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摘要：探討精梳棉／石墨烯改性錦綸60／4014．8tex賽絡集聚紡紗線的紡紗方法。通過優選原料，在開清棉工序混入一定比例的棉纖維，解決了石墨烯改性錦綸成卷困難的問題；通過在預并工序并入一定比例的精梳棉條來調整成紗的混紡比。在保證良好分梳、除雜的同時，盡量減少梳理過程對纖維的損傷，合理優化并條、粗紗工藝流程，細紗采用賽絡集聚紡紗方式，加強對牽伸區浮游纖維的控制，計算并調整紡紗工藝參數。經測試，成紗的各項性能指標良好。認為：針對石墨烯改性錦綸的工藝研究可以在棉紡設備上解決混紡紗的生產難點。

關鍵詞：石墨烯改性錦綸；混紡比；梳理隔距；賽絡集聚紗；成紗質量

石墨烯纖維材料研究與開發應用是當前我國紡織行業發展的重點，石墨烯在紡織領域的應用顯示出較大的優越性，可以提升纖維斷裂強度，使纖維具有良好的阻燃性、織物具有導電性能，具有理想的遠紅外發射功能，增強產品的防紫外線性［1］。石墨烯改性錦綸（以下簡稱石墨烯錦綸）既保留了錦綸的自身優點，又引入了石墨烯的優良特性。石墨烯錦綸具有防靜電、防紫外線、抗菌抑菌、低溫紅外、耐磨耐腐等特點，應用領域廣泛［2］。石墨烯錦綸可與棉、莫代爾、竹漿纖維、粘膠等纖維混和紡紗，使纖維特性得到優化與互補，織成的面料具有石墨烯的優良特性，同時耐磨保形、穿著舒適。但是，由于石墨烯錦綸加工工藝不完善，且石墨烯片層之間較強的作用力，使石墨烯材料分散性能較差，纖維表面摩擦因數小、抱合力差［3－4］，這不僅關系其后道加工能否順利進行，影響其成紗質量，而且還會阻礙石墨烯錦綸纖維紡織品的開發以及產業化生產。本次研究以海安文凱化纖有限公司等組成的合作聯盟研發的石墨烯錦綸和新疆兵團細絨棉為原料，通過調整各種工藝參數，在棉紡設備上實現棉石墨烯錦綸混紡紗的生產［5］。

1原料選配

紡制棉／石墨烯錦綸60／4014．8tex賽絡集聚機織用紗線的兩種纖維基本性能指標如下。纖維石墨烯錦綸棉纖維平均長度／mm3729．5線密度／dtex1．921．55體積比電阻／Ω•cm7．6×1051．2×105回潮率／％4．588．5斷裂強度／cN•dtex－13．92．74斷裂強力CV／％17．3816．7斷裂伸長率／％23．426．1由以上數據可知，石墨烯錦綸的斷裂強度、斷裂強力、斷裂伸長率比棉纖維大，平均長度比棉纖維長，說明石墨烯錦綸的物理機械性能比棉纖維好。這是由于錦綸纖維中加入了石墨烯，石墨稀中的碳原子之間由鍵能很強的σ鍵連接，增強了石墨烯的力學性能。但線密度比棉纖維大。石墨烯錦綸回潮率比棉纖維小，體積比電阻比棉纖維大，說明石墨烯錦綸吸濕性和導電性不如棉纖維。錦綸改性前后纖維SEM形貌如圖1所示。

2紡紗工藝流程

棉纖維：A002D型抓棉機→A035C型混開棉機→FA106B型開棉機→A092→型給棉機A076F型成卷機→FA231C型梳棉機→FA311型并條機→E32型條卷機→E65型精梳機。石墨烯錦綸＋精梳棉條：FA002C→型抓棉機FA035B型混棉機→FA106A→型開棉機FA161型給棉機→A076E型成卷機→FA201B型梳棉機→JWF1310型并條機（預并）。精梳棉條＋精梳棉石墨烯錦綸混紡預并條：JWF1310型并條機（三道）→JWF1415型粗紗機→EJM128K型細紗機→AutoconerX5型絡筒機。

