純棉蓬松紗及制品的研發

   1　蓬松紗的開發　　

　　蓬松紗的開發首先要改造現有環錠紡紗機的成型機構，設計試驗出相對應的整漿工藝，以及選擇織造適宜的筘密、綜眼，以保障蓬松紗的工藝通過性能良好。后處理則是保證蓬松性能顯現的關鍵，以恰當的工藝條件，使蓬松紗的網絡主體不變形，則能充分顯現純棉產品的超級蓬松，特別柔軟豐厚而又輕盈、舒適的特殊功能，使純棉制品以前所未有的新穎面貌呈現在用戶面前，為市場增添活力。

　　以棉、毛、絲、麻等天然纖維與化纖、合纖混紡、交捻、包纏，以改變其功能性，是20世紀八、九十年代的主攻方向，但未改變其產品的基本特性。進入21世紀，產品中出現了無捻紗制品，在起圈產品中曾轟動一時。純棉毛巾使用了無捻紗，則毛巾的毛圈無比蓬松、柔軟，用以擦面潔身，立感松軟無比，被譽為美容護膚巾，但這種產品由于維系纖維抱合力的捻度被解除，紗線變成了平行狀散纖維，故軟如棉絮，失去了結構牢度，洗滌過程中落絨率很高，使用次數極大降低，故只易干用，極大地降低了無捻紗產品的使用范圍。而且毛圈呈散纖維狀，其彈性也顯欠缺，給人的質感是柔軟有余，蓬松不足。

　　我公司設計的超級蓬松紗產品是在嘉興學院設計生產的螺旋抱合器上紡制的，純棉超級蓬松紗制品的生產是我公司獨立開發的工藝技術，產品有無捻紗的手感，卻不易落絨，純棉產品比重卻只有同結構純棉紗支的1/3。而彈性的充盈性卻又有合纖蓬松紗的效果，是當前市場上尚未出現的新型制品，具有超前的獨創性。

　　鑒于產品特殊良好的應用性和極其舒適柔軟、輕盈、蓬松又有彈性的特點，蓬松紗制品將會成為紡織品中的新寵。

　　2　環錠紡純棉蓬松紗成紗機理與工藝方法

　　2.1　螺旋抱合器的成紗機理

　　螺旋抱合器是安裝在FA 506環錠細紗機上的一個成紗裝置，除細紗機固有的牽伸羅拉、皮圈、錠子等成紗機構外，還需在搖架之上安裝一只螺旋抱合器以及芯線退繞架。紡紗中芯線從上下前羅拉后方喂入，在螺旋抱合器張力控制下與粗紗棉條復合紡紗。其成紗機理是粗紗棉纖與芯線的網絡包覆過程，因錠子所產生的捻度由前羅拉鉗口傳遞，在螺旋抱合器的作用下，前羅拉引出的須條由扁平狀改變成圓形，其間須條成紗時產生了纖維轉移現象，張力大的纖維產生向紗線內部轉移的趨勢。張力小的纖維則向外轉移，而紗線受錠子旋轉作用不斷成紗，這種過程則使棉纖形成網絡包覆。且紗線內部的纖維由于捻縮效應而形成內緊外松的立體結構，使紗變得蓬松，產生網絡紗的支撐應力，故其回能度提高。

　　2.2　環錠紡制備蓬松復合紗的技術、工藝分析（見圖1）

　　2.2.1　芯線的退繞方式：

　　芯線的退繞方式對于紡制蓬松紗是非常關鍵的。如果在紡紗過程中芯線張力不穩定，將會影響到包覆效果。

　　2.2.2　芯線的排列

　　環錠細紗機錠距是70 mm，原有機構的整體排列已很緊湊。在傳統細紗機上改造使其能紡制蓬松復合紗，與每個錠子相對應，參與芯線卷裝必須合理排放。方法是將芯線卷裝放置在細紗機的頂部，用滑動軸承套裝在筒子架的空心軸上，芯線在退繞張力的作用下沿徑向退繞。

