一种绿色环保多功能混纺纱线的制备方法

技术领域

本发明属于纱线加工领域，特别涉及一种绿色环保多功能混纺纱线的制备方法。

背景技术

纺纱作为纺织行业的重要一环，其全流程需要经过散纤维整理、开清棉、梳棉(精梳)、并条、粗纱、细纱、染整、上浆等环节，整个环节存在工序繁多，生产过程能耗较大，污染较多等问题，因此，对纺纱流程的转型升级，促使纺纱过程向低能耗、高效率、绿色环保发展显得尤为关键。

户外运动时需要较长时间暴露在日光照射的环境中，人体容易分泌较多的汗液，如不及时处理，会造成细菌大量滋生，产生异味，增大皮肤病的患病几率，为提高夏季服装防护能力和穿着舒适性，需要开发一种集吸湿排汗、抗紫外、抑菌、除臭、凉感等功能于一体的多功能纺织品。

随着功能性纤维的需求不断提高，薄荷纤维以其独特的性能特点逐渐进入大众的视野。薄荷纤维是以纤维素纤维为基体，在纺丝过程中通过微胶囊包覆处理，将薄荷的有效成分(薄荷醇)加入纤维素纤维中。在洗涤、摩擦过程中，部分微胶囊破裂，达到长久抑菌，冰凉的效果。

吸湿快干纤维是一款添加纳米粒子的涤纶短纤，具有独特的十字异形断面，使纤维表面形成凹槽，通过虹吸迅速吸收皮肤表层湿气及汗水，并排至体外，保持体内干爽舒适，纤维内部广泛分布的纳米级陶瓷粒子，具有较高的导热系数，能够提高热传导效率，提供凉感功效。

为促进纺织行业绿色健康发展的同时，满足人们生活水平日益增长的需求，进一步提高织物的功能性，目前尚未发现将上述两种纤维按照一定比例混纺，结合改良的纺纱工艺流程进行多功能混纺纱线的制备的相关文献报道。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供了一种绿色环保多功能混纺纱线的制备方法，该方法制备的混纺纱线不仅绿色环保安全，而且具备良好的力学性能、抗紫外线性、耐洗牢度，同时兼备凉感、抗菌、除臭、吸湿快干等性能。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明的第一方面提供了一种绿色环保多功能混纺纱线，所述混纺纱线由吸湿快干纤维与薄荷纤维通过环锭纺纱工艺混纺而成，所述吸湿快干纤维与薄荷纤维的重量比为50-70：30-50。若吸湿快干纤维占比低于50％或超过70％，均会造成纱线强力降低，此区间内的配比纱线拉伸强力最优。

本发明的第二方面提供了上述绿色环保多功能混纺纱线的制备方法，包括以下步骤：

S1、纤维前处理工序：采用植物染色体系对薄荷纤维进行染色处理，干燥；所述植物染色体系由苏木素提取液、单宁酸、明矾以及聚乙烯醇复合而成；

S2、和纤工序：将染色后的薄荷纤维和吸湿快干纤维混合；

S3、清梳联工序：将混合后的原纤放入清梳联机的棉仓中，原纤在喂棉箱内随皮带传动，经刺棍撕扯开松，开松后的纤维在光电检测装置和罗拉压辊作用下形成均匀的棉网，再喂入梳棉机构，经过锡林、盖板、刺棍、道夫的梳理作用梳棉，得到混纤生条；

S4、并条工序：采用小样并条机进行并条工作，采用三罗拉牵伸，并控制后区牵伸1.1-1.3倍，调节前机转速，设置前罗拉转速8-15m/min，调节前罗拉和中罗拉速比，控制总牵伸倍数在6-10之间，经过两道并条，须条被拉伸变细，得到混合熟条；

