基于sirofil-spun新型花式紗的紡制及性能分析

曹夢龍， 徐伯俊， 謝春萍， 劉新金， 蘇旭中

(江南大學(xué) 生態(tài)紡織教育部重點實驗室，江蘇 無錫 214122)

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研究與技術(shù)

基于sirofil-spun新型花式紗的紡制及性能分析

曹夢龍， 徐伯俊， 謝春萍， 劉新金， 蘇旭中

(江南大學(xué) 生態(tài)紡織教育部重點實驗室，江蘇 無錫 214122)

摘要:基于sirofil-spun新型花式紗的紡紗方法，闡述了新型sirofil-spun的紡紗原理即對sirofil-spun和嵌入式紡紗的結(jié)合原理，在QFA1528細(xì)紗機(jī)上進(jìn)行改裝，開創(chuàng)出sirofil-spun新技術(shù)，紡制出新型的花式紗。在保證紡紗工藝參數(shù)及紗線中長絲和短纖維含量相同的情況下，分別紡制150 dtex/66.7 dtex/66.7 dtex新型sirofil-spun花式紗與普通sirofil-spun花式紗，并對其強(qiáng)伸性能、條干、毛羽指標(biāo)進(jìn)行了測試和對比分析，同時利用MDA1300視頻顯微鏡和YG172型纖維切片器進(jìn)行觀察并進(jìn)行紗線縱、橫向結(jié)構(gòu)分析。研究結(jié)果表明：紗線的縱、橫截面中，三種花色呈螺旋型外觀，表面光潔，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；對于相同線密度的花式紗，新型sirofil-spun花式紗的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率高于普通sirofil-spun花式紗，條干和毛羽水平也優(yōu)于普通sirofil-spun花式紗。

關(guān)鍵詞:新型sirofil-spun紡紗；花式紗；斷裂強(qiáng)力；條干；毛羽

紗線的結(jié)構(gòu)是決定其內(nèi)在性質(zhì)和外觀特征的主要因素，紗線結(jié)構(gòu)不僅受構(gòu)成紗線的纖維性狀的影響,而且與紗線紡紗方式有關(guān)[1]。為了探尋新的紡紗方式，在對sirofil-spun[2]和嵌入式紡紗原理[3]分析的基礎(chǔ)上，開創(chuàng)出sirofil-spun新技術(shù)。新型sirofil-spun是在sirofil-spun的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)的一種新型多功能紡紗技術(shù)，其獨特的紡紗系統(tǒng)設(shè)計在紡某些可紡性差的纖維原料，以及多種花色品種紗線有著獨特的優(yōu)勢。

在棉紡設(shè)備上生產(chǎn)色紡花式紗線是當(dāng)今紡織新產(chǎn)品開發(fā)領(lǐng)域的熱點之一[4-5]。色紡花式紗采用“先染色、后紡紗”的工藝，顛覆了傳統(tǒng)紡紗的工藝流程，使生產(chǎn)過程更加環(huán)保與節(jié)能，可以獲得獨特的混色效果與產(chǎn)品風(fēng)格[6]。色紡花式紗構(gòu)成的織物具有三維立體混色的風(fēng)格，色彩自然而又含蓄、朦朧感強(qiáng)，能滿足現(xiàn)代消費者個性化需求。本文在對sirofil-spun紡紗工藝探究的基礎(chǔ)上，開發(fā)具有ABC三色彩的花色紗線，使其具有花色新穎、較高附加值、較高品質(zhì)的特性。

1　新型sirofil-spun紡紗技術(shù)原理

新型sirofil-spun紡紗方法是在QFA1528細(xì)紗機(jī)上進(jìn)行裝置改裝，并在手動搖架上加裝一種新型的雙槽導(dǎo)絲輪，再安裝長絲張力盤；其紡紗技術(shù)原理是采用兩個長絲以一定間距通過長絲張力盤繞過雙槽導(dǎo)絲輪喂入前膠輥與從后羅拉喂入的粗紗匯聚，在前羅拉的加捻作用下成紗，捻合成具有股線風(fēng)格的新型sirofil-spun花式紗線，紡紗原理如圖1所示。

