芳纶混纺纱的工艺实践与探讨

芳纶混纺纱的工艺实践与探讨

一、纤维特点及用途
1.1 芳纶纤维特点
1.1.1 良好的机械特性
芳纶是柔性高分子材料，低刚度高伸长特性使之具备与普通纤维相同的可纺性，可用常规纺机加工成各种织物或无纺布，而且芳纶面料耐磨、抗撕裂，可广泛使用在劳动保护，军品生产等特殊领域。
1.1.2 优异的阻燃、耐热性能
芳纶纤维是一种阻燃纤维，其极限氧指数LOI值≥28%，属于难燃纤维，所以芳纶面料不会在空气中燃烧、熔化或产生熔滴，不散发有害气体，也不助燃，有自熄性。
1.1.3 稳定的化学性质
芳纶纤维可在220℃高温下长期使用而不老化，其电气性能与机械性能的有效性可保持10年之久，而且尺寸稳定性极佳。
1.1.4 耐辐射性
芳纶纤维耐α、β射线以及紫外光线的辐射性能十分优异。例如在β射线辐射量累积到1000Mrad时，其强度仍基本保持不变。
1.1.5 芳纶纤维的用途
芳纶纤维可应用于航天航空、机电、建筑、汽车、体育用品等国民经济的各个方面，主要用于劳动保护（消防服、消防靴、消防包等）、特种装备战斗服（飞行服，防辐射服、防化作战服等高性能军队服装）等行业，是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等特点。芳纶纤维的形态结构见图1。

图1芳纶纤维的形态结构

1.2 阻燃粘胶纤维的性能
1.2.1 永久阻燃性能
阻燃粘胶纤维燃烧时几乎没有火焰，在很短的时间内就熄灭了，既不会续燃，也不会阴燃。
1.2.2 优异的隔热性能
阻燃粘胶纤维能有效阻止高温热辐射传递。高温下纤维不收缩、不变形。
1.2.3 抗电弧及抗静电性
阻燃粘胶纤维保持了粘胶纤维原有的天然抗静电性。
1.2.4 吸排湿性
阻燃粘胶纤维制成的衣物穿着时舒适透气。高温环境下利于汗液排出。
1.2.5 优良的染色性
阻燃粘胶纤维具有天然纤维上色容易、染色鲜艳、色牢度好的特点。
1.2.6 绿色环保
阻燃粘胶纤维以再生的天然植物为原料，废弃物可自然降解，符合环保要求。磷系阻燃也符合欧盟阻燃无卤的要求。
1.2.7 阻燃粘胶纤维的用途
阻燃粘胶纤维是一种具有阻燃抗熔滴性能的高技术纤维新材料。与合成聚酯类阻燃纤维相比，既保证了纤维优良的物理性能，又实现了低烟、无毒、无异味、不熔融滴落等特性。随着国内外阻燃强制法规的推进及人们防火安全意识的提高，阻燃纺织品的应用范围日益扩大，延伸到家居、内衣等领域，对阻燃纺织品的要求也从单纯的防护扩展到追求更佳的舒适、透气及性能。阻燃粘胶纤维的形态结构见图2。

