纺织技术 | 玄武岩长丝开发生产实践

武汉裕大华纺织有限公司利用企业已有设备条件，技术资源，调整产品结构，通过高校指导、企业研发的思路，经过努力，克服生产中遇到的各种困难，成功开发出了玄武岩包芯包缠纱，赢得市场认可，在提高产品附加值且增加企业生产效益的同时，提升了企业在行业中的知名度。

玄武岩是一种基性喷出岩,由火山喷发出的岩浆在地表冷却后凝固而成的一种致密状或泡沫状结构的岩石，筛选高纯度玄武岩矿石，通过酸洗液去除杂质，将纯化矿石投入熔炉，在1500～1600℃高温下持续加热2～4小时，当熔融体达到理想状态，便会通过底部的铂金漏板流出：这块价值数十万元的漏板布满细小孔洞，每一个孔洞都能“吐出”一根纤维丝。采用玄武岩长丝制成的布料能在-260℃～700℃极端温度环境下长期使用，还能抵御1000摄氏度以上的短时高温，目前已广泛应用在防火毡、汽车刹车片、防弹衣、炮筒隔热罩等产品上。

1.原料指标

芳纶1313纤维，烟台泰和公司，其主要技术指标：细度1.67dtex，长度51mm，干强4.72cN/dtex，伸长率31.77%，回潮率6.47%。

阻燃锦纶纤维，上海安凸公司，其主要技术指标：细度1.67dtex，长度38mm，干强3.87cN/dtex，伸长率67.98%，回潮率5.46%。

玄武岩长丝，襄阳汇尔杰公司，其主要技术指标：细度72D，加S捻。

2.纺纱工艺流程及主要工艺技术措施

设计思路：玄武岩长丝容易断，没有正常长丝柔软度，需要其他阻燃长丝缠住组成玄武岩复合丝，再把它当做长丝用，采用阻燃短纤维包住。常见阻燃纤维，聚酰亚胺太贵，芳纶强力，价格适中，阻燃粘胶，阻燃腈纶，强度低，消防员负重大，对衣服强力要求高，为此选择50%芳纶1313藏青色，加50%阻燃锦纶做粗纱。

玄武岩复合丝：使用强度更高的聚碳酸酯长丝，由于常规的聚碳酸酯很难做细，为此定制9孔喷丝板，把聚碳酸酯做成20D/9F，再和玄武岩长丝，先络丝并在一起，再上日发长丝倍捻机，加S捻30捻/10cm，组成玄武岩复合丝。

F13（藏青）/阻燃锦纶50/50粗纱：FA002A圆盘抓棉机→FA029多仓混棉机→JWF1115型开棉机→FA1203型梳棉机→TMD81S型并条机→JWF1316二并→JWF1458A粗纱机

F13（藏青）/阻燃锦纶50/50粗纱+玄武岩复合丝：FA506型细纱机→村田21C自动络筒机。

3.各工序主要工艺参数及技术措施

3.1 前端处理

3.1.1 养生

芳纶1313和阻燃锦纶均采用按照一定比例稀释后的非离子抗静电剂养生，盖塑料布放置24小时以上。现在芳纶1313的技术成熟，静电不大，但是阻燃锦纶本身电不大，在生产过程中却极易产生静电，容易发生缠锡林，缠罗拉、皮辊。我司经过2年研发，发现阻燃锦纶打开包装袋，在阴凉处放置3～6个月，经过自然降解，生产时会比原料厂刚生产出来的阻燃锦纶在纺纱厂投产时静电小很多。

养生后的纤维在使用前，要多看几个地方，查验纤维经过养生后的干湿情况，防止有的地方没有干，纤维经过梳棉梳理时易打坏针布。尤其是养生纤维靠近底层部位，养生液经过重力沉降，堆放纤维的底层会最后干，可以每隔12小时翻一次，这样不同区域干燥程度接近。

