鎳鐵纖維混紡混紡紗的工藝研究

鎳鐵纖維混紡混紡紗的工藝研究

南宋金材料和非紡織宋鐵纖維（纖維長(zhǎng)度通常小于1mm）的應(yīng)用于硬件結(jié)構(gòu)的吸收材料，但關(guān)于紡織宋鐵纖維柔性吸收材料的文獻(xiàn)很少。隨著隱身技術(shù)的不斷發(fā)展,除了在武器裝備表面涂覆隱身涂層外,通過吸波隱身篷布材料的遮覆,可以減少軍事目標(biāo)的聲、光、電、磁等特征信號(hào)實(shí)現(xiàn)隱身。現(xiàn)代隱身篷布是一種綜合性能比較優(yōu)良的隱身材料,它不僅具有傳統(tǒng)篷布輕薄、柔軟、高強(qiáng)力及“三防”的特性,更是朝著防靜電、防霉變等多功能方向發(fā)展,開發(fā)集隱身等多功能為一體的隱身篷布材料日益受到人們的重視。利用金屬纖維生產(chǎn)柔性篷布織物,可以更好地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代軍事對(duì)隱身篷布的要求。按照一般篷布材料的加工工藝,在織造完成后還要進(jìn)行阻燃整理、防水處理、涂層工藝等,我們采用了阻燃滌綸纖維與鎳鐵纖維混并的工藝,一方面縮短工藝流程,降低了成本,另一方面利用滌綸彌補(bǔ)了鎳鐵纖維性能上的不足,使其滿足紡紗及后續(xù)織造工藝的要求。經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn),認(rèn)為鎳鐵纖維的混紡比例不宜超過15%。同時(shí)考慮到篷布常用紗線線密度及對(duì)力學(xué)性能的要求,紗線線密度確定為59tex,與阻燃滌綸纖維的配比為5.56%、8.34%、11.11%和13.89%4種。1試驗(yàn)設(shè)計(jì)1.1紡織級(jí)鎳鐵纖維束絲的制備通過改變鎳鐵纖維長(zhǎng)徑比可調(diào)節(jié)其磁導(dǎo)率及介電常數(shù),使其在不同吸收頻段范圍內(nèi)對(duì)微波實(shí)現(xiàn)吸收。紡織加工對(duì)纖維的可紡性有一定要求。文獻(xiàn)指出,采用銅皮包束拉拔法可制得紡織級(jí)鎳鐵纖維束絲,并對(duì)纖維長(zhǎng)度、細(xì)度、強(qiáng)伸性能、摩擦抱合性能進(jìn)行了研究,預(yù)測(cè)了其可紡性能。試紡采用外購鎳鐵纖維牽切條,主要指標(biāo):定量9.4g/5m,纖維長(zhǎng)度38mm~40mm,直徑10μm,電阻率1.1×10-6Ω·m,斷裂強(qiáng)力3.68cN,回潮率0.18%。阻燃滌綸纖維細(xì)度2.4dtex,平均長(zhǎng)度38.1mm,強(qiáng)度3.3cN/dtex,比電阻3.1×106Ω·cm,回潮率0.89%,含油率0.07%。1.2阻燃滌綸纖維條的混并方式鎳鐵纖維與阻燃滌綸纖維的混紡有兩種方式:一種是兩種纖維在梳棉工序混和,另一種是纖維條在并條機(jī)上混和?？紤]到鎳鐵纖維成本較高,且密度大,無卷曲,在梳棉過程中損失較大,因此采用條混的方式,即將外購的鎳鐵纖維條與自制的阻燃滌綸纖維條在并條機(jī)上進(jìn)行混并。