棉、毛、丝、麻纺纱工艺比较

短纤维纺纱工艺比较摘要棉、羊毛、绢丝、苎麻都是常见的天然短纤维，由于它们的纤维长度与性质的差异，所采用的纺纱方法与纺纱工艺也有所不同。本文针对棉、羊毛、绢丝、苎麻这四种天然短纤维，讨论其纺纱方法与工艺，对它们的工艺流程，初加工方式，开松梳理作用，成条作用，成纱及后加工作用进行比较分析，得出了它们纺纱工艺之间的异同点。关键词短纤维；纺纱；羊毛；绢丝；苎麻纺纱作为一门工程技术，加工对象是纤维集合体，其实质就是将纤维由杂乱无章的状态变为纵向有序排列的加工过程。目前常用的纺纱原料主要是天然纤维和化学纤维两大类，其中天然纤维主要包括棉、毛、丝、麻等纤维，使用天然纤维纺纱已有久远的历史。棉、毛、丝、麻虽然都是天然纤维，但是它们各具特点，某些纤维性质差异非常显著，纺纱性能差别很大，至今难以采用统一的加工方法制成细纱。本文通过阅读大量书籍、文献等参考资料，选择棉、羊毛（毛）、绢丝（丝）、苎麻（麻）这四种常见的天然短纤维，对它们的纺纱工艺进行比较。纤维的性能对纺纱的影响很大，其中，纤维长度对纺纱的设备和工艺的影响尤为突出。目前的短纤维纺纱系统，主要有两大类：棉型纺纱系统和毛型纺纱系统。棉型纺纱系统，适合加工的纤维长度为25~50mm，主要用来加工棉纤维；毛型纺纱系统，适合加工的纤维长度为70~110mm，可以用来加工羊毛、苎麻、绢丝等天然纤维。这两种纺纱系统由于纤维长度差异较大，因此，尽管纺纱原理是相同的，但在加工设备、加工流程和加工工艺上有较大区别。本文主要针对棉、羊毛、绢丝、苎麻纺纱的工艺流程、初加工、开松梳理、成条、成纱及后加工五个方面进行比较。1棉、毛、丝、麻纺纱工艺流程比较随着纺织机械的发展和纺纱原理的日趋完善，经过长期的实践形成了棉纺、毛纺、绢纺、麻纺专门的纺纱系统，它们的工艺流程各不相同。1.1棉纺纺纱工艺流程棉纺纺纱工艺流程根据原料的性能及对产品的要求，棉纺纺纱工艺流程主要可分为普梳工艺流程、精梳工艺流程、废纺工艺流程，如图1所示：（a）普梳工艺流程（b）精梳工艺流程（c）废纺工艺流程图1棉纺纺纱工艺流程1.2毛纺纺纱工艺流程毛纺纺纱工艺流程根据产品的质量要求及加工工艺不同，毛纺纺纱工艺流程主要可分为，粗梳毛纺系统，精梳毛纺系统，半精梳毛纺系统，如图2所示。（a）粗梳毛纺工艺流程（b）精梳毛纺工艺流程（c）毛条制造工艺流程（d）条染复精梳工艺流程（e）半精梳毛纺流程图2毛纺纺纱工艺流程1.3绢纺纺纱工艺流程绢纺纺纱工艺流程较长，根据制绵的工艺不同又可分为圆梳制绵和精梳制绵，如图3所示：（a）绢纺纺纱工艺流程（b）圆梳制绵工艺流程（c）精梳制绵工艺流程图3绢纺纺纱工艺流程1.4麻纺纺纱工艺流程麻纤维种类较多，目前较为成熟的纺纱系统由苎麻纺纱，亚麻纺纱等，其中苎麻纺纱工艺流程如图4所示。图4苎麻纺纺纱工艺流程1.5棉、毛、丝、麻纺纱工艺流程分析图1~4分别描述了这棉、羊毛、绢丝、苎麻这四种短纤维纺纱的工艺流程，对比可以发现，棉纺的纺纱工艺流程明显较短，各道工序所用的设备也较少。