滌綸石墨烯改性粘膠羊毛彈力色紡股線的開發

趙巧妮 吳宇飛 袁 莉

［陜西五環（集團）實業有限責任公司，陜西西安，710038］

石墨烯改性粘膠是石墨烯與粘膠紡絲液共混，采用半連續濕法紡絲技術制備的功能性復合纖維，石墨烯改性粘膠纖維比普通粘膠纖維具有更優異的機械性能，能明顯改善纖維的阻燃性能，同時具有良好的防紫外線功能（UPF＞50）以及抗菌、遠紅外、防靜電等多種功能，且色牢度好，已在保健產品、醫療衛生、防靜電等高端紡織品領域得到應用［1-2］。

我公司開發的滌綸石墨烯改性粘膠羊毛三組分功能性彈力色紡股線，充分發揮了幾種不同纖維的優良性能，紗線色澤飽滿柔和，具有特殊的立體效果和質感，既滿足了流行服裝時尚與個性化的要求又具有一定的功能性，產品附加值高，深受用戶歡迎。下面就我公司在開發中遇到的技術難點及解決方法加以探討。

1 原料性能及混紡比

原料性能。石墨烯改性粘膠：長度38 mm，細度1.33 dtex，斷裂強度2.58 cN/dtex，斷裂伸長率13.9%，回潮率10.28%，顏色灰色。羊毛（已軟化處理）：長度40.74 mm，細度2.84 dtex，斷裂強度2.55 cN/dtex，斷裂伸長率41.9%，回潮率11.23%，顏色淺黃。滌綸：長度38 mm，細度1.33 dtex，斷裂強度6.57 cN/dtex，斷裂伸長率22.0%，卷 曲 數10.9個/25 mm，回 潮 率0.48%，顏色本白。

混紡比例：滌綸60%，石墨烯改性粘膠36%，羊毛4%。

2 各組分原料投入量的確定

由于該品種為多組分不同顏色混紡，采用原料混和可實現單纖維的充分混和，混和均勻無色差，混和效果好。但由于各組分原料物理性能的差異，混紡比難以準確控制。因此采用原料混和的關鍵是準確確定各組分原料的投入量［3］。為準確確定各組分原料的投入量，在確定工藝流程及清梳工藝后，在同一工藝條件下，對3種原料分別單獨進行落率測試。經試驗，清梳工序各組分落率：滌綸3.1%，石墨烯改性粘膠3.8%，羊毛1.5%。需要注意的是該品種所有原料必須在儲棉室堆放24 h進行回潮平衡。根據該品種各組分原料進廠抽檢情況確定各組分原料儲棉室平衡后回潮率范圍：滌綸回潮率小于0.6%，石墨烯改性粘膠9%～11%，羊毛10%～12%。經專人檢測，回潮率在規定范圍內方可使用。在對各組分的落率和回潮率基本掌握的情況下最終確定各組分的投入量。綜合考慮各組分回潮率與落率，由于滌綸與石墨烯改性粘膠落率差別不大，而羊毛與石墨烯改性粘膠回潮差異不大，為便于車間操作，滌綸的投入量以實際稱重計算，石墨烯改性粘膠及羊毛的投入量以干重混紡比例乘以1.10計算。根據實際檢測情況統計，滌綸回潮率基本穩定在0.4%左右，石墨烯粘膠基本穩定在10.3%左右，羊毛基本穩定在11.5%左右。該計算系數基本能保證混紡比例符合要求。

3 混和流程

由于各組分原料顏色不同且羊毛含量較低，為保證各組分混和均勻，采用兩步預混［4-5］。第1步：滌綸、石墨烯改性粘膠、羊毛的干重比例為50%、30%、20%，每次投入量依次為500 kg、330 kg、220 kg；以上3種成分在專用的混棉設備一遍混和后打包、稱重、并標注重量，標識為預混1。第2步：滌綸、石墨烯改性粘膠、預混1的干重比例為50%、30%、20%，每次投入量依次為500 kg、330 kg、220 kg；以上成分在專用的混棉設備兩遍混和后打包、稱重并標注重量，標識為預混2。混和完成后，在圓盤上一遍成卷。

4 工藝流程

按比例混和好的三組分纖維：A002B型抓棉機→A006B型混開棉機→A036C型豪豬開棉機→FA046型振動棉箱給棉機→A076C型單打手成卷機→A186C型梳棉機→BT400型并條機（兩道）→A454型粗紗機→FA506型細紗機→Autoconer X5型絡筒機（1332M型絡筒機）→RF231B型并線機→RF321E型倍捻機。

