純亞麻短麻色紡紗的生產及成紗性能

張 毅 高金霞 郁崇文

（1.浙江工業職業技術學院，浙江紹興，312000；2.紹興透真紡織科技有限公司，浙江紹興，312000；3.東華大學，上海，201620）

亞麻纖維具有吸濕透氣、挺括自然、舒適涼爽等優良特性［1-2］，深受市場青睞。然而因該纖維存在剛性大、彈性差、抱合力較小等缺陷，導致可紡性較差［3-4］，生產中主要以長麻濕紡為主。亞麻短麻主要是將工藝纖維打成麻之后用櫛梳機梳理時落下的麻［5］，與長麻相比，麻屑和其他雜質含量較高，短纖維混和交叉在一起，長度、細度及強度等級都不同，故可紡性較長麻更差［6］。當前亞麻短麻主要采用兩種方式進行紡紗：一種是采用亞麻短麻聯梳工藝，即聯梳→并條→精梳→并條→粗紗→煮漂→細紗→烘干，紡制成濕紡短麻紗［7］。另一種是將亞麻打成麻進行脫膠、牽切、精細化加工，然后在棉紡設備上紡制出線密度在40 tex~60 tex的純亞麻紗［8-9］，如李季媛等［10］采用亞麻短麻紡紗，通過優化棉紡工藝參數及配置，運用賽絡集聚紡制備了49.2 tex純亞麻紗線，擴大了亞麻短麻纖維的應用范圍，提高了短麻利用率。

當前國內純亞麻產品多為素色，色彩單一，開發色彩較為明艷的純亞麻色紡紗較為困難［11］。生產中主要采用長麻經“粗紗→煮漂→染色→細紗→烘干”的方式，如岳仕芳等［12］通過上述工藝紡制27.8 tex 純亞麻色紡紗，能夠滿足織廠生產要求，色澤等特征指標與傳統紗線染色相近。然而，關于亞麻短麻纖維染色后按棉紡工藝路線生產的紡紗工藝未見報道。若能開發出純亞麻短麻色紡紗，擴大短麻應用范圍，實現短麻的有效利用，則具有良好的社會經濟價值。

本研究通過對化學脫膠后的亞麻短麻纖維經梳棉試樣機進行2次梳理開松，再對梳理開松后的亞麻纖維進行染色處理和給油加濕燜包處理，最后在棉紡設備上成功紡制出41.7 tex純亞麻短麻色紡紗，并測試了紗線的相關性能。同時與紡織原料市場上購置的41.7 tex純亞麻濕紡染色紗、41.7 tex純亞麻紗線染色紗進行性能對比，論證本工藝紡制的41.7 tex亞麻短麻色紡紗的優勢及部分替代作用。

1 試驗部分

1.1 試驗材料、試劑及設備

1.1.1 試驗材料

亞麻短麻由紹興恒興亞麻有限公司提供。纖維參數：線密度1.86 tex，主體長度82.2 mm，束纖維斷裂強度39.8 cN/dtex，斷裂伸長率4.75%。化學脫膠后的亞麻短麻纖維參數：線密度4.5 dtex，主體長度69.5 mm，纖維斷裂強度7.1 cN/dtex，強力CV值22.95%，斷裂伸長率3.88%，纖維柔軟度212捻/20 cm。41.7 tex純亞麻濕紡染色紗、41.7 tex純亞麻紗線染色紗。

1.1.2 試驗試劑

超柔軟油精、滲透劑JFC、碳酸鈉、氯化鈉、抗靜電劑、染料-活性橙HRF-150%、染料-活性藍HRF-150%。

1.1.3 試驗設備

HFX-A1型梳棉試樣機、WSC-D型常溫散纖維染色機、FA002型圓盤抓棉機、FA036B型梳針打手開棉機、FA028C系列多倉混棉機、FA224D型梳棉機、FA303型并條機、FA454型粗紗機、FA506型細紗機。

1.2 測試指標與方法

纖維強伸性能采用YG008E型電子單纖維強力機測試。測試隔距20 mm，儀器速度20 mm/min，試驗次數50次，測試結果取平均值。

纖維細度采用XD-1型振動式細度儀測試。測試隔距20 mm，預加張力0.2 cN，諧振頻率10 kHz，測試次數10次，測試結果取平均值。

纖維柔軟度采用YG511A型紗線捻度儀測試。試樣首先經調濕平衡后夾在捻度儀的夾持器中（此時指針在零位），實施加捻直至纖維斷裂，記下讀數，換算成20 cm內的捻回數（即為扭曲度）。該值越大，表明柔軟度越好。