在毛纺工艺流程中，毛条制造也可以作为单独的成品毛条销售，对于产品质量要求高的毛条染色产品，还需要经过条染复精梳工艺，即对毛条染色并再次进行精梳工艺。绢纺工艺流程中，经初加工得到的精干绵需要经过圆梳制绵或精梳制绵得到精绵后纺纱，圆梳制绵工艺流程长，劳动强度大，制成的精绵绵粒少；精梳制绵类似毛条制造，工艺流程虽短，但质量不如圆梳制绵。苎麻纺纱一般借用精梳毛纺系统的成套设备进行纺纱，只是对设备进行局部改造，并且工艺流程与棉纺工艺流程类似。2棉、毛、丝、麻纺纱初加工分析比较从棉株上摘下的籽棉，绵羊上剪下的羊毛，丝织业的下脚料，茎干上剥下的麻皮，它们是天然纤维的原始状态。在这些原料中，含有多种不同的成分，不能直接进行纺纱加工，所以需要对这些原料进行初加工，除去纤维原料中的碍纺成分，增加这些天然纤维的可纺性，使纤维符合纺纱要求。这些原料的成分及初加工方法等对比如表1所示。表1短纤维原料的初加工对比籽棉原毛绢丝原麻主要成分纤维素棉籽、糖类物质脂质、果胶、灰分等蛋白质羊脂、羊汗、羊粪草刺、茎叶、沙土丝素、丝胶色素、蜡质、脂肪无机物纤维素、半纤维素果胶、木质素、蜡质水溶物、灰分碍纺成分棉籽、糖类物质各种杂质丝胶、各种杂质非纤维素胶质初加工方法轧棉、脱糖机械与化学结合精炼脱胶初加工目的除去原料中碍纺成分，提高纤维可纺性工艺流程锯齿或皮辊轧棉喷洒防黏助剂选、开、洗、烘（炭化）精炼前处理精炼精炼后处理两煮法两煮一练两煮一漂两煮一漂一练初加工产品皮棉（原棉）洗净毛精干绵精干麻从表1短纤维原料的初加工对比可以看出，这些天然短纤维原料都含有较多的碍纺成分，短纤维的初加工的共同点是通过一系列的物理或化学处理方法，除去这些碍纺成分，得到符合纺纱要求的初加工产品。由于各种原料的碍纺成分不同，对于不同的天然纤维，它们的初加工工艺及方法不同。籽棉中的棉籽与糖类物质不能在织物后整理中除去，是主要的碍纺成分。棉籽是棉花作物的种籽，可以通过机械打击除去，根据初加工的机器形式不同，可分为锯齿轧棉和皮辊轧棉两种方式，通过皮辊与刀片或者锯齿的作用，使棉籽与纤维相互分离。对于籽棉中的糖类物质，可以采用生物或化学的方式脱糖，如喷水给湿法、汽蒸法、水洗法、酶化法等方法除去糖分，目前普遍采用的是喷洒纺黏助剂的方法。原毛中含有较多的生理夹杂物和生活环境杂物，严重影响毛纺加工。原毛首先经过选毛，然后通过开毛、洗毛、烘毛、炭化等一系列机械与化学方法，除去各种杂质，得到符合毛纺生产要求的、比较纯净的洗净毛。开毛主要是通过开毛锡林的作用将毛块开松成松散的毛束，尽可能的清除其中的土杂；洗毛是通过乳化法或溶剂法洗去羊毛脂、羊汗、植物性杂质等得到洗净毛；烘毛是将洗毛机压水辊出来的洗净毛进行烘干，控制洗净毛的回潮率。对于粗纺羊毛的初加工，还需要经过炭化处理。炭化是利用纤维素不耐酸而羊毛耐酸这一性质除去植物性草杂，需要经过浸酸、轧酸、烘干、除炭、中和等流程可得到炭化洗净毛。