3關鍵參數設置

3．1開清棉工序3．1．1精梳棉石墨烯錦綸開清棉工藝石墨烯錦綸堆積蓬松，表面摩擦因數小，抱合力差，必須對石墨烯錦綸進行預處理，以增強其可紡性能。將3％的抗靜電劑與溫水混合稀釋后噴撒在石墨烯錦綸上，經過24h的堆倉養生后，將石墨烯錦綸全部人工初步撕扯，同時將一定比例撕扯部分精梳條與石墨烯錦綸在清棉圓盤混和（要達到精梳棉／石墨烯錦綸60／40的比例，需要在并條工序加入精梳棉條調整混紡比）。通過預處理的石墨烯錦綸，纖維間的摩擦力和抱合力得到增強，成卷質量得到改善，成卷表面狀態較好，可以在梳棉工序順利退卷進行生產。3．1．2棉纖維開清棉工藝抓棉要保證纖維開松好、除雜好、混和好、損傷小，抓取量小、輕抓、均勻抓取［6］。另外，為防止產生大量棉結、束絲、硬塊，必須認真檢查管道的光潔度和抓棉機的吸風。在保證供應正常、輸棉順暢的前提下混棉機的換倉壓力要偏小掌握。做到“薄喂快給”，設置較快線速度、較小角釘簾隔距，可提高梳棉效率和質量。3．2梳理工序3．2．1精梳棉與石墨烯錦綸梳理工藝石墨烯錦綸強力較高，斷裂伸長率較大，但是纖維的摩擦因數較小，抱合力較差。在梳棉過程中纖維容易沉積在針齒之間，造成纖維轉移困難。提高錫林和刺輥線速度比，使纖維能夠順利地轉移。錫林速度高，分梳轉移能力強，有利于提高產品的質量。設置較小的刺輥與錫林隔距，使纖維順利從刺輥轉移到錫林。為防止纖維纏繞錫林，錫林與蓋板隔距要比紡棉時大。采用適中的蓋板速度，在提高蓋板除雜效率、減少棉結的同時，使得蓋板花增加也緩慢一些。錫林與道夫隔距適當偏小，可避免出現云斑或棉結增多。優選紡化學纖維的配套針布，在保證良好的分梳、除雜的同時，又要減小損傷纖維，盡可能使束狀纖維分散成單纖維。適當降低刺輥速度，減少纖維損傷，降低短絨率。梳棉工序主要工藝參數：蓋板速度89．8mm／min，錫林速度335r／min，刺輥速度224r／min，給棉板～刺輥隔距0．254mm，刺輥～除塵刀隔距0．330mm，刺輥～預分梳板隔距0．305mm、0．508mm、0．508mm、1．499mm，錫林～蓋板隔距0．229mm、0．203mm、0．178mm、0．178mm、0．203mm，制得混和生條干定量21．5g／5m。3．2．2棉纖維梳理工藝棉梳理工序主要工藝參數：蓋板速度89．8mm／min，錫林速度330r／min，刺輥速度203r／min，給棉板～刺輥隔距0．254mm，刺輥～除塵刀隔距0．305mm，刺輥～預分梳板隔距0．254mm、0．457mm、0．457mm、1．039mm，錫林～蓋板隔距0．203mm、0．178mm、0．178mm、0．203mm。3．3并條工序精梳棉條與石墨烯錦綸棉條在并條機上并合時，前后區牽伸分配、牽伸倍數、隔距都要設置合理，本次并條方案：將石墨烯錦綸與精梳棉的混和條，先進行預并，采用6根混和條喂入，牽伸倍數為5．857倍，得干定量為22．02g／5m；頭道并條采用2根石墨烯錦綸與棉混和條＋3根精梳棉條喂入，精梳棉條干定量17．2g／5m，使得精梳棉與石墨烯錦綸混紡比達到60∶40，牽伸5．088倍，干定量18．8g／5m；二道與三道均采用6根并合，牽伸分別為6．407倍、6．512倍，所得干定量分別為20．07g／5m、18．5g／5m。并條工序的牽伸過程中，纖維會產生回彈，為減少纖維的牽伸變形，改善條子的伸直度，降低突發性紗疵，應采用小牽伸倍數［7］。由于喂入預并條機的生條中有石墨烯錦綸和棉兩種纖維，排列比較混亂，要提高纖維伸直平行度，消除棉條中的后彎鉤纖維，三道總牽伸要略大，頭道并條的后區牽伸要增大，二、三道后區牽伸要略小。牽伸形式采用三上三下下壓式壓力棒附導向上羅拉曲線牽伸。石墨烯錦綸表面光滑、無卷曲，抱合力較差，因此應適當增加羅拉加壓力，同時減小喇叭口直徑，適當降低羅拉速度，防止斷頭。清潔工作要做好，防止牽伸部件被纖維纏繞而增加紗疵。牽伸力與握持力要相適應，使得牽伸過程中條子不易滑脫，有效控制纖維，從而改善條干均勻度、不易斷頭，同時并條膠輥加壓118N×362N×392N×362N，出條速度260m／min，羅拉隔距10mm×16mm。各道條干CV控制指標為3．95％（預并）、4．36％（頭并）、4．02％（二并）、3．16％（末并）。3．4粗紗工序石墨烯錦綸表面摩擦因數小，纖維間抱合力小，表面光滑無卷曲，為防止意外牽伸帶來的粗紗條干不勻，捻度要增大，張力和后區牽伸要減小。設置適當的鉗口隔距來控制浮游纖維，降低條干不勻；根據纖維長度，合理設置羅拉隔距；提高前羅拉轉速，來提高生產效率。粗紗工序主要工藝參數：捻度54．1捻／m，干定量3．2g／10m，錠翼速度950r／min，牽伸11．67倍，鉗口隔距6．5mm，前羅拉轉速203r／min，羅拉隔距12mm×28mm×35mm。3．5細紗工序細紗工序采用三羅拉網格圈負壓式賽絡集聚紡紡制14．7tex機織紗。在細紗工藝配置中，提高紗線條干、強力、控制紗線毛羽是細紗工序的重點。石墨烯錦綸表面摩擦因數小，纖維間抱合力差，纖維間易產生滑移，纖維變速點很不穩定，滑移的形成使纖維在牽伸中前后失控，是影響條干不勻和強力偏低的關鍵所在［8］。牽伸分配時，前區比后區控制浮游纖維的作用強，因此后區牽伸倍數要小于前區牽伸倍數；另外后區羅拉隔距要加大，羅拉加壓要足夠；鋼領鋼絲圈選用合理，適當降低錠速，減少斷頭［9］。細紗工序主要工藝參數：羅拉隔距18mm×35mm，BS7／0＃鋼絲圈，LX966型膠輥，錠速14000r／min，3mm隔距塊，前羅拉轉速191r／min，捻系數369。3．6絡筒工序棉石墨烯錦綸混紡紗強力偏低，必須減小絡筒張力。同時，絡筒速度不宜過大，以免影響成紗質量，在不影響正常生產的情況下，槽筒速度偏低掌握，設為800m／min。合理設定空氣捻接器參數，控制好接頭質量；合理設定電子清紗參數，確保有害紗疵得到效清除。