紗線強伸性能采用YG068C型全自動單紗強力儀測試。其中，測試隔距500 mm，拉伸速度500 mm/min，測試次數10次，結果取平均值。

紗線條干采用YG139B/A型條干均勻度測試儀測試。將紗線試樣在標準溫濕度條件下靜置24 h后進行測試，試樣長度為1 000 m。

紗線毛羽數采用YG173A型光電投影計數式紗線毛羽測試儀測試。紗線片段長度為10 m，測試速度為30 m/min，測試10次。

1.3 亞麻短麻纖維的色紡前處理工藝

亞麻短麻纖維的細度、柔軟度、斷裂強度及強力CV值是制約其在棉紡設備上生產的關鍵參數。經過梳棉試樣機的梳理開松、染色、燜包養生處理，達到改善亞麻短麻纖維可紡性的目的，為其順利紡紗奠定基礎。

1.3.1 工藝流程

化學脫膠后的亞麻短麻纖維→梳棉試樣機梳理開松（2次）→亞麻短麻纖維染色處理→燜包處理（給油加濕養生）。

1.3.2 梳棉試樣機梳理開松

通過梳棉試樣機梳理開松，不僅提高了亞麻短麻纖維的縱向分裂度，使得線密度得以降低，而且去除了纖維中夾雜的部分并絲、束纖維等，改善了強力不勻，提高了纖維長度整齊度。試驗得出：梳理開松次數為1次時，難以明顯改善亞麻短麻纖維的細度和強力不勻；梳理開松次數為3次時，纖維斷裂強度下降明顯，不利于后道工序加工。為充分考慮纖維損傷，強力不勻等因素，同時降低刺輥速度、錫林轉速，最終確定工藝參數為：刺輥 速 度730 r/min，錫 林 速 度270 r/min，梳理開松次數為2次，采用固定蓋板。梳理開松后亞麻短麻纖維性能：斷裂強度5.96 cN/dtex，強力CV值18.37%，斷裂伸長率4.35%，纖維柔軟度268捻/20 cm，纖維線密度3.2 dtex。

1.3.3 亞麻短麻纖維染色工藝

染色工藝參數：染料濃度2.5%（omf），氯化鈉21 g/L，碳酸鈉12 g/L，染色時間120 min（其中固色時間30 min），浴比1∶30，染色溫度55 ℃。染色后亞麻短麻纖維的性能：斷裂強度5.72 cN/dtex，強力CV值17.73%，斷裂伸長率4.59%，纖維柔軟度275捻/20 cm，纖維線密度0.27 tex。

1.3.4 燜包處理工藝

為改善亞麻短麻纖維的柔軟度、降低紡紗時的靜電現象，采用超柔軟油精+抗靜電劑+滲透劑JFC配置的乳化液噴灑纖維后燜包處理，以達到提高纖維抱合力與可紡性的目的。主要工藝參數：超柔軟油精濃度3.0%（omf），抗靜電劑1.5%（omf），滲透劑JFC0.5%（omf），水95.0%，燜包處理時間36 h。燜包處理后亞麻短麻纖維的性能：斷裂強度5.59 cN/dtex，強力CV值17.42%，斷裂伸長率4.85%，纖維柔軟度297捻/20 cm，纖維線密度2.8 dtex。

通過對亞麻短麻纖維的紡前處理，纖維性能得以改善，與未經紡前處理的亞麻短麻纖維性能對比，纖維斷裂強度降低了21.3%，強力CV值降低了24.1%，斷裂伸長率提高了25.0%，纖維柔軟度提高了40.1%，纖維線密度降低了37.8%，為后續紡紗工藝奠定基礎。

2 主要紡紗工藝配置

2.1 清棉工序

清棉效果越好，亞麻短纖維的可紡性就越好。因此，在清棉工序遵循“勤抓少抓，多松少打，多收少落，低速度，大隔距，防黏連”的工藝原則。為保證成條質量，需要減少對亞麻纖維的強力損傷，可通過降低各單機打手速度來完成。主要工藝參數：抓棉機打手速度680 r/min，開棉機采用梳針打手，打手速度430 r/min，調節板至打手隔距7.5 mm，調節板至除塵刀隔距12 mm。

2.2 梳棉工序

梳棉工序主要考慮4個方面：首先是要減少麻粒數量，即盡量減少亞麻短纖維的斷裂和揉搓；其次是降低纖維強力損傷，即降低刺輥速度、蓋板速度；再次是減少纖維纏繞錫林與道夫，即適當擴大錫林與蓋板隔距；最后是降低成網難度，即適當增加成條定量，減少破網。主要工藝參數：錫林速度360 r/min，刺 輥 速 度800 r/min，蓋 板 速 度230 mm/min，錫林與蓋板隔距0.25 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.25 mm，刺輥與錫林隔距0.18 mm，錫林與道夫隔距0.13 mm，給棉板與刺輥隔距0.51 mm，生條定量22.5 g/5 m。

