技術(shù) | 芳綸混紡紗的工藝實踐與探討
時間：2021-08-16瀏覽次數(shù)：1581次
一、纖維特點及用途
1.1 芳綸纖維特點
1.1.1 良好的機械特性
芳綸是柔性高分子材料，低剛度高伸長特性使之具備與普通纖維相同的可紡性，可用常規(guī)紡機加工成各種織物或無紡布，而且芳綸面料耐磨、抗撕裂，可廣泛使用在勞動保護，軍品生產(chǎn)等特殊領(lǐng)域。
1.1.2 優(yōu)異的阻燃、耐熱性能
芳綸纖維是一種阻燃纖維，其極限氧指數(shù)LOI值≥28%，屬于難燃纖維，所以芳綸面料不會在空氣中燃燒、熔化或產(chǎn)生熔滴，不散發(fā)有害氣體，也不助燃，有自熄性。
1.1.3 穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)
芳綸纖維可在220℃高溫下長期使用而不老化，其電氣性能與機械性能的有效性可保持10年之久，而且尺寸穩(wěn)定性極佳。
1.1.4 耐輻射性
芳綸纖維耐α、β射線以及紫外光線的輻射性能十分優(yōu)異。例如在β射線輻射量累積到1000Mrad時，其強度仍基本保持不變。
1.1.5 芳綸纖維的用途
芳綸纖維可應(yīng)用于航天航空、機電、建筑、汽車、體育用品等國民經(jīng)濟的各個方面，主要用于勞動保護（消防服、消防靴、消防包等）、特種裝備戰(zhàn)斗服（飛行服，防輻射服、防化作戰(zhàn)服等高性能軍隊服裝）等行業(yè)，是一種新型高科技合成纖維，具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等特點。芳綸纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)見圖1。
1.2 阻燃粘膠纖維的性能
1.2.1 永久阻燃性能
阻燃粘膠纖維燃燒時幾乎沒有火焰，在很短的時間內(nèi)就熄滅了，既不會續(xù)燃，也不會陰燃。
1.2.2 優(yōu)異的隔熱性能
阻燃粘膠纖維能有效阻止高溫?zé)彷椛鋫鬟f。高溫下纖維不收縮、不變形。
1.2.3 抗電弧及抗靜電性
阻燃粘膠纖維保持了粘膠纖維原有的天然抗靜電性。
1.2.4 吸排濕性
阻燃粘膠纖維制成的衣物穿著時舒適透氣。高溫環(huán)境下利于汗液排出。
1.2.5 優(yōu)良的染色性
阻燃粘膠纖維具有天然纖維上色容易、染色鮮艷、色牢度好的特點。
1.2.6 綠色環(huán)保
阻燃粘膠纖維以再生的天然植物為原料，廢棄物可自然降解，符合環(huán)保要求。磷系阻燃也符合歐盟阻燃無鹵的要求。
1.2.7 阻燃粘膠纖維的用途
阻燃粘膠纖維是一種具有阻燃抗熔滴性能的高技術(shù)纖維新材料。與合成聚酯類阻燃纖維相比，既保證了纖維優(yōu)良的物理性能，又實現(xiàn)了低煙、無毒、無異味、不熔融滴落等特性。隨著國內(nèi)外阻燃強制法規(guī)的推進及人們防火安全意識的提高，阻燃紡織品的應(yīng)用范圍日益擴大，延伸到家居、內(nèi)衣等領(lǐng)域，對阻燃紡織品的要求也從單純的防護擴展到追求更佳的舒適、透氣及性能。阻燃粘膠纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)見圖2。
1.3 芳綸纖維及阻燃粘膠的主要物理指標(biāo)
芳綸纖維及阻燃粘膠的主要物理指標(biāo)見表1。
二、紡紗工藝流程的技術(shù)要求
2.1 色料的準(zhǔn)備
客戶要求色紡紗，故需對芳綸進行染色，采用載體染色法，染色工藝和滌綸差不多，選擇載體的原則是：促染效果要好，用量要少，要無毒無氣味。芳綸纖維經(jīng)前處理后50度加入載體HPS-505，運行10分鐘，升溫到70度，加入陽離子染料，運行10分鐘，加入硝酸鈉（氯化鈉）運行10分鐘，然后以1度/分升溫到130度并保溫60分鐘，以1度/分降溫到75度，對色，排液，清洗（芳綸染色流程見圖3）。阻燃粘膠用原白纖維與染色芳綸混紡。
圖3 芳綸染色流程
2.2 原料的處理
