色紡紗混和方式及工藝優(yōu)化

劉建農(nóng) 鄭敏博 沈 均 曾令璽 陳 軍

［1.際華三五四二紡織有限公司，湖北襄陽，441000；2.湖北省功能性面料重點實驗室，湖北襄陽，441000；3.湖北省先進紡紗技術(shù)工程實驗室（武漢紡織大學），湖北武漢，430200］

色紡紗織制的面料不僅僅只是穿著舒適、鮮明，更兼具許多功能性特色，可滿足人們越來越個性化的穿著要求。色紡紗是采用纖維先染色后紡紗的一種新穎紗線，它顛覆了長期以來采用先紡紗后染色再織造的傳統(tǒng)工藝［1］。但市場上有色纖維種類繁多，生產(chǎn)不同規(guī)格的色紡紗線給生產(chǎn)企業(yè)的管理與質(zhì)量控制帶來很多困難，既要防止有色纖維混入其他品種，還要確保生產(chǎn)工藝順暢，混和效果優(yōu)良。本研究采用黑色石墨烯改性莫代爾纖維（以下簡稱石墨烯纖維），以生產(chǎn)莫代爾纖維/石墨烯纖維85/15 9.8 tex 集聚紗為例，探討生產(chǎn)色紡紗的紡紗工藝［2］。

1 原料的選擇

在常規(guī)有色纖維中，根據(jù)用戶對質(zhì)量的需求，我們一般選擇規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)常用規(guī)格、斷裂強度適中、回潮率穩(wěn)定、色度單一的有色纖維［3］。采用常規(guī)有色纖維生產(chǎn)的混紡紗，色差小，強力CV小，布面色澤視覺感好。本研究例舉品種原料主要性能指標見表1。

表1 原料主要性能指標

2 有色纖維的預處理

有色纖維性能差異大，有的纖維可以直接在清棉生產(chǎn)，而許多纖維因其體積比電阻較大，需要對其做預處理（如防靜電處理）方能正常生產(chǎn)，否則會在生產(chǎn)中產(chǎn)生靜電而纏繞羅拉、膠輥等，如芳綸1313 等纖維要通過抗靜電劑FK‐35 來做預處理，而亞麻纖維則需要和麻油的處理來增加其適紡性能。當這些纖維經(jīng)過處理后，方可與其他纖維混和堆包或單獨堆包，經(jīng)過清棉的抓取、開松、混和、排除部分短絨或雜質(zhì)后，制成滿足質(zhì)量要求的卷，供梳棉機使用。在生產(chǎn)莫代爾纖維/石墨烯纖維85/15 9.8 tex 集聚紗時，這兩種纖維均不必做紡前預處理（如果有色纖維為石墨烯改性錦綸時，則必須要做紡前預處理），可以直接獨自堆包打卷，也可以按比例混和堆包打卷。

3 混和方式

在生產(chǎn)色紡品種之前，首先要根據(jù)訂單量的多少、各纖維的特性（纖維回潮、扭曲度等）、個別纖維的適紡難度及梳棉工序分梳纖維時的狀況等，來確定更合適的混和工藝［4］。做好色紡紗的關鍵點就是如何將有色纖維與其他的纖維混和均勻，以達到分梳順暢、生產(chǎn)便捷、質(zhì)量達標的要求，使色織布面的色纖維分布均勻，布面棉結(jié)或短粗節(jié)少。在常見的混紡品種生產(chǎn)中，一般為清棉圓盤內(nèi)混和（包混）與并條導條混和（條混），但對于色紡紗品種，為達到混和均勻的效果，在沒有專門的有色纖維混和設備、或?qū)ｉT的打樣機的條件下，我們根據(jù)生產(chǎn)訂單量及訂單質(zhì)量要求、品種適紡難易程度等，常采取以下幾種混和方式。