3.1.2 混合

F13/阻燃N50/50：先把2种纤维扇形分布，各4块交叉放置在圆盘，均匀抓取后输送到打包机打包，再上圆盘生产。

3.2 开清棉工序

清花采用“勤抓少抓、降低速度、充分混合”的工艺原则。抓棉机打手转速600r/min（需对电机装变频降低速度）,抓棉小车运转率控制在95%左右。

由于芳纶1313，阻燃锦纶都是51mm长，抓棉机抓取过多，容易缠在刀片上，为此减少刀片抓取量，降低速度，勤抓少抓，同时还能增加混合程度。

芳纶1313，阻燃锦纶，原料价格较贵，要提高制成率，可以把精开尘棒最紧点隔距12mm调小到10mm，减少落纤维。

3.3 梳棉工序

梳棉工序采用“放大隔距，少梳少落，保护设备”的工艺原则。

由于这2种纤维没有杂质，长度长，原料贵，没有必要过度分梳，故锡林速度365rpm，刺棍速度720rpm；盖板五点隔距12 11 10 10 11英丝，放大盖板五点隔距，有利于减少纤维在锡林-盖板工作区的揉搓，导致的棉结，缠在针布上，损坏设备。纤维长度越长，越容易绕在针齿上，不容易转移到工作区。因此生产51mm长度纤维，五点隔距适当放大，增加工作区容纤量。同时在保证盖板花能顺利出来的情况下，降低盖板速度，提高制成率。盖板线速度180mm/min。生条定量23g/5m。重量不匀率1.5%以内。有条件的企业可以检测棉结，2粒/g以内，短绒率2.5%以内。

锡林针布选用AC2035×01740，道夫针布AD4030×01890D，刺辊针布选用AT5010×5030,盖板针布选用MCH52。

3.4 并条工序

并条工序在生产中，采用“大隔距，中速度，轻加压，充分混合”。

头并采用8根生条的并合方式。由于芳纶1313与阻燃锦纶纤维密度不同，清梳联第一台梳棉机和最后一台梳棉机负压不同，第一台梳棉机和最后一台梳棉机的生条中2种纤维比例不同，为了2种纤维比例一致性，把生条按照顺序编号，在头并首尾搭配使用。头并采用1.8～1.9的后区牵伸倍数，拉直前弯钩纤维。由于在圆盘已经混了一次，出于减少棉结考虑，采用二并。二并充分混合，后区牵伸倍数1.15。改善条干，采用6根并和。一二并采用处理过的抗静电皮辊，由于纤维长，纤维之间抱合比38mm纤维强，不易开高速，重加压，这样会造成牵伸力过大，扯断纤维，为此采用中等速度，轻加压。末并乌斯特条干控制在3.0%以内，重量不匀率控制在0.5%以内。

表1 并条工艺参数

3.5 粗纱工序

粗纱工序采用“双定量、大隔距、小捻度”的工艺原则，由于细纱要做包芯包缠，为了提高包覆率，创造性做一种小定量粗纱起包缠作用，一种大定量粗纱起包芯作用，粗纱定量分别是4.5g/10m，7.0g/10m。同样纤维，51mm比38mm粗纱捻系数要小，捻系数设计60。罗拉隔距要根据纤维长度放大，保主牵伸区域牵伸开。

表2 粗纱工序的工艺配置

后区牵伸放大，弥补罗拉隔距由于受设备限制无法按照正常隔距工艺原则设计隔距。粗纱的条干CV%控制在3.5%以内，粗纱重量不匀率控制在0.6%以内。

3.6细纱工序

细纱采用“大钳口，大罗拉隔距，AB纱模式”的工艺原则，由于2种纤维均是51mm，罗拉隔距放大到超过纤维长度，但无法按照38mm纤维设计罗拉隔距的工艺原则设计51mm罗拉隔距，保证能牵伸开，不出硬头。由于紧密纺纱在网格圈上集聚纤维，纤维呈现不规则圆柱形状，不是扁平形状，包芯效果不好，为此采用环锭纺纱，7.0g/10m粗纱包芯玄武岩复合丝，4.5g/10m粗纱在7.0g/10m粗纱左边包缠细纱。此设计是经过多次开发，发现如果2个粗纱一样定量，玄武岩复合丝被左边粗纱拉扯往二个粗纱中间转移，形成赛络包芯效果，需要的包芯包缠效果弱化。而如果采用左边粗纱小定量，纤维根数少，对玄武岩复合丝往2个粗纱中间拉扯的作用减弱，能更好的形成包芯包缠效果。

