徐巧林,陳 軍,梅再歡

(1.湖北省纖維檢驗(yàn)局,湖北武漢430061;2.武漢紡織大學(xué),湖北武漢430073)

莫代爾/天竹/氨綸賽羅包芯紗的紡制與工藝探討

徐巧林1,陳 軍2,梅再歡2

(1.湖北省纖維檢驗(yàn)局,湖北武漢430061;2.武漢紡織大學(xué),湖北武漢430073)

探討在不同紡紗工藝參數(shù)下,應(yīng)用賽羅包芯紡技術(shù),以莫代爾粗紗、天竹粗紗、氨綸長(zhǎng)絲為原料,紡制19.4 tex的莫代爾/天竹/氨綸包芯紗,并對(duì)其強(qiáng)伸性能、條干、毛羽進(jìn)行了測(cè)試和對(duì)比分析。結(jié)果表明:在其他工藝參數(shù)相同時(shí),最佳成紗工藝條件為捻系數(shù)360,后區(qū)牽伸倍數(shù)1.35,氨綸預(yù)加張力14.7 c N。

賽羅包芯紗;紗線(xiàn)性能;捻系數(shù);張力

賽羅紡包芯紗技術(shù)是一種短流程股線(xiàn)生產(chǎn)工藝,由經(jīng)改造的細(xì)紗機(jī)一步紡成類(lèi)似股線(xiàn)的紗,可以減少人力物力消耗,提高經(jīng)濟(jì)效益。賽羅紡紗線(xiàn)結(jié)構(gòu)緊密、較光潔、毛羽少、耐磨性好、起球少[1],因此用賽羅紡紡制的包芯線(xiàn)具有優(yōu)良的性能。紗線(xiàn)性能除了與所應(yīng)用的紡紗技術(shù)有關(guān)外,還與所使用的原材料密切相關(guān)。氨綸織物柔軟、舒適、貼身,能充分顯示人體自然美,一直受到消費(fèi)者的青睞。莫代爾纖維具有柔軟、舒適、細(xì)膩、光滑的特點(diǎn),能夠改善織物的外觀(guān)和手感,具有優(yōu)良的吸濕性和透氣性,無(wú)刺癢感,且有優(yōu)良的抗皺性能,織物耐穿耐用[2];天竹纖維的原料是可再生的竹子,具有抗菌、抑菌特性和抗紫外線(xiàn)功能,還具有良好的吸濕透氣性,觸感柔軟、滑爽。因而,莫代爾/天竹/氨綸賽羅包芯紗充分發(fā)揮了各自的性能特點(diǎn),具有廣闊的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)前景。

本文在改裝后的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上紡制莫代爾/天竹/氨綸賽羅包芯紗,以氨綸為芯紗,莫代爾和天竹為外包纖維,通過(guò)測(cè)定紗線(xiàn)的力學(xué)性能、毛羽和條干均勻度,進(jìn)而探討捻系數(shù)、氨綸長(zhǎng)絲預(yù)加張力、后區(qū)牽伸倍數(shù)對(duì)紗線(xiàn)性能的影響,從而確定最佳紡紗工藝參數(shù)。

1 莫代爾/天竹/氨綸包芯針織紗紡紗原理

工藝原理是賽羅包芯紡,具體工藝流程見(jiàn)圖1。即一根莫代爾粗紗和一根天竹粗紗從導(dǎo)紗桿引出,經(jīng)過(guò)喇叭口喂入牽伸裝置,并以一定的間距經(jīng)后羅拉7、中羅拉8在前羅拉9處與氨綸芯紗3匯合,同時(shí)在加捻三角區(qū)加捻,并通過(guò)導(dǎo)紗鉤10穿過(guò)套在鋼領(lǐng)上的鋼絲圈,卷繞到套在錠子11上的筒管上紡制而成。氨綸絲不經(jīng)牽伸,直接加捻,而兩根粗紗經(jīng)牽伸后加捻,氨綸絲要施加一定張力以約束芯絲在紗線(xiàn)的中間,使紗線(xiàn)保持直線(xiàn)狀。為了保證氨綸芯絲在包芯紗中心,必須使氨綸絲在喂入前羅拉時(shí)位于經(jīng)牽伸后的短纖維須條中間,一般紡Z捻紗,氨綸絲偏左掌握,紡S(chǎng)捻紗,氨綸絲偏右掌握。賽絡(luò)紡紗是一種集細(xì)紗、并線(xiàn)、捻合于一體的紡紗方法,不僅大大縮短了工藝流程,且紡制的紗線(xiàn)物理機(jī)械性能也有別于普通環(huán)錠紗,這種紗有線(xiàn)的特征,成表面光潔、毛羽少、內(nèi)松外緊的圓形紗,彈性好,耐磨性高。

