木棉纖維18tex精梳紗的紡紗實踐

瞿彩蓮+周彬+竇明池

摘要：本文介紹了木棉纖維的基本特性，探討了木棉18tex精梳紡紗的生產技術難點及紡紗要點，包括原棉選配、紡紗工藝等。對影響紗線質量的因素進行了分析，探討了提高成紗質量的措施。

關鍵詞：木棉纖維；精梳；紡紗工藝

1 木棉纖維的基本性能

木棉纖維是木棉樹的果實纖維，是天然野生纖維素纖維。木棉纖維屬單細胞纖維，與棉纖維相同，但棉纖維是種子纖維，由種子的表皮細胞生長而成的，纖維附著于種子上，而木棉纖維是果實纖維，附著于木棉蒴果殼體內壁，由內壁細胞發育、生長而成。木棉纖維在蒴果殼體內壁的附著力小，分離容易。棉花加工需經過軋棉工序，而木棉纖維初步加工則相對簡便，只需手工將木棉種子剔出或裝入籮筐中篩動，木棉種子即自行沉底，所獲得的木棉纖維可以直接用作填充料或紡紗。

1.1 物理性能

木棉纖維縱向外觀呈圓柱形，表面光滑，不顯轉曲，光澤好；截面為圓形或橢圓形，中段較粗，根端鈍圓，梢端較細，兩端封閉，截面細胞未破裂時呈氣囊結構，破裂后纖維呈扁帶狀（圖1）。細胞中充有空氣，纖維的中空度高達80%～90%，是迄今為止中空度最高的天然纖維。胞壁薄，接近透明，因而相對密度小，單纖維密度僅為0.29g/cm3，而棉為1.53 g/cm3。纖維塊體在水中可承受相當于自身20～36倍的負載重量而不致下沉，是最好的天然浮力材料。木棉表面有較多的蠟質使纖維光滑、不吸水、不易纏結、防蟲。

木棉品種不同，纖維細度、長度等指標有一定差異，基本范圍如下：木棉纖維長度8mm～34mm，纖維中段直徑18μm～45μm，平均30μm～36μm，壁厚0.5μm～2μm，纖維細度0.9dtex～3.2dtex，約為棉纖維的1/2，是目前世界上最細的天然纖維，具有優良的柔軟性，有“樹羊絨”之稱。木棉纖維的相對扭轉剛度為71.5×10-4cN·cm2/tex2，比玻璃纖維的還大，扭轉剛度大會引起加捻效率降低。因長度較短、強度低、抱合力較差，用棉或毛的紡紗方法難以單獨紡紗，這是過去木棉纖維沒有得到廣泛應用的主要原因。

采用X射線衍射法測得木棉纖維的結晶度33%，而亞麻69%、棉54%。木棉纖維的聚合度在10000左右，和棉纖維相當。木棉纖維回潮率達10.73%，和絲光棉10.6%相當。木棉纖維的平均折射率為1.71761，比棉的1.59614略高。這導致木棉纖維光澤明亮，光滑的圓截面使光澤更強，可能影響纖維顯深色性。

1.2 化學性能

木棉纖維含有約64%的纖維素，13%的木質素，8.6%的水分，1.4%～3.5%的灰分，4.7%～9.7%的水溶性物質和2.3%～2.5%的木聚糖以及0.8%的蠟質。纖維素含量比普通細絨棉差（普通細絨棉纖維素含量約為90%，且不含木質素）。

木棉纖維可用直接染料染色，但由于木棉纖維含有大量木質素和半纖維素，它們和纖維素互相糾纏以及分子間力作用導致了纖維素部分羥基被阻止，并且互相糾纏導致了染料分子不能順利進入，使得其上染率僅為63%，而同樣條件下棉的上染率為88%。木棉纖維溶解于30℃下的75%的硫酸、100℃下的65%的硝酸、部分溶解于100℃下的35%的鹽酸。木棉纖維具有良好的化學性能，其耐酸性好，常溫下稀酸弱酸對其沒有影響，且木棉纖維耐堿性能良好，常溫下NaOH對木棉沒有影響。

2 木棉纖維的可紡性及紡紗實踐

從紡紗的角度來說，木棉纖維比棉纖維的可紡性差，主要由于纖維素含量低，木質素含量高，且0.8%的蠟質使木棉纖維光滑，轉曲少，抱合力差，缺乏彈性，且含雜高，長度短（手扯長度一般在15mm～20mm）、細度細，強度低，纖維相對扭轉剛度大，加捻效率低，紡紗斷頭率高。本文以木棉纖維紡制18tex精梳紗為例設計工藝參數，紡紗工藝的設計既要考慮到木棉纖維材料所特有的性能特點，還需結合設備狀況而定。

2.1 纖維選配及其品質指標

木棉纖維與普通細絨棉相比，存在著纖維主體長度偏短、單纖強力低、成熟度差異大、整齊度差、色澤不均勻、短絨及雜質含量高等缺點，因此在實際生產中要根據木棉的性能合理選擇，以滿足紗線棉結少、毛羽少、條干均勻等要求。表1為木棉纖維主要物理指標。

