純棉蓬鬆紗及製品的研發

1　蓬鬆紗的開發　　 　　蓬鬆紗的開發首先要改造現有環錠紡紗機的成型機構，設計試驗出相對應的整漿工藝，以及選擇織造適宜的筘密、綜眼，以保障蓬鬆紗的工藝通過性能良好。後處理則是保證蓬鬆性能顯現的關鍵，以恰當的工藝條件，使蓬鬆紗的網絡主體不變形，則能充分顯現純棉產品的超級蓬鬆，特別柔軟豐厚而又輕盈、舒適的特殊功能，使純棉製品以前所未有的新穎麵貌呈現在用戶麵前，為市場增添活力。 　　以棉、毛、絲、麻等天然纖維與化纖、合纖混紡、交撚、包纏，以改變其功能性，是20世紀八、九十年代的主攻方向，但未改變其產品的基本特性。進入21世紀，產品中出現了無撚紗製品，在起圈產品中曾轟動一時。純棉毛巾使用了無撚紗，則毛巾的毛圈無比蓬鬆、柔軟，用以擦麵潔身，立感鬆軟無比，被譽為美容護膚巾，但這種產品由於維係纖維抱合力的撚度被解除，紗線變成了平行狀散纖維，故軟如棉絮，失去了結構牢度，洗滌過程中落絨率很高，使用次數極大降低，故隻易幹用，極大地降低了無撚紗產品的使用範圍。而且毛圈呈散纖維狀，其彈性也顯欠缺，給人的質感是柔軟有餘，蓬鬆不足。 　　我公司設計的超級蓬鬆紗產品是在嘉興學院設計生產的螺旋抱合器上紡製的，純棉超級蓬鬆紗製品的生產是我公司獨立開發的工藝技術，產品有無撚紗的手感，卻不易落絨，純棉產品比重卻隻有同結構純棉紗支的1/3。而彈性的充盈性卻又有合纖蓬鬆紗的效果，是當前市場上尚未出現的新型製品，具有超前的獨創性。 　　鑒於產品特殊良好的應用性和極其舒適柔軟、輕盈、蓬鬆又有彈性的特點，蓬鬆紗製品將會成為紡織品中的新寵。 　　2　環錠紡純棉蓬鬆紗成紗機理與工藝方法 　　2.1　螺旋抱合器的成紗機理 　　螺旋抱合器是安裝在FA 506環錠細紗機上的一個成紗裝置，除細紗機固有的牽伸羅拉、皮圈、錠子等成紗機構外，還需在搖架之上安裝一隻螺旋抱合器以及芯線退繞架。紡紗中芯線從上下前羅拉後方喂入，在螺旋抱合器張力控製下與粗紗棉條複合紡紗。其成紗機理是粗紗棉纖與芯線的網絡包覆過程，因錠子所產生的撚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，其間須條成紗時產生了纖維轉移現象，張力大的纖維產生向紗線內部轉移的趨勢。張力小的纖維則向外轉移，而紗線受錠子旋轉作用不斷成紗，這種過程則使棉纖形成網絡包覆。且紗線內部的纖維由於撚縮效應而形成內緊外鬆的立體結構，使紗變得蓬鬆，產生網絡紗的支撐應力，故其回能度提高。 　　2.2　環錠紡製備蓬鬆複合紗的技術、工藝分析（見圖1） 　　2.2.1　芯線的退繞方式： 　　芯線的退繞方式對於紡製蓬鬆紗是非常關鍵的。如果在紡紗過程中芯線張力不穩定，將會影響到包覆效果。 　　2.2.2　芯線的排列 　　環錠細紗機錠距是70 mm，原有機構的整體排列已很緊湊。在傳統細紗機上改造使其能紡製蓬鬆複合紗，與每個錠子相對應，參與芯線卷裝必須合理排放。方法是將芯線卷裝放置在細紗機的頂部，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。 　　中空結構是由兩種機製的作用而產生的：一是由於須條內部的纖維流動造成；另一個是由於加撚過程中須條邊緣的外層纖維較須條中央的內層纖維受到更大的張力。 　　