抗菌保暖包芯包纏復合紗的生產

郭宇微

（鄭州經貿學院，河南鄭州，451191）

當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注，已成為功能性紡織品領域內的研究熱點［1］。安泰貝是賽得利公司開發的一種具有抗菌功能的改性粘膠纖維，主要應用于巾被、醫用行業等；暖燚絨是華懋生物技術開發的一種改性滌綸，纖維具有吸濕排汗、蓄熱升溫、改善微循環的特點，抑菌護膚效果好，可將濕氣迅速從皮膚帶離，并快速蒸發釋放，主要用于運動服、羽絨服。石墨烯改性滌綸長絲（以下簡稱石墨烯長絲）是強生公司開發的一種抗菌、遠紅外和防紫外的復合長絲，采用特有的石墨烯改性技術，減少遠紅外線的流失，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，成功開發出一種29.5 tex抗菌保暖包芯包纏復合紗，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。普通環錠紗由于其纖維大多呈螺旋線形態，當反復摩擦時，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。而包芯包纏復合紗由紗芯、外包短纖維和外包長絲組成，紗線表面包有規則的長絲，紗線不易解體，不易產生相對滑移，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對比如下。

由以上數據對比可以看出，安泰貝纖維的各項性能指標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對比如下。

由以上數據對比可以看出，暖燚絨纖維的斷裂強度是普通滌綸的0.85倍，強力指標偏低，其他指標接近。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工藝，首先將安泰貝纖維和暖燚絨纖維分別梳棉成條，再經過三道并條，按比例進行條混生產。

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

3 紡紗工藝要點

3.1 長絲位置

芯絲的喂入位置：紡Z捻紗時應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，當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部；當該距離大于5 mm時，粗紗須條纖維容易散失；當該距離為4 mm時，能夠保證生產順利進行。

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性被笛管吸走，在紡紗張力較大、滿紗落紗前時更嚴重。根據以上情況，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鍵的環節［2］。為保證長絲退繞張力平穩均勻，無阻力［3］，采用Y 2301型數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行中張力是否平穩。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，張力變化隨機無法調節；二是導絲輥式，導絲輥通過伺服電機主動傳動，將長絲夾在導絲輥與導絲膠輥中間積極往下導引，這樣可以保證張力牽伸的穩定性，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絲輪引入細紗機前羅拉與膠輥的鉗口內，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量；若芯絲張力過大，進入前羅拉會出現打頓，使短纖須條屈曲而形成疵點，有時外包短纖維還有被吸走的現象，且會縮短膠輥的壽命。為保證芯絲與短纖維在加捻三角區復合加捻時芯絲張力值略大于短纖維須條的張力，芯絲應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 長絲預牽伸倍數

長絲預牽伸倍數決定了長絲張力，需試驗摸索，長絲的細度、根數及機械結構、狀態都對其有一定的影響。預牽伸倍數的經驗設計值一般在1.02倍～1.20倍之間。張力太小會產生包覆不良、擁絲甚至松散扭結；張力過大，加捻三角區外包纖維更加松散，造成加捻三角區纖維損失。長絲預牽伸倍數的優化：芯絲預牽伸一般大于1倍，才能保證其包在紗線中時處于伸直狀態。包纏絲預牽伸一般在0.98倍～1.01倍之間，長絲通過導絲輪喂入前鉗口，長絲呈彎曲狀態，以保證包纏絲與短纖維須條在加捻三角區復合加捻時，包纏絲張力值略小于短纖維須條的張力。經試紡證明，芯絲預牽伸1.06倍～1.09倍，而包纏絲預牽伸在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構的要求。

3.5 包芯包纏復合紗裝置

3.5.1 長絲裝置

在環錠細紗機上加裝1套喂入機構（控制長絲退繞的機構）和預牽伸機構（控制長絲張力的機構），控制長絲退繞的機構主要有被動退繞和積極退繞兩種。粗紗架頂部式裝置：安裝在細紗機粗紗紗架上方，加高立柱，搭建4排插絲桿，可以放置任何成形長絲筒子，通過導絲桿將長絲導引出來，該種裝置是被動退繞方式。張力裝置采用伺服電機主動式，由控制箱來控制高精度導絲輥與導絲膠輥把芯紗夾在中間，積極往下導，張力牽伸是穩定的，張力可調可控。導絲輥式裝置：安裝在細紗機粗紗紗架中，通過伺服電機傳動雙導絲輥，預牽伸倍數通過屏幕調整，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，芯紗經過兩道張力盤，張力變化錠間差異大，且不穩定。長絲筒的長絲需要復倒到粗紗管上。

3.5.2 長絲裝置的組合方式

將上述長絲裝置任意兩種進行組合，主要有以下幾種方式。

組合A：導絲輥式裝置+吊錠式裝置的組合。芯絲采用導絲輥式裝置生產，將抗菌滌綸長絲筒子放置在導絲羅拉上。包纏絲采用吊錠式裝置，在細紗機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過導絲桿，通過張力盤和雙槽導絲羅拉喂入前鉗口，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，形成包芯包纏復合紗。優點：芯絲單獨牽伸，并一起喂入細紗牽伸系統，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。在細紗機的粗紗架上方懸掛抗菌滌綸長絲筒子，導絲輥與導絲膠輥將芯絲夾在中間送到導絲輪。包纏絲采用吊錠式裝置，在細紗機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過導絲桿，通過張力盤和雙槽導絲羅拉喂入前鉗口，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，形成包芯包纏復合紗。

