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嵌入纺汉麻多组分混纺纱的研发和生产
乐峰（江苏悦达纺织集团有限公司）
0 前言
近年来，棉花资源日益紧张，棉花价格大幅上扬，严重制约着纺纱企业的正常发展。新型合成纤维和其他非棉天然纤维的应用将是解决当前棉花资源供需失衡矛盾的必然选择。据调查，汉麻纤维是人类最早使用的天然纤维，具有优异的吸湿排汗、抗菌保健、柔软舒适、抗紫外线、耐高温等功能，但汉麻纤维应用技术并不太成熟，许多应用技术都需要在今后应用中不断完善。原因是汉麻纤维粗、短、强力低，纱线毛羽严重，长期以来在纺纱号数、纱线外观以及生产效率上都难有突破。为突破纱线粗支号数，改善纱线粗糙外观，提高生产效率，同时应将汉麻纱线向更高、更广的应用领域拓展，经市场调研和分析研究后，我们决定运用近年来最新研制的嵌入纺纺纱技术来纺制中高支汉麻、棉等多组分混纺纱，一方面该技术可增强纱线强力，减少毛羽，提高纱线条干水平，另一方面在提高纱线总体质量水平的同时，该技术还能实现纱支细化，拓展汉麻纱线的应用范围，使其向中高档服装、床品发展。
嵌入纺是近几年国内发展起来的一种新型纺纱技术，它是用两根长丝将两根短纤粗纱分别缠绕后再合股成为一根单纱。当前这种纺纱技术不仅可应用于棉麻毛等纺纱领域，使在老设备上纺制高支纱线成为可能，而且短纤维含量高的难以纺纱的原料也可纺制成纱，具有节约原料、降低生产成本等优势。实践证明，嵌入纺纺纱技术在改善纱线质量方面效果明显，改善成纱条干和成纱强力，减少毛羽、减少粗细节、棉结等疵点，该纺纱技术特别对于短纤维类，即在环锭纺纱机上难以成纱的短纤维优势更加显著。这种纺纱技术可以重点纺制木棉、汉麻等较难纺的环保类纱线，纱支可由过去的粗支发展到中支甚至高支。目前，国外暂时还没有嵌入纺纺纱技术，国内际华三五四二纺织有限公司、山东如意集团已运用嵌入纺技术开发了一些麻类、毛类纱线，但规模都很小。如何利用嵌入纺强力高、条干好等优势来纺制麻类等可纺性差的纤维，对纺纱企业来说尤为重要，因为嵌入纺技术可充分拓展麻类等产品的种类、规格，并使其向中高端纱线、面料及服装、家纺产品方向发展，从而填补这方面的市场空白，使汉麻原生纤维具有更大的市场发展空间和较高的社会经济效益。
1 汉麻原生纤维性能
汉麻韧皮纤维纤细、洁白、柔软、强力高，具丝状，吸湿性好，散水散热快，耐腐蚀，还具有抑菌保健的特殊功能，比苎麻、亚麻细，纤维强度比棉花高，与苎麻接近；平均长度略长于棉花；其织物回潮率变化大，吸湿散热敏感，手感挺括、滑爽，具有麻的风格，棉的舒适，丝的光泽。可与棉、毛、涤等混纺出多花色品种的纺织品。其纤维具有优良的性能。
（1）纤维细度仅为苎麻的三分之一，纤维顶端呈钝圆形，没有苎麻、亚麻那样尖锐的顶端，故其制品特别柔软适体。
（2）纤维形态结构（见图1）形成毛细效应，排汗吸湿性好。
（3）汉麻纤维对音波、光波有良好的消散作用，可阻挡强紫外光的辐射。
（4）吸湿性能特别好，避免静电积聚及摩擦引起放电和起球。
（5）耐热性能高，能在370℃而不变色，适合各类面料使用。
（6）汉麻纤维中空含氧气，使厌氧菌无法生存，有抗霉杀菌性能。
普通汉麻纤维纱线毛羽多、不易织造、织物有刺痒感等难题一直没有有效突破，一般解决汉麻纱线毛羽问题多采用烧毛等技术措施，一方面增加了消耗，另一方面也提高了产品的成本。而我公司在汉麻领域中引进嵌入纺纺纱技术，嵌入纺的纺纱方式可有效减少纱线毛羽，同时两根长丝并入两根粗纱可提高纱线强力和条干水平，减少棉结、粗细节形成，便于后道织造加工。
2 嵌入纺的纺纱机理