S5、粗纱工序：将混合熟条喂入粗纱机，采用非自由端真捻成纱，通过翼锭的回转对纱条进行加捻，经粗纱机的牵伸变细和加捻卷绕，制得吸湿快干/薄荷纤维混纺粗纱；

S6、细纱工序：采用负压式四罗拉紧密纺细纱机进行细纱，将制得的吸湿快干/薄荷纤维混纺粗纱喂入凝聚装置中，并在细纱加捻区放置滚珠瓶，内置植物精油作为纱线功能整理助剂，利用纱线的高速运行带动滚珠转动，使植物精油部分附着在纱体，辅助纱线毛羽贴伏，经细纱机加捻卷绕制得吸湿快干/薄荷纤维混纺纱。

优选地，步骤S1中，所述采用植物染色体系对薄荷纤维进行染色处理，具体步骤为：将薄荷纤维浸入植物染色体系中，于80-90℃下上染处理15-20min，干燥；其中，浴比设置为1：10-20，较大的浴比效果更优，纤维染色均匀性更好，但浴比过大会造成资源浪费，而低于1：10的浴比将导致染色不充分、不均匀问题。

优选地，所述苏木素提取液是通过将苏木粉碎后于80-90℃水中浸取15-20min而得；所述单宁酸是通过将五倍子粉碎后于80-90℃水中浸取15-20min而得；本发明中所选苏木素提取液和单宁酸能够形成共轭体系赋予纤维抗紫外功效，提高纤维的抗菌性。

优选地，所述苏木素提取液与单宁酸的体积之比为1：3-5；若采用纯单宁酸色泽效果较差，纯苏木素提取液上染抗紫外效果提升不明显。

优选地，所述清梳联工序中，工艺参数为：锡林频率为30-40Hz，道夫频率为10-15Hz，盖板频率为15-25Hz，喂入频率为15-25Hz。

优选地，步骤S4中，采用三罗拉牵伸，控制后区牵伸倍数为1.1-1.3倍，能够保证较小的后区牵伸倍数，减少纤维前后弯钩，提高熟条粗细均匀度；设置首道并条的总牵伸倍数为6-10，首道并条的前罗拉转速8-15m/min，末道并条的总牵伸倍数为5-8，末道并条的前罗拉转速为8-15m/min，本发明中控制首道并条设置较高的总牵伸倍数，末道并条总牵伸倍数较首道并条有所下降，经过两道并条，须条被拉伸变细，吸湿快干纤维和薄荷纤维的混合均匀程度也进一步提高，实现熟条粗细、定量符合要求的混合熟条，混合熟条的定量为15-25g/5m。

优选地，步骤S5中，所述粗纱工序中，工艺参数：粗纱定量5-7g/10m，粗纱捻系数80-90，以保证粗纱基本的强力，便于细纱牵伸，卷绕圈距2-2.5mm，保证卷装管筒成型良好。

优选地，步骤S6中，所述细纱工序中，工艺参数：负压频率为34-40Hz，负压压强为2300-2900Pa，后区牵伸1.15-1.2倍。

优选地，步骤S6中，所述细纱工序还使用了用于毛羽收敛和整理纱线的纱线毛羽辅助收敛装置，所述纱线毛羽辅助收敛装置包括滚珠瓶、导纱器和钢丝圈，与细纱工序同时进行，在细纱加捻区通过滚珠瓶添加植物精油作为纱线功能整理助剂，提供湿式捻丝环境，纤维束通过滚珠后进入导纱器和钢丝圈之间的气圈区，通过气圈区的高速旋转干燥纤维束中的携带的液体，提高纤维集聚度，随着纱线的运动，带动滚珠旋转，使一定量的植物精油附着在纱体表面，能够让纱体有精油的芳香味道，辅助收敛纱线毛羽，附着整理助剂，经加捻卷绕，制得吸湿快干/薄荷纤维混纺纱。

优选地，所述植物精油包括但不限于薄荷精油、玫瑰精油、绿茶精油等。

本发明具备如下有益效果：

本发明制备方法所得的混纺成品纱线具有绿色环保、力学性能优异、高抗紫外线特点，兼备吸湿快干、抑菌、除臭、驱蚊虫等功效，制备工艺简单易行、能耗降低、流程缩短、安全性提高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1中绿色环保多功能混纺纱所用植物染色体系的吸光度测试结果图；

