毛纺产品种类众多,且其品种变化往往涉及纤维、纺、织与染整等领域的工艺选择。纺纱生产中,根据产品的质量要求及加工工艺的不同,可分为粗梳毛纺、精梳毛纺、半精梳毛纺三大系统。毛纺加工所用的原料除绵羊毛外,还有毛型化纤及特种动物纤维,如山羊绒、马海毛、羊驼毛、骆驼绒毛、牦牛绒毛、兔毛等。具体纺纱系统和工艺的选择与纤维性状、产品要求有很大关系。
3.2.2.1 粗梳毛纺系统
粗梳毛纺系统主要用于粗纺呢绒、毛毯、工业用织物以及粗纺针织物用纱。选用毛纤维33~55mm,纺制的纱较粗,一般在50tex以上,纱线内纤维排列较紊乱,伸直度差,纱体表面蓬松,毛羽多,强力较低。
随着人们穿着追求个性化,对面料的颜色要求越来越多样化。粗纺毛呢面料可采用散毛染色和匹染方式。匹染时纺纱系统流程如下:
(原毛)→初加工(开、洗、烘、炭化)→选配毛→和毛加油→粗纺梳毛→细纱→后加工→(毛粗纺纱)
匹染产品适应性强,但容易产生色差。散毛染色是在对羊毛初加工后对纤维进行染色、烘干,之后再继续纺纱过程。散毛染色产品颜色一致性较好,但生产周期较长,很难满足市场快速反应的要求。
(1)初加工
原毛中含有很多的脂、汗、草杂、砂土等,不能直接投入生产。初加工的任务是根据产品质量要求,对不同质量的原毛进行分选,然后采用一系列机械与化学的方法,除去原毛中的各种杂质,使其成为符合毛纺生产要求的、比较纯净的羊毛纤维。具体流程包括开毛、洗毛、烘毛等。开毛是使用开毛机开松毛块并除去土杂;洗毛是通过机械和化学的方法除去羊毛脂汗及黏附的杂质;烘毛是利用热空气烘燥羊毛,使其达到规定的回潮率。粗纺产品一般还要经过炭化工序,利用浓酸使植物性(纤维素)杂质脱水成炭,变成脆性易碎的物质,在机械作用下易于除掉。这种方法除草比较彻底,但易损伤羊毛。初加工过程中要保持羊毛固有的弹性、强力、色泽等特性,使洗净毛洁白、松散、手感不腻不糙。
(2)选配毛
毛纺纺纱时要根据产品的用途、要求以及织物风格,对原料的长度、细度、等级等指标及原料的混用比例进行选择,这就是选配毛。在毛纺织生产混料设计中,很少使用单一的原料,一般都由数种原料,甚至十几种原料互相搭配使用。原料的选择与搭配,主要根据产品的等级、风格和成本等因素加以考虑。粗梳毛纺加工工艺比较简单,对原料的适应范围较广,可以使用较短或较粗的原料,也可混用精梳落毛、回毛和其他短纤维。有些高档的粗纺产品,如烤花大衣呢、顺毛大衣呢、提花毛毯等,需用细而长的原料。有些产品为了兼顾呢绒的手感弹性和硬挺坚实,可以使用粗细原料进行适当搭配。有时也会混用少量的山羊绒、兔毛、牦牛绒毛、马海毛等特种动物毛。
(3)和毛加油
和毛机(图3.39)的主要作用是开松与混合。大锡林、工作辊、剥毛辊等开松部件上都装有鸡嘴形角钉。工作中,高速回转的大锡林上的角钉将喂毛罗拉握持的原料撕开、扯松。工作辊抓取的纤维随工作辊转过1/4转后,又被剥毛辊剥下,随剥毛辊运动,后被锡林剥下,实现混合作用以及使纤维受到反复梳理。
和毛工序的另一个主要任务是对毛纤维进行给油加湿,增加润滑,减小摩擦,减少纤维的损伤,避免纤维拉断。给油加湿时加入的是和毛油乳化液与水,保护羊毛,使纤维具有较好的柔软性和韧性,且不易产生静电。
