涤纶石墨烯改性粘胶羊毛弹力色纺股线的开发

赵巧妮 吴宇飞 袁 莉

［陕西五环（集团）实业有限责任公司，陕西西安，710038］

石墨烯改性粘胶是石墨烯与粘胶纺丝液共混，采用半连续湿法纺丝技术制备的功能性复合纤维，石墨烯改性粘胶纤维比普通粘胶纤维具有更优异的机械性能，能明显改善纤维的阻燃性能，同时具有良好的防紫外线功能（UPF＞50）以及抗菌、远红外、防静电等多种功能，且色牢度好，已在保健产品、医疗卫生、防静电等高端纺织品领域得到应用［1-2］。

我公司开发的涤纶石墨烯改性粘胶羊毛三组分功能性弹力色纺股线，充分发挥了几种不同纤维的优良性能，纱线色泽饱满柔和，具有特殊的立体效果和质感，既满足了流行服装时尚与个性化的要求又具有一定的功能性，产品附加值高，深受用户欢迎。下面就我公司在开发中遇到的技术难点及解决方法加以探讨。

1 原料性能及混纺比

原料性能。石墨烯改性粘胶：长度38 mm，细度1.33 dtex，断裂强度2.58 cN/dtex，断裂伸长率13.9%，回潮率10.28%，颜色灰色。羊毛（已软化处理）：长度40.74 mm，细度2.84 dtex，断裂强度2.55 cN/dtex，断裂伸长率41.9%，回潮率11.23%，颜色浅黄。涤纶：长度38 mm，细度1.33 dtex，断裂强度6.57 cN/dtex，断裂伸长率22.0%，卷 曲 数10.9个/25 mm，回 潮 率0.48%，颜色本白。

混纺比例：涤纶60%，石墨烯改性粘胶36%，羊毛4%。

2 各组分原料投入量的确定

由于该品种为多组分不同颜色混纺，采用原料混和可实现单纤维的充分混和，混和均匀无色差，混和效果好。但由于各组分原料物理性能的差异，混纺比难以准确控制。因此采用原料混和的关键是准确确定各组分原料的投入量［3］。为准确确定各组分原料的投入量，在确定工艺流程及清梳工艺后，在同一工艺条件下，对3种原料分别单独进行落率测试。经试验，清梳工序各组分落率：涤纶3.1%，石墨烯改性粘胶3.8%，羊毛1.5%。需要注意的是该品种所有原料必须在储棉室堆放24 h进行回潮平衡。根据该品种各组分原料进厂抽检情况确定各组分原料储棉室平衡后回潮率范围：涤纶回潮率小于0.6%，石墨烯改性粘胶9%～11%，羊毛10%～12%。经专人检测，回潮率在规定范围内方可使用。在对各组分的落率和回潮率基本掌握的情况下最终确定各组分的投入量。综合考虑各组分回潮率与落率，由于涤纶与石墨烯改性粘胶落率差别不大，而羊毛与石墨烯改性粘胶回潮差异不大，为便于车间操作，涤纶的投入量以实际称重计算，石墨烯改性粘胶及羊毛的投入量以干重混纺比例乘以1.10计算。根据实际检测情况统计，涤纶回潮率基本稳定在0.4%左右，石墨烯粘胶基本稳定在10.3%左右，羊毛基本稳定在11.5%左右。该计算系数基本能保证混纺比例符合要求。

3 混和流程

由于各组分原料颜色不同且羊毛含量较低，为保证各组分混和均匀，采用两步预混［4-5］。第1步：涤纶、石墨烯改性粘胶、羊毛的干重比例为50%、30%、20%，每次投入量依次为500 kg、330 kg、220 kg；以上3种成分在专用的混棉设备一遍混和后打包、称重、并标注重量，标识为预混1。第2步：涤纶、石墨烯改性粘胶、预混1的干重比例为50%、30%、20%，每次投入量依次为500 kg、330 kg、220 kg；以上成分在专用的混棉设备两遍混和后打包、称重并标注重量，标识为预混2。混和完成后，在圆盘上一遍成卷。

4 工艺流程

按比例混和好的三组分纤维：A002B型抓棉机→A006B型混开棉机→A036C型豪猪开棉机→FA046型振动棉箱给棉机→A076C型单打手成卷机→A186C型梳棉机→BT400型并条机（两道）→A454型粗纱机→FA506型细纱机→Autoconer X5型络筒机（1332M型络筒机）→RF231B型并线机→RF321E型倍捻机。

