黄红麻纤维混纺纱的工艺研究

黄红麻纤维混纺纱的工艺研究

中国是世界上最重要的生产区之一，其产量仅次于印度和孟加拉国。黄红麻资源主要被用于麻布、麻袋等包装用品的生产,但是,随着化学纤维,如聚丙烯等原料制造的编织袋日益广泛的应用,传统的黄红麻麻袋及包装布的市场急剧萎缩,另外,由于黄红麻的纤维性能的缺陷,如刚度大、抱合力差、纤维粗糙等,导致其可纺性差,从而限制了其在纺织上的应用范围。目前许多研究人员正在对黄红麻纤维的纺织应用进行探究。本文对用棉纺设备纺制经化学处理后的黄红麻纤维混纺纱的工艺技术作了初步探讨。1实验1.1原材料实验中所用的黄红麻原料取自辽宁、安徽和浙江,原麻收割剥皮后经在池塘浸渍(沤制)数天,成为熟麻。1.2黄红麻纤维脱胶工艺的正交优化黄红麻纤维的处理方法有许多,本实验选用了简便、实用的两种方法:一种是碱变性,另一种是化学脱胶。碱变性的工艺为:NaOH溶液浸渍—H2SO4酸洗中和—水洗—烘干。实验中,为了探究有关因素如NaOH质量浓度、处理时间、处理温度、浴比等对变性效果的影响,设计了五因子四水平正交试验,各因子的水平如表1所示。在黄红麻纤维的脱胶处理中,借鉴苎麻的化学脱胶方式,其工艺流程如下:浸酸(H2SO4)——碱煮——漂白(NaClO)——酸(H2SO4)洗——水洗——精练(NaOH和Na2SO3)——水洗——烘干。为了探究NaOH浓度、煮练时间及漂白时有效氯[Cl-]的浓度对脱胶效果的影响,采用通用旋转设计,以期寻求综合的最佳的脱胶工艺。各因素的水平取值如表2所示。1.3纺织机械经化学处理后的黄红麻纤维在棉纺系统上与棉进行混纺,其纺纱加工流程如下:并条后的条子经超大牵伸细纱机直接纺制成纱。1.4能保持一定长度的纤维由于黄红麻纤维的单纤维很短,仅几个毫米,故在脱胶时只能采用半脱胶的方式,以保证有一定量的残存胶质将短纤维粘连成具有一定长度、能满足纺纱要求的纤维,在本文的纤维性能测试中,其对象就是纺纱中所用的束纤维(工艺纤维)。(1)延长性能黄红麻纤维的拉伸性能指标如强力、伸长、强度等在XQ-1单纤维拉伸仪上测试,夹持距为100mm。(2)两端被夹持者黄红麻束纤维的柔软性由加捻法测得。即纤维两端分别被夹持(此处夹持距为100mm),一端固定而另一端加上捻度,直至断裂。纤维断裂前所加上的捻度越多,说明纤维越柔软。2结果与分析2.1黄红麻纤维的碱变质试验方案及结果如表3所示。从表3的实验结果中可以看出,经碱化膨胀后,黄红麻纤维的性能如强力、伸长、柔软度和卷曲性等均有了变化。(1)在碱处理前后,各纤维在纤维的纵向和横截面上发生不均匀膨胀。造成织物上卷因为非纤维素物质和非晶区在纤维中分布不均匀,因此,由于碱处理而导致了在纤维的纵向和横截面上产生了不均匀膨胀,从而使原先光、直的麻纤维上产生卷曲。(2)束纤维中胶质的变化在碱处理后,纤维中的结晶度、取向度和聚合度都有所降低。同时,束纤维中的胶质也被部分地去除,从而减弱了束纤维中单纤维间的抱合力和联系力。其最终的结果,就是使纤维的强力降低而伸长增加。(3)浸渍时间对纤维性能的影响在NaOH和Na2SO3的综合作用下,碱变性后黄红麻纤维的柔软度得到了改善。这是由于结晶度、取向度、聚合度的降低,以及由于部分胶质的去除,使纤维中木质素含量减少之故。对实验数据进行的方差统计分析表明,纤维在NaOH溶液中的浸渍时间对于纤维性能的改善有显著影响。上述各参数的综合最优工艺为:NaOH质量浓度:250g/L;浸渍时间:50min;浸渍温度:75℃;Na2SO3质量分数:0.5%;浴比:1∶20。在上述最优工艺下,碱变性麻与原麻的性能对比如表4所示。2.2黄红麻纤维脱胶处理黄红麻纤维的脱胶方案及结果如表5所示。从实验结果中可以看出,除了强度以外,麻纤维的性能均得到了改善。(1)煮练时间和发酵时间处理后的纤维线密度显著地受到NaOH浓度和煮练时间的影响。这是由于这两个因素对去除胶质有显著的影响。纤维中胶质含量越小,束纤维越容易在开松和梳理中被分裂劈细。(2)纤维长度的影响NaOH质量浓度、漂白时溶液中有效氯[Cl-]的浓度以及煮练时间对纤维长度有显著的影响。NaOH溶液浓度越高,煮练时间越长,则纤维越短,这是因为脱胶程度加大后,纤维强力降低,以及单纤维间粘合力减弱,因此在开松梳理中易断裂或被分解成更小的束纤维,从而导致纤维长度降低。(3)强度NaOH和漂白溶液的浓度对纤维的强度有显著的影响,这是由于在处理过程中纤维受到了分解和损伤。(4)黄红麻纤维脱胶工艺参数的确定实验中所有的因素均对柔软度有显著的影响。NaOH以及煮练的作用降低了纤维分子结构中的结晶度、取向度和聚合度。此外,NaOH和有效氯[Cl-]的综合作用还可使纤维中木质素含量能有效地减小,因而,化学脱胶中纤维的柔软度较碱变性中有更显著的改善。通过对实验结果的统计和回归分析,黄红麻纤维脱胶的最优工艺参数可大致确定:NaOH质量浓度:7g/L;有效氯浓度:0.5g/L;煮练时间:140min。在上述最优参数下,脱胶麻与原麻的性能对比如表6所示。2.3麻/棉成纱质量在上述化学处理的基础上,对脱胶麻与棉的混纺工艺进行了初步探索。显然,脱胶麻的可纺性有了很大的改善,其麻/棉混纺加工中,断头率与亚麻/棉的基本相同。同时,从表7中还可以看出,黄红麻/棉的成纱质量与苎麻/棉和亚麻/棉的成纱质量尚有一定的差距。由于黄红麻纤维的刚度大,纤维之间抱合力差,因此纺纱中所用的捻系数要适当高一些,当黄红麻纤维与棉在开清、梳理工序中与棉混合时,由于针齿对黄红麻纤维的抓取能力差,黄红麻的落纤量要高于棉纤维,因此为确保成纱中黄红麻纤维的比例,投料时黄红麻纤维的比例要比设计的比例高出5%～10%。3黄红麻纤维的脱胶处