圖1 紡紗流程圖[5]

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 紡紗設(shè)備改造

實(shí)驗(yàn)在HF41-01-4型多功能紡紗小樣機(jī)上進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,對(duì)該細(xì)紗機(jī)進(jìn)行改造,不改變?cè)械臓可煅b置,只在細(xì)紗機(jī)上加一套雙喇叭口和一個(gè)導(dǎo)絲輪裝置,雙喇叭口是為了實(shí)現(xiàn)雙粗紗定位,而導(dǎo)絲輪是為了實(shí)現(xiàn)氨綸長(zhǎng)絲的定位,進(jìn)而保證紡紗穩(wěn)定性,確保成紗質(zhì)量。雙喇叭口中心與前羅拉上的紡紗中心重合,因此紡制賽絡(luò)紡包芯紗時(shí),粗紗與粗紗之間,粗紗與長(zhǎng)絲之間必須保持一定間距的工藝要求就由雙喇叭口的間距設(shè)計(jì)和雙導(dǎo)絲輪的間距設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.2 材料選擇

莫代爾纖維的粗紗定量為4.5 g/(10 m),竹纖維的粗紗定量為4.0 g/(10 cm),氨綸長(zhǎng)絲選用4.4 tex。

2.3 性能測(cè)試

氨綸預(yù)加張力:SFY13單絲張力儀。

紗線(xiàn)毛羽:YG172A紗線(xiàn)毛羽測(cè)試儀,測(cè)試次數(shù)2次,每次5 m。

紗線(xiàn)強(qiáng)力:YG(B)021DX臺(tái)式電子單紗強(qiáng)力儀,夾持距離500 mm,預(yù)加張力14.5 c N,實(shí)驗(yàn)次數(shù)2次,實(shí)驗(yàn)條件t=20℃,Φ=65%。

條干均勻度:YG135E條干均勻度測(cè)試分析儀,速度100 m/min,測(cè)試時(shí)間30 s。

2.4 成紗指標(biāo)

2.4.1 紗線(xiàn)毛羽

紗線(xiàn)毛羽不僅影響成紗條干和紗線(xiàn)光潔度,也影響后道工序的織造效率和織物風(fēng)格特征[6]。

對(duì)于針織來(lái)說(shuō),紗線(xiàn)毛羽不利于張力圈控制紗線(xiàn)張力,同時(shí)與織針的摩擦?xí)氯樋谆蛘呤辜喚€(xiàn)斷頭。過(guò)多的毛羽還嚴(yán)重影響了布面外觀(guān)和使用性能,使布面出現(xiàn)破洞或者起毛起球,降低了面料的服用性能,所以在紡織行業(yè)很多環(huán)節(jié)對(duì)紗線(xiàn)的毛羽都有嚴(yán)格的控制[7]。

2.4.2 力學(xué)性能

從前羅拉輸出的每根須條上都具有一定的捻度,成紗的兩根紗中存在與成紗方向相同、大小相近的真捻,增強(qiáng)了包芯紗的強(qiáng)力并降低了伸長(zhǎng)率。預(yù)加捻的須條在較強(qiáng)捻度下,結(jié)構(gòu)緊密,與長(zhǎng)絲再次加捻后,單位長(zhǎng)度上的纏繞次數(shù)增加,許多纖維端被相鄰的紗條捕捉,最后進(jìn)入復(fù)合紗結(jié)構(gòu)中,使紗線(xiàn)強(qiáng)力得以提高[]。