嵌入纺是我国近年来发展的一种新型纺纱技术，它是两根短纤维粗纱进行初步预加捻缠绕再合股加捻成为一根单纱，即在导丝辊上放置导丝的筒子，双丝由导丝辊转动来喂入，经过导丝轮到前皮辊和牵伸过的粗纱条有序排列汇合，从前皮辊钳口出来的双丝和两根须条纤维束，在加捻的作用下两根纤维束均匀地吸附缠绕在双丝上形成嵌入纺单纱，是我国自主研发拥有自主知识产权的新型纺纱技术，可应用于棉麻毛等纺纱领域，实现中高支纱线的纺制，可使传统纺纱难以利用的原料可纺化，具有充分利用资源、降低消耗及减少原料成本等特点。其纺纱原理如图2所示。
图2中1、2 为涤纶长丝；3、4 为粗纱；A 为长丝与长丝之间的距离；B 为长丝与粗纱之间的距离；O′是大三角区的汇聚点；O 为导纱钩到前罗拉的垂足点；G、H 分别为1、3 和2、4 在小三角区的汇聚点；MG、NH 为长丝单纱段；KG、LH 为须条单纱段。在纺纱时两根长丝在外侧，两根粗纱在长丝内侧。在纺纱过程中，两根粗纱对称地从内侧喂入，通过正常牵伸。而两根长丝则通过导丝装置对称地从前罗拉直接喂入，两短纤维须条分别与两根长丝先进行汇集，各侧的短纤维须条与长丝进行预加捻，然后汇集于一点进一步地加捻成纱。
3 汉麻原料的准备
为保证产品品质及功能，汉麻混纺纱中汉麻纤维总含量应不低于20%，确保抗菌效果；纺中细支纱，汉麻原生纤维应尽量选择长度长、细度细、短绒少、硬条率与超长纤维率低的原料；汉麻粘胶选择1.5D×38 mm棉型短纤维。一方面增加汉麻纤维的比例，另一方面提高汉麻纤维的可纺性；长绒棉选择137A新疆长绒棉，提升纱线的强力，长丝选择20D涤纶长丝，以便纺制中、高支混纺纱线。汉麻纤维指标如表1。
汉麻韧皮的脱胶工艺对汉麻棉型短纤的长度、细度影响较大，由于汉麻棉型纤维单纤维太短，仅5~25 mm，因此汉麻纤维不能完全脱胶，仍需要保留少部分木质素作为纤维间的粘结点，这样汉麻原生纤维的细度较粗，可纺性又受到影响，为保证汉麻产品功能性，根据经验我们最终确定：嵌入纺T（20D）25/汉麻原纤15/汉麻粘胶40/JC20 36 Ne纱品种，适当降低了汉麻原生纤维的比例，同时提高汉麻粘胶纤维比例，这样既保证了产品的功能性，又提高了可纺性。汉麻原生纤维选用品质优良的汉麻纤维：汉麻纤维长度 55.34 mm，汉麻纤维线密度3.01D，公制支数2695 Nm，硬条率1.5%，麻粒35 粒/g，超长纤维率1.8%，回潮率87%；汉麻粘胶选择1.5D×38 mm棉型短纤维；长绒棉选择137A新疆长绒棉；长丝选择20D涤纶长丝，并用嵌入纺方式纺制汉麻中高支混纺纱。
4 工艺流程
①汉麻原生纤维养生预处理→清梳预处理：FA002A抓棉机（汉麻原生纤维单独喂入）→A035E混开棉机→FA106开棉机→A092A给棉机→A076C成卷机→A186D梳棉机（无需成条，收集棉网再打包）→②
②汉麻原生纤维（清梳预处理后）、长绒棉：FA002A抓棉机（汉麻原生纤维、长绒棉按45/55比例混合喂入）→A035E混开棉机→FA106B开棉机→A092A给棉机→A076C成卷机→A186D梳棉机→FA306预并条机→JSFA360 条并卷机→JSFA288精梳机→
③汉麻粘胶纤维：FA002A抓棉机→A035E混开棉机→FA106开棉机→A092A给棉机→A076C成卷机→FA203A梳棉机→FA306预并条机→
②+③FA306混并1→FA306混并2→FA326末并→JWF1415粗纱机→DTM129嵌入纺细纱机（并入T（20D）涤纶长丝）→No21C络筒机
由于汉麻刚度太大，常态温湿度下受打击、梳理易脆，影响棉条质量和纱线制成率，必须使用增湿保湿抗静电油剂，对汉麻进行养生处理来提高可纺性，因此汉麻原生纤维的预处理是否到位很关键。汉麻原生纤维的预处理工艺：乳化剂ZY-06A、抗静电油剂ZY-06B和水比例为1/0.5/5的比例配制溶液，按原料纤维重量的7%均匀喷洒到汉麻原纤上，在25℃左右环境中密封存放3天，存放期间不时将汉麻纤维翻转。经过养生预处理后，汉麻原生纤维的可纺性得到了提高。
