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近年,随着纺纱厂中混纺类纱线所占比例大幅上升,如何从工艺角度降低该类品种的生产成本,这成为我们纺纱厂工艺技术人员面临的一个新思考。我们公司在总结了前期纯棉纱线品种和普梳棉/天竹14.7tex混纺品种优势高效纺纱工艺成功经验的基础上,我们开始探索混纺高支纱---精梳棉/天竹9.8tex纱优势高效纺纱工艺,并取得了初步成功,我公司高支混纺类纱线应用优势高效工艺,还尚属首次。下面做简要总结,一家之言,抛砖引玉,不足之处,请批评指正。
一、天竹纤维概述
天竹纤维是继棉、麻、丝、毛之后的第五大天然纤维。其具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性能,具有环保、天然抗菌、抑菌、除螨和抗紫外线功能。天竹纤维主要性能指标,天竹纤维在标准状态下回潮率为13%;天竹纤维的干态断裂伸长率为20-24%,湿态断裂伸长率为27~31%;天竹纤维的干态断裂强度在2.7~3.0cN/dtex,湿态断裂强度在1.3~1.5cN/dtex,天竹纤维的湿强仅为其干强的48~50%;天竹纤维初始模量为40~48 cN/dtex。天竹纤维单强较低,建议把纱支控制在73.8tex~9.8tex之间,并且与一些强力较高的纤维进行混纺(涤纶短纤、棉、莫代尔、天丝等)。对于纯纺11.8tex~9.8tex纱线一般进行合股使用为宜。
二、棉天竹混纺产品特点
天竹纤维被称为21世纪健康纤维、绿色纤维,被美誉为“会呼吸的纤维”,还称其为“纤维皇后”。天竹类纺织品因其优良的亲肤性,被称为“人的第二肌肤”。织物具有抑菌透气、冬暖夏凉的特点;吸水性是棉的3倍,由于其中空的结构特点,其超易清洗;滑爽舒适、吸放湿佳、手感比棉还要柔软、手感似“续罗细缓”,悬垂性好;染色比普通成品色泽更纯正亮丽、持久不变等特点;紫外线阻挡率是棉的417倍,阻挡率接近100%。而棉和天竹混纺纱线织物兼具棉和天竹的双重优良特性,更被消费者所喜爱。
棉天竹混纺类产品其他特点,一是成品比较娇贵,在耐用性上不如纯棉产品;二是织物不易机洗,应该用较缓和的洗手液手洗;三是天竹含量高的织物易吸湿、湿伸长大以及塑性变形大的特点。
三、精梳棉/天竹(50/50)9.8tex纱生产控制
3.1 原料选用
棉组分原料的选用:采用100%巴西棉,主要物理指标是,马克隆值4.1,公检长度28.2mm,短绒率23.5%,断裂比强度29.0CN/dtex,回潮率5.3%,含杂率2.3%。
天竹原料的选用:采用河北吉藁化纤有限公司生产的天竹纤维,细度1.11dtex,长度38mm,原料实际回潮率10.5%。
3.2 生产工艺流程
棉组分工艺流程:FA006C型往复抓棉机→ZFA051A型凝棉器→TF30A-100重物分离器→FA103A型双轴流开棉机→FA028型多仓混棉机→FA109型三辊筒清棉机→(北京大恒)DH-FZ90MP棉花异性纤维分检机→FA151除微尘机→FA177A型给棉箱→FA221B型高产梳棉机→FA305C型预并条机→A191型条卷机→A201E型精梳机。
天竹组分工艺流程:FA002A型自动抓棉机→062型电气配棉器→A045B型凝棉器→FA016A型自动混棉机→FA022-B型多仓混棉机→FA106B型豪猪开棉机(刀片打手)→A045B型凝棉器→FA046A型振动棉箱给棉机→A076F单打手成卷机→FA201B型梳棉机→预并条:FA317A型并条机。
