皮马棉超柔细号高密面料的生产
原文刊自：2021年5月
第49卷（总第595期）
总结一款超柔面料的生产技术要点。经纱和纬纱均采用皮马棉生产的普通环锭纺JC 7.3 tex纱，纺部工序通过优化配棉、合理设计纱线捻度、合理选择纺纱工艺参数和温湿度、加强操作管理等措施，顺利生产出满足质量要求的纱线；织造工序通过优化浆料配方、合理设置浆液黏度和含固量等浆纱工艺，确保较高的上浆率，同时调整织机的后梁高度、张力和开口时间等工艺参数，最终成功生产出超柔面料。认为：对皮马棉进行降糖处理、合理控制温湿度、解决梳棉及浆纱等技术难点是生产皮马棉超柔细号高密面料的关键。超柔面料要求手感柔软、舒适，目前主要应用于家居服饰产品，如内衣、睡衣、休闲运动服、婴幼儿服以及床单等。由于皮马棉纤维在柔软度、强韧度以及色泽度上都明显优于其他棉纤维，因此皮马棉被称为“天然羊绒棉”“棉中贵族”。为了使面料达到柔软、舒适的效果，我公司选择皮马棉作为原料，成功开发了JC 7.3×JC 7.3 850×（370×3） 310 五枚三飞缎纹（三纬） 面料。以下主要介绍该产品的研发和生产过程。皮马棉的特点是纤维长度长、强力高，如果选择马克隆值A级，可纺制出细度在7.3 tex及以下纱线，但皮马棉又有含糖较高的缺点，生产中表现出黏性大，会直接加大车间生产难度，导致纱疵急剧增加，造成棉结多，成纱质量恶化，布面质量批量性降低。尤其在高温高湿季节，纤维中的糖分更易析出，使其黏着于纺纱通道表面，各工序黏、缠、挂、堵情况频繁发生，造成棉网破洞、胶辊黏缠、断头增加、生产效率明显下降。为了保证生产，采取一系列降低纤维含糖的措施，可有效降低生产中的黏缠问题。皮马棉主要性能指标：纤维平均长度39.9 mm，细度1.35 dtex，马克隆值4.12，断裂比强度44.5 cN/tex，含杂率1.2%。
1.2 经纬纱及捻度选择
虽然集聚纺纱线的各项质量指标均较好，但纱线紧密，毛羽少，蓬松度不够，影响面料的柔软度。为了达到布面柔软效果，选择普通环锭纺，经纬纱均采用JC 7.3 tex纱，纱线捻度偏小设计（低于正常捻度的20%~30%）。由于捻度越低，纱线越蓬松，毛羽也会越长越多，过多毛羽会影响整经退绕、浆纱和织造的顺利生产。因此，生产中要减少毛羽的增幅。
1.3 工艺流程
A002A型抓棉机→FA106C型豪猪开棉机→A045B型凝棉器→A092Ａ型给棉机→A076C型单打手成卷机→A186D型梳棉机→RSB D221C型并条机→RSB D221C型并条机→FA426E型粗纱机→FA506型细纱机→Autoconer 338RM型络筒机→贝宁格ZS98型整经机→津田驹HS40型浆纱机→津田驹ZAX9200型织机→YBQ⁃1800型验布机
2 纺部主要技术要点
2.1 配棉
由于皮马棉的种子、生长的环境不同，皮马棉的含糖成分也与国产原棉不同，所以采用贝氏溶液比色法测量国产原棉的方法不适合测定皮马棉的含糖量。在此方法基础上，将贝氏溶液的浓度加大，然后对照比色法评定级别。同时根据不同的季节，控制好皮马棉的综合含糖级别。对于含糖在3.0级以上的原棉，使用前一定要做好快速试纺，要从小比例开始逐批逐步增量使用，并密切关注纺纱各工序生产的变化，若出现黏缠挂等现象，应减少其配比或加入含糖在2.5级以下的原棉来稀释整个配棉含糖的浓度，按加权平均计算，使整个配棉成分的综合含糖级别降低，且投放比例不能太大，按照“勤调少调”的原则，减少后工序染色色差。
