丙纶与低质量分数不锈钢纤维混纺纱生产工艺设计

濮 平，陆艳雯，何卫星，丁 明，朱永熙

（江苏省纺织研究所股份有限公司，江苏 无锡 214000）

随着科学技术的不断发展和进步，纺织产品越来越偏向功能化，应用领域也越来越广，不再局限于人们日常生活中熟悉的服装、家纺领域，还涉及电子工业、医疗卫生、交通运输、航空航天及新能源等多个领域。本研究选用丙纶与低质量分数不锈钢纤维进行混纺，将少量不锈钢纤维均匀混入常规纤维中，生产出兼具防静电和抗菌等功能的产业用纱线制品。关于丙纶抗静电过滤材料已经有相关研究[1]，与针刺加工方法不同，本产品采用环锭纺设备进行加工，制成的纱线制品一般用作工业过滤材料，广泛应用于化工、轻工、制药、电子、食品等领域，以解决工业生产过程中粉尘产生静电，引起爆炸和燃烧的问题。

1 纤维性能

丙纶是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制的合成纤维，原料来源丰富，产量仅次于聚丙烯腈纤维，分子结构简单，由碳、氢两种元素构成，因此，其化学结构比较稳定，密度在化学纤维中最小，强度较高，回弹性好，耐磨性较高，耐反复弯曲性能优于其他合成纤维，抗微生物性好，不霉不蛀，是五大纶中唯一完全环保、安全、无污染的纤维[2]。

不锈钢纤维力学性能优异，有较好的挠曲性，因此具有可纺性和良好的导电性，耐高温，耐腐蚀，在空气中不易氧化，目前在纺织领域得到了广泛应用。

2 纺纱工艺设计

2.1 原料选择

选用2.78 dtex×51 mm过滤专用纳米复合丙纶纤维。

不锈钢纤维选择316L不锈钢纤维牵切条，规格：条重定量6.00 g/m，纤维直径12 μm，纤维长度40～50 mm。该不锈钢纤维条重稳定，整齐度高，纤维卷曲，可纺性好。

2.2 纺纱规格确定

不锈钢纤维的质量分数不仅会影响产品最终防静电性能的优劣，还会影响纺纱过程的难易程度。一般情况下，不锈钢纤维质量分数越高，织物的电磁屏蔽性能越好，相应的可纺性能越差，纺纱难度也越高[3]，与防静电工作服、高压屏蔽服相比，用于过滤的产品不锈钢纤维质量分数可偏低控制。因此，为保证纺纱过程顺利进行，最终确定产品规格为49.2 tex丙纶97%/不锈钢3%。

2.3 纺纱工艺流程

第一步：丙纶纤维经过开清棉工序制成一定大小的棉卷，再将棉卷经过梳棉工序加工制成一定质量的丙纶生条。

第二步：丙纶生条+不锈钢纤维牵切条→FA302并条机（五道并合）→A456粗纱机→FA503细纱机→GA014MD络筒机→并纱机→捻线机。

3 各工序生产工艺及技术措施

3.1 清花

清花要坚持“多松少打”的原则，适当减缓打手速度，打手与尘棒之间的隔距适当加大，减少对纤维的损伤。由于纤维含杂少，尘棒之间的隔距适当减小可以有效防止纤维下落，卷子质量偏差控制在±100 g以内，不匀率在1.1%以下，正卷率在98.0%以上。

3.2 梳棉

梳棉要选用合适的分梳原件，采用化纤型金属针布，避免纤维充塞针隙和缠绕锡林。考虑采用“慢速、较大隔距”工艺，锡林、刺辊、盖板、漏底隔距适当放大，合理设计生条定量，控制在17.5 g/5 m左右。

3.3 并条

为了充分混合，采用五道分步混并，头并采用1根不锈钢纤维条和5根丙纶生条同时喂入，二并采用3根头并和5根丙纶生条同时喂入，三并采用2根二并和5根丙纶生条同时喂入，使配比为丙纶97%/不锈钢3%，再通过四并、五并同时喂入8根条子并合，使丙纶和不锈钢纤维尽可能混合均匀，最后一道并条出条定量控制为42 g/10 m。

