張 毅 高金霞 郁崇文

（1.浙江工業(yè)職業(yè)技術學院，浙江紹興，312000；2.紹興透真紡織科技有限公司，浙江紹興，312000；3.東華大學，上海，201620）

亞麻纖維具有吸濕透氣、挺括自然、舒適涼爽等優(yōu)良特性［1-2］，深受市場青睞。然而因該纖維存在剛性大、彈性差、抱合力較小等缺陷，導致可紡性較差［3-4］，生產(chǎn)中主要以長麻濕紡為主。亞麻短麻主要是將工藝纖維打成麻之后用櫛梳機梳理時落下的麻［5］，與長麻相比，麻屑和其他雜質含量較高，短纖維混和交叉在一起，長度、細度及強度等級都不同，故可紡性較長麻更差［6］。當前亞麻短麻主要采用兩種方式進行紡紗：一種是采用亞麻短麻聯(lián)梳工藝，即聯(lián)梳→并條→精梳→并條→粗紗→煮漂→細紗→烘干，紡制成濕紡短麻紗［7］。另一種是將亞麻打成麻進行脫膠、牽切、精細化加工，然后在棉紡設備上紡制出線密度在40 tex~60 tex的純亞麻紗［8-9］，如李季媛等［10］采用亞麻短麻紡紗，通過優(yōu)化棉紡工藝參數(shù)及配置，運用賽絡集聚紡制備了49.2 tex純亞麻紗線，擴大了亞麻短麻纖維的應用范圍，提高了短麻利用率。

當前國內(nèi)純亞麻產(chǎn)品多為素色，色彩單一，開發(fā)色彩較為明艷的純亞麻色紡紗較為困難［11］。生產(chǎn)中主要采用長麻經(jīng)“粗紗→煮漂→染色→細紗→烘干”的方式，如岳仕芳等［12］通過上述工藝紡制27.8 tex 純亞麻色紡紗，能夠滿足織廠生產(chǎn)要求，色澤等特征指標與傳統(tǒng)紗線染色相近。然而，關于亞麻短麻纖維染色后按棉紡工藝路線生產(chǎn)的紡紗工藝未見報道。若能開發(fā)出純亞麻短麻色紡紗，擴大短麻應用范圍，實現(xiàn)短麻的有效利用，則具有良好的社會經(jīng)濟價值。

本研究通過對化學脫膠后的亞麻短麻纖維經(jīng)梳棉試樣機進行2次梳理開松，再對梳理開松后的亞麻纖維進行染色處理和給油加濕燜包處理，最后在棉紡設備上成功紡制出41.7 tex純亞麻短麻色紡紗，并測試了紗線的相關性能。同時與紡織原料市場上購置的41.7 tex純亞麻濕紡染色紗、41.7 tex純亞麻紗線染色紗進行性能對比，論證本工藝紡制的41.7 tex亞麻短麻色紡紗的優(yōu)勢及部分替代作用。

1 試驗部分

1.1 試驗材料、試劑及設備

1.1.1 試驗材料

亞麻短麻由紹興恒興亞麻有限公司提供。纖維參數(shù)：線密度1.86 tex，主體長度82.2 mm，束纖維斷裂強度39.8 cN/dtex，斷裂伸長率4.75%。化學脫膠后的亞麻短麻纖維參數(shù)：線密度4.5 dtex，主體長度69.5 mm，纖維斷裂強度7.1 cN/dtex，強力CV值22.95%，斷裂伸長率3.88%，纖維柔軟度212捻/20 cm。41.7 tex純亞麻濕紡染色紗、41.7 tex純亞麻紗線染色紗。

1.1.2 試驗試劑

超柔軟油精、滲透劑JFC、碳酸鈉、氯化鈉、抗靜電劑、染料-活性橙HRF-150%、染料-活性藍HRF-150%。

1.1.3 試驗設備

HFX-A1型梳棉試樣機、WSC-D型常溫散纖維染色機、FA002型圓盤抓棉機、FA036B型梳針打手開棉機、FA028C系列多倉混棉機、FA224D型梳棉機、FA303型并條機、FA454型粗紗機、FA506型細紗機。

1.2 測試指標與方法

纖維強伸性能采用YG008E型電子單纖維強力機測試。測試隔距20 mm，儀器速度20 mm/min，試驗次數(shù)50次，測試結果取平均值。

纖維細度采用XD-1型振動式細度儀測試。測試隔距20 mm，預加張力0.2 cN，諧振頻率10 kHz，測試次數(shù)10次，測試結果取平均值。

纖維柔軟度采用YG511A型紗線捻度儀測試。試樣首先經(jīng)調濕平衡后夾在捻度儀的夾持器中（此時指針在零位），實施加捻直至纖維斷裂，記下讀數(shù)，換算成20 cm內(nèi)的捻回數(shù)（即為扭曲度）。該值越大，表明柔軟度越好。

