新型全聚賽絡(luò)混紡紗的成紗質(zhì)量

曹夢龍, 徐伯俊, 劉新金, 朱預(yù)坤

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

新型全聚賽絡(luò)混紡紗的成紗質(zhì)量

曹夢龍, 徐伯俊, 劉新金, 朱預(yù)坤

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

為研究新型全聚賽絡(luò)混紡紗成紗性能，采用一根5.0 g/10 m精梳棉粗紗與另一根 3.4 g/10 m滌綸粗紗在細(xì)紗工序進(jìn)行全聚賽絡(luò)混紡，紡出4種細(xì)度的棉/滌(60/40)新型全聚賽絡(luò)混紡紗，并與單根混紡粗紗喂入所紡出的紗進(jìn)行成紗質(zhì)量對比；運(yùn)用哈氏切片器，切取8種混紡紗線樣本，在MOTTC B1型顯微鏡下觀察纖維的分布狀況，結(jié)合漢密爾頓指數(shù)分析方法，得到每種混紡紗內(nèi)纖維的分布規(guī)律及內(nèi)外轉(zhuǎn)移趨勢。結(jié)果表明：新型全聚賽絡(luò)混紡紗的單紗條干CV值、斷裂強(qiáng)力明顯優(yōu)于環(huán)錠混紡紗，且毛羽少；從單紗截面圖得出，新型混紡紗中滌綸向紗芯轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)棉包覆滌綸的趨勢，而環(huán)錠紡混紡紗中滌綸分布比較隨機(jī)。

全聚紡； 賽絡(luò)紡； 混紡紗； 漢密爾頓指數(shù)

全聚紡是一種新型的窄槽式負(fù)壓空心羅拉緊密紡系統(tǒng)[1]，該系統(tǒng)通過一種新型的大直徑窄槽式負(fù)壓空心羅拉，配合相應(yīng)吸風(fēng)系統(tǒng)及配套組件的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，全面提高了吸風(fēng)系統(tǒng)集聚負(fù)壓利用效率，從而大幅度地提升了紗線成紗質(zhì)量。賽絡(luò)紡紗技術(shù)是采用2根相同的粗紗以一定間距平行喂入細(xì)紗機(jī)牽伸機(jī)構(gòu)，經(jīng)牽伸和加捻后成紗。本文采用全聚紡裝置和賽絡(luò)紡紗技術(shù)，通過喂入2根不同粗細(xì)不同品種的粗紗，紡制4種不同線密度的混紡紗線，對其成紗性能進(jìn)行分析研究，并做切片分析混紡紗線中纖維的轉(zhuǎn)移與分布[2]。

1 全聚賽絡(luò)紡紗原理

全聚賽絡(luò)紡是將賽絡(luò)紡技術(shù)與全聚紡裝置相結(jié)合[3-4]的一種新嘗試。全聚紡紗裝置以普通的三羅拉長、短膠圈牽伸裝置為基礎(chǔ)，將前羅拉替換成直徑為50 mm表面開有窄槽的空心羅拉，并在其空心羅拉內(nèi)部安裝吸風(fēng)插件，吸風(fēng)插件上設(shè)雙吸風(fēng)槽口，如圖1所示。由于成紗過程的特殊性，全聚賽絡(luò)紡將二者的優(yōu)點(diǎn)很好地結(jié)合在一起，紡出的紗線具有毛羽少、條干好、表面光潔、截面圓等特點(diǎn)，因此近年來國內(nèi)外對其研究和應(yīng)用越來越廣泛。全聚賽絡(luò)紡紗示意圖如圖2所示。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 原料與品種

全聚賽絡(luò)紡的粗紗選用棉粗紗、滌綸粗紗，定量分別為5.0、3.4 g/10 m；全聚紡的粗紗用精梳棉/滌綸(60/40)，定量為4.78 g/10 m。

2.2 實(shí)驗(yàn)方案與紡紗工藝

在加裝全聚紡裝置的QFA1528型細(xì)紗機(jī)上分別進(jìn)行全聚賽絡(luò)紡和環(huán)錠紡紡紗，紡制29.3、18.3、14.7、9.8 tex 4個(gè)品種的棉/滌混紡紗[5]。2種紡紗方法紡制4種線密度混紡紗的具體工藝參數(shù)[6]如表1所示。

注：E總為總牽伸倍數(shù)；E后為后區(qū)牽伸倍數(shù)。

2.3 測試儀器與環(huán)境

使用 YG086型縷紗測長機(jī)、JA2003型電子天平測量紗線線密度；使用YG068C型單紗強(qiáng)力儀測量強(qiáng)伸性能；使用USTERTESTER5條干檢測儀測量條干均勻度；使用YG173A型紗線毛羽測試儀測試毛羽，測試速度為30 m/min，測試長度為100 m；采用YG172型纖維切片器切片；采用MOTTC B1顯微鏡觀察紗中纖維的分布；測試溫度為20 ℃，相對濕度為65%。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 成紗質(zhì)量及性能對比分析

