抗菌保暖包芯包纏復(fù)合紗的生產(chǎn)

郭宇微

（鄭州經(jīng)貿(mào)學(xué)院，河南鄭州，451191）

當(dāng)前新型冠狀病毒肺炎疫情肆虐全球，抗菌紡織品更是備受關(guān)注，已成為功能性紡織品領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)［1］。安泰貝是賽得利公司開發(fā)的一種具有抗菌功能的改性粘膠纖維，主要應(yīng)用于巾被、醫(yī)用行業(yè)等；暖燚絨是華懋生物技術(shù)開發(fā)的一種改性滌綸，纖維具有吸濕排汗、蓄熱升溫、改善微循環(huán)的特點(diǎn)，抑菌護(hù)膚效果好，可將濕氣迅速從皮膚帶離，并快速蒸發(fā)釋放，主要用于運(yùn)動服、羽絨服。石墨烯改性滌綸長絲（以下簡稱石墨烯長絲）是強(qiáng)生公司開發(fā)的一種抗菌、遠(yuǎn)紅外和防紫外的復(fù)合長絲，采用特有的石墨烯改性技術(shù)，減少遠(yuǎn)紅外線的流失，使溫度最大化上升，具有蓄熱保暖的功效。我們采用以上功能性纖維和長絲，成功開發(fā)出一種29.5 tex抗菌保暖包芯包纏復(fù)合紗，其中外包短纖維安泰貝/暖燚絨混紡比為50/50，芯絲為44.4 dtex/24 F抗菌滌綸長絲，包纏絲為77.8 dtex/36 F石墨烯長絲。普通環(huán)錠紗由于其纖維大多呈螺旋線形態(tài)，當(dāng)反復(fù)摩擦?xí)r，螺旋線纖維逐步變成軸向纖維，紗線易失捻解體而很快被磨斷，耐磨性較差。而包芯包纏復(fù)合紗由紗芯、外包短纖維和外包長絲組成，紗線表面包有規(guī)則的長絲，紗線不易解體，不易產(chǎn)生相對滑移，故耐磨性提高。

1 原料特性

安泰貝纖維與粘膠纖維的性能指標(biāo)對比如下。

由以上數(shù)據(jù)對比可以看出，安泰貝纖維的各項(xiàng)性能指標(biāo)與普通粘膠纖維基本接近。因此，安泰貝纖維的紡紗工藝可參照粘膠纖維。

暖燚絨纖維與普通滌綸的性能指標(biāo)對比如下。

由以上數(shù)據(jù)對比可以看出，暖燚絨纖維的斷裂強(qiáng)度是普通滌綸的0.85倍，強(qiáng)力指標(biāo)偏低，其他指標(biāo)接近。因此，暖燚絨纖維紡紗工藝可參照滌綸。

2 前紡工藝

前紡工藝流程采用條混生產(chǎn)工藝，首先將安泰貝纖維和暖燚絨纖維分別梳棉成條，再經(jīng)過三道并條，按比例進(jìn)行條混生產(chǎn)。

粗紗半成品指標(biāo)：粗紗定量4.6 g/10 m，捻系數(shù)111，粗紗條干CV 4.5%以內(nèi)。

3 紡紗工藝要點(diǎn)

3.1 長絲位置

芯絲的喂入位置：紡Z捻紗時應(yīng)在粗紗須條中間偏左。包纏絲的喂入位置：將包纏絲放在粗紗須條的右側(cè)，當(dāng)粗紗須條與包纏長絲的距離小于3 mm時，長絲容易包纏到紗體內(nèi)部；當(dāng)該距離大于5 mm時，粗紗須條纖維容易散失；當(dāng)該距離為4 mm時，能夠保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。

3.2 芯絲含量

芯絲含量會影響包覆效果，一般芯絲含量不超過35%。細(xì)號紗若選用偏粗的長絲作為芯絲，因外包纖維量相對較少，纖維間抱合不足，致使紗線強(qiáng)力下降。同時，外包纖維含量少時，纖維抱合差，松散的外包纖維會隨機(jī)性被笛管吸走，在紡紗張力較大、滿紗落紗前時更嚴(yán)重。根據(jù)以上情況，本品種芯絲采用44.4 dtex抗菌滌綸長絲，包纏絲采用77.8 dtex石墨烯長絲，芯絲的含量為20.4%。