紗線強伸性能采用YG068C型全自動單紗強力儀測試。其中，測試隔距500 mm，拉伸速度500 mm/min，測試次數(shù)10次，結果取平均值。

紗線條干采用YG139B/A型條干均勻度測試儀測試。將紗線試樣在標準溫濕度條件下靜置24 h后進行測試，試樣長度為1 000 m。

紗線毛羽數(shù)采用YG173A型光電投影計數(shù)式紗線毛羽測試儀測試。紗線片段長度為10 m，測試速度為30 m/min，測試10次。

1.3 亞麻短麻纖維的色紡前處理工藝

亞麻短麻纖維的細度、柔軟度、斷裂強度及強力CV值是制約其在棉紡設備上生產(chǎn)的關鍵參數(shù)。經(jīng)過梳棉試樣機的梳理開松、染色、燜包養(yǎng)生處理，達到改善亞麻短麻纖維可紡性的目的，為其順利紡紗奠定基礎。

1.3.1 工藝流程

化學脫膠后的亞麻短麻纖維→梳棉試樣機梳理開松（2次）→亞麻短麻纖維染色處理→燜包處理（給油加濕養(yǎng)生）。

1.3.2 梳棉試樣機梳理開松

通過梳棉試樣機梳理開松，不僅提高了亞麻短麻纖維的縱向分裂度，使得線密度得以降低，而且去除了纖維中夾雜的部分并絲、束纖維等，改善了強力不勻，提高了纖維長度整齊度。試驗得出：梳理開松次數(shù)為1次時，難以明顯改善亞麻短麻纖維的細度和強力不勻；梳理開松次數(shù)為3次時，纖維斷裂強度下降明顯，不利于后道工序加工。為充分考慮纖維損傷，強力不勻等因素，同時降低刺輥速度、錫林轉速，最終確定工藝參數(shù)為：刺輥 速 度730 r/min，錫 林 速 度270 r/min，梳理開松次數(shù)為2次，采用固定蓋板。梳理開松后亞麻短麻纖維性能：斷裂強度5.96 cN/dtex，強力CV值18.37%，斷裂伸長率4.35%，纖維柔軟度268捻/20 cm，纖維線密度3.2 dtex。

1.3.3 亞麻短麻纖維染色工藝

染色工藝參數(shù)：染料濃度2.5%（omf），氯化鈉21 g/L，碳酸鈉12 g/L，染色時間120 min（其中固色時間30 min），浴比1∶30，染色溫度55 ℃。染色后亞麻短麻纖維的性能：斷裂強度5.72 cN/dtex，強力CV值17.73%，斷裂伸長率4.59%，纖維柔軟度275捻/20 cm，纖維線密度0.27 tex。

1.3.4 燜包處理工藝

為改善亞麻短麻纖維的柔軟度、降低紡紗時的靜電現(xiàn)象，采用超柔軟油精+抗靜電劑+滲透劑JFC配置的乳化液噴灑纖維后燜包處理，以達到提高纖維抱合力與可紡性的目的。主要工藝參數(shù)：超柔軟油精濃度3.0%（omf），抗靜電劑1.5%（omf），滲透劑JFC0.5%（omf），水95.0%，燜包處理時間36 h。燜包處理后亞麻短麻纖維的性能：斷裂強度5.59 cN/dtex，強力CV值17.42%，斷裂伸長率4.85%，纖維柔軟度297捻/20 cm，纖維線密度2.8 dtex。

通過對亞麻短麻纖維的紡前處理，纖維性能得以改善，與未經(jīng)紡前處理的亞麻短麻纖維性能對比，纖維斷裂強度降低了21.3%，強力CV值降低了24.1%，斷裂伸長率提高了25.0%，纖維柔軟度提高了40.1%，纖維線密度降低了37.8%，為后續(xù)紡紗工藝奠定基礎。

2 主要紡紗工藝配置

2.1 清棉工序

清棉效果越好，亞麻短纖維的可紡性就越好。因此，在清棉工序遵循“勤抓少抓，多松少打，多收少落，低速度，大隔距，防黏連”的工藝原則。為保證成條質量，需要減少對亞麻纖維的強力損傷，可通過降低各單機打手速度來完成。主要工藝參數(shù)：抓棉機打手速度680 r/min，開棉機采用梳針打手，打手速度430 r/min，調節(jié)板至打手隔距7.5 mm，調節(jié)板至除塵刀隔距12 mm。

2.2 梳棉工序

梳棉工序主要考慮4個方面：首先是要減少麻粒數(shù)量，即盡量減少亞麻短纖維的斷裂和揉搓；其次是降低纖維強力損傷，即降低刺輥速度、蓋板速度；再次是減少纖維纏繞錫林與道夫，即適當擴大錫林與蓋板隔距；最后是降低成網(wǎng)難度，即適當增加成條定量，減少破網(wǎng)。主要工藝參數(shù)：錫林速度360 r/min，刺 輥 速 度800 r/min，蓋 板 速 度230 mm/min，錫林與蓋板隔距0.25 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.25 mm，刺輥與錫林隔距0.18 mm，錫林與道夫隔距0.13 mm，給棉板與刺輥隔距0.51 mm，生條定量22.5 g/5 m。

