無染色羊絨雙層精紡面料的設(shè)計(jì)與工藝

周佳瑩,聶文山,王利平

(1.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 輕工與紡織學(xué)院,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010080; 2.內(nèi)蒙古鹿王羊絨有限公司,內(nèi)蒙古 包頭 014040)

羊絨素有“軟黃金”之稱,是珍貴的天然纖維原料,柔軟蓬松、舒適保暖是羊絨制品的優(yōu)良品質(zhì)[1]。中國(guó)山羊絨的出產(chǎn)量占世界山羊絨總產(chǎn)量的70%以上,是世界上最大的山羊絨原料出產(chǎn)國(guó)[2-3]。但山羊絨屬于稀有的動(dòng)物纖維,原料的高成本、生產(chǎn)過程的低效率和后整理過程需要大量的實(shí)驗(yàn)和探索等因素限制了山羊絨精紡面料的發(fā)展[4-6]。

隨著碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出,循環(huán)經(jīng)濟(jì)、健康生活和可持續(xù)時(shí)尚等話題日益受到關(guān)注,更多的消費(fèi)者開始關(guān)注使用的產(chǎn)品對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。青羊絨光澤好,斷裂強(qiáng)力較大,青羊絨織物氣質(zhì)典雅;紫羊絨色澤呈紫褐色,纖維細(xì)而長(zhǎng),性能柔軟,含絨量高。青羊絨和紫羊絨纖維沒有經(jīng)過染色處理,纖維的強(qiáng)力等性能沒有受到損傷,是綠色、環(huán)境友好的天然原材料。

本文選擇天然的青羊絨與紫羊絨進(jìn)行混紡,開發(fā)設(shè)計(jì)接結(jié)雙層組織結(jié)構(gòu)的精紡面料,并對(duì)該產(chǎn)品的全生產(chǎn)流程進(jìn)行了設(shè)計(jì),包括工藝流程及工藝參數(shù)的選擇,以開發(fā)無染色的羊絨精紡面料,豐富面料的類型,滿足消費(fèi)者要求的同時(shí)更加節(jié)能環(huán)保。

1 原料選擇

選擇40%的青羊絨和60%的紫羊絨作為原料(內(nèi)蒙古鹿王羊絨有限公司),原材料的規(guī)格如表1所示。

表1 原材料規(guī)格Tab.1 Raw material specifications

本文擬紡制12.5×2 tex紗線,纖維直徑為16.92 μm,按照式(1)進(jìn)行可紡紗線截面根數(shù)的計(jì)算,計(jì)算得紗線截面根數(shù)為40根。

(1)

式中:n為紗線截面中的纖維根數(shù);d為纖維直徑,μm;Tt為紗線線密度,tex。

依據(jù)捻度選擇的原則,一般在滿足強(qiáng)力要求的前提下,紗線的捻度越小越好,本文產(chǎn)品的捻度控制在424 捻/m。

2 精梳工藝

精梳工藝流程為:B302型頭道針梳機(jī)→B303型二道針梳機(jī)→B304型三道針梳機(jī)→B311C型精梳機(jī)→B305型條筒針梳機(jī)→B306型末道針梳機(jī)(設(shè)備均來自青島紡織機(jī)械股份有限公司)。精梳工序工藝參數(shù)應(yīng)滿足式(2)。精梳工藝參數(shù)如表2所示。

表2 精梳工藝參數(shù)Tab.2 Combing process parameters

(2)

式中:G為本道出條定量,g/m;G′為本道喂入單質(zhì)量,即上道出條定量,g/m;m為并合根數(shù);E為牽伸倍數(shù)。

3 紡紗工藝

3.1 工藝流程

紡紗工藝流程為:B412型混條機(jī)→B423型頭道針梳機(jī)→B432型二道針梳機(jī)1→B432型二道針梳機(jī)2→B442型三道針梳機(jī)→B452型四道針梳機(jī)→B465型翼錠粗紗機(jī)→B583C型細(xì)紗機(jī)(設(shè)備均來自青島紡織機(jī)械股份有限公司)。紡紗工藝參數(shù)如表3所示。

表3 紡紗工藝參數(shù)Tab.3 Spinning process parameters

3.2 紗線質(zhì)量指標(biāo)

通過YG-020型電子紗線強(qiáng)力機(jī)(武漢國(guó)量?jī)x器有限公司)測(cè)得紗線強(qiáng)力為50.8 cN,斷裂伸長(zhǎng)率為8.24%,在紡織加工過程中毛絲和斷頭少,織造的織物不易變形。通過Uster Tester 6-S800條干儀(烏斯特技術(shù)有限公司)測(cè)試紗線的粗節(jié)和細(xì)節(jié)分別為130和461個(gè)/km[7-9],紗線條干均勻,織造的織物外觀質(zhì)量好。

