有機棉暖姜纖維金黃連纖維噴氣渦流紗的生產

張 賽 張 梅 竇梅冉 馬夢琪 魏 悅

（德州學院，山東德州，253023）

隨著時代的快速發展，生活質量顯著提高，人們對織物質量和功能提出了更高的要求。與轉杯紡、摩擦紡等其他新型紡紗技術相比，噴氣渦流紡的紡紗速度快、紗線產量大、工藝流程短、產品制成率高、纖維可紡種類較多。噴氣渦流紗中的打圈纖維較多，呈閉環形毛羽，纖維兩頭端均纏繞在紗芯上，制成起絨產品后，絨面不易出現僵斑，絨毛細密且平整度較高，起絨厚度較厚，同時耐磨性、保暖性也較為理想。本研究中的噴氣渦流混紡織物可用于春秋冬季的T 恤或內衣，最終產品既滿足了消費者對服裝功能保健性、暖感舒適性的要求，也契合生態紡織品的市場消費需求，具有較大的經濟效益和社會效益。本研究重點以有機棉/暖姜纖維/金黃連纖維60/20/20 14.6 tex 噴氣渦流紗為例，對其紡紗工藝以及成紗質量進行分析。

1 原料及紡紗工藝流程

1.1 原料性能

暖姜纖維源于大自然中的一種草本植物——姜，經過萃取新鮮生姜中的有效成分，經濃縮、干燥制成生姜提取物，并研磨成納米級粉體，再將其與天然木漿共混，最終得到暖姜纖維。該纖維具有天然的抗菌性能，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌等常見菌體均具有較強的抑制性。此外，暖姜纖維還具有保暖、吸濕發熱、蓄熱保溫功能。金黃連纖維由金銀花、黃芩、連翹3 種天然植物中提取的有效成分與天然木漿混合而成，具有抗病毒、消臭、防螨等功能。有機棉用于混紡，可以改善織物的服用性能，使其具有較高的強力、較好的彈性、柔和的光澤和較好的保暖性、透氣性、吸濕性和染色性。暖姜纖維與金黃連纖維都以粘膠為載體，是纖維素纖維，而有機棉常采用新疆有機棉。其物理性能指標見表1。

1.2 紡紗預處理

原料送入車間后要立即松包，使其保持吸濕狀態，并與車間溫濕度取得一定平衡。同時，由于暖姜纖維和金黃連纖維均是以粘膠為載體的纖維素纖維，為降低纖維的靜電性能，確保成紗質量良好，需要在暖姜纖維和金黃連纖維上噴灑適量的水和抗靜電劑進行紡前預處理［1］。

1.3 紗線品種和規格

綜合生產成本因素，兼顧暖感、抗菌抗病毒、消臭等功能，確定有機棉纖維/暖姜纖維/金黃連纖維的混紡比例為60/20/20，成紗號數為14.6 tex。

1.4 紡紗工藝流程

由于新疆有機棉含雜率較高，故需經過開清棉、梳棉、精梳準備以及精梳過程對新疆有機棉進行有效除雜；暖姜纖維與金黃連纖維混和比例相同，將其共同經過和毛工序，以提高混和效果，然后經過梳棉工序制成混紡生條，再與精梳有機棉條經過三道并條混和后進行噴氣渦流紡紗。

2 各工序紡紗工藝

2.1 開清棉工序

暖姜纖維和金黃連纖維具有表面光滑、手感蓬松柔軟、長度整齊度較好、所含雜質較少、短絨率低等特點。混紡前需對暖姜纖維和金黃連纖維進行和毛，使暖姜纖維和金黃連纖維得以充分開松，有利于其混和均勻，同時實現給油的目的。

開清棉工序暖姜纖維與金黃連纖維的生產主要以開松、柔和打擊、梳理為主。為了提高纖維的伸直平行度并降低紡紗過程中的纖維損傷，工藝應遵循“多梳少打，多收少落”的原則［2］。開清棉過程中涉及的主要工藝參數：抓棉機打手速度740 r/min，混棉機打手速度430 r/min，開棉機梳針打手速度480 r/min，成卷機綜合打手速度920 r/min。

