纤维素纤维梳理元件的运用及工艺探讨.doc

纺制新型纤维素纤维梳理元件的运用及工艺探讨
邹小祥
（江苏大生集团）
0 前言
纺织产品是十分依赖纤维原料的加工工业。受健康环保意识、崇尚自然等因素的影响，传统的天然纤维仍然是纺织品主要原料之一。而由于天然纤维资源的限制，回归自然的天然纤维，再生纤维素纤维将成为未来纺织品用最大宗原料，尤其是超天然的功能再生新纤维素材料具有许多优异的性能，更是未来发展的重点。但由于许多新型纤维素原料在可纺性能上存在不利因素，给纺纱生产带来很多困难，尤其在清梳工序，如果处理不当，很难正常生产，甚至无法开车，因此有必要认真探讨一下新型纤维素纤维的梳理元件选择及工艺配套，尤其是清梳部分，以便更好地纺好新型纤维纱线。
江苏大生集团创办于1895年，是现存历史最久的纺织企业。公司从上世纪七十年代就已开始纺制纤维素纤维，在多年的纺纱实践中积累了丰富的生产经验。尤其在近几年，公司加强了新品开发力度，不断运用新技术、新材料，成功开发了富强纤维、莫代尔、天丝、超细旦粘胶、竹纤维、珍珠纤维、空调纤维、保暖纤维、麻纤维等新型纤维素纤维，为企业创造了可观的经济效益。通过多年的生产实践，我们深深体会到，优选梳理元件、合理配置梳理工艺是纺制新型纤维素纤维的关键。
1 新型纤维素纤维的定义及特点
再生纤维素纤维的发展总体上可以分为三个阶段，形成了三代产品。第一代是20世纪初为解决棉花短缺而面世的普通粘胶纤维。第二代是20世纪50年代开始工业化生产的高湿摸量粘胶纤维，其主要产品包括日本研发的虎木棉和美国研发的变化型高湿摸量纤维HWM以及兰精公司80年代后期采用新工艺生产的Modal纤维。第三代产品是以20世纪九十年代推出的短纤Tencel（天丝）、长丝Newcell为代表以及部分通过特殊工艺开发的功能性纤维。顾名思义，我们所探讨的新型纤维素纤维即是指最新开发的第二代和第三代再生纤维素纤维，如Tencel、Modal、竹纤维、甲克素纤维、空调纤维、VILOFT纤维等。尽管由于原料、纺丝方法、工艺、溶剂等不同，它们各有自己的特殊性能，但是都有一个共同点，即都是在普通粘胶的基础上发展起来的，均取材于自然资源，并且有一个共同的特征，即原料来源绿色环保、生产工艺绿色环保、使用中对人体无毒、无害、无作用，并对皮肤有很好的舒适性，部分纤维还具有功能性、智能性特殊功能。
由于新型纤维素纤维的本质仍然是再生纤维素纤维，因此和普通再生纤维素纤维一样，特点很鲜明，缺陷很突出，主要表现在具有优良的吸放湿性能，但纤维结构极不稳定，纤维弹性较低，尽管如天丝、莫代尔、FORMOTEX、L yocell等新型纤维在纤维结构上有所改善，强力大幅增加，尤其是湿强明显提高，但是它们的弹性恢复能力却明显降低，断裂伸长低、纤维滑顺、抱合力较差，尽管不同的纤维有所差异，但如果不采取特殊措施均不能顺利成网成条，因此在清梳工艺和梳理元件的选择上必须根据以上特点精心选择，才能保证良好的生条质量。
2 新型纤维素纤维的梳理特性
既然新型纤维素纤维均是在普通粘胶的基础上开发出来的。因此，它们的梳理特性仍然类似于棉型化学纤维，但也有特殊的方面。
（1）纤维较长，比电阻大，在梳理过程中，与针布的接触面增加及摩擦增加，造成静电荷增多，转移困难，甚至严重缠绕针布，这是所有新型纤维素纤维的共性。因此，选择梳理元件时，对针布的规格参数等必须有特殊要求， 同时做好工艺配套工作。
（2）在梳理过程中要求产生棉结少。因此，针布的选择和工艺配套必须保证一定的梳理度，特别是新型纤维素纤维几乎均为细旦，要求针布的分梳、穿刺、纤维交替能力强，齿尖平整锋利，并要求足够的齿密和合理的梳棉机工艺来保证其梳理度。
（3）纤维绝对强力低或绝对强力虽高但断裂伸长小，易在梳理过程中受损伤，造成短绒增加，因此在考虑分梳度的同时必须兼顾纤维损伤问题。在实际生产中主要考虑刺辊部分的分梳问题。