为了提高包芯包缠效果，导纱钩的圆圈减小，比纱的直径略微大一点即可，避免细纱在卷绕时，在导纱钩的圆圈内形成圆环，这样会造成纱在前钳口加捻，包芯的不稳定。粗纱采用2.5x4mm的小喇叭口，限制粗纱移动，关闭导纱动程，7.0g/10m粗纱，玄武岩复合丝，一直到导纱钩，都在一个纵向平面上，这样能提高包芯效果。

由于玄武岩复合丝有扭矩，为此需要拉直玄武岩复合丝，避免玄武岩复合丝扭在一起，增加细纱断头，简单的办法是改造吊锭里面弹簧，尺寸为0.9x14x35，或者把玄武岩复合丝在倍捻上做成氨纶丝纸管大小，放在滚筒上，在细纱生产时，滚筒转动，与前罗拉牵伸比1.03。

表3 细纱FA506的主要工艺参数

图1 玄武岩复合丝

图2 氨纶丝纸管大小玄武岩

图3 玄武岩复合丝退绕

方式：图1—做成氨纶丝纸管大小；图2—复合丝在滚筒上退绕；图3—玄武岩复合丝会有小辫子

由于纤维长，牵伸力大，外加关闭动程，对皮辊损伤大，皮辊硬度加大，采用70度皮辊，减少皮辊损耗。

玄武岩复合丝，有S捻，在细纱加Z捻，会抵消一部分捻度，实际测细纱捻度40～50捻/10cm左右，观察细纱：（1）手摩擦细纱，看短纤维与玄武岩复合丝脱离情况。（2）捻度设计是否满足织造要求。（3）看玄武岩复合丝断裂情况，断的多，则需要修改工艺。

3.7 络筒工序

络筒使用村田21C的自动络筒机，配乌斯特二型电清。自络采用“低速度、中等张力”的工艺原则。由于玄武岩复合丝无法接头，只能短纤维打结产生强力，因此各个工序提高生产质量，络筒少接头，尽可能保护纱线，每次接头，都是一个低强。同时络筒速度不能高，玄武岩复合丝与短纤维之间摩擦力小于正常涤纶，锦纶长丝与短纤维，速度高，会增加玄武岩复合丝与短纤维之间的滑移，这种滑移在后工序整经，织布等，逐步放大，在布面形成疵布。

4.结论

纺好F13（藏青）/阻燃锦纶50/50+（72D玄武岩+20D聚碳酸酯） 18.5支环锭纱，着重点是：

（1）根据玄武岩长丝性能，合理设计工艺方案，单独玄武岩长丝极易断裂，无法正常退绕，需要缠其他长丝保护玄武岩，这种长丝强力越高越好，选择聚碳酸酯长丝，由于聚碳酸酯常规没有20D，需要定做喷丝板生产20D长丝。

（2）短纤维粗纱既要考虑价格，又要考虑生产便利性，还要考虑布的指标，聚酰亚胺太贵，阻燃粘胶虽然能增加吸湿透气，穿着舒适性，但是强力低，消防员背着消防装置，负荷重，消防服必须强力高，耐磨，这样才能起到保护作用。

（3）细纱采用包芯包缠方式，结合多次研发经验总结，粗纱做成2种定量，大定量包芯，小定量包缠，此外环锭纺包芯包缠效果好于紧密纺纱的包芯包缠效果。另外玄武岩复合丝在退绕时需要给予一定张力拉直玄武岩复合丝，避免玄武岩复合丝扭在一起增加细纱断头。

（4）玄武岩复合丝无法像锦纶长丝、涤纶长丝那样接头产生强力，为此络筒尽可能少切纱，保护纱线，减少强力低的纱段。

作者：曾令玺、吴汉林、梅恋（武汉裕大华纺织有限公司）

编辑：中国纱线网，转载请注明出处

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