由于芳綸纖維染色后比電阻大，靜電現(xiàn)象嚴(yán)重，纖維預(yù)處理不當(dāng)容易繞錫林、并條吸花、不下條子、纏羅拉等，因此需要對原料進行養(yǎng)生處理，加入一定的抗靜電劑和水，并嚴(yán)格執(zhí)行養(yǎng)生時間（必須確保16小時以上，并放置在28度，相對濕度65%的環(huán)境中）。
阻燃粘膠因是白色色母粒纖維素纖維，為了避免梳理過程中形成白結(jié)，故此纖維不能加油水養(yǎng)生，芳綸養(yǎng)生后與阻燃粘膠進行料混紡紗。
2.3 工藝流程
因芳綸和粘膠兩種纖維的靜電較大且蓬松，纖維長度的一致性好，為了減少紡紗時纖維損傷，采用短流程紡紗工藝，工藝流程為：
BC262和毛（自動喂棉機）→A186梳棉→FA306頭并→FA306二并→FA306三并→FA306四并→FA458粗紗→FA506細紗→自動絡(luò)筒
2.4 紡紗過程中存在的問題及技術(shù)參數(shù)
2.4.1 梳棉工序工藝技術(shù)措施
因芳綸和阻燃粘膠纖維均為化纖，纖維的整齊度好、雜質(zhì)少、靜電現(xiàn)象嚴(yán)重，梳棉工序一定要確保少損傷，以開松為主，并盡量減少返花造成結(jié)增加。應(yīng)主要解決梳棉成條困難、堵斜管問題，為提高纖維的轉(zhuǎn)移效果，錫林-蓋板隔為0.35、0.35、0.30、0.30、0.35mm，生條定量為17.5g/5m，上下軋輥間隔距為0.20mm，提高各通道光潔度，減少堵塞斷條。錫林轉(zhuǎn)速為330r/min，刺輥轉(zhuǎn)速為780r/min，蓋板速度為81mm/min，道大轉(zhuǎn)速為17r/min，以上工藝上機后，所紡生條棉結(jié)為4粒/g，棉網(wǎng)清晰度良好，生條外觀光滑細膩。
2.4.2 并條工序工藝技術(shù)措施
由于芳綸與阻燃纖維具有輕微靜電，生產(chǎn)中要重點解決纏繞羅拉膠輥現(xiàn)象，主要措施有：
(1)并條膠輥用WSN型涂料，好于酸處理膠輥。
(2)車速偏低控制，喇叭口偏小掌握，提高條子抱合力。
(3)滿筒長度由2km改為1.6km，減輕條子與上圈條器表面的磨擦。
并條采用四道并合，前羅拉線速為190m/min，喇叭口2.4mm，熟條定量19.5g/5m，羅拉隔距9×20mm。
2.4.3 粗紗工序工藝技術(shù)措施
合理選擇粗紗捻系數(shù)，既要提高纖維間抱合力，又要防止粗紗出“硬頭”，經(jīng)優(yōu)選捻系數(shù)定為71。紡紗時紡紗張力偏小掌握，以減少紗條意外伸長。
粗紗定量為5.5g/10m，總牽伸7.09倍，前羅拉轉(zhuǎn)速為180r/min，羅拉隔距10×26.5×3lmm。
2.4.4 細紗工序工藝技術(shù)措施
細紗總牽伸30.83倍，后牽伸1.32倍，捻系數(shù)376，前羅拉轉(zhuǎn)速183r/min，羅拉隔距18×24mm，鉗口隔距塊3.0mm。
經(jīng)測試，紡紗成紗指標(biāo)為：重量偏差+1.6％，條干CV值14.34％，細節(jié)5個/km，粗節(jié)55個/km，棉結(jié)145個/km，單紗斷裂強度為17.58cN/tex，強力CV值9.8％。
從成紗質(zhì)量來看，除棉結(jié)稍多外，其他指標(biāo)良好。我們認為棉結(jié)相對較多的主要原因是纖維之間產(chǎn)生相對滑移，紗條牽伸的扭結(jié)造成，尚需努力克服。
三、其它技術(shù)要求
由于芳綸纖維十分蓬松，彈性大，伸長率高，且加工時易集聚靜電；阻燃粘膠纖維濕強力低，耐磨性差，纖維之間的抱合力差，成條困難，紗條蓬松，紡紗時存在斷頭率高等難點，在紡紗過程中應(yīng)采取以下措施：
（1）紡制芳綸時要保持較高的環(huán)境濕度，以避免靜電集聚，梳棉相對濕度65%，并條62%，細紗58%。
（2）因芳綸纖維長度為44mm，粗紗捻度不易太高，采用較小的定量和較小的牽伸倍數(shù)，細紗捻系數(shù)適當(dāng)加大，一般控制在370。
（3）絡(luò)筒張力偏小控制，采用化纖捻接器，接頭強力必須確保達到原紗強力的85%，外觀質(zhì)量良好。
