“断裂功”对粘胶高支纱生产实践的指导应用

“断裂功”对粘胶高支纱生产实践的指导应用

隋玉光 （山东天信集团有限公司）

粘胶短纤面料产品因其独特的吸湿、染色优越性和低廉的成本优势在人造纤维市场一直占据着一定的数量。2015年粘胶纤维全国年消费量达到380余万吨，占消费纤维总量5300万吨的7.2%左右。随着天然棉纤维种植面积的逐步减少，能够替代天然棉纤维的人造纤维素纤维——粘胶纤维，将会进一步扩大其应用和市场。而且近几年随着技术水平的提高，粘胶纤维的原料来源更加广泛，棉浆、木浆、竹浆等等均为粘胶纤维的增量发展提供了条件。近几年粘胶纱线的用途也在逐步扩展，服装面料、家具面料、产业用品等均在运用，纱支范围从低支、中支扩大到60支到80支高支纱线，现就粘胶短纤生产60支高支纱存在的问题进行探讨。

1      普通粘胶短纤维与成纱特性

1.1    粘胶短纤维特性

1.2    普通粘胶短纤维60支环锭纱线性能

1.3    纱线使用情况及数据分析

在织布整经工序，该批R60支纱线百根万米断头2.5根，先进企业R60支百根万米断头0.8根左右，纯棉60支百根万米断头约在0.5根左右。从以上数据对比该批纱线百根万米断头明显偏高。我们在整经工序现场测试分析了断头原因，断头原因分为以下几类及占比百分率：

①筒子表面纱线毛羽粘连2%；

②筒子表面磨损10%；

③自动络筒街头不合格11%；

④脆断77%。

针对以上情况，我们把主要精力放在解决纱线脆断问题上，首先进行了提高强力实验，其次进行了降低强力CV%值实验。

提高强力实验：

我们采用了两个方案，一个方案是改变纱线捻度试验，选定了三档捻度，114 捻/10cm、117 捻/10cm、120 捻/10cm。结果显示，三档捻度纱线的强力变化均不大，再向两边实验出现强力变低趋势，此方案对强力已无提升空间。另一个方案是改变纱线截面内纤维根数实验，原使用100%1.5D×38mm粘胶短纤，改为50% 1.5D×38 mm短纤和50% 1.0D×38 mm短纤混纺。纱线截面内纤维根数由原来的58根提高到73根。实验结果显示，强力变化不大，条干CV%值提高了0.3%左右，强力CV%值略有提高，但也不明显。

降低强力CV%值实验：

通过改善条干CV%值，降低纱线粗节、细节数值，改善强力CV%值，在前面的强力实验中已有数据结果且效果不明显。

另外通过降低捻度CV%值，从而改善强力CV%值，实验效果也不明显。

总之，以上实验说明，纱线的强力值、强力CV%值、最低强力各数据调整已无空间可言，只能分析解决其他要素，为此我们选定了断裂功分析，真正影响R60支纱线断头的因素，不仅是纱线的断裂强力，而且还有纱线的断裂伸长。或者说，真正影响纱线断头的主要因素是断裂功。

2      断裂功的定义

纱线进行强力测试时，拉伸到断裂时所做的功称为断裂功。即W=F×S，单位为cN·cm，决定断裂功大小的要素有两个：

断裂强力（F），取决于纱线的强度（强力），它是由纱线中纤维的强度（强力）和纤维间的抱合力所决定。

断裂伸长（s），取决于纱线中纤维本身的伸长和纤维抱合因拉伸造成纤维间滑脱的程度。

我们已实验证明了纱线强度或强力在本品种上已无多大提升空间，那么现在唯一要做的就是通过提升纱线的断裂伸长，来达到提高纱线断裂功的目的。影响纱线断裂伸长的要素有哪些呢？图1 是纱线断裂伸长影响因素图。

图1    纱线断裂伸长影响因素

综合分析以上要素，我们能够改善的主要有两项要素：纱线中纤维的长度、纤维牵伸后的断裂伸长。

3      提高纱线中纤维长度

纤维长度是纱线中纤维间抱合力的关键因素之一。人造纤维使用前纤维的长度均为38 mm，但是在纺纱过程中会有不同程度的损伤，有开松撕扯的断裂损伤，有牵伸过程强控制造成的断裂损伤，特别是普通粘胶纤维单纤维断裂强度较低，纺纱过程更易造成断裂损伤。

我们经过对开清棉工序、梳棉工序、并条工序、粗纱工序、细纱工序短绒率实验对比发现，梳棉工序短绒增加占到纱线中短绒含量的70%到90%，因此我们重点对梳棉工序进行梳理器材和梳理工艺的调整。

3.1    优选针布型号

FA231A梳棉机针布优选配置见表3。

3.2    优化梳棉机相关工艺

工艺优化主要围绕降低梳理强度，特别是握持梳理部分，调整了以下工艺参数见表4。

通过两方面的调整，生条中短绒率（20 mm以下）大幅度降低，生条短绒率由5.5%左右降低到2.0%以下。

4      改善成纱过程中纤维状态特性，提高纱线断裂伸长率

我们认为理论上在细纱工序的强牵伸造成了粘胶纤维本身的伸长被大大消耗了，从而压缩了纱线的断裂伸长，因此要想法释放纤维特有的伸长特性，从而提高纱线的断裂伸长。

我们在细纱工序实验了不同的工艺方案：

减小后区牵伸倍数，由1.27倍调整为1.25倍；

加大前区牵伸隔距块，由1.8 mm调整为2.5 mm；

放大前后区牵伸隔距，由19×29 mm调整为23×33 mm。

综合对比条干CV值和纱线断裂伸长的变化，选定调整前后区隔距效果最佳，因此优选细纱前后区工艺隔距为23×33 mm。在其他指标不变（或变化较小）的前提下，纱线断裂伸长率由8%左右，提高到了12%左右。

5      纱线断裂功优化效果

通过以上分析与实验，对梳棉和细纱两大关键工序的相关工艺进行了针对性的调整和优化，使纯粘胶纱线中短绒率显著减少，成纱断裂伸长率显著提高，这两项指标的显著优化，使纱线断裂功由480 cN·cm提高到了600 cN·cm以上，增幅达25%，大大改善了纱线的抗拉断特性，提高了下游应用的生产效率。整经工序百根万米断头由改前的2.5根，降低到0.8根，满足了客户的要求。

参考文献：

［1］乌斯特公报2007数字版［M］．乌斯特技术有限公司编译、校订和授权，中国棉纺织行业协会、中国纱线网联合发行，2007.

［2］棉纺手册［M］.中国纺织出版社，2004.

［3］中国纺织行业协会年报［M］．2015.

［4］乐峰.浅析再生纤维素纤维的梳理技术［Ｊ］．梳理技术,2015,12（总 第29期）:47－49.

《梳理技术》于2017年更名为《纺织技术》，杂志创刊于2000年，由金轮针布公司和原上海纺科院部分老专家，在梅自强院士（已故）的指导下联合创办。黄锡畴（已故）、许鑑良、孙鹏子（已故）、周建平先后任主编。并拥有一支国内外学界权威、行业技术专家组成的编委队伍。《纺织技术》每期发行一万多份，读者覆盖高校、科研机构、纺织企业各层面。成为纺织行业梳理领域内公认的具有极高专业性、权威性的技术刊物。《纺织技术》的宗旨是助力纺织行业进步，致力于行业技术的突破与提升，积极倡导学术争鸣，为技术交流提供平台，坚持免费提供给读者的原则，愿与广大客户和各界朋友携手共创梳理技术美好未来！