遲 姣，張?jiān)?，郁崇?東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620)

開繭綿張的絹紡牽切工藝

遲 姣，張?jiān)?，郁崇?br/>(東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620)

開繭綿張中纖維排列比較雜亂，傳統(tǒng)絹紡工藝定長(zhǎng)切斷會(huì)產(chǎn)生不適合紡紗或影響紡紗質(zhì)量的短纖維和超長(zhǎng)纖維?；跔壳泄に嚳梢杂行Э刂评w維長(zhǎng)度，將絹紡中切斷工序改成牽切工序，初步探討了牽切工藝對(duì)纖維性能的影響，以及牽切工藝應(yīng)用于絹紡的可行性。

絹紡；開繭桑綿；牽切工藝

中國(guó)桑蠶絲產(chǎn)量約占世界的60 %，桑蠶絲貿(mào)易量約占世界的90 %以上[1]。中國(guó)絹紡工業(yè)裝備數(shù)量和年產(chǎn)量居世界首位，但在工藝路線與技術(shù)裝備方面尚落后于棉紡、毛紡行業(yè)[2]。雖然絹絲紡的原料是蠶絲的下腳料，但仍然比較昂貴。所以本研究意將牽切工藝引入絹絲紡中，判定其應(yīng)用價(jià)值。

1 常規(guī)絹絲紡工藝路線

目前，絹紡廠常用的制綿工藝主要分為兩類，一是采用圓型梳綿機(jī)來完成精梳，稱為圓梳制綿工藝(俗稱老工藝)；二是采用直型精梳機(jī)完成精梳，稱為精梳制綿工藝(俗稱新工藝)。兩種工藝相比，圓梳制綿工藝加工優(yōu)質(zhì)原料效果好，精綿質(zhì)量高，梳折較高；精梳制綿工藝加工中(下)等原料時(shí)，精綿的纖維平均長(zhǎng)度較長(zhǎng)，整齊度較好，梳折較高，而加工優(yōu)質(zhì)原料不合適[3]。

中國(guó)現(xiàn)行精梳制綿工藝是在1975年后正式用于生產(chǎn)的。桑蠶絹絲的一般加工工藝流程為：精干綿選別→精干綿給濕→配綿→開綿→切綿→羅拉梳綿→理?xiàng)l(2～3道)→精梳→并條I→并條Ⅱ→并條Ⅲ→并條Ⅳ→粗紡→精紡→并絲與捻絲→絡(luò)筒→燒毛→搖絞→節(jié)取→成包[4]。

2 桑蠶絹絲牽切技術(shù)

2.1 牽切技術(shù)簡(jiǎn)介

牽切直接制條是1934年在德國(guó)Farbea工業(yè)協(xié)會(huì)的建議下，由Seydel公司引入市場(chǎng)的。早在50、60年代，國(guó)外就成功地開發(fā)出著名的“土波士(絲束)直接成條機(jī)”。并把牽切定義為：將化學(xué)纖維長(zhǎng)絲束直接制成主要用于精紡的毛型連續(xù)條子[5]。牽切技術(shù)最早應(yīng)用于化纖生產(chǎn)，將化纖長(zhǎng)絲變短并直接成條[6]。

牽切技術(shù)用于天然纖維,在麻紡中研究比較多。如在苧麻牽切紡紗中，預(yù)牽切和牽切的設(shè)備結(jié)構(gòu)示意見圖1。

2.2 桑蠶開繭綿張牽切原理

本研究使用的牽切機(jī)的牽切結(jié)構(gòu)如圖2所示，牽斷纖維組件有5組羅拉組成，共分四區(qū)：1、2組羅拉之間為第一區(qū)，2、3組羅拉之間為第二區(qū)，3、4組羅拉之間為第三區(qū)，4、5組羅拉之間為第四區(qū)。一、二區(qū)為牽斷區(qū)，主要作用是將進(jìn)入該區(qū)的纖維牽斷；三、四區(qū)為牽伸區(qū)，主要作用是將進(jìn)入該區(qū)的纖維伸直。當(dāng)開繭綿張進(jìn)入第三、四區(qū)時(shí)，纖維在前后羅拉鉗口握持力的作用下將被拉直。當(dāng)進(jìn)入一、二區(qū)時(shí)，開繭綿張由于前后羅拉的表面速度差較大，且鉗口對(duì)纖維的握持力很大，纖維逐漸被拉斷。其牽切后纖維長(zhǎng)度取決于主牽切區(qū)牽斷羅拉之間的握持距。

