本申请涉及一种棉与海藻酸铜混纺纱的加工方法，属于制造纱线的工艺技术领域。
背景技术：
海藻，是生在海洋中的一类古老的低等绿色藻类植物。世界上海藻资源非常丰富，品种繁多，据估计有近万种，目前已利用的经济藻类有一百余种，包括褐藻类、红藻类、绿藻类及蓝藻类。全球藻类主要生产地集中于亚洲，尤其是中国、日本和朝鲜半岛，三地的产量已占到总产量的三分之二，而产值则占到96％左右。
从天然海藻中利用酸化法或钙化法可提取的海藻酸钠，作为海藻酸纤维制备的重要原材料。海藻酸性质活泼，有很好的离子交换功能，可以与多种金属离子如Ca2+、Cu2+、Fe2+、Zn2+等离子发生置换反应。自2000年起，国内企业及学术机构开始研发海藻酸盐纤维。在2011年，中国纺织科学院就完成了一条年产量为10t的海藻酸盐纤维生产线。2006年全国同行业主导产品海藻酸钠生产能力达到48750吨，山东省有20多家生产企业，生产能力达41900吨，约占全国的86％。2006年全国海藻酸钠实际产量估算约为34000吨，山东省海藻酸钠产量约30000吨左右，约占全国90％。海藻酸盐纤维与化纤制备过程相比，更环保无害，可广泛应用于纺织，服用，医疗等领域，其中海藻酸铜纤维是以海藻酸钠为原料，与Cu2+通过一系列离子交换，经湿法纺丝制成的一种新型海藻酸盐纤维。海藻酸盐(铜)纤维因含有大量的铜离子，具有良好的抗菌抑菌性能、且高吸湿、生物相容性好，并可作为防电磁辐射、抗静电材料，是一种新型的生物质纤维，可用于服装产品(如袜子、内衣裤等)开发，其产品具有一定的医疗功能保健和抑菌作用，极大拓展了纺织产品多样性，提高了产品附加值。
然而海藻纤维的强力较低，脆性较大，可纺性差，目前在纺织服装领域的研究开发也处于起步阶段，市场上仅见海藻酸钙纤维混纺纱线。但海藻酸钙纤维在抗菌性，纤维耐酸碱、耐盐稳定性等方面不如海藻酸铜纤维，制约了其在服装领域上的应用。现阶段，未见海藻酸铜纤维与棉纤维的纱线产品种类与纱线加工方法介绍。通过将海藻酸铜纤维引入棉制品的开发，一方面可以解决棉纤维制品易产生霉菌的缺点，另一方面可以提升产品的抗菌抑菌功能，从而提升产品附加值。然而采用常规纺纱工艺，因海藻酸铜纤维可纺性差，致使实际纱线中海藻酸铜纤维较设计含量偏低，纱线可纺纱支低、条干差等不足，本申请将从成纱工序重构与工艺设计角度出发，解决海藻酸铜纤维与棉混纺难加工的难题，以此丰富功能棉纱种类，提升纱线产品附加值，为棉纺行业转型升级提供技术支持与产品解决方案。
基于此，做出本申请。
技术实现要素：
针对现有海藻酸铜混纺纱所存在的上述缺陷，本申请提供一种毛羽少、强力高、棉结少、条干好的棉与海藻酸铜混纺纱的加工方法。
为实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：
一种棉与海藻酸铜混纺纱的加工方法，将海藻酸铜纤维与棉分别预处理，混合均匀后依次进行开清棉、梳棉、精梳、并条、粗纱、细纱处理，所述的开清棉工序包括：将混合纤维依次经过抓棉机、混开棉机、辊筒梳针开棉机、振动给棉箱和单打手成卷机进行处理，在处理过程中，封闭辊筒梳针开棉机、单打手成卷机的所有打手漏底；采用半握持打击隔距，打击点与握持点的距离为25～45mm，打击点与握持点的距离增加40～60％，可最大化避免海藻酸铜纤维损伤；单打手成卷机的打手的打击速度为480～680r/min，降低幅度为纺棉的65～75％，降低过小会对海藻铜纤维形成损伤，产生大量短绒，降低过大会引起纤维块开松不透，影响后道正常梳理；所述的梳棉工序采用可控式半握持刺辊开松，梳棉机针布采用工作角小，且密度低的针齿；给棉板抬高10～15mm，以减少由于握持开松而产生大量短绒，过低短绒率越高，过高开松效果恶化；降低分梳件速度，刺辊速度700～750rpm、锡林速度250～280rpm、道夫速度18～22rpm，过快短绒率越高，过慢开松效果恶化；盖板速度50～80mm/min，过快盖板花量增加，过低棉结增加。本申请对开清棉、梳棉工序进行工艺设计，减少海藻酸铜纤维受打击强度，最大化降低海藻酸铜纤维损耗，提高海藻酸铜纤维制成率。