4成紗質量指標

采用USTERTENSORAPID型單紗強力測試儀對棉／石墨烯錦綸60／4014．8tex賽絡集聚紗的強伸性能進行測試，測試結果：斷裂強力192．3cN，斷裂強度13．08cN／tex，強力CV6．7％，斷裂伸長率6．25％。采用USTERME100型條干儀對棉／石墨烯錦綸60／4014．8tex賽絡集聚紗的條干進行測試，測試結果：條干CV14．33％，－40％細節328．3個／km，－50％細節15．5個／km，＋35％粗節751個／km，＋50％粗節111．3個／km，＋140％棉結542．3個／km，＋200％棉結127個／km，毛羽H值3．13。由以上數據可以看出，棉石墨烯錦綸混紡紗紗強力偏低，這與石墨烯錦綸本身的強力有關，但石墨烯錦綸增加了紗線的耐磨性，與普通化學纖維相比，其吸濕性較好，成紗所含棉結以及粗細節相對較少，條干均勻度得到了改善。

5結語

（1）石墨烯錦綸可紡性差，通過在開清棉工序混入一定比例的棉纖維，可解決石墨烯錦綸纖維成卷困難的問題，通過在預并條工序并入一定比例的精梳棉，并結合開清工序混入的棉纖維比例來調整成紗的混紡比，得到棉石墨烯錦綸特定混紡比的混紡紗。（2）在原棉紡設備上通過將細紗機改裝為三羅拉網格圈負壓式賽絡集聚紡系統，得到成紗各項性能指標良好的功能性石墨烯錦綸混紡紗，為生產功能性紡織品面料提供原料。（3）合理確定工藝參數及選用紡紗配件，保持良好的機械狀態，保持各通道的光潔，提高生產管理水平和擋車工操作水平，是提高棉石墨烯錦綸混紡紗質量的有效措施。

作者:張亞芳 徐伯俊 劉新金 蘇旭中 吉宜軍 單位:1.江南大學 2.南通雙弘紡織有限公司