圖1　純棉蓬鬆紗技術路線 　　2.2.3　純棉蓬鬆紗複合成紗加工工藝 　　由芯線張力器控製芯線的張力，通過導輪裝置控製芯線喂入短纖加撚區的位置，保證芯線與短纖在複合加撚時芯線始終處於加撚三角區中心。該方法的具體特證如下。 　　1）在環錠細紗機的雙區三羅拉牽仲機構上，短纖須條仍由喇叭口喂入並經搖架牽伸機構牽伸，芯線則從握持的前羅拉鉗口喂入與被牽伸的短纖須條彙合： 　　2）芯線由前羅拉輸送喂入短纖須條加撚區時，芯線由一精密製造的導輪傳送並控製其準確地對準短纖須條中心，與短纖須條彙合後共同進入加撚三角區複合加撚： 　　3）芯線張力由特定的張力裝置控製，當長絲與短纖須條在加撚三角區同軸複合加撚時，芯線的張力值大於（或等於）短纖須條的張力值（約30 ～ 45 cN）； 　　4）細紗機環錠加撚係統對複合紗線施加的撚係數以280 ～ 330為宜； 　　5）達到好的包覆效果，作為芯線的紗在整個複合紗的比例以低於35%為好。 　　3　純棉蓬鬆紗應用中的技術難度與解決方法 　　3.1　紡紗 　　環錠細紗機紡製中空紗主要的難度是棉纖維的包覆勻度。—般芯線為長絲者好包，因其無撚條幹均勻，一般不漏芯。而芯線為紗時則必須用S撚向紗包Z撚中空紗。Z撚芯線包S撚向紗，否則芯線重撚，給織造帶來粘紗疵病。芯線為合股線時，因雙線撚結圓潤度差，包覆勻度受撚度大小，解撚離散係數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 　　蓬鬆紗的芯線水溶性聚乙烯醇纖維(PVA)溶融溫度為80 ～ 90 ℃，但在含濕狀態下，60 ℃即可收縮膨脹再而喪失強力，故漿紗是一大難度。常規棉紗的漿紗多采用澱粉或改性澱粉漿，為水溶性漿料。壓漿後烘筒或熱風幹燥，都超過PVA膨化溶融狀態。若用絞紗上漿溫度宜為常溫25 ℃ ± 5 ℃，脫水後40 ～ 50 ℃烘紗機餘熱烘幹。若采用烘筒漿紗機，則宜低能力，低溫度烘幹，烘筒溫度控製在100 ℃以內，熱風溫度在110 ℃以下，靠棉纖包覆紗的強力帶動PVA紗運行。漿紗以低上漿率5 % ～ 6 %為宜（毛巾起毛經），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用是迫於無耐的辦法。蓬鬆紗好采用無水上漿，以溶劑性成膜劑，低溫風幹。產品後整理中要可溶於堿劑或表麵活性劑的漿料為主：。但此工藝無可借鑒、筆者尚在試製中。 　　3.3　PVA的快速檢測　　　　 　　 　　要做好蓬鬆紗製品的品質，水解PVA程度的好壞是要素。可溶性PVA可溶解於沸水中，但仍以膠體狀存在於纖維及煉液中，若清洗不淨，幹燥後直接影響到製品的柔軟性和蓬鬆度。故煉浴中的快速檢測成為掌握製品中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溶解於90 g蒸餾水中，再加入0.635 g碘攪拌至全溶，並以1 000 ml甲醇稀釋製成試劑，滴入蓬鬆紗製品上，呈褐色——微黃說明PVA存在，無色度變化則已洗淨。另一方法是硼酸法，即40 g/L的硼酸溶液滴於煉布上，呈青色色變的說明有PVA殘存，無色變的則已洗淨。 　　4　流程中的工藝要點 　　4.1　紡紗 　　1）環錠紡PVA芯線占紗重的30%為宜，多不超過35%，否則覆蓋性降低，比例過大成品蓬鬆度欠佳，包覆紗易斷紗促堆，形成棉結。 　　