根据设计方案，我们制定了汉麻原纤/汉麻粘胶/长绒棉两种混合路线：一是汉麻原生纤维、汉麻粘胶、长绒棉单独成卷成条，其中汉麻原生纤维、长绒棉分别经过精梳，三者在并条机上按混纺比进行三道混并的工艺；二是汉麻原生纤维先经过一次清梳预处理后再与长绒棉在清花工序混合成卷，经梳棉、预并、条并卷、精梳工序制成精梳条，将其与汉麻粘胶预并条子在并条机上按混纺比进行三道混并。从试制情况看，前种工艺路线由于汉麻纤维刚性大，纤维间包合力差，成网困难，且易绕剥棉罗拉，实际生产难以进行；而后一种工艺路线汉麻原生纤维经清梳预处理后与长绒棉在清花混合，可以成网，绕罗拉现象明显好转，生产较为顺利。最终我们选择后一种工艺路线。
5 生产及质量控制要点
5.1 前道纺纱工艺优化
汉麻原生纤维清梳预处理清花工序采用“多松多排，多打击”工艺，以减少并丝、硬条、麻粒等疵点，同时将纤维适当打短；梳棉工序采用较强分梳，进一步去除疵点，梳断纤维，使纤维长度适合棉纺设备加工要求。经过清梳预处理的汉麻原生纤维与长绒棉混合后在清棉工序采用“多松多排、少打击”的工艺，梳棉工序采取“慢速度、重定量、少回收、小张力”的工艺，确保棉网质量。在精梳预并中采取“中定量，重加压，大隔距，倒牵伸，合理张力牵伸，充分并合，防缠防堵”的工艺，放大喇叭口，使用尼龙6抗静电涂层皮辊进行生产。在精梳工序中，锡林和顶梳用稀齿密，胶辊经抗静电涂料处理，用后退给棉方式，降低车速。汉麻原纤/长绒棉精梳条与汉麻粘胶预并条三道混并，采用“中定量，重加压，大隔距，低速度、防缠防堵”的工艺，放大喇叭口，用尼龙6抗静电涂层皮辊。在粗纱工序，按湿态纺纱的要求调整温湿度，使粗纱回潮率达到8.5%左右，适当降低车速，减少断头发生；捻系数偏大掌握，适当减小卷绕张力，控制大纱和小纱张力差异。其中，并条工序：采用三道并合，罗拉隔距11×18 mm，头并6根并合(3+3)、二并6根并合，三并5根并合，末并定量13.5 g/5m。粗纱工序：罗拉隔距25×36 mm，定量3.0 g/10m，粗纱捻系数110，锭速700 r/min。
5.2 后道纺纱工艺的优化
嵌入纺细纱准备工序长丝倒筒应调节好张力，降低车速，保证筒丝成形良好，细纱适当降低车速，采用“低速度、重加压、小牵伸、大捻度”的工艺，用进口钢丝圈，使用经过抗静电处理的皮辊，加强巡回清洁工作，及时更换损坏皮辊，防止缠绕。络筒工序采用“小张力、低速度”的工艺，空气捻接器结头，保证结头质量，通道保持光滑，卷绕密度不能过大。其中，细纱工序：设计捻系数370，罗拉隔距18×40 mm，钢丝圈6903 4/0，钳口3.0，后牵伸1.17，锭速12000 r/min。
5.3 产品质量指标
嵌入纺T(20D)25/汉麻原纤15/汉麻粘胶40/JC20 36 Ne：
单纱断裂强度16.1 cN/tex；单纱强力变异系数CV为5.1%；百米重量变异系数CV为1.3%；百米重量偏差为-0.7%；条干均匀度变异系数CV为15.7%；1g内棉结粒数32 粒；1g内棉结杂质总粒数33 粒/g；+200%千米棉结562 粒；毛羽H为3.59。
5.4 产品质量对比
5.5 质量控制要点
（1）皮辊经过特殊处理，并条、粗纱生产正常。
（2）粗纱卷装适当，防碰、摩。
（3）粗纱捻系数在保证不吐粗情况下偏大控制。
（4）将大卷装长丝倒成小卷装时，2根长丝的张力要一致，保证纺纱退绕时两只导丝轮转动（可改变滑动摩擦为滚动摩擦）一致，防并丝；因长丝细，倒成小卷装较困难，丝易乱，无法将2根丝并合倒成达到一定长度且成形好的卷装小筒，只能倒成单根丝的小筒，纺制细纱时用2根单丝喂入。
