胡田田,楊瑞華,鄧茜茜,徐亞亞

(江南大學(xué) 生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 無(wú)錫214122)

采用高速氣流進(jìn)行成紗的噴氣渦流紡,是一項(xiàng)新型的紡紗技術(shù),具有紡紗流程短、高速、高產(chǎn)、高效的特點(diǎn),且裝備的智能化、自動(dòng)化程度較高,勞動(dòng)生產(chǎn)率高,勞動(dòng)強(qiáng)度低,綜合用工少,經(jīng)濟(jì)效益高,極具發(fā)展前景[1－2]。噴氣渦流紡成紗過(guò)程中,經(jīng)過(guò)高速超大牽伸后的纖維須條由前羅拉輸出噴嘴中,纖維尾端脫離前羅拉握持點(diǎn)后,在高速旋轉(zhuǎn)渦流作用下,纖維頭端在引導(dǎo)針棒的引導(dǎo)下與空心錠中的引紗尾搭接,纖維另一端則被旋轉(zhuǎn)氣流吹散,順氣流旋轉(zhuǎn)倒下,形成一個(gè)傘形的狀態(tài),在空心錠頂端旋轉(zhuǎn),給須條加捻,紗線由空心錠頂端內(nèi)孔引出。纖維從前羅拉不斷喂入添加在傘形紗尾上,并隨氣流不斷地吹散旋轉(zhuǎn)而連續(xù)加捻成紗,最后成形的紗線從空心錠內(nèi)部的導(dǎo)紗通道引出,經(jīng)電子清紗裝置清除紗疵后,卷繞形成筒子紗。噴氣渦流紡紗技術(shù)雖具有多方面的優(yōu)勢(shì),但也有許多弊端與薄弱環(huán)節(jié),尤其是在原料適應(yīng)性及生產(chǎn)品種的廣泛性等方面范圍較窄,影響了其產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬[3－4],而混紡紗可以綜合多種纖維的性能優(yōu)點(diǎn),揚(yáng)長(zhǎng)避短,是新型功能性紗線開(kāi)發(fā)的重要方向[5]。

通過(guò)理論與實(shí)踐分析,試紡了2種纖維混紡的噴氣渦流紡細(xì)紗,分析成紗結(jié)構(gòu),測(cè)試成紗性能,豐富了噴氣渦流紡產(chǎn)品品種,提高了其市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值。

1 原料與測(cè)試

1.1 原料

分別紡制36.9 tex(90/10)和36.9 tex(96/4)的噴氣渦流混紡麻灰紗,3種顏色的滌綸短纖購(gòu)自杭州奔馬公司,纖維指標(biāo)見(jiàn)表1、表2。

表1 T 36.9 tex(90/10)渦流紡紗原料指標(biāo)

表2 T 36.9 tex(96/4)淺灰色渦流紡紗原料指標(biāo)

1.2 紗線性能測(cè)試方法

毛羽 YG172紗線毛羽測(cè)試儀,測(cè)試速度為30 m/min,每種紗各測(cè)試10段,每段長(zhǎng)度均為10 m。

紗線強(qiáng)伸性能 YG068C全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀,間隔取樣長(zhǎng)度為500 mm,預(yù)張力系數(shù)0.5 c N/tex,每管拉伸30次,拉伸速度500 m/min,取樣間隔2 m。

條干均勻度 USTER TESTER5條干測(cè)試儀,測(cè)試速度400 m/min,測(cè)試時(shí)間1 min。

采用Y172型纖維切片器(哈氏切片器)制作紗線橫截面切片,在顯微鏡下進(jìn)行觀察拍攝;采用漢密爾頓轉(zhuǎn)移指數(shù)計(jì)算方法分析多組分纖維在紗線橫截面的分布特征。每種紗做5個(gè)清晰的切片樣本,計(jì)算并取其漢密爾頓轉(zhuǎn)移指數(shù)的平均值。

測(cè)試的外界條件為溫度20℃,濕度為65%RH(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓條件)。