3.1 包混

小批量打樣生產(chǎn)時，可由人工將兩種或多種纖維按比例堆入圓盤內(nèi)，如果纖維總投入量少（200 kg 左右），采用人工混和后直接堆包打卷生產(chǎn)；投入纖維量較多時，人工混和費力耗時，且不易混和均勻時，可由抓棉機抓取盤內(nèi)均勻堆放的各色纖維，并進行打包后再堆入圓盤內(nèi)，然后進行正常打卷生產(chǎn)。包混多用于纖維性能差異較小或中粗號混紡品種。若莫代爾纖維/石墨烯纖維85/15 9.8 tex 集聚紗采用這種混和方式生產(chǎn)時，因各纖維特性有差異，混和卷在梳棉分梳狀況不太好，如棉網(wǎng)清晰度差等。所以大批量生產(chǎn)莫代爾纖維/石墨烯纖維85/15 9.8 tex 集聚紗時，為提升包混卷的棉網(wǎng)質(zhì)量，我們并不采取直接包混，而是對這兩種纖維采取各自堆包打卷，再制成生條的工藝，即按下面的條混方式進行生產(chǎn)。

3.2 條并精工序混和

不論是對于棉型精梳機還是化纖型精梳機，當采用條并精工序混和方式生產(chǎn)有色纖維時，將有色纖維與其他纖維先經(jīng)條并卷工序混和后，再經(jīng)精梳工序分梳混和，做成含有色纖維的精梳條。該混和方式僅用于特殊纖維的品種，一般使用的不多。

3.3 條混

條混作為常見的混和方式分為兩種：一是直接混和，即將兩種或多種纖維生條按比例在并條頭道直接并合混和，在經(jīng)2 道～3 道（或更多道）并合做成熟條；二是漸進遞增混和，即先將要混和的部分有色纖維生條與主導纖維生條先預混做成預并條，然后將其與主導纖維生條再經(jīng)兩道并合，做成熟條。如批量生產(chǎn)莫代爾纖維/石墨烯纖維85/15 9.8 tex 集聚紗時，將莫代爾纖維與石墨烯纖維各自堆包生產(chǎn)打成卷子，經(jīng)梳棉制成不同定量的生條，分別采取以下兩種混和方式：一是直接混和方式，即頭并用6 根莫代爾纖維生條和1 根石墨烯纖維生條上機混和；二是漸進遞增混和方式，即預并用5 根莫代爾纖維生條和3 根石墨烯纖維生條制成預并條，頭并再用4 根莫代爾纖維生條和3 根莫代爾纖維/石墨烯纖維預并條再進行混和。條混中的直接混和操作簡單，但并合道數(shù)較多，易增加并合時的紗疵；而漸進遞增混和方式的操作稍顯麻煩，但混和更均勻。生產(chǎn)莫代爾纖維/石墨烯纖維85/15 9.8 tex 集聚紗時，通過觀察兩種條混方式紗線的纖維分布形態(tài)，發(fā)現(xiàn)直接混和的粗紗與細紗表面偶有或白或黑的纖維集聚，即混和不勻現(xiàn)象。因此對于該品種，我們逐步由直接混和方式改為漸進遞增混和方式，混和的均勻性得到了保證。

3.4 包混加條混的混和

對于兩種纖維在混紡比例相差較大時，可以先將占比例較大的部分纖維與另一種纖維在圓盤內(nèi)按比例堆包、打卷制成混和生條，占比例大的另一部分纖維也單獨打卷制成生條，然后將這兩種生條再在并條機上按比例進行混和，以達到混和均勻的效果。如采用這種混和方式生產(chǎn)莫代爾纖維/石墨烯纖維85/15 9.8 tex 集聚紗時，先將莫代爾纖維與石墨烯纖維按60/40 的配比在圓盤內(nèi)堆包打卷，制成混和卷子，再經(jīng)梳棉做成混和生條，先預并一道；而另一部分莫代爾纖維也單獨打卷做成生條，該生條與前述預并混和條再在并條機上按照設計并合數(shù)進行3 道～4 道混和，從而達到85/15 的混紡比。采用這種混和方式時，要求在清棉圓盤內(nèi)不同纖維種類堆包務必要均勻排放，還要將開始和快結(jié)束時生產(chǎn)的卷子與中間生產(chǎn)的卷子分開放置，分開做成生條，然后在預并時，將有色差的生條按顏色深淺搭配并合。這種混和方式的混和效果較好，但操作時的工作量很大且麻煩，多適于小批量色混紡訂單。因此，大批量生產(chǎn)莫代爾纖維/石墨烯纖維85/15 9.8 tex 集聚紗時，不宜采用該混和方式。

