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【集萃网观察】天然有色棉是7O年代开始兴起的一种新型棉纤维[1]。由于纤维天然有色，产品不需染色加工，制品不残留化学毒素，对环境不形成污染，并具有穿着舒适、经 济效益高等特点，对它的研究已得到了各产棉国的高度重视。据预测，未来的30年，天然有色棉的产量将达到棉花产量的3O% ，有色棉成为重要的纺织纤维大类将成为必然的趋势。虽然我国对天然有色棉的研究起步较晚，但经过十多年的努力，有色棉育种研究已经处于世界的先进水平，有 色棉产量仅次于美国居世界第二，有色棉产品已经得到了一定的开发，其性能指标已达到和接近白棉指标。有色棉的主要性能见表1。
天然有色棉产品作为在国际市场上极具发展和市场潜力的绿色环保纺织品，对它的开发研究是纺织品更好地参与国际竞争的迫切要求，也是纺织品更新换代的必然要求。
我们通过对彩色棉纤维工 艺特性的系统研究，开发了系列化、能充分发挥彩色棉原料优势的绿色环保产品，并研制了相关的彩色棉配套加工技术。绿色环保理念是天然彩色棉产品生产和开发 的精髓，它必须贯穿于整个彩色棉产品的生产过程。研究内容涵盖了从纺纱、织造到后整理等彩色棉产品生产的整个过程，重点进行了彩色棉产品的高支纱线纺制、 经弹免浆织造工艺，以及非精练免烫整理技术等针对性的工艺技术的开发与攻关，在此基础上尝试了多种纤维的混纺配伍工作。通过市场调研认为，彩色棉、白棉和 绢丝蛋白纤维的混纺将是未来彩色棉产品的主体[2]，同时，天丝(Lyocell)纤维又是目前最具发展潜力的绿色环保的再生纤维素纤维，因而确定了白 棉、彩棉、绢丝蛋白和天丝(Lyocell)纤维为主要的混纺原料用于项目的研究。天丝 (Lyocell)纤维作为新一代绿色环保再生纤维素纤维，其强度高，并具有优异的湿强度。绢丝具有很高的亲肤、保健性。将这几种具有代表性的绿色环保纤 维进行组合纺纱，一方面是为了开发性能独特的绿色环保产品，另一方面也可以使两者的性能优势得到互补。天丝的高强度可以改善天然彩色棉产品的强度，同时天 丝(Lyocell)的高湿膨胀性能也可以改善产品的手感。而天然彩色棉赋予天丝(Lyocell)产品的色彩，又避免了天丝(Lyo— cell)产品复杂的后道染整工艺。
彩棉和绢丝结合是目前彩棉产品开发中的一种全新系列产品，是一种优势和特色明显的产品。彩棉和绢丝结合，不仅可以使彩棉产品获得新的品质，而且由于绢丝产品的优良的力学性能，将会明显改善彩棉产品的机械性能，因此，彩棉和绢丝原料的混纺产品，是新一代绿色环保最佳产品。
1 纱线生产
1.1 研发过程
本项目开发的天然彩色棉纱线均用环锭纺生产，在进程上大体分为2个阶段进行：第一阶段，主要研制彩棉/绢丝/天丝 (Lyocell)混纺纱线。第二阶段，主要研制彩棉/白棉/天丝(Lyo— cell)/绢丝混纺纱线。最终确定彩棉/白棉/天丝(Lyocell)/绢丝混纺纱线。
虽然现有研究已经表明彩棉具有较好的可纺性，可以适应常规纺纱，但由于其纤维短绒率高，产品棉结多，很难纺制高支 14.58 tex以上[3]，为了提高纱线的品质，需采用精梳工艺。
通过调研分析，虽然彩棉长绒棉已开发成功，使生产9.7 tex高品质彩棉纱线成为可能，然而，从目前市场情况看，根本不可能有产业用大规模的彩棉长绒棉供应，采用长绒棉生产9.7 tex彩棉纱基本不可能。这给9.7 tex彩棉/白棉/天丝(Lyo— cell)/绢丝混纺纱线的研制带来了很大的挑战。