2.2 前纺工序
清棉工序主要以梳代打，棉卷干定量在360 g/m，刀片伸出肋条2 mm，棉卷长度30.6 m，伸长系数1.01，FA106C型豪猪开棉机采用梳针打手，转速380 r/min，A076C型单打手成卷机综合打手转速730 r/min，成卷罗拉转速11 r/min，圆盘抓棉机的行走速度18 m/min。梳棉机是去除棉结杂质的主要设备，但它在排除短绒的同时也产生短绒。梳棉机上形成新棉结的根本原因是纤维间的揉搓和擦转。返花、绕花和挂花的主要原因是速比或隔距配置不当或开松梳理元件的锋利光洁度不够。因此，应重视梳理元件针齿的锋利状态以保证梳理质量。同时要保证各部分隔距准确，保持纤维所经过梳理通道的光洁、顺畅，以减少纤维在运动过程中的挂花、揉搓现象。皮马棉纤维具有成熟好、强度高、棉结杂质较多、带纤籽屑多、含糖量较高的特性，锡林与刺辊线速比选择大速比，可以有效保证纤维的顺利转移，避免因返花产生棉结，同时也减少了纤维损伤和刺辊返花。为此可以将剥棉罗拉金属针布改成弹性针布，剥棉罗拉针布与道夫针齿距离收紧为0.23 mm。试验显示锡林速度为260 r/min时，生条短绒率在3.0%以上，结杂为68粒/g；当锡林转速为240 r/min，刺辊转速为480 r/min时，生条短绒率在2.8%以下，结杂为51粒/g。其他工艺参数：生条定量16 g/5 m，盖板速度77 mm/min，道夫速度16 r/min，锡林与活动盖板隔距0.23 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.23 mm，出条速度36 m/min；生条重量不匀率控制在4.5%以内。在精梳工序，排除短绒、结杂的效果主要取决于精梳机梳理元件的梳理效能。采用高密度精梳锡林，提高精梳机锡林总梳理点数以及优化配置前后区齿条密度排列，是改善和提高精梳皮马棉成纱质量，尤其是降低成纱棉结杂质的重要措施。现在纺纱新理论认为并条工序是“纱疵库”，工艺不适当，会造成纱疵急剧增加，其工艺需要重点研究。并条工序采用“轻定量，中隔距，重加压，低速度，顺牵伸”的工艺原则，采取轻定量能减轻罗拉与胶辊之间的工作负荷，增强对纤维的握持力，但定量过轻，并条上就没有合适的喇叭口来控制牵伸。粗纱工序主要工艺参数：粗纱定量1.8 g/10 m，总牵伸11.86倍，后区牵伸1.208倍，捻系数68.1，罗拉隔距12 mm×25 mm×35 mm，锭速550 r/min；粗纱后喇叭口口径10 mm，钳口隔距5 mm。粗纱重量不匀率控制在1.2%以内，条干CV控制在5.0%以内，伸长率控制在2.5%以内。
2.3 后纺工序
细纱工序钳口隔距不宜过大，选择2.5 mm，并采用压力棒碳纤上销，为保证细纱条干，采用邵尔A72度中硬度胶辊，并进行表面抗缠绕处理，以减少因静电造成的缠胶辊和罗拉问题。合理选择钢丝圈型号，防止挂花，减少毛羽，细纱必须保证牵伸系统清洁，以减少飞花，否则会造成络筒纱疵成倍增长。细纱罗拉隔距19 mm×38 mm，后区牵伸1.15倍，捻系数370，钢领型号PG1/2 3854。自动络筒机速度应偏低掌握，即1 000 m/min，保持纱线通道光洁无毛刺、不挂花，以减少条干恶化和毛羽增加。通过以上技术措施，成功纺制出皮马棉JC 7.3 tex环锭纱，成纱质量稳定。