3.3 長絲退繞張力

在包芯包纏復(fù)合紗的紡制過程中，無論是芯絲還是包纏絲，兩種長絲退繞張力的控制都是十分關(guān)鍵的環(huán)節(jié)［2］。為保證長絲退繞張力平穩(wěn)均勻，無阻力［3］，采用Y 2301型數(shù)字式紗線張力儀檢測張力的一致性，或用手指頭輕觸長絲來感知長絲在運(yùn)行中張力是否平穩(wěn)。目前長絲主要有兩種退繞形式，一是采用張力盤式，長絲靠前羅拉拉力自由脫圈退繞，張力變化隨機(jī)無法調(diào)節(jié)；二是導(dǎo)絲輥式，導(dǎo)絲輥通過伺服電機(jī)主動傳動，將長絲夾在導(dǎo)絲輥與導(dǎo)絲膠輥中間積極往下導(dǎo)引，這樣可以保證張力牽伸的穩(wěn)定性，可以采用張力儀檢測不同牽伸值下的張力，以便合理選擇。兩種長絲通過雙槽導(dǎo)絲輪引入細(xì)紗機(jī)前羅拉與膠輥的鉗口內(nèi)，保證同錠張力及錠間張力一致。由于長絲張力的波動將直接影響織物的門幅變化，錠間張力差異必須控制在20 cN～40 cN。若芯絲張力過小，在前鉗口處加捻時會呈S形，無法處于紗芯之中而影響包覆質(zhì)量；若芯絲張力過大，進(jìn)入前羅拉會出現(xiàn)打頓，使短纖須條屈曲而形成疵點(diǎn)，有時外包短纖維還有被吸走的現(xiàn)象，且會縮短膠輥的壽命。為保證芯絲與短纖維在加捻三角區(qū)復(fù)合加捻時芯絲張力值略大于短纖維須條的張力，芯絲應(yīng)具有足夠的張力使其在成紗時保持自己的位置，從而保證包覆效果。

3.4 長絲預(yù)牽伸倍數(shù)

長絲預(yù)牽伸倍數(shù)決定了長絲張力，需試驗(yàn)摸索，長絲的細(xì)度、根數(shù)及機(jī)械結(jié)構(gòu)、狀態(tài)都對其有一定的影響。預(yù)牽伸倍數(shù)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)值一般在1.02倍～1.20倍之間。張力太小會產(chǎn)生包覆不良、擁絲甚至松散扭結(jié)；張力過大，加捻三角區(qū)外包纖維更加松散，造成加捻三角區(qū)纖維損失。長絲預(yù)牽伸倍數(shù)的優(yōu)化：芯絲預(yù)牽伸一般大于1倍，才能保證其包在紗線中時處于伸直狀態(tài)。包纏絲預(yù)牽伸一般在0.98倍～1.01倍之間，長絲通過導(dǎo)絲輪喂入前鉗口，長絲呈彎曲狀態(tài)，以保證包纏絲與短纖維須條在加捻三角區(qū)復(fù)合加捻時，包纏絲張力值略小于短纖維須條的張力。經(jīng)試紡證明，芯絲預(yù)牽伸1.06倍～1.09倍，而包纏絲預(yù)牽伸在1.00倍～1.03倍時比較合理，既不易被拉斷，又能保證張力和成紗結(jié)構(gòu)的要求。