2.4.3 成紗條干

紗條不勻是衡量棉紗品質(zhì)的主要指標(biāo)之一,條干不勻率是對(duì)整個(gè)紡紗工藝技術(shù)的一個(gè)綜合性評(píng)定。條干不勻會(huì)惡化紗線(xiàn)的強(qiáng)力、強(qiáng)力不勻和捻度不勻,從而增加紡紗過(guò)程中的斷頭率。紗條不勻還將影響織物的外觀(guān)質(zhì)量,尤其是那些與布幅寬度成倍數(shù)關(guān)系的周期波,甚至?xí)箍椢锝档?。紗線(xiàn)上棉結(jié)、雜質(zhì)的多少,不僅影響成紗外觀(guān),還影響成紗條干,同時(shí)也是影響染整加工質(zhì)量的一個(gè)重要因素[9]。

2.5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

(1)其他工藝參數(shù)相同,即氨綸預(yù)加張力為14.7 c N,后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.35,長(zhǎng)絲張力為9.8 c N,捻系數(shù)分別為320、330、340、350、360進(jìn)行紡紗,測(cè)試成紗性能分析比較,得出紡制包芯紗的最佳捻系數(shù)。

(2)在紡紗捻系數(shù)為360,氨綸預(yù)加張力為14.7 c N的條件下,后區(qū)牽伸倍數(shù)分別取1.35、1.50、1.65、1.80進(jìn)行紡紗,測(cè)試成紗性能并進(jìn)行比較分析,得出紡制包芯紗的最佳后區(qū)牽伸倍數(shù)。

(3)在紡制包芯紗的捻系數(shù)為360,后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.35,氨綸預(yù)加張力分別取9.8、14.7、19.6、14.5 c N進(jìn)行試紡,測(cè)試成紗性能并作比較分析,得出紡制包芯紗的最佳氨綸預(yù)加張力值。

3 結(jié)果和分析

包芯紗生產(chǎn)工序短,效率高,可充分利用各組分的優(yōu)勢(shì),滿(mǎn)足不同織物對(duì)紗線(xiàn)的要求[10]。但是,不同的工藝參數(shù)對(duì)其成紗性能影響較大。因此,通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)探討影響成紗性能的相關(guān)參數(shù),找出最佳的工藝參數(shù)。

3.1 捻系數(shù)對(duì)成紗質(zhì)量的影響

捻系數(shù)分別取320、330、340、350、360,測(cè)試成紗力學(xué)性能并作比較分析,得出紡制包芯紗的最佳捻系數(shù)。

表1 捻系數(shù)與紗線(xiàn)力學(xué)性能關(guān)系

由表1知,隨著捻系數(shù)增加,紗線(xiàn)強(qiáng)力先增大后減小,當(dāng)捻系數(shù)為330時(shí),紗線(xiàn)強(qiáng)力和斷裂強(qiáng)度達(dá)到最大,之后隨著捻系數(shù)的增加,紗線(xiàn)的斷裂強(qiáng)度呈減小的趨勢(shì),但是整體波動(dòng)不是很大。紗線(xiàn)伸長(zhǎng)率增加到一定程度后反而下降。原因是捻度增加,外包纖維產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力,尤其是外層纖維,纖維間抱合增大,有助于外包覆纖維間的摩擦力和強(qiáng)力的提高,但捻度增大,即捻回角的加大,會(huì)使纖維的承力在紗軸方向的分力減小,影響纖維強(qiáng)力的有效利用,因此當(dāng)捻系數(shù)增加到一定值后,強(qiáng)力會(huì)隨著捻系數(shù)的進(jìn)一步增加反而會(huì)下降,即存在一個(gè)臨界捻系數(shù)。當(dāng)捻度增加到一定程度時(shí),外包纖維對(duì)氨綸絲的摩擦力和抱合力增加,導(dǎo)致對(duì)氨綸絲束縛作用加強(qiáng),使其伸長(zhǎng)有所降低[12]。

