粘胶与聚乳酸纤维色织物的生产技术

刘 超 范永刚 唐建东 代爱明

（新型环保复合面料湖北省重点实验室，湖北襄阳，441002）

科技的发展为人类服装原料的多样性和功能性提供了更多的选择。除了棉、麻、毛、丝等天然纤维外，化学纤维和纤维素纤维的消费量日益增加；其中，使用量较大的涤纶、锦纶、腈纶和丙纶等化学性质稳定，但存在废弃后自然降解时间长等问题，而焚烧处理又会造成空气污染。纤维素纤维、蛋白质纤维和聚乳酸纤维不仅可作为服装原料，而且绿色无污染，深受欢迎。

1 纤维和纱线的性能指标

1.1 纤维的性能指标

聚乳酸纤维主要以玉米、木薯和其他谷物中的淀粉为原料，经过发酵形成乳酸，乳酸分子中的羟基和羧基在适当的条件下缩聚后生成聚乳酸，最后经过纺丝生产出聚乳酸纤维。聚乳酸纤维轻柔滑顺，强力较大，弹性好，加工成的面料具有丝绸般的光泽和特殊的肌肤触感，悬垂性佳，服用性能好，废弃物在自然条件下可以降解为水和二氧化碳，对环境无污染，但缺点是耐热性能较差，回潮率较低［1］。粘胶是目前市场上应用较广泛的纤维素纤维，吸湿性和可纺性好，手感柔软，织物悬垂性好。我们以聚乳酸纤维混纺纱和粘胶纱，设计开发一种新型家纺面料。聚乳酸纤维、粘胶和染色粘胶纤维的具体物理指标见表1，涤纶的指标用于对比。其中，纤维规格均为1.33 dtex×38 mm；聚乳酸纤维玻璃化温度58 ℃，熔点175 ℃；涤纶玻璃化温度70 ℃，熔点256 ℃。

由表1 可以看出，聚乳酸纤维的体积质量最小，所以具有轻盈、蓬松的特点。聚乳酸纤维属于脂肪族聚酯，断裂强度和断裂伸长率仅次于涤纶，这与其内部化学结构中具有线性、螺旋形的大分子结构密切相关；也正是因为其聚酯类的化学组成，聚乳酸纤维的回潮率只有0.5%，略高于涤纶，但其实际吸湿性能却因“皮芯结构”的存在而大大增强。聚乳酸纤维的玻璃化温度和熔点都比涤纶低，实际生产中也暴露出在湿热条件下易发生强力指标下降的缺点，因此在浆纱生产中要特别注意。聚乳酸纤维的质量比电阻与涤纶相近，在生产过程中应加入抗静电剂，并适当提高环境相对湿度，以减少静电聚集［2］。

表1 纤维的物理性能指标

1.2 经纬纱性能指标

织物采用两种经纱和两种纬纱，按照一定比例排列交织，4 种纱性能指标见表2。其中，经纱A 为粘胶/有色粘胶75/25 9.8 tex 集聚纱，经纱B为粘胶/聚乳酸纤维75/25 9.8 tex 集聚纱；纬纱A为粘胶/聚乳酸纤维/有色粘胶50/25/25 9.8 tex集聚纱，纬纱B 为粘胶9.8 tex 集聚纱。

由表2 可以看出，在相同捻度和线密度条件下，粘胶9.8 tex 集聚纱的断裂强力大于粘胶聚乳酸纤维混纺纱。分析认为：虽然聚乳酸纤维的强力指标比粘胶纤维好，但在拉伸断裂时混纺纱中两种纤维受力作用和变形不同，位移滑脱差异和伸长差异的存在影响了纱线的整体强力。此外，虽然聚乳酸纤维强力较好，但容易脆断，在加工过程中损伤多，这也是其混纺纱强力较低的原因之一。粘胶与有色粘胶混纺纱的强力和伸长与纯粘胶纱无明显差异。

表2 纱线的物理性能指标

2 织物风格和规格的设计

聚乳酸纤维光泽好，模量高。粘胶纤维柔软光滑，吸湿性好。使用这两种纤维的纱线交织构成织物，可以实现优势互补，提高织物的综合服用性能，保证夏季床品面料的滑爽和舒适性［3］。根据织物风格的设计要求和经纬纱特点，织物组织设计为平纹，顺序穿综，每筘2 入。经纱A 和经纱 B 按 196∶196 比 例 排 列 。 设 计 织 物 经 密633.5 根/10 cm，纬密 472 根/10 cm，幅宽 309 cm，经向紧度73.4%，纬向紧度54.7%，总紧度87.9%。

