芳纶单股纱线阻燃防静电织物的生产实践

杨 静

(陕西省纺织科学研究院有限公司,西安 710038)

0 引言

石油工业是我国国民经济的支柱产业,随着人们安全防护意识的增强,普通的石油工人防护服已经无法满足行业需求。笔者公司专为石化行业设计了一款阻燃防静电织物,该织物作为防护服里衬不仅能防止接触火焰及炽热物体后被点燃、有焰燃烧和阴燃,而且能有效避免因静电引起的爆炸和火灾对人体的伤害。以下简要介绍该织物的基本工艺参数、生产过程中存在的问题及解决措施。

1 阻燃防静电织物纱线规格及组织结构

1.1 纱线规格

经纱采用的是芳纶1313原液/阻燃粘胶(兰精)/阻燃腈氯纶 40/30/30 19.7 tex纱,实际测得纱线线密度为19.5 tex,捻度为75.5 捻/(10 cm),捻系数为335.1,断裂强力为312.4 cN,断裂强度为15.9 cN/tex,断裂伸长率为9.5%,条干均匀度CV值为12.80%,细节为2.5个/km,粗节为14.5个/km,棉结为22个/km。

纬纱采用的是芳纶1313原液/阻燃粘胶(兰精)/阻燃腈氯纶/导电纤维 38/30/30/2 19.7 tex纱,实测纱线线密度为19.2 tex,捻度为74.1 捻/(10 cm),捻系数为328.9,断裂强力为304.4 cN,断裂强度为15.5 cN/tex,断裂伸长率为8.9%,条干均匀度CV值为13.05%,粗节(长度8 mm)为1.0个/km,细节(长度4 mm)为0。

经向按照一定比例加入导电纱,导电纱由1根经纱和1根线密度为2.2 tex的导电长丝捻合而成,捻度为57.1捻/(10 cm)。

1.2 组织结构

织物采用平纹组织,经密为334根/(10 cm),纬密为264根/(10 cm),总紧度为75.1%。总经根数为5205,其中导电纱为195根;每隔25根正常经纱加入1根导电纱,每隔20根正常纬纱加入1根导电纱,在布面形成边长为0.8 cm的格子。

地组织穿综采用1,2,3,4顺穿法,导电纱穿在1上;穿筘为2根/入;边组织穿综为1,2顺穿法,穿筘为3根/入。其中,导电纱穿在1上是为了方便穿筘工序检查。

2 整经和浆纱注意事项

2.1 整经工序

在KY6041型整经机上整经,A代表正常经纱,B代表导电纱,前7个经轴为A纱,具体为660根×7个,最后1个经轴为A纱和B纱混合轴,具体为390根A纱+195根B纱,即每隔2根A纱加1根B纱。

由于纱线强力较低,整经速度一般宜控制为150 m/min～200 m/min,可以有效减小整经断头率。整经张力配置为:从前向后,第1至15排的上两层和下两层为5格,中层为6格;第16至35排的上两层和下两层为4格,中层为5格;第36至41排的上两层和下两层各为5格,中层为6格;第42排全部为7格。

2.2 浆纱工序

在织造时,经纱要受到成千上万次的反复拉伸、屈曲、摩擦和冲击。未上浆的经纱表面毛羽较多、纤维间抱合力不足,在织造过程中,易发生纱身起毛、结构松散直至纱线解体而断头等问题;纱身起毛会使经纱相互粘连,造成开口不清,形成“三跳”疵点,严重时导致织造无法顺利进行。对于某些强力偏低的单股纱线,提高断裂伸长率、增加耐磨次数是浆纱的主要目的[1]。

浆料配方的选择,应根据经纱的纤维种类、号数、结构以及织物的组织结构进行。混纺纱上浆一般用淀粉和PVA的混合浆料,再辅以固体丙烯、淀粉改性剂、平滑剂等改善浆液性能,提高浆纱质量。细号纱原料较佳,弹性和断裂伸长率较大,表面光洁,毛羽少,但纱线强度较低,上浆应以提高强度为主,应适当增加上浆率、减少断头。在其他条件相同的情况下,平纹组织比其他组织摩擦次数多,浆膜受损严重,可以适当提高上浆率。芳纶纤维摩擦因数大,在后序加工中静电问题严重,为减少毛羽的产生,可在浆液中加入适量抗静电剂。

浆料配方:25 kg淀粉,12.5 kg PVA,5 kg固体丙烯,2.5 kg改性剂,1 kg平滑剂,1 kg抗静电剂,浆液体积为750 L,温度为95 ℃,粘度为16 s。