图3.39 和毛机
1—喂毛帘2—工作辊3—剥毛辊4—锡林5—道夫
(4)粗纺梳毛
梳毛机要完成细微松解纤维束、除杂、均匀混合等任务。但由于粗梳毛纺和精梳毛纺在原料、工艺流程、对毛纱要求、产品风格等方面均存在差异,因而两系统所选用的梳毛机是不同的。
粗梳毛纺的工艺流程短,不经过专门的并条工序,故要求粗纺梳毛机的混合作用要强,加之散毛染色时混色要求也高,所以粗纺梳毛机增加了总的梳理点数目,由二联、三联、四联甚至五联的梳理机组成,梳理单元间有过桥装置对纤维网进行横向铺叠,如图3.40所示。粗纺梳毛机的制品形式是由小毛条卷成的粗纱。
粗纺梳毛机工作时,首先由称毛斗进行定时定量的喂给,之后通过喂毛帘、喂毛罗拉和开毛辊喂入预梳理机中,再经运输辊转移给第一梳理机,加工后再经过桥机进行纤维网的横向铺叠后进入下一联的加工,最后进入成条机。在成条机中,毛网被切割成若干个小毛带,最后经搓条皮板搓成光、圆、紧的小毛条(即粗纱),并卷绕在木棒上形成粗纱饼(图3.41)。加工过程中,由剥毛辊—锡林—工作辊组成的若干个梳理环进行分梳纤维束、均匀混合及转移纤维的工作(梳毛机上锡林、工作辊、剥毛辊、道夫等机件上都包覆着专用针布)。
图3.40 粗纺梳毛机
图3.41 粗纺梳毛机组成部分
1—锡林2—剥毛辊3—工作辊4—道夫
(5)细纱
毛粗纺细纱机包括环锭与走锭两种。
毛粗纺环锭细纱机工艺过程如图3.42所示。粗纺梳毛机加工的粗纱卷经退卷滚筒摩擦传动退出,进入后罗拉及压辊之间并被握持住,然后经导纱杆及针圈(或假捻器)进入前罗拉之间,在此区间因前后罗拉的速度差实现牵伸作用,针圈起到控制纤维运动、减小纱条条干恶化程度的作用。从前罗拉输出的须条经导纱器和钢丝圈后绕到纱管上,其加捻卷绕的过程及作用原理和棉纺环锭细纱是一样的。
图3.42 毛粗纺环锭细纱机工艺过程示意图
1—粗纱卷2—退卷滚筒3—后罗拉4—针圈5—前罗拉
毛粗纺走锭细纱机是一种周期性动作的纺纱机,细纱是被分段纺成的,生产效率低,但纺制的细纱质量较高,尤其在加工一些特种纤维(如高支单股羊绒)时,有其独到之功效。走车式的走锭细纱机的工艺过程如图3.43所示。粗纱卷在退条滚筒作用下退条,经给条罗拉送出,再借助张力杆和导纱杆的作用绕在与锭子一起回转的筒管上。锭子装在车筐内,而车筐装在车轮上,车轮携带锭车沿轨道往复移动。锭车向外移动称为“出车运动”,向内移动称为“进车运动”。锭尖和给条罗拉是两个握持纱条的钳口。出车运动时,二者的相对速度和距离均大于给条的速度和长度,所以纱条受到牵伸。牵伸的同时,锭子回转。锭子每回转一周,纱圈就从锭尖脱下来一圈,从而给纱条加上一个捻回。纱条滑脱时会产生一定的振荡,使捻回向前传递。当小车走到最外位置时,锭子高速回转且与原回转方向相同,从而追加捻度。锭车回程中,张力弓和卷绕弓缚住粗纱,锭子旋转将捻过的毛纱以一定的成型方式卷绕到管纱上。可以看出,在走锭细纱机中,牵伸和加捻在水平方向进行,且加捻和卷绕过程不是同时进行的,即加捻的时候不卷绕,卷绕的时候不加捻。
图3.43 毛粗纺走锭细纱机工艺过程示意图
1—粗纱卷2—退条滚筒3—给条罗拉4—张力杆5—导纱杆6—锭子
