超强捻双股纱纺纱工艺
技术领域
本发明涉及纺纱领域，更具体地说，它涉及一种超强捻双股纱纺纱工艺。
背景技术
随着时代的发展以及生活水平的不断提高，消费者对于面料质量和功能性的追求越来越高，市面上可供选择的面料纺织纱线也越来越多样化。其中，双股纱是由两股单纱合并成一股纱线来进行面料的织造，具有较高的伸缩性和强度，且面料轻薄、柔软。
相关技术，如中国发明专利申请公开号CN105369434A公开了一种含量高于50％的绢丝毛混纺双股纱的制作方法，依次通过条染复精梳、纺纱、织造、后整理制成面料；纺纱原料中羊毛的质量百分比为50％至60％，绢丝的质量百分比为40％至50％；对绢丝原料进行加工，采用拉断机拉断绢丝，将其制成纤维长度平均为40mm至50mm，长度离散小于50％，克重为5至8g/m的绢丝绒条。所述纺纱依次经过VSN混条—VSN头针—VSN二针—SH24三针—FM20P粗纱—FM20S粗纱—COGNETEX四罗拉细纱—蒸纱—自络筒—并线—倍捻—蒸纱工序，制成用于织造精纺面料的双股纱。
针对上述相关技术特征，通过该方法制成的双股纱编制成面料，该面料不具备有阻燃功能，在日常工作或户外运动过程中，该双股纱制成的纺织物遇火容易燃烧，不能适应特殊场合的应用。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的在于提供一种超强捻双股纱纺纱工艺，其纺织而成的面料具有高度阻燃的优良性能。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
超强捻双股纱纺纱工艺，其特征在于，具体包括如下步骤：
S1、按重量份数取30份～45份的长绒棉、20份～40份的涤纶长丝和15份～20份耐高温阻燃纤维在混合机内混合，随后放入抓棉机进行清棉、梳棉工序，再进行并纱、粗纱、细纱处理得到单纱；
S2、利用步骤S1制成两股单纱，两股纱线利用并捻机捻制成双股纱，锭速为6000r/min～8000r/min；
S3、将纱线蜡乳液与纺纱助剂相互混合成整理剂，调节PH为5.5～6.5，利用上蜡机将整理剂粘染在双股纱的表面；
S4、通过水喷蒸汽对双股线定型；
其中，纺纱助剂包括以下重量份数的原料：
丙烯酸弹性乳液：40份～55份；
无机阻燃助剂：5份～8份；
纳米级二氧化钛：3份～6份；
钛酸酯：1.5份～2.8份；
抗静电剂：2份～5份；
甲壳素纤维：2.5份～4.5份；
分散剂：4份～8份；
甲苯：50份～65份。
通过采用上述技术方案，添加无机阻燃助剂和钛酸酯在纺纱助剂中，可以改善织物的阻燃效果，无机阻燃助剂具有强极性和亲水特性，在丙烯酸弹性乳液类非极性聚合物体系中溶解度不高，容易成团，利用钛酸酯对无机阻燃助剂的分子表面进行改性，使无机阻燃助剂由亲水疏油的特性转变为亲油疏水的特性，改善其与丙烯酸弹性乳液的粘结力和界面亲和性，提高溶解度和分散性，从而提高该双股纱制成织物后的阻燃性能；耐高温阻燃纤维具有耐高温、阻燃和高韧性的效果，可以提高该双股纱织物的阻燃性能；甲壳素纤维呈碱性和高度的化学活性，可以改善该双股纱织物的抑菌、防臭功能。
进一步地，所述纱线蜡乳液与纺纱助剂的质量比为2:3。
通过采用上述技术方案，纱线蜡乳液涂抹在纱线表面，可以改善纱线的表面性能，提高织物的平滑度和光泽度，同时纱线蜡乳液具有分散和耐磨的作用，通过调整纱线蜡乳液与纺纱助剂的质量配比为2:3，可以提高无机助燃助剂和纳米级二氧化钛的分散性，改善织物的耐磨、阻燃效果。
进一步地，所述无机阻燃助剂由聚磷酸铵、硼酸锌和氢氧化镁按质量比为(1～4):(1～3):(1～3)的比例混合而成。
通过采用上述技术方案，无机阻燃助剂采用聚磷酸铵、硼酸锌和氢氧化镁三者按上述比例复配获得，使该无机阻燃助剂同时具有三者的优点，可以提高阻燃效果，同时降低无机阻燃助剂的使用量。
进一步地，在S2步骤中的两股所述单纱分别为S捻和Z捻。
通过采用上述技术方案，S捻为右手捻，Z捻为左手捻，采用不同捻向的两股单纱并捻，这样股线柔软、光泽度好，捻回稳定，且股线结构均衡，股线轻度比较大。
进一步地，所述耐高温阻燃纤维为聚酰亚胺纤维、间位芳纶聚酰纤维、对位芳纶聚酰纤维中的一种或两种以上的混合纤维。
通过采用上述技术方案，聚酰亚胺纤维、间位芳纶聚酰纤维、对位芳纶聚酰纤维均具有耐高温、阻燃和高韧性效果，可以提高该双股纱织物的阻燃性能。
进一步地，所述无机阻燃助剂与钛酸酯的质量比为5:2。
通过采用上述技术方案，钛酸酯对无机阻燃助剂进行改性，使无机阻燃助剂分子的表面由亲水疏油转变为疏水亲油性能，通过调整两者的配比，使无机阻燃助剂的阻燃性能发挥到最佳。