图2为实施例1-4制备的绿色环保多功能混纺纱的拉伸性能测试结果图；

图3为绿色环保多功能混纺纱针织物透光率结果图；

图4为纱线毛羽辅助收敛装置的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。

实施例1

一种绿色环保多功能混纺纱线的制备方法，所述混纺纱线是由吸湿快干纤维与薄荷纤维混纺而成，所述的吸湿快干纤维与薄荷纤维的重量比为65：35，包括以下步骤：

S1、纤维前处理工序：

将市售苏木、五倍子粉碎为2-3mm丝状，采用常温去离子水预先清洗，按照质量比为1：20，分别将粉碎好的苏木、五倍子加入去离子水，5℃/min程序升温至90℃，保温浸取15min，取出过滤，得到苏木素提取液和五倍子提取液(即单宁酸)；称取5g明矾于100ml去离子水中，搅拌使其完全溶解，得到明矾溶液；

称取5g聚乙烯醇颗粒加入200ml去离子水中，加热搅拌至完全溶解，此时将薄荷纤维放入聚乙烯醇溶液中浸泡，设置温度为60℃，浸泡10min；然后按照体积比1：4：1准备苏木素提取液、五倍子提取液和明矾溶液，将五倍子提取液先加入苏木素提取液中，混合均匀，待颜色变为橙黄色后再加入明矾溶液，振荡均匀，此时溶液颜色变为深红色，得到植物染色体系；将聚乙烯醇溶液中浸泡的薄荷纤维取出，放入植物染色体系中进行染色，注意使染液完全没过纤维，于90℃下静置上染15min，浴比设置为1：15，待单宁酸与聚乙烯醇通过氢键形成的水凝胶在织物表面均一性地析出，实现固色目的，染色完成后，洗去浮色，晾干；

S2、和纤工序：将吸湿快干纤维和染色后的薄荷纤维按照设定比例混合；

S3、清梳联工序：将混合后的原纤放入清梳联机的棉仓中，原纤在喂棉箱内随皮带传动，经刺棍撕扯开松，开松后的纤维在光电检测装置和罗拉压辊作用下形成均匀的棉网，再喂入梳棉机构，设置锡林频率35Hz，道夫频率为12Hz，盖板频率为20Hz，喂入频率为20Hz，经过锡林、盖板、刺棍、道夫的梳理作用梳棉，得到混纤生条(定量25.9g/5m)；

S3、并条工序：在小样并条机进行，采用三罗拉牵伸，控制后区牵伸倍数为1.3，能够保证较小的后区牵伸倍数，减少纤维前后弯钩，提高熟条粗细均匀度；设置首道并条总牵伸倍数为8，首道并条的前罗拉转速为10m/s，末道并条总牵伸倍数为6，末道并条的前罗拉转速为8m/s，本发明中控制首道并条设置较高的总牵伸倍数，末道并条总牵伸倍数较首道并条有所下降，经过两道并条，每道喂入6根须条，须条被拉伸变细，吸湿快干纤维和薄荷纤维的混合均匀程度也进一步提高，得到混合熟条(定量19.8g/5m)；

S4、粗纱工序：将混合熟条喂入粗纱机，采用非自由端真捻成纱，通过翼锭的回转对纱条进行加捻，设置粗纱定量6g/10m，卷绕圈距2.5mm，粗纱捻系数90，经粗纱机的牵伸变细和加捻卷绕，制得吸湿快干/薄荷纤维混纺粗纱；

S5、细纱工序：采用负压式四罗拉紧密纺细纱机，并同时在细纱加捻区设有纱线毛羽辅助收敛装置，参照图4，所述纱线毛羽辅助收敛装置，包括滚珠瓶1、导纱器2、锭子3、筒管4、钢领板5、钢丝圈6、前罗拉钳口7，其中，滚珠瓶1添加有薄荷精油，滚珠瓶1放置于细纱加捻区，滚珠瓶1内置薄荷精油作为纱线功能整理助剂，安装在前罗拉钳口和导纱器之间的成纱区，且固定滚珠瓶1的位置需要满足在导纱器2往复运动期间纤维束仍能接触滚珠，在纱线形成区与滚珠接触的纤维束可以通过适当的接触长度在圆周上被溶液覆盖；