5 各工序生产要点

5.1 清棉工序

3种原料含杂率均较低且纤维卷曲数多，清棉工序以开松为主，尽量减少对纤维的损伤，采用“多松少打，柔和开松，多松少落”的工艺原则。抓棉机刀片伸出肋条1 mm，抓棉小车速度2.5 r/min，小车的下降动程1.5 mm，以实现勤抓少抓；适当放慢各单机棉箱的给棉速度，混开棉机输棉帘线速度1.16 m/min，开棉机给棉速度27.19 r/min，棉箱给棉机输棉帘线速度19.6 m/min，做到薄喂、勤喂，提高各单机运转效率；各部打手速度偏低掌握，抓棉机打手速度760 r/min，开棉机采用梳针打手，打手速度450 r/min，A076C型综合打手速度控制在870 r/min左右，以达到减少打击、柔和开松、减少纤维损伤的目的，提高原料开松度。棉卷干定量381 g/m，棉卷罗拉速度12.6 r/min，加大紧压罗拉间的压力，防止棉卷黏连，成卷部分采用自调匀整装置，以降低棉卷不匀率，纵向不匀率控制在0.8%以内，以减少色差。

5.2 梳棉工序

由于混和流程较长造成短绒增加，且石墨烯改性粘胶相互纠缠，棉结较多，涤纶和羊毛原料卷曲数多，3种原料杂质均较少，梳棉工序主要以柔和分梳为主，在排除棉结和短绒的同时，尽量减少对纤维的损伤，充分利用针面间的分梳作用，提高纤维的伸直度［6］。采用“较低速度，较小隔距，快速转移”的工艺，做到梳理充分又不损伤纤维。为了充分排除棉结，锡林盖板隔距偏小掌握为0.18 mm、0.15 mm、0.15 mm、0.15 mm、0.18 mm；为了减少纤维损伤，刺辊速度偏低掌握控制在780 r/min，将刺辊给棉板隔距调整到0.25 mm，同时将给棉板抬高3 mm，增加分梳工艺长度，减少生条短绒。为充分排除棉结而又不损伤纤维，锡林针布选用AC2030×01550P，增大了锡林针布工作角，纵向针齿密度较小而横向针齿密度较大，既有利于对纤维的穿透梳理又减少了对纤维的损伤；道夫针布选用AD4030×01880；盖板针布选用MCC36P-A。锡林速度330 r/min，盖板速度81 mm/min，道夫速度15 r/min，生条干定量21.10 g/5 m。

5.3 并条工序

由于是色纺品种，并条工序除了合理的牵伸分配之外，均匀混和和色差控制是关键。为加强混和，减少色差，操作要求生条条筒编号，头道并条机后生条不能重号，机前两个眼的条筒采用不同的筒圈加以区分，末并机后不同筒圈的条子均匀搭配，同时加强对并条断头自停装置的检查，确保自停装置功能正常。加强对并条重量不匀率的控制，减少眼差和台差，台差控制在0.8%以内，眼差控制在1.2%以内；同时加强温湿度监控，稳定生产，减少胶辊吸花及黏缠，减少色差及色点的产生。设备上通过试验对并条吸风量进行调节，避免吸风量过大或过小造成色差与色结。并条工艺采用“低速度，合适定量，较小隔距，顺牵伸”的原则，即头道后区牵伸倍数大，末道后区牵伸倍数小。主要工艺参数：头道并条总牵伸9.09倍，后区牵伸1.755倍，前罗拉速度260 m/min，并条定量21.35 g/5 m，喇叭口直径3.1 mm；末道并条总牵伸6.70倍，后区牵伸1.295倍，前罗拉速度230 m/min，熟条定量20.94 g/5 m，喇叭口直径3.1 mm。

5.4 粗纱工序

根据各组分原料性能，选用63.9的粗纱捻系数，以保证粗纱顺利退绕，细纱牵伸正常。粗纱工序质量控制的重点是合理配置张力，减少粗纱意外伸长，控制前后排及锭间张力差异，降低粗纱重量不匀率；加强温湿度监控，稳定粗纱生产，减少胶辊吸花及黏缠；挡车工加强巡回，减少毛破条，保全加强对绒套等清洁装置的保养和维修，确保清洁装置作用正常，以减少纱疵和色结。主要工艺参数：罗拉隔距30 mm×38 mm，钳口隔距6.0 mm，锭翼速度520 r/min。

5.5 细纱工序

细纱工序生产涤纶石墨烯改性粘胶羊毛三组分混纺纱和涤纶石墨烯改性粘胶羊毛三组分氨纶弹力包芯纱两个品种，纺纱号数14.8 tex。本文重点介绍弹力包芯纱的生产，通过在细纱机上加装氨纶丝的积极喂入系统，使氨纶丝筒能顺利退绕而不产生意外牵伸。采用轻型链条传动，结构简单，变速比准确，有6档不同的牵伸可供选择，能满足各类粗号、细号氨纶丝的牵伸要求，选用杜邦氨纶丝，规格44.4 dtex，氨纶丝牵伸3.5倍。三组分混纺纱比例91%，氨纶丝比例9%。氨纶包芯纱由于结构特殊，外包纤维之间的结合力和抱合力受到张力大、收缩大的氨纶丝弹性影响而降低，包芯纱捻度过小，不但使纱线强力下降，而且由于纤维松散会导致包覆效果不良，出现露丝和花色纱现象。因此选用385的较大捻系数，以保证纱线强力及包覆效果。采用43 mm×65 mm的较小罗拉中心距和2.5 mm的较小钳口隔距块，以确保罗拉钳口对纤维运动的控制能力，采用1.15倍的较小后区牵伸，使结构紧密的纱条进入前区，能够充分发挥主牵伸区对纤维的控制作用，有利于改善成纱条干。