进一步地，所述分散剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐和乙二醇按质量比为1:2的比例混合而成。
通过采用上述技术方案，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐和乙二醇复配使用，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐和乙二醇可以吸附在颗粒分子的表面，降低表面张力，使颗粒分子与水具有较强的亲和力，增加对凝聚的颗粒分子表面的润湿效果，促进体系中无机阻燃助剂、三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐和纳米级二氧化钛的分散，使体系均匀，悬浮性能增加，提高体系中各组分的溶解度，改善该双股纱制成织物的抗静电、阻燃和耐磨性能。
进一步地，所述抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。
通过采用上述技术方案，通过添加三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐在纺纱助剂中，三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐的亲油基于有机分子相结合，三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐的亲水基朝向空气一侧排列，可以与环境中的水分子结合，形成单分子导电层，从而达到静电泄露的效果，提高该双股纱织物的抗静电效果。
进一步地，所述整理剂的制备方法包括以下步骤：
S01、将无机阻燃助剂和甲苯打浆混合，控制体系温度为80℃～90℃，加入钛酸酯，搅拌30min～40min，获得预混合液；
S02、将丙烯酸弹性乳液、纳米级二氧化钛、抗静电剂、甲壳素纤维和分散剂加入预混合液中，控制体系温度为40℃～60℃，搅拌10min～20min，即得纺纱助剂。
通过采用上述技术方案，预先将钛酸酯与无机阻燃助剂在特定条件下进行改性，随后再与纺纱助剂中的其他组分混合反应，该步骤简单，设备使用量较少，便于操作。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
第一、添加无机阻燃助剂和钛酸酯在纺纱助剂中，可以改善织物的阻燃效果，无机阻燃助剂具有强极性和亲水特性，在丙烯酸弹性乳液类非极性聚合物体系中溶解度不高，容易成团，利用钛酸酯对无机阻燃助剂的分子表面进行改性，使无机阻燃助剂由亲水疏油的特性转变为亲油疏水的特性，改善其与丙烯酸弹性乳液的粘结力和界面亲和性，提高溶解度和分散性，从而提高该双股纱制成织物后的阻燃性能；耐高温阻燃纤维具有耐高温、阻燃和高韧性的效果，可以提高该双股纱织物的阻燃性能；甲壳素纤维呈碱性和高度的化学活性，可以改善该双股纱织物的抑菌、防臭功能。
第二、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐和乙二醇复配使用，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐和乙二醇可以吸附在颗粒分子的表面，降低表面张力，使颗粒分子与水具有较强的亲和力，增加对凝聚的颗粒分子表面的润湿效果，促进体系中无机阻燃助剂、三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐和纳米级二氧化钛的分散，使体系均匀，悬浮性能增加，提高体系中各组分的溶解度，改善该双股纱制成织物的抗静电、阻燃和耐磨性能。
第三、通过添加三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐在纺纱助剂中，三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐的亲油基于有机分子相结合，三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐的亲水基朝向空气一侧排列，可以与环境中的水分子结合，形成单分子导电层，从而达到静电泄露的效果，提高该双股纱织物的抗静电效果。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
以下制备例、实施例和对比例中的原料来源如下表1所示：
表1-制备例、实施例和对比例的原料来源
制备例
制备例1
一种纺纱助剂，由如下重量的原料组成：