1.細(xì)紗，2.手動搖架，3.雙槽導(dǎo)絲輪，4.長絲張力盤，5.長絲筒，6.粗紗圖1　新型sirofil-spun紡紗原理示意Fig.1　The principle diagram of the new sirofil-spun spinning

普通sirofil-spun采用一根短纖維須條和一根長絲加捻成紗，并且須條和長絲的質(zhì)量、模量和轉(zhuǎn)動慣量完全不同，所以在sirofil-spun加捻過程中存在著須條和長絲運動的不穩(wěn)定性，最終形成的sirofil紗也存在著結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。因此需要對須條或長絲的張力、扭矩進(jìn)行補(bǔ)償，以改善這種缺點[7]。新型sirofil-spun采用兩個長絲與一根粗紗，并且粗紗喂入位置位于兩根粗紗之間，使得形成對稱的加捻三角區(qū)，可解決sirofil-spun中的須條與一根長絲的運動不穩(wěn)定性。

2　實　驗

2.1方案設(shè)計

為了了解新型sirofil-spun花式紗的性能特點，設(shè)計實驗方案，采用新型sirofil-spun和普通sirofil-spun兩種紡紗方式紡紗。為了保證所紡相同線密度的新型sirofil-spun和普通sirofil-spun中長絲和短纖維的含量相同，紡普通sirofil紗時采用兩根長絲通過同一個張力盤，然后通過單槽導(dǎo)絲輪，再經(jīng)過前羅拉，最后與牽伸過的須條結(jié)合，經(jīng)過加捻卷繞成紗。而新型sirofil-spun中的兩根長絲分別通過長絲張力盤，然后經(jīng)過新型的雙槽導(dǎo)絲輪，再經(jīng)過前羅拉，最后與牽伸后的須條結(jié)合加捻成紗。

2.2原料

新型sirofil-spun與普通sirofil-spun紡紗均采用兩根相同的銅氨長絲，線密度為66.7 dtex，另一根采用普梳棉粗紗，其粗紗定量為5.0 g/10 m，紡制成150 dtex/66.7 dtex/66.7 dtex新型花式紗。

2.3細(xì)紗機(jī)的改裝

新型sirofil-spun采用兩根長絲喂入前膠輥，為了使兩根長絲以一定間距平行的喂入，需要對QFA1528型細(xì)紗機(jī)進(jìn)行加裝雙槽導(dǎo)絲輪裝置，這樣可以避免兩根長絲在喂入的過程中相互纏繞，并以一定的間距平行喂入。由于QFA1528型細(xì)紗機(jī)為手動搖架，需采用特殊的支架進(jìn)行安裝雙槽導(dǎo)絲輪。長絲的預(yù)加張力需要在長絲張力盤的控制下，這樣長絲才能順利喂入，紡紗才能穩(wěn)定運行。

2.4紡紗工藝參數(shù)

在QFA1528型機(jī)器上紡制150 dtex/66.7 dtex/66.7 dtex，雙絲間距采用10 mm，長絲預(yù)加張力定為9 cN。具體的紡紗工藝[8]見表1。

2.5測試儀器與環(huán)境

YG086型縷紗測長機(jī)(蘇州奇樂科技有限公司)，JA2003型電子天平(上海五久自動化設(shè)備有限公司)，MDA1300視頻顯微鏡(南京米厘特儀器儀表有限公司)，YG172型纖維切片器(西化儀北京科技有限公司)，YG068C型單紗強(qiáng)力儀(蘇州長風(fēng)紡織機(jī)電科技有限公司)，USTER?TESTER5條干檢測儀(瑞士烏斯特技術(shù)有限公司)，YG173A型紗線毛羽測試儀(陜西長嶺紡織機(jī)電科技有限公司)。

表1　具體的紡紗工藝參數(shù)