1.3 漢密爾頓指數(shù)計(jì)算方法

采用漢密爾頓指數(shù)分析麻灰混紡紗內(nèi)纖維轉(zhuǎn)移特征。漢密爾頓指數(shù)是指以纖維在紗線中的分布矩為基礎(chǔ),求出某種纖維在紗線中的分布情況以及纖維向內(nèi)或向外的轉(zhuǎn)移情況來(lái)判定纖維均勻混合度[6－8]。漢密爾頓指數(shù)的范圍一般在－100%～100%之間,當(dāng)M值大于零時(shí)則表示纖維有向外轉(zhuǎn)移的趨勢(shì),當(dāng)M值小于零時(shí)則表示纖維有向內(nèi)轉(zhuǎn)移的趨勢(shì),M絕對(duì)值的大小能夠表現(xiàn)出紗線內(nèi)部纖維轉(zhuǎn)移的情況(絕對(duì)值越大表示纖維轉(zhuǎn)移越明顯,絕對(duì)值越小則表示混合效果越均勻)。

計(jì)算某一混紡紗線中某一成分的漢密爾頓指數(shù)的過(guò)程為：

(1)首先制作紗截面等分同心圓。根據(jù)顯微鏡下紗線橫截面切片圖像,在繪圖軟件中確定紗線外輪廓的圓形或橢圓形邊界,再確定中央紗心,五等分輪廓邊界的半徑,作外輪廓同心圓或同心橢圓,截面被分割成5個(gè)纖維層,從紗心到外邊界依次計(jì)為第1層,第2層,……第5層。

(2)然后點(diǎn)數(shù)每層每種纖維根數(shù)計(jì)算各種纖維的實(shí)際占有橫截面積。在點(diǎn)數(shù)纖維根數(shù)時(shí)若發(fā)現(xiàn)纖維被纖維層界線覆蓋,則以纖維橫截面積的一半為界,纖維橫截面積大于等于一半時(shí)計(jì)數(shù)1,否則計(jì)數(shù)0。

(3)按照公式1計(jì)算該種纖維(假設(shè)代號(hào)A)的實(shí)際面積分布一次矩FMA。

再按照公式2計(jì)算該纖維的均勻分布一次矩FMu。

式中：A為五層中該種纖維的纖維總根數(shù),ti為第i層所有纖維總根數(shù),T為該紗線截面內(nèi)所有纖維的總根數(shù)。

比較FMA、FMu結(jié)果,若FMu－FMA＞0,則該種纖維A優(yōu)先向內(nèi)層分布,將所有纖維A依次填滿(mǎn)第1層,第2層……直至該種纖維填完,依照該種纖維新的分布情況,計(jì)算該種纖維A的最大向內(nèi)分布一次矩FMin;若FMu－FMA＜0,則表示該種纖維優(yōu)先向外層分布,將所有該種纖維依次從外層向內(nèi)層填滿(mǎn)直至所有A纖維填完,依照A纖維新的內(nèi)外分布情況,計(jì)算該種纖維最大向外分布一次矩FMout。

最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷該種纖維優(yōu)先向內(nèi)層分布還是優(yōu)先向外部分布來(lái)選擇用公式3或公式4來(lái)計(jì)算該種纖維的漢密爾頓指數(shù)M。

2 成紗工藝與參數(shù)

紡制紗線的工藝流程為：人工混合、開(kāi)松、給棉→梳棉→并條(三道)→噴氣渦流紡。采用的紡紗設(shè)備為：特呂茨勒TC-5-1梳棉機(jī)(帶自調(diào)勻整裝置)、FA311并條機(jī)(一并)、FA3110并條機(jī)(二并)、特呂茨勒TD03-600并條機(jī)(帶自調(diào)勻整裝置)、日本村田MVS-870渦流紡紗機(jī)。

在B261A型和毛機(jī)上進(jìn)行和毛,將纖維按照比例分層后喂入吸棉風(fēng)機(jī)內(nèi),由吸棉風(fēng)機(jī)將原料通過(guò)管道喂入到喂毛簾上,通過(guò)喂毛輥進(jìn)入到錫林、道夫工作區(qū)域內(nèi),經(jīng)1個(gè)風(fēng)機(jī)進(jìn)入貯毛倉(cāng),反復(fù)操作2次;喂毛簾速度為24.5 r/min,喂毛棍速度為20.1 r/min,錫林速度為335 r/min,道夫速度為733 r/min,工作輥的速度為18 r/min,剝毛輥的速度為23 r/min,從而得到纖維混合體。將和毛之后的纖維混合體在A002型圓盤(pán)抓棉機(jī)上進(jìn)行抓棉,打手轉(zhuǎn)速為760 r/min,打手下降速度為3 mm/圈,抓棉機(jī)小車(chē)轉(zhuǎn)速為2 min/圈,筵棉通過(guò)棉箱喂入梳棉機(jī)生成生條;生條經(jīng)過(guò)三道并條生成熟條,熟條喂入噴氣渦流紡細(xì)紗機(jī)紡制成混紡麻灰紗。具體試紡工藝參數(shù)見(jiàn)表3－表6。

