瞿彩蓮+周彬+竇明池

摘要：本文介紹了木棉纖維的基本特性，探討了木棉18tex精梳紡紗的生產(chǎn)技術(shù)難點(diǎn)及紡紗要點(diǎn)，包括原棉選配、紡紗工藝等。對(duì)影響紗線質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析，探討了提高成紗質(zhì)量的措施。

關(guān)鍵詞：木棉纖維；精梳；紡紗工藝

1 木棉纖維的基本性能

木棉纖維是木棉樹的果實(shí)纖維，是天然野生纖維素纖維。木棉纖維屬單細(xì)胞纖維，與棉纖維相同，但棉纖維是種子纖維，由種子的表皮細(xì)胞生長(zhǎng)而成的，纖維附著于種子上，而木棉纖維是果實(shí)纖維，附著于木棉蒴果殼體內(nèi)壁，由內(nèi)壁細(xì)胞發(fā)育、生長(zhǎng)而成。木棉纖維在蒴果殼體內(nèi)壁的附著力小，分離容易。棉花加工需經(jīng)過軋棉工序，而木棉纖維初步加工則相對(duì)簡(jiǎn)便，只需手工將木棉種子剔出或裝入籮筐中篩動(dòng)，木棉種子即自行沉底，所獲得的木棉纖維可以直接用作填充料或紡紗。

1.1 物理性能

木棉纖維縱向外觀呈圓柱形，表面光滑，不顯轉(zhuǎn)曲，光澤好；截面為圓形或橢圓形，中段較粗，根端鈍圓，梢端較細(xì)，兩端封閉，截面細(xì)胞未破裂時(shí)呈氣囊結(jié)構(gòu)，破裂后纖維呈扁帶狀（圖1）。細(xì)胞中充有空氣，纖維的中空度高達(dá)80%～90%，是迄今為止中空度最高的天然纖維。胞壁薄，接近透明，因而相對(duì)密度小，單纖維密度僅為0.29g/cm3，而棉為1.53 g/cm3。纖維塊體在水中可承受相當(dāng)于自身20～36倍的負(fù)載重量而不致下沉，是最好的天然浮力材料。木棉表面有較多的蠟質(zhì)使纖維光滑、不吸水、不易纏結(jié)、防蟲。

木棉品種不同，纖維細(xì)度、長(zhǎng)度等指標(biāo)有一定差異，基本范圍如下：木棉纖維長(zhǎng)度8mm～34mm，纖維中段直徑18μm～45μm，平均30μm～36μm，壁厚0.5μm～2μm，纖維細(xì)度0.9dtex～3.2dtex，約為棉纖維的1/2，是目前世界上最細(xì)的天然纖維，具有優(yōu)良的柔軟性，有“樹羊絨”之稱。木棉纖維的相對(duì)扭轉(zhuǎn)剛度為71.5×10-4cN·cm2/tex2，比玻璃纖維的還大，扭轉(zhuǎn)剛度大會(huì)引起加捻效率降低。因長(zhǎng)度較短、強(qiáng)度低、抱合力較差，用棉或毛的紡紗方法難以單獨(dú)紡紗，這是過去木棉纖維沒有得到廣泛應(yīng)用的主要原因。

采用X射線衍射法測(cè)得木棉纖維的結(jié)晶度33%，而亞麻69%、棉54%。木棉纖維的聚合度在10000左右，和棉纖維相當(dāng)。木棉纖維回潮率達(dá)10.73%，和絲光棉10.6%相當(dāng)。木棉纖維的平均折射率為1.71761，比棉的1.59614略高。這導(dǎo)致木棉纖維光澤明亮，光滑的圓截面使光澤更強(qiáng)，可能影響纖維顯深色性。

1.2 化學(xué)性能

木棉纖維含有約64%的纖維素，13%的木質(zhì)素，8.6%的水分，1.4%～3.5%的灰分，4.7%～9.7%的水溶性物質(zhì)和2.3%～2.5%的木聚糖以及0.8%的蠟質(zhì)。纖維素含量比普通細(xì)絨棉差（普通細(xì)絨棉纖維素含量約為90%，且不含木質(zhì)素）。

