賈錦濤 陳振宏 張 威

（河北科技大學(xué)，河北石家莊，050018）

近年來，隨著社會(huì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步，人們對(duì)健康生活、品質(zhì)生活的追求逐步提高，功能性和生態(tài)性成為消費(fèi)者選擇紡織品的關(guān)注要素[1]。粘膠是可以自然降解的再生纖維素纖維，十分符合當(dāng)下提倡的綠色環(huán)保理念；粘膠短纖維可以純紡或者混紡，適用于內(nèi)衣、外衣和各種裝飾用品的制作。而艾草是一種廣譜抗菌、抗病毒的藥用植物，在紡絲液中將纖維素分子與天然艾草提取物結(jié)合，可以紡制出具有抗菌、除臭且具有較好可紡性的艾草改性粘膠纖維[2]。本論文以河北吉藁化纖公司生產(chǎn)的艾草改性竹漿纖維為原料，選擇普通粘膠為配伍纖維進(jìn)行混紡紗的工藝設(shè)計(jì)，通過測試分析不同混紡比對(duì)成紗性能的影響，確定合理的混紡比例，為開發(fā)艾草系列纖維產(chǎn)品提供理論依據(jù)。

1 纖維性能及混紡紗工藝設(shè)計(jì)

1.1 纖維性能

纖維由河北吉藁化纖有限公司提供。艾草改性竹漿纖維長度38 mm，細(xì)度1.33 dtex，公定回潮率13.4%，斷裂強(qiáng)度2.34 cN/dtex，斷裂伸長率23.18%，初始模量3.39 cN/dtex。普通粘膠短纖維長度38 mm，細(xì)度1.67 dtex，公定回潮率12.9%，斷裂強(qiáng)度1.99 cN/dtex，斷裂伸長率28.29%，初始模量2.27 cN/dtex。

1.2 混紡紗的工藝設(shè)計(jì)與試紡

采用環(huán)錠紡紗工藝，選擇散纖維混和，通過開松、梳棉、并條等工序?qū)崿F(xiàn)原料的均勻混和。為明確艾草改性竹漿纖維含量對(duì)紗線及織物抗菌性能的影響，參照FZ/T 12020—2009《竹漿粘膠纖維本色紗線》，試紡線密度為18 tex，捻系數(shù)為300，艾草改性竹漿纖維/粘膠 30/70、40/60、50/50、60/40、70/30的混紡紗（編號(hào) 1～5）[3-4]。

1.2.1 混紡紗工藝流程設(shè)計(jì)

小樣紡紗試驗(yàn)，由于原料較少，采用手扯開松、梳棉工序人工喂入的方法。其工藝流程為：手扯開松→HFX-A型梳棉機(jī)→HFX-A2型并條機(jī)（兩道）→HFX-A3T型粗紗機(jī)→HFX-A3T型細(xì)紗。

1.2.2 混紡紗試紡

（1）按照設(shè)定混紡比，稱重量，取兩種纖維，纖維混和采取橫鋪直取、反復(fù)手扯開松的原則進(jìn)行開松和混和。每個(gè)混紡比開松6包，每包定量40 g。

（2）梳理工序采取“緊隔距，適中速度，小張力，常清理”的原則，通過對(duì)纖維反復(fù)多次的分梳處理，使纖維塊或纖維束分離成單纖維的狀態(tài)，纖維逐漸趨向于纖維層前進(jìn)方向伸直，有利于成條后纖維的伸直和平行，緊隔距可以充分發(fā)揮蓋板的分梳作用，減少棉結(jié)；常清理錫林和道夫，避免出現(xiàn)纖維沉積影響分梳作用，也使得兩種纖維的混和更均勻和充分，提高纖維網(wǎng)質(zhì)量。梳棉工藝參數(shù)：錫林速度600 r/min，道夫速度29.7 r/min，喂入線速度0.10 m/min，輸出線速度2 m/min，錫林頻率 49.44 Hz。

（3）并條工序采用“慢速度，適中隔距，重加壓”的原則，慢速可以避免纖維層靜電卷繞，適中隔距和重加壓可以使纖維得到有效握持牽伸，使纖維得到良好的伸直和混和，以保證粗紗的條干均勻度，減少紗疵、粗節(jié)、細(xì)節(jié)的產(chǎn)生。并條工藝參數(shù)：頭并定量15.4 g/5 m～15.5 g/5 m，二并定量15 g/5 m；兩道并條并合根數(shù)均為6根，后區(qū)牽伸1.118倍，輸出線速度10 m/min。

