轉杯紡紡制純聚酰亞胺紗工藝研究

丁 倩 ，李俊玲 ，潘 濤 ，江 慧 ，張小云 ，汪 軍

(1.東華大學 紡織學院，上海 201620；2.中國紡織科學研究院 江南分院，浙江 紹興 312071)

0 引言

聚酰亞胺纖維因酰亞胺環特征結構的存在，其熱穩定性、介電性能、生物相容性較高，具有耐高溫輻射、高強高模等優異性能[1]。由于技術壟斷等因素使其價格較高，影響了聚酰亞胺纖維服用及裝飾用產品的開發[2]。陳培玉等曾采用環錠紡技術將聚酰亞胺纖維和粘膠纖維進行混紡，試織7種不同混紡比紗線的織物，通過對其進行熱學性能、力學性能和舒適性能等測試分析，得出粘膠纖維/聚酰亞胺纖維在30/70的混紡比例下模糊綜合評價指標較高的結論[3]；賀夢娟等曾以聚酰亞胺長絲為原料，采用空氣變形方法制備出聚酰亞胺空氣變形紗，并對不同超喂比的聚酰亞胺長絲空氣變形紗進行了力學性能分析、紗線結構形態觀察等研究，探索適合的加工參數[4]；付立凡曾采用賽絡紡技術紡制了聚酰亞胺紗線，為減少聚酰亞胺纖維的摩擦對其進行了噴油霧處理[5]，但由于細紗工序的影響因素眾多，因此成紗質量很難保證穩定。

筆者利用轉杯紡技術開發棉型聚酰亞胺纖維的紗線產品，為探索其可紡性，擴大轉杯紡紗產品品種。在對假捻盤和分梳輥組合進行優選的基礎上，使用正交試驗方法對轉杯紡工藝進行優化，最終得到適合的紡紗工藝參數。

1 分梳輥和假捻盤組合優選

1.1 原料性能

長春高崎聚酰亞胺材料有限公司棉型聚酰亞胺纖維，長度為38 mm，線密度為1.67 dtex，密度為1.44 g/cm3，斷裂強度為3.1 GPa，伸長率為2%。

1.2 紡紗條件

試驗選用DHU Z01型轉杯紡紗試驗機，轉杯直徑為54 mm，分梳輥直徑為65 mm，紡紗設計的線密度為36.4 tex，熟條定量為14.5 g/(5 m)，設計捻系數為330，轉杯轉速為40 kr/min，分梳輥轉速為4 kr/min，實驗室溫度為20 ℃。

1.3 分梳輥和假捻盤型式規格

選用3種分梳輥和2種假捻盤，組合得到6組試驗方案。分梳輥用齒條參數見圖1和表1，假捻盤參數見表2[6]。

表1 不同型號分梳輥參數

表2 不同類別假捻盤參數單位：mm

1.4 紡紗試驗設計與結果

試驗方案設計見表3，6個方案均在恒溫恒濕標準環境下進行測試。選取9項指標評定各方案成紗質量：3 mm毛羽根數、條干CV值、細節、粗節、棉結、斷裂強力、斷裂功、伸長率和伸長CV值[7]。

表3 試驗設計方案

采用YG172型毛羽測試儀，每管紗線測量10次，每次測量長度為10 m，取平均值。采用YG061-1500型電子單紗強力儀，測量長度為500 mm，測試速度為500 mm/min，每管測試10次，取平均值。采用YG135G型條干均勻度測試分析儀，測試長度為50 m，每管測試10次，取平均值。各方案測試結果見表4。

1.5 模糊決策排序

采用Borda數法[8]，論域U={U1，U2，U3，U4，U5，U6}={A，B，C，D，E，F}；團體X={毛羽，條干，細節，粗節，棉結，斷裂強力，斷裂強力CV值，斷裂功，伸長率，伸長CV值}。根據對各指標的權重分配數據，得到各方案的Borda數為U1=1.46，U2=2.06，U3=3.32，U4=4.22，U5=2.62，U6=0.74，重新排序結果為U4，U3，U5，U2，U1，U6，即D組合的紡紗質量最優。

表4 不同方案試紡紗線質量指標

2 正交試驗設計

2.1 試驗條件

利用轉杯紡紗優選結果，選用OK40型分梳輥和陶瓷螺旋假捻盤進一步做紡紗試驗。

2.2 試驗設計

在轉杯紡紗工藝參數配置中，捻系數a、轉杯速度b及分梳輥速度c是影響成紗質量最重要的工藝參數[9]。故選擇此3者作為試驗因子，確定水平編碼表和實驗安排，見表5和表6。

表5 正交試驗水平編碼

表6 轉杯紡工藝參數正交試驗

采用正交表直觀分析法分析表6，可得出影響紗線指標的因素順序和最佳紡紗工藝，見表7。

表7 紗線指標影響因素排序和最佳工藝組合

由表7可知，影響紗線性能5個首要指標中a，b各占2組，c占1組；次要指標a占2組，c占2組，b占1組；綜合影響紗線性能的因素順序為a→b→c。最佳工藝組合中，a因素中水平2占3個指標，b因素的水平3占3個指標，c因素的水平2也占了3個指標；綜合考慮最佳紡紗工藝組合為a2b3c2，即捻系數為370，分梳輥轉速為6 kr/min，轉杯轉速為45 kr/min。

3 結論

3.1利用轉杯紡紡制棉型聚酰亞胺纖維純紡紗工藝可行，OK40型分梳輥和陶瓷螺旋假捻盤組合試紡出的紗線能達到相對優良的質量水平。

3.2紡紗捻系數的選擇，分梳輥和轉杯轉速的合理搭配，對成紗質量有明顯影響。通過試驗對比，發現紡棉型聚酰亞胺纖維純紡紗時，影響紗線質量的因素順序為捻系數、分梳輥轉速和轉杯轉速，優化后的工藝組合捻系數為370，分梳輥轉速為6 kr/min，轉杯轉速為45 kr/min。

3.3假捻盤、分梳輥等器材專件的類型也影響轉杯紡紗線質量，但各自對成紗質量的影響有側重。