2.4 温湿度
由于皮马棉的纤维特性，温湿度对这种纤维的顺利生产尤为重要，生产流程中各工序都要严格控制车间温湿度。如梳棉、精梳工序的车间温度一般不要超过30 ℃，相对湿度一般控制在48%~60%，使纤维处于连续放湿的状态。适时控制好制冷设备的开机时间，适宜的温湿度能有效缓解和解决前纺各工序黏、缠、堵、挂现象，既稳定了产品质量，又可以提高生产效率。
2.5 操作清洁
重视各工序的清洁工作是稳定皮马棉成纱质量的有效措施之一。在开清棉工序，制定皮马棉生产线清洁周期，注重清棉工序空仓彻底清洁工作法；梳棉工序缩短皮马棉生产线机台的揩车周期，对运转班挡车工实施每天压缩空气管吹气工作法，保证通路不挂花、不糊花、气流通畅；精梳工序实施温水清洗操作法，对所有棉条通道、落棉通道黏附的黏稠物、嵌花的清洁效果好，很好地解决了黏、缠、堵、挂的问题。
2.6 成纱指标
筒纱的质量指标见表1。为方便分析对比皮马棉JC 7.3 tex纱线的质量指标，将使用相同批次和规格皮马棉纤维生产的集聚纺纱、普通环锭纺纱和降低捻度后的环锭纺纱的指标都进行了统计，以方便后道织造工序设计适当的工艺参数。将集聚纺纱、普通环锭纺纱和本研究中超柔面料所用纱线分别标记为A1、A2、A3。由表1可以看出，A1纱的各项指标均优于A2和A3，说明采用集聚纺技术可以显著提高成纱的断裂强力并降低成纱毛羽，其他质量指标也整体好于普通环锭纺纱。为保证设计织物的柔软度，A3纱的捻度在A2纱的基础上降低22捻/10 cm，A3纱的各项质量指标均有所下降。这也为后道浆纱和织造生产工序的工艺设定指明了方向。
3 织部主要技术要点
3.1 整经工序
在贝宁格ZS98型整经机上生产。由于皮马棉纱的毛羽相对长，强力较同等规格的集聚纺纱线差，需采取各种措施以减少断头的产生。在生产前首先要对机台进行彻底清洁，尤其是纱线通道的清洁，并检查纱线通道是否光滑，无毛刺、无锈迹。在生产过程中，每架筒纱整经完成后要进行再清洁，用高压气体清理干净断头自停器、筘齿、导纱辊等纱线通道内的飞花，以降低纱线因摩擦和黏连造成的断头。纱线毛羽相对较长，大纱阶段特别容易黏连而出现断头高的情况，因此在大纱退绕阶段，筒纱位置和导纱钩的位置要适当调大10 cm，使筒纱退绕时纱线气圈与筒纱表面脱离点前移，减小了摩擦纱段长度，纱线退绕张力变小，可以有效解决大纱退绕阶段断头高的问题。适当降低整经速度，控制在550 m/min。加强挡车工的操作检查，经纱出现断头后，一定要先理顺后再接头，避免经纱绞缠，造成在浆纱退绕时断头增加。经轴边部一定要平整，确保纱片张力一致。
3.2 浆纱工序