3.5 包芯包纏復(fù)合紗裝置

3.5.1 長絲裝置

在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上加裝1套喂入機(jī)構(gòu)（控制長絲退繞的機(jī)構(gòu)）和預(yù)牽伸機(jī)構(gòu)（控制長絲張力的機(jī)構(gòu)），控制長絲退繞的機(jī)構(gòu)主要有被動退繞和積極退繞兩種。粗紗架頂部式裝置：安裝在細(xì)紗機(jī)粗紗紗架上方，加高立柱，搭建4排插絲桿，可以放置任何成形長絲筒子，通過導(dǎo)絲桿將長絲導(dǎo)引出來，該種裝置是被動退繞方式。張力裝置采用伺服電機(jī)主動式，由控制箱來控制高精度導(dǎo)絲輥與導(dǎo)絲膠輥把芯紗夾在中間，積極往下導(dǎo)，張力牽伸是穩(wěn)定的，張力可調(diào)可控。導(dǎo)絲輥式裝置：安裝在細(xì)紗機(jī)粗紗紗架中，通過伺服電機(jī)傳動雙導(dǎo)絲輥，預(yù)牽伸倍數(shù)通過屏幕調(diào)整，該裝置是主動退繞方式，張力控制均勻。長絲成形要求紙管最大長度35cm。吊錠式裝置：需要增加粗紗架，把長絲筒子放置在粗紗吊錠上，自己退繞出來，該裝置是被動退繞方式。張力裝置采用雙張力盤被動式，芯紗經(jīng)過兩道張力盤，張力變化錠間差異大，且不穩(wěn)定。長絲筒的長絲需要復(fù)倒到粗紗管上。

3.5.2 長絲裝置的組合方式

將上述長絲裝置任意兩種進(jìn)行組合，主要有以下幾種方式。

組合A：導(dǎo)絲輥式裝置+吊錠式裝置的組合。芯絲采用導(dǎo)絲輥式裝置生產(chǎn)，將抗菌滌綸長絲筒子放置在導(dǎo)絲羅拉上。包纏絲采用吊錠式裝置，在細(xì)紗機(jī)粗紗架吊頂上懸掛石墨烯長絲筒子。長絲筒子被動引出后經(jīng)過導(dǎo)絲桿，通過張力盤和雙槽導(dǎo)絲羅拉喂入前鉗口，芯絲喂入位置在粗紗須條中間偏左，包纏絲喂入位置在粗紗須條右側(cè)4 mm處，兩長絲喂入前羅拉鉗口，與短纖維須條一起從前羅拉輸出后加捻卷繞到管紗上，形成包芯包纏復(fù)合紗。優(yōu)點(diǎn)：芯絲單獨(dú)牽伸，并一起喂入細(xì)紗牽伸系統(tǒng)，由包覆纖維包覆。

組合B：粗紗架頂部式裝置+吊錠式裝置的組合。在細(xì)紗機(jī)的粗紗架上方懸掛抗菌滌綸長絲筒子，導(dǎo)絲輥與導(dǎo)絲膠輥將芯絲夾在中間送到導(dǎo)絲輪。包纏絲采用吊錠式裝置，在細(xì)紗機(jī)粗紗架吊頂上懸掛石墨烯長絲筒子。長絲筒子被動引出后經(jīng)過導(dǎo)絲桿，通過張力盤和雙槽導(dǎo)絲羅拉喂入前鉗口，芯絲喂入位置在粗紗須條中間偏左，包纏絲喂入位置在粗紗須條右側(cè)4 mm處，兩長絲喂入前羅拉鉗口，與短纖維須條一起從前羅拉輸出后加捻卷繞到管紗上，形成包芯包纏復(fù)合紗。

組合C：粗紗架頂部式裝置+導(dǎo)絲輥式裝置的組合。這種粗紗架頂部式裝置的導(dǎo)絲桿向下傳導(dǎo)，不易通過導(dǎo)絲輥式裝置，這種組合不能正常生產(chǎn)。

3.5.3 長絲裝置組合的紡紗優(yōu)選

在EJM 128K型細(xì)紗機(jī)上生產(chǎn)，其主要工藝參數(shù)：羅拉隔距20 mm×35 mm，隔距塊3.0 mm，前羅拉速度185 r/min，設(shè)計(jì)捻系數(shù)317，捻度58.4捻/10cm。作為一種獨(dú)特的抗菌高強(qiáng)耐磨紗，此類品種很難在國家標(biāo)準(zhǔn)和USTER公報(bào)中查到標(biāo)準(zhǔn)。因此，我們以滿足用戶布面要求作為紗線的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。對比不同包芯包纏復(fù)合紗裝置生產(chǎn)的紗線質(zhì)量指標(biāo)如下所示。