圖1 苧麻預(yù)牽切和牽切結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Schematic Drawing of Ramie Preliminary Draft and Stretch Breaking Structure

圖2 開繭綿張牽切機(jī)構(gòu)示意Fig.2 Schematic of Stretch Breaking Mechanism for Cocoonopened Piece

2.3 牽切與切斷開繭綿張的對(duì)比

常規(guī)的切斷纖維會(huì)將可紡的纖維切成較短、不適于紡的長(zhǎng)度，或是未將彎曲的纖維切斷，造成超長(zhǎng)纖維，其示意見圖3。

圖3 纖維切斷示意Fig.3 Schematic of Fiber Cutting

A、B之間為設(shè)定的切斷纖維的長(zhǎng)度。當(dāng)在A、B點(diǎn)切斷時(shí)，造成纖維1兩端成短纖維；由于纖維2、3一端彎曲，造成3根短纖維；由于纖維4正處在A和B之間且彎曲較大，就會(huì)造成超長(zhǎng)纖維。所以將常規(guī)的切斷纖維改為先將纖維拉直再拉斷，理論上可以有效地控制纖維長(zhǎng)度，減少超長(zhǎng)纖維和短纖維率，進(jìn)而提高紡紗制成率，降低成本。圖3中的纖維2、3、4就可以在牽伸區(qū)先伸直到纖維1的程度，再經(jīng)過牽斷區(qū)牽成所需的長(zhǎng)度。已達(dá)到其長(zhǎng)度或稍短的纖維就會(huì)被前羅拉所帶的快速纖維帶走，不會(huì)再產(chǎn)生短纖維。

牽切后的纖維長(zhǎng)度不勻率(降低64.3 %)和短纖率(降低60 %)比切斷試樣明顯降低，有利于下一步梳折和紡紗質(zhì)量的提高，其相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。

表1 牽切試樣與切斷試樣的長(zhǎng)度對(duì)比Tab.1 Length Comparison of Stretch Breaking Sample and Cutting Sample

3 桑蠶絲開繭綿張牽切實(shí)驗(yàn)

為了說明牽切工藝在絹絲紡中應(yīng)用的可行性，選用牽切隔距是75 mm，進(jìn)行皮輥加壓量、不同喂入量的牽切實(shí)驗(yàn)。通過測(cè)定牽切前后纖維性能變化，判定牽切工藝對(duì)纖維性能的影響。

3.1 實(shí)驗(yàn)用牽切機(jī)簡(jiǎn)介

ASFA311A纖維牽斷成條機(jī)主要是應(yīng)用于羊毛、絹絲、金屬纖維的牽斷，在紡紗工藝流程中位于混棉工程之前或并條工程之前。長(zhǎng)纖維經(jīng)本機(jī)牽斷可使不同品質(zhì)和長(zhǎng)度的纖維混合更加均勻，有利于提高紗線的質(zhì)量。牽切實(shí)驗(yàn)的牽切機(jī)相關(guān)參數(shù)：牽切隔距75 mm；總牽切倍數(shù)7.37倍；牽伸形式為五上八下曲線牽伸；上羅拉直徑80 mm，下羅拉直徑(由前到后)50 mm× 30 mm×30 mm×50 mm×30 mm×50 mm×50 mm×50 mm；加壓形式為氣缸加壓。

3.2 皮輥加壓?jiǎn)我蜃訉?shí)驗(yàn)