丙纶和不锈钢纤维都属于长纤维，在生产过程中车速要适当减缓，如果存在纤维须条绕皮辊的现象，还需要撒适量滑石粉缓解。另外，并条机的隔距要偏大设置，尤其是头并、二并和三并，要保证纤维牵伸开，同时要避免因隔距过大导致纤维被拉断。三并和四并隔距可适当减小，以保证纱条条干均匀度。并条工艺参数设置如表1所示。

表1 并条工艺参数

配比计算：丙纶生条定量3.50 g/m，不锈钢纤维牵切条定量6.00 g/m。

3.4 粗纱

可以采用“重加压，较大隔距”工艺配置，保证牵伸顺利进行，改善重量不匀、条干不匀的情况。由于丙纶较为蓬松、光滑，粗纱捻度宜偏大设置，这一举措可以减少粗纱的意外牵伸，提高成纱品质。本次试纺的是12 S粗支纱，粗纱定量设置要考虑到细纱机的最小牵伸倍数在10倍左右，因此，粗纱定量设置为6.2 g/10 cm。粗纱工艺参数如表2所示。

表2 粗纱工艺参数

3.5 细纱

由于制成的纱支较粗，牵伸过程中所需牵伸力较大，摇架压力宜适当放大。另外，为了提高纱线力学性能，减少成纱毛羽，考虑将细纱捻系数设定在350～400。细纱工序是制成纱线的关键步骤，一旦制成纱线就不能再调整，所以需要合理设置细纱工艺参数，务必保证纱支和捻度不出问题，同时要保证成纱条干均匀，减少粗细节及毛羽数。因此，可以秉持“重加压，大后区罗拉隔距，小后区牵伸倍数”工艺原则控制成纱质量。丙纶和不锈钢纤维都属于中长化纤，第一，皮圈钳口隔距可适当放大，避免因为隔距小而造成牵伸不开，产生不匀。第二，阶梯曲面下销的弧度可适当减小，以减小摩擦力界的强度，从而减小罗拉加压。第三，要放大后区隔距、增大后罗拉加压，以减少粗细节。第四，生产粗支纱时，为控制纱线卷绕时的气圈张力和形态，钢丝圈质量偏大掌握，保证卷绕紧密。细纱工艺参数如表3所示。

表3 细纱工艺参数

3.6 络筒

络筒工序主要是将管纱加工成一定大小的筒子，方便后道运输和加工，主要以控制纱疵为目的，由于短粗节约占纱疵的80.0%，短粗节控制要从严掌握。根据纱线情况合理调整电子清纱器工艺参数，以有效清除纱疵，提高成纱质量。槽筒速度适当减缓，减少毛羽的产生。另外，加装食品级蜡盘上蜡装置，以减少毛羽掉落的问题。

3.7 并纱

并纱是捻线的准备工序，将两根单纱合并到一起，为减少毛羽掉落，加装食品级蜡盘上蜡装置。

3.8 捻线

捻线工序需要进行适当改造，解决纱线弹性较大、纱支较粗的问题，尽量减少接头，控制好成形质量，有利于后道生产。

4 纱线质量检测

制成纱线49.2 tex×2的丙纶97%/不锈钢3%混纺纱质量指标如表4所示。

表4 成纱质量指标

5 结语

（1）在生产不锈钢纤维混纺纱线时，要根据不同纤维的特性对各道工序工艺参数进行合理调整，使纱线达到最理想的效果。

（2）由于生产过程中金属纤维在混纺纱中所占比例小，为了让混合更加均匀充分，应采用多道混并，确保其达到理想的混纺比例。

（3）由于生产粗支纱粗纱出条定量较大，粗纱捻度要合理配置，粗纱车速也要合理控制，防止在细纱工序出现牵伸不开或牵伸不匀的现象。

（4）在络筒、并纱工序需要采用食品级蜡盘，减少后道工序毛羽的产生，满足产品在食品加工领域的应用需求。