2.2 梳棉工序

對于暖姜纖維與金黃連纖維混紡生條的生產，為了減少纖維之間的纏結以及棉結多的現象，應對纖維進行充分梳理。為了減少纖維損傷，應遵循平穩轉移的原則，并適當降低錫林速度和刺輥速度。合理設置生條比例和牽伸倍數，可增強纖維間的抱合力、降低纖維卷曲程度，使纖維網平穩轉移并減少纖維網脫落等。在梳棉過程中還會出現生條松散問題，其產生原因是壓輥的壓力不足，應適當加壓。針對暖姜纖維與金黃連纖維的特點，結合生產實際，梳棉工序主要工藝參數：刺輥速度690 r/min，錫林速度330 r/min，道夫速度70 r/min，刺輥與給棉板隔距0.48 mm，刺輥與錫林隔距0.18 mm。

2.3 并條工序

為了進一步提高牽伸過程中纖維的伸直平行度與混紡均勻性，需保證喂入的棉條形狀良好，無斷邊、斷條、黏連等情況。并條工序采用三道并合，可明顯改善棉條結構與重量不勻率［3］。在牽伸過程中，適當加大羅拉隔距和膠輥壓力，用于解決由于纖維長度長造成牽伸力大的問題。此外，為了提高紗線的條干均勻度，應使牽伸力與握持力達到平衡狀態并選擇較輕的熟條定量。采取順牽伸分配、較大的頭并后牽伸與羅拉隔距、較大的張力牽伸配置，以提高纖維的伸直平行度和增加條子的緊密性。并條工序主要工藝參數：定量頭并19.4 g/5 m，二并18.8 g/5 m，三并18.2 g/5 m；后區牽伸頭并1.77 倍，二并1.25 倍，三并1.32 倍。

2.4 噴氣渦流紡工序

噴氣渦流紗大致的紡紗過程：纖維須條先通過前羅拉輸出后經過旋轉氣流，旋轉氣流所產生的負壓先將纖維吸入到導向部件，然后再將其吸入噴嘴；噴嘴內部含有較多噴射孔，方向與噴嘴相切；當壓縮空氣經過噴射孔進入噴嘴后，會形成旋轉氣流，旋轉氣流的作用是使纖維受力進行回轉；在回轉過程中，纖維聚集程度發生變化，其中纖維尖端向中心聚集，尾端以纏繞的形式構成其他纖維的表層，如此反復形成了由包纏纖維和芯纖維同時組成的噴氣渦流紗，最后經過空心錠中心的紗線通道持續輸出噴嘴。紡出的噴氣渦流紗條干均勻、毛羽較少、強力較高，織物耐磨性和吸色性較好［4］。

噴氣渦流紡過程中的紡紗參數會直接影響紗線強力、紗線條干均勻度等性能，尤以噴嘴氣壓、前羅拉鉗口到錠子的距離、紡紗速度等因素對紡紗質量的影響較大。本研究依據這3 個因素設計正交試驗來優化工藝參數。

2.4.1 正交試驗

用戶對棉紗品質的要求日漸增高，提升紗線質量成為生產重點。以紗線強力、條干均勻度為質量評價指標，成紗條干CV值越低，紗線強力越大，成紗質量越好。 紗線條干均勻度通過USTER ME100 型條干測試儀進行測試，紗線強力則通過HD021N 型電子單紗強力儀進行分析。測試條件保持恒定，溫度控制在（23±2）℃，相對濕度保持在（65±3）%。試驗前，所有試樣須在上述測試條件下放置24 h 以上，使其回潮率得到平衡穩定。為了選取最優紡紗工藝參數，試驗選取紡紗速度（因素A）、前羅拉鉗口到錠子的距離（因素B）和噴嘴氣壓（因素C）3 個因素，各因素選取3個水平進行正交試驗。因素水平見表2，試驗方案及結果見表3，極差分析見表4。

表3 正交試驗因素水平與試驗方案結果

由表4 可以看出，根據極差大小可以分析出3個因素對兩個指標影響重要程度的主次順序為：紗線強力B>A>C，條干均勻度B>A>C，故三個因素的影響順序為B>A>C。前羅拉鉗口到錠子的距離對紗線強力的影響較為明顯，紗線強力的最佳方案為A1B3C2；前羅拉鉗口到錠子的距離對條干均勻度的影響也較為明顯。綜合分析，確定A3B3C2的參數配置為最優工藝，即紡紗速度330 m/min，前羅拉鉗口到錠子的距離20 mm，噴嘴氣壓0.50 MPa，此時紗線質量相對最佳。

