中细特竹浆纤维纺纱技术探讨

[摘　要]本文就竹浆纤维纯纺及混纺等方面的试验与生产，分析了竹浆纤维的性能、纱线产品的设计，探讨了不同品种规格的竹纤维纺纱的相关工艺及主要生产技术措施，并分析了竹浆纤维成纱的物理机械性能。 [关键词]竹浆纤维；纺纱；技术措施 目前用于纺纱原料的竹纤维包括竹原纤维和竹浆纤维两种，竹原纤维是用机械、物理的方法将竹材通过前处理(整料、制竹片、浸泡)、分解和成形工序(蒸煮、水洗、分丝、还原、软化等)、后处理工序(干燥、梳针等)去除竹子中的木质素、多戊糖、竹粉、果胶等杂质直接练制而成，每吨价格7～9万元目前还在推广应用的初期。竹浆纤维则是利用天然竹子经过碾碎、剔除叶绿素，用从竹子中提取出的竹纤维素，采用“预水解→碱法及CEH(氯化→碱精制→次氯酸钠)三段漂白精制”等一系列特殊的高科技工艺处理而制备出来的纤维。目前已批量投产并形成规模应用的是指竹浆纤维，纤维价格每吨2．5万元左右，其纯纺和混纺纱线已广泛适用于织造服装面料及家纺用品，以其制成的纺织产品吸湿透气，手感柔软，光泽好，使用性能佳，产品档次高，本试验应用的就是竹浆纤维(以下均简称竹纤维，用B表示)。 我们在竹纤维原料、产品市场和技术调研的基础上，开展了竹纤维纺纱工艺的课题研究，主要内容放在竹纤维原料、混纺纱线的开发工作上。采用竹纤维纯纺或与棉混纺，从低支纱到中高支纱、纯纺到混纺，解决了竹纤维纯纺和混纺纱工艺等生产技术关键，开发出竹纤维纯纺、混纺纱线系列产品，经织物开发应用，均能满足织造要求，成纱的各项技术质量指标均达到了GB/T 398一1993《棉本色纱线》标准一等品以上要求，达到了预期的研制效果。 1　纱线产品设计 1．1 竹纤维原料性能与规格 竹纤维是一种新型绿色产品，其横截面呈天然中空，均布满了大大小小的空隙，边缘具有不规则的锯齿形，纵向表面有较浅的沟槽，有利于导湿和吸湿的渗透性，可以在瞬间吸收并蒸发水分，其吸湿放湿居各纤维之首，又称为“会呼吸”的纤维。其织物手感和质地柔软、光洁滑爽，悬垂性较好，透气性佳、细腻富有丝质感觉，竹纤维织物不粘搭、不滞湿、舒适干爽，无毒、无害、无污染；竹纤维织物上色容易、色泽鲜艳，对人体皮肤具有很好的舒适性。还具有独特的抗菌防臭性能，经日本纺织协会权威机构的检测证明：竹纤维有天然抗菌作用(即同样的细菌在不同的竹纤维布料上散放，24h后纤维布中的细菌死亡率达70％以下)。 1．2 产品构思 目前所纺的竹纤维纱线主要用于针织面料、机织面料及巾被等家纺产品用纱，而纱支规格及原料成份的配比设计根据织物等产品和具体用途的要求而定，有高支高密细薄型及中厚型织物。 考虑到竹纤维单纤维强力及湿强均较低、缩水率大容易引起织物尺寸稳定性的偏差等不足，在纺纱及成纱设计时均应考虑到这些因素，可采用纯纺或混纺的方式生产竹纤维纱线。比如混入适量的棉纤维，既可改善竹纤维的可纺性，又可优势互补，扬长避短，可赋予产品独特的丝质感，透气性、悬垂性、柔软性、使用舒适性，改善其抗起毛起球性、尺寸稳定性及丰满感等性能。为此，在开发产品时，根据产品不同的使用目的，采用了不同的原料混纺构成。 具体品种为：纯竹纱14．8tex、18．5tex、28．1tex、29．5tex纱线；竹棉(50／50)混纺纱14．8tex、16．4tex、19．6tex等纱线。 竹棉混纺比例设定为B50／C50、B70／C30，这样可以兼顾到织造效率、布面质量、光洁度、毛羽、起毛起球性与原料及生产成本等各方面的因素。 2 纺纱工艺流程 根据竹纤维的特点，我们通过对竹纤维性能分析、可纺性对比，同时进行了竹纤维纯纺、混纺等试纺前期试验，从提高可纺性人手，及时与竹纤维原料提供厂家联系，掌握竹纤维适纺性能，经多次工艺探索和攻关，最终纺出性能良好的竹纤维纱线。下面以14．8tex竹棉混纺纱为代表产品介绍纺纱的工艺流程、各工序主要工艺参数及技术关键， 2．