馬崇啟， 王玉娟， 劉建勇， 程 璐

(天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院， 天津 300387)

不同紡紗流程下色紡紗色差對(duì)比

馬崇啟， 王玉娟， 劉建勇， 程 璐

(天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院， 天津 300387)

針對(duì)一種紡紗方法紡色紡紗小樣被接受后，用另一種紡紗方法紡批次樣時(shí)無(wú)法確保批次樣與小樣之間的色差可被接受的問(wèn)題，將相同配比的有色纖維混合體，分別通過(guò)環(huán)錠紡、轉(zhuǎn)杯紡以及快速紡3種不同的小樣紡紗流程紡成紗線，繞在紙板上，再經(jīng)過(guò)測(cè)色儀測(cè)色，比較不同紡紗流程下紗線之間的色差，并對(duì)造成色差的原因進(jìn)行分析。結(jié)果表明：轉(zhuǎn)杯紡紗線與快速紡紗線之間的色差均值為0.36 CMC(2∶1)，環(huán)錠紡紗線與快速紡紗線之間的色差均值為0.95 CMC(2∶1)，環(huán)錠紡紗線與轉(zhuǎn)杯紡紗線之間的色差均值為0.77 CMC(2∶1)；造成色差的主要原因是成紗方法不同，引起紗線結(jié)構(gòu)與紗線表面狀態(tài)不同，進(jìn)而對(duì)不同波長(zhǎng)的光線反射率也不同。

色紡紗； 環(huán)錠紡； 轉(zhuǎn)杯紡； 快速紡； 色差

色紡紗是先將本色纖維染成有色纖維，或者使用原液著色法制成有色纖維，然后再紡制的紗[1-3]。色紡紗具有立體、朦朧、時(shí)尚等風(fēng)格特點(diǎn)，符合現(xiàn)代人追求個(gè)性的趨勢(shì)[4-5]。色紡紗市場(chǎng)需求越來(lái)越大，國(guó)內(nèi)色紡企業(yè)發(fā)展快速，紗錠數(shù)量迅速增長(zhǎng)[6-7]，又因其工藝是先對(duì)纖維染色然后進(jìn)行紡紗，因此，大大減少了紡織用水[8-9]。色紡紗還具有小批量、快交貨的特點(diǎn)[10-11]，但紡紗過(guò)程中紗線的色差是最關(guān)鍵和最容易出問(wèn)題的地方。

影響物體顏色的因素有很多，主要有光照、觀察者和物體本身[12]。對(duì)于色紡紗顏色的測(cè)定，在光照和觀察者條件相同時(shí)，物體本身就成了影響顏色測(cè)定結(jié)果的主要因素。在工藝要求相同的情況下，不同的紡紗流程對(duì)纖維的混合效果不同，紡出的紗線結(jié)構(gòu)不同，紗線其他指標(biāo)也會(huì)存在差異，而這些對(duì)紗線最終的顏色都存在影響。有些企業(yè)存在用一種紡紗流程紡標(biāo)準(zhǔn)樣，用另一種紡紗流程紡批次樣的現(xiàn)象，但不同紡紗流程之間的色差以及標(biāo)準(zhǔn)樣和批次樣的色差能否被接受，還很少有學(xué)者對(duì)此進(jìn)行研究。為此，本文對(duì)不同紡紗流程所紡紗線之間的色差進(jìn)行了對(duì)比分析。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 原料與設(shè)備

本文實(shí)驗(yàn)所用紅色、黃色、藍(lán)色原液著色粘膠纖維均為博拉彩虹纖維有限公司提供，纖維長(zhǎng)度為38 mm，線密度為1.6 dtex，不含熒光物質(zhì)，其色度參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 單色纖維的色度參數(shù)Tab.1 Colorimetric coordinates of colored fibers

表1中：L*表示顏色的明度，其值為0(黑色)～100(白色)，越接近0表示顏色越暗，越接近100表示顏色越亮；a*表示顏色的紅綠色調(diào)，其值為正表示顏色偏紅或不夠綠，為負(fù)表示偏綠或不夠紅；b*表示顏色的黃藍(lán)色調(diào)，其值為正表示顏色偏黃或不夠藍(lán)，為負(fù)表示偏藍(lán)或不夠黃；C*為彩度，表示顏色的鮮艷程度；ho為色相角，表示顏色的相貌[13]。