（4）由于新型再生纤维素纤维的油剂及与金属的摩擦系数较大，因此对针布的磨损远比棉纤维大，相应的对针布的耐磨性能要求也更高。
3 纺制新型纤维素纤维的梳理要点
针对上述梳理特性，我们认为，要梳理好新型纤维素纤维，必须综合考虑分梳、转移、损伤、耐磨、成条的各项要素，合理针布选配，同时做好工艺配套，对不同类型的纤维还必须考虑到它的特殊性，具体问题具体对待，才能获得良好的梳理质量及顺利成条。
一般来说，由于新型纤维的共同梳理特性，因此它们在梳理元件选择及工艺方法上有许多共同点，即在保证必要梳理度的前提下以柔性梳理为主，兼顾分梳和转移，尽量避免激烈的打击，以免损伤纤维，最终影响产品的使用性能。只是对各种纤维在梳理度的控制上和纺前处理上部分纤维有所不同。
３.１纺前处理的特殊要求
针对再生纤维素纤维的特点，要预防在开松过程中的过度损伤，及顺利成网成条，必须对纤维素纤维进行一定的预处理措施。对不同特性的新型纤维素纤维，必须采用不同类型的处理剂以及不同的养生时间。静电严重需防静电处理，纤维粗重需柔软处理，纤维回潮率低需加湿处理等。如天丝就必须保证在80%相对湿度环境下平衡２４小时才能达到效果，空调纤维只要在车间环境下平衡12小时即可，而莫代尔由于出厂前已进行处理则不需要任何处理措施。
３.２清花工序梳理要点
清花工序原则上以“柔性分梳”为主，以梳代打，快速转移，防止缠绕，减少损伤。梳理元件的选择注意选用分梳针齿，而不宜采用刀片等分梳元件。工艺配置上主要控制打击点的数量及打手的速度，隔距以大些为宜，打手速度应比棉低10%左右，掌握一个原则，清花输出单纤维率达到２５％以上即算达到要求。
３.3梳棉工序分梳度的控制
梳棉工序同样以 “柔性分梳”为处理原则，只是必须考虑分梳度的要求。对不同的新型纤维素纤维其分梳度的要求不一致。这是纺好新型纤维素纤维的关键。不能分梳过度产生短绒，也不能分梳不足，束纤维过多，使棉结和粗节明显增加，这是一个很难掌握的平衡点，必须在实际生产中反复摸索和总结。一般可根据棉网情况及短绒分析直接判断，如在梳理过程中出现棉网云斑清晰度差，易绕锡林等，则表示分梳度不足，针布型号选用不当、梳理工艺配置不佳。另外也可由成纱质量来间接判断，如成纱细节偏多，如果排除了细纱、粗纱的因素，一般可直接推断是由于分梳过度引起的短绒增加。可适当减少打击、弱化分梳，或者调整针布型号。实际生产中还有一个指标可判断分梳度的强度，一般要求梳棉输出单纤维率达到８５％以上，最大纤维束并合纤维根数≤５根即表示满足了分梳要求。
总之，梳理元件的选用关键是针布的选择，必须根据原料的特性合理选用。由于大多新型纤维素纤维手感柔软，细度较细，根据上述梳理特性的分析，我们认为尽管新型再生纤维素纤维既不同于棉又不同于化纤，但它们在性能上更接近棉纤维，因此为了保证一定的梳理度，梳理元件的选择应尽量接近棉型针布，甚至可直接借用纺棉的设备、器材，而不是选用通常意义上的棉型化纤针布，但是必须注意解决好一些共性难点，如粘、缠、堵、掉网等。一般锡林梳理元件选择高密度、小工作角、超薄工作面的针布，齿密最好不低于700齿/（25.4mm）2。工作角在65度至75度之间，除非新型高产梳棉机，否则工作角绝不能低于60度。盖板针布针密也应在400针/（25.4mm）2以上。同时锡林盖板隔距也应该适当偏小掌握，以解决分梳的要求。至于转移及损伤问题，可采用矮齿、浅齿、提高光洁度及道夫针布采用小工作角并增加齿深、选择合适的锡刺比、适当降低刺辊速度等措施来解决。一般锡林针布采用25系列或20系列，对普通低产梳棉机，原则上不采用20系列针布，因为产量低，有过度分梳倾向。道夫针布可选择常规化纤针布AD4030*01890或AD4032、AD5030等，关键是齿深大可增大齿间容量，纤维转移顺畅。