黃紅麻纖維混紡紗的工藝研究

黃紅麻纖維混紡紗的工藝研究

中國是世界上最重要的生產(chǎn)區(qū)之一，其產(chǎn)量僅次于印度和孟加拉國。黃紅麻資源主要被用于麻布、麻袋等包裝用品的生產(chǎn),但是,隨著化學(xué)纖維,如聚丙烯等原料制造的編織袋日益廣泛的應(yīng)用,傳統(tǒng)的黃紅麻麻袋及包裝布的市場急劇萎縮,另外,由于黃紅麻的纖維性能的缺陷,如剛度大、抱合力差、纖維粗糙等,導(dǎo)致其可紡性差,從而限制了其在紡織上的應(yīng)用范圍。目前許多研究人員正在對黃紅麻纖維的紡織應(yīng)用進(jìn)行探究。本文對用棉紡設(shè)備紡制經(jīng)化學(xué)處理后的黃紅麻纖維混紡紗的工藝技術(shù)作了初步探討。1實驗1.1原材料實驗中所用的黃紅麻原料取自遼寧、安徽和浙江,原麻收割剝皮后經(jīng)在池塘浸漬(漚制)數(shù)天,成為熟麻。1.2黃紅麻纖維脫膠工藝的正交優(yōu)化黃紅麻纖維的處理方法有許多,本實驗選用了簡便、實用的兩種方法:一種是堿變性,另一種是化學(xué)脫膠。堿變性的工藝為:NaOH溶液浸漬—H2SO4酸洗中和—水洗—烘干。實驗中,為了探究有關(guān)因素如NaOH質(zhì)量濃度、處理時間、處理溫度、浴比等對變性效果的影響,設(shè)計了五因子四水平正交試驗,各因子的水平如表1所示。在黃紅麻纖維的脫膠處理中,借鑒苧麻的化學(xué)脫膠方式,其工藝流程如下:浸酸(H2SO4)——堿煮——漂白(NaClO)——酸(H2SO4)洗——水洗——精練(NaOH和Na2SO3)——水洗——烘干。為了探究NaOH濃度、煮練時間及漂白時有效氯[Cl-]的濃度對脫膠效果的影響,采用通用旋轉(zhuǎn)設(shè)計,以期尋求綜合的最佳的脫膠工藝。各因素的水平取值如表2所示。1.3紡織機械經(jīng)化學(xué)處理后的黃紅麻纖維在棉紡系統(tǒng)上與棉進(jìn)行混紡,其紡紗加工流程如下:并條后的條子經(jīng)超大牽伸細(xì)紗機直接紡制成紗。1.4能保持一定長度的纖維由于黃紅麻纖維的單纖維很短,僅幾個毫米,故在脫膠時只能采用半脫膠的方式,以保證有一定量的殘存膠質(zhì)將短纖維粘連成具有一定長度、能滿足紡紗要求的纖維,在本文的纖維性能測試中,其對象就是紡紗中所用的束纖維(工藝?yán)w維)。(1)延長性能黃紅麻纖維的拉伸性能指標(biāo)如強力、伸長、強度等在XQ-1單纖維拉伸儀上測試,夾持距為100mm。(2)兩端被夾持者黃紅麻束纖維的柔軟性由加捻法測得。即纖維兩端分別被夾持(此處夾持距為100mm),一端固定而另一端加上捻度,直至斷裂。纖維斷裂前所加上的捻度越多,說明纖維越柔軟。2結(jié)果與分析2.1黃紅麻纖維的堿變質(zhì)試驗方案及結(jié)果如表3所示。從表3的實驗結(jié)果中可以看出,經(jīng)堿化膨脹后,黃紅麻纖維的性能如強力、伸長、柔軟度和卷曲性等均有了變化。(1)在堿處理前后,各纖維在纖維的縱向和橫截面上發(fā)生不均勻膨脹。造成織物上卷因為非纖維素物質(zhì)和非晶區(qū)在纖維中分布不均勻,因此,由于堿處理而導(dǎo)致了在纖維的縱向和橫截面上產(chǎn)生了不均勻膨脹,從而使原先光、直的麻纖維上產(chǎn)生卷曲。(2)束纖維中膠質(zhì)的變化在堿處理后,纖維中的結(jié)晶度、取向度和聚合度都有所降低。