由于经纱捻度较低，3 mm毛羽指标较集聚纺纱线差，粗细节等质量指标也相对较差，同时又因皮马棉纤维较普通细绒棉强力大，含糖量高，特别容易产生缠罗拉和胶辊的问题。针对以上因素，浆纱工序一方面要确保经纱足够大的上浆率以贴伏表面的毛羽，另一方面还要避免浆液黏度太大而造成在干分绞过程中浆膜撕裂严重导致的二次毛羽增加。因此采用“中黏度，高浓度，低压力，中速度”的工艺原则。在津田驹HS40型浆纱机上生产。PVA一部分选用醇解度较低的GBP⁃205PVA，选择黏度中等的变性淀粉，加入适量的渗透剂以增加浆液的渗透性。具体浆纱配方：GBP⁃205PVA 25 kg，PVA⁃1799 37.5 kg，高性能变性淀粉50 kg，磷酸酯淀粉37.5 kg，丙烯酸（固体）3 kg，抗静电剂DH⁃KP 3 kg，渗透剂JFC 3 kg，调浆体积900 L，浆液含固量15.3%，浆液黏度16 s~17 s。浆纱工艺：Ⅰ速压浆力10 kN，Ⅱ速压浆力15 kN，车速55 r/min，浆槽温度97 ℃，预烘锡林温度120 ℃，主烘锡林温度80 ℃，卷取张力1 800 N，经轴架张力1 000 N，回潮率6.0%~7.0%，上浆率15.0%~16.0%。在浆纱生产过程中，为了确保经纱的上浆量可满足工艺要求，同时减少因浆液黏度大造成的浆槽缠纱和干分绞区断头，主要采取了以下几个措施来解决。首先要提高浆槽的温度，在维持浆液含固量不会出现较大变化的同时，提高浆液的流动性。在浆槽的浸浆和压浆过程中，纱线会产生横向的位移，经向被拉伸浸压，皮马棉纱毛羽长，相邻纱线相互纠缠在一起，在强力较弱的环节断裂后缠绕于上浆辊，造成经纱上浆不匀，使后道织造工序产生布面棉球疵点。常规纯棉品种的浆槽温度一般设置在93 ℃~95 ℃之间，生产该品种时将浆槽温度提升到97 ℃。经过多次试验证明，浆槽温度提高2 ℃~5 ℃后，浆锅浆液黏度由原来的19 s~20 s下降到15 s~16 s，提高了浆液的流动性和渗透性，同时将湿区经纱的伸长率由集聚纺品种的1.0%~1.2%设置为0.6%~0.7%，减少湿区经纱的伸长，可以有效降低经纱在浆槽区域的断头次数。其次，合理配置浆纱车速、压力、干区张力及回潮等工艺。该品种浆纱过程中，浆液黏度控制在16 s以上（津田驹专用漏斗，水值4.0 s），浆液黏度偏大的原因是为了确保经纱上浆率达到工艺设计的要求，浆膜可贴伏大部分3 mm以上毛羽。浆液黏度小，有利于浆液在纱线内部的渗透，但是表面上浆太小，较长的毛羽不能够被浆膜覆盖，纱线耐磨性差，在织造过程中经过停经片、综丝和钢筘反复摩擦容易产生棉球疵点，因此要提高浆液含固量和黏度。经过反复试验，第Ⅱ车速控制在55 m/min，第Ⅱ压浆力设定为15 kN，采用中等的浆纱车速以减少经纱在浆槽和干分绞区的断头，保证浆轴的质量。同时将干分绞区的伸长由0.8%~0.9%调整到1.0%~1.1%，这样是为了增加干分绞区纱线的张力，增加相邻黏连纱线撕裂开口的角度，有利于浆膜的完整和减少二次毛羽的产生。回潮率控制在5.5%~6.0%，相同细度的纯棉集聚纺品种回潮率在7.0%~7.5%。主要是该品种在6月份生产，织布车间夏季空气相对湿度在80%以上，浆纱回潮过大，在织造过程中浆膜吸湿后强度和耐磨性变差，造成棉球疵点和断经问题增加。
3.3 织前准备工序