木棉纖維可用直接染料染色，但由于木棉纖維含有大量木質(zhì)素和半纖維素，它們和纖維素互相糾纏以及分子間力作用導(dǎo)致了纖維素部分羥基被阻止，并且互相糾纏導(dǎo)致了染料分子不能順利進(jìn)入，使得其上染率僅為63%，而同樣條件下棉的上染率為88%。木棉纖維溶解于30℃下的75%的硫酸、100℃下的65%的硝酸、部分溶解于100℃下的35%的鹽酸。木棉纖維具有良好的化學(xué)性能，其耐酸性好，常溫下稀酸弱酸對(duì)其沒有影響，且木棉纖維耐堿性能良好，常溫下NaOH對(duì)木棉沒有影響。

2 木棉纖維的可紡性及紡紗實(shí)踐

從紡紗的角度來說，木棉纖維比棉纖維的可紡性差，主要由于纖維素含量低，木質(zhì)素含量高，且0.8%的蠟質(zhì)使木棉纖維光滑，轉(zhuǎn)曲少，抱合力差，缺乏彈性，且含雜高，長(zhǎng)度短（手扯長(zhǎng)度一般在15mm～20mm）、細(xì)度細(xì)，強(qiáng)度低，纖維相對(duì)扭轉(zhuǎn)剛度大，加捻效率低，紡紗斷頭率高。本文以木棉纖維紡制18tex精梳紗為例設(shè)計(jì)工藝參數(shù)，紡紗工藝的設(shè)計(jì)既要考慮到木棉纖維材料所特有的性能特點(diǎn)，還需結(jié)合設(shè)備狀況而定。

2.1 纖維選配及其品質(zhì)指標(biāo)

木棉纖維與普通細(xì)絨棉相比，存在著纖維主體長(zhǎng)度偏短、單纖強(qiáng)力低、成熟度差異大、整齊度差、色澤不均勻、短絨及雜質(zhì)含量高等缺點(diǎn)，因此在實(shí)際生產(chǎn)中要根據(jù)木棉的性能合理選擇，以滿足紗線棉結(jié)少、毛羽少、條干均勻等要求。表1為木棉纖維主要物理指標(biāo)。

2.2 紡紗工藝流程

本文采用的紡紗工藝流程如下：FA002型自動(dòng)抓棉機(jī)→A006BS型自動(dòng)混棉機(jī)→FA106型豪豬開棉機(jī)→A092AST型雙棉箱給棉機(jī)→FA141型成卷機(jī)→FA201B型梳棉機(jī)→FA302型并條機(jī)預(yù)并→FA331型條卷機(jī)→FA251A型精梳機(jī)→FA302型并條機(jī)（二道） →FA401型粗紗機(jī)→FA502型細(xì)紗機(jī)→AC338型絡(luò)筒機(jī)。

2.3 各工序主要工藝參數(shù)和技術(shù)措施

2.3.1 清花工序

木棉纖維強(qiáng)力低、細(xì)度細(xì)、含雜高，清花工序采用“勤抓少抓、低速度、輕定量、輕打擊、早落少碎、多排少損傷”的工藝原則。FA002抓棉機(jī)要少抓、勤抓提高抓棉機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)率。FA106采用鋸片打手，F(xiàn)A141采用梳針刀片打手，為避免纖維過多損傷而引起短絨率增加，各部件打手速度均降低25%左右以減少打擊力度。適當(dāng)加大塵棒間的隔距，加大落棉，從而提高除雜效果。棉卷定量偏輕控制，設(shè)計(jì)380g/m；同時(shí)采用自調(diào)勻整裝置，保證棉卷縱橫向的均勻，棉卷重量不勻率控制在1.0%以下，伸長(zhǎng)率為1.5%。工藝參數(shù)見表2。

2.3.2 梳棉工序

針對(duì)木棉纖維強(qiáng)力低、短絨含量高的特點(diǎn)，梳棉工序貫徹“緊隔距、細(xì)梳理、多排雜、輕定量、適當(dāng)速度”的工藝原則，刺輥和錫林應(yīng)適當(dāng)降速，減少打擊對(duì)纖維的損傷力度，有利于降低短絨含量和減少棉結(jié)。錫林與刺輥的速比大，有利于纖維的轉(zhuǎn)移，同時(shí)減少棉結(jié)。蓋板速度適當(dāng)提高，使蓋板花總量增加，以提高蓋板除雜效率，并減少棉結(jié)和短絨，改善棉網(wǎng)質(zhì)量。木棉纖維抱合力差、棉網(wǎng)易墜和爛邊，道夫速度應(yīng)適當(dāng)降低，有利于纖維成網(wǎng)以及順利剝棉；由于木棉纖維細(xì)度細(xì)，錫林與蓋板的隔距配置要考慮防止纖維纏繞針齒，錫林與道夫之間的隔距要小。錫林針布選用淺齒、密齒、小工作角、高鋒利度、光潔度、耐磨度好的新型針布。其他針布均采用瑞士格拉夫針布，提高針布鋒利度，加強(qiáng)纖維的分梳，提高棉網(wǎng)清晰度。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)后確定其主要工藝參數(shù)見表3。