5 各工序生產要點

5.1 清棉工序

3種原料含雜率均較低且纖維卷曲數多，清棉工序以開松為主，盡量減少對纖維的損傷，采用“多松少打，柔和開松，多松少落”的工藝原則。抓棉機刀片伸出肋條1 mm，抓棉小車速度2.5 r/min，小車的下降動程1.5 mm，以實現勤抓少抓；適當放慢各單機棉箱的給棉速度，混開棉機輸棉簾線速度1.16 m/min，開棉機給棉速度27.19 r/min，棉箱給棉機輸棉簾線速度19.6 m/min，做到薄喂、勤喂，提高各單機運轉效率；各部打手速度偏低掌握，抓棉機打手速度760 r/min，開棉機采用梳針打手，打手速度450 r/min，A076C型綜合打手速度控制在870 r/min左右，以達到減少打擊、柔和開松、減少纖維損傷的目的，提高原料開松度。棉卷干定量381 g/m，棉卷羅拉速度12.6 r/min，加大緊壓羅拉間的壓力，防止棉卷黏連，成卷部分采用自調勻整裝置，以降低棉卷不勻率，縱向不勻率控制在0.8%以內，以減少色差。

5.2 梳棉工序

由于混和流程較長造成短絨增加，且石墨烯改性粘膠相互糾纏，棉結較多，滌綸和羊毛原料卷曲數多，3種原料雜質均較少，梳棉工序主要以柔和分梳為主，在排除棉結和短絨的同時，盡量減少對纖維的損傷，充分利用針面間的分梳作用，提高纖維的伸直度［6］。采用“較低速度，較小隔距，快速轉移”的工藝，做到梳理充分又不損傷纖維。為了充分排除棉結，錫林蓋板隔距偏小掌握為0.18 mm、0.15 mm、0.15 mm、0.15 mm、0.18 mm；為了減少纖維損傷，刺輥速度偏低掌握控制在780 r/min，將刺輥給棉板隔距調整到0.25 mm，同時將給棉板抬高3 mm，增加分梳工藝長度，減少生條短絨。為充分排除棉結而又不損傷纖維，錫林針布選用AC2030×01550P，增大了錫林針布工作角，縱向針齒密度較小而橫向針齒密度較大，既有利于對纖維的穿透梳理又減少了對纖維的損傷；道夫針布選用AD4030×01880；蓋板針布選用MCC36P-A。錫林速度330 r/min，蓋板速度81 mm/min，道夫速度15 r/min，生條干定量21.10 g/5 m。

5.3 并條工序

由于是色紡品種，并條工序除了合理的牽伸分配之外，均勻混和和色差控制是關鍵。為加強混和，減少色差，操作要求生條條筒編號，頭道并條機后生條不能重號，機前兩個眼的條筒采用不同的筒圈加以區分，末并機后不同筒圈的條子均勻搭配，同時加強對并條斷頭自停裝置的檢查，確保自停裝置功能正常。加強對并條重量不勻率的控制，減少眼差和臺差，臺差控制在0.8%以內，眼差控制在1.2%以內；同時加強溫濕度監控，穩定生產，減少膠輥吸花及黏纏，減少色差及色點的產生。設備上通過試驗對并條吸風量進行調節，避免吸風量過大或過小造成色差與色結。并條工藝采用“低速度，合適定量，較小隔距，順牽伸”的原則，即頭道后區牽伸倍數大，末道后區牽伸倍數小。主要工藝參數：頭道并條總牽伸9.09倍，后區牽伸1.755倍，前羅拉速度260 m/min，并條定量21.35 g/5 m，喇叭口直徑3.1 mm；末道并條總牽伸6.70倍，后區牽伸1.295倍，前羅拉速度230 m/min，熟條定量20.94 g/5 m，喇叭口直徑3.1 mm。

5.4 粗紗工序

根據各組分原料性能，選用63.9的粗紗捻系數，以保證粗紗順利退繞，細紗牽伸正常。粗紗工序質量控制的重點是合理配置張力，減少粗紗意外伸長，控制前后排及錠間張力差異，降低粗紗重量不勻率；加強溫濕度監控，穩定粗紗生產，減少膠輥吸花及黏纏；擋車工加強巡回，減少毛破條，保全加強對絨套等清潔裝置的保養和維修，確保清潔裝置作用正常，以減少紗疵和色結。主要工藝參數：羅拉隔距30 mm×38 mm，鉗口隔距6.0 mm，錠翼速度520 r/min。

5.5 細紗工序

細紗工序生產滌綸石墨烯改性粘膠羊毛三組分混紡紗和滌綸石墨烯改性粘膠羊毛三組分氨綸彈力包芯紗兩個品種，紡紗號數14.8 tex。本文重點介紹彈力包芯紗的生產，通過在細紗機上加裝氨綸絲的積極喂入系統，使氨綸絲筒能順利退繞而不產生意外牽伸。采用輕型鏈條傳動，結構簡單，變速比準確，有6檔不同的牽伸可供選擇，能滿足各類粗號、細號氨綸絲的牽伸要求，選用杜邦氨綸絲，規格44.4 dtex，氨綸絲牽伸3.5倍。三組分混紡紗比例91%，氨綸絲比例9%。氨綸包芯紗由于結構特殊，外包纖維之間的結合力和抱合力受到張力大、收縮大的氨綸絲彈性影響而降低，包芯紗捻度過小，不但使紗線強力下降，而且由于纖維松散會導致包覆效果不良，出現露絲和花色紗現象。因此選用385的較大捻系數，以保證紗線強力及包覆效果。采用43 mm×65 mm的較小羅拉中心距和2.5 mm的較小鉗口隔距塊，以確保羅拉鉗口對纖維運動的控制能力，采用1.15倍的較小后區牽伸，使結構緊密的紗條進入前區，能夠充分發揮主牽伸區對纖維的控制作用，有利于改善成紗條干。

