純棉蓬松紗及制品的研發(fā)

   1　蓬松紗的開發(fā)　　

　　蓬松紗的開發(fā)首先要改造現(xiàn)有環(huán)錠紡紗機(jī)的成型機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)試驗(yàn)出相對應(yīng)的整漿工藝，以及選擇織造適宜的筘密、綜眼，以保障蓬松紗的工藝通過性能良好。后處理則是保證蓬松性能顯現(xiàn)的關(guān)鍵，以恰當(dāng)?shù)墓に嚄l件，使蓬松紗的網(wǎng)絡(luò)主體不變形，則能充分顯現(xiàn)純棉產(chǎn)品的超級蓬松，特別柔軟豐厚而又輕盈、舒適的特殊功能，使純棉制品以前所未有的新穎面貌呈現(xiàn)在用戶面前，為市場增添活力。

　　以棉、毛、絲、麻等天然纖維與化纖、合纖混紡、交捻、包纏，以改變其功能性，是20世紀(jì)八、九十年代的主攻方向，但未改變其產(chǎn)品的基本特性。進(jìn)入21世紀(jì)，產(chǎn)品中出現(xiàn)了無捻紗制品，在起圈產(chǎn)品中曾轟動一時(shí)。純棉毛巾使用了無捻紗，則毛巾的毛圈無比蓬松、柔軟，用以擦面潔身，立感松軟無比，被譽(yù)為美容護(hù)膚巾，但這種產(chǎn)品由于維系纖維抱合力的捻度被解除，紗線變成了平行狀散纖維，故軟如棉絮，失去了結(jié)構(gòu)牢度，洗滌過程中落絨率很高，使用次數(shù)極大降低，故只易干用，極大地降低了無捻紗產(chǎn)品的使用范圍。而且毛圈呈散纖維狀，其彈性也顯欠缺，給人的質(zhì)感是柔軟有余，蓬松不足。

　　我公司設(shè)計(jì)的超級蓬松紗產(chǎn)品是在嘉興學(xué)院設(shè)計(jì)生產(chǎn)的螺旋抱合器上紡制的，純棉超級蓬松紗制品的生產(chǎn)是我公司獨(dú)立開發(fā)的工藝技術(shù)，產(chǎn)品有無捻紗的手感，卻不易落絨，純棉產(chǎn)品比重卻只有同結(jié)構(gòu)純棉紗支的1/3。而彈性的充盈性卻又有合纖蓬松紗的效果，是當(dāng)前市場上尚未出現(xiàn)的新型制品，具有超前的獨(dú)創(chuàng)性。

　　鑒于產(chǎn)品特殊良好的應(yīng)用性和極其舒適柔軟、輕盈、蓬松又有彈性的特點(diǎn)，蓬松紗制品將會成為紡織品中的新寵。

　　2　環(huán)錠紡純棉蓬松紗成紗機(jī)理與工藝方法

　　2.1　螺旋抱合器的成紗機(jī)理

　　螺旋抱合器是安裝在FA 506環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上的一個(gè)成紗裝置，除細(xì)紗機(jī)固有的牽伸羅拉、皮圈、錠子等成紗機(jī)構(gòu)外，還需在搖架之上安裝一只螺旋抱合器以及芯線退繞架。紡紗中芯線從上下前羅拉后方喂入，在螺旋抱合器張力控制下與粗紗棉條復(fù)合紡紗。其成紗機(jī)理是粗紗棉纖與芯線的網(wǎng)絡(luò)包覆過程，因錠子所產(chǎn)生的捻度由前羅拉鉗口傳遞，在螺旋抱合器的作用下，前羅拉引出的須條由扁平狀改變成圓形，其間須條成紗時(shí)產(chǎn)生了纖維轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，張力大的纖維產(chǎn)生向紗線內(nèi)部轉(zhuǎn)移的趨勢。張力小的纖維則向外轉(zhuǎn)移，而紗線受錠子旋轉(zhuǎn)作用不斷成紗，這種過程則使棉纖形成網(wǎng)絡(luò)包覆。且紗線內(nèi)部的纖維由于捻縮效應(yīng)而形成內(nèi)緊外松的立體結(jié)構(gòu)，使紗變得蓬松，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)紗的支撐應(yīng)力，故其回能度提高。