注：E總表示總牽伸倍數(shù)，E后表示后區(qū)牽伸倍數(shù)。

測試速度30 m/min，測試長度100 m；測試環(huán)境溫度為20 ℃，相對濕度為65%。

3　結(jié)果與分析

3.1紗線橫、縱向結(jié)構(gòu)分析

采用MDA1300視頻顯微鏡觀察普通sirofil紗和新型sirofil-spun花式紗的縱向表面，結(jié)果如圖2、圖3所示。結(jié)果顯示普通的紗線表面毛羽較多，與新型的花式紗線相比表面光潔，毛羽較少。這主要是兩根有色長絲使紗體包纏得更緊密，使毛羽數(shù)減少。并且呈現(xiàn)三色的立體感，花式新穎，具有后整理難以染整的效果。

采用YG172型纖維切片器切片，觀察普通sirofil紗和新型花式紗的橫向截面，結(jié)果如圖4、圖5所示。從紗線的橫截面來看，普通sirofil紗中長絲和棉并列分布，而新型sirofil紗中兩根長絲和短纖維分別均勻地分布在紗體中間，使紗體結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定。

圖2　普通紗縱向Fig.2　Longitudinal of general yarn

圖3　新型花式紗縱向Fig.3　Longitudinal of new fancy yarn

圖4　普通紗橫向截面Fig.4　Cross section of general yarn

圖5　新型花式紗橫向截面Fig.5　Cross section of new fancy yarn

3.2成紗質(zhì)量的分析

3.2.1強(qiáng)伸性

使用YG061型單紗強(qiáng)力儀測試新型sirofil-spun紗和普通sirofil紗的拉伸性能，具體的測試數(shù)據(jù)見表2。

表2　成紗拉伸性能

由表2可知：新型sirofil-spun花式紗的斷裂強(qiáng)力明顯比普通sirofil紗斷裂強(qiáng)力高，提高了8%。數(shù)據(jù)表明，相同線密度的新型sirofil-spun花式紗和普通sirofil紗中所含銅氨長絲和短棉纖維的含量是相同的，因此造成此兩種紗的強(qiáng)伸性能差異主要原因是采用不同的紡紗方式。

紗線的結(jié)構(gòu)與紗線斷裂強(qiáng)力的差異是密切相關(guān)的，新型sirofil-spun花式紗線屬于新結(jié)構(gòu)紗線，是由兩根長絲共同繞著一根粗紗軸線方向進(jìn)行包纏；而普通sirofil-spun中是一根長絲與一根短纖維須條加捻成紗的，且須條和長絲的質(zhì)量、模量和轉(zhuǎn)動慣量完全不同，在加捻過程中存在著須條和長絲運動不穩(wěn)定，最終形成的sirofil紗也存在著結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。新型sirofil-spun花式紗的成紗機(jī)理是一種對稱的結(jié)構(gòu)，因此在加捻的過程中紗也處于平衡的運動狀態(tài)；而普通sirofil紗由于從前鉗口羅拉喂出來后的長絲和短纖維性能的差異，導(dǎo)致它們張力相差就較大，因此與新型sirofil-spun花式紗相比，普通的sirofil紗處于一種非平衡的運動狀態(tài)，所紡的紗線均勻性降低，其斷裂強(qiáng)度也降低。

3.2.2毛羽

使用YG173A型紗線毛羽測試儀測試新型sirofil-spun紗和普通sirofil紗的毛羽，具體的測試數(shù)據(jù)見表3。

表3　毛羽測試結(jié)果

注：H表示毛羽指數(shù)。

由表3可知：新型sirofil-spun花式紗1～3 mm的毛羽指數(shù)明顯低于普通sirofil紗，3 mm以上的毛羽指數(shù)相差不大。

新型sirofil-spun花式紗的毛羽值與普通sirofil紗的毛羽值相比較小，說明新型sirofil-spun花式紗的成紗表面更為光潔。究其主要原因是，在新型sirofil紡紗系統(tǒng)中短纖維分別與兩根長絲進(jìn)行扭纏復(fù)合，能夠使得棉纖維須條很好地纏繞花式紗主體中；能夠有效消除短棉纖維意外牽伸，長絲與短棉纖維有效地嵌入，使纖維紗條表面的毛羽包纏緊密，成紗質(zhì)量好，毛羽指數(shù)較低，并且紗線強(qiáng)力得到增強(qiáng)。而普通sirofil紡紗系統(tǒng)是單根長絲與短纖維進(jìn)行扭纏，也可以有效減少短纖維的意外露出，但與新型sirofil-spun相比，毛羽減少幅度相對較小。

