[铜氨/PorelTM纤维涡流混纺纱生产实践] ,40支棉铜氨混纺纱

　　本文针对铜氨纤维和PorelTM 纤维的特性，利用涡流纺纺纱技术开发混合纱线，剖析了生产过程中采用的工艺技术及存在的问题。 　　In connection with the properties of cuprammonium fiber and PorelTM fiber, the cuprammonium/PorelTM blended yarn was developed by vortex spinning technology. The problems in the production process have also been analyzed in this paper.
　　
　　在纺织品市场竞争日趋激烈的今天，用户除了对纱线的质量要求越来越高外，对纱线的风格要求也趋向多样化，对其功能性要求也日趋增多。铜氨纤维是日本旭化成公司开发生产的具有环保性能的一种棉籽绒再生纤维，PorelTM 纤维是我国开发生产的一种改性的具有毛细血管腔结构的功能性涤纶纤维，这两种纤维的混纺不仅能充分体现各自纤维特性，而且结合涡流混纺的纺纱技术能开发出结构多元化、系列化、高附加值的棉纱，从而满足市场多样化需求。
　　
　　1原料特性分析
　　
　　1.1铜氨纤维
　　1.1.1铜氨纤维特性
　　铜氨纤维是由棉花中的棉籽绒经化学加工的再生纤维素纤维，是一种舒适环保的纤维。铜氨纤维截面近似圆形（图 1），形状规则。与天然棉纤维不同的是其纤维表面无皮层，多孔质，从而具有优良的显色性和吸放湿性，其面料手感如真丝般光泽柔和，在外衣、内衣、运动衣、室内装饰和家纺等领域得到了广泛应用。
　　
　　1.1.2铜氨纤维各项物理指标（表 1）。
　　
　　1.2PorelTM 纤维
　　1.2.1PorelTM 纤维特性
　　PorelTM 是一种采用毛细管内腔结构的改性聚酯短纤维，纤维结构形状如图 2 所示。
　　
　　PorelTM 纤维纵向有沟槽，中部空心，具有永久的吸湿快干、吸湿发热和保暖速干的功能。PorelTM 纤维能够自动调节人体贴身湿热平衡，使其不仅具有棉纤维的手感，更具有类似羊毛的保暖效果，具有良好的导湿性、速干、隔热、手感滑爽和较好的抗起球等性能。其面料挺括、抗皱，洗后保形性好、易洗快干，尺寸稳定性好，光泽柔和典雅、自然丰满，该面料加工的产品服用性能好，适用于做运动休闲类、T恤休闲类、内衣类等高档服饰。
　　1.2.2PorelTM 纤维物理指标（表 2）。
　　
　　
　　2涡流纺纱技术
　　
　　涡流纺技术是将棉条熟条直接喂入牵伸装置，须条经过撕裂罗拉牵伸后从前罗拉钳口输出，并立即被纺纱喷嘴中形成的涡流所产生的负压吸入形成新纤维，当纤维的末端脱离前罗拉时，因涡流的作用而扩张，覆盖在空心锭子表面，并沿着固定的内壁回转，随着纱条的向前运动，纤维末端缠绕于芯纱上使纱线获得捻度而成纱。在整个纺纱过程中受到电子系统的监控，当发现纱疵时被去除，自动接头小车立即前往接头，其接头质量稳定、光洁，强力达原纱的80% 以上。
　　
　　3生产工艺及注意事项
　　
　　3.1纤维处理的技术措施
　　采用涡流纺纱技术生产铜氨/PorelTM 混纺纱线，在生产过程中采用原有棉纺工艺生产，遇到了严重的缠绕皮辊、皮圈、罗拉等现象，造成生产无法正常进行，同时生产出的纱线存在弱捻现象。
　　经过对缠绕到皮辊、罗拉上的纤维进行分析，发现主要是PorelTM 纤维。PorelTM 纤维的结构为中空状态，从管状物品的特性看，在其有外力作用下变成扁平状，则容易出现弯曲、变形等现象，因此纤维本身的刚性会发生较大的减弱，这带来的结果就是纤维的抗扰性会下降。同时由于涡流纺的牵伸罗拉卷绕速度在 3 500 r/min，抗扰性差的PorelTM 纤维在罗拉带动的惯性下则会出现缠绕现象。
　　
　　3.1.1PorelTM 纤维原料的预处理
　　为提高PorelTM 纤维的抗扰性和刚性，针对PorelTM 纤维采用了在毛细管内腔加入水分的技术措施。由于纤维的中空比例占整个截面的 16% 左右，因此按照原料与水分的比例控制加湿量不低于 16%，然后将加湿后的原料焖放在密封容器（如塑料袋内）24 h。
　　
　　3.1.2生产过程的控制
　　经过合理加湿处理的原料在各工序加工过程中保湿工作尤为重要，在增大生产环境相对湿度的同时，各工序也分别采取了加湿、保湿措施。由于PorelTM 纤维具有吸湿速干的特性，因此在加工过程中，纤维经梳理、牵伸后其空腔中的水分会散失掉一部分。为保持纤维的抗挠性和刚性，提高纤维的可纺性能，应及时补充散失的水分，因此，加湿工作是非常必要的。
