無染色羊絨雙層精紡面料的設計與工藝

周佳瑩,聶文山,王利平

(1.內蒙古工業大學 輕工與紡織學院,內蒙古 呼和浩特 010080; 2.內蒙古鹿王羊絨有限公司,內蒙古 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良品質[1]。中國山羊絨的出產量占世界山羊絨總產量的70%以上,是世界上最大的山羊絨原料出產國[2-3]。但山羊絨屬于稀有的動物纖維,原料的高成本、生產過程的低效率和后整理過程需要大量的實驗和探索等因素限制了山羊絨精紡面料的發展[4-6]。

隨著碳達峰、碳中和目標的提出,循環經濟、健康生活和可持續時尚等話題日益受到關注,更多的消費者開始關注使用的產品對生態環境的影響。青羊絨光澤好,斷裂強力較大,青羊絨織物氣質典雅;紫羊絨色澤呈紫褐色,纖維細而長,性能柔軟,含絨量高。青羊絨和紫羊絨纖維沒有經過染色處理,纖維的強力等性能沒有受到損傷,是綠色、環境友好的天然原材料。

本文選擇天然的青羊絨與紫羊絨進行混紡,開發設計接結雙層組織結構的精紡面料,并對該產品的全生產流程進行了設計,包括工藝流程及工藝參數的選擇,以開發無染色的羊絨精紡面料,豐富面料的類型,滿足消費者要求的同時更加節能環保。

1 原料選擇

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

表1 原材料規格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)進行可紡紗線截面根數的計算,計算得紗線截面根數為40根。

(1)

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

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

2 精梳工藝

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

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

(2)

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

3 紡紗工藝

3.1 工藝流程

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

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

3.2 紗線質量指標

通過YG-020型電子紗線強力機(武漢國量儀器有限公司)測得紗線強力為50.8 cN,斷裂伸長率為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(烏斯特技術有限公司)測試紗線的粗節和細節分別為130和461個/km[7-9],紗線條干均勻,織造的織物外觀質量好。

4 織造工藝

4.1 織物組織結構設計

接結雙層織物是將2個相同或不相同組織的面料整合成1塊面料,讓獨立的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、接結組織和織物上機圖如圖1、2所示,其中“■”表示表組織點、“◎”表示里組織點、“★”表示接結組織點、“◇”表示表經與里緯交織的分層點。

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

圖2 織物上機圖Fig.2 Fabric drawing

4.2 上機工藝設計

4.2.1 織物緊的確定

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

(3)

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

4.2.2 織物經、緯密的確定

按照式(4)(5)計算織物的經、緯密分別為460和375根/(10cm)。

(4)

(5)

式中:Pj為面料經密,根/(10cm);Pw為面料緯密,根/(10cm)。

4.2.3 經、緯向織縮率的確定

根據斜紋織物織縮率參考值[10]可知,經向織縮率為5.0%～7.0%,緯向織縮率為5.0%～5.6%,依據實際設計與生產需要確定經、緯向織縮率分別為6.0%和5.3%。

4.2.4 織物幅寬和匹長的確定

擬定成品幅寬為150cm,依據實際生產的需要,確定織物幅縮率為10%,按照式(6)計算出坯布的幅寬為166.7cm。匹長選擇40 m,6聯匹。

(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、緯密的確定

根據實際生產需要,確定織物的后整理縮率為2%。根據式(7)(8)確定織物成品經、緯密分別為452和368根/(10cm)。

Pa=Pj×(1-az)

(7)

Pe=Pw×(1-az)

(8)

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

4.2.6 總經根數的確定

總經根數為整數,存在余數全部進位,實際生產中,總經根數為穿綜循環數的整數倍[11]。設計面料的邊紗根數為24根,邊組織和地組織的每筘穿入數均為2穿。根據式(9)確定織物的總經根數為7 536根。

(9)

式中:Y為總經根數;B為邊紗根數;V為布身每筘穿入數;W為布邊每筘穿入數。

4.2.7 筘號和筘幅的確定

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

(10)

(11)

式中:O為筘號,齒/(10cm);K為筘幅,cm;aw為緯向織縮率,%。

4.3 織造工藝設計

4.3.1 織造工藝流程

織造工藝流程為:AC338型自動絡筒機(青島紡織機械股份有限公司)→2100型整經機(山東明投機械有限公司)→YS6-Y606S型漿紗機(北京海富達科技有限公司)→YXS-A/L 型自動穿經機(青島天一紅旗紡機集團有限公司)→GA611F型有梭織機(山東魯嘉機械科技有限責任公司)。

4.3.2 織造工藝參數和要點

織造工藝參數為:總經根數7 536根,上機幅寬166.7cm,筘號214齒/(10cm),上機經、緯密460和375根/(10cm),成品幅寬150cm,成品匹長240 m,成品經、緯密452和368根/(10cm)。

絡筒在不損傷紗線性能的基礎上將紗線卷繞成筒子,以提高紗線質量,絡筒速度為800 m/min,筒子卷繞密度為0.28 g/cm3。整經將紗線按照工藝設計要求平行地卷繞在經軸上,整經速度為700 m/min,經軸卷繞密度為0.32 g/cm3。漿紗可以增加紗線的斷裂強度,保持紗線的斷裂伸長率,使用聚乙烯醇2488(廊坊天雅節能科技有限公司)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℃?？棛C織造速度為600 m/min。

5 后整理

后整理工序對最終織物的外觀形態和服用性能有著重要的影響,嚴謹的后整理工藝流程使面料充分顯示羊絨纖維的優良特性[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(常州月夜紡織機械有限公司)→XMJ-152型清洗聯合一體機(泰州市通洋洗滌機械制造有限公司)→AS-6401型布料中檢機(上海雄芮電子有限公司)→SSC/a-11型剪毛機(克勞斯特后整理設備廠)→FR911型空氣柔軟整理機(江陰市豐潤染整機械有限公司)→HJ-Q2型蒸呢機(東菀市恒鈞印花機械實業有限公司)→克勞斯特型壓燙機(克勞斯特后整理設備廠)。

5.2 后整理工藝參數和要點

燒毛去掉織物表面毛羽,使織物表面光滑,紋路清新。洗煮對織物進行洗呢,將上道工藝遺留在表面的溶劑溶解在液體中,設定洗煮溫度35℃,時間20 min。洗縮過程中設置上輥壓力240 000 Pa、縮箱壓力140 000 Pa、縮口4cm、車速240 m/min、時間14 min/60 m、風機風量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)進行縮毛;設置上輥壓力100 kPa、縮口12cm、車速120 m/min、風機風量40 m3/s、時間30 min進行洗毛;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℃,保證經向彈性。中檢檢測呢面疵點,以生產出更優質的面料。通過熟修修補面料表面的織疵和紡疵等疵點。刷剪過程對面料正面剪毛4遍,反面剪毛4遍,首先預剪毛1次,正面剪毛刀與絨毛順向,同時保持3張紙厚度距離,反面剪毛時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進行柔軟處理。采用罐蒸機61號工藝進行蒸呢,使織物維持持久的光澤度,冷卻作業使織物保持一定狀態的尺寸和彈性性能。設置溫度100℃,張力80 N,車速12 m/min對面料進行壓燙。

5.3 面料成品樣圖

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

6 結束語

本文采用無染色的青羊絨與紫羊絨進行了羊絨接結雙層組織的精紡面料的設計,同時對精紡面料的全流程工藝進行了設計,設計生產出的面料平整光潔,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現獨特風格。本文設計織造的面料無需進行染色,符合綠色低碳、節能環保的紡織產業的加工需求,實現了綠色可持續發展及紡織產品的創新。