绢纺原料来源较广，其主要成分为丝素与丝胶，二者虽然均为蛋白质，但只有丝素是符合纺纱加工的成分，少量丝胶可起保护作用，所以精炼的主要目的是除去大部分丝胶和油脂及尘土等杂质，制成较为洁净、蓬松、有一定刚弹性的精干绵。精炼前处理主要是对原料进行选别、扯松、除杂，以确定精练方法及工艺；精炼按原理可分为化学精炼与生物化学精炼，目前常采用的是皂碱精炼法；精炼后处理包括洗涤、脱水和干燥等工序，最终制成适合后道使用的精干绵。苎麻是目前使用较为广泛且具有较完整的纺纱体系的麻纤维，原麻中含有较多的非纤维素胶质，这种胶质主要为多糖类碳水化合物和芳香族化合物，原麻的初加工就是进行麻纤维的脱胶。脱胶目前有化学脱胶与微生物脱胶两种基本方式，目前使用较多的是以碱液煮练为主的化学脱胶。化学脱胶有较多的工艺方法，两煮法流程短，但生产的精干麻质量不高；两煮一练法生产的精干麻质量好但时间长；两煮一漂法生产的精干麻质量较好，工艺时间短；两煮一漂一练生产的精干麻质量最好，但工艺流程长，成本高，在生产过程中可根据产品需求合理选择工艺。3棉、毛、丝、麻纺纱开松梳理作用比较短纤维纺纱都需要经过梳理工序，梳理的作用主要是将纤维束进一步梳理成短纤维状态，除去细小的杂质、疵点、短绒等，并制成条子供下道工艺使用。为了进一步提高成纱质量，可以对初步梳理后的纤维再次进行精梳梳理，以提高条子质量。在梳理和精梳之前，都会进行相应的准备工艺，以适应梳理或精梳机的要求。对初加工处理后的原棉、洗净毛、精干绵、精干麻的开松梳理作用对比如表2所示。表2短纤维开松梳理作用比较原棉洗净毛精干绵精干麻圆梳精梳苎麻梳理前准备主要设备开清棉联合机组和毛机开绵机软麻机分磅、堆仓开松机主要作用开松、除杂、混合--加油--软麻、加油主要目的清除杂质，排除短绒，分散纤维束--柔软纤维保护纤维--制成开绵绵张提高回潮率增加柔软度梳理主要设备梳棉机精纺梳毛机粗纺梳毛机切绵机梳绵机梳麻机形式盖板式罗拉式联合机--罗拉式罗拉式主要目的分解单纤维、均匀混合、成条定长切断制成棒绵分解单纤维、均匀混合、成条精梳前准备主要设备条卷机并卷机并条机针梳机2~3道--针梳机X2针梳机X2主要作用并合、牵伸、制卷并合、牵伸--并合、牵伸主要目的消除弯钩、提高条子均匀度提高纤维伸直平行度--消除弯钩、提高条子均匀度提高纤维伸直平行度精梳主要设备棉型精梳机毛型精梳机圆梳机毛型精梳机加装剥取皮板的毛型精梳机作用细致梳理目的改善纤维的伸直平行度、排除短绒杂质、提高可纺性梳理前准备是对初加工后的原料进行机械或化学的加工，使其符合梳理机的喂入要求。对于所有的短纤维都需要根据产品的要求进行原料的选配，对原料进行初步的开松、除杂、混合等作用，目的都是为了清除杂质，排除短绒，分散纤维束。但是对于不同的短纤维使用的设备不同，同时也有一些不同于其它短纤维的要求。棉纺设备主要用开清棉联合机，工艺流程较长，设备较多，最终制成棉卷或棉流形式喂入梳棉机。毛纺设备主要采用和毛机，在对洗净毛开松混合的同时还进行给油加湿，通过加入乳化后的和毛油，使毛纤维具有较好的柔软性和韧性，较少纤维在梳理过程中的损伤。