走锭细纱机加工的纱线均匀度好、毛羽少、手感柔软,但是效率低、占地大、劳动强度大。
(6)后加工
单纱纺好后,需要根据产品用途和性能要求进行后加工。粗纺成品若是单纱,需经过络筒机去除纱疵,制成筒子型式,可进行织造;若需股线加工,在络筒之后还要进行并纱及倍捻;若要求成品为绞纱型式,则需进行摇纱。
粗纺纱纱线线密度大,毛羽多,线体蓬松,所成织物表面有细密的绒毛,织纹一般不显露,手感温暖、丰满,富有弹性。
3.2.2.2 精梳毛纺系统
精梳毛纺系统主要用于生产精纺呢绒、绒线、长毛绒等用的纱线。对原料要求较高,一般不搭用回用原料,纺制的纱支线密度较低,为13.9~50tex,且经纱多用合股线。纱内纤维较平顺,伸直度好,表面较光洁,强力较高。
毛织物生产采用匹染工艺,即成品染色,染色产生的疵点不易弥补,并且颜色单一,只适合单色产品生产,但是纺纱工艺流程短,成本低,效率较高。具体流程如下:
(原毛)→初加工→毛条制造→混条→(4~5道)针梳→(1~2道)粗纱→细纱→后加工
采用条染工艺时,纺纱加工流程如下:
(原毛)→初加工→毛条制造→条染复精梳→混条→(4~5道)针梳→(1~2道)粗纱→细纱→后加工
精纺流程相当长,所以行业发展中逐步分解形成了针对某一部分的专门性加工厂,如初加工厂生产洗净毛;毛条制造厂生产精梳毛条;纺纱厂进行精梳纱线的生产及后加工。
(1)初加工
与粗梳毛纺流程中的初加工工序一样,精梳毛纺加工时也是首先选毛,然后进行开毛、洗毛和烘毛。不同点是制得的洗净毛不需炭化除草杂,可直接进入毛条制造工序。(www.daowen.com)
(2)毛条制造
在纺制精梳毛纱前,先要把洗净的散毛加工成精梳毛条,该过程称为毛条制造工程。其任务是根据精梳毛纱的品质要求,将各种不同的洗净毛或毛型化纤,经过和毛加油、梳理、除杂,制成具有一定重量、结构均匀、品质一致的精梳毛条。毛条制造的生产过程大多为:
配毛→和毛加油→梳毛→理条→精梳→整条
①配毛及和毛加油。精纺产品的配毛方式可采取散毛搭配或毛条搭配两种。前者是为了保证毛条的质量,在梳毛以前进行搭配;后者是为了保证精纺毛织品或毛纱的质量,将各种毛条在复精梳工序中的混条机上进行搭配。
精纺加工中的和毛加油与粗纺加工一样,也是通过对原料添加和毛油和水以减小摩擦,保护纤维,减少静电,通过机械作用进行纤维块的开松与均匀混合。
②精纺梳毛。精纺梳毛的任务是通过梳毛机上各滚筒表面针齿间的反复梳理和叠合,使块状或束状原料成为单纤维并完成混合任务,同时除去杂屑、粗腔毛、短纤维等杂质,最后将纤维理直,形成毛网,再聚集成条。
精纺梳毛机的工艺过程如图3.44所示,经混合后的原料由自动喂毛机定时定量喂入,先经胸锡林C1、C2进行预梳,再经除草辊M初步开松、去草后,进入大锡林C,并受其上多只工作辊W、剥毛辊S与大锡林C共同的反复分梳作用,成为单纤维状态且混合均匀后,由道夫D转移、斩刀d剥毛,形成毛条圈放到条筒E内。
图3.44 精纺梳毛机工艺过程示意图
f1~f6—喂毛罗拉C1,C2—胸锡林B1~B3—打草辊C—大锡林S1~S9—剥毛辊W1~W9—作锟M—除草辊K—分梳辊D—道夫d—斩刀E—毛条筒