（4）粗紗工序采取“重加壓，小張力，低速度，低捻度”的工藝原則，低速重壓可以使條子得到有效握持，小張力可以避免牽伸過大，造成意外伸長。給粗紗以適當(dāng)?shù)哪矶?，增加纖維間的抱合力，使粗紗擁有一定的強(qiáng)力，避免出現(xiàn)牽伸斷頭，粗紗捻度設(shè)定為28捻/m。粗紗工藝參數(shù)：錠翼速度350 r/min，紗管速度430.9 r/min，前羅拉線速度12.5 m/min，龍筋線速度3.7 mm/s，后區(qū)牽伸1.2倍。

（5）根據(jù)針織用紗的要求，細(xì)紗工序采用“重加壓，低速度，較小后區(qū)牽伸”的工藝原則。通過計(jì)算羅拉轉(zhuǎn)速、牽伸倍數(shù)，得到線密度為18 tex、捻系數(shù)為300的混紡紗，對(duì)紡制而成的紗線使用YG086型縷紗測長機(jī)進(jìn)行百米重量測試，使重量達(dá)到1.8 g/100 m。細(xì)紗工藝參數(shù)：錠速 6 000 r/min，前羅拉線速度8.57 m/min，總牽伸27.8倍，后區(qū)牽伸1.10倍，捻度700捻/m。

2 混紡紗性能測試與分析

2.1 強(qiáng)伸性能

參照國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3916—2013《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定（CRE法）》，在恒溫恒濕室，采用YG020B型電子單紗強(qiáng)力儀對(duì)紗線的強(qiáng)伸性能進(jìn)行測試。設(shè)定拉伸速度500 mm/min，定伸長50%，試樣長度500 mm，試驗(yàn)次數(shù)30次。試驗(yàn)結(jié)果取平均值，如圖1所示。

圖1 混紡紗的強(qiáng)伸性能

由圖1可見，隨著艾草改性竹漿纖維含量的增加，混紡紗的斷裂強(qiáng)力基本呈現(xiàn)增大趨勢(shì)，紗線4斷裂強(qiáng)力最高；紗線的斷裂伸長率隨著艾草改性竹漿纖維含量的增加呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)。艾草改性竹漿纖維斷裂強(qiáng)力比粘膠高，所以隨其含量增加，紗線斷裂強(qiáng)力變大，紗線5斷裂強(qiáng)力略顯下降，可能是細(xì)特纖維手扯開松過程中，開松不夠充分，纖維分離度較低，牽伸加捻過程中纖維轉(zhuǎn)移不充分，纖維間抱合力小，導(dǎo)致斷裂強(qiáng)力略有下降；粘膠纖維斷裂伸長高于艾草改性竹漿纖維，所以隨著艾草改性竹漿纖維含量增加，紗線斷裂伸長率呈下降趨勢(shì)，當(dāng)艾草改性竹漿纖維比例達(dá)到一定程度時(shí)，由于纖維細(xì)度不同，細(xì)特纖維占據(jù)主導(dǎo)地位，纖維越細(xì)，紗線中纖維抱合越緊密，纖維間摩擦力越大，不易滑脫，有利于成紗斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長的提高，所以紗線斷裂強(qiáng)力增加，斷裂伸長又逐漸上升。

2.2 毛羽

參照FZ/T 01086-2000《紡織品紗線毛羽測定方法 投影計(jì)數(shù)法》，采用YG171B-2型紗線毛羽測試儀對(duì)管紗的毛羽進(jìn)行測試，測試速度為30 m/min，試驗(yàn)次數(shù)為10次，試驗(yàn)選取3 mm以上毛羽進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如圖2所示。

圖2 混紡紗3 mm毛羽數(shù)

由圖2可見，隨著艾草改性竹漿纖維含量的增加，紗線3 mm毛羽數(shù)先減后增，紗線2最少，紗線5最多。由于兩種纖維長度相同，艾草改性竹漿纖維細(xì)度小于粘膠纖維，初始模量較高，在環(huán)錠紡紗過程中形成的加捻三角區(qū)中，艾草改性竹漿纖維容易向內(nèi)轉(zhuǎn)移，粘膠纖維則更多地分布在紗線外側(cè)，端部容易翹起或分離，形成前向毛羽，尾端容易伸出紗體表面，形成后向毛羽，因此，粘膠纖維含量降低時(shí)，毛羽數(shù)減少；另一方面，纖維越細(xì)，相同細(xì)度的紗線里纖維的根數(shù)越多，單位體積內(nèi)纖維頭端數(shù)越多，毛羽出現(xiàn)幾率越大，所以隨著艾草改性竹漿纖維含量的增加，3 mm毛羽數(shù)又有所回升。