丙烯酸弹性乳液：45kg；
无机阻燃助剂：5kg；
纳米级二氧化钛：4kg；
钛酸酯：1.9kg；
抗静电剂：4kg；
甲壳素纤维：2.5kg；
分散剂：8kg；
甲苯：65kg；
其中，无机阻燃助剂为聚磷酸铵，抗静电剂为三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐，分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐。
上述纺纱助剂的制备方法，包括如下步骤：
S01、将无机阻燃助剂和甲苯打浆混合，控制体系温度为80℃，加入钛酸酯，搅拌35min，获得预混合液；
S02、将丙烯酸弹性乳液、纳米级二氧化钛、抗静电剂、甲壳素纤维和分散剂加入预混合液中，控制体系温度为55℃，搅拌20min，即得纺纱助剂。
制备例2
一种纺纱助剂，由如下重量的原料组成：
丙烯酸弹性乳液：40kg；
无机阻燃助剂：7kg；
纳米级二氧化钛：3kg；
钛酸酯：1.5kg；
抗静电剂：2kg；
甲壳素纤维：3.5kg；
分散剂：5kg；
甲苯：55kg；
其中，无机阻燃助剂为聚磷酸铵，抗静电剂为三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐，分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐。
上述纺纱助剂的制备方法，包括如下步骤：
S01、将无机阻燃助剂和甲苯打浆混合，控制体系温度为85℃，加入钛酸酯，搅拌30min，获得预混合液；
S02、将丙烯酸弹性乳液、纳米级二氧化钛、抗静电剂、甲壳素纤维和分散剂加入预混合液中，控制体系温度为60℃，搅拌15min，即得纺纱助剂。
制备例3
一种纺纱助剂，由如下重量的原料组成：
丙烯酸弹性乳液：55kg；
无机阻燃助剂：8kg；
纳米级二氧化钛：6kg；
钛酸酯：2.8kg；
抗静电剂：5kg；
甲壳素纤维：4.5kg；
分散剂：4kg；
甲苯：50kg；
其中，无机阻燃助剂为聚磷酸铵，抗静电剂为三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐，分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐。
上述纺纱助剂的制备方法，包括如下步骤：
S01、将无机阻燃助剂和甲苯打浆混合，控制体系温度为90℃，加入钛酸酯，搅拌40min，获得预混合液；
S02、将丙烯酸弹性乳液、纳米级二氧化钛、抗静电剂、甲壳素纤维和分散剂加入预混合液中，控制体系温度为40℃，搅拌10min，即得纺纱助剂。
实施例
实施例1
超强捻双股纱纺纱工艺，包括如下步骤：
S1、单纱制作按重量份数取30kg的长绒棉、40kg的涤纶长丝和15kg聚酰亚胺纤维在混合机内混合，随后放入抓棉机进行清棉、梳棉工序，再进行并纱、粗纱、细纱处理得到单纱；
S2、利用步骤S1分别制成S捻和Z捻的单纱，将S捻和Z捻的纱线利用并捻机捻制成双股纱，锭速为7000r/min；
S3、将纱线蜡乳液与制备例1获得的纺纱助剂相互混合成整理剂，调节PH为6.5，利用上蜡机将整理剂粘染在双股纱的表面；
S4、通过水喷蒸汽对双股线定型。
实施例2
超强捻双股纱纺纱工艺，包括如下步骤：
S1、单纱制作按重量份数取35kg的长绒棉、35kg的涤纶长丝和20kg聚酰亚胺纤维在混合机内混合，随后放入抓棉机进行清棉、梳棉工序，再进行并纱、粗纱、细纱处理得到单纱；
S2、利用步骤S1分别制成S捻和Z捻的单纱，将S捻和Z捻的纱线利用并捻机捻制成双股纱，锭速为8000r/min；
S3、将纱线蜡乳液与制备例2获得的纺纱助剂相互混合成整理剂，调节PH为6，利用上蜡机将整理剂粘染在双股纱的表面；
S4、通过水喷蒸汽对双股线定型。
实施例3
超强捻双股纱纺纱工艺，包括如下步骤：
S1、单纱制作按重量份数取45kg的长绒棉、20kg的涤纶长丝和18kg聚酰亚胺纤维在混合机内混合，随后放入抓棉机进行清棉、梳棉工序，再进行并纱、粗纱、细纱处理得到单纱；
S2、利用步骤S1分别制成S捻和Z捻的单纱，将S捻和Z捻的纱线利用并捻机捻制成双股纱，锭速为6000r/min；
S3、将纱线蜡乳液与制备例3获得的纺纱助剂相互混合成整理剂，调节PH为5.5，利用上蜡机将整理剂粘染在双股纱的表面；
S4、通过水喷蒸汽对双股线定型。
实施例4
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例3的区别在于，纱线蜡乳液与纺纱助剂的质量比为3:1。