（5）细纱一开始基本无断头，偶有并丝，将丝分开放回导丝轮即可，纺纱第3天出现绕罗拉现象，分析为长丝含油剂和湿度（64%）大，后用汽油擦罗拉，绕罗拉现象有改善。
（6）因开车情况下换长丝困难，以往试纺时都是停车换长丝，现在已自制换长丝工具（V形插入片），采用此工具可解决开车情况下换长丝难的问题。
（7）纺制过程中断丝、断粗纱现象很少，但会有2根长丝只与一根短纤纺纱而另一根短纤被吸入笛管的情况，需巡回仔细查看。
（8）在导丝过程中导丝机不能停，否则导出的双丝可能在停车那段时间，导出的丝形成乱丝；且导出双丝的筒子也不能太大，太大也容易产生乱丝。这样原料的浪费较大，还降低效率。
（9）在纺纱过程，如果是短纤所做的原料，嵌入纺细纱接头根本就接不上。因为在操作中，要求挡车工在接头的一瞬间之前用剪刀剪断双丝以便于细纱接头，然后迅速接头，再剪去没有切断的丝。丝越细，细纱挡车工的操作越难；如果在纺纱过程中出现断头情况，还要重新放丝，放丝也有难度，这就要求挡车工有一定操作技能。
6 汉麻原生纤维的发展前景
6.1 汉麻原生纤维前景广阔
近年来我国汉麻纺织品已应用于针梭织服装、家纺、鞋袜和产业用纺织品之中，但市场推广较晚，消费者的认知才刚刚起步。应用最广的是美国市场，最早应用在军用纺织品中。欧美市场对麻制品情有独钟，麻纺织品是最高档纺织品的象征，近年来对汉麻纺织品也表现出浓厚的兴趣。由于汉麻具有优越的功能特点，随着应用技术的不断完善、提高，汉麻纺织品的品种、质量、档次都会有很大突破，同时它也符合人们崇尚生态、环保、功能、潮流的消费时尚需求，预计汉麻纺织品市场前途广阔。
6.2 汉麻原生纤维的经济效益可观
汉麻种植对土地、环境要求不高，适合于山坡地、荒地、盐碱地等，不与粮、油争地，可提高荒、废土地利用率。汉麻种植简单，生长周期短（100天左右），产量高，汉麻韧皮纤维产量可达100 kg/亩以上，可以有效提高农民收入。同时汉麻纤维的广泛应用，可降低人们对棉花的需求，减少我国因棉花自给不足而产生的供需矛盾。此外，汉麻是天然的金属吸附剂，汉麻种植对水体和土壤起到了自清洁作用，具有良好的环保性和低碳性，其
排放量仅为棉花的1/3，合成纤维的1/15，社会效益显著。根据测算，以年产嵌入纺汉麻原纤/棉等多组分混纺纱600吨，按“嵌入纺T(20D)25/汉麻原纤15/汉麻粘胶40/JC20 36 Ne”纱销售价9.5万元/吨计，可以实现年销售收入5700万元的产能。
7 结束语
汉麻被誉为“麻中之王”，汉麻原生纤维具有优异的吸湿排汗、抗菌保健、抗紫外线等性能。由汉麻原生纤维通过粘胶纺丝工艺纺出的汉麻粘胶纤维同样具有抗菌保健、抗紫外线功能，且柔软舒适。因此为保证纱线的抗菌性能并提高纱线的可纺性、舒适性，我们采用汉麻原生纤维、汉麻粘胶与精梳长绒棉混纺，同时并入两根20D涤纶长丝通过嵌入纺纺纱技术进行纺纱，所纺的汉麻多组分混纺纱达到纱支细、条干好、强力高，抗菌强等目的，为后道服装面料提供性能优良的纱线产品。该纱线的纺制，有一些难点要注意，但该产品发展前景广阔，可以满足人们对服装面料健康、环保、舒适、高档化的要求，迎合现代消费者的需求，具有较强的市场竞争力。
《梳理技术》创刊于2000年，由金轮针布公司和原上海纺科院部分老专家，在梅志强院士（已故）的指导下联合创办。黄锡畴、许鉴良先后任主编。目前，杂志由辽东学院孙鹏子教授担任主编，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。
《梳理技术》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。
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