綜上所述，色紡紗的混和方式：一是包混，主要針對打樣品種、纖維適紡難度大的品種或纖維特性接近的中粗號紗品種，混和過程簡單但影響分梳效果；二是條并精工序混和，適用于部分需要經(jīng)過精梳的色紡紗品種，其混和流程長，混和均勻，但品種生產(chǎn)受限；三是條混，可以采用直接混和，即將兩種及以上纖維的生條在并條機上直接混和，混和過程簡單但混和不太均勻；也可以采用漸進遞增混和，其混和過程稍麻煩但混和均勻，大多數(shù)品種均按條混方式生產(chǎn)；四是包混加條混，適合生產(chǎn)兩種纖維配比差異較大的且訂單量較少的品種，混和過程麻煩但混和均勻。

4 生產(chǎn)工藝要點及相關參數(shù)的選擇

在生產(chǎn)色紡紗品種過程中，因各纖維特性的差異，導致各工序的生產(chǎn)工藝也各有差異，但關鍵要素就是通過實施合理的生產(chǎn)工藝［5］，達到混和便利、開松容易、分梳順暢、并合有序、牽伸合理、色差均勻、質(zhì)量上乘的效果。具體生產(chǎn)工藝流程及相關工藝參數(shù)如下。

4.1 清棉工序

無論是包混還是條混，在第一道工序生產(chǎn)色紡品種時，以莫代爾纖維/石墨烯纖維85/15 9.8 tex 集聚紗為例，A002D 型抓棉機的打手轉(zhuǎn)速基本固定在950 r/min 左右，且采用短流程，即A002D 型抓棉機→A036 型豪豬開棉機→A076 型成卷機。為便于開松纖維并避免纖維損傷，A036型豪豬開棉機選用梳針打手，轉(zhuǎn)速一般設定在420 r/min，在凝棉器風壓保證供應暢通的條件下，清棉車間的相對濕度控制在65%上下，有色纖維卷的正卷率必須達到100%，并視生產(chǎn)量的多少，確保重量不勻率在1.3%以內(nèi)。

4.2 梳棉工序

梳棉工序是做好色紡紗的關鍵工序，將雜亂無序的有色纖維分梳成有序的單纖維狀，梳棉機的設備狀況、工藝上車參數(shù)設置等顯得尤為關鍵。為使單纖維狀的生條條干均勻，質(zhì)量穩(wěn)定，首先是在狀態(tài)良好的機臺上使用合適的錫林、道夫及蓋板針布。如純紡石墨烯纖維時，因其纖維較細，斷裂強度較低，為提高棉網(wǎng)清晰度，減少纖維受損，控制生條短絨率，我們選擇錫林針布型號AC2030×1740，道夫針布型號AD4030×01890，蓋板針布型號MCH52；在工藝上采取“收緊隔距，適度分梳，降低速度”的原則，即適當加大握持分梳隔距，給棉板與刺輥隔距放至0.46 mm；減小自由分梳隔距，錫林與活動蓋板隔距做到0.23 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.23 mm；設計的生條干定量為18 g/5 m，錫林轉(zhuǎn)速290 r/min，刺輥轉(zhuǎn)速580 r/min，在相對濕度偏大（約60%）的環(huán)境下，石墨烯纖維的棉網(wǎng)可達到一級，棉結(jié)不超過4 粒/g，生條短絨率控制在3%以下。

4.3 并粗工序

并粗工序是影響成紗條干與紗疵的重要工序。對于色紡紗的混紡并合，一方面先對有色纖維生條進行預并，即通過調(diào)整有色纖維生條的定量，達到與其他纖維并合后的混紡比和降低重量不勻率的目的；另一方面，通過多道并合，將色差不一致的條子進行搭配，達到每筒熟條色差均趨于一致的效果。在并條工序，從預并到其后幾道并條的并合牽伸中，掌握的一般原則：總牽伸倍數(shù)大于并合根數(shù)；各道并條定量、后區(qū)牽伸倍數(shù)及羅拉握持距逐步遞減，以提高并條內(nèi)纖維的伸直度，減少后彎鉤纖維；總的并條道數(shù)不宜過多，設計適宜的并條定量，并按中速開車。并條工序主要工藝參數(shù)見表2。

