菠萝叶纤维多纤混纺纱的开发

商大伟　徐颖　张玉清

摘要：探讨精梳棉/纳米银抗菌涤纶/菠萝叶纤维50/30/20 18.2tex三组分混纺纱的生产要点。介绍了菠萝叶纤维的性能特点。根据各组分纤维的性能和混纺比例，针对性地设计了各组分纤维的混合方法及纺纱生产工艺流程，优化配置各工序工艺参数并采取了必要的关键技术措施，纺制出了质量水平较高的菠萝叶纤维多纤混纺纱。

关键词：菠萝叶纤维；纳米银抗菌涤纶；混纺纱；工艺

被誉为继棉、毛、丝、苎麻之后的第五种天然高档纤维的菠萝叶纤维[1]，又称凤梨麻、菠萝麻，取自于凤梨植物的叶片中，由许多纤维束紧密结合而成[2]。菠萝叶纤维是一种具有良好的环保和服用性能的绿色纤维，因其具有良好的抑菌防臭性能，是功能性生态纺织材料[3]。因而菠萝叶纤维其开发利用引起世界纺织业的极大关注，其纤维织物亦逐渐受到人们的青睐[4]。

菠萝叶纤维、纳米银抗菌涤纶纤维与精梳棉混纺成纱后，可用作针织纺织品的高端面料用纱。不同功能、不同纤度的三种差别化纤维混纺成纱，不但实现了各组分原料的性能互补，提高了菠萝叶纤维的可纺性能，有利于纺纱过程的顺利进行，改善纱线内在及外观质量，而且还可使三种纤维的优良功能集于一体，从而提高了产品的附加值。

1 原料选用、性能及纺纱品种的设计

设计开发的品种为精梳棉/纳米银抗菌涤纶/菠萝叶纤维50/30/20 18.2tex三组分混纺纱。菠萝叶纤维类似于其他麻纤维，抱合力差，因此设计产品混纺比例不宜过高，选定20%；添加30%的纳米银抗菌涤纶短纤以提高产品抑菌性、纱线强度和保证原料的可纺性；50%精梳棉为产品组分主体，使成纱又不失棉纤维的舒适丰满特性。

菠萝叶纤维由中国热带农业科学院提供。纳米银抗菌涤纶纤维选用中国石化集团公司生产的1.67dtex×38mm棉型短纤。精梳棉纤维选用品级高、成熟度好、细度细的新疆137长绒棉。精梳棉条由青岛纺联集团购入。

在标准试验条件下，经测试，菠萝叶纤维、纳米银抗菌涤纶和棉纤维的性能指标如下：纳米银抗菌涤纶纤维断裂强度4.62cN/dtex、断裂伸长率22.09%、质量比电阻1.87×108 Ω·g/cm2。菠萝叶纤维的平均长度30mm、断裂强度4.58cN/dtex、断裂伸长率3.85%、初始模量96 cN/dtex，断裂功0.65 cN·cm；棉纤维断裂强度3.2 cN/dtex、断裂伸长率6.1%。

用TSM-6390LV扫描电子显微镜观察菠萝叶纤维的纵向和横向形态SEM照片见图1。

（a） （b）

图1 菠萝叶纤维纵向（a）和横向（b）形态SEM照片

2 纺纱方案的设计及工艺流程的确定

2.1 纺纱方案的设计

菠萝叶单纤维长度较短，细度较粗、硬脆，在棉纺设备上单独成纱困难[5]，需要与其他柔性较好的纤维混纺成纱。菠萝叶纤维、纳米银抗菌涤纶纤维性能差异虽然较大，但为了提高菠萝叶纤维的可纺性，在纺纱方案设计上，采取菠萝叶纤维、纳米银抗菌涤纶纤维混合成条经预并条后再与精梳棉条混合的工艺方案。

将纳米银抗菌涤纶纤维与经过预处理的菠萝叶纤维按60/40的混纺比例采取原料称重混合法混棉，经短流程清梳联合机组、一道并条后制成纳米银抗菌涤纶/菠萝叶纤维混合预并条，而棉纤维则通过常规的开清、梳棉、预并、精梳后，在并条工序与纳米银抗菌涤纶/菠萝叶纤维混合预并条以50/50的混纺比进行混并和牵伸。