表3 梳棉工藝參數(shù)

表4 頭并、二并工藝參數(shù)

表5 末并工藝參數(shù)

表6 噴氣渦流紡工藝參數(shù)

3 結(jié)果與討論

3.1 麻灰混紡紗內(nèi)纖維轉(zhuǎn)移特征

圖1、圖2分別是2種紗線的縱向結(jié)構(gòu)圖示例;圖3、圖4分別是2種紗線的橫向結(jié)構(gòu)圖示例。將90/10比例的混色紗簡(jiǎn)稱(chēng)為90灰,96/4比例簡(jiǎn)稱(chēng)為96灰,表7、表8分別是90灰與96灰的5份橫截面的纖維轉(zhuǎn)移指數(shù)及平均值。

圖1、圖2表明噴氣渦流紡紗線具有典型的皮芯結(jié)構(gòu),近乎平行的纖維須條構(gòu)成紗芯,外包纖維通過(guò)加捻的形式包纏在芯層外面,結(jié)構(gòu)緊密,成紗光潔。圖3、圖4可知噴氣渦流混紡紗內(nèi)不同顏色的纖維混合均勻。

從表7、表8可知,90灰的轉(zhuǎn)移指數(shù)絕對(duì)值為12.17,96灰的轉(zhuǎn)移指數(shù)絕對(duì)值為10.11,轉(zhuǎn)移指數(shù)絕對(duì)值在20以?xún)?nèi),一般認(rèn)為纖維混合均勻[6－7]。這表明噴氣渦流紡成紗過(guò)程可以很好地完成不同顏色纖維的混合,是一種有效的混紡成紗方法。

圖1 T 36.9 tex(90/10)MVS紗縱向結(jié)構(gòu)示例

圖2 T 36.9 tex(96/4)MVS紗縱向結(jié)構(gòu)示例

圖3 T 36.9 tex(90/10)MVS紗的橫截面形態(tài)

圖4 T 36.9 tex(96/4)MVS紗的橫截面形態(tài)

表7 T 14.6 tex(90/10)漢密爾頓指數(shù) 單位：%

表8 T 16s(96/4)漢密爾頓指數(shù) 單位：%

3.2 成紗性能指標(biāo)特征

表9為麻灰(90灰)紗、麻灰(96灰)紗的性能指標(biāo)測(cè)試結(jié)果。從表9可知,噴氣渦流混紡紗表面光潔、毛羽少、強(qiáng)力好、條干均勻。由于2種紗采用的本色原料以及紡紗工藝是相同的,只是有色原料的混紡比不同,而本色纖維的強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)率高于有色纖維,所以在成紗強(qiáng)力上96灰要高于90灰,96灰的斷裂伸長(zhǎng)率、斷裂時(shí)間及斷裂功均高于90灰。這表明有色滌綸的混紡比例在一定程度上影響到紗線的物理性能,從表9中可以看出90灰和96灰紗線的毛羽指數(shù)分別為7.34和6.48,毛羽很少。由于化纖類(lèi)纖維長(zhǎng)度均勻整齊、細(xì)度均勻,滌綸麻灰紗的條干均勻度良好,變異系數(shù)較小。

表9 噴氣渦流混色紗性能指標(biāo)

4 結(jié)語(yǔ)

紡制了36.9 tex(90/10)和36.9 tex(96/4)2種噴氣渦流混色紗線。測(cè)試了紗線的強(qiáng)力、毛羽和條干等性能指標(biāo),拍攝了紗線縱向形態(tài)和橫向截面切片,計(jì)算了多組分纖維的紗線橫截面轉(zhuǎn)移特征。測(cè)試結(jié)果表明噴氣渦流混色紗表面光潔、毛羽少、強(qiáng)力好、條干一致、多色纖維混合均勻,試紡的工藝過(guò)程及產(chǎn)品性能指標(biāo)為開(kāi)發(fā)多組分混色紗線提供了理論依據(jù)和生產(chǎn)指導(dǎo)意義。