进一步的，作为优选：
所述海藻酸铜纤维的预处理过程包括：将海藻酸铜纤维置于养生液中进行养生处理，养生液包含助剂和水，助剂与水的体积配比为1:4～1:2，优选为1:3.5～1:2，水为50～60℃的温水，助剂包含柔软油剂和亲水渗透油剂，柔软油剂和亲水渗透油剂的体积配比为1.5:1～3.5:1，优选柔软油剂和亲水渗透油剂的体积配比为2:1～3.5:1；养生液与海藻酸铜纤维原料的重量比为1:20～1:10，养生时间为18～30小时。海藻酸铜纤维易脆断，存在纤维抱合力、强力低、脆性较大、可纺性差等问题，通过纺纱前的养生处理，提高纤维的柔韧性及可纺性。本申请所提供的养生液具有良好的铺展性和渗透性，可增加纤维的抱合力和柔软度，并能有效提高海藻酸铜纺纱过程中的摩擦系数，减少纺纱过程梳理打击对纤维的损伤。
所述棉纤维的预处理过程包括：将原棉经过开清棉和梳棉工序处理后成条，拉断后成包；或者，将原棉经过开清棉、梳棉和精梳工序处理后成条，拉断后成包。
所述的将预处理后的海藻酸铜纤维和棉纤维混合的具体步骤包括：将预处理后的海藻酸铜纤维和棉纤维先按照一定比例混合，将混合好的纤维再与棉纤维混合这样可以使得海藻酸铜纤维分布更加均匀，在抓包机上按照所纺支数要求进行箱混。棉花长绒棉含量随着纱线支数的提高而提高。
所述的粗纱工序采用粗纱捻系数为90～120，增大捻系数控制在比常规纯棉纺纱捻系数高10％～15％。海藻酸铜纤维抱合力小，捻系数过小，容易造成粗纱退绕断头，过大容易产生“硬头”，不易牵伸。
所述的细纱工序采用集聚赛络纺纺纱方法，集聚负压为2.1kPa～3.1kPa。本申请将集聚负压提高10～25％，以提高海藻酸纤维须条的集聚效率。
所述棉与海藻酸铜纤维混纺纱线密度为7tex～20tex，该混纺纱中海藻酸铜纤维质量比含量在3‐20％之间；棉与海藻酸铜纤维混纺纱的条干变异系数CV(％)：12～20，毛羽指数：3.00～4.5，断裂强度(cN/tex)：13～22，强度变异系数CV(％)：9～15；棉与海藻酸铜纤维混纺纱对金黄色葡萄糖球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌和白色念珠菌的抑菌率均为96～99.999％。
本申请的有益之处在于：
1)基于棉纺系统的纺纱设备改进，工艺简单，可实施性强，工艺更改成本较低。
2)通过对于前纺部分的改造，解决了基于棉纺系统开发海藻酸铜混纺纱产品过程中海藻酸铜纤维损耗较多的问题，有效的降低了纺纱成本。
3)混纺纱毛羽少，强力高，棉结少，条干好，粗纱条干品质优良，在生产高支纱的过程中，细纱机的生产效率高。
4)本申请解决了高支海藻酸铜混纺纱的生产困难问题，将棉/海藻酸铜纤维混纺纱的支数提高到80S，满足生产棉/海藻酸铜纤维混纺高档内衣面料的需求，可用于袜品、内衣裤、高挡衬衫面料开发。
具体实施方式
实施例1：海藻酸铜纤维的预处理工艺
海藻酸铜纤维易脆断，存在纤维抱合力、强力低、脆性较大、可纺性差等问题。
常规做法(如CN 105012999A)采用海藻酸铜纤维与脱脂棉直接混纺，虽然可以赋予混纺纱良好的抑菌性，但纱线的强度、纺纱状况等并未进行改良，换言之，其仅仅赋予了混纺纱线以海藻酸铜纤维的抑菌性，但并未赋予混纺纱线加工性。