精纺梳毛工序的混合、理直、除杂作用并不十分充分,需要在以后的加工过程中逐步完善。
③理条与整条。制条过程中,在精梳前后分别要进行理条与整条。理条与整条时所用机器都是针梳机。针梳机的主要作用是通过混合、梳理、牵伸等作用,使毛条中纤维平行伸直,同时改善毛条的色不匀和重量不匀,加工成后道工序所需要的、符合定量要求的毛条。虽然在精梳毛纺中,针梳机被反复应用在制条工序和前纺,但不同阶段所用的针梳机型式和制品型式有所差别。
针梳机的工艺过程大致相同,图3.45所示为其中一种。毛条由毛球或条筒退绕后,经导条罗拉、导条棒进入由后罗拉、前罗拉、梳箱组成的牵伸机构,再圈放到条筒中或卷绕形成毛球。牵伸作用的完成是因为前后罗拉有速度差,使整个须条被抽长拉细,牵伸区中的针板用以控制牵伸区中的纤维运动,减小纱条不匀的产生。
④精梳。因精梳毛纱对细纱条干和外观质量要求较高,而梳毛和理条下机的毛条中存在大量的短纤维以及毛粒、草屑等杂质,不利于后道纺纱过程的顺利进行。故在理条针梳后,设置精梳工序,目的是提高毛条中纤维的平均长度,去除前道工序残留的毛粒、草屑,进一步使原料混合,使纤维平行伸直。精梳工序是毛条制造中的关键工序,它直接影响精梳毛纱的质量和成本。毛精梳机(图3.46)的工作原理和棉精梳机一样,都是周期性地握持梳理。上下钳板握持须丛的尾端,圆梳梳理须丛的头端,没被钳板握持住的短纤维被分离出来,杂质也随之分离并跟随圆梳转动,最后被排除。圆梳梳理的同时,拔取车摆向钳板,拔取罗拉反转,退出一个梳理过的纤维须丛长度。须丛叠合后,拔取罗拉握持须丛头端,顶梳梳针插入须丛,梳理须丛的尾端。当须丛从顶梳针齿间拽过时,没被拔取罗拉握持的短纤维及杂质滞留在顶梳后,会在下一次圆梳针齿经过时被带走并排除掉。
精梳后的毛条因为是由须丛搭接聚合而成,因此,毛条强力低,并存在周期性不匀,必须再经过整条,即2~3道针梳的加工,以改善毛条的质量,并由末道针梳加工成毛球形式,便于运输和贮存。
图3.45 针梳机工艺过程示意图
1—毛条筒2—导条罗拉3—导条棒4—后罗拉5—针板6—前罗拉7—出条罗拉8—喇叭口9—圈条压辊10—毛条筒
图3.46 毛精梳机工艺过程示意图
1—钳板2—顶梳3—圆梳4—拔取罗拉
(3)条染复精梳
精梳毛纺产品生产中大量应用的染色方法有匹染、条染两种。匹染染色产生的疵点不好弥补,并且颜色单一,只适合单色产品生产;条染则适合加工多色混合产品或混纺产品。
条染中可将不同成分、不同色泽的毛条按不同比例搭配混合,纺制色彩丰富、品种多样的精纺产品。条染纱条干均匀、疵点少,制成品混色均匀,光泽柔和,手感和内在质量都较高。国内外大多数精梳毛纺织染厂加工所用的毛条均从毛条厂购买,加工时还要进行条染复精梳工序。
精梳毛条染色之前要在针梳机上绕成松式毛团,以便于毛条装入染缸和保证毛条染色质量,如图3.47所示。染色后经脱水再进入复洗机洗去浮色和油污,同时加入适量和毛油和抗静电剂增加毛条的可纺性。烘干后的复洗毛条经混条机(使其配色混合均匀)、针梳机(使其纤维顺直并变重)后,再进行复精梳,梳松毛条并去除毡并,使纤维进一步平行顺直。复精梳后的毛条在经过两道针梳机的并合梳理后,消除毛条的周期性不匀。
