再生纤维素纤维针布选型配套系统研究与探讨

再生纤维素纤维针布选型配套系统

研究与探讨 

孙鹏    [金轮针布（江苏）有限公司]

0      前言

新世纪以来，由于耕地的减少和石油资源的日益枯竭，天然纤维、合成纤维的产量将会受到越来越多的制约；人们在重视纺织品消费过程中环保性能的同时，对再生纤维素纤维的价值进行了重新认识和发掘。如今再生纤维素纤维的应用已获得了一个空前的发展机遇。

再生纤维素纤维的发展总体上可以分为三个阶段，形成了三代产品。第一代是20世纪初为解决棉花短缺而面世的普通粘胶纤维。第二代是20世纪50年代开始实现工业化生产的高湿模量粘胶纤维，其主要产品包括日本研发的虎木棉(后命名为Polynosic，中国称为富强纤维)和美国研发的变化型高湿模量纤维HWM以及兰精公司80年代后期采用新工艺生产的莫代尔（Modal）纤维。60年代后期开始，由于合纤生产技术的迅速发展，原料来源充足和成本低廉，合成纤维极大地冲击了再生纤维素纤维的市场地位。许多研究机构和企业更多地关注了新合纤的开发和应用。在此期间，世界再生纤维素纤维的发展趋于停滞。第三代产品是以20世纪90年代推出的短纤天丝（Tencel）、纽富（Newcell）长丝为代表，以及目前的丽赛（Richcel）纤维、维劳夫特（Viloft）纤维等。

1      再生纤维素纤维的原料与性能

1.1     再生纤维素纤维的原料

再生纤维素纤维是以木材、棉短绒、竹子、甘蔗渣、芦苇等天然纤维素为原料，经过化学处理和机械加工而成，具有纤维素（Cellulose）的结构和性能。具体原料来源可分为以下三类：

第一类：木材，可分为针叶木和阔叶木两类。阔叶木如桦木、白杨、栗木、山毛榉等，针叶木如落叶松、鱼鳞松、云南松、云杉、铁杉、马尾松等。其中针叶木是制造纤维素纤维的优质原料。

第二类：棉短绒，棉纤维属种子纤维，附着在棉籽壳上的短纤维为棉短绒，它不能直接作为纺织原料，而是制造纤维素纤维的优质原料。

第三类：禾本科植物纤维，包括竹、芦苇、麦秆、甘蔗渣、高梁秆、玉米秆、棉秆等，这些也可以作为制造纤维素纤维的原料。

1.2     再生纤维素纤维理化性能

再生纤维素纤维因其在原料来源和加工制造工艺等方面的不同，产生了结构和性能上的差异。纺纱过程中设备、器材的选用、纺纱工艺制定及质量控制应根据纤维性能来制定。几种常见再生纤维素纤维的规格结构与理化性能见表1。

表1    几种常见再生纤维素纤维和涤纶短纤理化性能

由表1可见，几种常见再生纤维素纤维湿强度由高到低顺序为：天丝（G100）→天丝（A100）→丽赛→棉→莫代尔、富强纤维→高湿模量粘胶（HWM）→竹浆纤维→维劳夫特→粘胶。湿强度均低于化纤涤纶。

1.3     再生纤维素纤维表面摩擦性能

纤维的摩擦性能具有两面性，不仅直接影响纤维加工的全过程，而且还关系到纺织品的质量。在纺织加工过程中，经常存在纤维与纤维、纤维与机件之间的相对运动，从而产生了纤维与纤维、纤维与其他材料的摩擦问题。几种常见再生纤维素纤维的摩擦因数如表2所示。

比较表2中几种再生纤维素纤维静、动摩擦因数如下。

静摩擦因数：纤维与纤维间F/F＜纤维与金属间F/M（天丝除外）＜纤维与皮辊间F/R；动摩擦因数：纤维与纤维F/F＜纤维与金属间F/M＜纤维与皮辊间F/R；而莫代尔比较特殊，纤维与金属间动摩擦因数（0.4768）大于纤维与皮辊间动摩擦因数0.4413，而其他几种纤维与皮辊间动摩擦因数比较相近。