4 織造工藝

4.1 織物組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

接結(jié)雙層織物是將2個(gè)相同或不相同組織的面料整合成1塊面料,讓獨(dú)立的2層之間按一定的方式連成一體織造形成的織物[10]。接結(jié)雙層織物組織的表層組織采用2上2下右斜紋組織,里層組織采用2上2下右斜紋組織,表里經(jīng)排比為1∶1,表里緯排比為1∶1,邊組織采用平紋組織。表組織、里組織、接結(jié)組織和織物上機(jī)圖如圖1、2所示,其中“■”表示表組織點(diǎn)、“◎”表示里組織點(diǎn)、“★”表示接結(jié)組織點(diǎn)、“◇”表示表經(jīng)與里緯交織的分層點(diǎn)。

圖1 織物組織Fig.1 Fabric tissue. (a)External tissue;(b)Inner tissue;(c)Junction tissue

圖2 織物上機(jī)圖Fig.2 Fabric drawing

4.2 上機(jī)工藝設(shè)計(jì)

4.2.1 織物緊的確定

通過常見織物的結(jié)構(gòu)特征可知[10],2上2下斜紋組織的經(jīng)向緊度(Ej)范圍為60%～70%,緯向緊度(Ew)范圍為50%～55%,經(jīng)緯向緊度比為6∶5。本文選擇Ej=65%、Ew=53%,按照式(3)計(jì)算織物的總緊度Ez為84%。

(3)

式中:Ez為面料總緊度,%;Ej為面料經(jīng)向緊度,%;Ew為面料緯向緊度,%。

4.2.2 織物經(jīng)、緯密的確定

按照式(4)(5)計(jì)算織物的經(jīng)、緯密分別為460和375根/(10cm)。

(4)

(5)

式中:Pj為面料經(jīng)密,根/(10cm);Pw為面料緯密,根/(10cm)。

4.2.3 經(jīng)、緯向織縮率的確定

根據(jù)斜紋織物織縮率參考值[10]可知,經(jīng)向織縮率為5.0%～7.0%,緯向織縮率為5.0%～5.6%,依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)與生產(chǎn)需要確定經(jīng)、緯向織縮率分別為6.0%和5.3%。

4.2.4 織物幅寬和匹長(zhǎng)的確定

擬定成品幅寬為150cm,依據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的需要,確定織物幅縮率為10%,按照式(6)計(jì)算出坯布的幅寬為166.7cm。匹長(zhǎng)選擇40 m,6聯(lián)匹。

(6)

式中:Lp為坯布幅寬,cm;Lc為成品幅寬,cm;af為織物幅縮率,%。

4.2.5 織物成品經(jīng)、緯密的確定

根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要,確定織物的后整理縮率為2%。根據(jù)式(7)(8)確定織物成品經(jīng)、緯密分別為452和368根/(10cm)。

Pa=Pj×(1-az)

(7)

Pe=Pw×(1-az)

(8)

式中:Pa為成品經(jīng)密,根/(10cm);az為后整理縮率,%;Pe為成品緯密,根/(10cm)。

4.2.6 總經(jīng)根數(shù)的確定

總經(jīng)根數(shù)為整數(shù),存在余數(shù)全部進(jìn)位,實(shí)際生產(chǎn)中,總經(jīng)根數(shù)為穿綜循環(huán)數(shù)的整數(shù)倍[11]。設(shè)計(jì)面料的邊紗根數(shù)為24根,邊組織和地組織的每筘穿入數(shù)均為2穿。根據(jù)式(9)確定織物的總經(jīng)根數(shù)為7 536根。

(9)

式中:Y為總經(jīng)根數(shù);B為邊紗根數(shù);V為布身每筘穿入數(shù);W為布邊每筘穿入數(shù)。

4.2.7 筘號(hào)和筘幅的確定

根據(jù)式(10)(11)確定織物筘號(hào)和筘幅分別為214齒/(10cm)和176cm。

(10)

(11)

式中:O為筘號(hào),齒/(10cm);K為筘幅,cm;aw為緯向織縮率,%。

4.3 織造工藝設(shè)計(jì)

4.3.1 織造工藝流程

織造工藝流程為:AC338型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)(青島紡織機(jī)械股份有限公司)→2100型整經(jīng)機(jī)(山東明投機(jī)械有限公司)→YS6-Y606S型漿紗機(jī)(北京海富達(dá)科技有限公司)→YXS-A/L 型自動(dòng)穿經(jīng)機(jī)(青島天一紅旗紡機(jī)集團(tuán)有限公司)→GA611F型有梭織機(jī)(山東魯嘉機(jī)械科技有限責(zé)任公司)。

4.3.2 織造工藝參數(shù)和要點(diǎn)

織造工藝參數(shù)為:總經(jīng)根數(shù)7 536根,上機(jī)幅寬166.7cm,筘號(hào)214齒/(10cm),上機(jī)經(jīng)、緯密460和375根/(10cm),成品幅寬150cm,成品匹長(zhǎng)240 m,成品經(jīng)、緯密452和368根/(10cm)。