阻燃滌綸纖維預(yù)并條的生產(chǎn)工藝流程如下:FA002A型抓棉機(jī)→FA022-6(10)型多倉混棉機(jī)→ZF1102A型開棉機(jī)→JWF1204A型梳棉機(jī)(附JWF1171型喂棉箱)→FA306A型并條機(jī)(預(yù)并)阻燃滌綸纖維預(yù)并條與鎳鐵纖維條在FA306型并條機(jī)上經(jīng)一次混并,再經(jīng)以下工藝:2紡織法2.1注意棉抓棉,注意防黏卷外購阻燃滌綸纖維是一個(gè)被壓縮的包裹,在上機(jī)前要進(jìn)行一定程度的疏松。阻燃滌綸纖維具有纖維整齊度好、含雜少的特點(diǎn),且強(qiáng)力高、表面光滑、抱合力好,為防止損傷纖維,減少短絨,工藝上采用“多松少打、以梳代打、盡量少落、防黏卷”的原則。抓棉要少抓勤抓、減少打擊;梳棉工序應(yīng)適當(dāng)降低錫林、刺輥速度,由于阻燃滌綸纖維疵點(diǎn)含量少,所以宜降低蓋板速度;同時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加錫林與刺輥、錫林與蓋板、錫林與前后罩板、錫林與道夫之間的隔距。另外,為了防止靜電的產(chǎn)生,保持較大的相對(duì)濕度。梳棉工序工藝參數(shù)設(shè)置:錫林速度300r/min,蓋板速度195mm/min,刺輥速度600r/min,錫林與蓋板各點(diǎn)隔距為0.20mm、0.18mm、0.18mm、0.18mm、0.18mm,生條定量為18.6g/5m,車間溫度20.5℃,相對(duì)濕度為57%。2.2鎳鐵纖維的制備鎳鐵纖維原料是牽切條,定量為9.4g/5m。由于鎳鐵纖維斷裂伸長(zhǎng)小,纖維間摩擦因數(shù)較大,在牽伸過程中很容易被拉斷,且鎳鐵纖維是金屬纖維,表面光滑,沒有捻度,纖維條的強(qiáng)力比較低,因此增加一道預(yù)牽伸。同時(shí)鎳鐵纖維雖然是已經(jīng)梳理好的纖維條,但也經(jīng)過了壓縮,所以對(duì)鎳鐵纖維條要進(jìn)行適當(dāng)?shù)氖杷?且在并條過程中應(yīng)輕拿輕放。將6根牽切條并合,得到定量為9.355g/5m的鎳鐵纖維生條?？偁可鞛?.244倍,后區(qū)牽伸為1.74倍。車間溫度27.5℃,相對(duì)濕度58%。2.3金屬纖維條制備并條工藝是保證成紗質(zhì)量的關(guān)鍵。由于鎳鐵纖維生條中含有的并絲多,較難牽伸開,因此我們采用先混并,后三道混和的方法。金屬纖維條先與阻燃滌綸條進(jìn)行頭道混并,所得頭道混和條再與阻燃滌綸纖維條按不同方案進(jìn)行二道混并,生產(chǎn)出4種不同鎳鐵纖維含量的二道混并條子。為了保證混和均勻性,再進(jìn)行兩道并合。2.3.1距、重加壓、慢速度、輕定量的工藝原則阻燃滌綸纖維并條工序采用順牽伸工藝,采用“大隔距、重加壓、慢速度、輕定量”的工藝原則。為增加纖維的緊密性和抱合力,喇叭口以偏大為宜,使纖維抱合緊密,加強(qiáng)對(duì)纖維的有效控制以提高條干水平。2.3.2纖維排列的排列并條工序相對(duì)濕度要控制的適當(dāng)偏低,必要時(shí)對(duì)膠輥進(jìn)行專用防靜電劑處理,以減少靜電現(xiàn)象帶來的不利影響。另外,由于鎳鐵纖維是金屬纖維,會(huì)對(duì)工藝上的一些機(jī)件造成損傷,尤其是對(duì)膠輥和針布易造成損傷;并條機(jī)的速度應(yīng)該適當(dāng)降低,以避免纖維纏繞羅拉和膠輥的現(xiàn)象。排列時(shí)盡量將鎳鐵纖維條放在滌綸條中間,以利于纖維混和均勻,同時(shí)防止金屬纖維被拉斷。