摘 要：針對(duì)當(dāng)前亞麻短麻色紡紗少且短麻利用率不高等問題，采用梳棉試樣機(jī)對(duì)化學(xué)脫膠后的亞麻短麻纖維進(jìn)行2次梳理開松，再經(jīng)染色處理、給油加濕燜包處理，最后在棉紡設(shè)備上進(jìn)行試紡。通過優(yōu)化紡紗各工序的工藝參數(shù)配置，成功紡制出41.7tex純亞麻短麻色紡紗，測(cè)試了其成紗質(zhì)量指標(biāo)，并與41.7tex亞麻濕紡染色紗、41.7tex純亞麻紗線染色紗進(jìn)行性能對(duì)比。結(jié)果表明：在棉紡設(shè)備上所紡制的41.7tex純亞麻短麻色紡紗的主要成紗指標(biāo)達(dá)到了T/CNTAC60—2020《干紡環(huán)錠紡純亞麻本色紗》優(yōu)等紗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；其斷裂強(qiáng)度、強(qiáng)力CV值、斷裂伸長率等均介于同線密度的純亞麻濕紡染色紗和純亞麻紗線染色紗之間，可部分替代純亞麻濕紡染色紗用于后續(xù)織造工藝。
關(guān)鍵詞：亞麻；棉紡；色紡；精細(xì)化；給油；成紗質(zhì)量
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(chǎng)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(dǎo)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?yán)w維打成麻之后用櫛梳機(jī)梳理時(shí)落下的麻[5]，與長麻相比，麻屑和其他雜質(zhì)含量較高，短纖維混和交叉在一起，長度、細(xì)度及強(qiáng)度等級(jí)都不同，故可紡性較長麻更差[6]。當(dāng)前亞麻短麻主要采用兩種方式進(jìn)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(xì)紗→烘干，紡制成濕紡短麻紗[7]。另一種是將亞麻打成麻進(jìn)行脫膠、牽切、精細(xì)化加工，然后在棉紡設(shè)備上紡制出線密度在40tex～60tex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(yùn)用賽絡(luò)集聚紡制備了49.2tex純亞麻紗線，擴(kuò)大了亞麻短麻纖維的應(yīng)用范圍，提高了短麻利用率。
當(dāng)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(xì)紗→烘干”的方式，如岳仕芳等[12]通過上述工藝紡制27.8tex純亞麻色紡紗，能夠滿足織廠生產(chǎn)要求，色澤等特征指標(biāo)與傳統(tǒng)紗線染色相近。然而，關(guān)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(bào)道。若能開發(fā)出純亞麻短麻色紡紗，擴(kuò)大短麻應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)短麻的有效利用，則具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
本研究通過對(duì)化學(xué)脫膠后的亞麻短麻纖維經(jīng)梳棉試樣機(jī)進(jìn)行2次梳理開松，再對(duì)梳理開松后的亞麻纖維進(jìn)行染色處理和給油加濕燜包處理，最后在棉紡設(shè)備上成功紡制出41.7tex純亞麻短麻色紡紗，并測(cè)試了紗線的相關(guān)性能。同時(shí)與紡織原料市場(chǎng)上購置的41.7tex純亞麻濕紡染色紗、41.7tex純亞麻紗線染色紗進(jìn)行性能對(duì)比，論證本工藝紡制的41.7tex亞麻短麻色紡紗的優(yōu)勢(shì)及部分替代作用。
1 試驗(yàn)部分
1.1試驗(yàn)材料、試劑及設(shè)備
1.1.1試驗(yàn)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1.86tex，主體長度82.2mm，束纖維斷裂強(qiáng)度39.8cN/dtex，斷裂伸長率4.75%。化學(xué)脫膠后的亞麻短麻纖維參數(shù)：線密度4.5dtex，主體長度69.5mm，纖維斷裂強(qiáng)度7.1cN/dtex，強(qiáng)力CV值22.95%，斷裂伸長率3.88%，纖維柔軟度212捻/20cm。41.7tex純亞麻濕紡染色紗、41.7tex純亞麻紗線染色紗。
1.1.2試驗(yàn)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(lán)HRF‐150%。
1.1.3試驗(yàn)設(shè)備
HFX‐A1型梳棉試樣機(jī)、WSC‐D型常溫散纖維染色機(jī)、FA002型圓盤抓棉機(jī)、FA036B型梳針打手開棉機(jī)、FA028C系列多倉混棉機(jī)、FA224D型梳棉機(jī)、FA303型并條機(jī)、FA454型粗紗機(jī)、FA506型細(xì)紗機(jī)。
1.2測(cè)試指標(biāo)與方法
纖維強(qiáng)伸性能采用YG008E型電子單纖維強(qiáng)力機(jī)測(cè)試。測(cè)試隔距20mm，儀器速度20mm/min，試驗(yàn)次數(shù)50次，測(cè)試結(jié)果取平均值。