混纺部分工艺流程:FA317A型并条机(混一)→FA317A型并条机(混二)→FA415A型粗纱机(120锭)→EJM128K型细纱机(420锭)→NO.21C型村田自动络筒机。
生产工艺流程介绍:棉纤维组分和天竹纤维组分,采用单独排包制成生条,棉和天竹的混合采用条混的混合工艺,条混一个非常重要的优点是混纺比精度高;其中,棉组分采用清梳联工艺流程;天竹组分采用的是圆盘工艺,但是其中省去纺棉时的FA103双轴流开棉机和异纤分离机。
3.3 天竹组分质量控制原料预处理
3.3.1 天竹原料准备
天竹原料的准备工作:备包房需要密闭且避光,温度27~29℃,相对湿度70~80%,备包房不能有滴水现象。将竹纤维硬包放置与备包房,只留两端捆扎带,打开中间所有捆扎带,由于包非常紧密,需要更长时间的温湿度平衡处理,我们采取平衡36小时后(实测回潮率12.8%),运至清花圆盘包台使用。
3.3.2 天竹清花工序
圆盘包台放天竹纤维包前,必须把圆盘内地面杂尘彻底清理干净,尤其是不能残留棉纤维杂质籽屑,小颗粒的杂质在后面工序非常难以去除,而且因为天竹纤维不含杂质,在清梳工序工艺设置方面基本不考虑除杂问题,而是重点考虑天竹纤维的开松和分梳。抓棉机工艺设置时,考虑到天竹纤维包绝大部分都是硬包(最多用大约5%的回花),抓棉打手以伸出肋条设置为宜,即采用自由抓取,而非握持抓取,这有效的保护了天竹纤维,避免不必要的纤维损伤。抓棉的原则是少量多次、打手慢速和运转效率高效。
FA106B型开棉机以柔和开松为主,为保护纤维少产生短绒,开松速度和开松隔距分别以慢和偏大设计;建议使用梳针式打手;落杂区尘棒调节以减少落花为主,同时利用好上补风窗弥补气流不足,提高天竹纤维转移效率。对于成卷机,其三翼打手有很强的撕扯作用,为减少纤维损伤,打手速度以低为宜,尘棒打手隔距可比棉偏大3-5mm,尘棒间隔距调至最小以减少落花,为加快纤维束转移,风机速度需比棉快1-2档。棉卷的磅重由原来的12.9千克增加到17.9千克,磅重增加了38.8%;米重由原来的387克/米增加到461克/米,增加了19.1%。主要工艺设置和要求请见表1、表2.
3.3.3 天竹梳棉工序
梳棉工序是纺纱的“心脏”,是优势高效工艺的重中之重,也是最难控制的关键点。我个人认为,攻克了梳棉工序,重定量优势高效工艺至少是成功了70%。天竹纤维与棉纤维不同,其整齐度非常高,纤维长度长,几乎不含短绒和杂质,所以在设计工艺时几乎可以不考虑排杂和排短绒问题,这就省了很多“麻烦”,我们需重点考虑纤维的分梳、转移和保护纤维避免过度损伤三个因素,这三个因素是相互联系又是相互矛盾的,找好恰当点非常重要。
首先是针布专件的选用,本次实际使用的是如表3中的棉型针布,建议选用适合天竹纤维的专业针布,如表4中类型,这种针布有利于保护纤维和加速纤维转移;二是建议使用九点可调式固定盖板,如图1所示、图2所示,该种固定盖板比传统型拥有形变小、工艺隔距精度高、分梳质量好和安装调节简便等方面的优点;三是隔距的调节,天竹纤维长度长,分梳工艺长度需要通过抬高或更换给棉板的方法来调节,可以使用32mm工作面长度的给棉板,各处分梳工艺隔距要适当放大,不宜小,过小易损伤纤维产生短绒,其他隔距重点考虑畅通气流和纤维转移顺畅;四是分梳工艺速度,各工艺速度宜低较好,较低的梳理速度可有效保护纤维减少短绒;五是要提高纤维转移效率,提高出条速度,可有效保护和减少纤维损伤;六是调节好棉网和棉条张力,天竹纤维条摩擦系数比较小,滑溜率比较高,天竹纤维条易松弛,原则是比纺棉纤维是要大,同时大小压辊的加压需要加大调节以增大摩擦力缓解棉条松弛现象;第七是温湿度的控制以27-29℃、60-65%相对湿度比较好,过大盖板花不易剥落,过小竹条易断头;最后是验证棉网质量,棉网清晰度要按一级标准控制。