2.3 條干均勻度

參照GB/T 3292.1—2008《紡織品 紗線條干不勻試驗(yàn)方法第1部分：電容法》，使用YG136型條干均勻度測試分析儀對(duì)紗線的條干均勻度進(jìn)行測試。參數(shù)設(shè)定：紗線號(hào)數(shù)為18 tex，量程設(shè)置為100%，類型為棉型，速度為50 m/min，時(shí)間為5 min，槽號(hào)為5。結(jié)果見表1。

表1 紗線的條干均勻度

表1中試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，紗線的條干CV值普遍偏高，紗線粗節(jié)和棉結(jié)較多，細(xì)節(jié)較少。隨著艾草改性竹漿纖維在混紡紗中的比例增加，紗線CV值沒有明顯的變化。分析其原因，主要是由于紡紗過程中半制品結(jié)構(gòu)對(duì)成紗條干均勻度的影響，小樣紡紗受原料量限制，開清棉工序采用手扯開松的方法，棉塊的開松度和混和均勻度無法保證，纖維分離度降低；梳棉工序的人工喂入導(dǎo)致棉網(wǎng)均勻度和清晰度下降；并條工序中纖維伸直平行度較低，纖維條短片段不勻率較高。這些因素都導(dǎo)致了紗線整體的條干均勻程度偏低。工業(yè)化生產(chǎn)過程中，相同的紡紗工藝下，根據(jù)馬丁代爾紗條極限理論，紗線橫截面中纖維根數(shù)越多，即纖維越細(xì)，成紗條干越均勻，即隨著艾草改性竹漿纖維含量的增加，條干CV值逐漸降低。

2.4 混紡紗的抗菌性能

參照GB/T 20944.3—2008《紡織品抗菌性能的評(píng)價(jià)第3部分：振蕩法》，對(duì)混紡紗的抗菌性能進(jìn)行測試，菌種使用ATCC大腸桿菌11229，結(jié)果見表2。

表2 織物的抗菌性能

由表2可見，混紡紗對(duì)大腸桿菌的抑菌作用隨艾草改性竹漿纖維含量的增加而上升。當(dāng)艾草改性竹漿纖維含量達(dá)到60%時(shí)，抑菌率已超過國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，達(dá)到77.9%。

3 混紡紗性能的綜合評(píng)價(jià)

由于艾草改性竹漿纖維含量對(duì)紗線各種性能的影響不一致，難以得到保證紗線綜合性能較好的合理混紡比。因此，采用灰色聚類分析的方法對(duì)混紡紗的性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)[5-6]。考慮到灰色聚類分析要求所有數(shù)據(jù)均以正相關(guān)的關(guān)系計(jì)入計(jì)算公式，因此，需要將紗線3 mm毛羽數(shù)、條干CV值、粗節(jié)、棉結(jié)等數(shù)值取倒數(shù)。

將5種混紡紗記為聚類對(duì)象，紗線的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率、抑菌率、3 mm毛羽數(shù)、條干CV值、粗節(jié)、棉結(jié)記作7個(gè)聚類指標(biāo)，生成矩陣見式（1）。

紗線的綜合性能分為好、中、差三種，記為三個(gè)灰類?；疑垲惙治龅慕Y(jié)果見式（2）。

結(jié)果由5行3列組成，每一行代表不同混紡比的紗線，每列代表綜合性能的好、中、差三個(gè)等級(jí)，每一行中最大的數(shù)值處于哪一列，就說明該種紗線的綜合性能處于哪一個(gè)等級(jí)?？梢姡喚€1、紗線2的綜合性能為差，紗線3的綜合性能為中等；紗線4、紗線5的綜合性能為好?？紤]到成本因素，艾草改性竹漿纖維含量為60%的混紡紗綜合性能較理想。

4 結(jié)論

通過混紡紗線試紡及對(duì)其性能的測試與分析，得出以下主要結(jié)論。

（1）艾草改性竹漿纖維含量對(duì)混紡紗的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長率、3 mm毛羽數(shù)、條干均勻度以及抑菌率有著不同程度的影響。隨著艾草改性竹漿纖維含量的增加，混紡紗的斷裂強(qiáng)力逐漸增加，斷裂伸長率和3 mm毛羽數(shù)呈現(xiàn)先減后增的趨勢(shì)，艾草改性竹漿纖維含量對(duì)混紡紗條干CV值影響不顯著，當(dāng)艾草改性竹漿纖維的含量達(dá)到60%時(shí)，抑菌率可超過國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（2）通過灰色聚類分析可對(duì)紗線的性能進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，艾草改性竹漿纖維含量為60%的混紡紗綜合性能較理想。

（3）在實(shí)際生產(chǎn)過程中，建議適當(dāng)增大細(xì)紗工序的捻系數(shù)及后區(qū)牽伸倍數(shù)，以降低紗線毛羽、粗節(jié)和棉結(jié)數(shù)，進(jìn)一步改善成紗質(zhì)量。