確定皮輥加壓的大小對(duì)牽切后纖維相關(guān)性能的影響規(guī)律。

3.2.1 實(shí)驗(yàn)方法

牽切機(jī)的喂入定量范圍是20～40 g/m，本研究選擇中間定量30 g/m。將牽切條放入標(biāo)準(zhǔn)大氣下調(diào)濕7 h以上，再測(cè)定纖維的長(zhǎng)度、強(qiáng)力和彈性。

3.2.2 皮輥加壓對(duì)纖維長(zhǎng)度的影響

在其他因素不變的條件下，隨著皮輥加壓量不斷增加，纖維平均長(zhǎng)度有逐漸下降的趨勢(shì)；超長(zhǎng)纖維隨加，壓量加大，含量不斷降低。

由表2可知：當(dāng)加壓量為205 kg時(shí)，長(zhǎng)于150 mm的纖維基本上被消除，長(zhǎng)于120 mm的纖維也不多；短纖率隨著加壓量的增加先下降再上升，皮輥加壓在154 kg時(shí)牽切后纖維的短纖率最低，說明加壓量并不是越高越有利；纖維長(zhǎng)度變異系數(shù)隨加壓量增加逐漸降低。

3.2.3 皮輥加壓對(duì)纖維強(qiáng)力和彈性的影響

在標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下,使用LLY-06單纖維斷裂強(qiáng)力測(cè)試儀。其中，斷裂強(qiáng)力測(cè)試的相關(guān)參數(shù)：拉伸隔距20 mm；拉伸速度20 mm/min；預(yù)加張力0.1 cN；纖維彈性測(cè)試的相關(guān)參數(shù)隔距20 mm；拉伸速度20 mm/ min；定伸長(zhǎng)1 mm；反復(fù)拉伸2次；拉伸回復(fù)停滯10 s；預(yù)加張力0.1 cN。

在不同的加壓量下，牽切得到的纖維其強(qiáng)力和伸長(zhǎng)都有一定的降低。

表2 皮輥加壓對(duì)纖維長(zhǎng)度的影響Tab.2 Effect of Rubber Roller Pressure on Fibers Length

表3 纖維強(qiáng)力和彈性Tab.3 Strength and Elasticity of Fibers

從表3可以看出：在加壓量達(dá)到205 kg時(shí)，纖維的強(qiáng)力降低高達(dá)24.4 %。然而，纖維彼此之間強(qiáng)力和伸長(zhǎng)的不勻率卻降低了，所以并不是加壓量越大越有利于牽切條效果。而纖維的彈性未發(fā)生明顯變化，當(dāng)加壓量達(dá)到205 kg時(shí)，纖維的彈性回復(fù)率只下降了6 %左右。

3.3 喂入定量單因子實(shí)驗(yàn)

從加壓?jiǎn)我蜃訉?shí)驗(yàn)知：皮輥單側(cè)加壓154 kg時(shí)，纖維的長(zhǎng)度整齊度較好，所以本研究選擇的皮輥單側(cè)加壓量是154 kg。牽切后同樣放入標(biāo)準(zhǔn)大氣下調(diào)濕7 h以上，再測(cè)試?yán)w維的相關(guān)物理性能。

牽切后纖維的短纖率未發(fā)生明顯變化，在加壓量大時(shí)最多增加5 %左右；而纖維的長(zhǎng)度變異系數(shù)明顯得到改善，降低46 %左右，而且隨著喂入定量的增加，纖維長(zhǎng)度變異系數(shù)有一定的增加；纖維強(qiáng)度有所下降。喂入量少時(shí)單根纖維所受的力就稍大一點(diǎn)，纖維的損傷就大，所以其斷裂強(qiáng)度較低。但纖維受力比較均勻，所以其斷裂強(qiáng)度不勻率也較低。同樣的道理，喂入量少時(shí)，纖維的伸長(zhǎng)性能、彈性也損傷比較大，所以牽切后纖維的斷裂伸長(zhǎng)、彈性恢復(fù)率較小。相關(guān)數(shù)據(jù)見表4。