增大隔距、增加后區(qū)牽伸、增大壓力,同時(shí)采用較小定量、較小的牽伸倍數(shù)以利于纖維牽伸,加大膠輥硬度。主要并條工藝參數(shù)見表1。在并條工序易出現(xiàn)纖維堵塞喇叭口的現(xiàn)象,這是因?yàn)殒囪F纖維條里面有一些金屬硬塊得不到牽伸而造成喇叭口堵塞,解決的辦法是降低條子的定量和采用低車速,必要時(shí)可以更換尺寸稍大的喇叭口,以達(dá)到良好的紡紗效果。由于鎳鐵纖維條的強(qiáng)力小,造成了機(jī)后的斷條嚴(yán)重,解決的辦法只有降低車速,減小條子之間的張力,減少斷條。并條過程中還會(huì)出現(xiàn)條子纏繞膠輥現(xiàn)象,應(yīng)進(jìn)行防卷繞處理,改用抗纏繞膠輥,并降低車速,增加相對(duì)濕度。采用紅外自停裝置,否則由于鎳鐵纖維的導(dǎo)電性將導(dǎo)致自停裝置關(guān)閉機(jī)器,同時(shí)需加強(qiáng)對(duì)并條機(jī)的人工執(zhí)守。2.4紗線牽伸和并條由于鎳鐵纖維生條中含有并絲多,且兩種纖維的性能差別較大,造成在并條過程中兩種纖維的混和并不是十分理想,為改善成紗條干,粗紗工序宜采用“大隔距、輕定量、低速度、小張力”的工藝原則。適當(dāng)放大后區(qū)牽伸隔距,增大后區(qū)牽伸倍數(shù),對(duì)減小牽伸力、降低粗節(jié)數(shù)量和提高條干水平十分有利。適當(dāng)減小粗紗卷裝,以減小粗紗退繞時(shí)的拖動(dòng)張力。采用防靜電處理膠輥以改善粗紗內(nèi)在質(zhì)量。車間溫度控制在28℃,相對(duì)濕度控制在59%。阻燃滌綸纖維鎳鐵纖維混紡紗粗紗工藝配置:采用FA426型粗紗機(jī),標(biāo)準(zhǔn)干重5.6g/10m,回潮率0.4%,牽伸形式為三羅拉雙短膠圈牽伸,總牽伸7.14倍,后區(qū)牽伸1.3倍,捻系數(shù)61.9,隔距塊6.5mm,羅拉隔距10mm×25mm×37mm,上下銷鉗口隔距6.5mm,錠速680r/min。由于并條工序經(jīng)過多次混和,對(duì)纖維的損傷較大,因此所紡粗紗的短絨率較高。本試驗(yàn)是在棉紡系統(tǒng)上進(jìn)行的,由于纖維長(zhǎng)度差異較大,粗紗機(jī)的牽伸隔距很難把握,所以會(huì)造成一定的牽伸不開和一定的纖維損傷。2.5后區(qū)牽伸的影響為了保證紗線質(zhì)量,細(xì)紗工序采用“低速度、中捻度、重加壓、大鉗口”的工藝原則,減少因阻燃滌綸纖維與鎳鐵纖維混紡紗存在粗細(xì)不勻、表面光滑程度不同等性能差異,造成斷頭多、毛羽多、條干差等問題。選擇稍小的捻度和較大的后區(qū)牽伸倍數(shù),可防止纖維在后區(qū)牽伸中不能被完全牽伸開,有利于減少紗線毛羽和改善成紗條干均勻度。并且通過重加壓及適當(dāng)加大羅拉隔距來平衡由于后區(qū)牽伸減小帶來的較大牽伸力,以達(dá)到穩(wěn)定牽伸的目的。適當(dāng)降低錠速和車速,減小離心力作用和靜電積聚現(xiàn)象對(duì)細(xì)紗質(zhì)量產(chǎn)生的不良影響。選擇稍硬的軟彈性表面膠輥,可以改善條干均勻度,減少成紗粗節(jié)、細(xì)節(jié)和棉結(jié)。使用新型鋼絲圈和鋼領(lǐng)等,可以減少紡紗張力,提高成紗質(zhì)量。由于金屬纖維對(duì)機(jī)件的磨損較大,采用硬度較大的膠輥,由邵爾A65度膠輥更換為邵爾A75度膠輥。