纯棉蓬松纱及制品的研发

   1　蓬松纱的开发　　

　　蓬松纱的开发首先要改造现有环锭纺纱机的成型机构，设计试验出相对应的整浆工艺，以及选择织造适宜的筘密、综眼，以保障蓬松纱的工艺通过性能良好。后处理则是保证蓬松性能显现的关键，以恰当的工艺条件，使蓬松纱的网络主体不变形，则能充分显现纯棉产品的超级蓬松，特别柔软丰厚而又轻盈、舒适的特殊功能，使纯棉制品以前所未有的新颖面貌呈现在用户面前，为市场增添活力。

　　以棉、毛、丝、麻等天然纤维与化纤、合纤混纺、交捻、包缠，以改变其功能性，是20世纪八、九十年代的主攻方向，但未改变其产品的基本特性。进入21世纪，产品中出现了无捻纱制品，在起圈产品中曾轰动一时。纯棉毛巾使用了无捻纱，则毛巾的毛圈无比蓬松、柔软，用以擦面洁身，立感松软无比，被誉为美容护肤巾，但这种产品由于维系纤维抱合力的捻度被解除，纱线变成了平行状散纤维，故软如棉絮，失去了结构牢度，洗涤过程中落绒率很高，使用次数极大降低，故只易干用，极大地降低了无捻纱产品的使用范围。而且毛圈呈散纤维状，其弹性也显欠缺，给人的质感是柔软有余，蓬松不足。

　　我公司设计的超级蓬松纱产品是在嘉兴学院设计生产的螺旋抱合器上纺制的，纯棉超级蓬松纱制品的生产是我公司独立开发的工艺技术，产品有无捻纱的手感，却不易落绒，纯棉产品比重却只有同结构纯棉纱支的1/3。而弹性的充盈性却又有合纤蓬松纱的效果，是当前市场上尚未出现的新型制品，具有超前的独创性。

　　鉴于产品特殊良好的应用性和极其舒适柔软、轻盈、蓬松又有弹性的特点，蓬松纱制品将会成为纺织品中的新宠。

　　2　环锭纺纯棉蓬松纱成纱机理与工艺方法

　　2.1　螺旋抱合器的成纱机理

　　螺旋抱合器是安装在FA 506环锭细纱机上的一个成纱装置，除细纱机固有的牵伸罗拉、皮圈、锭子等成纱机构外，还需在摇架之上安装一只螺旋抱合器以及芯线退绕架。纺纱中芯线从上下前罗拉后方喂入，在螺旋抱合器张力控制下与粗纱棉条复合纺纱。其成纱机理是粗纱棉纤与芯线的网络包覆过程，因锭子所产生的捻度由前罗拉钳口传递，在螺旋抱合器的作用下，前罗拉引出的须条由扁平状改变成圆形，其间须条成纱时产生了纤维转移现象，张力大的纤维产生向纱线内部转移的趋势。张力小的纤维则向外转移，而纱线受锭子旋转作用不断成纱，这种过程则使棉纤形成网络包覆。且纱线内部的纤维由于捻缩效应而形成内紧外松的立体结构，使纱变得蓬松，产生网络纱的支撑应力，故其回能度提高。

　　2.2　环锭纺制备蓬松复合纱的技术、工艺分析（见图1）

　　2.2.1　芯线的退绕方式：

　　芯线的退绕方式对于纺制蓬松纱是非常关键的。如果在纺纱过程中芯线张力不稳定，将会影响到包覆效果。

　　2.2.2　芯线的排列

　　环锭细纱机锭距是70 mm，原有机构的整体排列已很紧凑。在传统细纱机上改造使其能纺制蓬松复合纱，与每个锭子相对应，参与芯线卷装必须合理排放。方法是将芯线卷装放置在细纱机的顶部，用滑动轴承套装在筒子架的空心轴上，芯线在退绕张力的作用下沿径向退绕。