表2 捻系數(shù)與紗線(xiàn)毛羽指數(shù)關(guān)系

由表2可知,捻系數(shù)的增加對(duì)不同長(zhǎng)度段毛羽的影響不同,我們一般用3 mm長(zhǎng)的毛羽對(duì)應(yīng)的毛羽指數(shù)來(lái)比較紗線(xiàn)毛羽性能。3 mm毛羽指數(shù)隨著捻系數(shù)增加先降低后增加,隨后又降低,當(dāng)捻系數(shù)為360時(shí),毛羽指數(shù)達(dá)到最小值。這主要是加捻系數(shù)越大,被加捻的纖維叢所受到的加捻力矩增大,使纖維中的大部分長(zhǎng)度處于加捻力矩的作用之下,傳遞的捻度更靠近前羅拉鉗口,從而改善了對(duì)輸出纖維的控制作用,減少了纖維伸出紗體的長(zhǎng)度和數(shù)量[13]。但是捻系數(shù)也不可能無(wú)限增加,捻系數(shù)太大不僅紡紗不能正常進(jìn)行,而且影響織物手感。

表3 捻系數(shù)與紗線(xiàn)條干均勻度關(guān)系

由表3可知,隨著捻系數(shù)增大,條干CV值逐漸減小,紗線(xiàn)條干變好,捻系數(shù)為360時(shí),條干最好。這是因?yàn)榻?jīng)過(guò)牽伸的須條由于加捻作用,纖維間產(chǎn)生附加摩擦力界,增加了須條的密集程度,增強(qiáng)了對(duì)纖維的控制力,從而減少浮游區(qū),有利于條干均勻度的改善。

3.2 后區(qū)牽伸倍數(shù)對(duì)成紗質(zhì)量影響

后區(qū)牽伸倍數(shù)分別取1.35、1.50、1.65、1.80,測(cè)試成紗性能并進(jìn)行比較分析,得出紡制包芯紗的最佳后區(qū)牽伸倍數(shù)。

由表4可知,后區(qū)牽伸倍數(shù)對(duì)斷裂強(qiáng)力的影響是先增加后減小。當(dāng)后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.65時(shí),包芯紗的斷裂強(qiáng)力值最大,這說(shuō)明后區(qū)牽伸倍數(shù)1.65接近臨界牽伸倍數(shù),包芯紗的斷裂強(qiáng)力隨著后區(qū)牽伸倍數(shù)的增加,呈現(xiàn)一個(gè)先增加后減小的趨勢(shì)。這主要是因?yàn)樵谄渌に嚄l件相同條件下,后區(qū)牽伸倍數(shù)過(guò)大或者過(guò)小對(duì)紗線(xiàn)清理的影響都是負(fù)面的。當(dāng)后區(qū)牽伸倍數(shù)由過(guò)小逐漸增加到接近臨界牽伸倍數(shù)時(shí),有利于速度較低的浮游纖維盡可能接近前鉗口變速,從而使浮游纖維運(yùn)動(dòng)的變速點(diǎn)相對(duì)集中,減少了富有纖維運(yùn)動(dòng)的移距偏差,降低了因牽伸須條中纖維排列導(dǎo)致的須條粗細(xì)不均勻性。此外,還減少了牽伸不開(kāi)、出現(xiàn)硬頭現(xiàn)象,提高了紗線(xiàn)的條干均勻度,所以包芯紗的強(qiáng)力變大。但是當(dāng)后區(qū)牽伸倍數(shù)過(guò)大時(shí),紗條解體而松散,緊密度降低,纖維間的聯(lián)系力減弱,使喂入前牽伸區(qū)的紗條內(nèi)摩擦力界強(qiáng)度不足,前牽伸區(qū)膠圈中部摩擦力界強(qiáng)度降低,纖維控制力差,抱合力弱,紗線(xiàn)捻度分布不勻變大,紗線(xiàn)斷裂強(qiáng)力急劇惡化。隨著后區(qū)牽伸倍數(shù)的進(jìn)一步增大,紗線(xiàn)斷裂強(qiáng)力還會(huì)變小,但變化幅度較小。因此,紡19.4 tex的莫代爾/天竹/氨綸賽羅包芯紗時(shí),后區(qū)牽伸倍數(shù)應(yīng)該選擇為1.65左右。