　　2.2　環(huán)錠紡制備蓬松復(fù)合紗的技術(shù)、工藝分析（見圖1）

　　2.2.1　芯線的退繞方式：

　　芯線的退繞方式對于紡制蓬松紗是非常關(guān)鍵的。如果在紡紗過程中芯線張力不穩(wěn)定，將會影響到包覆效果。

　　2.2.2　芯線的排列

　　環(huán)錠細(xì)紗機(jī)錠距是70 mm，原有機(jī)構(gòu)的整體排列已很緊湊。在傳統(tǒng)細(xì)紗機(jī)上改造使其能紡制蓬松復(fù)合紗，與每個(gè)錠子相對應(yīng)，參與芯線卷裝必須合理排放。方法是將芯線卷裝放置在細(xì)紗機(jī)的頂部，用滑動軸承套裝在筒子架的空心軸上，芯線在退繞張力的作用下沿徑向退繞。

　　中空結(jié)構(gòu)是由兩種機(jī)制的作用而產(chǎn)生的：一是由于須條內(nèi)部的纖維流動造成；另一個(gè)是由于加捻過程中須條邊緣的外層纖維較須條中央的內(nèi)層纖維受到更大的張力。

　　圖1　純棉蓬松紗技術(shù)路線

　　2.2.3　純棉蓬松紗復(fù)合成紗加工工藝

　　由芯線張力器控制芯線的張力，通過導(dǎo)輪裝置控制芯線喂入短纖加捻區(qū)的位置，保證芯線與短纖在復(fù)合加捻時(shí)芯線始終處于加捻三角區(qū)中心。該方法的具體特證如下。

　　1）在環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的雙區(qū)三羅拉牽仲機(jī)構(gòu)上，短纖須條仍由喇叭口喂入并經(jīng)搖架牽伸機(jī)構(gòu)牽伸，芯線則從握持的前羅拉鉗口喂入與被牽伸的短纖須條匯合：

　　2）芯線由前羅拉輸送喂入短纖須條加捻區(qū)時(shí)，芯線由一精密制造的導(dǎo)輪傳送并控制其準(zhǔn)確地對準(zhǔn)短纖須條中心，與短纖須條匯合后共同進(jìn)入加捻三角區(qū)復(fù)合加捻：

　　3）芯線張力由特定的張力裝置控制，當(dāng)長絲與短纖須條在加捻三角區(qū)同軸復(fù)合加捻時(shí)，芯線的張力值大于（或等于）短纖須條的張力值（約30 ～ 45 cN）；

　　4）細(xì)紗機(jī)環(huán)錠加捻系統(tǒng)對復(fù)合紗線施加的捻系數(shù)以280 ～ 330為宜；

　　5）達(dá)到好的包覆效果，作為芯線的紗在整個(gè)復(fù)合紗的比例以低于35%為好。

　　3　純棉蓬松紗應(yīng)用中的技術(shù)難度與解決方法

　　3.1　紡紗

　　環(huán)錠細(xì)紗機(jī)紡制中空紗主要的難度是棉纖維的包覆勻度?！阈揪€為長絲者好包，因其無捻?xiàng)l干均勻，一般不漏芯。而芯線為紗時(shí)則必須用S捻向紗包Z捻中空紗。Z捻芯線包S捻向紗，否則芯線重捻，給織造帶來粘紗疵病。芯線為合股線時(shí)，因雙線捻結(jié)圓潤度差，包覆勻度受捻度大小，解捻離散系數(shù)變化而影響包覆均勻度，故芯線與包覆纖維比例比紗芯要小。

