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玄武岩锦纶聚酰亚胺芳纶1313包覆纱线的纺制实践
为获得长效阻燃、高强耐磨且服用性能优异的混纺纱线，满足复杂抢险救援环境下防护织物用纱要求，采用玄武岩纤维、锦纶、芳纶1313、聚酰亚胺4种阻燃纤维按比例优化组合后进行混纺，设计开发一种新型多功能性复合纱线。选用玄武岩和锦纶长丝作为芯纱，芳纶1313和聚酰亚胺纤维作为外包纤维，通过优选纺纱速度、隔距等工艺参数、采用集聚纺等工艺措施，成功纺制出玄武岩/锦纶/聚酰亚胺/芳纶1313 43/11/23/23 30 tex×2包覆纱线。成纱质量测试结果表明：包覆纱线断裂强度21.3 cN/tex、断裂伸长率2.6%、条干CV值7.02%，具有较好的外观和物理机械性能，且各项质量指标均满足用户使用要求。
耐高温阻燃；功能性纱线；包覆纱；玄武岩纤维；芳纶1313；聚酰亚胺热防护用阻燃服是保障生命安全的重要个体防护装备，阻燃纱线直接影响服装的防火性能和耐用性。随着城市工业火灾频发导致抢险救援作战环境的复杂性增加，仅单一的阻燃防护面料已不能满足个体安全防护的需求。玄武岩纤维是一种高性能绿色材料，锦纶长丝强度高、耐磨性好，聚酰亚胺和芳纶1313又有优良的耐化学性和阻燃性能。因此，我们结合前人对阻燃纱线的研究，在充分听取消防、冶金等行业人员的实际体验和建议后，从众多的本质阻燃纤维和改性阻燃纤维中选取合适的搭配组合，优选混纺比，开发了一款多元阻燃纱线。以下介绍该纱线的基本工艺参数、生产过程中存在的问题及解决措施。
所选原料纤维规格：聚酰亚胺1.67 dtex×38 mm，芳纶1313 1.67 dtex×38 mm，玄武岩锦纶复合长丝10.7 tex（外购，玄武岩长丝8.5 tex，锦纶长丝2.2 tex）。
试验仪器：YG029A型强力机，YG171B⁃2型毛羽测试仪，SY900E型条干均匀度仪。
选用玄武岩锦纶复合长丝作为芯纱、聚酰亚胺/芳纶1313 50/50 混纺粗纱作为外包纤维制备玄武岩/锦纶/聚酰亚胺/芳纶1313 43/11/23/23 30 tex×2包覆纱线。玄武岩长丝具有优异的耐温性、高强高模、绿色环保等优点；锦纶长丝具有优异的强度和耐久性，适合用作包覆纱的芯纱。而芳纶1313和聚酰亚胺作为包覆纱线的外包纤维，具有良好阻燃性、耐热性、耐化学腐蚀性和耐久性，可以充分发挥出纤维的功能和表观效应，结合起来可使纺制出的包覆纱线同时具有高强耐磨、耐高温和耐久性等特点。
为防止有色原料污染影响其他在线品种，本次生产不经过清棉流程，先将50%聚酰亚胺与50%芳纶1313原料称重混和喂入毛抖机，经毛抖机开松成均匀分布、松散的纤维集合体后按以下工艺流程进行生产：A186D型梳棉机→TMFD81型并条机（两道）→FA468E型粗纱机。以聚酰亚胺/芳纶1313 50/50混纺粗纱为外包纱，玄武岩锦纶复合长丝为芯纱，经以下流程纺制包覆纱线：JWF1510A型细纱机→AC338RM型络筒机→R231B型并线机→RF321B型倍捻机。
在细纱工序，通过对JWF1510A型细纱机进行改装，采用集聚纺开发功能性防护纱线。聚酰亚胺芳纶1313混纺粗纱依次经过导纱架、喇叭口、罗拉装置送往集合器，同时将玄武岩锦纶复合长丝通过导丝轮送往前罗拉与外包纤维须条汇合后，再经导纱钩、钢丝圈完成加捻卷绕包覆成纱，外包纤维须条均匀分布在芯纱表面，形成差异化的皮芯结构，使纱线兼具内外纤维原料的特性，解决了常规工艺对高性能纤维不可纺的难题。为了控制外包纤维须条与长丝汇合加捻处不发生分离现象，在汇合处使用集合器对其进行路线固定，且外包纤维须条与芯纱的间距控制在0.3 cm~0.5 cm，两者汇合点的位置要控制在凝聚槽网眼区域上。
聚酰亚胺纤维和芳纶1313因其特殊的分子结构而具有较强的静电，且有不同程度的卷曲，纤维间抱合力差。为了确保其良好的可纺性，必须先对纤维原料进行防静电和加湿处理，然后在温度20 ℃~25 ℃、相对湿度60%~70%环境下放置24 h以上方可上机。
聚酰亚胺与芳纶1313原料按照1∶1称重混和后喂入毛抖机，毛抖机打手速度630 r/min。梳棉工序遵循“轻定量，慢速度，大隔距，柔性梳理，减少纤维损伤”的工艺原则，优化后的主要工艺参数：给棉板至刺辊隔距0.64 mm，锡林至盖板隔距0.30 mm、0.28 mm、0.25 mm、0.25 mm、0.28 mm；锡林速度330 r/min，刺辊速度660 r/min，盖板速度84 mm/min，出条速度41.2 m/min，生条干定量16 g/5 m。