（4）芳綸纖維染色后日曬牢度只有3級，有待進一步技術(shù)攻關(guān)。
1.1 芳綸纖維特點
1.1.1 良好的機械特性
芳綸是柔性高分子材料，低剛度高伸長特性使之具備與普通纖維相同的可紡性，可用常規(guī)紡機加工成各種織物或無紡布，而且芳綸面料耐磨、抗撕裂，可廣泛使用在勞動保護，軍品生產(chǎn)等特殊領(lǐng)域。
1.1.2 優(yōu)異的阻燃、耐熱性能
芳綸纖維是一種阻燃纖維，其極限氧指數(shù)LOI值≥28%，屬于難燃纖維，所以芳綸面料不會在空氣中燃燒、熔化或產(chǎn)生熔滴，不散發(fā)有害氣體，也不助燃，有自熄性。
1.1.3 穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)
芳綸纖維可在220℃高溫下長期使用而不老化，其電氣性能與機械性能的有效性可保持10年之久，而且尺寸穩(wěn)定性極佳。
1.1.4 耐輻射性
芳綸纖維耐α、β射線以及紫外光線的輻射性能十分優(yōu)異。例如在β射線輻射量累積到1000Mrad時，其強度仍基本保持不變。
1.1.5 芳綸纖維的用途
芳綸纖維可應(yīng)用于航天航空、機電、建筑、汽車、體育用品等國民經(jīng)濟的各個方面，主要用于勞動保護（消防服、消防靴、消防包等）、特種裝備戰(zhàn)斗服（飛行服，防輻射服、防化作戰(zhàn)服等高性能軍隊服裝）等行業(yè)，是一種新型高科技合成纖維，具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等特點。芳綸纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)見圖1。
1.2 阻燃粘膠纖維的性能
1.2.1 永久阻燃性能
阻燃粘膠纖維燃燒時幾乎沒有火焰，在很短的時間內(nèi)就熄滅了，既不會續(xù)燃，也不會陰燃。
1.2.2 優(yōu)異的隔熱性能
阻燃粘膠纖維能有效阻止高溫?zé)彷椛鋫鬟f。高溫下纖維不收縮、不變形。
1.2.3 抗電弧及抗靜電性
阻燃粘膠纖維保持了粘膠纖維原有的天然抗靜電性。
1.2.4 吸排濕性
阻燃粘膠纖維制成的衣物穿著時舒適透氣。高溫環(huán)境下利于汗液排出。
1.2.5 優(yōu)良的染色性
阻燃粘膠纖維具有天然纖維上色容易、染色鮮艷、色牢度好的特點。
1.2.6 綠色環(huán)保
阻燃粘膠纖維以再生的天然植物為原料，廢棄物可自然降解，符合環(huán)保要求。磷系阻燃也符合歐盟阻燃無鹵的要求。
1.2.7 阻燃粘膠纖維的用途
阻燃粘膠纖維是一種具有阻燃抗熔滴性能的高技術(shù)纖維新材料。與合成聚酯類阻燃纖維相比，既保證了纖維優(yōu)良的物理性能，又實現(xiàn)了低煙、無毒、無異味、不熔融滴落等特性。隨著國內(nèi)外阻燃強制法規(guī)的推進及人們防火安全意識的提高，阻燃紡織品的應(yīng)用范圍日益擴大，延伸到家居、內(nèi)衣等領(lǐng)域，對阻燃紡織品的要求也從單純的防護擴展到追求更佳的舒適、透氣及性能。阻燃粘膠纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu)見圖2。
1.3 芳綸纖維及阻燃粘膠的主要物理指標(biāo)
芳綸纖維及阻燃粘膠的主要物理指標(biāo)見表1。
二、紡紗工藝流程的技術(shù)要求
2.1 色料的準(zhǔn)備
客戶要求色紡紗，故需對芳綸進行染色，采用載體染色法，染色工藝和滌綸差不多，選擇載體的原則是：促染效果要好，用量要少，要無毒無氣味。芳綸纖維經(jīng)前處理后50度加入載體HPS-505，運行10分鐘，升溫到70度，加入陽離子染料，運行10分鐘，加入硝酸鈉（氯化鈉）運行10分鐘，然后以1度/分升溫到130度并保溫60分鐘，以1度/分降溫到75度，對色，排液，清洗（芳綸染色流程見圖3）。阻燃粘膠用原白纖維與染色芳綸混紡。
圖3 芳綸染色流程
2.2 原料的處理