　　3.2　漿紗

　　蓬松紗的芯線水溶性聚乙烯醇纖維(PVA)溶融溫度為80 ～ 90 ℃，但在含濕狀態(tài)下，60 ℃即可收縮膨脹再而喪失強(qiáng)力，故漿紗是一大難度。常規(guī)棉紗的漿紗多采用淀粉或改性淀粉漿，為水溶性漿料。壓漿后烘筒或熱風(fēng)干燥，都超過PVA膨化溶融狀態(tài)。若用絞紗上漿溫度宜為常溫25 ℃ ± 5 ℃，脫水后40 ～ 50 ℃烘紗機(jī)余熱烘干。若采用烘筒漿紗機(jī)，則宜低能力，低溫度烘干，烘筒溫度控制在100 ℃以內(nèi)，熱風(fēng)溫度在110 ℃以下，靠棉纖包覆紗的強(qiáng)力帶動PVA紗運(yùn)行。漿紗以低上漿率5 % ～ 6 %為宜（毛巾起毛經(jīng)），漿槽溫度40 ～ 50 ℃，漿紗速度25 ～ 30 m/min，伸長率約1 %，水漿法在可溶性纖維中的應(yīng)用是迫于無耐的辦法。蓬松紗好采用無水上漿，以溶劑性成膜劑，低溫風(fēng)干。產(chǎn)品后整理中要可溶于堿劑或表面活性劑的漿料為主：。但此工藝無可借鑒、筆者尚在試制中。

　　3.3　PVA的快速檢測　　　　
　　
　　要做好蓬松紗制品的品質(zhì)，水解PVA程度的好壞是要素。可溶性PVA可溶解于沸水中，但仍以膠體狀存在于纖維及煉液中，若清洗不凈，干燥后直接影響到制品的柔軟性和蓬松度。故煉浴中的快速檢測成為掌握制品中PVA殘存量的重要手段。 一般可用碘化鉀法檢測，即將100%的碘化鈣10g溶解于90 g蒸餾水中，再加入0.635 g碘攪拌至全溶，并以1 000 ml甲醇稀釋制成試劑，滴入蓬松紗制品上，呈褐色——微黃說明PVA存在，無色度變化則已洗凈。另一方法是硼酸法，即40 g/L的硼酸溶液滴于煉布上，呈青色色變的說明有PVA殘存，無色變的則已洗凈。

　　4　流程中的工藝要點(diǎn)

　　4.1　紡紗

　　1）環(huán)錠紡PVA芯線占紗重的30%為宜，多不超過35%，否則覆蓋性降低，比例過大成品蓬松度欠佳，包覆紗易斷紗促堆，形成棉結(jié)。

　　2）捻系數(shù)300 ～ 350為宜。

　　3）梳棉工序采用低速度、重定量、小張力的工藝措施，加大刺輥與給棉板隔距，適當(dāng)降低刺輥及道夫速度，增大錫林與刺輥的線速比，控制相對濕度在60% ～ 70%時(shí)棉網(wǎng)質(zhì)量良好。

　　4）粗紗捻系數(shù)67，減少須條意外牽伸，控制粗紗伸長在1 %以內(nèi)。

　　4.2　準(zhǔn)備工序

　　由于PVA芯線滑爽與棉纖界面摩擦系數(shù)小，易產(chǎn)生滑移，造成包覆層離散堆積露芯，故絡(luò)筒、整經(jīng)工序盡量減少導(dǎo)鉤，張力盤的摩擦阻力，在工藝暢順的前提下減小紗線張力，降低卷繞速度。

　　漿紗在未解決無水上漿前，宜用變性淀粉，如CMS、磷酸脂淀粉，羥乙、羥丙基淀粉等漿料的低溫上漿(30 ℃以下)。絞紗上漿烘干溫度 < 50 ℃，漿紗機(jī)上漿則因有張力，故在小運(yùn)行張力下，烘筒溫度 < 100 ℃，熱風(fēng)溫度 < 110 ℃的環(huán)境下烘干。