　　中空結構是由兩種機制的作用而產生的：一是由于須條內部的纖維流動造成；另一個是由于加捻過程中須條邊緣的外層纖維較須條中央的內層纖維受到更大的張力。

　　圖1　純棉蓬松紗技術路線

　　2.2.3　純棉蓬松紗復合成紗加工工藝

　　由芯線張力器控制芯線的張力，通過導輪裝置控制芯線喂入短纖加捻區的位置，保證芯線與短纖在復合加捻時芯線始終處于加捻三角區中心。該方法的具體特證如下。

　　1）在環錠細紗機的雙區三羅拉牽仲機構上，短纖須條仍由喇叭口喂入并經搖架牽伸機構牽伸，芯線則從握持的前羅拉鉗口喂入與被牽伸的短纖須條匯合：

　　2）芯線由前羅拉輸送喂入短纖須條加捻區時，芯線由一精密制造的導輪傳送并控制其準確地對準短纖須條中心，與短纖須條匯合后共同進入加捻三角區復合加捻：

　　3）芯線張力由特定的張力裝置控制，當長絲與短纖須條在加捻三角區同軸復合加捻時，芯線的張力值大于（或等于）短纖須條的張力值（約30 ～ 45 cN）；

　　4）細紗機環錠加捻系統對復合紗線施加的捻系數以280 ～ 330為宜；

　　5）達到好的包覆效果，作為芯線的紗在整個復合紗的比例以低于35%為好。

　　3　純棉蓬松紗應用中的技術難度與解決方法

　　3.1　紡紗

　　環錠細紗機紡制中空紗主要的難度是棉纖維的包覆勻度。—般芯線為長絲者好包，因其無捻條干均勻，一般不漏芯。而芯線為紗時則必須用S捻向紗包Z捻中空紗。Z捻芯線包S捻向紗，否則芯線重捻，給織造帶來粘紗疵病。芯線為合股線時，因雙線捻結圓潤度差，包覆勻度受捻度大小，解捻離散系數變化而影響包覆均勻度，故芯線與包覆纖維比例比紗芯要小。

　　3.2　漿紗

　　蓬松紗的芯線水溶性聚乙烯醇纖維(PVA)溶融溫度為80 ～ 90 ℃，但在含濕狀態下，60 ℃即可收縮膨脹再而喪失強力，故漿紗是一大難度。常規棉紗的漿紗多采用淀粉或改性淀粉漿，為水溶性漿料。壓漿后烘筒或熱風干燥，都超過PVA膨化溶融狀態。若用絞紗上漿溫度宜為常溫25 ℃ ± 5 ℃，脫水后40 ～ 50 ℃烘紗機余熱烘干。若采用烘筒漿紗機，則宜低能力，低溫度烘干，烘筒溫度控制在100 ℃以內，熱風溫度在110 ℃以下，靠棉纖包覆紗的強力帶動PVA紗運行。漿紗以低上漿率5 % ～ 6 %為宜（毛巾起毛經），漿槽溫度40 ～ 50 ℃，漿紗速度25 ～ 30 m/min，伸長率約1 %，水漿法在可溶性纖維中的應用是迫于無耐的辦法。蓬松紗好采用無水上漿，以溶劑性成膜劑，低溫風干。產品后整理中要可溶于堿劑或表面活性劑的漿料為主：。但此工藝無可借鑒、筆者尚在試制中。

　　3.3　PVA的快速檢測　　　　
　　
　　要做好蓬松紗制品的品質，水解PVA程度的好壞是要素。可溶性PVA可溶解于沸水中，但仍以膠體狀存在于纖維及煉液中，若清洗不凈，干燥后直接影響到制品的柔軟性和蓬松度。故煉浴中的快速檢測成為掌握制品中PVA殘存量的重要手段。 一般可用碘化鉀法檢測，即將100%的碘化鈣10g溶解于90 g蒸餾水中，再加入0.635 g碘攪拌至全溶，并以1 000 ml甲醇稀釋制成試劑，滴入蓬松紗制品上，呈褐色——微黃說明PVA存在，無色度變化則已洗凈。另一方法是硼酸法，即40 g/L的硼酸溶液滴于煉布上，呈青色色變的說明有PVA殘存，無色變的則已洗凈。