实施例5
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例3的区别在于，纱线蜡乳液与纺纱助剂的质量比为2:3。
实施例6
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例3的区别在于，纱线蜡乳液与纺纱助剂的质量比为1:3。
实施例7
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例5的区别在于，无机助燃助剂为硼酸锌。
实施例8
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例5的区别在于，无机助燃助剂为氢氧化镁。
实施例9
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例5的区别在于，无机助燃助剂由聚磷酸铵、硼酸锌和氢氧化镁按质量比为2:1:2的比例混合而成。
实施例10
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例5的区别在于，无机助燃助剂由聚磷酸铵、硼酸锌和氢氧化镁按质量比为1:3:3的比例混合而成。
实施例11
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例5的区别在于，无机助燃助剂由聚磷酸铵、硼酸锌和氢氧化镁按质量比为4:2:1的比例混合而成。
实施例12
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例9的区别在于，无机助燃助剂与钛酸酯的质量比为5:2，无机助燃助剂为5kg，钛酸酯为2kg。
实施例13
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例9的区别在于，无机助燃助剂与钛酸酯的质量比为5:2，无机助燃助剂为6kg，钛酸酯为2.4kg。
实施例14
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例9的区别在于，无机助燃助剂与钛酸酯的质量比为5:2，无机助燃助剂为7kg，钛酸酯为2.8kg。
实施例15
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例14的区别在于，分散剂为乙二醇。
实施例16
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例14的区别在于，分散剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐和乙二醇按质量比为1:2的比例混合而成。
实施例17
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例14的区别在于，分散剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐和乙二醇按质量比为2:3的比例混合而成。
实施例18
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例14的区别在于，分散剂由脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐和乙二醇按质量比为3:2的比例混合而成。
实施例19
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例16的区别在于，抗静电剂为硬脂酰三甲基氯化铵。
实施例20
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例16的区别在于，抗静电剂为十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐。
对比例
对比例1
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例3的区别在于，纺纱助剂中的无机阻燃助剂由丙烯酸弹性乳液替代。
对比例2
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例3的区别在于，纺纱助剂中的钛酸酯由丙烯酸弹性乳液替代。
对比例3
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例3的区别在于，纺纱助剂中的钛酸酯和无机助燃助剂均由丙烯酸弹性乳液替代。