　　4.3　織造

　　為避免包覆層堆積結(jié)球，宜用小張力、大綜眼、稀筘路措施，以減少綜筘對蓬松紗的刮擦。

　　4.4　　水解PVA

　　常溫常壓溢流法：浴比1:8 ～ 1:10，溫度100 ℃，時(shí)間60 min后放液，室溫水洗15 min。

　　高溫高壓溢流法：浴比1:8 ～ 1:10，溫度105 ～ 110 ℃，時(shí)間50 min，放液后室溫水洗15 min。

　　5　純棉蓬松紗毛巾制品實(shí)例

　　5.1　純棉蓬松紗的技術(shù)指標(biāo)

　　純棉蓬松紗（10S）的千米重量為26.24 g，與同支數(shù)棉紗比輕45 %。

　　5.2　純棉蓬松紗毛巾的開發(fā)

　　5.2.1 純棉蓬松紗毛巾的開發(fā)

　　5.2.2 同支數(shù)規(guī)格毛巾的厚度比較（表2）


　　5.2.3　容水性

　　純棉超級蓬松毛巾30 s 容水500 ml，比一般全棉毛巾容水多230 ml；60s容水300 ml，比一般全棉毛巾容水性多100 ml。

　　5.2.4　蓬松性（壓縮蓬松度）（表3）


　　6　發(fā)展與預(yù)測

　　環(huán)錠紡蓬松紗只是蓬松紗的一種，它的好處是可在原有環(huán)錠紡細(xì)紗機(jī)上安裝一套芯線輸紗裝置，將芯線輸入到成紗牽伸區(qū)即可生產(chǎn)，紡紗廠可在不增加大量投資的條件下生產(chǎn)出蓬松紗。而且這種紗線有固定的捻回?cái)?shù)，還可用以生產(chǎn)蓬松無捻紗制品。另一種蓬松紗結(jié)構(gòu)與環(huán)錠紡蓬松紗結(jié)構(gòu)相同，也是芯線包覆成紗，但是用轉(zhuǎn)杯紡成紗，棉纖圍繞芯線網(wǎng)絡(luò)成紗，其中空構(gòu)架更加牢固，其制品蓬松性優(yōu)于環(huán)錠紡紗。

　　還有一種形成蓬松紗效應(yīng)的紡紗方法，即用可溶性PVA與棉纖混紡，環(huán)錠紡紗捻度經(jīng)向分布是外層加捻大、內(nèi)層加捻小，在同一個(gè)紗線截面上加捻分布差異，當(dāng)PVA溶解時(shí)產(chǎn)生的膨脹與收縮作用使成紗的纖維應(yīng)力產(chǎn)生調(diào)整。內(nèi)層纖維捻度小，溶去PVA后空間大，使棉纖有條件產(chǎn)生彈性伸直而向外側(cè)轉(zhuǎn)移，從而出現(xiàn)空心化。這種蓬松紗比例可擴(kuò)大到37 % ～ 40 %。但由于纖維間抱合力降低，摩擦力小，故強(qiáng)度損失大，形成制品后脫毛率增大。故設(shè)計(jì)及生產(chǎn)蓬松紗制品時(shí)編織密度必須考慮到蓬松紗溶融纖維后的體積變化，適度加大編織密度，以使成品有足夠的編織強(qiáng)力，鎖信蓬松后的纖維，以減少脫毛率。

　　蓬松紗的開發(fā)使純棉織物質(zhì)感產(chǎn)生了變化，同等支數(shù)紗纖維耗量相等，但制品更顯厚實(shí)、松軟。同樣的組織結(jié)構(gòu)產(chǎn)品手感卻更加柔軟有彈性。其吸濕性、保濕性、保暖性、隔熱性、舒適性都比常規(guī)棉紗制品有改善和提高，使棉織物的品質(zhì)得到極大改進(jìn)，為此蓬松紗的推廣應(yīng)用將會帶動各種紡織制品開發(fā)出更多新穎舒適的新品，使生活用品發(fā)生質(zhì)的飛躍。
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