具体地，将制得的吸湿快干/薄荷纤维混纺粗纱架吊锭上，退绕后经导纱杆和喇叭口喂入纤维凝聚装置中，调节负压频率为35.4Hz，负压压强为2400Pa，后区牵伸倍数为1.2，与细纱工序同时进行，在细纱加捻区通过滚珠瓶1添加薄荷精油作为纱线功能整理助剂，提供湿式捻丝环境，纱线运动带动滚珠转动，滚珠转动时将精油瓶中的液体助剂带到纤维束的表面，纤维束通过滚珠后进入导纱器2和钢丝圈6之间的气圈区，通过气圈区的高速旋转干燥纤维束中的携带的液体，随着纱线的运动，带动滚珠旋转，少量的薄荷精油附着在纱体表面，提高纤维集聚度，辅助收敛纱线毛羽，附着整理助剂，辅助纱线毛羽贴伏，丰富纱线功能性，提高纱线质量，经细纱机加捻卷绕制得吸湿快干/薄荷纤维混纺纱，纺制19.7tex细纱，捻系数330，纱线颜色成玫瑰红色。湿式捻丝的方式加捻较为容易，毛羽易贴伏，捻度易确定，捻丝表面更加平滑。通过细纱装置的改进，提高了纱线美观度和实用性，丰富了纱线功能特点。

实施例2

一种绿色环保多功能混纺纱线的制备方法，所述混纺纱线是由吸湿快干纤维与薄荷纤维混纺而成，所述的吸湿快干纤维与薄荷纤维的重量比为55：45，包括以下步骤：

S1、纤维前处理工序：

苏木素提取液、五倍子提取液、明矾溶液：制备步骤同实施例1；

称取5g聚乙烯醇颗粒加入200ml去离子水中，加热搅拌至完全溶解，此时将薄荷纤维放入聚乙烯醇溶液中浸泡，设置温度为60℃，浸泡10min；然后按照体积比1：3：1准备苏木素提取液、五倍子提取液和明矾溶液，将五倍子提取液先加入苏木素提取液中，混合均匀，待颜色变为橙黄色后再加入明矾溶液，振荡均匀，此时溶液颜色变为深红色，得到植物染色体系；将聚乙烯醇溶液中浸泡的薄荷纤维取出，放入植物染色体系中进行染色，注意使染液完全没过纤维，于90℃下静置上染15min，浴比设置为1：20，待单宁酸与聚乙烯醇通过氢键形成的水凝胶在织物表面均一性地析出，实现固色目的，染色完成后，洗去浮色，晾干；

S2、和纤工序：将吸湿快干纤维和染色后的薄荷纤维混合；

S3、清梳联工序：将混合后的原纤放入清梳联机的棉仓中，原纤在喂棉箱内随皮带传动，经刺棍撕扯开松，开松后的纤维在光电检测装置和罗拉压辊作用下形成均匀的棉网，再喂入梳棉机构，设置锡林频率35Hz，道夫频率为12Hz，盖板频率为15Hz，喂入频率为20Hz，经过锡林、盖板、刺棍、道夫的梳理作用梳棉，得到混纤生条(定量23.5g/5m)；

S4、并条工序：在小样并条机进行，采用三罗拉牵伸，控制后区牵伸倍数为1.2，能够保证较小的后区牵伸倍数，减少纤维前后弯钩，提高熟条粗细均匀度；设置首道并条总牵伸倍数为8，首道并条的前罗拉转速为15m/s，末道并条总牵伸倍数为6，末道并条的前罗拉转速为8m/s，本发明中控制首道并条设置较高的总牵伸倍数，末道并条总牵伸倍数较首道并条有所下降，经过两道并条，每道喂入6根须条，须条被拉伸变细，吸湿快干纤维和薄荷纤维的混合均匀程度也进一步提高，得到混合熟条(定量18.5g/5m)；