莫代尔、天丝的静摩擦因数明显大于维劳夫特和竹浆纤维。其中，竹浆纤维的静摩擦因数为最小；维劳夫特与粘胶纤维比较接近。 

棉纤维间的动、静摩擦因数较大（F/R与莫代尔除外），再生纤维素F/M和F/R动摩擦因数明显高于棉；莫代尔的动、静摩擦因数明显为最大。因而梳理过程中更难转移、更容易缠绕锡林、盖板针布，造成锡林绕花，盖板针布“挂花”与“充塞”。纤维表面摩擦因数与梳棉工序质量状态关系，如表3所示。 

1.4     再生纤维素纤维的电学性能

再生纤维素纤维在纺织加工过程中，由于机件对其的打击、撕扯、牵拉、摩擦等易产生静电，给生产带来诸多不便。一般来说纤维本身的电阻值越大，在加工过程中产生的电荷越难导走，造成电荷积聚在纤维体上，形成静电，发生纤维绕锡林、刺辊、道夫针布、盖板针布，且经分梳后的单纤维带有相同极性的电荷而互相排斥，使本来松散的纤网发生破裂、断边、纤维被机件吸附而产生成条困难或疏松；另外还有绕罗拉、皮辊现象，严重影响加工顺利进行及纺纱相关工序产品质量。

在此，以质量比电阻对部分再生纤维素纤维的电学性能做比较（同温湿度条件下）。质量比电阻R_m（Ω·g/cm²）指单位长度上的电压（U/L）与单位线密度纤维上流过的电流（I/W/L）之比。通常以纺织纤维质量比电阻的对数值来衡量其电学性能，一般在7以下为好，不易产生静电。几种常见再生纤维素纤维的质量比电阻/lgRm（以其对数形式表示）如下。

棉6.993，粘胶8.333，竹纤维8.403，Tencel8.850，Modal9.434，涤纶13.514。由此可见，棉纤维质量比电阻的对数值较小，为6.993，在7以下，表示与机件摩擦时不易产生静电；而涤纶纤维质量比电阻的对数值最大，为13.514，约为7的两倍，表示与机件摩擦时极易产生静电；粘胶纤维和竹纤维质量比电阻的对数值相当，为8.33～8.41，表示与机件摩擦时不易产生静电，而天丝、莫代尔纤维质量比电阻的对数值在8.85～9.45，表示易产生静电。静电产生由易到难顺序为：涤纶→莫代尔→天丝→竹纤维→粘胶→棉。

2      再生纤维素纤维的梳理

2.1     竹浆纤维

竹浆纤维以其优良的吸湿性能，良好的导电性能，梳理过程中不易积聚静电，只是湿强较低。梳棉工序应避免损伤纤维，减少搓擦，减少“棉结”的产生。应配置合适的针布规格，各分梳元件间应配以合理的速度和隔距，以有利于纤维的转移，减少损伤。

2.2     天丝纤维

由于天丝纤维截面呈圆形或椭圆形，表面光滑饱满，纤维之间的抱合力较差，易产生静电，使得梳棉棉网不易成形。梳棉工序主要是避免纤维在梳理过程中长度受损伤，提高纤维转移率，防止纤维反复搓擦形成棉结。采取以下措施：（1）提高刺辊与锡林、锡林与道夫转移率，杜绝缠绕返花现象，确保棉网清晰。一般刺辊与锡林的速比放大到1∶2 以上；（2）适当放大盖板与锡林隔距，以减少绕花现象，减少棉结；（3）道夫速度适当降低；（4） 梳棉机针布采用合理针布配套，保证各分梳件针布状态良好，同时加强运转管理，减少粘、缠、挂、带现象。

2.3     莫代尔纤维

莫代尔纤维表面动静摩擦因数较大，湿强小于棉纤维，质量比电阻较大，易积聚静电。梳棉工序为保证棉网质量，减少纤维损伤，采取“轻定量、慢速度、快转移、少伤纤维、多回收”的工艺原则。增大刺辊与给棉板的隔距，降低刺辊、锡林、道夫转速，但锡林与刺辊的速比要大，以减少纤维损伤；减小锡林与盖板之间的隔距，道夫、锡林转移率要大，减少纤维充塞、反复揉搓，增加梳理转移，减少棉结的产生；因纤维抱合力差，给棉罗拉与大压辊增加压力，棉条的张力牵伸偏小掌握。