考虑到菠萝叶纤维纺纱过程中会产生较多落麻，菠萝叶纤维投料在设计混纺比的基础上增加3%，以保证成纱混纺比的准确。

2.2 纺纱工艺流程

2.2.1 纳米银抗菌涤纶/菠萝叶纤维混合预并条工艺流程

纳米银抗菌涤纶+菠萝叶纤维人工称重混合→DSBL-01型清梳联合机（DSOp-01型开松机→DSFa-01型输棉风机→DSMi-01型混棉机→DSFe-01自动喂棉机→DSCa-11A型梳棉机）→FA306并条机→纳米银抗菌涤纶/菠萝叶纤维混合预并条。

2.2.2 并条混合及纺纱工艺流程

纳米银抗菌涤纶菠萝叶纤维混合预并条

→FA306并条机（三道）→DSRo-01型数字式粗

精梳棉条

纱机→DSSp-01型数字式细纱机。

3 各工序的工艺配置及质量控制要点

3.1 菠萝叶纤维预处理

菠萝叶纤维可纺性能差，含有杂质，长度不匀率较大，纤维束黏结且含有较多残胶纤维。为了实现在棉纺设备上的顺利生产，需要对菠萝叶纤维进行预开松，其目的是提高菠萝叶纤维的可纺性、改善纤维分离度和减少纺纱过程中的落耗。预开松处理在FK-500纺织纤维开松机上进行。同时要适当调整开松机的相关工艺参数设置，利于打断部分超长倍长和打开并丝纤维并提高落杂率。

另外，菠萝叶纤维如在常规温湿度条件下开松打击、梳理、牵伸，纤维易脆断，影响成纱质量和制成率，所以为增加纤维的柔软度、增强纤维间抱合力、改善纤维的表面性能和可纺性能，经预开松后的菠萝叶纤维须给油给湿对纤维进行养生处理。抗静电剂、抱合剂和柔软剂与水按1∶9的配比配制成油剂处理液。处理液与原料的质量比为1∶100，将处理液均匀地喷洒在菠萝叶纤维原料上，在25℃环境里密封放置24 h以上。

3.2 精梳棉纤维工艺

棉纤维从清梳联到精梳各工序采用传统的纯棉精梳工艺配置，制成精梳棉条，不再赘述。精梳棉条定量为16.3 g/5m。

3.3 纳米银抗菌涤纶菠萝叶纤维混合生条纺制工艺

纳米银抗菌涤纶纤维与经过预处理的菠萝叶纤维称重混合，经DSBL-01型数字式清梳联合机后制成纳米银抗菌涤纶菠萝叶纤维混合生条。生产中采取了“充分混合、适中隔距、慢速度、减少打击、早落防碎、少伤纤维”的工艺原则，同时要提高混合纤维的转移率，防止纤维过多的搓揉与纠缠。

在梳棉工艺设计中，兼顾梳理与减少损伤纤维。锡林刺辊间采用较大的速比，并尽可能减小锡林与刺辊、锡林与道夫隔距，利于纤维的良好转移、充分梳理和减少纤维的返花、棉结的产生。

清梳联合机各单机的主要工艺参数配置如下：

DSOp-01型开松机：开松辊转速280 r/min、给棉帘线速度2.42 m/min、剥棉罗拉转速186 r/min、开松速比369倍。

DSFa-01型输棉风机转速960 r/min。

DSMi-01型混棉机：斜钉帘线速度22.5 m/min、剥棉辊转速89.6 r/min、小开松辊转速373 r/min，角钉帘-均棉罗拉隔距60 mm、角钉帘-压棉帘隔距70 mm。

DSFe-01自动喂棉机：振荡板振动频率274次/min。

DSCa-11A型梳棉机：梳棉机主要牵伸配置为总牵伸倍数60倍、锡林转速500 r/min、锡林刺辊速比2.0∶1、盖板速度200 mm/min。主要隔距配置见表1所示。