1.3 芳纶纤维及阻燃粘胶的主要物理指标
芳纶纤维及阻燃粘胶的主要物理指标见表1。
二、纺纱工艺流程的技术要求
2.1 色料的准备
客户要求色纺纱，故需对芳纶进行染色，采用载体染色法，染色工艺和涤纶差不多，选择载体的原则是：促染效果要好，用量要少，要无毒无气味。芳纶纤维经前处理后50度加入载体HPS-505，运行10分钟，升温到70度，加入阳离子染料，运行10分钟，加入硝酸钠（氯化钠）运行10分钟，然后以1度/分升温到130度并保温60分钟，以1度/分降温到75度，对色，排液，清洗（芳纶染色流程见图3）。阻燃粘胶用原白纤维与染色芳纶混纺。
芳纶染色流程
2.2 原料的处理
由于芳纶纤维染色后比电阻大，静电现象严重，纤维预处理不当容易绕锡林、并条吸花、不下条子、缠罗拉等，因此需要对原料进行养生处理，加入一定的抗静电剂和水，并严格执行养生时间（必须确保16小时以上，并放置在28度，相对湿度65%的环境中）。
阻燃粘胶因是白色色母粒纤维素纤维，为了避免梳理过程中形成白结，故此纤维不能加油水养生，芳纶养生后与阻燃粘胶进行料混纺纱。
2.3 工艺流程
因芳纶和粘胶两种纤维的静电较大且蓬松，纤维长度的一致性好，为了减少纺纱时纤维损伤，采用短流程纺纱工艺，工艺流程为：
BC262和毛（自动喂棉机）→A186梳棉→FA306头并→FA306二并→FA306三并→FA306四并→FA458粗纱→FA506细纱→自动络筒
2.4 纺纱过程中存在的问题及技术参数
2.4.1 梳棉工序工艺技术措施
因芳纶和阻燃粘胶纤维均为化纤，纤维的整齐度好、杂质少、静电现象严重，梳棉工序一定要确保少损伤，以开松为主，并尽量减少返花造成结增加。应主要解决梳棉成条困难、堵斜管问题，为提高纤维的转移效果，锡林-盖板隔为0.35、0.35、0.30、0.30、0.35mm，生条定量为17.5g/5m，上下轧辊间隔距为0.20mm，提高各通道光洁度，减少堵塞断条。锡林转速为330r/min，刺辊转速为780r/min，盖板速度为81mm/min，道大转速为17r/min，以上工艺上机后，所纺生条棉结为4粒/g，棉网清晰度良好，生条外观光滑细腻。
2.4.2 并条工序工艺技术措施
由于芳纶与阻燃纤维具有轻微静电，生产中要重点解决缠绕罗拉胶辊现象，主要措施有：
(1)并条胶辊用WSN型涂料，好于酸处理胶辊。
(2)车速偏低控制，喇叭口偏小掌握，提高条子抱合力。
(3)满筒长度由2km改为1.6km，减轻条子与上圈条器表面的磨擦。
并条采用四道并合，前罗拉线速为190m/min，喇叭口2.4mm，熟条定量19.5g/5m，罗拉隔距9×20mm。
2.4.3 粗纱工序工艺技术措施
合理选择粗纱捻系数，既要提高纤维间抱合力，又要防止粗纱出“硬头”，经优选捻系数定为71。纺纱时纺纱张力偏小掌握，以减少纱条意外伸长。
粗纱定量为5.5g/10m，总牵伸7.09倍，前罗拉转速为180r/min，罗拉隔距10×26.5×3lmm。
2.4.4 细纱工序工艺技术措施
细纱总牵伸30.83倍，后牵伸1.32倍，捻系数376，前罗拉转速183r/min，罗拉隔距18×24mm，钳口隔距块3.0mm。
经测试，纺纱成纱指标为：重量偏差+1.6％，条干CV值14.34％，细节5个/km，粗节55个/km，棉结145个/km，单纱断裂强度为17.58cN/tex，强力CV值9.8％。
从成纱质量来看，除棉结稍多外，其他指标良好。我们认为棉结相对较多的主要原因是纤维之间产生相对滑移，纱条牵伸的扭结造成，尚需努力克服。
三、其它技术要求
由于芳纶纤维十分蓬松，弹性大，伸长率高，且加工时易集聚静电；阻燃粘胶纤维湿强力低，耐磨性差，纤维之间的抱合力差，成条困难，纱条蓬松，纺纱时存在断头率高等难点，在纺纱过程中应采取以下措施：
（1）纺制芳纶时要保持较高的环境湿度，以避免静电集聚，梳棉相对湿度65%，并条62%，细纱58%。
（2）因芳纶纤维长度为44mm，粗纱捻度不易太高，采用较小的定量和较小的牵伸倍数，细纱捻系数适当加大，一般控制在370。
（3）络筒张力偏小控制，采用化纤捻接器，接头强力必须确保达到原纱强力的85%，外观质量良好。
（4）芳纶纤维染色后日晒牢度只有3级，有待进一步技术攻关。
四、结语
通过对芳纶纤维和阻燃粘胶特性的分析，在生产过程中采取有针对性的技术措施，成功开发生产出了芳纶纤维与阻燃粘胶生产30支混纺纱，产品质量得到了客户的认可。