本实施例对海藻酸铜纤维进行预处理，以改善其成纱性能，海藻酸铜纤维预处理即养生处理主要参数包括助剂、水温、助剂与水的比例、养生液与纤维添加比、养生时间五方面的因素，助剂主要是柔软油剂与亲水渗透油剂的混合比构成。
(1)对助剂构成即柔软油剂与亲水渗透油剂的体积比进行试验，在水温50℃、助剂：水＝1:3、养生液：纤维＝1:15、养生24小时条件下，分别采用亲水渗透油剂、低于2:1、2:1-3.5:1、高于3.5:1以及纯柔软油剂五个类别进行试验，表1中序号1-9的实施条件即为对纯亲水渗透油剂、柔软油剂与亲水渗透油剂的体积比分别为1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1和纯柔软油剂条件下的具体工艺条件。
(2)在柔软油剂：亲水渗透油剂(体积比)＝2.5:1、助剂：水＝1:3、养生液：纤维＝1:15、养生24小时条件下，分别采用低于50℃、50-60℃、高于60℃三个区间进行实验，表1中序号10-14的实施条件即为水温分别为40℃、45℃、(50℃参见表1中的序号5所对应的工艺条件)、55℃、60℃、65℃条件下的具体工艺条件。
(3)在柔软油剂：亲水渗透油剂(体积比)＝2.5:1、水温50℃、养生液：纤维＝1:15、养生24小时条件下，分别采用助剂与水体积比低于1:2、1:3.5-1:2、高于1:3.5三个区间进行实验，表1中序号15-20的实施条件即为助剂与水添加体积比分别为1:1.5、1:2、1:2.5、(1:3参见表1中的序号5所对应的工艺条件)1:3.5、1:4、1:4.5条件下的具体工艺条件。
(4)在柔软油剂：亲水渗透油剂(体积比)＝2.5:1、水温50℃、助剂：水＝1:3、养生24小时条件下，分别采用养生液与纤维体积比低于1:10、1:10-1:20、高于1:20三个区间进行实验，表1中序号21-26的实施条件即为养生液与纤维添加质量比分别为1:8、1:10、1:13、(1:15参见表1中的序号5所对应的工艺条件)1:20、1:23、1:25条件下的具体工艺条件。
(5)在柔软油剂：亲水渗透油剂(体积比)＝2.5:1、水温50℃、助剂：水＝1:3、养生液：纤维＝1:15条件下，分别采用养生时间低于18小时、18-30小时、高于30小时三个区间进行实验，表1中序号27-30的实施条件即为养生时长分别为12、18、(养生时间为24小时参见表1中的序号5所对应的工艺条件)30、36条件下的具体工艺条件。
上述各具体工艺条件参见表1所示。
表1预处理工艺条件表
对比例1
专利CN 105012999A是以海藻酸钠为原料，硫酸铜水溶液为凝固液，湿法纺丝制备海藻酸铜纤维，再将脱脂棉纤维与海藻酸铜纤维进行混纺，其纱线的原料与本申请基本相同，区别主要在专利CN 105012999A的纱线原材料没有预处理工序(主要是海藻酸铜纤维)，也没有对开清棉、梳棉工艺进行特殊设计；且采用的棉纤维为脱脂棉，后混纺形成的纱线未给出品质指标，仅给出在纱布和绷带领域的应用，无法实现在普通服用领域的应用。
以19.44tex棉/海藻酸铜纤维80/20为例，对比表1和未给予纤维预处理的实施过程与成品效果，具体参见表2所示。
表2不同实施条件下的纱线主要性能指标对照表
注：表2中的D1为对比例1中未加任何纤维前处理的情形。
通过表1与表2的对比可以看出：
(1)对比表2中序号1-40及D1的效果可以看出，不论是什么条件下，采用本申请预处理后的海藻酸铜纤维进行混纺成纱的性能均优于未进行预处理的工艺。