图3.47 染色机与染色毛球
(4)混条
毛条或条染复精梳后的毛条送入纺纱厂进行纺纱。
混条机将若干根不同性质(如线密度、长度)、不同纤维(如羊毛、化纤、其他动物毛)、不同颜色的条子,经过并合、混合和牵伸,制成下道工序所需要的毛条,同时,根据毛条的含油情况,在混条机上加入适量的和毛油,以保护纤维的性能,防止产生静电。
(5)针梳。排列在粗纱工序前的针梳工序,也以混合均匀为主,且将喂入品逐步抽长拉细成符合粗纱机喂入的定量,称为练条针梳。
(6)粗纱。粗纱工序为前纺的末道工序,任务是把前道针梳后的须条再牵伸到一定的线密度,同时进行加捻或搓捻(假捻),以增加纤维间的抱合力,供后道细纱工序加工。
精梳毛纺所用的粗纱机包括有捻粗纱机和无捻粗纱机两种。
有捻粗纱机除了零部件较大外,结构和工作原理与棉型粗纱机基本相同,如罗拉牵伸、锭翼加捻、筒管上进行卷绕。不同点在于牵伸机构为三罗拉双胶圈滑溜控制牵伸机构,这样可以达到控制较短纤维运动,同时又使长于隔距的纤维顺利通过,从而保证粗纱条干均匀。有捻粗纱加工的特点是卷装大,粗纱强度好,退绕时不易起毛,纺细纱时断头少;缺点是产量较低,机构较复杂,挡车操作和保养麻烦。
无捻粗纱机前罗拉输出的须条进入搓捻机构,纤维紧密聚集在一起,被搓成光、圆、紧的粗纱,再卷绕到筒管上,卷绕成圆柱形的粗纱卷装。无捻粗纱特点是车速高、产量高,但强度差、易起毛,适用于纤维细、卷曲度大的纯毛产品。
(7)细纱。毛精纺细纱机与棉纺细纱机的基本结构、工作原理及工艺过程基本相同。它与棉纺细纱机的主要区别在于,机器部件尺寸和罗拉隔距较大,而且采用双胶圈滑溜牵伸型式。
(8)后加工。根据精梳毛织品的需要,从细纱机出来的单纱还需要并合加捻成股线,以增加强力,去除外观疵点,加大卷装容量,为后道生产做好准备。
通过自动络筒机对纱线重新进行卷绕,可以增大容量,并通过清纱器进一步消除纱线上的杂质和疵点。通过高速并线机两根或多根单纱的并合,可避免纱线张力不匀,同时使毛纱经过清纱装置,除去纱中的杂质、毛粒、飞毛、粗节等疵点,并增加卷绕容量,提高后道工序的生产效率。采用倍捻机将并线机上并好的毛纱加上需要的捻度,以提高纱线的张力、均匀度、光洁度,增加弹性和改善手感。
羊毛纤维投入生产后,经过各道工序反复受力及摩擦,会产生内部应力和静电,影响后道的生产。而加捻后的毛纱有较大的回弹性,易退捻松解。为此,采用蒸纱的方法来达到消除羊毛内的应力和静电(图3.48)。蒸纱时,蒸纱罐抽真空,预热水送入后很快煮沸,蒸气即向毛纱内层渗透,经一定时间后,便能达到蒸纱的目的。
3.2.2.3 半精梳毛纺系统
图3.48 蒸纱机
生产厂加工较粗的25~50tex纱时,一般采用半精梳系统加工。
传统半精纺的加工流程为:
(洗净毛)→和毛加油→梳毛→(2~3道)针梳→粗纱→细纱→并捻筒→(半精纺纱)
采用棉纺设备对毛纤维进行纺纱加工的流程为:
毛纺和毛机→梳棉机→棉并条机→棉粗纱机→棉细纱机→络筒机→并纱机→倍捻机
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