長絨棉/棉稈皮纖維混紡紗的紡紗工藝及性能探討

李國鋒,王 莉,于冉雪

(1.阿克蘇職業技術學院 紡織工程系,新疆 阿克蘇843000;2.東華大學 紡織學院,上海201620)

棉秸稈來源充足,但高效應用和高附加值利用卻非常有限,當前,農田燃燒和直接掩埋是秸稈的首要解決途徑。棉秸稈是棉稈皮重量的3倍多,從棉稈皮中提取纖維素纖維是彌補紡織原料短缺的重要途徑,而且其上染性比棉高,可以減輕環境污染。盡管研究者不斷嘗試提取棉稈皮纖維的各種方法,但是,由于提取出的棉稈皮纖維粗等原因,目前還未見棉稈皮纖維在紡織領域產業化應用的報道。本文采用了二次堿煮的方法提取了棉稈皮纖維,與精梳長絨棉混紡制成了精梳長絨棉/棉稈皮纖維混紡紗,并對棉稈皮纖維的紡紗性能進行了測試。這些研究為進一步開展棉稈皮纖維紡紗積累了數據,提供了新的思路。將棉稈皮纖維與精梳棉按照20∶80比例混紡成20.4 tex的紗線,測試了棉/棉稈皮纖維混紡紗的斷裂強度和條干。

1 開發思路

當前研究報道的棉稈皮纖維由于細度粗及剛硬的特點,一般會在脫膠之后增加給油工序,以適應在常規紡織設備上加工,最常用的方法是采用棉桿皮纖維與棉纖維混紡。由于棉稈皮纖維中帶有一些顯色的木質素基團,顏色偏黃,這些木質纖維素纖維即使經過漂白處理也很難達到和漂白棉織物一樣的白度,實際生產時紗支和產品比較受限,適用范圍較狹窄。

通過在精梳棉纖維中加入棉稈皮的短纖維(2～3 mm),在加捻時,長纖維容易在內側,使得棉桿皮纖維在外側,棉纖維在內側,由于色素的存在,最外層呈深褐色,顏色較深。利用2～3 mm棉稈皮短纖維反而讓簡單的紗線增加了色彩感。

2 原料特性及紡紗難點

試驗中采用二次堿煮法得到棉稈皮纖維,主要指標為:棉桿皮纖維的長度為68 mm,制成平均長度為5 mm的短纖維,細度為31 dex,斷裂強度為19 c N/tex,回潮率為4.52%[1]。

長絨棉纖維選用阿瓦提長絨棉,主要性能指標:馬克隆值4.1,纖維長度37.89 mm,纖維整齊度88.6%,短絨率6.5%,斷裂強度43.9 c N/tex[2]。

3 工藝流程

為減少棉稈皮纖維在梳理工序的損失率,在精梳工序棉網輸出處加入棉稈皮短纖維。具體工藝流程:

BDT019抓棉機→AFC開棉機→MM6235多倉混棉機→CVT3097清棉機→DK903梳棉機→D35預并條機→E32條并卷聯合機→JSFA288精梳機(加入棉稈皮短纖維)→D35并條機→FA458 A型粗紗機→FA506細紗機。

4 工藝配置及技術措施

4.1 清鋼聯工序

清梳聯采用往復抓棉機,有利于棉束的均勻抓取,梳棉針布選型要避免過度梳理,也要考慮梳理后單纖維化。針布選用適紡于細特紗的AC2025×01550型錫林針布,道夫針布選用AD4030×02090型,提高長絨棉纖維的轉移效果,蓋板針布選用MCH52型,除短絨和雜質的能力增強。錫林速度480 r/min,刺棍速度960 r/min,錫林—蓋板隔距7、6、6、6、5,有利于梳取纖維保證梳理質量,定量22.0 g/5 m。

4.2 精梳工序

梳棉生條彎鉤比較突出,為達到一定的纖維伸直度和小卷的成形。精梳準備工序主要參數:并條并合數:8根;條并卷并合數:22根;精梳機小卷數:8。可以保持精梳條定量穩定,避免重量不勻率對成紗重量造成波動。精梳采用“短給棉、低速度、大落棉隔距”的工藝原則,最大限度提高纖維伸直平行度,降低精梳條短絨含量。落棉隔距:9.0,精梳落率控制在(16+1)%以內。錫林速度控制在250鉗次/min。給棉長度4.7 mm,精梳條定量在20 g/5 m。

棉稈皮纖維工藝:經過制成的2～3 mm的纖維在精梳輸出棉網處加入,經過精梳工序制成棉稈皮纖維/長絨棉精梳條,與常規品種最大的不同是在精梳棉網上附加了棉稈皮纖維,棉稈皮纖維的可紡能力得到提高。

4.3 并條工序

采用單道較少的并合數,并條機要充分發揮自調勻整作用。牽伸倍數8.04,羅拉隔距18 mm×22 mm,提高纖維伸直平行。并條定量控制在20 g/5 m,后區牽伸設置為1.2倍。

4.4 粗紗工序

為了減少粗紗斷頭,采用“適宜的捻系數、較大粗紗定量、較低速度、小鉗口隔距、小張力”的工藝原則,提高粗紗須條之間的緊密性,改善纖維與棉稈皮纖維之間的抱合力。粗紗定量在4.5 g/10 m,牽伸倍數8.89,粗紗捻系數113,錠速800 r/min,后區牽伸倍數在1.15倍。

4.5 細紗工序

棉稈皮纖維的外表天然轉曲短缺,細度較棉花粗,纖維之間的抱合力小于棉纖維。因此,在紡混紡紗時,需要更大的捻度,以提升纖維之間的相互轉移,提高棉稈皮纖維與棉纖維的混合和抱合,從而提高細紗斷裂強度。適當降低細紗錠速,降低細紗斷頭現象。細紗前區采用2.5 mm壓力棒隔距塊,后區加裝壓力棒上銷,以縮短浮游區長度,前膠輥選用 WRC868型膠輥,加強對纖維的控制力,改善成紗質量。

主要技術參數:羅拉隔距18 mm×35 mm,前區小隔距有利于控制快速纖維運動,后區大隔距有利于伸直纖維。捻度88.6捻/10 c m,錠速12 000 r/min。成紗質量指標:單紗斷裂強度13.4 c N,條干均勻度變異系數CV值16.71%,千米粗節+50%為345個/k m,千米細節-50%為10個/k m,千米棉結+200%為597個/k m。這種混紡紗條干的惡化、斷裂強度的下降及粗細節增加是因為混紡紗中的棉稈皮纖維比棉粗可紡性不理想和棉稈皮纖維短纖維的原因。

5 結語

棉稈皮纖維高支混紡紗的紡制有較高的難度,在精梳工序加入棉稈皮纖維開發20.4 tex紗,最大限度地減少棉稈皮纖維在梳理過程中去除脫去,保證了紗線中棉稈皮纖維的含量。研究提供了棉稈皮纖維高支紗和具有色點紗的研究思路,增加了棉稈皮纖維的使用比例,降低紡紗成本,且能緩解棉稈不適處理造成的環境壓力,還可以促進紡織工業的可持續發展。