莲纤维的纺纱工艺探究

靳贺玲，秦 姝

(南通职业大学纺织服装学院, 江苏 南通 226007)

莲纤维是近年来中国开发的新型纺织纤维，是一种天然纤维素纤维。所谓莲纤维[1]是指莲秆内管状分子加厚的次生壁,它是一种从农业废弃物荷秆抽取的纤维,又称为“荷纤维”。莲纤维原料来源丰富，价格低廉，便于采摘；莲纤维天然环保、清凉挺爽、健康保健；这些因素都决定了莲纤维具有良好的开发和应用前景。莲纤维在现有的纺纱设备上很难进行纯纺，而适合与其他纤维混纺。因此本文研究了莲纤维的可纺性能和与棉纤维的混纺工艺，对莲纤维的进一步开发和利用提供理论依据。

1 实验部分

1.1 材料

莲纤维荷杆采自于江苏南通。其纤维制取采用生物加工法[2]，是类似于麻纤维的一种制取方法。

棉纤维选择江苏大丰的细绒棉，麻纤维选择湖北省襄樊的麻纤维。

1.2 仪器

Instron5565万能强力机(莱州市电子仪器有限公司)；Y802恒温烘箱(常州纺织仪器厂)；BH-HCA恒温恒湿箱(莱州市电子仪器有限公司)；Y151型纤维摩擦系数测定仪(南通三思机电科技有限公司)；电子天平(精确度为0.0001 g)(江苏常熟长青仪器仪表厂)；密封性能良好的玻璃干燥皿(常州纺织仪器厂)。

1.3 测试方法

1.3.1 长度和细度测试

纤维细度测试采用中段切断称重法；纤维长度采用罗拉长度分析法。选取的纤维需经过恒温恒湿箱平衡24 h。

1.3.2 回潮率测试

依据GB/T9995—1997《纺织材料含水率和回潮率的测定》, 采用烘箱干燥法。

1.3.3 拉伸断裂性能测试

拉伸断裂性能测试采用Instron5565万能强力机进行。测试条件：夹持距离为10 mm，拉伸速度为10 mm/min。

1.3.4 摩擦性能测试

纤维的动、静摩擦因数测试采用Y151型纤维摩擦系数测定仪进行。测试条件：绞盘法，选择200 mg的标准张力夹。

1.4 测试结果对比

表1为莲纤维、麻纤维、棉纤维三种纤维物理指标的测试结果。

表1 莲纤维、麻纤维、棉纤维的物理指标

莲纤维与棉纤维、麻纤维同属纤维素纤维，各种物理指标比较相似，具有可比性。另外棉纤维和麻纤维的纺纱工艺都非常成熟，通过对比三种纤维的性能，可以了解莲纤维的纺纱性能。从表1的对比结果可以看出：莲纤维的细度、长度、断裂强度与棉纤维相似；回潮率、断裂伸长率、初始模量、动静摩擦因数又跟麻纤维类似；主体长度略高于棉，而小于麻纤维。总结下来，莲纤维的性能介于棉纤维与麻纤维之间。

2 莲纤维的纺纱性能分析

纤维的长度、细度、回潮率、强力、摩擦性能与其纺纱性能有直接的关系，下面从这些物理指标来分析莲纤维的可纺性能。

2.1 莲纤维的结构与形态

据研究表明[3]：莲纤维是由4～10根平行排列的单丝通过联系力缔结具有螺旋状复丝结构。由于莲纤维在制取过程经过外力抽取拉伸，纤维呈现竹节纱一样的外观形态，而这种独特的形态有利于提高纤维的抱合力，对莲纤维的纺纱加工更加有利。

2.2 莲纤维的长度和细度对可纺性的影响

表1数据表明：莲纤维的线密度为1.61 dtex，小于麻纤维，与棉纤维线密度较接近。莲纤维的主体长度小于麻纤维，比棉纤维略长。可见莲纤维细度较细，有利于成纱强力和条干均匀度，适合与棉进行混纺。

2.3 莲纤维的回潮率

表1数据表明：莲纤维回潮率为12.32 %, 与麻接近, 比棉大。这说明莲纤维具有很好的吸湿性。因此其优越的吸湿性能可降低其在纺纱过程中静电的产生，从而减少了纤维对纺纱器的缠绕、黏连，提高了其可纺性能。与棉混纺可以提高混纺产品的凉爽性。

2.4 莲纤维的机械性能

表1数据表明：莲纤维的初始模量较大，为146.81 cN/dtex，比棉纤维大，略小于麻纤维；断裂强度较大，为3.44 cN/dtex，与棉纤维接近，略小于麻纤维；断裂伸长率较小，为2.72%，略小于棉纤维，大于麻纤维。综合莲纤维的初始模量、断裂强度、断裂伸长率介于麻纤维和棉纤维之间，因此可以判断莲纤维具有较好的可纺性，适合与棉麻进行混纺。

同样，从表1数据可以看出，莲纤维的动、静摩擦因数较大，与麻纤维摩擦因数接近，且静动摩擦因数差值也较大，在一定程度上提高了纤维之间的抱合性，有利于莲纤维的可纺性。但摩擦容易产生静电，可以在纺织加工过程中添加适量油剂，减少静电的产生。

