粘膠與聚乳酸纖維色織物的生產(chǎn)技術(shù)

劉 超 范永剛 唐建東 代愛明

（新型環(huán)保復合面料湖北省重點實驗室，湖北襄陽，441002）

科技的發(fā)展為人類服裝原料的多樣性和功能性提供了更多的選擇。除了棉、麻、毛、絲等天然纖維外，化學纖維和纖維素纖維的消費量日益增加；其中，使用量較大的滌綸、錦綸、腈綸和丙綸等化學性質(zhì)穩(wěn)定，但存在廢棄后自然降解時間長等問題，而焚燒處理又會造成空氣污染。纖維素纖維、蛋白質(zhì)纖維和聚乳酸纖維不僅可作為服裝原料，而且綠色無污染，深受歡迎。

1 纖維和紗線的性能指標

1.1 纖維的性能指標

聚乳酸纖維主要以玉米、木薯和其他谷物中的淀粉為原料，經(jīng)過發(fā)酵形成乳酸，乳酸分子中的羥基和羧基在適當?shù)臈l件下縮聚后生成聚乳酸，最后經(jīng)過紡絲生產(chǎn)出聚乳酸纖維。聚乳酸纖維輕柔滑順，強力較大，彈性好，加工成的面料具有絲綢般的光澤和特殊的肌膚觸感，懸垂性佳，服用性能好，廢棄物在自然條件下可以降解為水和二氧化碳，對環(huán)境無污染，但缺點是耐熱性能較差，回潮率較低［1］。粘膠是目前市場上應(yīng)用較廣泛的纖維素纖維，吸濕性和可紡性好，手感柔軟，織物懸垂性好。我們以聚乳酸纖維混紡紗和粘膠紗，設(shè)計開發(fā)一種新型家紡面料。聚乳酸纖維、粘膠和染色粘膠纖維的具體物理指標見表1，滌綸的指標用于對比。其中，纖維規(guī)格均為1.33 dtex×38 mm；聚乳酸纖維玻璃化溫度58 ℃，熔點175 ℃；滌綸玻璃化溫度70 ℃，熔點256 ℃。

由表1 可以看出，聚乳酸纖維的體積質(zhì)量最小，所以具有輕盈、蓬松的特點。聚乳酸纖維屬于脂肪族聚酯，斷裂強度和斷裂伸長率僅次于滌綸，這與其內(nèi)部化學結(jié)構(gòu)中具有線性、螺旋形的大分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)；也正是因為其聚酯類的化學組成，聚乳酸纖維的回潮率只有0.5%，略高于滌綸，但其實際吸濕性能卻因“皮芯結(jié)構(gòu)”的存在而大大增強。聚乳酸纖維的玻璃化溫度和熔點都比滌綸低，實際生產(chǎn)中也暴露出在濕熱條件下易發(fā)生強力指標下降的缺點，因此在漿紗生產(chǎn)中要特別注意。聚乳酸纖維的質(zhì)量比電阻與滌綸相近，在生產(chǎn)過程中應(yīng)加入抗靜電劑，并適當提高環(huán)境相對濕度，以減少靜電聚集［2］。

表1 纖維的物理性能指標

1.2 經(jīng)緯紗性能指標

織物采用兩種經(jīng)紗和兩種緯紗，按照一定比例排列交織，4 種紗性能指標見表2。其中，經(jīng)紗A 為粘膠/有色粘膠75/25 9.8 tex 集聚紗，經(jīng)紗B為粘膠/聚乳酸纖維75/25 9.8 tex 集聚紗；緯紗A為粘膠/聚乳酸纖維/有色粘膠50/25/25 9.8 tex集聚紗，緯紗B 為粘膠9.8 tex 集聚紗。

由表2 可以看出，在相同捻度和線密度條件下，粘膠9.8 tex 集聚紗的斷裂強力大于粘膠聚乳酸纖維混紡紗。分析認為：雖然聚乳酸纖維的強力指標比粘膠纖維好，但在拉伸斷裂時混紡紗中兩種纖維受力作用和變形不同，位移滑脫差異和伸長差異的存在影響了紗線的整體強力。此外，雖然聚乳酸纖維強力較好，但容易脆斷，在加工過程中損傷多，這也是其混紡紗強力較低的原因之一。粘膠與有色粘膠混紡紗的強力和伸長與純粘膠紗無明顯差異。