2）撚係數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，適當降低刺輥及道夫速度，增大錫林與刺輥的線速比，控製相對濕度在60% ～ 70%時棉網質量良好。 　　4）粗紗撚係數67，減少須條意外牽伸，控製粗紗伸長在1 %以內。 　　4.2　準備工序 　　由於PVA芯線滑爽與棉纖界麵摩擦係數小，易產生滑移，造成包覆層離散堆積露芯，故絡筒、整經工序盡量減少導鉤，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，宜用變性澱粉，如CMS、磷酸脂澱粉，羥乙、羥丙基澱粉等漿料的低溫上漿(30 ℃以下)。絞紗上漿烘幹溫度 < 50 ℃，漿紗機上漿則因有張力，故在小運行張力下，烘筒溫度 < 100 ℃，熱風溫度 < 110 ℃的環境下烘幹。 　　4.3　織造 　　為避免包覆層堆積結球，宜用小張力、大綜眼、稀筘路措施，以減少綜筘對蓬鬆紗的刮擦。 　　4.4　　水解PVA 　　常溫常壓溢流法：浴比1:8 ～ 1:10，溫度100 ℃，時間60 min後放液，室溫水洗15 min。 　　高溫高壓溢流法：浴比1:8 ～ 1:10，溫度105 ～ 110 ℃，時間50 min，放液後室溫水洗15 min。 　　5　純棉蓬鬆紗毛巾製品實例 　　5.1　純棉蓬鬆紗的技術指標 　　純棉蓬鬆紗（10S）的千米重量為26.24 g，與同支數棉紗比輕45 %。 　　5.2　純棉蓬鬆紗毛巾的開發 　　5.2.1 純棉蓬鬆紗毛巾的開發 　　5.2.2 同支數規格毛巾的厚度比較（表2） 　　5.2.3　容水性 　　純棉超級蓬鬆毛巾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　蓬鬆性（壓縮蓬鬆度）（表3） 　　6　發展與預測 　　環錠紡蓬鬆紗隻是蓬鬆紗的一種，它的好處是可在原有環錠紡細紗機上安裝一套芯線輸紗裝置，將芯線輸入到成紗牽伸區即可生產，紡紗廠可在不增加大量投資的條件下生產出蓬鬆紗。而且這種紗線有固定的撚回數，還可用以生產蓬鬆無撚紗製品。另一種蓬鬆紗結構與環錠紡蓬鬆紗結構相同，也是芯線包覆成紗，但是用轉杯紡成紗，棉纖圍繞芯線網絡成紗，其中空構架更加牢固，其製品蓬鬆性優於環錠紡紗。 　　還有一種形成蓬鬆紗效應的紡紗方法，即用可溶性PVA與棉纖混紡，環錠紡紗撚度經向分布是外層加撚大、內層加撚小，在同一個紗線截麵上加撚分布差異，當PVA溶解時產生的膨脹與收縮作用使成紗的纖維應力產生調整。內層纖維撚度小，溶去PVA後空間大，使棉纖有條件產生彈性伸直而向外側轉移，從而出現空心化。這種蓬鬆紗比例可擴大到37 % ～ 40 %。但由於纖維間抱合力降低，摩擦力小，故強度損失大，形成製品後脫毛率增大。故設計及生產蓬鬆紗製品時編織密度必須考慮到蓬鬆紗溶融纖維後的體積變化，適度加大編織密度，以使成品有足夠的編織強力，鎖信蓬鬆後的纖維，以減少脫毛率。 　　蓬鬆紗的開發使純棉織物質感產生了變化，同等支數紗纖維耗量相等，但製品更顯厚實、鬆軟。同樣的組織結構產品手感卻更加柔軟有彈性。其吸濕性、保濕性、保暖性、隔熱性、舒適性都比常規棉紗製品有改善和提高，使棉織物的品質得到極大改進，為此蓬鬆紗的推廣應用將會帶動各種紡織製品開發出更多新穎舒適的新品，使生活用品發生質的飛躍。 AAWQ32RDRGFJ