有機(jī)棉暖姜纖維金黃連纖維噴氣渦流紗的生產(chǎn)

張 賽 張 梅 竇梅冉 馬夢琪 魏 悅

（德州學(xué)院，山東德州，253023）

隨著時代的快速發(fā)展，生活質(zhì)量顯著提高，人們對織物質(zhì)量和功能提出了更高的要求。與轉(zhuǎn)杯紡、摩擦紡等其他新型紡紗技術(shù)相比，噴氣渦流紡的紡紗速度快、紗線產(chǎn)量大、工藝流程短、產(chǎn)品制成率高、纖維可紡種類較多。噴氣渦流紗中的打圈纖維較多，呈閉環(huán)形毛羽，纖維兩頭端均纏繞在紗芯上，制成起絨產(chǎn)品后，絨面不易出現(xiàn)僵斑，絨毛細(xì)密且平整度較高，起絨厚度較厚，同時耐磨性、保暖性也較為理想。本研究中的噴氣渦流混紡織物可用于春秋冬季的T 恤或內(nèi)衣，最終產(chǎn)品既滿足了消費(fèi)者對服裝功能保健性、暖感舒適性的要求，也契合生態(tài)紡織品的市場消費(fèi)需求，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。本研究重點(diǎn)以有機(jī)棉/暖姜纖維/金黃連纖維60/20/20 14.6 tex 噴氣渦流紗為例，對其紡紗工藝以及成紗質(zhì)量進(jìn)行分析。

1 原料及紡紗工藝流程

1.1 原料性能

暖姜纖維源于大自然中的一種草本植物——姜，經(jīng)過萃取新鮮生姜中的有效成分，經(jīng)濃縮、干燥制成生姜提取物，并研磨成納米級粉體，再將其與天然木漿共混，最終得到暖姜纖維。該纖維具有天然的抗菌性能，對金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和白色念珠菌等常見菌體均具有較強(qiáng)的抑制性。此外，暖姜纖維還具有保暖、吸濕發(fā)熱、蓄熱保溫功能。金黃連纖維由金銀花、黃芩、連翹3 種天然植物中提取的有效成分與天然木漿混合而成，具有抗病毒、消臭、防螨等功能。有機(jī)棉用于混紡，可以改善織物的服用性能，使其具有較高的強(qiáng)力、較好的彈性、柔和的光澤和較好的保暖性、透氣性、吸濕性和染色性。暖姜纖維與金黃連纖維都以粘膠為載體，是纖維素纖維，而有機(jī)棉常采用新疆有機(jī)棉。其物理性能指標(biāo)見表1。

1.2 紡紗預(yù)處理

原料送入車間后要立即松包，使其保持吸濕狀態(tài)，并與車間溫濕度取得一定平衡。同時，由于暖姜纖維和金黃連纖維均是以粘膠為載體的纖維素纖維，為降低纖維的靜電性能，確保成紗質(zhì)量良好，需要在暖姜纖維和金黃連纖維上噴灑適量的水和抗靜電劑進(jìn)行紡前預(yù)處理［1］。

1.3 紗線品種和規(guī)格

綜合生產(chǎn)成本因素，兼顧暖感、抗菌抗病毒、消臭等功能，確定有機(jī)棉纖維/暖姜纖維/金黃連纖維的混紡比例為60/20/20，成紗號數(shù)為14.6 tex。

1.4 紡紗工藝流程

由于新疆有機(jī)棉含雜率較高，故需經(jīng)過開清棉、梳棉、精梳準(zhǔn)備以及精梳過程對新疆有機(jī)棉進(jìn)行有效除雜；暖姜纖維與金黃連纖維混和比例相同，將其共同經(jīng)過和毛工序，以提高混和效果，然后經(jīng)過梳棉工序制成混紡生條，再與精梳有機(jī)棉條經(jīng)過三道并條混和后進(jìn)行噴氣渦流紡紗。

