劉梅城 穆 征 洪 杰 秦小偉 姜 琦

（江蘇工程職業(yè)技術學院，江蘇南通，226001）

近年來，隨著現代電子信息技術與控制技術的進步，借鑒花式捻線機的技術特征并結合環(huán)錠紡細紗機的特點，對傳統(tǒng)細紗機進行技術改造，從而滿足花式紗線生產需求，形成了一系列環(huán)錠紡花式紗線紡紗方法［1-2］。環(huán)錠紡花式紗線以其產量高、成本低、產品新穎、適用性廣，成為環(huán)錠紡紗線產品開發(fā)的一個重要方向。

聚酰亞胺纖維作為一種高性能纖維，具有良好的阻燃、隔熱等性能，能夠滿足保暖服裝與家居產品開發(fā)的性能要求。近些年來聚酰亞胺纖維在民用領域也廣受關注，并進行了相關產品的開發(fā)和研究。但受限于聚酰亞胺獨特的分子結構，其染色加工不易，色彩單一，又限制了其在民用領域的應用［3-5］。

因此，針對聚酰亞胺纖維色彩單一的問題，通過與多色纖維混紡，進行花式紗線產品開發(fā)，在保持一定功能的基礎上，通過紗線結構的變化產生色彩多元化，使紗線具有更好的設計、更美的色彩、更好的觀瞻性，不失為一條可探索的產品開發(fā)路徑［6-7］。

本次聚酰亞胺紗線產品開發(fā)，采用聚酰亞胺纖維與粘膠、山羊絨進行混和，在環(huán)錠細紗機上進行功能性花式紗線產品的設計與開發(fā)，成功生產出聚酰亞胺/粘膠/山羊絨40/40/20 18.5 tex半竹節(jié)AB紗。

1 半竹節(jié)AB紗結構設計

竹節(jié)段彩紗紡紗技術中兩根粗紗存在主、輔紗的關系；漸變段彩紗紡紗技術中兩種粗紗輪流喂入，已經沒有主、輔紗的差別；竹節(jié)紗是一種在紗線軸向粗細不斷變化的紗線；賽絡紡是通過一種采用兩根粗紗分別經過牽伸然后并合加捻形成一根紗線的紡紗技術。把這4種紗線結構特征結合在一起，則可以形成很多種紗線結構設計。

半竹節(jié)AB紗就是基于上述紡紗技術，融合多種紗線結構特征，提出的一種新型紗線結構設計。半竹節(jié)AB紗的紡紗原理是采用兩根不同原料、不同色彩的粗紗，利用兩個不同的牽伸系統(tǒng)分別進行牽伸，一根粗紗變速牽伸時另一根粗紗勻速牽伸，兩根紗在前羅拉處并合加捻形成一根一半是竹節(jié)紗、一半是常規(guī)紗組成的半竹節(jié)AB紗，經過一定時間后兩根粗紗的運動規(guī)律相互對換，形成另一種色彩風格的半竹節(jié)AB紗，如此循環(huán)往復，就構成了一種結構獨特、色彩變化豐富的半竹節(jié)AB紗［8-9］。

2 半竹節(jié)AB紗產品設計

2.1 纖維原料選擇

聚酰亞胺纖維（江蘇奧神新材料股份有限公司），規(guī)格1.6 dtex×38 mm，顏色為金黃色。聚酰亞胺纖維主要質量指標：實際長度38.23 mm，實際線密度1.62 dtex，實際斷裂強力7.11 cN，斷裂強度4.39 cN/dtex，斷裂伸長率13.5%。

粘膠纖維（宜賓絲麗雅集團有限公司），規(guī)格1.56 dtex×38 mm，粘膠纖維經過染色加工，顏色分別為棗紅色、黃色。

山羊絨纖維（內蒙古鄂爾多斯投資控股集團有限公司），長度30 mm～40 mm，細度15μm～16μm，單纖維強力3.4 cN，山羊絨纖維經過染色加工，顏色為玫紅色。

2.2 紗線設計方案

本次研發(fā)的功能性半竹節(jié)AB紗的具體規(guī)格為：聚酰亞胺/粘膠/山羊絨40/40/20 18.5 tex。其中A紗的纖維組合為聚酰亞胺/粘膠80/20，聚酰亞胺纖維為金黃色，粘膠纖維為黃色，兩種纖維混紡而成。B紗的纖維組合為粘膠/山羊絨60/40，粘膠纖維為棗紅色，山羊絨纖維為玫紅色，兩種纖維混紡而成。