在細(xì)紗紡制的過程中,要注意控制車間的相對(duì)濕度,避免因空氣干燥而出現(xiàn)紗線纏繞膠輥的現(xiàn)象,以保證細(xì)紗工序生產(chǎn)的順利進(jìn)行。車間溫度28℃,相對(duì)濕度59%。阻燃滌綸與鎳鐵纖維混紡紗細(xì)紗工藝配置:FA502型細(xì)紗機(jī),標(biāo)準(zhǔn)干重5.262g/100m,回潮率12.23%,總牽伸8.84倍,捻系數(shù)334,隔距塊4.0mm,羅拉隔距18mm×35mm,前羅拉速度215r/min,鋼絲圈型號(hào)W321-220,后區(qū)牽伸1.29倍,錠速7380r/min。所得到單紗條干中有少量的鎳鐵并絲疵點(diǎn),即硬頭現(xiàn)象,這是由于鎳鐵纖維生條中的并絲較多,在并、粗、細(xì)的生產(chǎn)過程中,有些沒有被完全牽伸開所引起的。為了提高成紗質(zhì)量,將錠速和車速適當(dāng)降低,減小離心力作用和靜電積聚現(xiàn)象。3紗線耐磨性測(cè)試對(duì)紡制出的4種不同鎳鐵纖維含量的59tex混紡紗分別進(jìn)行成紗毛羽、強(qiáng)力和耐磨性測(cè)試,根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)采用YG020B型電子單紗強(qiáng)力儀測(cè)試紗線平均強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率,測(cè)試次數(shù)30次,拉伸速度500mm/min,測(cè)試長(zhǎng)度50cm;采用YG171B-2型紗線毛羽測(cè)試儀,按照FZ/T01086—2000標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試紗的毛羽數(shù),測(cè)試速度20m/min,測(cè)試組數(shù)10組,每組10m;采用Y731型抱合力儀測(cè)試紗線耐磨次數(shù),測(cè)試張力重錘拉力200N,測(cè)試次數(shù)30次,結(jié)果見表2。由表2數(shù)據(jù)可知,所紡的59tex混紡紗的毛羽比較多,3mm以上有害毛羽會(huì)影響織機(jī)經(jīng)紗的開口清晰度,造成織疵增加和織機(jī)效率降低;隨著鎳鐵纖維含量的增加,紗線耐磨次數(shù)逐漸減少,耐磨性呈下降趨勢(shì)。因此在織造上機(jī)前,必須進(jìn)行上漿,以利于貼伏毛羽、增強(qiáng)耐磨,保證織造的順利進(jìn)行和織物質(zhì)量的穩(wěn)定。4鎳鐵纖維添加量對(duì)紗線的影響柔性吸波材料的開發(fā)要綜合考慮紗線的多功能性和篷布材料的基本要求,以此來選定生產(chǎn)原料,通過優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),在滿足吸波性能的同時(shí)確保織物的實(shí)際應(yīng)用性。通過采用條混工藝,成功紡制出鎳鐵纖維含量為5.56%、8.34%、11.11%和13.89%4種比例59tex混紡紗,但由于鎳鐵纖維生條中的并絲較多,在并、粗、細(xì)的生產(chǎn)過程中有些沒有被完全牽伸開,造成細(xì)紗工序出現(xiàn)斷頭多、毛羽多、條干差的情況,因