2 各工序紡紗工藝

2.1 開清棉工序

暖姜纖維和金黃連纖維具有表面光滑、手感蓬松柔軟、長度整齊度較好、所含雜質(zhì)較少、短絨率低等特點(diǎn)?；旒徢靶鑼εw維和金黃連纖維進(jìn)行和毛，使暖姜纖維和金黃連纖維得以充分開松，有利于其混和均勻，同時實(shí)現(xiàn)給油的目的。

開清棉工序暖姜纖維與金黃連纖維的生產(chǎn)主要以開松、柔和打擊、梳理為主。為了提高纖維的伸直平行度并降低紡紗過程中的纖維損傷，工藝應(yīng)遵循“多梳少打，多收少落”的原則［2］。開清棉過程中涉及的主要工藝參數(shù)：抓棉機(jī)打手速度740 r/min，混棉機(jī)打手速度430 r/min，開棉機(jī)梳針打手速度480 r/min，成卷機(jī)綜合打手速度920 r/min。

2.2 梳棉工序

對于暖姜纖維與金黃連纖維混紡生條的生產(chǎn)，為了減少纖維之間的纏結(jié)以及棉結(jié)多的現(xiàn)象，應(yīng)對纖維進(jìn)行充分梳理。為了減少纖維損傷，應(yīng)遵循平穩(wěn)轉(zhuǎn)移的原則，并適當(dāng)降低錫林速度和刺輥速度。合理設(shè)置生條比例和牽伸倍數(shù)，可增強(qiáng)纖維間的抱合力、降低纖維卷曲程度，使纖維網(wǎng)平穩(wěn)轉(zhuǎn)移并減少纖維網(wǎng)脫落等。在梳棉過程中還會出現(xiàn)生條松散問題，其產(chǎn)生原因是壓輥的壓力不足，應(yīng)適當(dāng)加壓。針對暖姜纖維與金黃連纖維的特點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，梳棉工序主要工藝參數(shù)：刺輥速度690 r/min，錫林速度330 r/min，道夫速度70 r/min，刺輥與給棉板隔距0.48 mm，刺輥與錫林隔距0.18 mm。

2.3 并條工序

為了進(jìn)一步提高牽伸過程中纖維的伸直平行度與混紡均勻性，需保證喂入的棉條形狀良好，無斷邊、斷條、黏連等情況。并條工序采用三道并合，可明顯改善棉條結(jié)構(gòu)與重量不勻率［3］。在牽伸過程中，適當(dāng)加大羅拉隔距和膠輥壓力，用于解決由于纖維長度長造成牽伸力大的問題。此外，為了提高紗線的條干均勻度，應(yīng)使?fàn)可炝εc握持力達(dá)到平衡狀態(tài)并選擇較輕的熟條定量。采取順牽伸分配、較大的頭并后牽伸與羅拉隔距、較大的張力牽伸配置，以提高纖維的伸直平行度和增加條子的緊密性。并條工序主要工藝參數(shù)：定量頭并19.4 g/5 m，二并18.8 g/5 m，三并18.2 g/5 m；后區(qū)牽伸頭并1.77 倍，二并1.25 倍，三并1.32 倍。

2.4 噴氣渦流紡工序

噴氣渦流紗大致的紡紗過程：纖維須條先通過前羅拉輸出后經(jīng)過旋轉(zhuǎn)氣流，旋轉(zhuǎn)氣流所產(chǎn)生的負(fù)壓先將纖維吸入到導(dǎo)向部件，然后再將其吸入噴嘴；噴嘴內(nèi)部含有較多噴射孔，方向與噴嘴相切；當(dāng)壓縮空氣經(jīng)過噴射孔進(jìn)入噴嘴后，會形成旋轉(zhuǎn)氣流，旋轉(zhuǎn)氣流的作用是使纖維受力進(jìn)行回轉(zhuǎn)；在回轉(zhuǎn)過程中，纖維聚集程度發(fā)生變化，其中纖維尖端向中心聚集，尾端以纏繞的形式構(gòu)成其他纖維的表層，如此反復(fù)形成了由包纏纖維和芯纖維同時組成的噴氣渦流紗，最后經(jīng)過空心錠中心的紗線通道持續(xù)輸出噴嘴。紡出的噴氣渦流紗條干均勻、毛羽較少、強(qiáng)力較高，織物耐磨性和吸色性較好［4］。