表2 紗線的物理性能指標

2 織物風格和規(guī)格的設(shè)計

聚乳酸纖維光澤好，模量高。粘膠纖維柔軟光滑，吸濕性好。使用這兩種纖維的紗線交織構(gòu)成織物，可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補，提高織物的綜合服用性能，保證夏季床品面料的滑爽和舒適性［3］。根據(jù)織物風格的設(shè)計要求和經(jīng)緯紗特點，織物組織設(shè)計為平紋，順序穿綜，每筘2 入。經(jīng)紗A 和經(jīng)紗 B 按 196∶196 比 例 排 列 。 設(shè) 計 織 物 經(jīng) 密633.5 根/10 cm，緯密 472 根/10 cm，幅寬 309 cm，經(jīng)向緊度73.4%，緯向緊度54.7%，總緊度87.9%。

3 織造生產(chǎn)中工藝和技術(shù)難點

3.1 整經(jīng)工序

整經(jīng)使用分批整經(jīng)機，兩種顏色經(jīng)紗按照工藝要求排列。整經(jīng)根數(shù)9 800 根，共14 個經(jīng)軸。每個經(jīng)軸中設(shè)定350 根經(jīng)紗A，用表示；350 根經(jīng)紗B 用×表示，整經(jīng)色紗排列如圖1 所示。

圖1 整經(jīng)色紗排列圖

3.2 漿紗工序

漿紗生產(chǎn)中需要解決兩個方面的技術(shù)難點，一是兩種經(jīng)紗在上漿過程中均勻排列；二是粘膠聚乳酸纖維混紡紗的上漿質(zhì)量。

針對第一個技術(shù)難點，我們采取了以下技術(shù)措施。由于使用分批整經(jīng)機生產(chǎn)兩種經(jīng)紗的經(jīng)軸，所以漿紗生產(chǎn)中需要確保兩種經(jīng)紗均勻排列。漿紗起機前，將每個經(jīng)軸按照退繞的方向吊運到漿紗機的經(jīng)軸架上，每一個經(jīng)軸中的經(jīng)紗A和經(jīng)紗B 按照14∶14 比例排列，從第一個經(jīng)軸開始，將每個軸 14 根經(jīng)紗 A 一組、14 根經(jīng)紗 B 一組，從左到右各自打結(jié)固定。最后將14 個經(jīng)軸上相同位置的每一股經(jīng)紗A 和經(jīng)紗B 從前到后連接到一起。經(jīng)紗在漿槽中退繞時，受到漿液高溫浸濕和壓漿輥壓力的擠壓作用，紗線之間會產(chǎn)生橫向的位移。如果經(jīng)軸上只有一種紗線，這種橫向位移在適當范圍內(nèi)不會影響紗線的漿紗效果；如果經(jīng)軸上存在兩種或者兩種以上的經(jīng)紗，經(jīng)紗經(jīng)過漿槽后易產(chǎn)生橫向位移，相鄰的不同紗線容易糾纏在一起，在經(jīng)過干區(qū)分絞棒時不同紗線的橫向錯位和糾纏嚴重，會造成穿筘引紗困難；上機織造后，經(jīng)紗絞頭嚴重，斷頭多，影響織機效率和布面質(zhì)量［4］。

為此，漿紗工序開始生產(chǎn)時，在所有經(jīng)軸的絞線前進至漿紗機干分絞區(qū)后，先進行平紗操作，將紗層平分均勻，然后搖上筘齒，將經(jīng)紗A 和經(jīng)紗B在筘齒內(nèi)盡可能均勻地分布，然后再進行分絞棒的穿引，這樣可以有效地減少分絞后經(jīng)紗A 和經(jīng)紗B 相互糾纏錯層問題。