S5、粗纱工序：将混合熟条喂入粗纱机，采用非自由端真捻成纱，通过翼锭的回转对纱条进行加捻，设置粗纱定量5g/10m，卷绕圈距2.5mm，粗纱捻系数80，经粗纱机的牵伸变细和加捻卷绕，制得吸湿快干/薄荷纤维混纺粗纱,；

S6、细纱工序：步骤与实施例基本相同，不同之处在于：负压频率为38.6Hz，负压压强为2700Pa，后区牵伸倍数为1.15，纺制20.8tex细纱，捻系数330。

实施例3

一种绿色环保多功能混纺纱线的制备方法，所述混纺纱线是由吸湿快干纤维与薄荷纤维混纺而成，所述的吸湿快干纤维与薄荷纤维的重量比为65：35，包括以下步骤：

S1、纤维前处理工序：

配制苏木素提取液、五倍子提取液、明矾溶液：制备步骤同实施例1；

称取5g聚乙烯醇颗粒加入200ml去离子水中，加热搅拌至完全溶解，此时将薄荷纤维放入聚乙烯醇溶液中浸泡，设置温度为60℃，浸泡10min；然后按照体积比1：5：1准备苏木素提取液、五倍子提取液和明矾溶液，将五倍子提取液先加入苏木素提取液中，混合均匀，待颜色变为橙黄色后再加入明矾溶液，振荡均匀，此时溶液颜色变为深红色，得到植物染色体系；将聚乙烯醇溶液中浸泡的薄荷纤维取出，放入植物染色体系中进行上染，注意使染液完全没过纤维，于80℃下静置上染20min，浴比设置为1：10，待单宁酸与聚乙烯醇通过氢键形成的水凝胶在织物表面均一性地析出，实现固色目的，染色完成后，洗去浮色，晾干；

S2、和纤工序：将吸湿快干纤维和染色后的薄荷纤维混合；

S3、清梳联工序：将混合后的原纤放入清梳联机的棉仓中，原纤在喂棉箱内随皮带传动，经刺棍撕扯开松，开松后的纤维在光电检测装置和罗拉压辊作用下形成均匀的棉网，再喂入梳棉机构，设置锡林频率40Hz，道夫频率为10Hz，盖板频率为20Hz，喂入频率为20Hz，经过锡林、盖板、刺棍、道夫的梳理作用梳棉，得到混纤生条(定量26.2g/5m)；

S4、并条工序：在小样并条机进行，采用三罗拉牵伸，控制后区牵伸倍数为1.1，能够保证较小的后区牵伸倍数，减少纤维前后弯钩，提高熟条粗细均匀度；设置首道并条总牵伸倍数为10，首道并条的前罗拉转速为15m/s，末道并条总牵伸倍数为8，末道并条的前罗拉转速为15m/s，本发明中控制首道并条设置较高的总牵伸倍数，末道并条总牵伸倍数较首道并条有所下降，经过两道并条，每道喂入6根须条，须条被拉伸变细，吸湿快干纤维和薄荷纤维的混合均匀程度也进一步提高，得到混合熟条(定量20.5g/5m)；

S5、粗纱工序：将混合熟条喂入粗纱机，采用非自由端真捻成纱，通过翼锭的回转对纱条进行加捻，设置粗纱定量7g/10m，卷绕圈距2.2mm，经粗纱机的牵伸变细和加捻卷绕，制得吸湿快干/薄荷纤维混纺粗纱，粗纱捻系数86；