刺辊则是减少损伤的重点。刺辊锯齿选择的原则是既要一定的齿密，兼顾分梳，又必须采用较大的工作角，防止损伤纤维。一般刺辊工作角可选择在85~90度之间，同时刺辊速度保证在850转/分以下，可兼顾分梳和损伤问题。这是一般新型细旦纤维的梳理要点。对于部分较粗纤维如天丝、OUTLAST、维劳夫特纤维等，脉冲梳理力大，易充塞针布，对分梳的要求又相对较低，因此，还是选用棉型化纤针布为好。如在梳理过程中出现棉网云斑清晰度差等，则可适当调整锡林针布型号，选用矮一点、密一点的针布，并配以提高梳理度的工艺，会有效解决此类问题。
４　纺制部分新型纤维素纤维梳理元件的选择及工艺配置
４.１ 竹纤维梳理元件的选择及工艺配置
竹纤维是我国近期自行研发成功的以竹子为原料的再生纤维素纤维，其生产制造过程全部实施绿色生产，属环保型的绿色纤维，由于纤维的特殊结构，天然横截面的高度“中空”，又称其为“会呼吸的纤维”。
通过对竹纤维各项物理指标结合手感目测单唛试纺情况进行分析，竹纤维长度长，整齐度好，不含杂，回潮大，类似于粘胶纤维，但也有独特的性能。竹纤维强力低于粘胶纤维，生产过程中更易脆断。竹纤维纵向表面光滑均一，有多条较浅的沟槽，边缘为不规则锯齿形。这种表面结构使竹纤维具有一定的摩擦系数，相对于粘胶纤维而言，纤维抱合力稍大，但和棉纤维相比，抱合力则差得多。
根据以上特点，竹纤维在纺纱过程中必须注意避免纤维损伤，尽量减少短纤维的产生。开清棉工序针对竹纤维强力低，纤维整齐度好，不含杂的特点，采用“多梳少打，以梳代打，少落快喂”的工艺路线，尽量减少开松对竹纤维的损伤。打手改用梳针打手，并适当降低各打手速度，一般A036打手速度不高于450r/min，A076c打手速度不高于900r/min。
梳棉工序为保证一定的梳理度，减少棉结，必须采用棉型针布。锡林针布一般选用ＡＣ２５２５*０１５６０，盖板配以ＭＣＨ３６，道夫和刺辊则采用常规化纤针布，以加强转移．工艺上则采用“低速度、大隔距、小张力”工艺原则。刺辊速度必须低于800r/min，并保证速比一般不低于1：2。为了验证针布选择是否合理，我们曾做过多次针布对比试验，试验数据如下：
项 目
２５２５针布
２８１０针布
条干CV%
１２.８
１３.５
细节/个
５
７
粗节/个
１５
２０
棉结/个
２５
３３
表１ 14.8竹成纱质量指标
试验表明，２５２５针布的质量略高于２８１０针布，关键是分梳效果较好．
４.２Tencel纤维梳理元件的选择及工艺配置
Lyocell纤维素纤维（商品名Tencel）,是一种综合棉的舒适性、涤纶的强力、粘胶的悬垂性、真丝的手感于一体，且对环境无污染，符合环保要求，被誉为21世纪的绿色纤维。根据是否易原纤化，又可细分为A100和G100两种。A100天丝纤维受机械摩擦外层纤维易造成微纤化，产生毛戎，导致品质变差，色相差异和棉结等。纺纱时要减少摩擦和纤维损伤。而G100的可纺性能就好多了。
根据纤维性能分析，Tencel纤维（A100）在目前开发的新型纤维素纤维中属于可纺性能较差的一种。卷曲少，手感滑爽，抱合力差，纤度差异大，断裂伸长小，回弹性差，易脆断。特别是纤维固有的原纤化，使加工过程中棉结大量增加。因此，纺纱难度极大，特别在梳理工序表现得特别明显。
为了有效解决上述问题，纺制Tencel纤维（A100）时梳理元件的选择和工艺配置有些特殊化。首先，必须对Tencel纤维进行预加湿处理，将纤维在相对湿度80%的环境下散包加湿并平衡24小时，使纤维内部充分吸湿，减少差异，以免在加工过程中过度损伤。清花工序以松解为主，打手必须选用梳针，打击点必须控制在两个以内，同时打手速度尽量最低化，一般A036打手速度掌握在350转/分以内，A076打手速度控制在800转/分以内。梳棉工序掌握“合理梳理、加强转移”的原则，锡林针布配用28系列或25系列均可，只是在锡林速度上必须有所不同。关键是刺辊速度必须严格控制在700转/分以内，盖板隔距和速度均应便大掌握，有利于减少生条的短绒率，提高成纱的均匀度。