功能性半竹節(jié)AB紗的結構設計：A紗的竹節(jié)分布規(guī)律設計，節(jié)距500 mm、70 mm、100 mm、80 mm、90 mm，節(jié)長50 mm，節(jié)粗2.0倍；B紗的竹節(jié)分布規(guī)律設計，節(jié)距90 mm、60 mm、80 mm、70 mm、540 mm，節(jié)長50 mm，節(jié)粗2.0倍。

2.3 紗線設計效果

采用上述A、B兩種粗紗在經過集聚紡、段彩紗等紡紗技術改造的EJM128A型細紗機上，紡制出聚酰亞胺/粘膠/山羊絨40/40/20 18.5 tex半竹節(jié)AB紗，該紗線的外觀實物效果見圖1。

圖1 半竹節(jié)AB紗黑板樣照

圖2 為聚酰亞胺/粘膠/山羊絨40/40/20 18.5 tex半竹節(jié)AB紗的紗線結構。從圖2中可以明顯看出半竹節(jié)AB紗的具體結構狀況，兩張圖中都展現出了AB紗的二元結構。其中圖2（a）中B紗出現明顯變粗的竹節(jié)，A紗纏繞在B紗的竹節(jié)上。圖2（b）中A紗出現顯著變粗的竹節(jié)，B紗纏繞在A紗的竹節(jié)處。因為A紗、B紗的竹節(jié)設計，在圖2中的紗線外觀上出現了色彩的變化，通過這種紗線設計豐富了面料設計。

圖2 半竹節(jié)AB紗的紗線結構

3 紡紗工藝流程

我校紡織實訓中心具有完整的紡紗打樣設備，由于本次試紡紗線采用多種原料紡制了兩種粗紗，紡紗流程較為復雜，分3步進行紡紗，具體的紡紗流程及設備配置如下。

步驟1：A粗紗，聚酰亞胺纖維80%+粘膠纖維20%。數字式小樣清梳聯(lián)合機（由DSOp-01型小樣開松機、DSFa-01型輸棉風機、DSFe-01型自動喂棉機和DSCa-11A型梳棉機組成）→DSDr-01型數字式小樣并條機（兩道）→DSRo-01型數字式小樣棉紡粗紗機。

步驟2：B粗紗，粘膠纖維60%+山羊絨纖維40%。紡紗流程及設備配置同步驟1。

步 驟3：A粗 紗+B粗紗。EJM128A型 細 紗機（集聚紡、段彩紗改造）→1332MD型絡筒機。

4 紡紗各工序要點

4.1 纖維預處理

由于聚酰亞胺纖維的回潮率較低、剛性大，在紡紗生產中存在一定的困難，聚酰亞胺纖維通過預處理后與經過調濕處理的染色粘膠纖維混和，可紡性得到較為明顯的改善。而山羊絨纖維密度小、細而柔軟，表面圓潤、光滑、順直，在紡紗生產過程中容易形成飛花，為了提高山羊絨纖維的可紡性能，對山羊絨纖維添加和毛油、抗靜電劑、調濕處理后，與染色粘膠纖維進行人工混和，混和后放置6 h～8 h以達到濕度均勻。

4.2 梳棉工序

由于本次是小樣試紡，采用人工撕扯混和后，把聚酰亞胺短纖與粘膠纖維混和料、粘膠纖維與山羊絨纖維混和料，分別通過纖維開松機進行開松與混和以提高纖維混和的均勻性。針對聚酰亞胺纖維抱合性差、成網成條困難的問題，梳棉工藝設計中采用“低速度，大隔距”的指導原則，降低刺輥、道夫的速度，放大給棉板與刺輥、錫林與蓋板等部位的隔距以降低對纖維的損傷。由于山羊絨纖維非常纖細、蓬松，在梳棉機中破網、飛花嚴重，成條困難，因此梳棉機棉網張力不易過大，出條速度不宜過高，同時采用較大的錫林與刺輥線速比，以防止刺輥返花，提升纖維的轉移率［10-11］。

梳棉工序主要質量指標：A紗生條干定量16 g/5 m，棉結2粒/g，重量不勻率3.5%；B紗生條干定量14 g/5 m，棉結6粒/g，重量不勻率4.3%。

4.3 并粗工序

A紗、B紗的并條工序均采用兩道并條進行并合，在本次打樣中兩種紗的并條工藝基本一致。并條機的主要工藝參數：頭并并合數6根，羅拉隔距16 mm×25 mm，后區(qū)牽伸1.72倍；二并并合數8根，羅拉隔距14 mm×22 mm；后區(qū)牽伸1.19倍；兩道并條機速度均為25 m/min。并條工序主要質量指標：A紗熟條干定量3.5 g/5 m，重量不勻率1.3%；B紗熟條干定量3.5 g/5 m，重量不勻率1.1%。