所用設(shè)備：XFH型小和毛機(jī)，青島市膠南針織機(jī)械廠；DSCa-01型數(shù)字式梳棉機(jī)，DSDr-01型數(shù)字式并條機(jī)，DSRo-01型數(shù)字式粗紗機(jī)，DSSp-01型數(shù)字式細(xì)紗機(jī)，JCF-1601型數(shù)字式轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)，天津市嘉城機(jī)電設(shè)備有限公司；微塵雜質(zhì)分析及制條機(jī)，美國(guó)錫萊-亞太拉斯有限公司；Y381A搖黑板機(jī)，常州第二紡織機(jī)械廠；Datacolor SF600測(cè)色儀，Datacolor公司；TM1000掃描電子顯微鏡，日立儀器(蘇州)有限公司；YG172A紗線毛羽測(cè)試儀，陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司。

1.2 紡紗方法

現(xiàn)在工廠主要的打樣和紡紗流程有3種：環(huán)錠紡、轉(zhuǎn)杯紡、快速紡。

環(huán)錠紡流程：梳理機(jī)—并條機(jī)—粗紗機(jī)—環(huán)錠紡紗機(jī)。轉(zhuǎn)杯紡流程：梳理機(jī)—并條機(jī)—轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)?？焖偌徚鞒蹋豪w維雜質(zhì)分析儀—轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)。

環(huán)錠紡流程長(zhǎng)，工序繁瑣，紡紗速度慢，用紗量多，紗線質(zhì)量好，混色均勻；轉(zhuǎn)杯紡流程較短，紡紗速度快，紗線質(zhì)量、混色效果不如環(huán)錠紡紗線；快速紡流程簡(jiǎn)單、快速，打樣用紗最少，混色不均勻，紗線質(zhì)量差。

各流程所用纖維先經(jīng)過(guò)提前開(kāi)松，然后將紅、黃、藍(lán)3種粘膠按照不同混紡比人工進(jìn)行充分混合。

環(huán)錠紡和轉(zhuǎn)杯紡流程，梳理環(huán)節(jié)采用強(qiáng)分梳、緊隔距、輕定量、慢速度的工藝，梳理前要做好清潔工作?；焐w維經(jīng)過(guò)3遍梳理，在第2次、第3次梳理時(shí)，采用“橫鋪直取”的喂棉方法，在梳理過(guò)程中應(yīng)盡量減少飛花和落棉。在并條環(huán)節(jié)采用1道牽伸2道并和的工藝，制成20 g/5 m的條子。為了盡量減少環(huán)錠紡流程和轉(zhuǎn)杯紡流程之間的操作誤差，將第2道并條后的條子一分為二，一半用于環(huán)錠紡后道流程，一半用于轉(zhuǎn)杯紡后道流程。環(huán)錠紡粗紗工藝為：捻度80捻/10 cm，線密度500 tex。

快速紡在微塵雜質(zhì)分析及制條機(jī)上制成條子，經(jīng)過(guò)3遍梳理，以保證混色均勻。

各流程細(xì)紗捻度為60捻/10 cm、線密度為30 tex，在搖黑板機(jī)上將細(xì)紗繞在自制6 cm×22 cm(長(zhǎng)度以適合搖黑板機(jī)為準(zhǔn)，寬度以滿足測(cè)色為準(zhǔn))的紙板上，制成排列均勻、松緊適中、不漏底的紗線板，最后在測(cè)色儀上進(jìn)行測(cè)色。最終所得的紗線板如圖1所示，其為去除多余長(zhǎng)度后的紗線板，以便于存放。

圖1 紗線板Fig.1 Board of colored spun yarn

1.3 測(cè)色過(guò)程

選取大孔徑、包含鏡面光澤、100%紫外線(濾鏡關(guān)閉)的測(cè)色條件，以及D65、10°視角的觀察條件，分別對(duì)紗線板正反面橫向和垂直2個(gè)方向、不同部位進(jìn)行測(cè)色，直至最終顏色偏差小于0.1，記錄該色樣的反射率值(360～700 nm，間隔為10 nm)，以及不同紡紗流程下混色紗之間的色差。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試樣的色差測(cè)試結(jié)果

將紅、黃、藍(lán)3種顏色的粘膠纖維，按照表2中的質(zhì)量比進(jìn)行稱(chēng)量(環(huán)錠紡和轉(zhuǎn)杯紡所用混色纖維總質(zhì)量為15 g，快速紡所用混色纖維總質(zhì)量為4 g)，然后按照上述紡紗方法和測(cè)色方法進(jìn)行紡紗、測(cè)色，所得相同比例的混色樣經(jīng)不同紡紗流程所紡紗線之間的色差對(duì)比結(jié)果如表2所示。