表4 極差分析

2.4.2 結果分析

與原紡紗工藝相比，在前羅拉鉗口到錠子的距離為20 mm 時，紗線的強力較高，紗線的條干均勻度較低。噴嘴氣壓對噴嘴內氣流的軸向和切向速度有較大影響，隨著噴嘴氣壓的變化，噴嘴內氣流的切向速度也隨之變化，二者呈正相關關系［5］。當前羅拉鉗口到錠子的距離為20 mm 時，噴嘴氣壓增大，會導致紗線強力隨著噴嘴氣壓的增大呈現先增大后減小的趨勢，紗線的條干均勻度則隨著氣壓增大而逐漸增大。紡紗速度與紗線在氣流腔中的加捻時間存在一定的正相關性，即紗線加捻時間越短，纖維間的包纏作用就越弱，紗線強力也隨之降低。當前羅拉鉗口到錠子的距離為20 mm 時，紗線強力會隨著紡紗速度的增大而逐漸增大，而紗線的條干CV則呈現先降低后增大的變化趨勢。

3 織物性能測試及分析

3.1 抗菌性能測試

織物抗菌性能參照FZ/T 73023—2006《抗菌針織品》的相關方法進行測試，采用純棉針織物為對照組，試驗菌落為金黃色葡萄球菌。通過計算菌落數得出有機棉纖維/暖姜纖維/金黃連纖維60/20/20 14.6 tex 噴氣渦流紗制成針織面料的抑菌率為77.1%，大于70%（標準要求），表明該混紡針織面料對金黃色葡萄球菌具有一定的抑制性。

3.2 透氣透濕性測試

織物透氣性或透氣率按照GB/T 5453—1997《織物透氣性的測定》，采用YG461E 型全自動透氣量儀進行分析。測試結果表明，有機棉纖維/暖姜纖維/金黃連纖維60/20/20 14.6 tex 噴氣渦流紗制成針織面料的透氣率平均值為7 390.8 mm/s。織物透氣性與織物厚度、緊度及織物組織結構密切相關，該針織面料較輕薄且線圈結構松散，故其透氣性較好。根據FZ/T 73022—2012《針織保暖內衣》的標準要求，針織面料的透氣率應不小于180 mm/s，故該混紡紗針織面料的透氣性能較好［6］。

織物透濕性參考GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性試驗方法 第2 部分：蒸發法》，采用M216A 型織物透濕量測試儀進行測試［7］。測試結果表明，有機棉纖維/暖姜纖維/金黃連纖維60/20/20 14.6 tex 噴氣渦流紗制成針織面料的平均透濕量為944 g/（m2·d）。

3.3 保溫性能測試

保溫性測試使用YG（B）606E 型平板式保溫儀，依據GB/T 11048—2018《紡織品 生理舒適性 穩態條件下熱阻和濕阻的測定（蒸發熱板法）》中的方法進行試驗［8］。測試結果表明，有機棉纖維/暖姜纖維/金黃連纖維60/20/20 14.6 tex 噴氣渦流紗制成針織面料的保溫率平均值為35.35%。根據FZ/T 73022—2012《針織保暖內衣》的標準要求，針織面料的保溫率應大于30%，所以該面料具有一定的保溫效果。

4 總結

根據纖維性能特點，通過噴氣渦流紡將有機棉纖維、暖姜纖維和金黃連纖維進行混紡，纖維的凝聚、轉移、加捻全部借助氣流完成，可紡制出毛羽少、強力高、抗起球性好的混紡紗線。該混紡紗將有機棉纖維的舒適柔軟與功能性纖維保溫、抗菌等特性相結合，充分發揮了各種纖維的優勢，提高了產品附加值。綜合生產成本因素，兼顧暖感、抗菌抗病毒、消臭等功能，確定有機棉纖維/暖姜纖維/金黃連纖維的混紡比例為60/20/20。采用正交試驗優化了噴氣渦流紡主要紡紗工藝參數。對混紡紗織物保溫性、透濕透氣性能和抗菌性能進行測試，結果表明以上各項性能均滿足織物的質量和功能要求。隨著紡織行業的不斷發展，功能性紡織品受到青睞，本研究混紡紗具有廣闊的市場前景。