表4 后區(qū)牽伸倍數(shù)與紗線(xiàn)力學(xué)性能關(guān)系

表5 后區(qū)牽伸倍數(shù)與紗線(xiàn)毛羽關(guān)系

由表5可知,隨著后區(qū)牽伸倍數(shù)增加,毛羽指數(shù)呈遞增趨勢(shì),這主要是因?yàn)楹髤^(qū)牽伸倍數(shù)增大,喂入前牽伸區(qū)的纖維數(shù)量減少,后牽伸區(qū)纖維擴(kuò)散程度越大,浮游纖維所受的控制力與引導(dǎo)力減弱,浮游纖維越多,則越易露出紗體形成毛羽。當(dāng)后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.35時(shí), 3 mm毛羽指數(shù)最少,紗線(xiàn)表面最光滑,成紗質(zhì)量的外觀(guān)較好。

表6 后區(qū)牽伸倍數(shù)與紗線(xiàn)條干均勻度關(guān)系

由表6可知,隨著后區(qū)牽伸倍數(shù)的增大,條干CV值先增加后減小,在1.65時(shí)條干最差,在1.35時(shí)條干最好。這主要是隨著后區(qū)牽伸倍數(shù)增大,喂入前牽伸區(qū)的纖維數(shù)量減少,浮游纖維所受的控制力與引導(dǎo)力減弱,易造成牽伸力波動(dòng)而形成不勻或產(chǎn)生粗細(xì)節(jié)[13]。同時(shí),后區(qū)中、后羅拉之間的紗條屬于非控制區(qū)紗條,后區(qū)牽伸倍數(shù)過(guò)大時(shí),浮游纖維較多,纖維緊密度和伸直度較差,進(jìn)而導(dǎo)致粗節(jié)、細(xì)節(jié)、棉結(jié)增多,成紗條干水平下降。后區(qū)牽伸倍數(shù)過(guò)大,還會(huì)引起牽伸波,使成紗質(zhì)量惡化。

3.3 氨綸預(yù)加張力對(duì)成紗質(zhì)量的影響

氨綸預(yù)加張力分別取9.8、14.7、19.6、24.5 c N,測(cè)試成紗性能并作比較分析,得出紡制包芯紗的最佳氨綸預(yù)加張力值。

表7 氨綸預(yù)加張力與紗線(xiàn)力學(xué)性能關(guān)系

由表7可知,氨綸絲預(yù)加張力對(duì)強(qiáng)力及伸長(zhǎng)率影響的基本態(tài)勢(shì)是,隨著預(yù)加張力的提高,包芯紗強(qiáng)力也隨著增大,預(yù)加張力為24.5 c N時(shí)強(qiáng)力最大,伸長(zhǎng)率則基本是隨之下降的,在9.8 c N時(shí),伸長(zhǎng)率最大。這是因?yàn)轭A(yù)加張力越大,氨綸絲伸直程度越大,初始應(yīng)力越大,在變形時(shí)承受較大的負(fù)荷,而氨綸包芯紗的強(qiáng)力主要是由外包纖維提供,從而對(duì)彈力紗的強(qiáng)力貢獻(xiàn)較大。但隨著預(yù)加張力增加,氨綸長(zhǎng)絲的性質(zhì)變得不穩(wěn)定,容易斷頭,影響成紗生產(chǎn)效率。同時(shí),預(yù)加張力過(guò)大,對(duì)彈力紗的強(qiáng)度貢獻(xiàn)也會(huì)減弱,而且氨綸絲含量減少,彈力紗的彈性也就相應(yīng)減少。另一方面預(yù)加張力有利于外包纖維對(duì)氨綸絲的包覆效果,拉伸時(shí),外包纖維承受的拉力越多,強(qiáng)力越大。氨綸絲的張力增大,短纖紗與長(zhǎng)絲間的包纏作用增強(qiáng),彈力紗的斷裂伸長(zhǎng)率有所增加,當(dāng)增大到一定程度后,彈力紗的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,長(zhǎng)絲在彈力紗中的分布逐步由螺旋線(xiàn)變?yōu)樯熘睜顟B(tài),彈力紗的斷裂伸長(zhǎng)又表現(xiàn)為短纖紗的斷裂伸長(zhǎng),伸長(zhǎng)有所降低。氨綸絲拉伸前,變形量較多,導(dǎo)致拉伸時(shí)過(guò)快達(dá)到塑性變形而斷裂,因此伸長(zhǎng)率有減小的趨勢(shì)。