由以上數(shù)據(jù)可知，兩種組合方式的成紗指標(biāo)差異不大，組合A的斷裂強(qiáng)度和重量不勻率相對較好，選擇導(dǎo)絲輥式裝置的張力喂入機(jī)構(gòu)穩(wěn)定性更好些。組合A的長絲張力恒定，錠間差異小，一致性好。因此，采用導(dǎo)絲輥式+吊錠式裝置生產(chǎn)包芯包纏復(fù)合紗較有優(yōu)勢。所生產(chǎn)的包芯包纏復(fù)合紗條干好，強(qiáng)力高，毛羽少，耐磨性好，主要用于戶外防護(hù)服的生產(chǎn)。

3.6 絡(luò)筒工藝

若采用搓捻接頭，打結(jié)效果較好，但成本很高，只適用于32.8 tex以下的化纖混紡紗，以及28.1 tex以下純化纖紗，而在此范圍以外粗號紗的捻接成功率低。因此，該品種采用氣捻接頭，偶有露絲露頭情況，有些會在布面上形成疵點(diǎn)，但整體捻接質(zhì)量得到了用戶的認(rèn)可。在包芯紗接頭難題尚未很好攻克之前，更要注重紗疵的管理。絡(luò)筒清紗工藝設(shè)置時應(yīng)權(quán)衡利弊，可以對輕微有害紗疵適當(dāng)放寬，盡量減少切疵數(shù)。如長絲包芯紗染色品種，每個結(jié)頭都是一個疵點(diǎn)，而捻接處的芯絲染不上色，就會在布面上形成白色疵點(diǎn)。因此要求嚴(yán)格控制紗疵數(shù)量，提高包芯包纏效果，盡量增大管紗容量，絡(luò)筒清紗參數(shù)偏松控制，疵點(diǎn)能夠修復(fù)的就不打結(jié)，保證長絲露絲數(shù)量在可控范圍內(nèi)。

3.7 織物抗菌保暖性

對該抗菌保暖包芯包纏復(fù)合紗制成的梭織面料進(jìn)行相關(guān)測試。保暖性測試指標(biāo)：根據(jù)T/GDBX 12—2019《服裝功能性技術(shù)要求》測試該織物吸光發(fā)熱性能，判定要求為測試樣和對照樣20 min溫差大于5℃（對照樣為GB/T 7568.2《棉和粘膠纖維標(biāo)準(zhǔn)貼襯織物的規(guī)格要求》規(guī)定的棉標(biāo)準(zhǔn)貼襯），實(shí)測20 min溫差平均6.23℃。根據(jù)GB/T 30127—2013《遠(yuǎn)紅外性能的檢測和評價(jià)》，對于一般樣品，若試樣的遠(yuǎn)紅外發(fā)射率不低于0.88，且遠(yuǎn)紅外輻射溫升不低于1.4℃時，樣品具有遠(yuǎn)紅外性能。該織物遠(yuǎn)紅外發(fā)射率實(shí)測值0.91，遠(yuǎn)紅外輻照溫升實(shí)測值3.0℃，該織物具有遠(yuǎn)紅外性能，穿戴該面料的服裝可快速吸收熱能，具有良好的蓄熱保暖功效?？咕詼y試指標(biāo)：根據(jù)GB/T 20944.3—2008《紡織品 抗菌性能的評價(jià) 第3部分：振蕩法》測試織物的抗菌性能，洗滌50次后金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白色念珠菌等抑菌率分別為88%、95%、92%，單項(xiàng)判定均符合要求，因此該織物具有優(yōu)良持久的抗菌性能。

4 生產(chǎn)控制要點(diǎn)