表2 不同紡紗流程之間試樣的色差Tab.2 Color differences of samples by different spinning processes

2.2 結(jié)果分析

將不同紡紗流程之間所得紗線的色差做箱線圖進(jìn)行對(duì)比，色差的分布情況見(jiàn)圖2?？煽闯觯恨D(zhuǎn)杯紡和快速紡所紡紗線之間的色差最小，色差均值為0.36 CMC(2∶1)，中位數(shù)為0.33 CMC(2∶1)，色差主要集中在0.26～0.41 CMC(2∶1)之間；環(huán)錠紡和快速紡之間的色差最大，色差均值為0.95 CMC(2∶1)，中位數(shù)為1.01 CMC(2∶1)，色差主要集中在0.71～1.22 CMC(2∶1)；轉(zhuǎn)杯紡和環(huán)錠紡間的色差居中，色差均值為0.77 CMC(2∶1)，中位數(shù)為0.77 CMC(2∶1)，色差主要集中在0.63～0.86 CMC(2∶1)?？梢钥闯觯恨D(zhuǎn)杯紡流程和快速紡流程之間所紡紗線色差最集中，且最小；環(huán)錠紡流程和快速紡流程之間所紡紗線色差最分散，且最大；轉(zhuǎn)杯紡和環(huán)錠紡流程之間所紡紗線色差也較集中，大小居中。

圖2 各紡紗流程之間色差的分布Fig.2 Range of color differences by different spinning processes

正常情況下，當(dāng)色差<0.2 CMC(2∶1)時(shí)，人的眼睛無(wú)法區(qū)分顏色的變化；當(dāng)0.3 CMC(2∶1)<色差<0.6 CMC(2∶1)時(shí)，表示二者有一點(diǎn)差異；當(dāng)0.7 CMC(2∶1)<色差<1.2 CMC(2∶1)時(shí)，2個(gè)顏色之間的差異可能被接受；當(dāng)1.2 CMC(2∶1)<色差<2.1 CMC(2∶1)時(shí)，感覺(jué)顏色之間的差異非常明顯；當(dāng)色差>2.1 CMC(2∶1)時(shí)，人們會(huì)感覺(jué)到2個(gè)顏色完全不對(duì)色[13]。對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣和確認(rèn)樣之間的色差進(jìn)行控制，一般要求二者之間的色差小于0.6 CMC(2∶1)，客戶才認(rèn)可；而對(duì)于批次樣和標(biāo)準(zhǔn)樣之間的色差控制，范圍一般要略大一些，如色差<1.0 CMC(2∶1)時(shí)就給予認(rèn)可。因此，用快速紡打樣，用轉(zhuǎn)杯紡紡紗線時(shí)，批次樣和標(biāo)準(zhǔn)樣之間的色差非常小，被接受的可能性較大；用快速紡打樣，用環(huán)錠紡紡紗時(shí)，批次樣和標(biāo)準(zhǔn)樣色差較大，可能被拒絕；用轉(zhuǎn)杯紡打樣，用環(huán)錠紡紡紗時(shí)，批次樣和標(biāo)準(zhǔn)樣色差不太明顯，可能被接受。

2.3 原因分析

色差產(chǎn)生的原因很多，除了操作誤差，主要就是紡紗流程不同造成的。快速紡流程和轉(zhuǎn)杯紡流程、轉(zhuǎn)杯紡流程和環(huán)錠紡流程，以成條為界限，各有工序重疊部分?？焖偌徚鞒毯娃D(zhuǎn)杯紡流程的制條工序不同，成紗工序相同；轉(zhuǎn)杯紡流程和環(huán)錠紡流程制條工序相同，成紗工序不同。而制條工序中主要是梳理過(guò)程造成的纖維混合均勻度不同，成紗工序中主要是細(xì)紗結(jié)構(gòu)不同。

不同的紡紗工序纖維損失多少不同，但紅、黃、藍(lán)3種單色纖維除了顏色不同外，其他參數(shù)(長(zhǎng)度、線密度等)都相同，損失的纖維中，這3種顏色纖維的質(zhì)量比應(yīng)與混色纖維體中它們的質(zhì)量比相同，因此，所紡紗線中這3種顏色纖維的質(zhì)量比也應(yīng)與設(shè)定值相同，又因?yàn)閾p失的纖維較少，梳棉機(jī)在0.5 g以?xún)?nèi)，微塵雜質(zhì)分析和制條機(jī)的纖維損失幾乎為0，故可以排除纖維損失帶來(lái)的不同紡紗流程之間色差的影響。