絡(luò)筒在不損傷紗線性能的基礎(chǔ)上將紗線卷繞成筒子,以提高紗線質(zhì)量,絡(luò)筒速度為800 m/min,筒子卷繞密度為0.28 g/cm3。整經(jīng)將紗線按照工藝設(shè)計(jì)要求平行地卷繞在經(jīng)軸上,整經(jīng)速度為700 m/min,經(jīng)軸卷繞密度為0.32 g/cm3。漿紗可以增加紗線的斷裂強(qiáng)度,保持紗線的斷裂伸長(zhǎng)率,使用聚乙烯醇2488(廊坊天雅節(jié)能科技有限公司)和海藻酸鈉(山東聚鑫隆生物科技有限公司)漿料,漿紗速度為50 m/min,采用雙浸雙壓形式,頭道壓輥壓力7.2 kN,末道壓輥壓力9.8 kN,漿槽溫度95℃。織機(jī)織造速度為600 m/min。

5 后整理

后整理工序?qū)ψ罱K織物的外觀形態(tài)和服用性能有著重要的影響,嚴(yán)謹(jǐn)?shù)暮笳砉に嚵鞒淌姑媪铣浞诛@示羊絨纖維的優(yōu)良特性[12]。

5.1 后整理工藝流程

后整理工藝流程為:YM-602型電熱接觸燒毛單元機(jī)(常州月夜紡織機(jī)械有限公司)→XMJ-152型清洗聯(lián)合一體機(jī)(泰州市通洋洗滌機(jī)械制造有限公司)→AS-6401型布料中檢機(jī)(上海雄芮電子有限公司)→SSC/a-11型剪毛機(jī)(克勞斯特后整理設(shè)備廠)→FR911型空氣柔軟整理機(jī)(江陰市豐潤(rùn)染整機(jī)械有限公司)→HJ-Q2型蒸呢機(jī)(東菀市恒鈞印花機(jī)械實(shí)業(yè)有限公司)→克勞斯特型壓燙機(jī)(克勞斯特后整理設(shè)備廠)。

5.2 后整理工藝參數(shù)和要點(diǎn)

燒毛去掉織物表面毛羽,使織物表面光滑,紋路清新。洗煮對(duì)織物進(jìn)行洗呢,將上道工藝遺留在表面的溶劑溶解在液體中,設(shè)定洗煮溫度35℃,時(shí)間20 min。洗縮過程中設(shè)置上輥壓力240 000 Pa、縮箱壓力140 000 Pa、縮口4cm、車速240 m/min、時(shí)間14 min/60 m、風(fēng)機(jī)風(fēng)量40 m3/s、水溫40℃、加入10 g JF-1120羊絨縮絨劑(嘉善江南紡織材料股份有限公司)進(jìn)行縮毛;設(shè)置上輥壓力100 kPa、縮口12cm、車速120 m/min、風(fēng)機(jī)風(fēng)量40 m3/s、時(shí)間30 min進(jìn)行洗毛;最后沖洗出布。烘干過程需要保證超喂3%～4%,車速13 m /min,溫度110℃,保證經(jīng)向彈性。中檢檢測(cè)呢面疵點(diǎn),以生產(chǎn)出更優(yōu)質(zhì)的面料。通過熟修修補(bǔ)面料表面的織疵和紡疵等疵點(diǎn)。刷剪過程對(duì)面料正面剪毛4遍,反面剪毛4遍,首先預(yù)剪毛1次,正面剪毛刀與絨毛順向,同時(shí)保持3張紙厚度距離,反面剪毛時(shí)剪口在托刀刃距離為2張紙厚度距離,刷毛距離則為3張紙厚度,使表面浮游物質(zhì)得到有效地清除,在剪毛的工藝下,使織物表面平滑整齊,絨腳平齊。將10 g JF-5072平滑劑(嘉善江南紡織材料股份有限公司)攪勻加入槽中,軋液率70%,車速12 m/min,壓力200 kPa進(jìn)行柔軟處理。采用罐蒸機(jī)61號(hào)工藝進(jìn)行蒸呢,使織物維持持久的光澤度,冷卻作業(yè)使織物保持一定狀態(tài)的尺寸和彈性性能。設(shè)置溫度100℃,張力80 N,車速12 m/min對(duì)面料進(jìn)行壓燙。

5.3 面料成品樣圖

面料成品樣圖如圖3所示,經(jīng)過后整理工藝后,面料平整光潔,織紋細(xì)密清晰,光澤柔和自然,具有舒適柔軟、輕薄飄逸、懸垂性好的風(fēng)格,適合做春夏秋裝。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文采用無染色的青羊絨與紫羊絨進(jìn)行了羊絨接結(jié)雙層組織的精紡面料的設(shè)計(jì),同時(shí)對(duì)精紡面料的全流程工藝進(jìn)行了設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)生產(chǎn)出的面料平整光潔,手感滑糯,富有彈性,輕薄飄逸,柔軟舒適,附加值高,可用于制作挺闊的春秋季大衣和西裝。該面料主要通過燒毛、洗縮、柔軟處理、蒸呢和壓燙等后整理工序來實(shí)現(xiàn)獨(dú)特風(fēng)格。本文設(shè)計(jì)織造的面料無需進(jìn)行染色,符合綠色低碳、節(jié)能環(huán)保的紡織產(chǎn)業(yè)的加工需求,實(shí)現(xiàn)了綠色可持續(xù)發(fā)展及紡織產(chǎn)品的創(chuàng)新。