2.3.3 預(yù)并條工序

木棉纖維細(xì)且差異大、長(zhǎng)度偏短、短絨含量高，并條機(jī)高速牽伸時(shí)易形成棉結(jié)。因此，生產(chǎn)中應(yīng)采用“緊隔距、重加壓、輕定量、低速度”的工藝原則。因?yàn)槟久蘩w維較棉纖維短很多，所以并條機(jī)的羅拉隔距比紡純棉時(shí)要小，要考慮和木棉纖維的主體長(zhǎng)度相匹配。降低羅拉速度以防止纏繞羅拉和膠輥，改善條干不勻率；采用口徑偏小的喇叭口，使纖維抱合緊密，加強(qiáng)對(duì)纖維運(yùn)動(dòng)的控制。

2.3.4 精梳工序

木棉精梳條小卷準(zhǔn)備的流程采用：預(yù)并→條卷的準(zhǔn)備工藝，并合較充分，小卷成形結(jié)構(gòu)良好，較好地改善了纖維的伸直平行度，為精梳的分梳以及成紗條干均勻打下基礎(chǔ)。小卷干定量設(shè)計(jì)為30g/m。

精梳工序是精梳紡紗系統(tǒng)中的關(guān)鍵工序，它采用對(duì)棉層兩端握持梳理，使棉層中的短絨、棉結(jié)、小雜質(zhì)等得到進(jìn)一步清除，同時(shí)提高了纖維的伸直平行度和纖維的凝聚力，經(jīng)精梳加工后的棉條質(zhì)量有顯著提高。由于木棉短纖維含量高，在綜合考慮質(zhì)量與成本之后，確定選擇18%的精梳落棉率。主要工藝參數(shù)見表4。

2.3.5 并條工序

并條工序要充分發(fā)揮并合效應(yīng)，雖然精梳纖維條的纖維伸直度較好，但由于精梳落棉率較低，棉條條干均勻度較差，并合的主要作用是使最終產(chǎn)品的粗細(xì)不勻得到改善，因而采取提高纖維伸直度的順牽伸工藝。主要工藝參數(shù)見表5。

2.3.6 粗紗工序

木棉纖維在牽伸過程中牽伸力較大，粗紗工藝應(yīng)采用“輕定量、重加壓、適當(dāng)捻系數(shù)、小鉗口隔距、慢車速”的原則，改善粗紗條干均勻度和內(nèi)在質(zhì)量。主要工藝參數(shù)見表6。

2.3.7 細(xì)紗工序

細(xì)紗工序是成紗的最后一道工序，細(xì)紗的工藝配置非常重要。合理選用鋼領(lǐng)、鋼絲圈及皮輥等，對(duì)降低成紗毛羽，減少細(xì)紗斷頭都有重要作用。主要工藝參數(shù)見表7。

2.3.8 絡(luò)筒工序

適當(dāng)降低絡(luò)紗速度，減少絡(luò)紗張力，正確控制車間溫濕度，減少飛花和靜電的產(chǎn)生，采用金屬槽筒，保持紗線通道光滑。

2.4 成紗質(zhì)量測(cè)試結(jié)果

成紗質(zhì)量測(cè)試結(jié)果如表8所示。由表8可以看出，本次紡紗的成紗質(zhì)量較好。由于木棉纖維強(qiáng)度低且短絨含量高，如需紡制更高質(zhì)量的紗線，可以采用與其他纖維混紡的形式紡紗。

3 結(jié)語(yǔ)

木棉纖維是新型紡紗原料，作為一種天然野生的紡織纖維，術(shù)棉纖維特有的綠色環(huán)保性能，使其具有較好的服用優(yōu)勢(shì)和較高的附加值，順應(yīng)了消費(fèi)者追求健康舒適、回歸自然、綠色環(huán)保的時(shí)代潮流。但由于其自身物理機(jī)械性能的特殊性，紡紗工藝設(shè)計(jì)、紡紗技術(shù)等有待不斷探索完善，以紡出更細(xì)的、成紗質(zhì)量更好的紗線，滿足織制輕薄柔軟織物的需要，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的不斷提高。

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（作者單位：江蘇無錫檢驗(yàn)檢疫局）