　　中空结构是由两种机制的作用而产生的：一是由于须条内部的纤维流动造成；另一个是由于加捻过程中须条边缘的外层纤维较须条中央的内层纤维受到更大的张力。

　　图1　纯棉蓬松纱技术路线

　　2.2.3　纯棉蓬松纱复合成纱加工工艺

　　由芯线张力器控制芯线的张力，通过导轮装置控制芯线喂入短纤加捻区的位置，保证芯线与短纤在复合加捻时芯线始终处于加捻三角区中心。该方法的具体特证如下。

　　1）在环锭细纱机的双区三罗拉牵仲机构上，短纤须条仍由喇叭口喂入并经摇架牵伸机构牵伸，芯线则从握持的前罗拉钳口喂入与被牵伸的短纤须条汇合：

　　2）芯线由前罗拉输送喂入短纤须条加捻区时，芯线由一精密制造的导轮传送并控制其准确地对准短纤须条中心，与短纤须条汇合后共同进入加捻三角区复合加捻：

　　3）芯线张力由特定的张力装置控制，当长丝与短纤须条在加捻三角区同轴复合加捻时，芯线的张力值大于（或等于）短纤须条的张力值（约30 ～ 45 cN）；

　　4）细纱机环锭加捻系统对复合纱线施加的捻系数以280 ～ 330为宜；

　　5）达到好的包覆效果，作为芯线的纱在整个复合纱的比例以低于35%为好。

　　3　纯棉蓬松纱应用中的技术难度与解决方法

　　3.1　纺纱

　　环锭细纱机纺制中空纱主要的难度是棉纤维的包覆匀度。—般芯线为长丝者好包，因其无捻条干均匀，一般不漏芯。而芯线为纱时则必须用S捻向纱包Z捻中空纱。Z捻芯线包S捻向纱，否则芯线重捻，给织造带来粘纱疵病。芯线为合股线时，因双线捻结圆润度差，包覆匀度受捻度大小，解捻离散系数变化而影响包覆均匀度，故芯线与包覆纤维比例比纱芯要小。

　　3.2　浆纱

　　蓬松纱的芯线水溶性聚乙烯醇纤维(PVA)溶融温度为80 ～ 90 ℃，但在含湿状态下，60 ℃即可收缩膨胀再而丧失强力，故浆纱是一大难度。常规棉纱的浆纱多采用淀粉或改性淀粉浆，为水溶性浆料。压浆后烘筒或热风干燥，都超过PVA膨化溶融状态。若用绞纱上浆温度宜为常温25 ℃ ± 5 ℃，脱水后40 ～ 50 ℃烘纱机余热烘干。若采用烘筒浆纱机，则宜低能力，低温度烘干，烘筒温度控制在100 ℃以内，热风温度在110 ℃以下，靠棉纤包覆纱的强力带动PVA纱运行。浆纱以低上浆率5 % ～ 6 %为宜（毛巾起毛经），浆槽温度40 ～ 50 ℃，浆纱速度25 ～ 30 m/min，伸长率约1 %，水浆法在可溶性纤维中的应用是迫于无耐的办法。蓬松纱好采用无水上浆，以溶剂性成膜剂，低温风干。产品后整理中要可溶于碱剂或表面活性剂的浆料为主：。但此工艺无可借鉴、笔者尚在试制中。

　　3.3　PVA的快速检测　　　　
　　
　　要做好蓬松纱制品的品质，水解PVA程度的好坏是要素。可溶性PVA可溶解于沸水中，但仍以胶体状存在于纤维及炼液中，若清洗不净，干燥后直接影响到制品的柔软性和蓬松度。故炼浴中的快速检测成为掌握制品中PVA残存量的重要手段。 一般可用碘化钾法检测，即将100%的碘化钙10g溶解于90 g蒸馏水中，再加入0.635 g碘搅拌至全溶，并以1 000 ml甲醇稀释制成试剂，滴入蓬松纱制品上，呈褐色——微黄说明PVA存在，无色度变化则已洗净。另一方法是硼酸法，即40 g/L的硼酸溶液滴于炼布上，呈青色色变的说明有PVA残存，无色变的则已洗净。

　　4　流程中的工艺要点

　　4.1　纺纱

　　1）环锭纺PVA芯线占纱重的30%为宜，多不超过35%，否则覆盖性降低，比例过大成品蓬松度欠佳，包覆纱易断纱促堆，形成棉结。

　　2）捻系数300 ～ 350为宜。

　　3）梳棉工序采用低速度、重定量、小张力的工艺措施，加大刺辊与给棉板隔距，适当降低刺辊及道夫速度，增大锡林与刺辊的线速比，控制相对湿度在60% ～ 70%时棉网质量良好。