为提升聚酰亚胺芳纶1313混和生条的牵伸效果和熟条质量，对前后区牵伸分配、牵伸倍数、隔距等工艺参数进行优化，使聚酰亚胺和芳纶1313得到充分混和，以提升纱线条干的均匀度。优化后的主要工艺参数：头并采用6根混和条喂入，总牵伸5.58倍，干定量17.2 g/5 m，罗拉中心距48 mm×53 mm，后区牵伸1.7倍；末并8 根并合，总牵伸8.09倍，熟条干定量17 g/5 m，罗拉中心距45 mm×50 mm，后区牵伸1.3倍，出条速度250 m/min。经测试，并条条干CV值2.63%，重量不匀率0.12%，为保证粗纱条干质量打下一定基础。
在粗纱工序，由于聚酰亚胺和芳纶1313的抱合力相对较差，为保证顺利加工，减少断头，应适当加大粗纱捻系数，选择合适的粗纱张力，以降低断头，改善条干不匀，降低粗节数量。主要工艺参数：粗纱干定量5.02 g/10 m，粗纱捻系数68.3，罗拉速度223.4 r/min，锭翼速度600 r/min，罗拉中心距40.5 mm×53.5 mm×63.5 mm，后区牵伸1.3倍。经测试，粗纱条干CV值3.57%，重量不匀率0.78%，伸长率2.3%。
外包纤维须条与芯纱呈V形喂入，形成包覆纱结构。细纱工序根据成纱残余扭矩情况、包覆比情况以及实测强力来调整捻系数。优化后的主要工艺参数：锭速5 340 r/min，前罗拉速度150 r/min，后区牵伸1.25倍，设计捻度45.3捻/10 cm，罗拉中心距44 mm×65 mm。
为避免纱条恶化和棉结增加，保证后道工序顺利退绕，络筒工序应合理设置电子清纱器参数和纱线张力。主要工艺参数：络筒速度1 200 m/min，电子清纱器通道工艺：N为5.5，DS为2.6，LS为1.6，DL为1.3，LL为60；捻接工艺：N为off，DS为2.2，LS为1.6，DL为1.3，LL为12，捻接检测长度为25 mm。并线机并纱速度200 r/min，倍捻设计捻度34.8 捻/10 cm，捻系数比1.08。
经实测，玄武岩/锦纶/聚酰亚胺/芳纶1313 43/11/23/23 30 tex×2包覆纱线的质量指标：线密度60 tex，断裂强度21.3 cN/tex，断裂伸长率2.6%，捻度34.72捻/10 cm，捻度CV值3.4%。细节0个/km，粗节0个/km，棉结1个/km，条干CV值7.02%。测试数据表明所纺制的纱线条干指标稳定，纱疵少，成纱各项质量指标均满足用户的使用要求。
（1）生产过程中，粗纱工序需注意飞花、飞纤问题。聚酰亚胺纤维为金色纤维，各工序注意防护隔离，做好设备清洁，生产中注意把关色纤维疵点。
（2）在实际生产过程中会产生包覆不良问题，玄武岩锦纶复合长丝在细纱工序易发生偏丝、空丝的情况，使外包纤维不能均匀分布在芯纱表面，此类问题会导致纱线强度和耐磨性下降，从而影响最终纺织品的质量。针对以上问题，通过调节喇叭口、网眼凝聚片、陶瓷片的位置，使外包纤维须条与芯纱形成包裹卷芯效应，两者汇合点位置要控制在凝聚槽网眼区域上，让外包纤维须条尽量平铺加宽；此外，通过调整固定长丝喂入角度，后工序加大对露丝和缺丝等疵点纱的把关，避免其进入下道工序。（3）由于玄武岩纤维刚性大、残余扭矩多，加上玄武岩纤维在常温及常规蒸纱的100 ℃温度下无法定捻定形，因此在保证包覆率的情况下，倍捻捻系数设计为267.3，但在并线工序退绕段松弛状态下仍会产生扭结，形成“小辫子”。为此，通过在退绕段加装两个导纱杆使退绕纱段形成“Z”形，增大退绕段路径长度和摩擦阻力，从而避免扭结。
选择玄武岩锦纶复合长丝为芯纱，聚酰亚胺芳纶1313混纺纱为外包纱，通过集聚纺、捻线加工形成包覆纱线，芯纱和外包纱优势互补，弥补了单一纱线的性能不足，提高了纱线的综合性能。在纺制过程中，通过加强温湿度管控、前纺工序清洁工作、优选刺辊锡林速度等相关措施，生产状况得到有效改善。经过多次检测，玄武岩/锦纶/聚酰亚胺/芳纶1313 43/11/23/23 30 tex×2包覆纱线条干指标稳定，纱疵少，各项质量指标均满足用户的使用要求。
本文引用格式
彭志龙,郑敏博,汤浩等.玄武岩锦纶聚酰亚胺芳纶1313包覆纱线的纺制实践[J].棉纺织技术,2025,53(11):77-80.
PENG Zhilong,ZHENG Minbo,TANG Hao,et al.Spinning practice of basalt polyamide polyimide aramid 1313 core-spun yarn[J].Cotton Textile Technology,2025,53(11):77-80.
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