加柔軟。而是強力不勻、條干不勻、粗細節因為試驗原料有限，并條不充分而略有不足，其提升空間很大。

表9 單紗強力測試統計Tab.9 Test and Statistic of Yarn Strength

表8 細紗纖度對比Tab.8 Size Comparison of Spun Yarn

5 結 論

1)用牽切機牽切過的開繭綿張中纖維長度比傳統的切斷纖維的長度整齊度好，短纖維和超長纖維都有所減少。選用合理的絹紡工藝可以達到提高絹紡制成率的效果。

2)牽切過的纖維的纖度變細，斷裂伸長和強力減小，彈性恢復率降低，但它們的不勻率同樣也降低了，有利于紡紗的進行。

3)不同的原料要配備不同的紡紗工藝。牽切過的纖維已經成條，比較順直、柔軟，所以牽切過的纖維不必再經過混綿(防止纖維的纏結、梳理造成損傷加大)。

4)牽切工序使精綿纖維長度不勻(降低約47 %)和短纖率(降低18.6 %)明顯下降，所以牽切紡紗比切斷紡紗所紡細紗的強力提高8.5 %左右，強度提高11.5 %左右，斷裂伸長略有提高。少量試樣實驗并條質量并不穩定，纖度接近切斷紡紗質量，這有待于進一步地完善。

[1]姚海平，徐信達.四川省絹紡工藝技術路線及工藝裝備探討[J]. 重慶紡織，1990(4)：67-70.

[2]陸云麒. 我國絹紡工藝路線及技術裝備的發展趨勢分析[J].絲綢，1990(7)：38-41.

[3]劉秀英.絹紡兩種制綿工藝比較[J].絲綢，1999(16)：11-15.

[4]劉秀英.絹紡精梳制綿工藝中綿粒的產生與控制[J].成都紡織高等專科學校學報，2000(3)：33-35.

[5]TROTTEIN Y,Schlumberger&Cie公司(法國).化纖絲束的拉斷法直接制條[J].國際紡織導報，1997(4)：34-36.

Stretch Breaking Process of Silk Spinning with Cocoon-opened Piece

CHI Jiao, ZHANG Yuan-ming, YU Chong-wen
(College of Textile, Donghua University, Shanghai 201620, China)

Fibers of cocoon-opened piece in traditional silk spinning process are arranged disorderly, and they will produce short fibers and overlength fibers that are not suitable for spinning yarn or affect the yarn quality when fixed-length cutting is carrying on. As stretch breaking process can effectively control the fiber length, this article will use stretch breaking instead of cutting off the silk fibers in silk spinning process. This study initially explored the effect of stretch breaking process to the fiber properties, and discussed the feasibility of applying stretch breaking into silk spinning.

Silk spinning; Cocoon-opened Mulberry cotton; Stretch breaking

TS144.2

A

1001-7003(2010)11-0021-04

2010-09-07

遲姣(1986－ )，女，碩士研究生，研究方向為絹紡原料的牽切。通訊作者：郁崇文，教授，yucw@dhu.edu.cn。