2.3 并條工序

由于亞麻短麻纖維中仍含有部分超倍長纖維，纖維無卷曲、抱合力差，麻條容易滑脫，因此，并條工序兩道并條，并遵循“重加壓，強控制，牽伸倍數(shù)頭并大于二并”的工藝原則。工藝參數(shù)：兩道并條并合數(shù)均為8根，出條速度均為280 m/min，羅拉隔距為14 mm×12 mm×22 mm；頭并機械牽伸8.85倍，后區(qū)牽伸1.82倍；二并機械牽伸8.25倍，后區(qū)牽伸1.30倍，熟條定量20.8 g/5 m。

2.4 粗紗工序

為克服亞麻纖維抱合力差，剛度大等問題，需要適當增加粗紗捻系數(shù)、降低粗紗機轉速，提高粗紗條干水平與紗線品質，因而確定粗紗主要工藝參數(shù)為：粗紗錠速為550 r/min，機械牽伸8.0倍，捻系數(shù)130，后區(qū)牽伸1.18倍，羅拉隔距為12 mm×25 mm，設 計 粗 紗 定 量5.30 g/10 m。

2.5 細紗工序

本工序的主要任務為控制斷頭率，改善成紗質量，同時需合理選擇捻系數(shù)以獲得理想的紗線斷裂強力，故采用“緊隔距，強捻度”的工藝原則。主要工藝參數(shù)：細紗錠速6 000 r/min，總牽 伸 為12.7倍，后區(qū)牽伸1.16倍，羅拉隔距為28 mm×40 mm，羅拉雙錠加壓為140 N×120 N×120 N。為獲取該紗線紡紗時的臨界捻系數(shù)，選取捻系數(shù)450~600進行紡紗，測試出不同捻系數(shù)下紗線的斷裂強力和斷裂伸長率，見表1。

表1 不同捻系數(shù)下亞麻短麻色紡紗的性能

由表1可知，捻系數(shù)540為其臨界捻系數(shù)，該參數(shù)下紡制出的亞麻短麻細紗斷裂強力最高為445 N，斷裂伸長率達5.39%。經(jīng)相關紡紗廠進行生產(chǎn)實踐，最終選取捻系數(shù)525為最佳捻系數(shù)，在此工藝下，亞麻短麻細紗斷裂強力439 N，斷裂伸長率5.35%。

3 成紗性能分析

經(jīng)實測，本工藝紡制的41.7 tex純亞麻短麻色紡紗與紡織原料市場上購置的兩種同規(guī)格（41.7 tex）的染色紗的主要質量指標見表2。

表2 相同規(guī)格的3種純亞麻色紗性能對比

由表2可知，本工藝紡制的41.7 tex純亞麻短麻色紡紗的各項質量指標均符合T/CNTAC 60—2020《干紡環(huán)錠紡純亞麻本色紗》優(yōu)等紗質量標準；本工藝紡制的亞麻短麻色紡紗的斷裂強度、強力CV值、斷裂伸長率均介于同規(guī)格的亞麻濕紡染色紗和亞麻紗線染色紗之間；本工藝紡制的亞麻短麻色紡紗較亞麻濕紡染色紗的條干CV高9.3%；粗節(jié)、細節(jié)、麻粒、3 mm毛羽數(shù)等指標高于市場上的兩種色紗。初步得出結論：本工藝紡制的亞麻短麻色紡紗部分性能達到市場上同規(guī)格的亞麻濕紡染色紗水平，可以部分替代亞麻濕紡染色紗，用于后續(xù)織造工藝。

4 社會經(jīng)濟效益分析

本工藝紡制的亞麻短麻色紡紗在整個生產(chǎn)過程中未使用含氯煮漂助劑，消除了有毒有害氣體的ClO2的排放和有機鹵化物的產(chǎn)生，無論對環(huán)境還是工人都有利。同時結合企業(yè)調研和相關資料進行推算得出，生產(chǎn)1 t 41.7 tex純亞麻短麻色紡紗的用電量約為1 262.5 kW·h，用水量79.6 t；而生產(chǎn)同規(guī)格的純亞麻濕紡染色紗需用電890.5 kW·h，用水量105 t；生產(chǎn)同規(guī)格的純亞麻紗線染色紗需用電1 630 kW·h，用水量185 t。本工藝的用水量最低，用電量介于兩者之間，雖然本工藝在紡紗前運用了超柔軟油精等助劑，但短麻纖維的原料成本明顯低于亞麻長麻原料成本。

5 結論

將化學脫膠后的亞麻短麻經(jīng)梳棉試樣機進行梳理開松（2次）后，再經(jīng)纖維染色、燜包處理（給油加濕），最后在棉紡設備上成功紡制出41.7 tex純亞麻短麻色紡紗。該紗線的各成紗指標符合T/CNTAC 60—2020優(yōu)等紗質量標準，可應用于后續(xù)工藝加工。本工藝具有一定的社會經(jīng)濟價值和開發(fā)前景。