(2)助剂构成的影响：不论是纯柔软油剂还是纯亲水渗透油剂，其对纱线的成纱性能都具有一定的改善作用，但单独使用纯柔软油剂，无法使油剂均匀渗透进入海藻酸铜纤维集合体，纤维的可纺稳定性不好；单独使用纯亲水渗透油剂，对海藻酸铜纤维的柔软润滑性能并未显著改善，因此应选择合适的柔软油剂与亲水渗透油剂进行复配。当柔软油剂与亲水渗透油剂的体积比低于1.5:1时，柔软油剂用量过少，纤维的脆性并未能得到很好改善，成纱性能较差；随着柔软油剂与亲水渗透油剂的体积比的逐渐增大，当柔软油剂与亲水渗透油剂的体积比高于1.5:1时，其成纱断裂强力及条干不匀性能逐渐改善，尤其是当柔软油剂与亲水渗透油剂的体积比介于2:1-3.5:1时，成纱性能相对稳定；但继续增加该比例，当柔软油剂与亲水渗透油剂的体积比高于3.5:1时，尤其是当柔软油剂与亲水渗透油剂的体积比高于4:1，柔软油剂的作用增强，纤维过于柔软，纤维间易出现发粘现象，恶化成纱性能。因此，当柔软油剂与亲水渗透油剂的体积比控制在2:1-3.5:1时，成纱性能最佳。
(3)水温的影响：当水温低于45℃时，由于助剂分子的活性不足，导致养生效果不佳；随着温度的增高，当水温高于45℃，尤其是当水温高于50-60℃时，助剂的活性与稳定最佳，养生效果良好，海藻酸铜纤维的脆性得到很好改善，成纱断裂强度较高及条干不匀较低；但当温度继续升高时，当温度高于60℃，尤其是温度升高至65℃以上时，助剂的稳定性受到影响，从而减弱了这种养生效果，成纱性能降低。
(4)养生液的构成与养生液的添加量、养生时间形成相互印证关系，而养生液的影响又主要依赖于助剂的构成、水温以及助剂与水的百分比，前两者的影响前已述及，本处主要以助剂与水的百分比为评述重点，助剂在养生液中是主要作用成分，其比例较高时，成本较高，但对纱线的成纱效果影响不显著，综合成本与成纱效果的考量，助剂与水的体积比宜控制在1:2以下；但水的添加量也不宜过高，否则养生液的浓度太低，养生效果不佳；因此，综合处理成本、处理周期和处理效果等因素的考量，宜将助剂与水的体积比控制在1:4～1:2、水温控制在50～60℃、养生液与海藻酸铜纤维原料的重量比控制在1:20～1:10、养生时间控制在18～30小时。
实施例2：开清棉、梳棉工艺的设置
基于海藻酸铜纤维易脆断，存在纤维抱合力、强力低、脆性较大、可纺性差等问题，本实施例对纱线原料(海藻酸铜纤维、棉)的开清棉、梳棉工艺进行实验，以减少海藻酸铜纤维受打击强度，最大化降低海藻酸铜纤维损耗为目的，来提高海藻酸铜纤维制成率，开清棉工艺的主要参数为打击点与握持点的距离、打击速度两方面的因素，梳棉的主要参数为给棉板高度、分梳件速度和盖板速度三方面。
(1)开清棉工序包括：将混合纤维依次经过抓棉机、混开棉机、辊筒梳针开棉机、振动给棉箱和单打手成卷机进行处理，在处理过程中，封闭辊筒梳针开棉机、单打手成卷机的所有打手漏底；采用半握持打击隔距，打击点与握持点的距离为25～45mm，打击点与握持点的距离增加40～60％，可最大化避免海藻酸铜纤维损伤；单打手成卷机的打手的打击速度为480～680r/min，降低幅度为纺棉的65～75％，降低过小会对海藻铜纤维形成损伤，产生大量短绒，降低过大会引起纤维块开松不透，影响后道正常梳理。
(2)梳棉工序采用可控式半握持刺辊开松，梳棉机针布采用工作角小，且密度低的针齿；给棉板抬高10～15mm，以减少由于握持开松而产生大量短绒，过低短绒率越高，过高开松效果恶化；降低分梳件速度，刺辊速度700～750rpm、锡林速度250～280rpm、道夫速度18～22rpm，过快短绒率越高，过慢开松效果恶化；盖板速度50～80mm/min，过快盖板花量增加，过低棉结增加。
采用本申请与对比例的实施效果可以看出，采用本申请的实施条件，可以很好的减少海藻酸铜纤维受打击强度，并最大化的降低海藻酸铜纤维损耗，与对比例相比，受打击强度减少50％，海藻酸铜纤维损耗降低50％，从而海藻酸铜纤维与棉混纺纱的海藻酸铜纤维制成率较对比例增高50％。