由表8可知,毛羽指數(shù)也是隨著預(yù)加張力的增加呈減趨勢(shì),并有波動(dòng),這是預(yù)加張力使氨綸絲的伸直度增加,外包纖維的包覆效果較好,纖維露出的幾率就較小。但當(dāng)長(zhǎng)絲張力較大時(shí),氨綸長(zhǎng)絲的張力大于短纖紗的張力,氨綸長(zhǎng)絲位于彈力紗的中心,彈力紗的毛羽主要表現(xiàn)為外包紗的毛羽,紗線(xiàn)的毛羽指數(shù)有所增加,因此曲線(xiàn)會(huì)有波動(dòng)。

表8 氨綸預(yù)加張力與紗線(xiàn)毛羽關(guān)系

表9 氨綸預(yù)加張力與紗線(xiàn)條干均勻度關(guān)系

由表9可知,隨著預(yù)加張力增大,條干CV值增大,紗線(xiàn)條干惡化,預(yù)加張力為24.5 c N時(shí),條干最差。氨綸預(yù)加張力為9.8 cN時(shí),紗線(xiàn)的條干均勻度最好。這是因?yàn)轭A(yù)加張力較小時(shí),氨綸長(zhǎng)絲沒(méi)有被過(guò)度拉伸,其彈性適中。隨著加捻的進(jìn)行,其它的短纖維會(huì)被均勻緊密地卷繞在氨綸長(zhǎng)絲上,從而使得成紗條干均勻。當(dāng)預(yù)加張力逐漸增大時(shí),氨綸長(zhǎng)絲被過(guò)度拉伸,出現(xiàn)長(zhǎng)絲疲勞現(xiàn)象,不利于控制,自然會(huì)造成條干惡化。

4 結(jié)論

(1)加捻系數(shù)、預(yù)加張力、后區(qū)牽伸倍數(shù)對(duì)莫代爾/天竹/氨綸包芯紗的成紗質(zhì)量有重要影響,且各個(gè)因素相互制約,對(duì)紗線(xiàn)的性能影響并不是同步的。

(2)紡制19.4 tex莫代爾/天竹/氨綸包芯紗最佳工藝參數(shù)為:捻系數(shù)為360,預(yù)加張力為14.7 c N,后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.35。

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Discussion on the Spinning and Processing of Modal/Bamboo/Spandex Siro Core-spun Yarn

XU Qiao-lin1,CHEN Jun2,MEI Zai-huan2
(1.Hubei Province Fiber Inspection Bureau,Wuhan 430061,China; 2.Wuhan Textile University,Wuhan 430073,China)

The 19.4 tex modal/bamboo/spandex core-spun yarn were woven as the materials of modal roving,bamboo roving and spandex filament using siro core-spun yarn technology in different spinning parameters.The properties of tensile,evenness and hairiness were measured and compared.The results showed that the optimum process conditions were the twist of 360,back draft ratio 1.35 and the pre-tension of spandex 14.7 c N under the same process condition of other parameters.

siro-core spun yarn;yarn properties;twist;tension|

TS104.7

:A

:1673-0356(2015)03-0024-05

2015-03-11

徐巧林(1985-),女,碩士,研究方向:現(xiàn)代紡紗技術(shù),E-mail:qiaolin1209@163.com。