3.4 预并及混并条

针对纳米银抗菌涤纶菠萝叶纤维混合生条中纤维结构紊乱、整齐度差、重量不匀率差别大等缺陷，为有效控制熟条条干水平、保证混合均匀和混纺比准确，纳米银抗菌涤纶菠萝叶纤维混合生条经预并后，再和精梳棉条进行3道混并条的工艺配置。预并条工艺总牵伸倍数小于并合数、罗拉隔距和后区牵伸倍数偏大设计，以改善纤维的伸直平行度。混并3道并条按“倒牵伸、轻定量、中隔距”工艺原则，并且末并的后区牵伸倍数小于混头并、二并，利于成纱条干水平的提高、单纱强力不匀率的降低和棉结的产生[6]。

预并及混并条主要工艺参数见表2所示。

3.5 粗纱工序

粗纱工序中，偏大设计粗纱捻系数，从而增加了菠萝叶纤维部分转移到纱条内部的概率，对减少毛羽的产生起到了较好的作用。使用抗绕性较好的皮辊，减少了缠绕现象的产生。采用较小后区牵伸倍数，使具有结构紧密的纱条进入主牵伸区，利于保证条干均匀度。主要工艺设计：粗纱定量4.75 g/10 m，罗拉隔距10mm×29mm×40mm，后区牵伸1.19倍，前罗拉速度178 r/min，捻系数90。

3.6 细纱工序

由于菠萝叶纤维的弹性差、短纤维较多，因此细纱工序以减少断头和毛羽，保证纱线中菠萝叶纤维的含量、提高条干水平为侧重点。较大捻系数设计、大的后区罗拉隔距、小的后区牵伸倍数、降低细纱车速和提高车间温湿度等措施来改善其成纱质量。主要参数为：罗拉隔距18 mm×30 mm，捻系数360，后区牵伸倍数1.15倍，定量1.715g/100m。

标准试验条件下对成纱质量指标进行测试，试验结果如下：条干CV值15.2%，断裂强度13.21cN/dtex，单强CV值10.6%，断裂伸长率8.5%，百米重量CV值2.15%，-50%细节、+50%粗节、+200%棉结分别为50个/km、90个/km、120个/km。

4 结语

菠萝叶纤维虽然具有较高的断裂强度，但纤维硬脆、长度差异较大、抱合力较差、断裂伸长率较小，所以在棉纺设备上开发菠萝叶多纤产品时混纺比例不易过高，以20%左右为宜。纺纱方案的设计及工艺流程的确定中，菠萝叶纤维的混合方式、预开松、加油剂给湿养生处理和菠萝叶纤维混合生条预并工艺是纺纱顺利如否和提高成纱质量的关键所在。在整个工艺参数设计时，清梳工序尽量减少对菠萝叶纤维的损伤、防止纤维过多纠缠而产生棉结；在条、粗、细各工序中加强对纤维控制，改善半成品及成纱结构并系统设计粗细纱工艺参数配置等措施，都取得了很好的生产效果，纺制出了较高质量的精梳棉/纳米银抗菌涤纶/菠萝叶纤维50/30/20 18.2tex多纤混纺纱。

参考文献：

[1] 郭爱莲.菠萝叶纤维的性能及应用[J].山东纺织科技，2005（6）：49-51.

[2]王红，邢声远.菠萝叶纤维的开发与应用[J].纺织导报，2010（3）：52-54.

[3]张劲，邓干然，周建南.菲律宾热带作物纤维的开发利用[J].中国热带农业，2006（6）：25.

[4]刘恩平，郭安平，郭运玲，等.菠萝叶纤维的开发与应用现状及前景[J].纺织导报，2006（2）：32-35.

[5]郁崇文，张元明，姜繁昌，等.菠萝纤维的纺纱工艺研究[J].纺织学报，2000，21：352-354.

[6]谢春萍，吴敏，王建坤.纺纱工程[M].北京：中国纺织出版社，2012.

（作者单位：商大伟，青岛市纤维纺织品监督检验研究院；徐颖，青岛出入境检验检疫局；张玉清，青岛大学纤维新材料与现代纺织国家重点实验室）