　　4　流程中的工藝要點

　　4.1　紡紗

　　1）環錠紡PVA芯線占紗重的30%為宜，多不超過35%，否則覆蓋性降低，比例過大成品蓬松度欠佳，包覆紗易斷紗促堆，形成棉結。

　　2）捻系數300 ～ 350為宜。

　　3）梳棉工序采用低速度、重定量、小張力的工藝措施，加大刺輥與給棉板隔距，適當降低刺輥及道夫速度，增大錫林與刺輥的線速比，控制相對濕度在60% ～ 70%時棉網質量良好。

　　4）粗紗捻系數67，減少須條意外牽伸，控制粗紗伸長在1 %以內。

　　4.2　準備工序

　　由于PVA芯線滑爽與棉纖界面摩擦系數小，易產生滑移，造成包覆層離散堆積露芯，故絡筒、整經工序盡量減少導鉤，張力盤的摩擦阻力，在工藝暢順的前提下減小紗線張力，降低卷繞速度。

　　漿紗在未解決無水上漿前，宜用變性淀粉，如CMS、磷酸脂淀粉，羥乙、羥丙基淀粉等漿料的低溫上漿(30 ℃以下)。絞紗上漿烘干溫度 < 50 ℃，漿紗機上漿則因有張力，故在小運行張力下，烘筒溫度 < 100 ℃，熱風溫度 < 110 ℃的環境下烘干。

　　4.3　織造

　　為避免包覆層堆積結球，宜用小張力、大綜眼、稀筘路措施，以減少綜筘對蓬松紗的刮擦。

　　4.4　　水解PVA

　　常溫常壓溢流法：浴比1:8 ～ 1:10，溫度100 ℃，時間60 min后放液，室溫水洗15 min。

　　高溫高壓溢流法：浴比1:8 ～ 1:10，溫度105 ～ 110 ℃，時間50 min，放液后室溫水洗15 min。

　　5　純棉蓬松紗毛巾制品實例

　　5.1　純棉蓬松紗的技術指標

　　純棉蓬松紗（10S）的千米重量為26.24 g，與同支數棉紗比輕45 %。

　　5.2　純棉蓬松紗毛巾的開發

　　5.2.1 純棉蓬松紗毛巾的開發

　　5.2.2 同支數規格毛巾的厚度比較（表2）


　　5.2.3　容水性

　　純棉超級蓬松毛巾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（壓縮蓬松度）（表3）


　　6　發展與預測

　　環錠紡蓬松紗只是蓬松紗的一種，它的好處是可在原有環錠紡細紗機上安裝一套芯線輸紗裝置，將芯線輸入到成紗牽伸區即可生產，紡紗廠可在不增加大量投資的條件下生產出蓬松紗。而且這種紗線有固定的捻回數，還可用以生產蓬松無捻紗制品。另一種蓬松紗結構與環錠紡蓬松紗結構相同，也是芯線包覆成紗，但是用轉杯紡成紗，棉纖圍繞芯線網絡成紗，其中空構架更加牢固，其制品蓬松性優于環錠紡紗。

　　還有一種形成蓬松紗效應的紡紗方法，即用可溶性PVA與棉纖混紡，環錠紡紗捻度經向分布是外層加捻大、內層加捻小，在同一個紗線截面上加捻分布差異，當PVA溶解時產生的膨脹與收縮作用使成紗的纖維應力產生調整。內層纖維捻度小，溶去PVA后空間大，使棉纖有條件產生彈性伸直而向外側轉移，從而出現空心化。這種蓬松紗比例可擴大到37 % ～ 40 %。但由于纖維間抱合力降低，摩擦力小，故強度損失大，形成制品后脫毛率增大。故設計及生產蓬松紗制品時編織密度必須考慮到蓬松紗溶融纖維后的體積變化，適度加大編織密度，以使成品有足夠的編織強力，鎖信蓬松后的纖維，以減少脫毛率。

　　蓬松紗的開發使純棉織物質感產生了變化，同等支數紗纖維耗量相等，但制品更顯厚實、松軟。同樣的組織結構產品手感卻更加柔軟有彈性。其吸濕性、保濕性、保暖性、隔熱性、舒適性都比常規棉紗制品有改善和提高，使棉織物的品質得到極大改進，為此蓬松紗的推廣應用將會帶動各種紡織制品開發出更多新穎舒適的新品，使生活用品發生質的飛躍。
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