3.2.3條干均勻度

使用USTER?TESTER5條干檢測試儀測試新型sirofil-spun紗和普通sirofil紗的條干，具體的條干CV值見表4。

表4　條干均勻度

從表4可以看出：新型sirofil-spun花式紗的條干均勻度優(yōu)于普通sirofil紗。這主要是因為在新型sirofil-spun紗在紡制過程中，短纖維與兩根長絲在匯聚點進(jìn)行結(jié)合卷捻，從而使得新型sirofil-spun紗短片段的均勻度得到優(yōu)化。而普通sirofil紗是單根長絲與短棉纖維進(jìn)行結(jié)合，并合作用相對與新型sirofil-spun紗較低，所以紗線的均勻度與新型sirofil-spun紗相比較差。

4　結(jié)　論

1)通過對sirofil-spun與嵌入式紡紗方式的研究，成功開發(fā)出新型sirofil-spun紡紗技術(shù)。對QFA1528型細(xì)紗機(jī)進(jìn)行裝置改裝，即安裝長絲張力盤、雙槽導(dǎo)絲輪，合理地選擇工藝參數(shù)，成功紡制新型sirofil-spun紗。

2)基于新型的sirofil-spun紡紗方法，采用兩根有色長絲分別經(jīng)過長絲張力盤，繞過雙槽導(dǎo)絲輪喂入前羅拉，與后羅拉喂入的短纖維須條結(jié)合加捻成紗，形成具有三色立體感的新型花式紗。

3)在對新型sirofil-spun花式紗與普通sirofil-spun花式紗的對比結(jié)果看出：新型sirofil-spun花式紗平均斷裂強(qiáng)力優(yōu)于普通sirofil-spun花式紗，并且毛羽、條干均勻度也均優(yōu)于普通sirofi-spun花式紗。

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DOI:10.3969/j.issn.1001-7003.2016.06.001

收稿日期:2015-11-26; 修回日期: 2016-05-06

基金項目:江蘇省自然科學(xué)基金項目(BK2012254)；江蘇省產(chǎn)學(xué)研項目(BY2014023, BY2012051, BY2013015-24)；江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化項目(BA2014080)；紡織服裝產(chǎn)業(yè)河南省協(xié)同創(chuàng)新項目(hnfx14002)；廣東省產(chǎn)學(xué)研項目(2013B090600038)；江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程資助項目(蘇政辦發(fā)〔2014〕37號)

作者簡介:曹夢龍(1992—)，男，碩士研究生，研究方向為新型花式紗的研究。通信作者：徐伯俊，教授，wxxbj@sina.com。

中圖分類號:TS111.8

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

文章編號:1001-7003(2016)06-0001-05引用頁碼: 061101

Spinning of new fancy yarn based on the sirofil-spun and its performance analysis

CAO Menglong, XU Buojun, XIE Chunping, LIU Xinjin, SU Xuzhong

(Key Laboratory of Eco-Textile, Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

Abstract:This paper discussed the spinning method and yarn performance analysis of new fancy yarn based on sirofil-spun, and analyzed spinning principle of new sirofil-spun, i.e. combine sirofil-spun and embedded spinning principle and improved QFA1528 spinning frame, created new sirofil-spun technology and spun new fancy yarn. Under the conditions of guaranteeing spinning technological parameters and same content of filament and short fiber, 150 dtex/66.7 dtex/66.7 dtex new fancy yarn and ordinary sirofil-spun yarn were spun. Meanwhile, the test and contrastive analysis were done for the tensile properties, evenness, hairiness index. In addition, MDA1300 video microscope and YG172 type fiber slicer were used to observe and analyze the longitudinal and transverse structure of yarns. The results show that new fancy yarns show smooth surface and stable structure, and its longitudinal and horizontal structures present three color spiral. In term of fancy yarns with the same linear density, new sirofil-spun yarn has higher breaking strength, elongation values, better evenness and hairiness level than ordinary sirofil-spun yarn.

Key words:new sirofil-spun spinning; fancy yarn; breaking strength; evenness; hairiness