表2 并條工序主要工藝參數(shù)

在粗紗工序生產(chǎn)時，根據(jù)成紗號數(shù)，粗紗定量可偏輕設計，選擇較小的后區(qū)牽伸倍數(shù)、隔距塊及錠翼轉(zhuǎn)速，重點要偏大控制膠輥的壓力。為預防某種有色纖維的靜電現(xiàn)象，要對膠輥進行必要的防靜電處理。由于有色纖維之間的抱合普遍比本色纖維差，粗紗捻系數(shù)可偏大掌握，以減少生產(chǎn)中斷粗紗及意外牽伸造成的粗細條。粗紗工序主要工藝參數(shù)：干定量4.5 g/10 m，后區(qū)牽伸1.2 倍，錠翼速度600 r/min，捻系數(shù)75，隔距塊5.0 mm。粗紗條干CV控制在5.0% 以內(nèi)，且確保無機械波。

4.4 細紗工序

對于色紡紗品種，無論是采用普通環(huán)錠紡還是集聚紡，首先是細紗車速的選擇要低于同號數(shù)品種；然后根據(jù)色紡纖維的長度，確定細紗牽伸隔距和后區(qū)牽伸倍數(shù)，并選擇適紡的鋼領與鋼絲圈型號。膠輥硬度選擇邵爾A65 度～邵爾A68 度，即偏小掌握，以增加對纖維的握持。生產(chǎn)色紡品種時，膠輥極易染上纖維顏色，需縮短膠輥磨礪周期。此外，由于有色纖維的抱合力較差，牽伸區(qū)的羅拉、膠輥、上銷等專件易積聚飛花，必須將揩車周期縮短至12 天以內(nèi)。細紗工序主要工藝參數(shù)：總牽伸46 倍，后區(qū)牽伸1.15 倍，前羅拉速度130 r/min，捻 系 數(shù)385，隔 距 塊3.0 mm，使 用PG1/2‐3854 型鋼領。

4.5 絡筒工序

色紡品種在絡筒工序生產(chǎn)時，由于有色纖維大多數(shù)是改性纖維，為了生產(chǎn)安全，不建議用電容式電子清紗器，可安排在采用光電式電子清紗器的自動絡筒機上生產(chǎn)，如選用洛菲電子清紗器。清紗參數(shù)設置要視紗疵情況或紗疵分布予以設定，適當降低車速，確?？諝饽斫咏Y(jié)頭正常，并最大限度地消除有害疵點。色紡紗與常規(guī)本色紡紗比較，紗疵中色結(jié)明顯，為此需打開洛菲電子清紗器異纖深色中切淺色功能，切除色結(jié)，保證布面均勻，無明顯紗疵。

5 生產(chǎn)質(zhì)量控制

5.1 生產(chǎn)防護隔離

如果從前到后有專設的色紡車間，就可以不做防護措施。而大部分企業(yè)在做非連續(xù)色紡紗訂單或臨時打樣等時，為避免有色纖維混入其他纖維，就必須在各工序做好防護隔離。即從清棉設備開始，生產(chǎn)的機臺與其他設備用簾子或彩條布隔開，生產(chǎn)中的卷子與機臺上其他備用卷更要注意隔離，防止混色。