　　4）粗纱捻系数67，减少须条意外牵伸，控制粗纱伸长在1 %以内。

　　4.2　准备工序

　　由于PVA芯线滑爽与棉纤界面摩擦系数小，易产生滑移，造成包覆层离散堆积露芯，故络筒、整经工序尽量减少导钩，张力盘的摩擦阻力，在工艺畅顺的前提下减小纱线张力，降低卷绕速度。

　　浆纱在未解决无水上浆前，宜用变性淀粉，如CMS、磷酸脂淀粉，羟乙、羟丙基淀粉等浆料的低温上浆(30 ℃以下)。绞纱上浆烘干温度 < 50 ℃，浆纱机上浆则因有张力，故在小运行张力下，烘筒温度 < 100 ℃，热风温度 < 110 ℃的环境下烘干。

　　4.3　织造

　　为避免包覆层堆积结球，宜用小张力、大综眼、稀筘路措施，以减少综筘对蓬松纱的刮擦。

　　4.4　　水解PVA

　　常温常压溢流法：浴比1:8 ～ 1:10，温度100 ℃，时间60 min后放液，室温水洗15 min。

　　高温高压溢流法：浴比1:8 ～ 1:10，温度105 ～ 110 ℃，时间50 min，放液后室温水洗15 min。

　　5　纯棉蓬松纱毛巾制品实例

　　5.1　纯棉蓬松纱的技术指标

　　纯棉蓬松纱（10S）的千米重量为26.24 g，与同支数棉纱比轻45 %。

　　5.2　纯棉蓬松纱毛巾的开发

　　5.2.1 纯棉蓬松纱毛巾的开发

　　5.2.2 同支数规格毛巾的厚度比较（表2）


　　5.2.3　容水性

　　纯棉超级蓬松毛巾30 s 容水500 ml，比一般全棉毛巾容水多230 ml；60s容水300 ml，比一般全棉毛巾容水性多100 ml。

　　5.2.4　蓬松性（压缩蓬松度）（表3）


　　6　发展与预测

　　环锭纺蓬松纱只是蓬松纱的一种，它的好处是可在原有环锭纺细纱机上安装一套芯线输纱装置，将芯线输入到成纱牵伸区即可生产，纺纱厂可在不增加大量投资的条件下生产出蓬松纱。而且这种纱线有固定的捻回数，还可用以生产蓬松无捻纱制品。另一种蓬松纱结构与环锭纺蓬松纱结构相同，也是芯线包覆成纱，但是用转杯纺成纱，棉纤围绕芯线网络成纱，其中空构架更加牢固，其制品蓬松性优于环锭纺纱。

　　还有一种形成蓬松纱效应的纺纱方法，即用可溶性PVA与棉纤混纺，环锭纺纱捻度经向分布是外层加捻大、内层加捻小，在同一个纱线截面上加捻分布差异，当PVA溶解时产生的膨胀与收缩作用使成纱的纤维应力产生调整。内层纤维捻度小，溶去PVA后空间大，使棉纤有条件产生弹性伸直而向外侧转移，从而出现空心化。这种蓬松纱比例可扩大到37 % ～ 40 %。但由于纤维间抱合力降低，摩擦力小，故强度损失大，形成制品后脱毛率增大。故设计及生产蓬松纱制品时编织密度必须考虑到蓬松纱溶融纤维后的体积变化，适度加大编织密度，以使成品有足够的编织强力，锁信蓬松后的纤维，以减少脱毛率。

　　蓬松纱的开发使纯棉织物质感产生了变化，同等支数纱纤维耗量相等，但制品更显厚实、松软。同样的组织结构产品手感却更加柔软有弹性。其吸湿性、保湿性、保暖性、隔热性、舒适性都比常规棉纱制品有改善和提高，使棉织物的品质得到极大改进，为此蓬松纱的推广应用将会带动各种纺织制品开发出更多新颖舒适的新品，使生活用品发生质的飞跃。
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