噴氣渦流紡過程中的紡紗參數(shù)會直接影響紗線強(qiáng)力、紗線條干均勻度等性能，尤以噴嘴氣壓、前羅拉鉗口到錠子的距離、紡紗速度等因素對紡紗質(zhì)量的影響較大。本研究依據(jù)這3 個因素設(shè)計正交試驗(yàn)來優(yōu)化工藝參數(shù)。

2.4.1 正交試驗(yàn)

用戶對棉紗品質(zhì)的要求日漸增高，提升紗線質(zhì)量成為生產(chǎn)重點(diǎn)。以紗線強(qiáng)力、條干均勻度為質(zhì)量評價指標(biāo)，成紗條干CV值越低，紗線強(qiáng)力越大，成紗質(zhì)量越好。 紗線條干均勻度通過USTER ME100 型條干測試儀進(jìn)行測試，紗線強(qiáng)力則通過HD021N 型電子單紗強(qiáng)力儀進(jìn)行分析。測試條件保持恒定，溫度控制在（23±2）℃，相對濕度保持在（65±3）%。試驗(yàn)前，所有試樣須在上述測試條件下放置24 h 以上，使其回潮率得到平衡穩(wěn)定。為了選取最優(yōu)紡紗工藝參數(shù)，試驗(yàn)選取紡紗速度（因素A）、前羅拉鉗口到錠子的距離（因素B）和噴嘴氣壓（因素C）3 個因素，各因素選取3個水平進(jìn)行正交試驗(yàn)。因素水平見表2，試驗(yàn)方案及結(jié)果見表3，極差分析見表4。

表3 正交試驗(yàn)因素水平與試驗(yàn)方案結(jié)果

由表4 可以看出，根據(jù)極差大小可以分析出3個因素對兩個指標(biāo)影響重要程度的主次順序?yàn)椋杭喚€強(qiáng)力B>A>C，條干均勻度B>A>C，故三個因素的影響順序?yàn)锽>A>C。前羅拉鉗口到錠子的距離對紗線強(qiáng)力的影響較為明顯，紗線強(qiáng)力的最佳方案為A1B3C2；前羅拉鉗口到錠子的距離對條干均勻度的影響也較為明顯。綜合分析，確定A3B3C2的參數(shù)配置為最優(yōu)工藝，即紡紗速度330 m/min，前羅拉鉗口到錠子的距離20 mm，噴嘴氣壓0.50 MPa，此時紗線質(zhì)量相對最佳。

表4 極差分析

2.4.2 結(jié)果分析

與原紡紗工藝相比，在前羅拉鉗口到錠子的距離為20 mm 時，紗線的強(qiáng)力較高，紗線的條干均勻度較低。噴嘴氣壓對噴嘴內(nèi)氣流的軸向和切向速度有較大影響，隨著噴嘴氣壓的變化，噴嘴內(nèi)氣流的切向速度也隨之變化，二者呈正相關(guān)關(guān)系［5］。當(dāng)前羅拉鉗口到錠子的距離為20 mm 時，噴嘴氣壓增大，會導(dǎo)致紗線強(qiáng)力隨著噴嘴氣壓的增大呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，紗線的條干均勻度則隨著氣壓增大而逐漸增大。紡紗速度與紗線在氣流腔中的加捻時間存在一定的正相關(guān)性，即紗線加捻時間越短，纖維間的包纏作用就越弱，紗線強(qiáng)力也隨之降低。當(dāng)前羅拉鉗口到錠子的距離為20 mm 時，紗線強(qiáng)力會隨著紡紗速度的增大而逐漸增大，而紗線的條干CV則呈現(xiàn)先降低后增大的變化趨勢。