对比例4
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例3的区别在于，纺纱助剂中的纳米级二氧化钛由丙烯酸弹性乳液替代。
对比例5
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例3的区别在于，纺纱助剂中的抗静电剂由丙烯酸弹性乳液替代。
对比例6
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例3的区别在于，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐由丙烯酸弹性乳液替代。
对比例7
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例3的区别在于，涤纶长丝由长绒棉代替。
对比例8
超强捻双股纱纺纱工艺，与实施例3的区别在于，耐高温阻燃纤维由长绒棉代替。
性能检测试验
根据GB/T 5455-2014《纺织品燃烧性能垂直方向损毁长度、阴燃和续燃时间的测定》的方法测定多个实施例和多个对比例中纱线编织成面料后的LOI值；
根据ISO12947-2-1998《马丁代尔法织物耐磨性的测定》的方法测定多个实施例和多个对比例中纱线编织成面料后的耐磨性能，包括试样破损的总摩擦次数；
根据BS EN1149《欧盟防静电服标准》的方法测定多个实施例和多个对比例中纱线编织成面料后的抗静电性能，包括表面电阻(Ω)，表面电阻为2.5×109Ω以下，可作为纱线的优选表面电阻。
表2-实施例1-3的试验数据汇总
表3实施例3和对比例1-7的试验数据汇总
表4-实施例3-6的试验数据汇总
表5-实施例5、7-11的试验数据汇总
表6-实施例9、12-14的试验数据汇总
表7-实施例14-18的试验数据汇总
表8-实施例16、19-20的试验数据汇总
根据表3中实施例3和对比例1-3的检测数据对比可知，通过添加为聚磷酸铵和钛酸酯在纺纱助剂中，可以提高双股纱的LOI值，改善织物的阻燃效果。为聚磷酸铵具有强极性和亲水特性，在丙烯酸弹性乳液类非极性聚合物体系中溶解度不高，容易成团，利用钛酸酯对聚磷酸铵的分子表面进行改性，钛酸酯具有亲水和亲油官能团，亲水的官能团与聚磷酸铵表面形成化学键，带有亲油官能团的分子链与聚合物发生化学反应或物理缠绕，使聚磷酸铵由亲水疏油的特性转变为亲油疏水的特性，改善其与丙烯酸弹性乳液的粘结力和界面亲和性，提高溶解度和分散性，从而提高织物的阻燃性能。
根据表3中实施例3和对比例4的检测数据对比可知，通过添加纳米级二氧化钛在纺纱助剂中，可以提高织物的总摩擦次数。纳米级二氧化钛可以与丙烯酸弹性乳液分子之间形成强大的界面结合力，从而提高涂抹层的轻度、硬度、耐磨性等。
根据表3中实施例3和对比例5的检测数据对比可知，通过添加三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐在纺纱助剂中，可以减少织物的表面电阻，提高织物的抗静电能力。三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐的亲油基于有机分子相结合，三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐的亲水基朝向空气一侧排列，可以与环境中的水分子结合，形成单分子导电层，从而达到静电泄露的效果。
根据表3中实施例3和对比例6的检测数据对比可知，通过添加脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐，可以减少织物的表面电阻，同时提高织物的总摩擦次数和LOI值。脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸酯盐对无机阻燃助剂、三羟乙基甲基季铵甲基硫酸盐和纳米级二氧化钛均具有分散作用，提高溶解度，改善该双股纱制成织物的抗静电、阻燃和耐磨性能。
根据表4中实施例3-6的检测数据对比可知，通过调整纱线蜡乳液与纺纱助剂的质量配比为2:3，可以提高该双股纱缝制而成织物的LOI值和总摩擦次数。纱线蜡乳液涂抹在纱线表面，可以改善纱线的表面性能，提高织物的平滑度和光泽度，同时纱线蜡乳液具有分散和耐磨的作用，可以提高无机助燃助剂和纳米级二氧化钛的分散性，改善织物的耐磨、阻燃效果。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