5.2 生產(chǎn)前后的清潔

在生產(chǎn)色紡品種前先做好設備清潔，而在每道工序完成色紡半制品后，就必須要對生產(chǎn)過的設備再做徹底清潔，其中最難清除干凈的就是整臺清棉設備。從A002 型抓棉機到A076 型成卷機，其管道內(nèi)接口、各打手上的刀片與梳針、傳動輸棉簾子、羅拉軸頭、墻板內(nèi)壁等機件，都易纏黏上有色纖維，且數(shù)量多，做清潔時單靠清潔刷或氣槍吹是很難干凈的，必須組織保全工拆除管道、打手、簾子、羅拉等，像大平車拆車一樣逐一地將其拆下來，再逐一的清掃干凈，做完后再進行組裝。當該設備生產(chǎn)其他纖維品種時，必要時可用同纖維的斬刀花、除塵花等堆入圓盤內(nèi)，從抓棉機到成卷機反復過一至兩遍，以便帶走遺漏的色纖維。后續(xù)在梳棉到細紗各工序的機臺都要清掃到位。卸下被染上色的膠輥、膠圈等牽伸傳動件，換上新的機件，以確保生產(chǎn)其他品種時不被污染。

5.3 質(zhì)量測試

對色紡紗品種在各工序半制品的測試，首先是半制品的實物質(zhì)量檢測，不僅包括棉網(wǎng)棉結(jié)的目測，還包括熟條的纖維伸直狀態(tài)、粗紗的混和均勻程度及管紗表面的黑白棉結(jié)等；其次，在批量生產(chǎn)時，棉卷的重量不勻率及正卷率，梳棉到細紗各工序的定量務必按設計要求來控制，而并粗到絡筒各工序的質(zhì)量指標測試，可視有色纖維和條干儀的特性（是否為電容式），來酌情測試管紗與筒紗的主要質(zhì)量指標，如含導電纖維的品種，就不必做條干CV。

5.4 生產(chǎn)工藝的優(yōu)化

因色紡面料質(zhì)量重在紗疵少、混和均勻，但在生產(chǎn)中存在訂單量少的問題。如打樣生產(chǎn)與批量生產(chǎn)，因其混和的工藝不同，生產(chǎn)的成紗質(zhì)量也各有差異。因此，在生產(chǎn)前要根據(jù)訂單量確定混和工藝路線，對不同的工藝路線要善于總結(jié)，并不斷對其進行調(diào)整和優(yōu)化，以達到相對最佳的工藝效果［6］。如做小樣品種時，可通過自制的開松機，跳過清棉工序，直接經(jīng)梳棉機制成生條，生產(chǎn)出的生條再經(jīng)過預并，使其預并條達到設計定量標準，然后再與其他纖維進行條混，最終達到了質(zhì)量要求，從而節(jié)省人力與物力成本。本研究生產(chǎn)莫代爾纖維/石墨烯纖維85/15 9.8 tex 集聚紗時，從最先的打樣到后來的批量生產(chǎn)，我們均對生產(chǎn)過程進行跟蹤和監(jiān)控，對上機工藝進行多次優(yōu)化，做完后再進行歸納和總結(jié)，最終將影響質(zhì)量的混和工藝優(yōu)化為條混的漸進遞增混和方式。即兩種不同的纖維原料各自堆包打卷制成生條，再將兩種生條按“漸進混和，增加滲透”的方式進行混和，使熟條中的兩種黑白纖維相互滲透，均勻分布，成紗質(zhì)量及布面疵點大為改善。

6 結(jié)語

綜上所述，生產(chǎn)色紡紗時，需要做好以下幾個方面的工作，就可有效地提高色紡紗的品質(zhì)，達到高檔面料用紗的質(zhì)量要求。

（1）要根據(jù)各纖維的性能特征及品種適紡性、生產(chǎn)訂單量等因素，確定是否需要對有色纖維進行紡前預處理，并選擇適宜的纖維混和方式，確?；旒徏喗M分纖維混和均勻，這是做好色紡紗的首要條件。

（2）通過優(yōu)選各工序的工藝參數(shù)，做好混紡纖維的有效分梳和合理牽伸，這是做好色紡紗的重要因素。

（3）生產(chǎn)現(xiàn)場的防護措施、生產(chǎn)過程的質(zhì)量監(jiān)控與檢測，是保證色紡紗質(zhì)量的有效手段。

（4）各工序生產(chǎn)設備要保持良好的運行狀態(tài)，紡專器材等要滿足色紡紗的生產(chǎn)要求。

（5）加強運轉(zhuǎn)操作管理，按照清潔進度和清潔重點做好各生產(chǎn)機臺的清潔工作。