减少芳纶1414纤维纺纱磨损的生产实践

陈洲榕

（常熟协创纺织服装技术有限公司，江苏 常熟 215556）

近年来，随着国家航空航天和国防军工的高速发展，越来越多的高性能纤维得到极大应用，其中芳纶1414纤维由于优越的热防护性能，与芳纶1313纤维或其他高性能纤维混纺或纯纺，应用前景广阔。但由于芳纶1414纤维的一些特点，纺纱生产比较困难，加之对芳纶1414纤维特性认知不足，芳纶1414纤维产品品质不高，特别是纤维粉末多的难题，制约其快速发展与应用。为了解决这一难题，根据常熟协创纺织服装技术有限公司生产芳纶1414纤维产品的实际情况，结合芳纶1414纤维的特点，经过一系列工艺调整和专件选配，很好地解决了芳纶1414纤维纺纱容易出现粉末的问题[1]。

1 原料性能

1.1 芳纶1414纤维性能

芳纶1414纤维是一种聚酰胺类纤维，化学名称聚对苯二甲酰对苯二胺，是一种高性能的新型纤维，它的强度高、模量高，并能适应高温和酸碱的环境，具有防火阻燃性能好和尺寸热稳定性好等优良特性。

1.2 芳纶1414纤维物理特性

纤维长度一般使用38～51 mm，纤维细度1.67～2.78 dtex，拉伸断裂强度在20 cN／dtex以上，回潮率5%～8%，纤维颜色为金黄色，不耐光，必须遮光保存。

2 生产工艺及过程控制点

2.1 生产流程

园盘抓棉机→混棉机→豪猪开棉机→FA046型振动棉箱清棉机→单打手成卷机→梳棉机→FA306A并条机（三道）→FA401粗纱机→FA507细纱机→意大利自动络筒机→FA702并线机→XY398倍捻机→高温蒸箱。

2.2 生产关键点控制与处理

芳纶1414纤维有极好的蓬松性，且易产生静电，吸湿性差，纺纱过程中，纤维之间或纤维与机件之间相互摩擦，形成电荷集聚且静电荷很难散去，从而发生缠绕刺辊、锡林、道夫、皮辊、罗拉等问题。一方面，纺纱进程困难，另一方面，即使纺纱进行下去，会产生粉末粗节等疵点，成品质量很差。其次，芳纶1414纤维原料生产厂家为了提高原料纤维的可纺性、降低纺纱生产难度，在纤维纺丝过程中加了一些化学助剂，造成纤维表面发黏，也影响纺纱进程，因此，必须对纤维预处理及工艺流程中的关键点进行控制。

2.2.1 芳纶1414纤维预处理

芳纶1414纤维有纯纺的，但通常较多是与芳纶1313纤维混纺生产防护面料，混纺比例有5%、8%、23%、40%，常用是5%和8%。常熟协创纺织服装技术有限公司通过多次摸索和试验，根据所纺品种，称出每盘上所需芳纶1414纤维的质量，手工扯散并打入一定量的水和抗电剂混合液，通过开松机开松后打入合毛仓库，密封存放24 h以上，让混合液充分地渗透到纤维中，回潮率控制在13%以上，从而提高纤维的抗静电性，改善纤维的可纺性。

2.2.2 开清棉过程控制

芳纶1414纤维属于化学纤维，特点是纤维长度一致性好、比较整齐、纤维长度好、回弹性好，优点是束丝、并丝、硬丝无异物等特点，采用“精细抓棉、不落、多梳轻打、完全开松”的工艺原则。

园盘抓棉机工艺调整，抓棉打手每下降1.5～2.0 mm，刀片伸出肋条-3 mm；豪猪打手改为梳针式打手，速度控制在550 r/min左右；成卷机打手750 r/min左右，增大打手与尘笼风机转速比；加大尘棒与打手间距，尘棒与尘棒之间隔距调到最小并用塑料布封闭，减少落物[2]。

控制好粘卷：（1）自制一加重铁块，加大了紧压罗拉压；（2）车头改装粗纱架装上4～6根粗纱条，让其均匀进入芳纶卷的内层；（3）将棉卷定量400 g调整为380 g；（4）用生头板加强生头控制，落卷时芳纶卷用塑料布包住并用塑料绳子捆好，码放棉卷台上用塑料布盖好，方便下道工序使用。

控制芳纶卷的均匀程度：（1）采用一供一开清棉配置，即一台园盘抓棉机供一台成卷机，做到精细供应；（2）改造天平调节装置，安装新型棉卷自调均匀度仪，提高灵敏度；（3）调整棉箱的光电开关安装高度，减少储棉量，易于芳纶纤维的混合和开松。