3 织造生产中工艺和技术难点

3.1 整经工序

整经使用分批整经机，两种颜色经纱按照工艺要求排列。整经根数9 800 根，共14 个经轴。每个经轴中设定350 根经纱A，用表示；350 根经纱B 用×表示，整经色纱排列如图1 所示。

图1 整经色纱排列图

3.2 浆纱工序

浆纱生产中需要解决两个方面的技术难点，一是两种经纱在上浆过程中均匀排列；二是粘胶聚乳酸纤维混纺纱的上浆质量。

针对第一个技术难点，我们采取了以下技术措施。由于使用分批整经机生产两种经纱的经轴，所以浆纱生产中需要确保两种经纱均匀排列。浆纱起机前，将每个经轴按照退绕的方向吊运到浆纱机的经轴架上，每一个经轴中的经纱A和经纱B 按照14∶14 比例排列，从第一个经轴开始，将每个轴 14 根经纱 A 一组、14 根经纱 B 一组，从左到右各自打结固定。最后将14 个经轴上相同位置的每一股经纱A 和经纱B 从前到后连接到一起。经纱在浆槽中退绕时，受到浆液高温浸湿和压浆辊压力的挤压作用，纱线之间会产生横向的位移。如果经轴上只有一种纱线，这种横向位移在适当范围内不会影响纱线的浆纱效果；如果经轴上存在两种或者两种以上的经纱，经纱经过浆槽后易产生横向位移，相邻的不同纱线容易纠缠在一起，在经过干区分绞棒时不同纱线的横向错位和纠缠严重，会造成穿筘引纱困难；上机织造后，经纱绞头严重，断头多，影响织机效率和布面质量［4］。

为此，浆纱工序开始生产时，在所有经轴的绞线前进至浆纱机干分绞区后，先进行平纱操作，将纱层平分均匀，然后摇上筘齿，将经纱A 和经纱B在筘齿内尽可能均匀地分布，然后再进行分绞棒的穿引，这样可以有效地减少分绞后经纱A 和经纱B 相互纠缠错层问题。

粘胶纤维吸湿后强力明显降低，且耐磨性较差，摩擦后容易断裂；聚乳酸纤维玻璃化温度58 ℃，熔点175 ℃；由于聚乳酸纤维的化学结构特点，在高温湿热条件下容易发生水解反应，耐热性能比较差，断裂强力和断裂伸长等力学指标下降严重。因此，针对第二个技术难点，在浆纱过程中必须根据粘胶纤维和聚乳酸纤维上述缺点采取针对性的工艺参数［5］。

粘胶是纤维素纤维，吸浆速度快，易于渗透，上浆中采取“低黏度，高浓度和高压力”的工艺原则。聚乳酸纤维属于一种含有芳香环的脂肪族聚酯纤维。根据相似相容原理，纤维与淀粉浆液黏合度差，需要提高表面被覆，减少纱线表面毛羽。结合两种纤维的特性，决定采用“低黏度，中压力，重被覆，兼渗透，小伸长”的工艺原则，使用醇解度较低的国产GBP-205 PVA、低黏度的马铃薯淀粉和固体聚丙烯酸酯。同时根据聚乳酸纤维容易起静电的特点，加入适当的抗静电剂，减少织造过程中的静电，利于开口清晰。具体浆纱浆料配方：25 kg GBP-205 PVA，87.5 kg 变性淀粉，3 kg 丙烯酸（固体），3 kg 抗静电剂DH-KP，3 kg 渗透剂JFC，调浆体积850 L，浆液含固量12%，浆液黏度7.5 s～8.5 s。

在津田驹HS40 型浆纱机上生产，浆纱工艺设定：Ⅰ速压浆力15 kN，Ⅱ速压浆力25 kN，车速65 m/min，浆槽温度80 ℃，预烘锡林温度90 ℃，主锡林温度85 ℃，卷取张力2 100 kN，经轴加张力 1 100 kN，回 潮 率 7.0%～8.0%，上 浆 率10.5%～11.5%。