同時,束纖維中的膠質(zhì)也被部分地去除,從而減弱了束纖維中單纖維間的抱合力和聯(lián)系力。其最終的結(jié)果,就是使纖維的強力降低而伸長增加。(3)浸漬時間對纖維性能的影響在NaOH和Na2SO3的綜合作用下,堿變性后黃紅麻纖維的柔軟度得到了改善。這是由于結(jié)晶度、取向度、聚合度的降低,以及由于部分膠質(zhì)的去除,使纖維中木質(zhì)素含量減少之故。對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行的方差統(tǒng)計分析表明,纖維在NaOH溶液中的浸漬時間對于纖維性能的改善有顯著影響。上述各參數(shù)的綜合最優(yōu)工藝為:NaOH質(zhì)量濃度:250g/L;浸漬時間:50min;浸漬溫度:75℃;Na2SO3質(zhì)量分?jǐn)?shù):0.5%;浴比:1∶20。在上述最優(yōu)工藝下,堿變性麻與原麻的性能對比如表4所示。2.2黃紅麻纖維脫膠處理黃紅麻纖維的脫膠方案及結(jié)果如表5所示。從實驗結(jié)果中可以看出,除了強度以外,麻纖維的性能均得到了改善。(1)煮練時間和發(fā)酵時間處理后的纖維線密度顯著地受到NaOH濃度和煮練時間的影響。這是由于這兩個因素對去除膠質(zhì)有顯著的影響。纖維中膠質(zhì)含量越小,束纖維越容易在開松和梳理中被分裂劈細(xì)。(2)纖維長度的影響NaOH質(zhì)量濃度、漂白時溶液中有效氯[Cl-]的濃度以及煮練時間對纖維長度有顯著的影響。NaOH溶液濃度越高,煮練時間越長,則纖維越短,這是因為脫膠程度加大后,纖維強力降低,以及單纖維間粘合力減弱,因此在開松梳理中易斷裂或被分解成更小的束纖維,從而導(dǎo)致纖維長度降低。(3)強度NaOH和漂白溶液的濃度對纖維的強度有顯著的影響,這是由于在處理過程中纖維受到了分解和損傷。(4)黃紅麻纖維脫膠工藝參數(shù)的確定實驗中所有的因素均對柔軟度有顯著的影響。NaOH以及煮練的作用降低了纖維分子結(jié)構(gòu)中的結(jié)晶度、取向度和聚合度。此外,NaOH和有效氯[Cl-]的綜合作用還可使纖維中木質(zhì)素含量能有效地減小,因而,化學(xué)脫膠中纖維的柔軟度較堿變性中有更顯著的改善。通過對實驗結(jié)果的統(tǒng)計和回歸分析,黃紅麻纖維脫膠的最優(yōu)工藝參數(shù)可大致確定:NaOH質(zhì)量濃度:7g/L;有效氯濃度:0.5g/L;煮練時間:140min。在上述最優(yōu)參數(shù)下,脫膠麻與原麻的性能對比如表6所示。2.3麻/棉成紗質(zhì)量在上述化學(xué)處理的基礎(chǔ)上,對脫膠麻與棉的混紡工藝進(jìn)行了初步探索。顯然,脫膠麻的可紡性有了很大的改善,其麻/棉混紡加工中,斷頭率與亞麻/棉的基本相同。同時,從表7中還可以看出,黃紅麻/棉的成紗質(zhì)量與苧麻/棉和亞麻/棉的成紗質(zhì)量尚有一定的差距。由于黃紅麻纖維的剛度大,纖維之間抱合力差,因此紡紗中所用的捻系數(shù)要適當(dāng)高一些,當(dāng)黃紅麻纖維與棉在開清、梳理工序中與棉混合時,由于針齒對黃紅麻纖維的抓取能力差,黃紅麻的落纖量要高于棉纖維,因此為確保成紗中黃紅麻纖維的比例,投料時黃紅麻纖維的比例要比設(shè)計的比例高出5%～10%。3黃紅麻纖維的脫膠處