3.1.1 強(qiáng)伸性能對比

使用YG061型單紗強(qiáng)力儀測試全聚賽絡(luò)紡混紡紗和全聚紡紡混紡紗的拉伸性能，具體的拉伸性能測試數(shù)據(jù)見表2。

由表2可知，4種線密度的全聚賽絡(luò)紡混紡紗平均斷裂強(qiáng)力明顯比全聚紡混紡紗線的高，斷裂強(qiáng)力CV值比全聚紡混紡紗線低。

紗線斷裂強(qiáng)力的差異與紗體結(jié)構(gòu)有關(guān)，全聚賽絡(luò)紡紗線是由2根單紗條共同繞著股線軸線相互包卷捻合一起形成的，因此在紗條中的纖維基本上是繞著股線呈螺旋狀排列的，其中2條單紗接觸面上的纖維基本與股線軸線重合。由于卷捻，2條單紗外層纖維有可能被卷入到紗條內(nèi)層，而內(nèi)層纖維則可能被擠出，所以賽絡(luò)紡紗線中仍存在纖維的內(nèi)外層轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，使單根纖維受力平衡，從而使纖維內(nèi)應(yīng)力均衡；因此，全聚賽絡(luò)紡混紡紗比同線密度全聚紡混紡紗的強(qiáng)力高。

3.1.2 毛羽對比

使用YG173A型紗線毛羽測試儀測試全聚賽絡(luò)混紡紗和全聚紡混紡紗的毛羽性能，具體數(shù)據(jù)見表3。

注：H為毛羽指數(shù)，用于烏斯特公報(bào)中評價(jià)紗線品質(zhì)。

由表3可知，全聚賽絡(luò)紡混紡紗1～2 mm短毛羽和3 mm及以上長毛羽明顯少于全聚紡混紡紗線。

對于全聚紡混紡紗，纖維束引出前羅拉夾持點(diǎn)后，受到了較強(qiáng)的加捻，在前羅拉包圍弧和強(qiáng)捻的作用下，單根纖維兩端易冒出紗體的外表面，而在全聚賽絡(luò)紡紗過程中，單紗加捻區(qū)域的長度低于纖維的平均長度，而且施加捻度又較小，使得單紗中纖維的螺旋線與紗線軸的夾角較小，即加捻三角區(qū)的寬度較小，使得三角區(qū)邊緣纖維在加捻的過程中更易卷入紗體中，露出紗體外部的纖維頭端減少，有效減少了毛羽數(shù)量，所以與全聚紡紗線相比，全聚賽絡(luò)紡混紡紗線具有較少的毛羽和較光潔的外觀。

3.1.3 條干均勻度對比

使用USTERTESTER5條干測試儀測試全聚賽絡(luò)紡混紡紗和全聚紡混紡紗的條干均勻度，具體的數(shù)據(jù)見表4。

表4 滌/棉混紡紗的條干均勻度Tab.4 Polyester/cotton blended yarn evenness

從表4可看出，全聚賽絡(luò)紡混紡紗條干均勻度均優(yōu)于全聚紡，其中，9.7 tex全聚賽絡(luò)紡混紡紗的條干CV值比全聚紡的低0.16%，全聚賽絡(luò)紡細(xì)節(jié)(-50%，個(gè)/km)、粗節(jié)(+50%，個(gè)/km)比全聚紡少，因此，從整體上看，全聚賽絡(luò)紡混紡紗線在條干方面優(yōu)于全聚紡混紡紗線。這主要是因?yàn)椋?)全聚賽絡(luò)紡集聚區(qū)在空心羅拉的表面，全聚賽絡(luò)紡喂入粗紗由1股改為2股，單根粗紗定量減為原來的一半，這樣雖然牽伸區(qū)內(nèi)的纖維根數(shù)和原來一樣，但是須條的寬度增加，厚度減小，結(jié)果使得牽伸區(qū)內(nèi)牽伸力降低，而牽伸力的降低不僅對須條運(yùn)動(dòng)的控制有利，而且也為適當(dāng)縮小羅拉隔距創(chuàng)造條件，可滿足“緊隔距，強(qiáng)控制”的要求，有利于對單根纖維運(yùn)動(dòng)的控制，易使浮游區(qū)纖維向前鉗口集中[7]；2)2根須條先經(jīng)過加捻，再在匯聚點(diǎn)合二為一，匯聚并合的作用使條干均勻度得到進(jìn)一步改善；3)全聚賽絡(luò)紡混紡紗的特殊成紗過程，從而形成以縱向?yàn)楣删€，截面呈圓形，外形似單紗的特殊結(jié)構(gòu)紗線，紗上的細(xì)節(jié)或粗節(jié)有一部分被隱藏在了圓形截面的紗線中，外觀不易察覺，所以全聚賽絡(luò)紡紗線在條干方面優(yōu)于全聚紡紗線。