由于彩棉不可能采用长绒棉，只有采用白棉长绒棉，以改善纺纱特性。通过工艺优化，实现了高支天然彩色棉纱线产品的开发与生产[4]。其中攻克了彩棉/白棉 /天丝(Lyocell)/绢丝混纺9.7 tex纱线技术难题，实现了9.7 tex彩棉/白棉/天丝(Lyo— cell)/真丝混纺。
本项目采用的基本纺纱工艺流程为：A002D抓棉机一 A006C自动混棉机一A036C开棉机一A092棉箱给棉机一 A076C成卷机一A186C梳棉机一A272F并条机(三道)一 FA4501粗纱一FA5O3细纱一ESPER0一M 自动络筒机。
本项目采用的基本纺纱工艺流程为：A002D抓棉机一 A006C自动混棉机一A036C开棉机一A092棉箱给棉机一 A076C成卷机一A186C梳棉机一A272F并条机(三道)一 FA4501粗纱一FA5O3细纱一ESPER0一M 自动络筒机。
1.2 9.7 tex彩棉/白棉/天丝(Lyocel1)/绢丝混纺纱线
本产品采用绢丝、彩棉混纺原料，其中白棉采用长绒棉。在前期试纺的基础上，针对2种纤维的不同特性，确定纺纱工艺为：彩棉必须经过必要的先期整理，经过精梳机的处理，除掉大部分短绒后，方能与其他原料混棉使用。
彩棉工艺流程：A076成卷机一A186F梳棉机--FA306A型并条机--SR90型条并卷机一PX2精梳机一混和给湿和毛机开松(与其他原料一起)-A002D抓棉机。
在工艺上进行了以下的调整。
1.2.1 彩棉精梳
采用短给棉工艺，减少梳理隔距，提高落棉率，充分排除短绒和杂质，控制精梳条彩棉短绒率在5%以内，落棉率在25 ～ 3O% 。
1.2.2 混和给湿开松
为了增加纤维的抱合力，先根据原料混纺比例混和，给湿适当加入平平加、甘油、抗静电剂等，置放24 h，然后开松。
1.2.3 梳棉
着重提高棉网质量，减少纤维损伤和降低生条棉结。采用轻定量、慢速、强分梳、紧隔距、快转移的工艺，充分排除短绒，减少短绒的意外产生，最大限度地减少棉 结，提高棉网清晰度。锡林～盖板隔距0.2、0.18、0.15、0.15、0.16 mm，锡林～刺辊隔距 0.2mm，锡林～道夫隔距0.13 mm，梳棉条重3.41 g/m，各部隔距要求准、紧，针布锋利，平整度好，保证纤维能够受到很好的分梳，以减少棉节，提高棉网清晰度。
1.2.4 并条
采用三道并条和顺牵伸工艺，以改善棉条内在结构，提高纤维伸直平行和混合均匀度。头并牵伸略小于并合根数，加大后区牵伸倍数，以伸直棉条后弯钩纤维;二并 采用多并合、多牵伸的工艺，消除前弯钩，并严格控制棉条定量;三并采用8倍并合8 倍牵伸的工艺。后区小牵伸配制，前区大牵伸的配制，适当减少前区隔距，有效地加强主牵伸区压力棒对慢速纤维的控制，提高纤维伸直平行度和片断均匀度。主要 工艺参数见表2。
1.2.5 粗纱
由于纺纱支数细，考虑到细纱的牵伸能力与成纱条干，遵循轻定量、小张力工艺原则，后区采用小后区牵伸。因彩棉纤维长度短、支数细、弹性差，为防止退绕过程出现意外牵伸，采用较大的捻系数。主要工艺参数：罗拉隔距22×27，后区牵伸1.152，粗纱捻系数96。
1.2.6 细纱
采用硬度小的胶辊，适当增加罗拉压力，防止皮辊、皮圈滑溜，采用2.0 mm原始钳口，缩短自由区长度，从而减少浮游纤维，加强对纤维运动的控制，提高成纱条干均匀度。减小后区牵伸倍数，加大后区隔距，后区牵伸倍数1.16。
在彩棉混纺纱的纺制中，着重对工艺的处理。清梳工序调整了工艺参数，有效地控制了落棉、短绒和杂质，并条、粗纱、细纱等工序主要是降低车速，顺利地完成了 9.7 tex/1(40/30/15/ 15)白棉/彩棉(棕)/天丝(Lyocell)/绢丝纱线的纺制，保证了高档彩棉丝织物的纱线。