包芯纱品种对基础管理要求较高，如果缺少芯纱就会失去弹性，织造时布面纬向出现类似泡泡状的褶皱，包覆不良就会出现芯纱裸露甚至出现花色纱。因此，操作上要求挡车工加强巡回，不仅要注意外包纤维断头，更要注意氨纶丝断头，避免无丝纺纱，处理断头时要先将无丝的一段纱处理掉再接头，接头时注意长丝要接上，接完头后检查；或者不要接头，将断纱拔下重新空管生头，断纱由专人集中处理。工艺上要优选钢丝圈型号，规范钢丝圈使用周期，减少芯纱损伤；规范芯纱的接批使用，做到合理接批，避免不同批号的氨纶丝弹性差异。设备上要求保全整机，逐锭校正导丝轮位置及锭子状态，逐一检查纺纱通道，确保通道光洁无毛刺，以减少断头；要适当缩短胶辊胶圈的使用周期，防止纱线条干波动。

包芯纱质量指标：条干CV13.3%，细节4个/km，粗节24个/km，棉结36个/km，平均断裂强力330 cN。

5.6 络筒工序

络筒工序两个品种单独生产，三组分混纺纱在Autoconer X5型络筒机上生产，重点是减少纱疵和毛羽增量及强力损失，保证良好的筒子成形。为控制纱疵，严格设置电子清纱器参数：棉结+240%；短粗节+160%，长度1.5 cm；长粗节+50%，长度20 cm；长细节-40%，长度20 cm。加强设备维护保证空气捻接状态正常，捻接强力达到原纱强力85%以上。

三组分混纺弹力纱在1332M型络筒机上生产，重点是减少毛羽增量和强力损失，合理控制张力，防止产生“小辫子”。为减少纱线及筒子磨损，采用400 m/min的较低络筒速度；通过设备整机，保证纱线通道光洁、无毛刺，避免芯纱损伤造成缺丝；由于包芯纱回弹性大，筒子张力不正常时，清纱器剪刀会把因回弹而变粗的纱线误切，因此关闭清纱器，使用人工打结。通过试验，设置合理的络筒张力，同时要求挡车工打完结送头时一定要拉直纱线，避免产生“小辫子”。

5.7 并捻工序

并线工序采用三组分混纺纱和三组分混纺弹力纱1∶1并合，由于两根纱线一个有弹力一个无弹力，设置合理的速度及张力以减少张力不匀、防止产生“小辫子”是难点。通过试验并线速度控制在380 m/min，弹力纱筒放在里排，无弹力纱筒放在外排，不加张力，两根纱利用自身张力退绕时，“小辫子”基本解决。为减少两根纱张力不匀，设备上加强对导纱轮及筒管夹头的维护与保养，防止导纱轮或筒管夹头转动不良造成张力不匀产生“小辫子”；操作上要求挡车工勤巡回，发现问题及时联系保全解决，同时加强清洁，减少飞花造成的通道堵塞。

倍捻工序采用21.4 m/min的较小卷绕速度，保证筒纱运转平稳、成形良好。根据纱号及使用要求，采用460的适中捻系数，捻系数比1∶1.272。质量控制的重点是减少弱捻及捻不匀，要求加强设备维护与保养，防止筒管夹头、辅助轮、龙带转动不良，锭盘、锭罐纱线包围角要一致，避免张力器内子弹头装反等；要求挡车工加强巡回，防止筒管缠回丝、落针位置不一致，造成质量下降；加强车间基础管理等。经过一系列的措施，生产的弹力股线质量稳定，较好地满足了后工序及布面质量要求。

弹力股线质量指标：条干CV 9.8%，细节0个/km，粗节2个/km，棉结5个/km，平均断裂强力780 cN。

6 结语

由于该品种三组分纤维颜色不同且羊毛含量较低，采用原料两步预混的工艺，实现了单纤维的充分混和。精准确定各组分纤维的投放比例是保证各组分纤维混纺比的关键。由于3种纤维含杂较少、卷曲数多，清棉工序宜采用“多松少打，柔和开松”的工艺配置；梳棉工序应遵循“低速度，紧隔距，快转移”的工艺原则，以减少锡林绕花，提高棉网清晰度；并条工序应加强基础管理，保证并合效果，减少色差及色偏；粗纱工序应加强对张力的控制，减少重量不匀率；细纱工序包芯纱的生产是关键，重点控制芯纱包覆不良和缺丝；络筒工序减少毛羽增量和强力损失以及弹力纱“小辫子”是关键；并线工序合理设置张力，减少张力不匀造成的“小辫子”；倍捻工序重在减少弱捻和捻不匀。通过以上工艺措施，生产的三组分弹力色纺股线质量满足了用户的需求。