3.2 滌/棉混紡紗內(nèi)纖維的徑向分布分析

3.2.1 紗線橫截面觀察

用MOTTC B1型顯微鏡觀察利用Y172切片器制取的切片，并用與其配套的CU-6型纖維細(xì)度儀軟件進(jìn)行拍照取樣，采集到的紗線橫截面圖如圖3、4所示。從圖可看出，做包覆材料的羊毛纖維相對比較粗，所以截面呈現(xiàn)相對較大的圓形，而滌綸和棉纖維截面分別為圓形和腰圓形，其中明顯看出滌綸的直徑比羊毛纖維小，由圖4可見全聚賽絡(luò)紡紗線中的滌綸有向紗線中心轉(zhuǎn)移，并且有被棉纖維包覆的趨勢；而從圖3可見，全聚紡中棉纖維和滌綸都比較隨機(jī)地分散在紗中。

3.2.2 纖維頻數(shù)及體積分布

根據(jù)混紡紗截面切片的顯微鏡照片，將圖像導(dǎo)入AutoCAD軟件[8]，選定成紗截面的中心和截面平均半徑，然后將此圓半徑分割成5等分，得到5個(gè)同心圓，如圖5所示。由內(nèi)到外分別為1、2、3、4、5，層間偏差依次為-2、-1、0、1、2。本文實(shí)驗(yàn)計(jì)算以29.3 tex為例，為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，每種紗線各取10張圖片，分別統(tǒng)計(jì)每層圓環(huán)中棉纖維和滌綸的頻率分布，由于棉和滌綸的體積密度和線密度均不同，所以截面積不等，因此要轉(zhuǎn)換每層纖維的根數(shù)之比為體積(橫截面積)之比。

假設(shè)滌綸的根數(shù)和體積轉(zhuǎn)換系數(shù)為1，則棉纖維的相對體積分?jǐn)?shù)就等于其根數(shù)與其相對滌綸的體積之積，最終得到了相對體積分布，見表5。表中的纖維相對體積表示所有纖維相對于某種指定纖維的體積，本文實(shí)驗(yàn)指定纖維為滌綸。設(shè)一種纖維的體積為1，則另外一種纖維相對于此纖維體積比值即為相對體積。

3.2.3 纖維漢密爾頓指數(shù)的計(jì)算

計(jì)算纖維漢密爾頓指數(shù)，首先需要計(jì)算纖維的體積分布一次矩[FA]、纖維的體積均勻分布一次矩[FU]、纖維最大向內(nèi)分布一次矩[FI]、纖維最大向外分布一次矩[FO]。假設(shè)滌綸實(shí)際體積分布一次矩為[FA]P，下標(biāo)P表示滌綸，C表示棉纖維，如

表5 纖維體積分布表Tab.5 Fiber volume distribution table

下式所示

[FA]P=-2A1-A2+A4+2A5

式中Ai表示第i層A纖維的體積。而滌綸的體積均勻分布一次矩為[FU]P，如下式所示

式中，纖維總體積A=∑Ai，ti表示第i層所有纖維總體積，各層所有纖維總體積T=∑ti。若[FU]P>[FA]P，滌綸優(yōu)先向內(nèi)層轉(zhuǎn)移，則需求出滌綸的最大向內(nèi)分布一次矩[FI]P，即此纖維體積依次填入第1層、多余的填入第2層，……，直至填完。若[FU]P<[FA]P，則滌綸會優(yōu)先向外層轉(zhuǎn)移，那么求出滌綸的最大向外分布一次矩[FO]P，即將此纖維體積依次填入第5層，多余的填入第4層，……，直至填完[9]。計(jì)算結(jié)果如表6所示。

表6 纖維體積分布矩Tab.6 Fiber volume distribution of moment

由表6可看出，棉纖維有[FU]C<[FA]C，即棉纖維向外轉(zhuǎn)移，則需要計(jì)算[FO]C，并且計(jì)算出棉纖維的漢密爾頓指數(shù)MC，如下式所示：