2.4     维劳夫特纤维

维劳夫特纤维吸湿性同粘胶纤维，为有光纤维，表面光滑，纤维间拖合力较小，静电现象突出, 因而造成成卷成条时较为蓬松。在梳棉工序易漂浮、飞散、凝聚困难而造成棉网质量差。故纺前要进行给湿预处理或添加抗静电剂，以增加纤维间抱合力，改善适纺性能。相对湿度偏低易产生静电现象，相对湿度偏高会产生绕花现象，梳棉工序相对湿度控制在60％～70％效果较好。

梳棉工序是维劳夫特生产的关键工序。在解决静电问题后，主要解决好纤维分梳和转移，提高棉网质量，防止纤维损伤，减少棉结产生。根据维劳夫特纤维性能，梳棉工序主要采用“轻定量、低速度、大隔距”的工艺原则。给棉板适当抬高，降低锡林、道夫、刺辊速度，适当加大锡林刺辊速比，各种隔距偏大掌握。使纤维能够缓和分梳，顺利转移，减少损伤。降低短绒和棉结产生，提高梳理，保证棉网质量。

2.5     丽赛纤维

根据丽赛纤维的性能，梳棉工序应以纤维得到充分梳理,尽量减少纤维损伤、断裂,并有效地排除短绒,降低棉结为主要目的。温湿度控制不当,静电现象严重,易粘附梳棉机件,有时还会出现棉条过于松散、外层的纤维向上皮辊凝聚被上绒布带走的情况,严重恶化成纱条干。

3      再生纤维素纤维针布选型配套

3.1     再生纤维素纤维针布的选型配套理念

再生纤维素纤维针布配套应根据纤维性能，如长度、细度和强度、表面摩擦因数和产生静电的严重程度；梳棉及设备和工艺情况；如锡林直径的大小、锡林转速、定量和产量；纺纱质量要求和应用环境；如纺纱质量要求的高低、车间有无空调系统及其运行情况等综合而定。遵循柔性梳理理念，确保降低纤维损伤， 利于纤维握持及转移，防止刺辊返花、锡林绕花及盖板过分充塞和挂花，降低重复梳理造成的纤维损伤和搓擦成结，提高梳理后再生纤维素纤维的分离度和平行伸直度。

3.2     再生纤维素纤维针布选型配套方案

在此，以成纱质量要求和应用环境（有无空调系统）两个方面，并结合纤维自身性能分类进行配套方案研究。纵所周知，梳理质量的好坏最终反应在成纱质量上，而成纱质量要求根据纺纱厂下游客户而定，并不是质量越高越好，而是能满足下游客户要求，成本控制最低为好。车间温湿度控制（一般温度控制在25~35℃，相对湿度控制在60%～70%），决定着所纺纤维的吸湿状态及由此引起的纤维性能变化，涉及到纺纱能否顺利进行（如成网困难等）和产品质量状态（如棉结、短绒）以及梳理器材表面清洁状态（如静电严重产生的绕锡林、刺辊、道夫针布、盖板针布挂花、充塞等现象）。

3.2.1    成纱质量要求不高、无空调系统客户

此类客户，纺纱产品档次不高，不能控制车间温湿度（受天气影响较大），梳棉针布配套在满足产品质量要求的同时(不高)，着重考虑梳理器材表面清洁状态。针布配套方案如表4所示。

3.2.2    成纱质量要求中等、有空调系统客户

此类客户，纺纱产品档次中等，对车间温湿度有一定控制能力，对产品质量要求和梳理器材表面清洁状态都较注重。针布配套方案如表5所示。

3.2.3    成纱质量要求高、空调系统控制较好客户

此类客户，纺纱产品档次高，车间温湿度控制较好，对产品质量要求和梳理器材表面清洁状态都高（一般要求和进口针布成纱质量一致）。针布配套方案如表6所示。

4      结语

再生纤维素纤维针布配套方案的确定要综合考虑纤维性能、设备和工艺状况及纺纱质量要求及应用环境等因素。上述三套针布配套方案来源于我们对梳理技术的理解和相关客户使用经验，其中的针布选型配套应根据客户的具体情况综合考虑而定。值得注意的是，随着客户原料、梳理设备、纺纱工艺及质量要求的不断变化，针布选型配套也应及时做相应的调整，应做到与时俱进。我们相信没有最好，只有更好。

参考文献：

［1］孙鹏.再生纤维素纤维专用配套针布开发及工艺效果［Ｊ］．纺织器材, 2011, 38(2):14－17.

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