3 織物性能測試及分析

3.1 抗菌性能測試

織物抗菌性能參照FZ/T 73023—2006《抗菌針織品》的相關(guān)方法進(jìn)行測試，采用純棉針織物為對照組，試驗(yàn)菌落為金黃色葡萄球菌。通過計算菌落數(shù)得出有機(jī)棉纖維/暖姜纖維/金黃連纖維60/20/20 14.6 tex 噴氣渦流紗制成針織面料的抑菌率為77.1%，大于70%（標(biāo)準(zhǔn)要求），表明該混紡針織面料對金黃色葡萄球菌具有一定的抑制性。

3.2 透氣透濕性測試

織物透氣性或透氣率按照GB/T 5453—1997《織物透氣性的測定》，采用YG461E 型全自動透氣量儀進(jìn)行分析。測試結(jié)果表明，有機(jī)棉纖維/暖姜纖維/金黃連纖維60/20/20 14.6 tex 噴氣渦流紗制成針織面料的透氣率平均值為7 390.8 mm/s。織物透氣性與織物厚度、緊度及織物組織結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，該針織面料較輕薄且線圈結(jié)構(gòu)松散，故其透氣性較好。根據(jù)FZ/T 73022—2012《針織保暖內(nèi)衣》的標(biāo)準(zhǔn)要求，針織面料的透氣率應(yīng)不小于180 mm/s，故該混紡紗針織面料的透氣性能較好［6］。

織物透濕性參考GB/T 12704.2—2009《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第2 部分：蒸發(fā)法》，采用M216A 型織物透濕量測試儀進(jìn)行測試［7］。測試結(jié)果表明，有機(jī)棉纖維/暖姜纖維/金黃連纖維60/20/20 14.6 tex 噴氣渦流紗制成針織面料的平均透濕量為944 g/（m2·d）。

3.3 保溫性能測試

保溫性測試使用YG（B）606E 型平板式保溫儀，依據(jù)GB/T 11048—2018《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下熱阻和濕阻的測定（蒸發(fā)熱板法）》中的方法進(jìn)行試驗(yàn)［8］。測試結(jié)果表明，有機(jī)棉纖維/暖姜纖維/金黃連纖維60/20/20 14.6 tex 噴氣渦流紗制成針織面料的保溫率平均值為35.35%。根據(jù)FZ/T 73022—2012《針織保暖內(nèi)衣》的標(biāo)準(zhǔn)要求，針織面料的保溫率應(yīng)大于30%，所以該面料具有一定的保溫效果。

4 總結(jié)

根據(jù)纖維性能特點(diǎn)，通過噴氣渦流紡將有機(jī)棉纖維、暖姜纖維和金黃連纖維進(jìn)行混紡，纖維的凝聚、轉(zhuǎn)移、加捻全部借助氣流完成，可紡制出毛羽少、強(qiáng)力高、抗起球性好的混紡紗線。該混紡紗將有機(jī)棉纖維的舒適柔軟與功能性纖維保溫、抗菌等特性相結(jié)合，充分發(fā)揮了各種纖維的優(yōu)勢，提高了產(chǎn)品附加值。綜合生產(chǎn)成本因素，兼顧暖感、抗菌抗病毒、消臭等功能，確定有機(jī)棉纖維/暖姜纖維/金黃連纖維的混紡比例為60/20/20。采用正交試驗(yàn)優(yōu)化了噴氣渦流紡主要紡紗工藝參數(shù)。對混紡紗織物保溫性、透濕透氣性能和抗菌性能進(jìn)行測試，結(jié)果表明以上各項(xiàng)性能均滿足織物的質(zhì)量和功能要求。隨著紡織行業(yè)的不斷發(fā)展，功能性紡織品受到青睞，本研究混紡紗具有廣闊的市場前景。