2 免浆织造的弹力纱线研制
免浆织造技术对彩色棉产品具有特别和针对性的意义，这使天然彩色棉产品不需要退浆工序。通常为了织造的顺利进行，织物的经纱在织造前均 需要上浆加工，浆料主要为淀粉浆、合成浆和混合浆。在完成织造后，烧毛后首先进行的是退浆工序(如果织物经过上浆的话)。除淀粉浆和含有淀粉的混合浆可以 用淀粉酶进行退浆加工外，用碱进行退浆是最为常见的一种。该工序不仅会引起织物的剧烈色变，而且处理液的化学需氧量 COD很高，是不符合绿色环保理念的工艺。因而采用织物的免浆加工是本项目产品开发中主要的配套技术。
为了实现纱线的免浆加工，对经线的线型进行了针对性的设计。主要采用了强捻的方法，将经纱加工成股线线型。并适当调整织机的工艺参数，如适当降低织机的车速、调整梭口形状等。
在剑杆织机上，本项目研制的彩棉股线弹力纱线可以满足免浆织造。
2.1 织物设计
将彩色棉纤维与其他纤维复合(混纺、交织、并合)，开发出彩条、彩格，小花纹等具有独特风格的高档衬衫面料。
2.2 织造工艺
本项目开发的织物均采用免浆织造，其工艺流程如图1。
2.3 整理工艺
坯布检验一退卷缝头一烧毛一水洗一酶整理一烘干一免烫整理一定型一罐蒸一验布一打卷。
3 织物绿色整理技术
3.1 配套整理技术
不需染色加工，是天然彩色棉作为纺织产品最显著的绿色环保特征，然而除了染色加工外，天然有色棉产品仍需要精练甚至免烫等整理。与天然有色棉相配套的绿色环保整理工艺是有色棉产品开发中必须解决的问题。
3.2 绿色精练技术
与针织产品不同，机织产品通常认为是需要采用精练整理的，因为只有通过精练整理，机织产品才可以在后道的化学整理中使整理剂或染料获得均匀的吸附和渗透，达到均匀处理的目的。
由于天然彩色棉的绿色环保特性，高碱的精练工艺通常认为是不适应的。采用碱性果胶酶被认为是替代高碱精练的最有效手段 棉产品的酶精练是目前纺织酶应用的热点之一，其中多种酶的复配达到一步法多功能整理的效果是被业内人士看好的方法之一。然而，由于酶制剂独特的活性特性， 复配的酶制剂由于受到各自活性条件和激失活条件的限制，其整理效果与预想的差距很大，并不理想。我们开发了碱性果胶酶一酸性纤维素酶精练/生物抛光二步法 工艺。本工艺的原理在于，通过碱性果胶酶的第一步处理，去除了棉纤维表面的部分疏水物质，使部分纤维素外露，然后用酸性纤维素酶进行处理，通过对纤维素的 水解作用进一步去除疏水物质，从而达到精练加工的目的。第二步的纤维素酶处理又兼有生物抛光的功能。
果胶酶处理工艺条件：果胶酶0.05～O.1 g/L，非离子型渗透剂5.0 g/l(对于针织物可以适当减少用量)，温度55℃ ，处理时间3o~45 min，浴比2O：1，控制处理浴pH：8.O～9.0。
纤维素酶处理工艺条件：纤维素酶：2～3 g/L，温度5O℃ ，处理时间60~90 min，浴比2O：1，控制处理浴pH：4.5～5.5
3.3 无甲醛免瑟整理工艺
我们采用无甲醛免烫整理剂BTCA(1.2.3.4一丁烷四羧酸) 进行棉的免烫整理。其工艺条件为：4 %～6% BTCA，2% ～3 %次磷酸钠，控制pH在3左右，一浸一压工艺，控制带液率在 85% ，90℃烘2 min，180℃，焙烘2 min。
4 结语
该产品于2007年10月投产以来，已累计生产500万m。做到了弹性恢复性好、尺寸稳定、穿着高雅、易洗免烫、色泽艳丽柔和，深受广大消费者欢迎。
来源：胡 伟 浏