通过相关工艺试验优选,部分工艺参数如表5所列;主要质量要求可见表6。
3.3.4 天竹预并条工序
天竹纤维组分采用预并条工序的目的,由于天竹纤维生条是采用“棉卷→生条”的工艺,生条重量稳定性差且重量不匀率高,这不利于混纺比的精确控制,为此,天竹纤维条采用预并条工艺以提高天竹纤维条的均匀度,为条混做好准备。
天竹纤维预并条的工艺设计,并合数采用6根;罗拉表面隔距采用11*25mm;为伸直占绝大多数的后弯钩纤维,后区牵伸倍数采用较大的1.77倍牵伸;出条速度采用370 m/min(在控制好温湿度的情况下,车速以好开车为依据来调节);系统考虑后,定量设计为26.64g/5m;喇叭口的大小关系到并条是否好开车,喇叭口过大,天竹纤维条蓬松、直径粗且易堵圈条斜管,喇叭口过小会造成喇叭口发热现象严重,另外还需要考虑定量因素来确定,参考以上工艺我们优选后确定使用2.8mm口径;还需要注意的是天竹纤维摩擦系数小,滑溜率比较高,为减少滑溜和粗细节的产生,开车延时需要适当延迟到5秒。
(未完待续)
作者:张广帅 于惠芳 张立冬 威海魏桥科技工业园有限公司
编辑:中国纱线网新媒体团队
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Formotex纤维是台湾化学纤维股份有限公司生产的一种新型纤维素纤维,其吸湿性好、细度细、刚性大、含杂少、轻柔、滑爽,不仅具有棉纤维的舒适性、优于普通粘胶纤维的吸湿性、强于涤纶纤维的强伸性,而且具有良好的染色性、吸水性、高湿模量和较好的尺寸稳定性。Formotex与精梳棉混纺竹节纱织物吸湿性、透气性良好,光泽亮丽,风格层次感强,穿着舒适华贵,深受消费者青睐。现将Formotex与精梳棉混纺竹节纱品种Formotex40/C60 J14.6tex/40S的生产实践进行一下技术探讨。
一、原料规格与特性
Formotex纤维细度为1.38dtex,长度38mm,断裂强度3.8cN/dtex,断裂伸长率16.5%,湿强为2.4cN/dtex,湿伸长率18%,公定回潮率13%,实测原料回潮率10.8%。
原棉全部采用新疆229,品级2.0,主体长度29.5mm,细度5700,成熟度1.7,马克隆值4.3,短绒率12.3%,含杂率0.9%。
二、纺纱工艺流程
2.1 混纺方案
由于Formotex纤维与棉纤维长度、整齐度、含杂等具有明显的差异,再加上Formotex与精梳棉混纺,必须采取Formotex纤维与棉纤维分别制卷成条的工艺流程。为了确保混纺比准确,Formotex生条采取一道预并工艺,精梳棉条结合精梳落棉率情况,严格控制重量波动,再在并条工序进行三道混和的工艺路线。
2.2 工艺流程
Formotex纤维:A002D型抓棉机→A006B型自动混棉机→A036C型梳针开棉机→A092A型双棉箱给棉机→A076C型单打手成卷机(配置凹凸防粘罗拉)→A186D型梳棉机→A272F型并条机(预并)————①