纖維細(xì)度采用XD‐1型振動(dòng)式細(xì)度儀測(cè)試。測(cè)試隔距20mm，預(yù)加張力0.2cN，諧振頻率10kHz，測(cè)試次數(shù)10次，測(cè)試結(jié)果取平均值。
纖維柔軟度采用YG511A型紗線捻度儀測(cè)試。試樣首先經(jīng)調(diào)濕平衡后夾在捻度儀的夾持器中（此時(shí)指針在零位），實(shí)施加捻直至纖維斷裂，記下讀數(shù)，換算成20cm內(nèi)的捻回?cái)?shù)（即為扭曲度）。該值越大，表明柔軟度越好。
紗線強(qiáng)伸性能采用YG068C型全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀測(cè)試。其中，測(cè)試隔距500mm，拉伸速度500mm/min，測(cè)試次數(shù)10次，結(jié)果取平均值。
紗線條干采用YG139B/A型條干均勻度測(cè)試儀測(cè)試。將紗線試樣在標(biāo)準(zhǔn)溫濕度條件下靜置24h后進(jìn)行測(cè)試，試樣長度為1000m。
紗線毛羽數(shù)采用YG173A型光電投影計(jì)數(shù)式紗線毛羽測(cè)試儀測(cè)試。紗線片段長度為10m，測(cè)試速度為30m/min，測(cè)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(xì)度、柔軟度、斷裂強(qiáng)度及強(qiáng)力CV值是制約其在棉紡設(shè)備上生產(chǎn)的關(guān)鍵參數(shù)。經(jīng)過梳棉試樣機(jī)的梳理開松、染色、燜包養(yǎng)生處理，達(dá)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(chǔ)。
1.3.1工藝流程
化學(xué)脫膠后的亞麻短麻纖維→梳棉試樣機(jī)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(jī)梳理開松
通過梳棉試樣機(jī)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(qiáng)力不勻，提高了纖維長度整齊度。試驗(yàn)得出：梳理開松次數(shù)為1次時(shí)，難以明顯改善亞麻短麻纖維的細(xì)度和強(qiáng)力不勻；梳理開松次數(shù)為3次時(shí)，纖維斷裂強(qiáng)度下降明顯，不利于后道工序加工。為充分考慮纖維損傷，強(qiáng)力不勻等因素，同時(shí)降低刺輥速度、錫林轉(zhuǎn)速，最終確定工藝參數(shù)為：刺輥速度730r/min，錫林速度270r/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(qiáng)度5.96cN/dtex，強(qiáng)力CV值18.37%，斷裂伸長率4.35%，纖維柔軟度268捻/20cm，纖維線密度3.2dtex。
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21g/L，碳酸鈉12g/L，染色時(shí)間120min（其中固色時(shí)間30min），浴比1∶30，染色溫度55℃。染色后亞麻短麻纖維的性能：斷裂強(qiáng)度5.72cN/dtex，強(qiáng)力CV值17.73%，斷裂伸長率4.59%，纖維柔軟度275捻/20cm，纖維線密度0.27tex。
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(shí)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(dá)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(shí)間36h。燜包處理后亞麻短麻纖維的性能：斷裂強(qiáng)度5.59cN/dtex，強(qiáng)力CV值17.42%，斷裂伸長率4.85%，纖維柔軟度297捻/20cm，纖維線密度2.8dtex。
通過對(duì)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(duì)比，纖維斷裂強(qiáng)度降低了21.3%，強(qiáng)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(chǔ)。
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(zhì)量，需要減少對(duì)亞麻纖維的強(qiáng)力損傷，可通過降低各單機(jī)打手速度來完成。主要工藝參數(shù)：抓棉機(jī)打手速度680r/min，開棉機(jī)采用梳針打手，打手速度430r/min，調(diào)節(jié)板至打手隔距7.5mm，調(diào)節(jié)板至除塵刀隔距12mm。
2.2梳棉工序
梳棉工序主要考慮4個(gè)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(qiáng)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(dāng)擴(kuò)大錫林與蓋板隔距；最后是降低成網(wǎng)難度，即適當(dāng)增加成條定量，減少破網(wǎng)。主要工藝參數(shù)：錫林速度360r/min，刺輥速度800r/min，蓋板速度230mm/min，錫林與蓋板隔距0.25mm、0.20mm、0.20mm、0.20mm、0.25mm，刺輥與錫林隔距0.18mm，錫林與道夫隔距0.13mm，給棉板與刺輥隔距0.51mm，生條定量22.5g/5m。