实施例3：7.29tex棉/海藻酸铜纤维97/3高档内衣用混纺纱的加工
本实施例生产的7.29tex棉/海藻酸铜纤维97/3高档内衣用混纺纱，原棉选用6800～7200Nm。具体实施过程如下：将养生液：海藻酸铜纤维按1：10进行24小时养生处理，然后与经开松除杂后成条、拉断成包的棉条在抓包机上进行箱混；开清棉工序采用半握持打击隔距，打击点与握持点的距离为35mm，单打手成卷机的打手的打击速度为720r/min；梳棉工序给棉板抬高12mm；降低分梳件速度，刺辊速度730rpm、锡林速度270rpm、道夫速度22rpm；盖板速度70mmpm；粗纱工序粗纱捻系数为116；细纱工序采用集聚赛络纺纺纱，集聚负压为2.3kPa。
纱线品质为：条干变异系数CV(％)：12.5，毛羽指数：3.11，细节(‐50％，个/km)：13，粗节(+50％，个/km)：55，棉结(+200％，个/km)：90，断裂强度(cN/tex)：21.5，强度变异系数CV(％)：9.8；对金黄色葡萄糖球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌的抑菌率达97％，对白色念珠菌的抑菌率达95％。
实施例4：11.66tex棉/海藻酸铜纤维90/10高档内衣用混纺纱的加工
生产的11.66tex棉/海藻酸铜纤维90/10高档内衣用混纺纱，原棉选用6800～7200Nm。具体实施过程如下：将养生液：海藻酸铜纤维按1：13进行24小时养生处理，然后与经开松除杂后成条、拉断成包的棉条在抓包机上进行箱混；开清棉工序采用半握持打击隔距，打击点与握持点的距离为32mm，单打手成卷机的打手的打击速度为680r/min；梳棉工序给棉板抬高12mm；降低分梳件速度，刺辊速度720rpm、锡林速度255rpm、道夫速度21rpm；盖板速度65mmpm；粗纱工序粗纱捻系数为112；细纱工序采用集聚赛络纺纺纱，集聚负压为2.6kPa。
纱线品质为：条干变异系数CV(％)：13.9，毛羽指数：3.22，细节(‐50％，个/km)：14，粗节(+50％，个/km)：60，棉结(+200％，个/km)：98，断裂强度(cN/tex)：19.5，强度变异系数CV(％)：10.5；对金黄色葡萄糖球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌的抑菌率达99％，对白色念珠菌的抑菌率达97％。
实施例5：19.44tex棉/海藻酸铜纤维85/15高档内衣用混纺纱的加工
生产的19.44tex棉/海藻酸铜纤维85/15高档内衣用混纺纱，原棉选用6800～7200Nm。具体实施过程如下：将养生液：海藻酸铜纤维按1：15进行36小时养生处理，然后与经开松除杂后成条、拉断成包的棉条在抓包机上进行箱混；开清棉工序采用半握持打击隔距，打击点与握持点的距离为30mm，单打手成卷机的打手的打击速度为620r/min；梳棉工序给棉板抬高12mm；降低分梳件速度，刺辊速度700rpm、锡林速度260rpm、道夫速度20rpm；盖板速度60mmpm；粗纱工序粗纱捻系数为108；细纱工序采用集聚赛络纺纺纱，集聚负压为2.8kPa。
纱线品质为：条干变异系数CV(％)：14.0，毛羽指数：4.2，细节(‐50％，个/km)：15，粗节(+50％，个/km)：60，棉结(+200％，个/km)：107，断裂强度(cN/tex)：17，强度变异系数CV(％)：9.1；对金黄色葡萄糖球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌的抑菌率达99.999％，对白色念珠菌的抑菌率达99.9％。