A紗、B紗粗紗工序的主要工藝參數：粗紗錠翼轉速600 r/min，鉗口隔距塊4.0 mm，后區(qū)牽伸1.30倍；A紗粗紗捻系數54，B紗粗紗捻系數59。粗紗工序主要質量指標：A紗干定量3.7 g/10 m，重量不勻率1.5%；B紗干定量3.8 g/10 m，重量不勻率1.3%。

4.4 后紡工序

為了滿足聚酰亞胺粘膠山羊絨半竹節(jié)AB紗的生產要求，在細紗機上需要做賽絡集聚紡紡紗裝置和雙通道段彩紗紡紗裝置兩個方面的改造。其中：賽絡集聚紡紡紗裝置采用無錫萬寶紡織機電有限公司生產的四羅拉式賽絡集聚紡系統(tǒng)，雙通道段彩紗紡紗裝置采用南通金馳機電有限公司生產的JC-SF型雙伺服控制漸變段彩紡紗裝置［12］。細紗機經過上述兩項改造后，A紗、B紗兩根粗紗經過分別獨立控制的牽伸區(qū)牽伸后，再分別經過異形管兩個集聚槽的集聚，然后通過并合、加捻形成一根半竹節(jié)AB紗。由于經過了集聚槽的集聚，有效控制了聚酰亞胺、山羊絨纖維在紗線中的毛羽，降低細紗飛花與斷頭，提高紗線品質，而且A、B兩根紗體更加光滑，AB紗結構與半竹節(jié)特征顯著。

聚酰亞胺粘膠山羊絨半竹節(jié)AB紗細紗工序的主要工藝參數：錠速12 000 r/min，羅拉隔距22 mm×26 mm，鉗口隔距塊3.0 mm，捻系數340，PG1 4254型鋼領，772 2/0#鋼絲圈。

試紡中絡筒設備為1332MD型絡筒機，采用了金屬槽筒與電子清紗器。絡筒工序的工藝參數：槽筒速度500 m/min，張力片質量7.2 g×2。電清工藝參數設置：S 250%×6.0 mm，L 40%×50 cm，T-50%×40 cm。

5 產品性能測試

通過試紡得到聚酰亞胺/粘膠/山羊絨40/40/20 18.5 tex半竹節(jié)AB紗，并對該紗線的百米重量、強伸性能、捻度以及保暖性能分別進行了測試。紗線的主要質量指標：實際號數18.2 tex，百米重量CV3.5%，斷裂強度17.6 cN/tex，強力CV9.3%，斷裂伸長率9.3%，紗線實際捻度74.9捻/10 cm，捻度不勻率4.6%。

為了測試聚酰亞胺粘膠山羊絨半竹節(jié)AB紗的保暖性能，利用所紡紗線試織經密433.1根/10 cm、緯 密315.0根/10 cm的 平紋 織物，編號為1，并以相同線密度的純棉紗試織了經緯密和組織相同的對比用織物，編號為2。依據GB/T 11048—2008《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下的熱阻和濕阻的測定》，在YG（B）606N型紡織品熱阻測試儀上進行織物的保暖性能測試，測試結果見表1。測試結果表明：聚酰亞胺粘膠山羊絨面料的保暖性能顯著提高，其熱阻值為純棉織物的1.88倍，保暖性優(yōu)異，適合應用于保暖產品。

表1 織物保暖性能測試

6 結束語

在聚酰亞胺、粘膠與山羊絨混紡半竹節(jié)AB紗的開發(fā)過程中，聚酰亞胺與山羊絨兩種纖維雖然經過預處理后再分別與粘膠纖維混紡，但是聚酰亞胺仍然存在梳棉成網困難、斷條落網等現象，而山羊絨纖維過于蓬松導致紡紗過程中棉網破損、飛花等情況較多。在細紗工序中，由于兩根粗紗都是單區(qū)牽伸，粗紗的捻度不能過大，否則會出現牽伸不開問題，特別是在竹節(jié)段尤其嚴重。為了紡紗生產順利，減少靜電與飛花，生產環(huán)境的相對濕度一般要控制在55%～65%之間，有利于產品質量的穩(wěn)定。