1 纯竹纱(线)工艺流程 竹纤维+开清棉一梳棉→并条→粗纱(A456C)→细纱(FA502)→络筒(1332MD)→(股线品种：→捻线→络筒) 2．2 竹棉纱(线)工艺流程 竹纤维→开清棉→梳棉　 竹纤维梳棉条子+精梳棉条→三道并条→粗纱(A456C改造型)→细纱(FA502)→络筒(1332MD)→捻线→络筒。 3　纺纱主要工艺及技术措施(以竹棉混纺纱工艺为例) 开发竹纤维纱线，要考虑织物的用途，兼顾竹纤维支数细而柔软、单纤维强力较低、容易断、大、易起棉结、易缠绕、形成毛羽、飞花等性能，要合理配置各工序工艺参数，采取相应的技术措施，才能确保纺纱质量与效率。 3．1开清棉工序 竹纤维弹性较差，原料打包出厂时都被压得较为紧密，考虑到竹纤维整齐度好，不含杂质，但其纤维细而强力低，为避免打击过度损伤纤维，造成短绒增加，形成棉结，A036C型机宜采用梳针打手，减小尘捧间的隔距，给棉罗拉与打手隔距适当加大，减少打击次数，提高开松度。采用“低速度、大隔距、多松少打”的工艺配置原则。降低打手速度，以梳代打，适当加大棉卷定量，棉卷采用压粗纱条的方法避免粘卷，方便退绕。A092型机的V型帘角度及棉卷喂入的自调匀整装置也要做相应的调整，主要艺参数见表2。 表2　　开清棉工艺参数 项　目　　　　　　　　　　　　　　　　　 竹纤维 梳针打手速度(r／min)　　　　　　　　　　　480 综合打手速度(r／min)　　　　　　　　　　　920 综合打手一尘棒隔距(进口×出口)(mm)　　　　11×18 棉卷湿定量(g／m)　　　　　　　　　　　　　430～450 棉卷计算长度(m)　　　　　　　　　　　　　 33．5 3．2梳棉工序 竹纤维支数细而柔软，且强力低、卷曲少表面光滑、抱合力差，棉网易出现飘头、落网、烂边等现象，在梳棉工序中主要是调整好梳理隔距及梳理速度等工艺，既要提高梳理效果．减少竹纤维因梳理不充分而产生的棉结和纤维丝束，又要兼顾到竹纤维损伤的因素．适当调节锡林盖板隔距，如过小，锡林易绕花，过大，棉网出现棉结及块状、云斑。为减少纤维损伤，后部隔距适当放大，要适当降低剌辊速度，加大剌辊与锡林速比，有利于纤维从剌辊向锡林的转移，减少对纤维的打击搓揉或搓成棉结，进一步减少短绒、生条棉结的产生，生条定量适当偏大为宜。合理配置张力牵伸，使棉网顺利转移，主要工艺见表3。 表3　 梳棉主要工艺参数 生条湿定量 (g/5m)　　　　　22～24 刺辊速度(r／min)　　　　　 870 锡林速度(r／min)　　　　　 330 速度速度(r／min)　　　　　 22 锡林～盖板隔距(mm)　　　　 0.30、0.28 、0.25、0.25、0.28 锡林～道夫隔距(mm)　　　　 0.15 生条质量控制范围：棉结50～60粒／g，生条杂质65～72粒／g，竹纤维生条短绒率8．5％以内。 3．3并条工序 竹纤维抱合力差，容易飞出，产生飞花，缠绕皮辊，掉下后又形成粗节，堵塞断条。车速可适当降低，可防止缠绕罗拉胶辊，加压量应适当增加，以保证足够的握持力与牵伸力。罗拉隔距可适当较大，相对湿度要偏高，控制在65％～70％，以减少静电对生产的不良影响。检查吸风装置的密封性，确保吸棉风力，检查括棉绒板的运转状态，及时将飞花带出，避免飞花集聚，减少堵塞。通道要光洁，喇叭口直径适中掌握，将竹纤维生条预并一次，定量与精梳棉条相同，再与半精梳棉条在二并混合。 注：将精梳棉条与普梳棉条并合为半精梳棉条再混用，定量为19.17g／5m。 3．4粗纱工序 在细纱不出“硬头”的前提下，竹棉拳凡纱捻度适当偏大掌握，并适当控制粗纱张力，防止粗纱断头、絮条跑出锭壳．并改善粗纱纤维内部结构和提高粗纱光洁度。防止条子起毛，成形要好，条干均匀，适当提高粗纱回潮率，以减少纺纱中熟条分叉、散开，纤维相互排斥和静电干扰现象，减少成纱毛羽。为减少意外牵伸，防止条干恶化，张力要稳定适中，竹纤维在纺丝时添加的油剂易在锭翼积聚，造成锭翼挂花，要及时清洁机台，粗纱主要工艺见表5。 