表4 纖維相關(guān)物理性能Tab.4 Relevant Physical Properties of Fibers

4 絹絲紡紡紗實(shí)驗(yàn)

紡紗的桑蠶綿球配綿成分是：繭類6 %，滯頭49 %，絲吐45 %。對(duì)常規(guī)的紡紗工藝稍加改進(jìn)，將經(jīng)過牽切機(jī)處理的開繭綿進(jìn)行紡紗。其工藝流程為：開繭(DJ061)→牽切(ASFA311A纖維牽斷成條機(jī))→梳綿(FK081)→生并Ⅰ(PDⅢ-ⅠC)→生并Ⅱ(PDⅢ-ⅠC)→精梳(B311)→低速練條(GLBZ-24)→一并(PDⅢ)→二并(PDⅢ)→末并(PDⅢ)→粗紡(ZS14)→精紡(P317)。

常規(guī)精紡工藝流程為：開繭(DJ061)→切綿(FK061)→混綿(KM40)→梳綿(FK081)→生并Ⅰ(PDⅢ-ⅠC)→生并Ⅱ(PDⅢ-ⅠC→精梳(B311)→低速練條(GLBZ-24)→一并(PDⅢ)→二并(PDⅢ)→末并(PDⅢ)→粗紡(ZS14)→精紡(P317)。

4.1 精梳條質(zhì)量對(duì)比

精梳工序是去除生條中細(xì)小雜質(zhì)和短絨的關(guān)鍵。

精梳工序相關(guān)工藝參數(shù)：毛刷～錫林隔距6 mm；鉗板～撥取羅拉隔距29～30 mm，上鉗板～錫林針尖隔距1.5 mm，道夫～毛刷隔距0.07 mm；錫林轉(zhuǎn)速95 r/min；針號(hào)，頂梳17?！?5×31.5，錫林針排20?！?9＃共18根，皮板規(guī)格(長(zhǎng)×寬)600×550 mm；進(jìn)條牙25。

牽切處理過的纖維精梳制成率略有提高，接近1個(gè)百分點(diǎn)；精綿質(zhì)量明顯提高。其中，精綿纖維長(zhǎng)度不勻明顯下降，降低47 %左右；短纖率降低18.6 %；白點(diǎn)降低17.1 %。相關(guān)數(shù)據(jù)見表5。

4.2 并條質(zhì)量的對(duì)比

并條工序有利于提高精綿條的條干均勻度，有利于使不同質(zhì)量的條子混合均勻。本課題選用四道并條。低速練條相關(guān)工藝參數(shù)：隔距16 mm，前羅拉直徑(小×大)22×67 mm，前羅拉轉(zhuǎn)速25 r/min，針號(hào)(18×24× 22.218)為18針/英寸。

表5 精綿質(zhì)量對(duì)比Tab.5 The Quality Comparison of Combed Cocoons

三道練條相關(guān)參數(shù)見表6，末道并條的質(zhì)量見表7。

表6 三道練條相關(guān)工藝參數(shù)Tab.6 Related Process Parameters of Three Drawing Frame

表7 末道并條質(zhì)量對(duì)比Tab.7 Quality Comparison of Finisher Drawing

從表7中可以看出，末道并條中牽切試樣的質(zhì)量接近常規(guī)的。因?yàn)闋壳心┎l是少量開繭綿張制得的，質(zhì)量仍有很大提高的余地，有待于進(jìn)一步提高。