2.2.3 梳棉过程控制

梳棉过程是纺纱生产过程的心脏，其工艺控制的好坏严重影响成纱质量，特别是芳纶1414纤维不耐磨，造成的损伤更大。80%芳纶1414纤维粉末由该工序产生，减少纤维损伤和粉末，提高芳纶1414纤维梳棉棉网清晰度，是梳棉过程中必须保证的关键问题。结合以往纺纱经验，梳棉生产采用“适宜定量、中速度、较大隔距、适宜速比、快速转移”的工艺原则。首先，针对芳纶1414纤维特性，选用好梳棉专件器材锡林、道夫、盖板、刺辊针布。锡林针布选用针齿工作角较大、齿深浅、齿密小的针布；刺辊针布的选用考虑对纤维的穿刺和分割能力，选择表面好光洁度的薄型刺辊针布；道夫针布的选用考虑易于快速转移，减少返花造成芳纶1414纤维反复梳理形成粉末，选用密度小一些的针布；盖板针布也选用针齿密谋较小的针布，最好是中间空的。为尽量减少对芳纶1414纤维的损伤，将给棉板整体垫高7 mm，放大给棉板与刺辊之间隔距，刺辊速度控制在600 r/min。锡林速度提高320 r/min左右，利于纤维从刺辊向锡林的顺利转移。

在不影响分梳效果的原则下，加大锡林与盖板隔距，锡林与道夫隔距偏小掌握，以加快锡林上纤维顺利向道夫转移，使芳纶1414纤维不充塞锡林盖板分梳区反复搓揉形成棉结和粉末。

2.2.4 并条过程控制

考虑并条混合均匀性，采用三道并条混和，头道采用6根并合，二、三道采用8根并合，采取“重加压、适宜隔距、变频控制速度”的工艺原则。

由于芳纶1414纤维静电较大，生产进程中很容易缠罗拉、绕胶辊、绒套粘花、圈条通道堵塞。为解决难题，采用防静电涂料处理胶辊；加装变频器以方便调整前罗拉速度；加强班中操作管理，每班对圈条斜管通道及喇叭口用酒精擦洗两遍，减少纤维中黏着物对通道影响，保证通道光洁；加大紧压罗拉轴头颈直径和加压环直径，增大紧压罗拉压力，降低并条下筒定长并棉条筒中加垫着物等措施，控制圈条斜管堵塞现象，保证了芳纶条出条顺利。

按照芳纶棉条定量大小选用喇叭口口径，一般偏紧掌握；适当放大罗拉隔距，控制为16 mm×23 mm，调整弹簧，适当地增加摇架压力，保证牵伸过程平稳。并条过程牵伸采用顺牵伸工艺路线，极大地减少了弯钩纤维，控制好纤维的伸直平行度；头并后区牵伸倍数控制在1.8倍，末并后区牵伸倍数控制在1.3倍左右。

2.2.5 粗纱过程控制

考虑粗纱与细纱牵伸匹配及供应，粗纱过程采用“中定量（6.0 g/10 m）、适宜加压、适宜捻系数、中速度（730 r/min）、较大罗拉隔距（24 mm×30 mm×40 mm）的工艺原则。其胶辊和胶圈应用抗静电抗缠绕免处理胶辊胶圈，减少生产过程缠绕皮辊皮圈。

2.2.6 细纱过程控制

细纱生产过程也是容易磨伤芳纶1414纤维、产生粉末的一个关键点，控制好细纱生产过程对纺好芳纶1414纱线，减少粉末十分重要。细纱工艺过程采用“较大加压、大后区隔距、小后区牵伸、强控制”的工艺方案和选用细纱专件器材相配合的工艺准则。

罗拉隔距30 mm×62 mm，后区牵伸1.21倍。钢丝圈钢领的适配应用对芳纶1414纤维影响比较大，运行中高温的钢丝圈与芳纶1414纤维接触后，会使纤维表皮受到伤害脱落，在钢领板上会出现粉末，极大影响芳纶1414纱线外观。解决这个问题需要降低钢丝圈温度，6903型钢丝圈散热较快、温度低、纱的回转通道比较光滑、与纱摩擦较小，很好地解决了粉末问题；同时选用较重的1—2号钢丝圈解决了气圈过大，撞隔纱板形成毛羽纱的问题；采用比较耐磨的镀铬钢领与钢丝圈配合解决了钢领不耐磨产生粉末的问题；对纺纱通道专件导纱钩进行优化，选用小直径高耐磨的新型导纱钩，一方面减少对纺线的磨损，另一方面保证自身不被磨坏起槽损毛纱线，保持通道光滑，以压缩气圈直径，降低细纱断头。

上下销的选择上重在加强浮游区纤维控制，采用纺中长化学纤维的专用下销和上销，缩短了浮游区长度，控制了纤维的自由运动，提高了纱线条干和强力。为解决牵伸和控制的矛盾，防止生产过程中出现牵不开出“橡皮纱”现象，适当调高了摇架加压，并换用硬度70以上的抗缠防绕胶辊，其上下皮圈也用抗缠防绕胶圈，并将胶圈钳口隔距放大一档。同时，根据车间温湿度的大小适时调整粗纱捻系数的大小等工艺方法解决牵伸力与强控制问题，从而保证了细纱生产过程及成纱质量水平。