棉纤维:A002D型抓棉机→A006B型自动混棉机→A036B型豪猪开棉机→A092A型双棉箱给棉机→A076A型单打手成卷机→FA224型梳棉机→FA334型条卷机→FA344型并卷机→FA266型精梳机————②
①+②A272F型并条机(混一、混二)→FA315型并条机(混三)→FA496型粗纱机→FA502型细纱机(安装伺服电机驱动、中后罗拉变速竹节纱智能控制装置)→1332M型槽筒机。
三、各工序工艺参数及技术措施
3.1 开清棉工序
Formotex纤维整齐度好、杂质少,但是原料较紧实,块状、团状和束丝纤维较多,在清棉工序加强开松梳理显得尤为重要。采取“勤抓少抓、多松少打、多梳少损伤、少落少翻滚、低档速度、合理隔距”的工艺原则。加强棉箱机械均棉与角钉的扯松作用,采用梳针打手,适当放大打手至尘棒、打手至罗拉和打手至剥棉刀之间的隔距,适当减小尘棒间隔距,达到加强梳理、少损伤纤维及少落多回收的工艺效果。在满足前后机台供应的前提下,棉箱容量尽量放低,防止纤维翻滚成团和打手回击成束丝。主要工艺参数:A002D型抓棉机打手速度720r/min,刀片伸出肋条距离2mm,A036梳针打手速度480r/min,A076C综合打手速度900r/min,风扇速度1320r/min,棉卷罗拉转速11r/min,卷重360g/m,卷长30.6m,米重不匀率﹤1.2%。
3.2 梳棉工序
Formotex纤维光泽亮丽、手感柔滑,纤维整齐度好、杂质少、吸湿性良好,静电现象不十分明显。对此梳棉工序采取“轻定量、低速度、中隔距、少落多梳、少损伤、快转移”的工序原则。机后抬高给棉板,增加给棉板分梳工艺长度,除尘刀采用高刀大角度,放大小漏底入口隔距,达到纤维少伤少落的效果;盖板五点隔距采取介于棉和化纤之间的中档隔距,以保证纤维分梳良好,同时防止因纤维缠绕锡林而产生云斑或棉结;适当降低道夫速度,以利于提高棉网质量;采用较大的锡林刺辊线速比,以利于纤维的分梳和转移;优选梳棉机针布选型,保持针布状态良好无损伤,以保证棉网质量。主要工艺参数:刺辊速度835r/min,锡林速度330r/min,锡刺比2:1,道夫速度17r/min,盖板五点隔距0.25mm,0.225mm,0.20mm,0.20mm,0.225mm,给棉板-刺辊隔距0.30mm。生条定量15.2g/5m,棉网清晰度良好,生条结杂测试无发现。
3.3 并条工序
为了弥补Formotex生条的重量不匀,更好地伸直生条中的弯钩纤维,确保混纺比准确, Formotex生条采取预并加三道混并工艺,以保证混合均匀,防止出现色差,改善熟条和成纱的均匀度水平。Formotex预并条和精梳棉条经三道混并,虽然纤维伸直取向度良好,但熟条较熟烂,因此要求条筒定长要适当减小,粗纱机纱条通道光洁,以防止机后劈条毛条,产生纱疵。由于Formotex纤维生条结构较紧实,预并工序采取“低速度、重加压、大隔距、大后区牵伸、合理集束宽度、防止叠条牵伸、选用处理胶辊、防静电缠绕”的工艺原则。混一混二混三后区牵伸倍数由大依次减小,以利于弯钩纤维伸直,改善熟条条干均匀度。在重量控制中,Formotex预并条和混三熟条同样要求,根据重量波动及时调整工艺牙轮,以稳定条子重量。熟条条干CV%2.7,熟条重量不匀率0.37%,实测回潮率7.2%,并条工序主要工艺参数见表1。
3.4 粗纱工序