2.2 紡紗工藝流程

本文采用的紡紗工藝流程如下：FA002型自動抓棉機→A006BS型自動混棉機→FA106型豪豬開棉機→A092AST型雙棉箱給棉機→FA141型成卷機→FA201B型梳棉機→FA302型并條機預并→FA331型條卷機→FA251A型精梳機→FA302型并條機（二道） →FA401型粗紗機→FA502型細紗機→AC338型絡筒機。

2.3 各工序主要工藝參數和技術措施

2.3.1 清花工序

木棉纖維強力低、細度細、含雜高，清花工序采用“勤抓少抓、低速度、輕定量、輕打擊、早落少碎、多排少損傷”的工藝原則。FA002抓棉機要少抓、勤抓提高抓棉機的運轉率。FA106采用鋸片打手，FA141采用梳針刀片打手，為避免纖維過多損傷而引起短絨率增加，各部件打手速度均降低25%左右以減少打擊力度。適當加大塵棒間的隔距，加大落棉，從而提高除雜效果。棉卷定量偏輕控制，設計380g/m；同時采用自調勻整裝置，保證棉卷縱橫向的均勻，棉卷重量不勻率控制在1.0%以下，伸長率為1.5%。工藝參數見表2。

2.3.2 梳棉工序

針對木棉纖維強力低、短絨含量高的特點，梳棉工序貫徹“緊隔距、細梳理、多排雜、輕定量、適當速度”的工藝原則，刺輥和錫林應適當降速，減少打擊對纖維的損傷力度，有利于降低短絨含量和減少棉結。錫林與刺輥的速比大，有利于纖維的轉移，同時減少棉結。蓋板速度適當提高，使蓋板花總量增加，以提高蓋板除雜效率，并減少棉結和短絨，改善棉網質量。木棉纖維抱合力差、棉網易墜和爛邊，道夫速度應適當降低，有利于纖維成網以及順利剝棉；由于木棉纖維細度細，錫林與蓋板的隔距配置要考慮防止纖維纏繞針齒，錫林與道夫之間的隔距要小。錫林針布選用淺齒、密齒、小工作角、高鋒利度、光潔度、耐磨度好的新型針布。其他針布均采用瑞士格拉夫針布，提高針布鋒利度，加強纖維的分梳，提高棉網清晰度。經反復試驗后確定其主要工藝參數見表3。

2.3.3 預并條工序

木棉纖維細且差異大、長度偏短、短絨含量高，并條機高速牽伸時易形成棉結。因此，生產中應采用“緊隔距、重加壓、輕定量、低速度”的工藝原則。因為木棉纖維較棉纖維短很多，所以并條機的羅拉隔距比紡純棉時要小，要考慮和木棉纖維的主體長度相匹配。降低羅拉速度以防止纏繞羅拉和膠輥，改善條干不勻率；采用口徑偏小的喇叭口，使纖維抱合緊密，加強對纖維運動的控制。

2.3.4 精梳工序

木棉精梳條小卷準備的流程采用：預并→條卷的準備工藝，并合較充分，小卷成形結構良好，較好地改善了纖維的伸直平行度，為精梳的分梳以及成紗條干均勻打下基礎。小卷干定量設計為30g/m。

精梳工序是精梳紡紗系統中的關鍵工序，它采用對棉層兩端握持梳理，使棉層中的短絨、棉結、小雜質等得到進一步清除，同時提高了纖維的伸直平行度和纖維的凝聚力，經精梳加工后的棉條質量有顯著提高。由于木棉短纖維含量高，在綜合考慮質量與成本之后，確定選擇18%的精梳落棉率。主要工藝參數見表4。

2.3.5 并條工序

并條工序要充分發揮并合效應，雖然精梳纖維條的纖維伸直度較好，但由于精梳落棉率較低，棉條條干均勻度較差，并合的主要作用是使最終產品的粗細不勻得到改善，因而采取提高纖維伸直度的順牽伸工藝。主要工藝參數見表5。

2.3.6 粗紗工序

木棉纖維在牽伸過程中牽伸力較大，粗紗工藝應采用“輕定量、重加壓、適當捻系數、小鉗口隔距、慢車速”的原則，改善粗紗條干均勻度和內在質量。主要工藝參數見表6。

2.3.7 細紗工序

細紗工序是成紗的最后一道工序，細紗的工藝配置非常重要。合理選用鋼領、鋼絲圈及皮輥等，對降低成紗毛羽，減少細紗斷頭都有重要作用。主要工藝參數見表7。

2.3.8 絡筒工序

適當降低絡紗速度，減少絡紗張力，正確控制車間溫濕度，減少飛花和靜電的產生，采用金屬槽筒，保持紗線通道光滑。

2.4 成紗質量測試結果

成紗質量測試結果如表8所示。由表8可以看出，本次紡紗的成紗質量較好。由于木棉纖維強度低且短絨含量高，如需紡制更高質量的紗線，可以采用與其他纖維混紡的形式紡紗。

3 結語

木棉纖維是新型紡紗原料，作為一種天然野生的紡織纖維，術棉纖維特有的綠色環保性能，使其具有較好的服用優勢和較高的附加值，順應了消費者追求健康舒適、回歸自然、綠色環保的時代潮流。但由于其自身物理機械性能的特殊性，紡紗工藝設計、紡紗技術等有待不斷探索完善，以紡出更細的、成紗質量更好的紗線，滿足織制輕薄柔軟織物的需要，促進產品質量的不斷提高。

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（作者單位：江蘇無錫檢驗檢疫局）