3 莲纤维产品的纺制

由上述莲纤维综合性能分析表明：莲纤维的纺纱性能，介于棉纤维和麻纤维之间，具有较好的可纺性。但利用现有的设备，纯纺难度较大，因此可以考虑采用低比例的莲纤维与其他纤维进行混纺。

3.1 纺纱品种及生产流程

纺纱品种为莲/棉20/80，细度28 tex混纺纱。

选择的莲纤维长度为30～50 mm, 主体长度为45，细度为1.61 dtex, 束纤维细度20 dtex。与莲纤维混纺的棉纤维细度为2 dtex，主体长度为30 mm, 长度、线密度都较适中，适合与莲纤维进行混纺。

生产流程：FA002D抓棉机×2台(并联)→FA121型除金属杂质装置→SFA035混开棉机→FA022多仓混棉机→FA106梳针开棉机→FA133型气动配棉器(2路)→FA161B振动棉箱给棉机→FA141单打手成卷机×2台→FA201A梳棉机→FA322头道并条机(三道)→FA491粗纱机→FA506细纱机。

3.2 纺纱工艺要点

(1)混合方式：莲纤维与棉同属纤维素纤维，各物理指标与棉非常类似，因此采用散纤维混合的方式，莲纤维与棉纤维采用20/80比例均匀排包。

(2)预处理：莲纤维与麻纤维类似，初始模量较大，手感较硬，复丝结构，动静摩擦因数大，摩擦容易产生静电，这些因素都会影响莲纤维的可纺性，所以投料前需要进行给湿给油处理，控制回潮率在12%～13%，软化纤维，减少静电的产生，提高其可纺性。给湿给油处理：先将(煤油+茶油)乳化，给油比例1.2%，均匀喷洒莲纤维，保湿堆放48 h即可使用。

(3)清花工序：莲纤维刚度较棉大，开松过程中容易受到损伤，清花各打手速度应比纯棉产品适当降低，减少对纤维损伤。清花主要打手速度如下：FA002D抓棉打手800 r/min，FA022打手速度260 r/min，FA106梳针打手速度480 r/min，FA141综合打手速度903 r/min。SFA035第一打手速度539 r/min，第二打手速度454 r/min。

(4)梳棉工序：锡林、刺辊、道夫速度应比纯棉产品适当降低，减少对纤维损伤。较低的刺辊速度，可以降低对棉层的打击力度，从而减少棉结，提高成纱质量。适当放大锡林盖板隔距，适当降低道夫速度，提高盖板速度，从而改善棉网质量，减少棉结。锡林、刺辊、道夫、盖板的速度分别为360 r/min、880 r/min、20 r/min、98.9 mm/min。梳棉过程中选择200 mm的小漏底长度，采用平刀取代除尘刀，增强对纤维的托持能力，降低落棉，节约成本。

(4)并条工序：由于莲纤维与棉纤维采用散纤维混合方式，选择三道并条有利于原料的充分混合和条子的均匀度。头道并条采用6根并合，后牵伸倍数采用1.7；二道8根并合，后牵伸倍数为1.3；三道8根条子并合，后牵伸倍数为1.3；这样有利于后弯钩纤维伸直，减少棉结产生，提高成纱条干的质量。

(5)粗纱工序：粗纱工序采用“大捻系数、中定量”的原则。选择较大的粗纱捻系数(捻度45 T/m)，从而加强纤维运动控制，从而保证纱线条干均匀和光洁度，有利于细纱牵伸。适当的定量(湿定量6.8 g/10 m, 公定回潮率为10.25 %)可以减少粗纱卷绕直径，减少意外伸长，有利于纱线条干。

(6)细纱工序：采用依纳V型牵伸，加压方式采用气动加压，机械状态良好。比纺棉适当降低车速和锭速，有利于成纱质量。适当增大纱线捻系数(捻度999 T/m)，减少纱线断头。选择适当比纺纯棉时大号些的钢丝圈，钢领选择边宽3.2 mm的PG1，钢丝圈号数选择5/0。钢领和钢丝圈之间运行稳定，纺纱张力波动小，有利于纱线质量稳定，毛羽减少。

3.3 成纱质量

经纺制莲/棉 20/80 28 tex 纱线质量指标如下：百米重量偏差2.45 %，百米重量变异系数1.48 %，单纱强力330 cN，单纱强力变异系数13.5 %，单纱断裂强度11.5 cN/tex,条干均匀变异系数12.5 %，克棉结杂质总粒数79。该纱线质量能满足后续生产要求。

4 结语

莲纤维的纺纱性能，介于棉纤维和麻纤维之间，具有较好的可纺性。但利用现有的设备，纯纺难度较大，因此可以考虑采用莲纤维与其他纤维进行混纺。莲纤维与棉纤维具有比较相似的物理化学性能，考虑两种纤维进行混纺。 根据莲纤维和棉的特点选择合适的工艺流程以及工艺参数，可纺制出能够满足后续生产需要的纱线。可见，莲纤维拥有进一步开发和利用的巨大价值。

[1] 陈东生, 甘应进，等.莲纤维的力学性能[J] .纺织学报，2009(3)：18-21.

[2] 陈东生,甘应进.莲纤维及其制备方法与制品:中国, 200610140888. 4[P]. 2008-04-23.

[3] 陈东生,何军,王建刚,等.莲纤维的形态研究[J].纤维素科学与技术,2008,17(1):57-60.