4.1 質(zhì)量控制方面

長絲筒上機(jī)時，手拿管子兩頭，盡量不磕碰絲筒。當(dāng)長絲斷頭飄出時不能硬性拉斷，否則長絲容易被勒進(jìn)絲筒的內(nèi)部。作為環(huán)錠包芯包纏復(fù)合紗，單根粗紗統(tǒng)一穿在左喇叭口中。紡紗過程中注意查看單錠雙槽上長絲是否有并絲、偏絲、斷絲、長絲打頓現(xiàn)象。細(xì)紗接頭前應(yīng)手感長絲張力，張力要適中，張力過小時容易產(chǎn)生長絲包覆不良，張力過大時外包纖維容易散失。接頭時執(zhí)行換管接頭，并查看前羅拉鉗口與吸棉笛管之間是否有單絲紡紗，接頭時在膠輥上方掐斷長絲，纏長絲到紗管上，繞膠輥掛頭，接上長絲后，再把吸入吸棉笛管的粗紗須條打斷。長絲斷頭后需及時處理，將斷頭長絲繞到搖架手柄上，以免長絲帶入鄰錠造成斷頭，操作時先處理長絲斷頭，再接頭。開車后，控制好長絲張力，逐錠檢測張力，保證同錠張力差異及錠間張力差異控制在20 cN～40 cN之間。每天由專人逐錠檢測異常張力錠子，對檢測出異常錠子及時調(diào)整，調(diào)整陶瓷張力盤螺釘?shù)乃删o或者吊錠張力。保持導(dǎo)絲羅拉、膠輥、導(dǎo)絲輪、陶瓷張力盤等部位的清潔度，保持輪子轉(zhuǎn)動靈活。定期檢查鋼絲圈的磨損情況，做到鋼絲圈的周期更換，預(yù)防棉球紗。出現(xiàn)纏羅拉時，及時將長絲纏繞到搖架手柄上和打斷粗紗，待落紗后處理。停車后須及時關(guān)閉上吹風(fēng)機(jī)。

4.2 工藝控制方面

芯絲的含量不宜太高，一般在35%范圍內(nèi)較好，如果芯絲含量超過35%，包覆效果較差。預(yù)牽伸倍數(shù)決定了長絲張力，布面門幅隨機(jī)性的變化與該長絲張力不穩(wěn)定有關(guān)，對預(yù)加張力加以控制，保持張力恒定，消除錠差。導(dǎo)絲輪的安裝位置一般以長絲進(jìn)入鉗口時適當(dāng)碰觸前膠輥為宜。增大前羅拉的壓力，控制在155 cN～165 cN左右。細(xì)紗車速不宜過高，選用常規(guī)錠速即可。鋼絲圈的選擇方面，紗線通道要大些，截面以薄弓形為好。質(zhì)量一般比同號純棉重1號～2號，調(diào)換周期比同號純棉紗縮短1/3，對改善成紗毛羽效果顯著。鋼領(lǐng)的選用方面，為降低斷頭，選用寬邊鋼領(lǐng)有利于配套選擇紗線通道較大的鋼絲圈，鉻鋼領(lǐng)壽命較長，對改善成紗毛羽有益。為防止粗紗條晃動，粗紗須條與包纏絲間距不宜寬松，否則加捻三角區(qū)會嚴(yán)重偏于一側(cè)，造成松弛導(dǎo)致纖維損失。同一品種盡量在相同張力裝置機(jī)臺上生產(chǎn)，若同一品種同時在不同張力裝置上生產(chǎn)，則需保證包覆效果、斷裂伸長率等質(zhì)量指標(biāo)盡量一致（長絲包芯紗品種斷裂伸長小，可以通過調(diào)小張力來增大斷裂伸長率），還可以做織布對比試驗(yàn)，對比布幅是否一致。如果織布布幅寬，可通過將長絲張力調(diào)大，使紗線斷裂伸長小些，可使布幅變窄；織布布幅窄，可通過將長絲張力調(diào)小，使紗線斷裂伸長大些，可使布幅變寬，通過調(diào)整，最終使兩種張力裝置上生產(chǎn)的織物布幅一致。

5 結(jié)束語

對包芯包纏服裝面料領(lǐng)域購買力的趨向性研究顯示，購買高強(qiáng)耐磨外衣的顧客，兼有抗菌保暖的要求。購買者對耐磨、保暖、抗菌等方面有特定需求，暖燚絨和安泰貝的功能性特點(diǎn)正好符合顧客對保暖和抗菌性面料特性的需求，而包芯包纏復(fù)合紗耐磨性良好又符合了顧客對耐磨性的要求。通過對現(xiàn)有長絲裝置的不同組合，包芯包纏復(fù)合紗的長絲位置及芯絲含量，長絲的退繞張力，紗線特點(diǎn)和用途進(jìn)行了全面分析和研究，為下一步開發(fā)新產(chǎn)品提供方法，可開發(fā)出各種高端耐磨面料，對于促進(jìn)包芯包纏復(fù)合紗新技術(shù)、新設(shè)備的發(fā)展有著十分現(xiàn)實(shí)而重要的意義。