无论是粘胶纤维还是有色粘胶纤维，在其吸湿之后均表现为强力降低而伸长增加，浆纱过程中首先要减少经纱的伸长，浆槽湿区的伸长Ⅰ速时控制在0.2%，Ⅱ速时控制在0.1%。干分绞区的张力控制：Ⅰ速为1.0%，Ⅱ速时为0.8%，目的是减少干分绞区的断头。为减少聚乳酸纤维在湿热状态下的强力损失，浆槽温度由正常生产时的92 ℃调整到80 ℃，浆液黏度由原来的6.0 s～7.0 s 上升到 7.5 s～8.5 s，适当加大压浆力，Ⅱ速时控制在25 kN，增加浆液渗透性的同时保证经纱适当的表面被覆上浆。同时预烘锡林温度控制在90 ℃，主烘锡林温度调整到85 ℃，降低烘干湿热因素对经纱强力的影响［6］。

浆纱生产起机操作尤为重要，尤其是在干分绞区穿绞线时，挡车工要做到稳、准、轻、快。拿绞棒绞线要稳、准；拉绞、穿绞要轻、快；穿绞棒时两边慢中间快。尽量减少起机时间，避免经纱在预烘锡林中烘干时间过长导致断头增加，影响织造生产。浆纱后纱线质量指标如下。

3.3 穿筘工序

地组织穿综为 1、2、3、4 顺穿。因为筘幅达340 cm，两个浆轴穿一个织轴。穿纱顺序，正轴：86 根经纱 B+（196 根经纱 A+196 根经纱 B）×24+196 根经纱 A+98 根经纱 B；反轴：98 根经纱B+（196 根经纱 A+196 根经纱 B）×24+196 根经纱A+86 根经纱B。边组织为经纱B，采用1、2、3、4 顺穿。停经片穿法为 1、2、3、4、5、6 顺穿。地组织每筘3 入，边组织每筘4 入，废边纱预留1、2、3、4 各两片。该品种的织物组织为平纹，组织较为简单，穿筘工序要注意使用绞线将两种颜色的纱分开，方便穿综过程中的操作，同时也可以使穿筘工在插筘和验筘中清晰地核对检查，提高穿筘质量。

3.4 织造工序

该品种在ZAX-N340 型喷气织机上（凸轮开口）生产。根据品种的特点，采用“早开口，强打纬，中张力，高车速，中后梁”的工艺原则。打纬过程中织口处经纱的张力大小由开口时间决定。该织物基础组织是平纹组织，交织点较一般的织物组织多，打纬时的阻力较大，纬纱不易打紧，开口时间设置为早开口可以增加织口前角，使开口清晰，有效改善织口处的经纱开口不良，减少纬向停台的次数，降低纬缩疵点。第1 页、第2 页综框开口时间设置为280°，第3 页、第4 页综框开口时间设置为 310°。

在优化开口时间的同时合理设置综框高度和开口量，确保织口稳定，减少经纱在开口时的受力，降低布面振动，减少断经。经反复试验，最终确定第 1 页、第 2 页、第 3 页、第 4 页综框高度分别是104 mm、104 mm、101 mm、101 mm，开口量分别是110 mm、100 mm、85 mm、75 mm。

纬纱A 和纬纱B 弹性和伸长都比较好，为减少布面纬缩疵点，减少开车过程中的纬停次数，选择适当的上机张力，这也是织口清晰和纬纱打紧的必要条件。根据纱线特点、织物结构和质量要求以及织轴质量，上机张力设定为2 300 N。张力过小，易导致经纱不均匀性突出，使布面出现稀疏不平，影响布面的条格外观；张力过大，增加了经停次数，影响织机效率和布面质量。

后梁设置为中后梁110 mm，前后6 格。选择中后梁高度可以有效减少上下层经纱的张力差异，也可以使同一筘齿内的经纱张力趋于一致，有利于经纱在打纬过程中的移动，对于打紧纬纱和防止筘痕都有积极作用，并保证织物表面风格平整饱满。

经过采取上述一系列技术措施，最终保证了产品的顺利生产。具体织机效率和织物质量指标：织机效率80.6%，车速480 r/min，平均每班纬停43 次，平均每班经停27 次。使用YG026 型电子织物强力仪，测得织物经向断裂强力962.5 N，纬向断裂强力789.5 N。

4 结语

我们采用粘胶纱和聚乳酸纤维混纺纱设计生产了一款交织方格色织物。通过采取一系列技术措施，解决了生产各工序的技术难题，包括整经工序的色纱排列、浆纱生产过程中的均匀分纱和防止经纱在高温湿热条件下强力的损失等，优化了织机的主要工艺参数。最终开发的产品经过简单的退浆处理就可以直接做成家纺成品，布面光洁柔软，凉爽舒适，简约大方，适用于高档家纺面料，应用前景广阔。