而滌綸與其相反，計(jì)算出滌綸的漢密爾頓指數(shù)MP，如下式所示：

2種紗線中滌綸與棉的漢密爾頓指數(shù)如表7所示。

表7 不同紡紗方式的纖維漢密爾頓指數(shù)Tab.7 Fiber transfer index of different spinning ways

3.2.4 結(jié)果分析

漢密爾頓指數(shù)M，其值在-100%～100%之間，當(dāng)M值等于零時(shí)，表示混紡紗中2種纖維在紗線橫截面內(nèi)是分布均勻的；當(dāng)M值大于零時(shí)，表示該纖維在混紡紗中向外層轉(zhuǎn)移的；當(dāng)M值小于零時(shí)，則表示該種纖維是向混紡紗內(nèi)層轉(zhuǎn)移的。M的絕對值越大，則表明該種纖維向外層或著向內(nèi)層轉(zhuǎn)移的趨勢越明顯。從纖維轉(zhuǎn)移指數(shù)的計(jì)算結(jié)果可看出，全聚賽絡(luò)紡和全聚紡所紡制的同種線密度的紗線相比，2種纖維內(nèi)外轉(zhuǎn)移指數(shù)的差異較大，全聚賽絡(luò)紡中滌綸向紗芯內(nèi)轉(zhuǎn)移的趨勢明顯，由于全聚賽絡(luò)紡的紡紗方式，決定了滌棉并不能均勻分布，但滌綸有被棉纖維包覆的趨勢，使之有良好的手感；與全聚紗相比，全聚紡混紡紗中纖維的內(nèi)外轉(zhuǎn)移趨勢最不明顯的，但各種纖維隨機(jī)地分散在紗體中。

4 結(jié) 語

采用全聚賽絡(luò)紡的紡紗方式，合理地選擇工藝參數(shù)，將2根不同粗細(xì)、不同品種的粗紗成功紡制出新型滌棉混紡紗線。

1)全聚賽絡(luò)紡混紡紗平均斷裂強(qiáng)力明顯比全聚紡混紡紗線的高；全聚賽絡(luò)紡混紡紗1～2 mm短毛羽和3 mm及以上長毛羽明顯少于全聚紡；全聚賽絡(luò)紡紗線在條干方面優(yōu)于全聚紡混紡紗線。

2)全聚紡混紡紗中滌綸向紗芯轉(zhuǎn)移，滌綸分布比較隨機(jī)，而全聚賽絡(luò)混紡紗滌綸向紗芯轉(zhuǎn)移，并呈現(xiàn)有棉包覆滌綸的趨勢，使紗線的表面具有純棉的風(fēng)格。

3)由于全聚賽絡(luò)紡紡紗方式為2根粗紗喂入，使得粗紗定量明顯增大，所以限制了所紡紗線的線密度，使其只能紡出中低支紗線；由于滌棉在梳棉工序中混紡很難控制混紡比，而采用全聚賽絡(luò)紡，在細(xì)紗工序進(jìn)行條混紡制易控制混紡比，并且工序簡單，成紗質(zhì)量較優(yōu)。

FZXB

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Yarn quality of novel blended spinning based on complete condensing siro-spinning

CAO Menglong, XU Bojun, LIU Xinjin, ZHU Yukun

(KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

In order to research a novel complete condensing siro-spinning yarn, a new complete condensing siro-spinning yarn which adopted a 5.0 g/10 m combed cotton roving and a 3.4 g/10 m polyester roving are blended together in spinning process, four kinds of cotton/polyester (60/40) blended yarns were produced, and comparison is performed on single cotton yarn quality and cotton/polyester (60/40) blended yarn spun by ring spinning feeding in single blended roving; and the eight kinds of blended yarn samples were cut by a Harrington slicer. The MOTTC B1 microscope was adopted to observe distribution conditions of the fiber, and combined with the Hamiltion migration index method to acquire distribution rules of fibers and the internal and external migration trends. The results show that the CV value and single yarn breaking strength of the novel complete condensing siro-spinning blended yarn is superior to the conventional ring spinning blended yarn, and less hairiness; and from single yarn cross section diagram, it can be concluded that the polyester fibers in the novel siro-spinning blended yarn are transferred to the yarn core and presents the trend of cotton coated polyester, but conventional blended yarn has more random distribution of polyester fibers.

complete condensing spinning; siro-spinning; blended yarn; Hamiltion index

10.13475/j.fzxb.20150603506

2015-06-15

2016-04-15

江蘇省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(BK2012254)；江蘇省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目(BY2014023,BY2012051,BY2013015-24);江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目(BA2014080)；紡織服裝產(chǎn)業(yè)河南省協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目(hnfx14002)；廣東省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目(2013B090600038)

曹夢龍(1992—)，男，碩士生。研究方向?yàn)樾滦图徏喖夹g(shù)。徐伯俊，通信作者，E-mail: wxxbj@sina.com。

TS 114.2

A