Tencel纤维（G100）可纺性能则好得多。可以不经过预处理。只要在清钢工序注意轻柔即可，梳理元件则参照常规纤维素纤维或莫代尔纤维配置。
４.3空调纤维
Outlast空调纤维是美国太空署为登月计划而研发的一种新型“智能”纤维，它可以根据环境温度吸收和释放热量，具有良好的温度调节功能，并在人体皮肤和服装之间形成良好的小气候，因此，其制成品被广泛地应用在航空航天服装、高档运动服装以及高档床上用品上，具有极高的产品附加值，发展前景广阔。
由于空调纤维特殊的“微胶囊法”加工技术，因此其强力低、表面光滑、抱合力差、易产生静电、微胶囊易破裂释放出一种特殊的相变材料沾在纱线通道上，因此其梳理度必须合适，既不能太大，破坏微胶囊，又不能太小，不能梳理成单纤维状态，棉结大量增加。
针对Outlast腈纶空调纤维的特点我们采用以下技术措施，保证了生产的顺利进行。 （1）适当添加抗静电剂，降低生产中的静电现象，提高可纺性能。 （2）在开清棉工序采用多松、多梳工艺，减少纤维损伤，防止微胶囊破裂。（3）在梳棉工序采用专用针布，２５２０锡林针布，ＭＣＨ３２盖板针布，并采用了小张力、轻加压等工艺，最终保证了成纱质量．
４.4莫代尔纤维
莫代尔纤维是由欧洲奥地利Ｌenzing公司开发的一种高湿摸量纤维素纤维，它不但具有天然纤维的吸湿性，而且具有合成纤维的强伸性。莫代尔纤维采用天然纤维素为原料，具有生物可降解性，并且在纤维生产中不产生类似粘胶纤维的严重污染环境问题，因而被认为是２１世纪上午新型环保纤维。
与普通粘胶纤维相比，莫代尔纤维具有较高的干湿强力和韧性，接近合成纤维。湿强力约为干强力底５０％，优于粘胶纤维的性能。但它的断裂伸长较小，易断裂。至于其它性能，如耐热性、染色性、可纺性等均是所有新型纤维素纤维中最好的。
根据以上纤维特点，莫代尔纤维开清工序依然以柔性处理为主，梳棉工序为了保证梳理度，减少粗节棉结，我们经过了多次试验，２５２５针布、２５２０针布、２８１０针布、２０３０针布等均配用ＭＣＨ３６盖板针布，最终选定了２５２０针布，它兼顾了分梳和转移，再配以合适的工艺，不失为一种较好的选择。
总之，通过多年实践证明，应用25系列锡林中密针布、配上中密盖板针布纺制纤维素纤维，再辅之以合适的梳理工艺，效果显著，但要注意时刻保持良好的设备状态。
５　结速语
新型纤维素纤维产品的开发，顺应了时代潮流，给人们的生活带来了更多的舒适和健康。通过多年的开发实践，我们认为，新品开发成功与否，梳理是关键。必须根据纤维的特点，合理选用梳理元件，并配之以合适的工艺。一般认为，从细纱成纱质量水平来看，各种新型纤维素纤维均以锡林针布２５２０型配ＭＣＨ３６盖板针布为最优选择，棉型化纤针布基本不太适用，尤其是ＭＣＺ１８盖板针布则根本不适宜。但应该注意，纺制纤维素纤维，无论选用何种针布，均必须保持针布的光洁度、平整度和锐度。
再生纤维素纤维已经作为国家“十一五”期间化纤生物工程技术的发展重点，主要是其具有原料周期长、来源丰富、功能性强、产品空间大等特点，尤其是新型纤维素纤维，被赋予了很多新型功能，具有许多鲜明的特点，发展前景十分广阔。有专家预言，在未来的纺织领域中，谁在再生纤维素纤维资源的应用技术上走在前列，谁就会在纺织产业的竞争中立于不败。
参考文献：
1、 邹小祥.Lyocell纤维纺纱实践[J].四川纺织科技，2004.2
2、 程隆棣.纤维素再生纤维及其纺织品[C] .“太平洋杯”2007现代梳理技术交流研讨会论文集
3、 马晓辉、邹小祥等。Tencel纤维性能分析与对策[C] .2005中国纱线质量技术论坛论文集