粘膠纖維吸濕后強力明顯降低，且耐磨性較差，摩擦后容易斷裂；聚乳酸纖維玻璃化溫度58 ℃，熔點175 ℃；由于聚乳酸纖維的化學結(jié)構(gòu)特點，在高溫濕熱條件下容易發(fā)生水解反應(yīng)，耐熱性能比較差，斷裂強力和斷裂伸長等力學指標下降嚴重。因此，針對第二個技術(shù)難點，在漿紗過程中必須根據(jù)粘膠纖維和聚乳酸纖維上述缺點采取針對性的工藝參數(shù)［5］。

粘膠是纖維素纖維，吸漿速度快，易于滲透，上漿中采取“低黏度，高濃度和高壓力”的工藝原則。聚乳酸纖維屬于一種含有芳香環(huán)的脂肪族聚酯纖維。根據(jù)相似相容原理，纖維與淀粉漿液黏合度差，需要提高表面被覆，減少紗線表面毛羽。結(jié)合兩種纖維的特性，決定采用“低黏度，中壓力，重被覆，兼滲透，小伸長”的工藝原則，使用醇解度較低的國產(chǎn)GBP-205 PVA、低黏度的馬鈴薯淀粉和固體聚丙烯酸酯。同時根據(jù)聚乳酸纖維容易起靜電的特點，加入適當?shù)目轨o電劑，減少織造過程中的靜電，利于開口清晰。具體漿紗漿料配方：25 kg GBP-205 PVA，87.5 kg 變性淀粉，3 kg 丙烯酸（固體），3 kg 抗靜電劑DH-KP，3 kg 滲透劑JFC，調(diào)漿體積850 L，漿液含固量12%，漿液黏度7.5 s～8.5 s。

在津田駒HS40 型漿紗機上生產(chǎn)，漿紗工藝設(shè)定：Ⅰ速壓漿力15 kN，Ⅱ速壓漿力25 kN，車速65 m/min，漿槽溫度80 ℃，預(yù)烘錫林溫度90 ℃，主錫林溫度85 ℃，卷取張力2 100 kN，經(jīng)軸加張力 1 100 kN，回 潮 率 7.0%～8.0%，上 漿 率10.5%～11.5%。

無論是粘膠纖維還是有色粘膠纖維，在其吸濕之后均表現(xiàn)為強力降低而伸長增加，漿紗過程中首先要減少經(jīng)紗的伸長，漿槽濕區(qū)的伸長Ⅰ速時控制在0.2%，Ⅱ速時控制在0.1%。干分絞區(qū)的張力控制：Ⅰ速為1.0%，Ⅱ速時為0.8%，目的是減少干分絞區(qū)的斷頭。為減少聚乳酸纖維在濕熱狀態(tài)下的強力損失，漿槽溫度由正常生產(chǎn)時的92 ℃調(diào)整到80 ℃，漿液黏度由原來的6.0 s～7.0 s 上升到 7.5 s～8.5 s，適當加大壓漿力，Ⅱ速時控制在25 kN，增加漿液滲透性的同時保證經(jīng)紗適當?shù)谋砻姹桓采蠞{。同時預(yù)烘錫林溫度控制在90 ℃，主烘錫林溫度調(diào)整到85 ℃，降低烘干濕熱因素對經(jīng)紗強力的影響［6］。

漿紗生產(chǎn)起機操作尤為重要，尤其是在干分絞區(qū)穿絞線時，擋車工要做到穩(wěn)、準、輕、快。拿絞棒絞線要穩(wěn)、準；拉絞、穿絞要輕、快；穿絞棒時兩邊慢中間快。盡量減少起機時間，避免經(jīng)紗在預(yù)烘錫林中烘干時間過長導致斷頭增加，影響織造生產(chǎn)。漿紗后紗線質(zhì)量指標如下。