4.3 細(xì)紗質(zhì)量對(duì)比

精紡工序是決定細(xì)紗質(zhì)量的關(guān)鍵，其相關(guān)工藝參數(shù)：?jiǎn)渭喣矶?64捻/m，計(jì)算前伸倍數(shù)10.66倍，錠速10 100 r/min，總隔距220 mm，鋼領(lǐng)型號(hào)45，鋼絲圈型號(hào)S8/0，隔距塊為紅色。細(xì)紗質(zhì)量見表8和表9。從中可以看出：牽切處理過的纖維所紡細(xì)紗強(qiáng)力比常規(guī)的切斷纖維所紡的細(xì)紗高8.5 %左右，強(qiáng)度高11.5 %左右，斷裂伸長(zhǎng)高1.3 %左右，比常規(guī)細(xì)紗更加柔軟。而是強(qiáng)力不勻、條干不勻、粗細(xì)節(jié)因?yàn)樵囼?yàn)原料有限，并條不充分而略有不足，其提升空間很大。

表9 單紗強(qiáng)力測(cè)試統(tǒng)計(jì)Tab.9 Test and Statistic of Yarn Strength

表8 細(xì)紗纖度對(duì)比Tab.8 Size Comparison of Spun Yarn

5 結(jié) 論

1)用牽切機(jī)牽切過的開繭綿張中纖維長(zhǎng)度比傳統(tǒng)的切斷纖維的長(zhǎng)度整齊度好，短纖維和超長(zhǎng)纖維都有所減少。選用合理的絹紡工藝可以達(dá)到提高絹紡制成率的效果。

2)牽切過的纖維的纖度變細(xì)，斷裂伸長(zhǎng)和強(qiáng)力減小，彈性恢復(fù)率降低，但它們的不勻率同樣也降低了，有利于紡紗的進(jìn)行。

3)不同的原料要配備不同的紡紗工藝。牽切過的纖維已經(jīng)成條，比較順直、柔軟，所以牽切過的纖維不必再經(jīng)過混綿(防止纖維的纏結(jié)、梳理造成損傷加大)。

4)牽切工序使精綿纖維長(zhǎng)度不勻(降低約47 %)和短纖率(降低18.6 %)明顯下降，所以牽切紡紗比切斷紡紗所紡細(xì)紗的強(qiáng)力提高8.5 %左右，強(qiáng)度提高11.5 %左右，斷裂伸長(zhǎng)略有提高。少量試樣實(shí)驗(yàn)并條質(zhì)量并不穩(wěn)定，纖度接近切斷紡紗質(zhì)量，這有待于進(jìn)一步地完善。

[1]姚海平，徐信達(dá).四川省絹紡工藝技術(shù)路線及工藝裝備探討[J]. 重慶紡織，1990(4)：67-70.

[2]陸云麒. 我國(guó)絹紡工藝路線及技術(shù)裝備的發(fā)展趨勢(shì)分析[J].絲綢，1990(7)：38-41.

[3]劉秀英.絹紡兩種制綿工藝比較[J].絲綢，1999(16)：11-15.

[4]劉秀英.絹紡精梳制綿工藝中綿粒的產(chǎn)生與控制[J].成都紡織高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2000(3)：33-35.

[5]TROTTEIN Y,Schlumberger&Cie公司(法國(guó)).化纖絲束的拉斷法直接制條[J].國(guó)際紡織導(dǎo)報(bào)，1997(4)：34-36.

Stretch Breaking Process of Silk Spinning with Cocoon-opened Piece

CHI Jiao, ZHANG Yuan-ming, YU Chong-wen
(College of Textile, Donghua University, Shanghai 201620, China)

Fibers of cocoon-opened piece in traditional silk spinning process are arranged disorderly, and they will produce short fibers and overlength fibers that are not suitable for spinning yarn or affect the yarn quality when fixed-length cutting is carrying on. As stretch breaking process can effectively control the fiber length, this article will use stretch breaking instead of cutting off the silk fibers in silk spinning process. This study initially explored the effect of stretch breaking process to the fiber properties, and discussed the feasibility of applying stretch breaking into silk spinning.

Silk spinning; Cocoon-opened Mulberry cotton; Stretch breaking

TS144.2

A

1001-7003(2010)11-0021-04

2010-09-07

遲姣(1986－ )，女，碩士研究生，研究方向?yàn)榻伡徳系臓壳?。通訊作者：郁崇文，教授，yucw@dhu.edu.cn。