2.2.7 络筒工序

由于芳纶1414纤维静电现象严重，采用金属槽筒减少缠绕和纱线损伤，在保证筒子成形良好的条件下，槽筒转速比纺棉产品低10%～15%，张力偏小控制，每班揩洗纱条通道，确保其光洁、顺滑，大大减少了粉末的产生。

考虑芳纶1414纤维的特性，生产现场湿度较大，清纱装置采用光电式清纱器，参数的设置重在清除纱上棉结、粗细节、飞花附入。接头方式采用空气捻接器，特别是喷水式加捻器，清纱剪刀采用陶瓷的，每班检查捻接效果，并做好捻结器清洁，保证捻结效率和效果[3]。

2.2.8 并筒工序

采用金属槽筒，减少纱线缠绕，并纱速度采用中速，张力偏大掌握。操作过程中轻拿轻放，保持好现场清洁，防止飞花与粉末附入筒子中，落下筒子放入落纱车并用布盖好。

2.2.9 倍捻工序

采用抗缠绕槽筒，速度偏低控制，一般锭速在6 400～7 000 r/min，防止锭速过高磨损纱线形成粉末，每班做好筒纱架、通道、锭贯中筒纱表面清洁。落下筒子放入落纱车中用布盖好。

2.2.10 蒸箱定型工序

由于芳纶1414纤维磨量大，其纱线加捻后扭曲很大，单纱和股线打扭厉害，如果不进行定型处理，全部是小辫纱，后道工序无法正常。故而采用加热定型处理，单纱和股线分别进行。细纱机单纱下来后送入高温蒸箱在96 ℃真空下进行1 h定型；倍捻机股线下来后，高温蒸箱在110 ℃真空下进行1 h定型；稳定其形态，减少打扭。

2.2.11 纺纱环境的控制

纺纱生产环境的控制：（1）不同品种机台分割，减少不同颜色和性能的产品交叉污染；（2）生产现场温湿度调控。芳纶1414纤维生产进程中对温湿度的变化比较敏感，偏高偏低都会生产进程和产品质量。温湿度偏低，生产中静电现象严重，芳纶1414纤维大量吸附在回转机件及器材的表面，导致纤维缠棉卷罗拉、刺辊、绕锡林、道夫挂花棉网破网、转移不畅、绒布带花、皮辊带花、成条蓬松堵圈条盘和粗节棉结疵点增加等问题；温湿度偏高，芳纶1414纤维表面水分增大，开松和梳理不好，同样造成缠绕皮辊皮圈和罗拉。

生产车间机台分割控制。根据芳纶1414纤维的特点，生产车间建立之时，在机台配置和生产流程布局时就考虑了按纤维特性进行安排机台和生产流程，分为浅色、混合色、深色3套流程。各个生产流程之间采用硬隔断和软隔断相结合，确保产品不串色，为了保持冬天生产现场温度，在梳棉、并条、粗纱、细纱工序采用塑料薄膜搭棚，很好地保证了温度。

温湿度控制。芳纶1414纤维对温湿度比较敏感，温度低不好生产、湿度低也不好生产。一般较高温高湿比较好，特别是梳棉、并条两工序。做法是全车间喷雾加湿和局部加湿器加湿相结合，清花棉台采用移动加湿器加湿；梳棉工序采用加压罐喷雾空中加湿；并条采用移动加湿器加湿；粗纱采用移动加湿器加湿；细纱采用车间喷雾加湿和地面洒水相结合，生产现场温湿度调控比较好。生产过程中，各工序温湿度采用较高掌握，生产比较顺利，缠绕现象很少，梳棉工序温度20 ℃以上，相对湿度70%以上；并条工序温度22 ℃以上，相对湿度65%以上；粗纱工序温度22 ℃以上，相对湿度63%以上；细纱工序温度26 ℃以上，相对湿度60%以上。芳纶1414纤维加有抗静电油剂，较高的温湿度还能保证油剂发挥最好的效果，各纺纱通道运行通畅，保证生产过程顺利，极大地减少了飞花、毛羽、粉末。

3 结语

通过对芳纶1414纤维的试生产，加深了对芳纶1414纤维特性的认识，并按照上面所述工艺流程及专件选配和控制，芳纶1414纤维不耐磨、容易产生粉末问题是可以解决的。虽然纺纱过程还有一些波动，但在生产进行中，只要充分认识芳纶1414纤维的特性和特点，充分进行纤维加湿预处理；各工序环境控制及关键点工艺控制；优选各工序的工艺参数，最大限度地减少纤维磨损和损伤；保持各纺纱通道的光洁和半成品转移通畅；优选适宜的纺纱专器件；保持较高的温度和湿度，芳纶1414纤维容易出粉末的问题就能得到很好的解决，芳纶1414纤维就能顺利纺出各项指标均达到要求的纱线，满足不断扩大的安全防护领域对高性能防护纱线的需求。