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

3.5.3 長絲裝置組合的紡紗優選

在EJM 128K型細紗機上生產，其主要工藝參數：羅拉隔距20 mm×35 mm，隔距塊3.0 mm，前羅拉速度185 r/min，設計捻系數317，捻度58.4捻/10cm。作為一種獨特的抗菌高強耐磨紗，此類品種很難在國家標準和USTER公報中查到標準。因此，我們以滿足用戶布面要求作為紗線的質量標準。對比不同包芯包纏復合紗裝置生產的紗線質量指標如下所示。

由以上數據可知，兩種組合方式的成紗指標差異不大，組合A的斷裂強度和重量不勻率相對較好，選擇導絲輥式裝置的張力喂入機構穩定性更好些。組合A的長絲張力恒定，錠間差異小，一致性好。因此，采用導絲輥式+吊錠式裝置生產包芯包纏復合紗較有優勢。所生產的包芯包纏復合紗條干好，強力高，毛羽少，耐磨性好，主要用于戶外防護服的生產。

3.6 絡筒工藝

若采用搓捻接頭，打結效果較好，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，但整體捻接質量得到了用戶的認可。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。絡筒清紗工藝設置時應權衡利弊，可以對輕微有害紗疵適當放寬，盡量減少切疵數。如長絲包芯紗染色品種，每個結頭都是一個疵點，而捻接處的芯絲染不上色，就會在布面上形成白色疵點。因此要求嚴格控制紗疵數量，提高包芯包纏效果，盡量增大管紗容量，絡筒清紗參數偏松控制，疵點能夠修復的就不打結，保證長絲露絲數量在可控范圍內。

3.7 織物抗菌保暖性

對該抗菌保暖包芯包纏復合紗制成的梭織面料進行相關測試。保暖性測試指標：根據T/GDBX 12—2019《服裝功能性技術要求》測試該織物吸光發熱性能，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《棉和粘膠纖維標準貼襯織物的規格要求》規定的棉標準貼襯），實測20 min溫差平均6.23℃。根據GB/T 30127—2013《遠紅外性能的檢測和評價》，對于一般樣品，若試樣的遠紅外發射率不低于0.88，且遠紅外輻射溫升不低于1.4℃時，樣品具有遠紅外性能。該織物遠紅外發射率實測值0.91，遠紅外輻照溫升實測值3.0℃，該織物具有遠紅外性能，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。抗菌性測試指標：根據GB/T 20944.3—2008《紡織品 抗菌性能的評價 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%，單項判定均符合要求，因此該織物具有優良持久的抗菌性能。

4 生產控制要點

4.1 質量控制方面

長絲筒上機時，手拿管子兩頭，盡量不磕碰絲筒。當長絲斷頭飄出時不能硬性拉斷，否則長絲容易被勒進絲筒的內部。作為環錠包芯包纏復合紗，單根粗紗統一穿在左喇叭口中。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、長絲打頓現象。細紗接頭前應手感長絲張力，張力要適中，張力過小時容易產生長絲包覆不良，張力過大時外包纖維容易散失。接頭時執行換管接頭，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整，調整陶瓷張力盤螺釘的松緊或者吊錠張力。保持導絲羅拉、膠輥、導絲輪、陶瓷張力盤等部位的清潔度，保持輪子轉動靈活。定期檢查鋼絲圈的磨損情況，做到鋼絲圈的周期更換，預防棉球紗。出現纏羅拉時，及時將長絲纏繞到搖架手柄上和打斷粗紗，待落紗后處理。停車后須及時關閉上吹風機。

4.2 工藝控制方面

芯絲的含量不宜太高，一般在35%范圍內較好，如果芯絲含量超過35%，包覆效果較差。預牽伸倍數決定了長絲張力，布面門幅隨機性的變化與該長絲張力不穩定有關，對預加張力加以控制，保持張力恒定，消除錠差。導絲輪的安裝位置一般以長絲進入鉗口時適當碰觸前膠輥為宜。增大前羅拉的壓力，控制在155 cN～165 cN左右。細紗車速不宜過高，選用常規錠速即可。鋼絲圈的選擇方面，紗線通道要大些，截面以薄弓形為好。質量一般比同號純棉重1號～2號，調換周期比同號純棉紗縮短1/3，對改善成紗毛羽效果顯著。鋼領的選用方面，為降低斷頭，選用寬邊鋼領有利于配套選擇紗線通道較大的鋼絲圈，鉻鋼領壽命較長，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，否則加捻三角區會嚴重偏于一側，造成松弛導致纖維損失。同一品種盡量在相同張力裝置機臺上生產，若同一品種同時在不同張力裝置上生產，則需保證包覆效果、斷裂伸長率等質量指標盡量一致（長絲包芯紗品種斷裂伸長小，可以通過調小張力來增大斷裂伸長率），還可以做織布對比試驗，對比布幅是否一致。如果織布布幅寬，可通過將長絲張力調大，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小，使紗線斷裂伸長大些，可使布幅變寬，通過調整，最終使兩種張力裝置上生產的織物布幅一致。

5 結束語

對包芯包纏服裝面料領域購買力的趨向性研究顯示，購買高強耐磨外衣的顧客，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，而包芯包纏復合紗耐磨性良好又符合了顧客對耐磨性的要求。通過對現有長絲裝置的不同組合，包芯包纏復合紗的長絲位置及芯絲含量，長絲的退繞張力，紗線特點和用途進行了全面分析和研究，為下一步開發新產品提供方法，可開發出各種高端耐磨面料，對于促進包芯包纏復合紗新技術、新設備的發展有著十分現實而重要的意義。