2.3.1 混色均勻程度對(duì)色差的影響

圖3示出轉(zhuǎn)杯紡和快速紡流程色差最大組(試樣8，紅、黃、藍(lán)纖維質(zhì)量比為5∶4∶1)的反射率曲線對(duì)比?？煽闯?，試樣8經(jīng)轉(zhuǎn)杯紡所紡紗線的反射率曲線在紅色波長(zhǎng)范圍(640～700 nm)，較快速紡紗線的反射率曲線略低，而在其他顏色波段2個(gè)反射率曲線非常吻合。轉(zhuǎn)杯紡和快速紡流程的成紗過(guò)程相同，不同的是制條過(guò)程，轉(zhuǎn)杯紡和快速紡制得的條子對(duì)比情況如圖4所示。

圖3 快速紡和轉(zhuǎn)杯紡流程的試樣8反射率曲線Fig.3 Reflectance curves of sample 8 by fast spinnning and rotor spinning

圖4 快速紡和環(huán)錠紡所紡條子對(duì)比Fig.4 Comparison of slives by fast spining and rotor spining

由圖4可看出：環(huán)錠紡流程制得的條子，由于經(jīng)過(guò)梳棉機(jī)和并條機(jī)2道工序的梳理、混合，條子中纖維分布均勻，伸直平行度好；而快速紡流程制得的條子可明顯看出有較多的棉結(jié)，纖維分布沒(méi)有轉(zhuǎn)杯紡制得的條子均勻。環(huán)錠紡和快速紡制得的條子色差為0.45 CMC(2∶1)，說(shuō)明由于制條工序不同產(chǎn)生的條子中纖維分布均勻程度雖然有差別，但造成的色差不大。

2.3.2 紗線結(jié)構(gòu)對(duì)色差的影響

圖5示出環(huán)錠紡、轉(zhuǎn)杯紡和快速紡3個(gè)流程所紡紗線相互間色差最大組(試樣6，紅、黃、藍(lán)纖維質(zhì)量比為2∶2∶6)的反射率曲線。可看出，試樣6經(jīng)快速紡、轉(zhuǎn)杯紡和環(huán)錠紡后產(chǎn)生的3個(gè)子試樣在各個(gè)波段的整體趨勢(shì)基本相同，而明度有所差異。色彩的明度變化有多種情況：一是不同色相之間的明度變化，如在未調(diào)配過(guò)的原色中，黃色明度最高，黃比橙亮，橙比紅亮，紅比紫亮，紫比黑亮；二是在某種顏色中，加白色明度就會(huì)逐漸提高，加黑色明度就會(huì)變暗，但同時(shí)它們的純度(顏色的飽和度)就會(huì)降低；三是相同的顏色，因光線照射的強(qiáng)弱不同也會(huì)產(chǎn)生不同的明暗變化。因此，試樣6的3個(gè)子試樣在觀察條件相同的情況下，產(chǎn)生明度差的原因是紗線對(duì)光線的反射不同，而紗線結(jié)構(gòu)不同，其對(duì)光線的反射也不同。

圖5 快速紡、轉(zhuǎn)杯紡和環(huán)錠紡流程的試樣6反射率曲線Fig.5 Reflectance curves of sample 6 by fast spinnning,rotor spinning and ring spinning

圖6示出試樣6在3種紡紗流程下得到的3個(gè)子樣的電鏡照片?？煽闯觯涵h(huán)錠紡紗線較光滑，排列較整齊；轉(zhuǎn)杯紡和快速紡紗線較粗糙，排列較凌亂。因此，環(huán)錠紗的反射率較高，顏色較明亮，轉(zhuǎn)杯紡和快速紡紗線的反射率較低，顏色較暗。

圖6 環(huán)錠紡紗線、轉(zhuǎn)杯紡紗線和快速紡紗線Fig.6 Yarns by ring spining (a), rotor spinning (b) and fast spinning (c)