包芯紗品種對基礎管理要求較高，如果缺少芯紗就會失去彈性，織造時布面緯向出現類似泡泡狀的褶皺，包覆不良就會出現芯紗裸露甚至出現花色紗。因此，操作上要求擋車工加強巡回，不僅要注意外包纖維斷頭，更要注意氨綸絲斷頭，避免無絲紡紗，處理斷頭時要先將無絲的一段紗處理掉再接頭，接頭時注意長絲要接上，接完頭后檢查；或者不要接頭，將斷紗拔下重新空管生頭，斷紗由專人集中處理。工藝上要優選鋼絲圈型號，規范鋼絲圈使用周期，減少芯紗損傷；規范芯紗的接批使用，做到合理接批，避免不同批號的氨綸絲彈性差異。設備上要求保全整機，逐錠校正導絲輪位置及錠子狀態，逐一檢查紡紗通道，確保通道光潔無毛刺，以減少斷頭；要適當縮短膠輥膠圈的使用周期，防止紗線條干波動。

包芯紗質量指標：條干CV13.3%，細節4個/km，粗節24個/km，棉結36個/km，平均斷裂強力330 cN。

5.6 絡筒工序

絡筒工序兩個品種單獨生產，三組分混紡紗在Autoconer X5型絡筒機上生產，重點是減少紗疵和毛羽增量及強力損失，保證良好的筒子成形。為控制紗疵，嚴格設置電子清紗器參數：棉結+240%；短粗節+160%，長度1.5 cm；長粗節+50%，長度20 cm；長細節-40%，長度20 cm。加強設備維護保證空氣捻接狀態正常，捻接強力達到原紗強力85%以上。

三組分混紡彈力紗在1332M型絡筒機上生產，重點是減少毛羽增量和強力損失，合理控制張力，防止產生“小辮子”。為減少紗線及筒子磨損，采用400 m/min的較低絡筒速度；通過設備整機，保證紗線通道光潔、無毛刺，避免芯紗損傷造成缺絲；由于包芯紗回彈性大，筒子張力不正常時，清紗器剪刀會把因回彈而變粗的紗線誤切，因此關閉清紗器，使用人工打結。通過試驗，設置合理的絡筒張力，同時要求擋車工打完結送頭時一定要拉直紗線，避免產生“小辮子”。

5.7 并捻工序

并線工序采用三組分混紡紗和三組分混紡彈力紗1∶1并合，由于兩根紗線一個有彈力一個無彈力，設置合理的速度及張力以減少張力不勻、防止產生“小辮子”是難點。通過試驗并線速度控制在380 m/min，彈力紗筒放在里排，無彈力紗筒放在外排，不加張力，兩根紗利用自身張力退繞時，“小辮子”基本解決。為減少兩根紗張力不勻，設備上加強對導紗輪及筒管夾頭的維護與保養，防止導紗輪或筒管夾頭轉動不良造成張力不勻產生“小辮子”；操作上要求擋車工勤巡回，發現問題及時聯系保全解決，同時加強清潔，減少飛花造成的通道堵塞。

倍捻工序采用21.4 m/min的較小卷繞速度，保證筒紗運轉平穩、成形良好。根據紗號及使用要求，采用460的適中捻系數，捻系數比1∶1.272。質量控制的重點是減少弱捻及捻不勻，要求加強設備維護與保養，防止筒管夾頭、輔助輪、龍帶轉動不良，錠盤、錠罐紗線包圍角要一致，避免張力器內子彈頭裝反等；要求擋車工加強巡回，防止筒管纏回絲、落針位置不一致，造成質量下降；加強車間基礎管理等。經過一系列的措施，生產的彈力股線質量穩定，較好地滿足了后工序及布面質量要求。

彈力股線質量指標：條干CV 9.8%，細節0個/km，粗節2個/km，棉結5個/km，平均斷裂強力780 cN。

6 結語

由于該品種三組分纖維顏色不同且羊毛含量較低，采用原料兩步預混的工藝，實現了單纖維的充分混和。精準確定各組分纖維的投放比例是保證各組分纖維混紡比的關鍵。由于3種纖維含雜較少、卷曲數多，清棉工序宜采用“多松少打，柔和開松”的工藝配置；梳棉工序應遵循“低速度，緊隔距，快轉移”的工藝原則，以減少錫林繞花，提高棉網清晰度；并條工序應加強基礎管理，保證并合效果，減少色差及色偏；粗紗工序應加強對張力的控制，減少重量不勻率；細紗工序包芯紗的生產是關鍵，重點控制芯紗包覆不良和缺絲；絡筒工序減少毛羽增量和強力損失以及彈力紗“小辮子”是關鍵；并線工序合理設置張力，減少張力不勻造成的“小辮子”；倍捻工序重在減少弱捻和捻不勻。通過以上工藝措施，生產的三組分彈力色紡股線質量滿足了用戶的需求。