表5　 粗纱主要工艺参数 粗纱湿定量 (g／10m)　　　　 4.5 前区牵伸倍数（倍）　　　　　5.0～7.0 后区牵伸倍数（倍）　　　　　1.25 捻系数　　　　　　　　　　　102 ～108 罗拉隔距（mm）(前×后)　　　25×38 锭速（r/min）　　　　　　　 647 3．5　细纱工序 竹纤维柔软、光滑但强力偏低，易在纺纱中断头及产生毛羽，在生产中采用较大的捻度，低车速可减少毛羽数量。提高成纱质量，如有条件配置前区集合器，效果更佳。要保证吊锭回转稳定，减少意外伸长；应采用中硬度涂料胶辊，减少成纱粗细节，车间相对湿度控制在75％左右。细纱工序的设备调整及机构状态要保持正常，钢丝圈不能太重，否则容易产生纺纱张力过大引起断头，锭子、钢领在正位不歪斜，气圈形态要正，叶了板高低位置符合，加强对锭子的保养和维修，保证成纱质量。 3．6 络筒工序 络筒机配电子清纱器及空气捻接器，工艺参数为：短粗节S为+160％×2．5cm；长粗节L为十50％×30cm；长细节T为一40％×30cm。 4 竹纤维纱线成纱性能分析 4．1 竹纤维纱线产品的物理机械性能分析 4．1．1　竹纤维吸湿透气性能分析 竹纤维从微观结构上看，竹纤维横向截面具有微细孔形结构，这些微孔贯穿纤维纵向，其回潮率达12％～13％，纤维的芯吸性较天丝和精梳棉都好，可以推测竹纤维制品的吸放湿性能及透气性良好，竹纤维织物对人体的舒适性较好，竹纤维纱的芯吸高度随捻度的增加而下降。 4．1．2 强力及伸长率分析 竹纤维强度与断裂伸长度较小，属于低强度、中伸长型。竹纤维的强度，断裂伸长比粘胶纤维略低。在相同拉伸率或相同负荷条件下，竹纤维的松弛时间或延长时间普遍比粘胶纤维的长，即粘胶纤维的松弛或蠕变发生快，松弛蠕变明显些；在不同应力条件下，两种纤维随拉伸率或负荷的增加其松弛蠕变现象愈加明显。 竹纤维横向截面存在比粘胶纤维多的孔隙和明显的裂缝，水分子进入非结晶区，减小了大分子之间的相互作用，大大降低了竹纤维的湿态强度，降低了湿态断裂伸长。竹纤维表面伸直，无扭转；粘胶纤维纵向截面有部分扭转，微弯，使其干态强度较竹纤维略高。竹纤维和粘胶纤维横纵截而形态差异较大，两者纵向均存在的沟槽是影响拉伸强力较低的因素。为此，提高竹纤维纱线及织物的强力是一个努力的方向。 4．1．3　尺寸稳定性及抗皱折性分析 竹纤维的热空气收缩率比粘胶纤维低，在沸水中的收缩率明显上升．甚至高于粘胶纤维，其纺织制品在湿热松弛条件下的尺寸稳定性较差，一般没经过预缩整理的织物缩水率达到10％以上，这将是竹纤维纺织品面临的一大问题。只有通过预缩后整理，或是通过与其它性能互补的纤维混纺，在一定程度上来改善这一缺陷，才能确保尺寸稳定性指标达到要求。 竹纤维的松弛蠕变要好于粘胶纤维，其织物的抗皱折性也要好于粘胶纤维织物。竹纤维织物在受到小外力压痕后，织物小易产生皱折，将其在高温高压下进行特殊褶皱效果处理后，织物的保形性较粘胶纤维织物好，不易变形。 5　结束语 5．1竹浆纤维吸放湿性好，透气性佳，质地柔软，手感细腻，与皮肤亲和性好，富有光泽，无毒、无害、无污染，是一种新颖的绿色环保型纺织原料，经纯纺及混纺的技术攻关后，纺纱生产正常，效率高，成纱条干均匀，光泽好，强力能满足织物及产品使用要求，是针织、机织和巾被家纺产品的理想用纱。 5．2竹纤维原料价格低于大豆纤维、牛奶纤维等新型纤维，原料成本相对较低，而产品的使用性能、档次及外观效果、技术含量部达到较高水平，具有天然保健及抑菌等功能性概念。目前该类产品在国内处于起步阶段，预计今后几年内竹纤维纺织品的市场占有率将逐渐扩大，潜力较大，如果进行产品深加工，预计将会有较好的市场前景。 5．3由于竹纤维很光滑，纤维间抱合力较小，单纤维强力比常规纤维略低，不同程度的增加了纯纺、混纺纱线的生产难度。纺纱工艺及生产技术措施必须优选，以确保成纱强力、条干、生产效率达到最佳效果，满足批量生产要求。同时进行竹纤维产品深加工研究，进一步增加竹纤维的综合效益。