由于芳綸纖維染色后比電阻大，靜電現(xiàn)象嚴(yán)重，纖維預(yù)處理不當(dāng)容易繞錫林、并條吸花、不下條子、纏羅拉等，因此需要對原料進行養(yǎng)生處理，加入一定的抗靜電劑和水，并嚴(yán)格執(zhí)行養(yǎng)生時間（必須確保16小時以上，并放置在28度，相對濕度65%的環(huán)境中）。
阻燃粘膠因是白色色母粒纖維素纖維，為了避免梳理過程中形成白結(jié)，故此纖維不能加油水養(yǎng)生，芳綸養(yǎng)生后與阻燃粘膠進行料混紡紗。
2.3 工藝流程
因芳綸和粘膠兩種纖維的靜電較大且蓬松，纖維長度的一致性好，為了減少紡紗時纖維損傷，采用短流程紡紗工藝，工藝流程為：
BC262和毛（自動喂棉機）→A186梳棉→FA306頭并→FA306二并→FA306三并→FA306四并→FA458粗紗→FA506細紗→自動絡(luò)筒
2.4 紡紗過程中存在的問題及技術(shù)參數(shù)
2.4.1 梳棉工序工藝技術(shù)措施
因芳綸和阻燃粘膠纖維均為化纖，纖維的整齊度好、雜質(zhì)少、靜電現(xiàn)象嚴(yán)重，梳棉工序一定要確保少損傷，以開松為主，并盡量減少返花造成結(jié)增加。應(yīng)主要解決梳棉成條困難、堵斜管問題，為提高纖維的轉(zhuǎn)移效果，錫林-蓋板隔為0.35、0.35、0.30、0.30、0.35mm，生條定量為17.5g/5m，上下軋輥間隔距為0.20mm，提高各通道光潔度，減少堵塞斷條。錫林轉(zhuǎn)速為330r/min，刺輥轉(zhuǎn)速為780r/min，蓋板速度為81mm/min，道大轉(zhuǎn)速為17r/min，以上工藝上機后，所紡生條棉結(jié)為4粒/g，棉網(wǎng)清晰度良好，生條外觀光滑細膩。
2.4.2 并條工序工藝技術(shù)措施
由于芳綸與阻燃纖維具有輕微靜電，生產(chǎn)中要重點解決纏繞羅拉膠輥現(xiàn)象，主要措施有：
(1)并條膠輥用WSN型涂料，好于酸處理膠輥。
(2)車速偏低控制，喇叭口偏小掌握，提高條子抱合力。
(3)滿筒長度由2km改為1.6km，減輕條子與上圈條器表面的磨擦。
并條采用四道并合，前羅拉線速為190m/min，喇叭口2.4mm，熟條定量19.5g/5m，羅拉隔距9×20mm。
2.4.3 粗紗工序工藝技術(shù)措施
合理選擇粗紗捻系數(shù)，既要提高纖維間抱合力，又要防止粗紗出“硬頭”，經(jīng)優(yōu)選捻系數(shù)定為71。紡紗時紡紗張力偏小掌握，以減少紗條意外伸長。
粗紗定量為5.5g/10m，總牽伸7.09倍，前羅拉轉(zhuǎn)速為180r/min，羅拉隔距10×26.5×3lmm。
2.4.4 細紗工序工藝技術(shù)措施
細紗總牽伸30.83倍，后牽伸1.32倍，捻系數(shù)376，前羅拉轉(zhuǎn)速183r/min，羅拉隔距18×24mm，鉗口隔距塊3.0mm。
經(jīng)測試，紡紗成紗指標(biāo)為：重量偏差+1.6％，條干CV值14.34％，細節(jié)5個/km，粗節(jié)55個/km，棉結(jié)145個/km，單紗斷裂強度為17.58cN/tex，強力CV值9.8％。
從成紗質(zhì)量來看，除棉結(jié)稍多外，其他指標(biāo)良好。我們認為棉結(jié)相對較多的主要原因是纖維之間產(chǎn)生相對滑移，紗條牽伸的扭結(jié)造成，尚需努力克服。
三、其它技術(shù)要求
由于芳綸纖維十分蓬松，彈性大，伸長率高，且加工時易集聚靜電；阻燃粘膠纖維濕強力低，耐磨性差，纖維之間的抱合力差，成條困難，紗條蓬松，紡紗時存在斷頭率高等難點，在紡紗過程中應(yīng)采取以下措施：
（1）紡制芳綸時要保持較高的環(huán)境濕度，以避免靜電集聚，梳棉相對濕度65%，并條62%，細紗58%。
（2）因芳綸纖維長度為44mm，粗紗捻度不易太高，采用較小的定量和較小的牽伸倍數(shù)，細紗捻系數(shù)適當(dāng)加大，一般控制在370。
（3）絡(luò)筒張力偏小控制，采用化纖捻接器，接頭強力必須確保達到原紗強力的85%，外觀質(zhì)量良好。
（4）芳綸纖維染色后日曬牢度只有3級，有待進一步技術(shù)攻關(guān)。