　　通过对PorelTM 纤维的加湿预处理，以及各工序采取加湿、保湿措施，该纤维在涡流纺生产时缠皮辊、皮圈和缠罗拉的问题得到了根本性的解决，涡流纺的生产效率提高了 20% 以上。
　　
　　3.2涡流纺关键技术
　　在涡流纺工序生产时遇到了纤维缠绕前罗拉、静电、弱捻纱、生产效率低等诸多的问题。
　　
　　3.2.1纱线弱捻问题及解决方法
　　涡流纺加捻过程分析：涡流纺作为一种新的喷气纺纱方法，其成纱过程和其他纺纱方法不同，因而其成纱结构也不同于其他纱线结构。涡流纺的原理是纤维束经牵伸后从前罗拉钳口输出，进入加捻器（喷嘴），在喷嘴中，纤维束在气流的控制下，前端进入空心锭子的中空中，后端由于离心力和气流的原因，产生膨胀，形成自由状态的纤维（后端自由纤维），后端自由纤维随高速回转的涡流旋转而加捻成纱，然后由空心锭子的中空通道引出卷绕成筒子纱。而实际上，并不是所有的纤维都能充分膨胀形成自由状态的纤维，仍有一定量的纤维以整体形式处于纱芯，因此提高自由端纤维的数量是提高纱线强力的关键。后端自由纤维在数量上所占比例愈大，加捻程度越高，包缠纤维的张力和纱芯纤维的张力越均匀，纱线结构越紧密，成纱品质就越高。相反，若包缠纤维加捻程度低，包缠效果不好，芯纱无法较好地被包覆，造成成纱强力很低，从而形成了弱捻纱。
　　由图 3 可见，与涡流纺正常纱线相比，弱捻纱芯纱外的包缠纤维很少，包缠效果差，纱线结构松散。所以在实际生产过程中，因弱捻纱纱线强力低，断头多，所以影响了生产效率，同时对产品质量也造成了严重的影响。
　　
　　（1）纺锭器材的影响
　　因涤纶中含有油剂，且这种油剂会随着纺纱时间的增长而逐渐堆积在纺锭尖部（图 4），油剂的存在，会影响进入喷嘴中的纤维的运动轨迹，从而对连续输出的纱线产生一定影响，也就增大了弱捻纱产生的几率。
　　
　　从图 4 中可以看到纺锭 2 号油剂堆积在尖嘴部的稍远处，而纺锭 1 号油剂堆积集中在尖嘴部，且油剂量也较多。由此证明，村田公司提供的改进品质后的纺锭 2 号能够有效地控制纤维中的油剂在纺锭上的堆积位置，达到了预期的效果。为避免油剂堆积过多，可以规定值车工在生产巡回中，纺锭要 4 h清洁一次，以保证产品质量。
　　（2）纺纱速度的影响
　　为了减少弱捻纱的产生，通过对关键器材纺锭大量的对比试验，对于两种纺锭型号相同、材质不同的纺锭在纺纱速度改变的情况下，验证纱线的耐磨度变化，如图 5 所示。
　　
　　从实验结果分析，耐磨度随纺纱速度的提升呈现恶化的趋势，当纺纱速度高于 320 m/min时，纺锭 2 号所纺的纱线耐磨度明显优于纺锭 1 号所纺纱线的耐磨度。纺纱速度320 m/min是一个临界点，为了保险起见，工艺速度设定为300 m/min。
　　
　　3.2.2优化电清工艺
　　涡流纺弱捻纱纱线结构松散，包缠不够均匀、紧密，所以利用涡流纺电清也能清除一部分的弱捻纱，从而能够减少缠绕到筒子上的弱捻纱的数量。因此，合理的电清工艺参数，既能保证清除具有危害性的弱捻纱，同时又不影响生产效率，一举两得。与此同时针对电子清纱器存在漏切、误切的现象，在几种不同的电清工艺条件下，记录涡流纺生产效率、切疵情况，然后再将已经纺出的筒纱放在国际上先进的村田自动络筒机上进行倒筒验证，最后选出工艺最优的电清方案。
　　
　　4技术创新点
　　
　　4.1PorelTM 纤维的加湿预处理
　　通过对PorelTM 纤维进行加湿预处理，使纤维中空的毛细管腔内充满足够的水分而达到饱和状态，同时生产过程中各工序分别采用了单独的加湿装置和保湿措施。增加纤维的刚性和提高纤维的抗静电能力是解决该品种在后道工序出现缠罗拉、缠皮辊等问题的关键。
　　
　　4.2涡流纺专件器材的改进
　　出现弱捻纱是在涡流纺生产中较为普遍的一个现象，尤其是在涤纶系列纤维上，体现更为明显，实验表明造成铜氨/PorelTM 混纺涡流纺纱线弱捻的主要原因是喷嘴处在短时间内堆积较多的油剂状粉尘物造成的。在选用村田公司的纺锭 2 号的同时，还通过增加专人负责对喷嘴进行清洁，且其清洁次数由原来一班一次改为 3 h一次，保证了喷嘴的正常工作状态，使弱捻纱的产生率大幅度降低。
　　
　　4.3利用电子清纱器设定合理参数清除弱捻纱
　　在试验生产过程中，经过研究其电子清纱器功能，通过其弱捻报警，合理设定电子清纱器的工艺参数，同时针对该类报警采用专人负责处理，并查看报警情况，分析测试报警锭子纱线情况，总结其中规律，从而有效的减少了弱捻现象的产生。
　　经过采取一系列措施后，铜氨/PorelTM 纱线质量指标见表 3。
　　
　　采用涡流纺纱技术生产铜氨/PorelTM 混纺涡流纺纱线，既结合了两种纤维优良的产品性能，同时能够体现出涡流纺纱线毛羽少、光滑、紧密的特点。