该品种织物的组织规格为JC 7.3×JC 7.3 850×（370×3） 310 五枚三飞缎纹（三纬） ，总经根数26 700根，具体工艺如下。在史陶比尔DELTA110型全自动穿筘机上进行穿综、穿筘。根据缎纹组织的特点设计穿综工艺，地组织采用1、2、3、4、5页顺穿，左边边组织6、7、6、7、6、6、7、7，右边边组织6、6、7、7、6、7、6、7。地组织和边组织的穿筘工艺均为4入。停经片的穿法为1、2、3、4、5、6列顺穿。DELTA110型全自动穿筘机的穿综和穿筘效率高，错误率低，但是由于经纱毛羽长的特性，在穿综前备轴的过程中，应使用钢丝刷将经纱梳理均匀，使其张力一致，避免黏并纱的存在而影响穿筘机的效率。在穿综过程中要不断用高压喷枪清洁综丝挂钩和剑带钩通道处的飞花，确保综眼和筘齿传感器不受积聚灰尘和飞花的影响，以有效降低停车次数，提高穿综效率。
3.4 织造工序
这种柔性织物由于织造难度大，选择在津田驹ZAX⁃9200型织机上生产。由于使用的经纬纱都为皮马棉低捻纱，经纬纱的毛羽较正常捻度纱线大得多，在织造过程中特别容易造成开口不清，断经和纬停次数增加，在布面出现纬缩、跳花、开车痕等疵点，严重影响织机效率和布面质量。经过多次生产实践，组织技术人员攻关和上机调试，最终确定为“小张力，低后梁，迟开口，中车速”的工艺路线。张力调整方面，相对于正常捻度的皮马棉普通环锭纱，经纱张力选择小张力，目的是减轻织造过程中高速运转时综丝和钢筘对经纱的摩擦，避免剧烈摩擦造成经纱表面浆膜的脱落而引起经纱毛羽的急剧增加，甚至相邻经纱的毛羽相互缠绕，造成大量的断头。因此，在保证正常织造的前提下尽量减小张力，张力由普通环锭纱品种的1 900 N调整到1 600 N。后梁高度的选择。开口清晰是正常织造的前提条件，经纬纱的毛羽都比较长，虽经过上浆处理，纱线表面长毛羽被浆膜大量覆盖，但是毛羽贴伏情况仍然不如普通环锭纺纱线，且该品种经密高达850根/10 cm，经纱之间、经纱与钢筘、综丝之间相互摩擦后毛羽恶化，严重影响开口。为提高开口清晰度，宜采用低后梁的工艺参数，减小上下层经纱的张力差，保证上层经纱不松弛，利于正常开口，避免出现上层经纱黏连现象。正常捻度设计的皮马棉普通环锭纺JC 7.3 tex品种后梁高度设置为65 mm，而该品种设置为50 mm。开口时间的设定。在经纬纱相同，织物组织也相同的情况下，开口时间越早，经纱受到的摩擦力越大，织造过程中产生的毛羽越多，断经、断纬越多，跳花、开车痕等布面疵点会增加，迟开口有利于减少织造过程中产生的毛羽，因此将开口时间设置300°。其他工艺设置。由于该品种组织结构为五枚三飞缎纹，组织复杂程度较小，因此综框高度和开口量按照一般的工艺调试，综框高度第1、2、3、4、5页分别是112 mm、111 mm、110 mm、109 mm、108 mm，开口量第1、2、3、4、5页分别是110 mm、105 mm、100 mm、95 mm、90 mm。
4 结论
根据皮马棉超柔面料的设计要求，选择合适的纺纱方式和纱线捻度，在分析皮马棉纤维性能指标的基础上，选择合理的配棉工艺，优化调整纺纱各工序的主要纺纱工艺参数和纺专器材，同时注重温湿度对生产质量的影响，确保了半制品和成纱质量指标的稳定。织造过程中在保证浆纱后毛羽被覆的前提下，主要解决了浆槽和干分绞区断头较多的问题。同时根据经纬纱线质量指标、织物密度和组织结构，在织造过程中调整织机的关键参数，使织造能够顺利进行，织机效率保持在90%以上，疵布率控制在0.20%以下。该品种的生产实践对纺纱和织造全流程的技术创新是一次较大的挑战，也积累了丰富的经验，为产品的多样性开发提供了新的方向。