S6、细纱工序：步骤与实施例基本相同，不同之处在于：负压频率34.2Hz，负压压强为2320Pa左右，后区牵伸倍数1.2，纺制19.4tex细纱，捻系数323。

实施例4

一种绿色环保多功能混纺纱线的制备方法，所述混纺纱线是由吸湿快干纤维与薄荷纤维混纺而成，所述的吸湿快干纤维与薄荷纤维的重量比为75：25，包括以下步骤：

S1、纤维前处理工序：

配制苏木素提取液、五倍子提取液、明矾溶液：制备步骤同实施例1；

称取5g聚乙烯醇颗粒加入200ml去离子水中，加热搅拌至完全溶解，此时将薄荷纤维放入聚乙烯醇溶液中浸泡，设置温度为60℃，浸泡10min；然后按照体积比1：3：1准备苏木素提取液、五倍子提取液和明矾溶液，将五倍子提取液先加入苏木素提取液中，混合均匀，待颜色变为橙黄色后再加入明矾溶液，振荡均匀，此时溶液颜色变为深红色，得到植物染色体系；将聚乙烯醇溶液中浸泡的薄荷纤维取出，放入植物染色体系中进行染色，注意使染液完全没过纤维，于85℃下静置上染18min，浴比设置为1：15，待单宁酸与聚乙烯醇通过氢键形成的水凝胶在织物表面均一性地析出，实现固色目的，染色完成后，洗去浮色，晾干；

S2、和纤工序：将吸湿快干纤维和染色后的薄荷纤维混合；

S3、清梳联工序：将混合后的原纤放入清梳联机的棉仓中，原纤在喂棉箱内随皮带传动，经刺棍撕扯开松，开松后的纤维在光电检测装置和罗拉压辊作用下形成均匀的棉网，再喂入梳棉机构，设置锡林频率30Hz，道夫频率为15Hz，盖板频率为15Hz，喂入频率为25Hz，经过锡林、盖板、刺棍、道夫的梳理作用梳棉，得到混纤生条(定量25.3g/5m；

S4、并条工序：在小样并条机进行，采用三罗拉牵伸，控制后区牵伸倍数为1.3，能够保证较小的后区牵伸倍数，减少纤维前后弯钩，提高熟条粗细均匀度；设置首道并条总牵伸倍数为6，首道并条的前罗拉转速为8m/s，末道并条总牵伸倍数为5，末道并条的前罗拉转速为12m/s，本发明中控制首道并条设置较高的总牵伸倍数，末道并条总牵伸倍数较首道并条有所下降，经过两道并条，每道喂入6根须条，须条被拉伸变细，吸湿快干纤维和薄荷纤维的混合均匀程度也进一步提高，得到混合熟条(定量22.1g/5m)；

S5、粗纱工序：将混合熟条喂入粗纱机，采用非自由端真捻成纱，通过翼锭的回转对纱条进行加捻，设置粗纱定量6g/10m，卷绕圈距2mm，粗纱捻系数90，经粗纱机的牵伸变细和加捻卷绕，制得吸湿快干/薄荷纤维混纺粗纱；

S6、细纱工序：步骤与实施例基本相同，不同之处在于：负压频率39.7Hz，负压压强为2860Pa左右，后区牵伸倍数1.18，纺制20.9tex细纱，捻系数330。

参见图1和图2，分别为实施例1中制备绿色环保多功能混纺纱所用植物染色体系的吸光度测试结果和透光率(抗紫外效果)结果图。

由图1和图2结果可知，本发明所开发的植物染色体系具有优异的吸光性能和抗紫外效果。

利用圆袜机处理上述实施例1-4制备的绿色环保多功能混纺纱线得到成品织物并测试其力学性能，具体结果见表1。

表1.混纺纱线的力学性能

由表1可知，实施例1-4所制得的混纺纱线力学性能优异，均符合国家标准要求。

将实施例1-4制得的混纺纱线进行抗菌性能测试，结果如下表2所示。

表2.抗菌性能测试

注：1：抗菌率≥99％；2：抗菌率≥90％；3：抗菌率≥50％；4:：抗菌率<50％

由表2可知，实施例1-4制得的混纺纱线织成的针织物抗菌性能优异，符合标准要求。

将实施例1-4制得的混纺纱线进行耐洗牢度性能测试，结果如下表3所示。

表3.耐洗牢度性能测试

由表3可知，实施例1-4制得的混纺纱线织成的针织物耐洗牢度性能突出，符合标准要求。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。