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(qiáng)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280m/min，羅拉隔距為14mm×12mm×22mm；頭并機(jī)械牽伸8.85倍，后區(qū)牽伸1.82倍；二并機(jī)械牽伸8.25倍，后區(qū)牽伸1.30倍，熟條定量20.8g/5m。
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(dāng)增加粗紗捻系數(shù)、降低粗紗機(jī)轉(zhuǎn)速，提高粗紗條干水平與紗線品質(zhì)，因而確定粗紗主要工藝參數(shù)為：粗紗錠速為550r/min，機(jī)械牽伸8.0倍，捻系數(shù)130，后區(qū)牽伸1.18倍，羅拉隔距為12mm×25mm，設(shè)計(jì)粗紗定量5.30g/10m。
2.5細(xì)紗工序
本工序的主要任務(wù)為控制斷頭率，改善成紗質(zhì)量，同時(shí)需合理選擇捻系數(shù)以獲得理想的紗線斷裂強(qiáng)力，故采用“緊隔距，強(qiáng)捻度”的工藝原則。主要工藝參數(shù)：細(xì)紗錠速6000r/min，總牽伸為12.7倍，后區(qū)牽伸1.16倍，羅拉隔距為28mm×40mm，羅拉雙錠加壓為140N×120N×120N。為獲取該紗線紡紗時(shí)的臨界捻系數(shù)，選取捻系數(shù)450～600進(jìn)行紡紗，測(cè)試出不同捻系數(shù)下紗線的斷裂強(qiáng)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(xì)紗斷裂強(qiáng)力最高為445N，斷裂伸長率達(dá)5.39%。經(jīng)相關(guān)紡紗廠進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)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(xì)紗斷裂強(qiáng)力439N，斷裂伸長率5.35%。
3 成紗性能分析
經(jīng)實(shí)測(cè)，本工藝紡制的41.7tex純亞麻短麻色紡紗與紡織原料市場(chǎng)上購置的兩種同規(guī)格（41.7tex）的染色紗的主要質(zhì)量指標(biāo)見表2。
由表2可知，本工藝紡制的41.7tex純亞麻短麻色紡紗的各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均符合T/CNTAC60—2020《干紡環(huán)錠紡純亞麻本色紗》優(yōu)等紗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；本工藝紡制的亞麻短麻色紡紗的斷裂強(qiáng)度、強(qiáng)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(xì)節(jié)、麻粒、3mm毛羽數(shù)等指標(biāo)高于市場(chǎng)上的兩種色紗。初步得出結(jié)論：本工藝紡制的亞麻短麻色紡紗部分性能達(dá)到市場(chǎng)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。
表2相同規(guī)格的3種純亞麻色紗性能對(duì)比
4 社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析
本工藝紡制的亞麻短麻色紡紗在整個(gè)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(jī)鹵化物的產(chǎn)生，無論對(duì)環(huán)境還是工人都有利。同時(shí)結(jié)合企業(yè)調(diào)研和相關(guān)資料進(jìn)行推算得出，生產(chǎn)1t41.7tex純亞麻短麻色紡紗的用電量約為1262.5kW·h，用水量79.6t；而生產(chǎn)同規(guī)格的純亞麻濕紡染色紗需用電890.5kW·h，用水量105t；生產(chǎn)同規(guī)格的純亞麻紗線染色紗需用電1630kW·h，用水量185t。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(yùn)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(jié)論
將化學(xué)脫膠后的亞麻短麻經(jīng)梳棉試樣機(jī)進(jìn)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(shè)備上成功紡制出41.7tex純亞麻短麻色紡紗。該紗線的各成紗指標(biāo)符合T/CNTAC60—2020優(yōu)等紗質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可應(yīng)用于后續(xù)工藝加工。本工藝具有一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值和開發(fā)前景。
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