2.3.3 紗線毛羽對(duì)色差的影響

紗線表3示出試樣6經(jīng)過(guò)3種紡紗流程后得到的3個(gè)子試樣的毛羽指數(shù)。圖7示出毛羽指數(shù)差對(duì)比情況?？梢钥闯觯? mm的毛羽分布中，環(huán)錠紡紗線和快速紡紗線毛羽指數(shù)差，較環(huán)錠紡紗線和轉(zhuǎn)杯紡紗線毛羽指數(shù)差??；2 mm的毛羽分布中，環(huán)錠紡紗線和快速紡紗線毛羽指數(shù)差，較環(huán)錠紡紗線和轉(zhuǎn)杯紡紗線毛羽指數(shù)差大；≥3 mm的毛羽分布中，轉(zhuǎn)杯紡紗線和快速紡紗線的毛羽指數(shù)相近，環(huán)錠紡紗線和快速紡紗線毛羽指數(shù)差與環(huán)錠紡紗線和轉(zhuǎn)杯紡紗線毛羽指數(shù)差相近。而試樣6經(jīng)環(huán)錠紡流程和快速紡流程制得的紗線色差，較經(jīng)環(huán)錠紡流程和轉(zhuǎn)杯紡流程制得的紗線色差大，說(shuō)明中長(zhǎng)毛羽對(duì)紗線的色差有一定的影響。

表3 試樣6在不同紡紗流程中的毛羽指數(shù)Tab.3 Hairness index of sample 6 in different spinning processes

圖7 試樣6在3種紡紗流程下的紗線毛羽指數(shù)差Fig.7 Difference of sample 6′s hairness index between three different spinning processes

快速紡和轉(zhuǎn)杯紡的成紗方法都是轉(zhuǎn)杯紡，只有喂入轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)的條子不同，經(jīng)過(guò)對(duì)圖4的分析可知：條子制備過(guò)程中混色均勻程度不同會(huì)造成色差，但由于在后道工序有所改進(jìn)，總體色差并不大；轉(zhuǎn)杯紡和環(huán)錠紡之間條子制備過(guò)程一樣，成紗方法不一樣，它們之間的色差較快速紡紗線和轉(zhuǎn)杯紡紗線之間的色差大；快速紡和環(huán)錠紡之間條子制備過(guò)程完全不同，成紗方法也不同，因此色差最大，正如圖2所示。因此，紡紗流程不一樣，混色方法和成紗方法也會(huì)不同，最后混色的均勻程度、紗線的結(jié)構(gòu)以及毛羽等指標(biāo)就會(huì)存在差異，但主要是由于紗線結(jié)構(gòu)的不同產(chǎn)生較大的色差。

3 結(jié) 論

1)由于不同紡紗方法對(duì)紗線結(jié)構(gòu)的影響，在混色比例相同的情況下，快速紡紗線和轉(zhuǎn)杯紡紗線之間的色差非常小，可以被接受；環(huán)錠紡和轉(zhuǎn)杯紡之間的色差較小，可能被接受；快速紡紗線和環(huán)錠紡紗線之間的色差最大，可能被拒絕。

2)影響紗線色差的因素有很多，主要因素是紡紗流程不同，細(xì)紗的成紗方法不同，所得紗線結(jié)構(gòu)(纖維排列狀態(tài))不同，對(duì)光線的反射也不同，最終產(chǎn)生色差。FZXB

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Color difference comparison of colored spun yarns by different spinning processes

MA Chongqi, WANG Yujuan, LIU Jianyong, CHENG Lu

(SchoolofTextiles,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300387,China)

After colored spun yarn samples produced by one spinning method are accepted, sometimes it is not sure that the color difference between this sample and batch samples produced by another spinning method is acceped. In this paper, colored fiber mixtures with the same proportion were spun into yarns by ring spinning, rotor spinning and fast spinning, respectively. Then the yarns were wound onto a paper board and measured with the color measurement instrument. The color differences were compared and the reasons were discussed. The results showed that the color difference mean value of the colored yarns spun by rotor spinning process and fast spinning process is 0.36 CMC(2∶1), the color difference mean value of the colored yarn spun by ring spinning process and fast spinning process is 0.95 CMC(2∶1), and the color difference mean of the colored yarn spun by ring spinning process and rotor spinning process is 0.77 CMC(2∶1). The main reason is the different structures and surface of the yarns caused by different spinning processes, which leads to different reflectances at various wavelengths.

colored spun yarn; ring spinning; rotor spinning; fast spinning; color difference

10.13475/j.fzxb.20160303006

2016-03-17

2016-09-18

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃專(zhuān)題項(xiàng)目(2016YFB0302801-03)

馬崇啟(1964—)，男，教授，博士。研究方向?yàn)榧徔椆に嚴(yán)碚?、紡織機(jī)電一體化技術(shù)、數(shù)字化紡織技術(shù)、紡織復(fù)合材料。E-mail: tjmcq@tjpu.edu.cn。

TS 114

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