绢纺设备主要是开绵机，特点是输出具有一定规格、厚薄均匀的开绵绵张，供制绵工序使用。麻纺设备主要是软麻机和开松机，同时需要经过分磅与堆仓处理；由于麻纤维较硬挺，所以利用软麻机进行机械软麻；给湿加油可以增加精干麻的回潮率与柔软度，以适应梳理和纺纱要求；分磅将精干棉分为麻把以定量喂入开松机，堆仓是使油水在麻把中均匀分布；开松机除了进行开松除杂外还将过长的纤维扯断成合适的长度，并制成适合梳麻机喂入的卷装。梳理工序是利用表面带有钢针或锯齿的工作机件对纤维束进行梳理，对于几乎所有的短纤维纺纱系统，都采用梳理机进行梳理，使其成为单纤维状态，均匀混合，除去细小杂质并并聚拢成条子，但梳理机的形式有所不同。棉纤维由于纤维长度较短，采用适合短纤维梳理的盖板式梳理机，主梳理区为锡林盖板梳理区，纤维在锡林与盖板两个针面间反复、细致的梳理与混合以到达梳理目的。羊毛、绢丝、苎麻纤维由于纤维长度较长，采用适合长纤维梳理的罗拉式梳理机，原料经胸锡林预梳，除草辊开松、除草，剥毛辊、工作辊与大锡林的反复分梳作用以到达梳理的目的。对于粗纺梳毛机，由于不经过精梳及多道针梳处理，原料需要在梳毛机上充分混合，所以采用多联式罗拉梳理机，用过桥部分相连接，达到细致梳理，均匀混合的作用。绢纺中传统的圆梳制绵不采用梳理机，而是使用切绵机对超长纤维定长切断，制成一定规格的棒绵供圆梳机梳理。精梳前准备是对条子进行一定的处理以满足精梳的要求。精梳前准备工序的作用都是并合、牵伸，目的都是提高条子的伸直平行度，均匀度，改善弯钩。不同点是在棉纺工序中还需要将生条制成棉卷，供精梳机使用，这就使得棉纺的精梳准备工序的设备是并条机与条卷机或条并卷联合机的组合；而在毛纺、绢纺、麻纺的精梳准备工序中，均使用2~3道针梳机进行牵伸并合，以满足精梳机的使用及改善精梳条的均匀度。精梳工序主要是利用梳针对纤维的两端分别在被握持的状态下进行更为细致、充分的梳理，对于几乎所有的短纤维纺纱系统，精梳机的工作原理基本相同，都是改善纤维的伸直平行度、排除短绒杂质、提高可纺性。不同点是不同纺纱系统的精梳机的机构上有一定的差别，棉纺使用的是棉型精梳机，毛纺使用的是毛型精梳机，绢纺的圆梳制绵使用的是圆型精梳机，精梳制绵使用的是直型毛纺精梳机，麻纺由于苎麻纤维较粗硬，在毛型精梳机上加装往复运动的剥取皮板将麻网夹持后输送给紧压罗拉，保证了麻网中纤维的平顺与匀整。4棉、毛、丝、麻纺纱成条作用分析比较短纤维在梳理机或精梳机上形成棉网，再由剥棉装置剥下后经喇叭口聚拢成条，这些条子已经成为符合一定质量要求，为了进一步提高条子的伸直平行度与均匀度，需要对条子进行牵伸与并合，使其成为符合成纱要求的条子。棉纺、毛纺、绢纺、麻纺工艺中的成条作用如表3所示。表3短纤维成条作用分析棉纺并条毛纺针梳绢丝针梳苎麻针梳设备并条机针梳机（延展机、制条机）、针梳机针梳机作用牵伸、并合；改善条子的伸直平行度与均匀度应用梳理之后并条（2