根据Formotex纤维特点、与棉的混纺比例以及粗纱机的机型等因素,粗纱工序采取“重加压、慢速度、合理偏大捻度、前后排假捻效果良好一致”的工艺原则。粗纱捻度的设计既要能满足细纱机牵伸能力的需要,又要能满足在细纱工序产生竹节时粗纱须条快喂,防止须条产生意外伸长,造成粗纱断头的现象;在FA496粗纱机等纺纱角纺纱的过程中,后排采用高锭翼,前罗拉输出的须条到前后排假捻器的距离大不相同,后排明显减小,这样若采用前后排同样的假捻器,就会造成后排须条松散,假捻效果不好。为此前后排采用不同类型的假捻器,后排假捻器刻度密度适当比前排假捻器要大,根据运转实际效果作选择调整。主要工艺参数:定量4.0g/10m,捻度3.796捻/10cm,后区牵伸倍数1.26倍,锭速700r/min,隔距10×25×30mm,钳口5.0mm。测试粗纱条干CV%3.97。
3.5 细纱工序
在FA502细纱机上安装了伺服电机驱动、中后罗拉变速的竹节纱智能控制器。纺制Formotex与棉混纺竹节纱,根据纤维特点和竹节纱工艺参数,在生产中应注意以下几个方面的问题:
3.5.1 钢丝圈的配置
由于Formotex纤维与钢丝圈的摩擦因数大,钢丝圈易老化,造成毛羽增加,因此钢丝圈的选用要结合节纱长度、节纱号数与基纱号数合理偏轻一档掌握,作到不擦板、不碰管,钢丝圈通道宽畅,散热性能好。生产中更换周期要相应缩短,最大程度地减少钢丝圈磨损刮花引起毛羽增加或引发断头。
3.5.2 胶辊的选用
由于粗纱须条牵伸后Formotex纤维易产生静电缠绕胶辊,选用中硬度抗静电处理前胶辊,以解决静电缠绕问题,降低纱疵、提高制成率。
3.5.3 集合器的选用
选用新型门帘式抗静电集合器,以防止集合器与前胶辊摩擦积聚静电,集合器吸附粘贴在前胶辊上,须条不能随导纱横动装置左右游动,造成竹节疵点。集合器的正确选用,对降低竹节纱毛羽十分有效。
细纱机主要工艺参数:设计捻度99.2捻/10cm,捻系数379,隔距18×29mm,锭速14700r/min,前罗拉速度191r/min,PG142-54钢领,FU7/0钢丝圈,3.5mm钳口。
竹节纱工艺参数:平均号数14.6tex,基纱号数13.8tex,节粗1.9倍,节长5-7cm,节距31-184cm。测试竹节纱重量偏差-0.34%,实测回潮率9.1%。
3.6 槽筒工序
采用金属槽筒,保持纱线通道光洁,络筒线速度390m/min,做同纱穗的管纱筒纱毛羽对此试验,统计3mm及以上毛羽指标,测试结果显示:管纱毛羽指数10.76,筒纱毛羽指数14.04,管筒毛羽指标对比,筒纱毛羽指数增长30.5%,在内控指标范围内。采用上海幸纺公司生产的GU305型空气捻结器,接头外观质量合格,接头强力达到正常纱强力的80%左右,符合内控要求。电清重点把关异常竹节疵点,防止流入客户,造成织疵,影响布面外观质量。客户样品筒子纱与现纺筒子纱测试指标对比情况见表2:
由以上测试指标对比可知我公司现纺筒子纱达到了客户样品筒子纱的指标要求,得到了客户的认可。
四、结束语
Formotex与精梳棉混纺竹节的纺制,在生产过程中必须根据Formotex纤维的性能特点采取相应技术措施,优化各工序工艺参数才得以使纺纱顺利进行。利用新型纤维Formotex纺制的竹节纱织成的针织面料,提高了面料的外观效应和穿着品质,具有较好的市场开发价值。
作者:盛庆石 山东飞泰纺织有限公司研发中心
编辑:中国纱线网新媒体团队
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