芳纶1313纤维和腈氯纶纤维均属于疏水性纤维,要求浆纱的成膜好、耐磨损性能高、伸长率小,具有一定的吸湿性,浆纱毛羽贴伏、开口清晰、光滑柔软、减少静电,有利于织造。上浆应采用“小伸长、低回潮、匀卷绕,浆液高浓低粘,压浆先重后轻、重浸透求被覆、保浆膜、不上蜡”的工艺路线。在GA338-300型浆纱机上浆纱,主要工艺参数:退绕张力为200 N,喂入张力为150 N,湿区伸长率小于1%,前压浆辊压力为5 kN,后压浆辊压力为10 kN,预烘温度为130 ℃,主烘温度为110 ℃,干区张力为2200 N,卷取张力为2800 N,上浆率为10%,回潮率为3%,上浆速度为40 m/min～50 m/min。

浆纱起机时,应确保导电纱均匀分布在轴面上。因穿筘工序的工人很难辨认导电纱和正常纱,故在浆纱时须穿1根绞线将两者进行区分。为了防止在浆纱过程中产生倒断头、混淆导电纱和正常纱,在下轴前,须从经轴架给导电纱和正常纱之间重新穿1根绞线,且将这根绞线保留在织轴上,给穿筘工序提供便利[2]。

3 织造工序注意事项

3.1 断经

观察断经的位置,主要集中在边部,且左边较右边严重。排除筘不良、边撑位置不当和经纱张力不当的原因,着重从边组织穿法、开口时间、剑头动程、后梁和停经架位置等方面进行调整。

3.1.1 边组织穿法

为了预防松边、烂边和荷叶边等不良问题,边部的组织和穿法要比地组织紧实;对于经纱强力小或纱线粗的情况,边组织的紧度可与地组织保持一致;将边组织由3根/入改为2根/入,靠布边2筘仍为3根/入。

3.1.2 开口时间

开口时间过早,剑头出织口时织口已经闭合,经纱对剑头、剑杆带过度挤压,造成剑头、剑杆带磨损严重,会形成剑杆带杂物,影响布面质量。开口时间过晚,剑头进织口时织口尚未完全清晰,剑头会撞断边部经纱,甚至会形成“三跳”疵点。故将开口时间由300°改为 290°。

3.1.3 剑头动程

剑头动程过大,会产生纬向疵点。这是因为综平时剑头已经退出织口,放开纬纱时经纱未夹紧纬纱,纬纱因自身张力而产生回弹,形成小百脚、纬缩疵点。剑头动程过小时,剑头进出走梭板与筘和导剑钩相撞损坏机件,且出剑时经纱对剑头的挤压过大,易造成断边[3]。不同机台间会存在差异,调整的幅度有差异。以平均效率为92%的机台为例,织造该阻燃织物可将左剑动程由260 mm改为340 mm,将右剑动程由240 mm改为180 mm。

3.1.4 后梁和停经架位置

平纹组织的织物一般采用等张力梭口织造,适当抬高后梁高度,使上层经纱张力小于下层经纱张力,可以减少打纬时上层经纱的损伤,减少经纱断头。GA731B型剑杆织机,后梁高度为980 mm,可以形成等张力梭口;织造该阻燃织物,将后梁高度由980 mm改为1000 mm,停经架高度由70 mm改为60 mm。将后梁弹簧换成细弹簧,减小在织造时对经纱的损伤,车速控制在250 r/min～260 r/min。

通过采取以上措施,织造该阻燃织物的断经频率从45次/(8 h)减小到6次/(8 h),生产效率大幅提升。

3.2 断纬

观察发现,纬向导电纱断纬频率高,且纬向导电纱上有扭结问题。采取对纬向导电纱热湿定捻及在织机上重新加湿的措施后,断纬频率从38次/(8 h)减小到11次/(8 h),效果良好。

通过以上针对断经和断纬措施的实施,织造该阻燃织物机台的平均效率为87%,个别机台效率可达到92%,下机一等品率为91%(纱疵除外),布面质量良好。

4 结语

4.1经纱采用芳纶1313原液/阻燃粘胶(兰精)/阻燃腈氯纶 40/30/30 19.7 tex混纺纱,纬纱采用芳纶1313原液/阻燃粘胶(兰精)/阻燃腈氯纶/导电纤维 38/30/30/2 19.7 tex混纺纱;经向按照一定比例加入导电纱,纬纱中加入导电纤维,其织物具有导电阻燃的特性,满足石油工人防护服的需求。

4.2浆纱工艺是织造工艺的重中之重,对于某些强力偏低的单股纱线,提高断裂伸长率和增加耐磨次数是浆纱的主要目的,应根据经纱的纤维种类、号数和结构、织物组织结构和织造条件进行合理的浆纱工艺设置。在织造过程中,要从边组织穿法、开口时间、剑头动程、后梁和停经架位置等方面进行分析与调整,力争减少织机停台,提高织机效率,提升布面质量。