3.3 穿筘工序

地組織穿綜為 1、2、3、4 順穿。因為筘幅達340 cm，兩個漿軸穿一個織軸。穿紗順序，正軸：86 根經(jīng)紗 B+（196 根經(jīng)紗 A+196 根經(jīng)紗 B）×24+196 根經(jīng)紗 A+98 根經(jīng)紗 B；反軸：98 根經(jīng)紗B+（196 根經(jīng)紗 A+196 根經(jīng)紗 B）×24+196 根經(jīng)紗A+86 根經(jīng)紗B。邊組織為經(jīng)紗B，采用1、2、3、4 順穿。停經(jīng)片穿法為 1、2、3、4、5、6 順穿。地組織每筘3 入，邊組織每筘4 入，廢邊紗預(yù)留1、2、3、4 各兩片。該品種的織物組織為平紋，組織較為簡單，穿筘工序要注意使用絞線將兩種顏色的紗分開，方便穿綜過程中的操作，同時也可以使穿筘工在插筘和驗筘中清晰地核對檢查，提高穿筘質(zhì)量。

3.4 織造工序

該品種在ZAX-N340 型噴氣織機上（凸輪開口）生產(chǎn)。根據(jù)品種的特點，采用“早開口，強打緯，中張力，高車速，中后梁”的工藝原則。打緯過程中織口處經(jīng)紗的張力大小由開口時間決定。該織物基礎(chǔ)組織是平紋組織，交織點較一般的織物組織多，打緯時的阻力較大，緯紗不易打緊，開口時間設(shè)置為早開口可以增加織口前角，使開口清晰，有效改善織口處的經(jīng)紗開口不良，減少緯向停臺的次數(shù)，降低緯縮疵點。第1 頁、第2 頁綜框開口時間設(shè)置為280°，第3 頁、第4 頁綜框開口時間設(shè)置為 310°。

在優(yōu)化開口時間的同時合理設(shè)置綜框高度和開口量，確保織口穩(wěn)定，減少經(jīng)紗在開口時的受力，降低布面振動，減少斷經(jīng)。經(jīng)反復試驗，最終確定第 1 頁、第 2 頁、第 3 頁、第 4 頁綜框高度分別是104 mm、104 mm、101 mm、101 mm，開口量分別是110 mm、100 mm、85 mm、75 mm。

緯紗A 和緯紗B 彈性和伸長都比較好，為減少布面緯縮疵點，減少開車過程中的緯停次數(shù)，選擇適當?shù)纳蠙C張力，這也是織口清晰和緯紗打緊的必要條件。根據(jù)紗線特點、織物結(jié)構(gòu)和質(zhì)量要求以及織軸質(zhì)量，上機張力設(shè)定為2 300 N。張力過小，易導致經(jīng)紗不均勻性突出，使布面出現(xiàn)稀疏不平，影響布面的條格外觀；張力過大，增加了經(jīng)停次數(shù)，影響織機效率和布面質(zhì)量。

后梁設(shè)置為中后梁110 mm，前后6 格。選擇中后梁高度可以有效減少上下層經(jīng)紗的張力差異，也可以使同一筘齒內(nèi)的經(jīng)紗張力趨于一致，有利于經(jīng)紗在打緯過程中的移動，對于打緊緯紗和防止筘痕都有積極作用，并保證織物表面風格平整飽滿。

經(jīng)過采取上述一系列技術(shù)措施，最終保證了產(chǎn)品的順利生產(chǎn)。具體織機效率和織物質(zhì)量指標：織機效率80.6%，車速480 r/min，平均每班緯停43 次，平均每班經(jīng)停27 次。使用YG026 型電子織物強力儀，測得織物經(jīng)向斷裂強力962.5 N，緯向斷裂強力789.5 N。

4 結(jié)語

我們采用粘膠紗和聚乳酸纖維混紡紗設(shè)計生產(chǎn)了一款交織方格色織物。通過采取一系列技術(shù)措施，解決了生產(chǎn)各工序的技術(shù)難題，包括整經(jīng)工序的色紗排列、漿紗生產(chǎn)過程中的均勻分紗和防止經(jīng)紗在高溫濕熱條件下強力的損失等，優(yōu)化了織機的主要工藝參數(shù)。最終開發(fā)的產(chǎn)品經(jīng)過簡單的退漿處理就可以直接做成家紡成品，布面光潔柔軟，涼爽舒適，簡約大方，適用于高檔家紡面料，應(yīng)用前景廣闊。