2.3 并條工序

由于亞麻短麻纖維中仍含有部分超倍長纖維，纖維無卷曲、抱合力差，麻條容易滑脫，因此，并條工序兩道并條，并遵循“重加壓，強控制，牽伸倍數頭并大于二并”的工藝原則。工藝參數：兩道并條并合數均為8根，出條速度均為280 m/min，羅拉隔距為14 mm×12 mm×22 mm；頭并機械牽伸8.85倍，后區牽伸1.82倍；二并機械牽伸8.25倍，后區牽伸1.30倍，熟條定量20.8 g/5 m。

2.4 粗紗工序

為克服亞麻纖維抱合力差，剛度大等問題，需要適當增加粗紗捻系數、降低粗紗機轉速，提高粗紗條干水平與紗線品質，因而確定粗紗主要工藝參數為：粗紗錠速為550 r/min，機械牽伸8.0倍，捻系數130，后區牽伸1.18倍，羅拉隔距為12 mm×25 mm，設 計 粗 紗 定 量5.30 g/10 m。

2.5 細紗工序

本工序的主要任務為控制斷頭率，改善成紗質量，同時需合理選擇捻系數以獲得理想的紗線斷裂強力，故采用“緊隔距，強捻度”的工藝原則。主要工藝參數：細紗錠速6 000 r/min，總牽 伸 為12.7倍，后區牽伸1.16倍，羅拉隔距為28 mm×40 mm，羅拉雙錠加壓為140 N×120 N×120 N。為獲取該紗線紡紗時的臨界捻系數，選取捻系數450~600進行紡紗，測試出不同捻系數下紗線的斷裂強力和斷裂伸長率，見表1。

表1 不同捻系數下亞麻短麻色紡紗的性能

由表1可知，捻系數540為其臨界捻系數，該參數下紡制出的亞麻短麻細紗斷裂強力最高為445 N，斷裂伸長率達5.39%。經相關紡紗廠進行生產實踐，最終選取捻系數525為最佳捻系數，在此工藝下，亞麻短麻細紗斷裂強力439 N，斷裂伸長率5.35%。

3 成紗性能分析

經實測，本工藝紡制的41.7 tex純亞麻短麻色紡紗與紡織原料市場上購置的兩種同規格（41.7 tex）的染色紗的主要質量指標見表2。

表2 相同規格的3種純亞麻色紗性能對比

由表2可知，本工藝紡制的41.7 tex純亞麻短麻色紡紗的各項質量指標均符合T/CNTAC 60—2020《干紡環錠紡純亞麻本色紗》優等紗質量標準；本工藝紡制的亞麻短麻色紡紗的斷裂強度、強力CV值、斷裂伸長率均介于同規格的亞麻濕紡染色紗和亞麻紗線染色紗之間；本工藝紡制的亞麻短麻色紡紗較亞麻濕紡染色紗的條干CV高9.3%；粗節、細節、麻粒、3 mm毛羽數等指標高于市場上的兩種色紗。初步得出結論：本工藝紡制的亞麻短麻色紡紗部分性能達到市場上同規格的亞麻濕紡染色紗水平，可以部分替代亞麻濕紡染色紗，用于后續織造工藝。

4 社會經濟效益分析

本工藝紡制的亞麻短麻色紡紗在整個生產過程中未使用含氯煮漂助劑，消除了有毒有害氣體的ClO2的排放和有機鹵化物的產生，無論對環境還是工人都有利。同時結合企業調研和相關資料進行推算得出，生產1 t 41.7 tex純亞麻短麻色紡紗的用電量約為1 262.5 kW·h，用水量79.6 t；而生產同規格的純亞麻濕紡染色紗需用電890.5 kW·h，用水量105 t；生產同規格的純亞麻紗線染色紗需用電1 630 kW·h，用水量185 t。本工藝的用水量最低，用電量介于兩者之間，雖然本工藝在紡紗前運用了超柔軟油精等助劑，但短麻纖維的原料成本明顯低于亞麻長麻原料成本。

5 結論

將化學脫膠后的亞麻短麻經梳棉試樣機進行梳理開松（2次）后，再經纖維染色、燜包處理（給油加濕），最后在棉紡設備上成功紡制出41.7 tex純亞麻短麻色紡紗。該紗線的各成紗指標符合T/CNTAC 60—2020優等紗質量標準，可應用于后續工藝加工。本工藝具有一定的社會經濟價值和開發前景。