環(huán)錠紡、轉(zhuǎn)杯紡和噴氣紡紗線對(duì)針織物手感的影響研究

摘要：現(xiàn)在工業(yè)化的紡紗方式為環(huán)錠紡、轉(zhuǎn)杯紡和噴氣紡。每種紡紗技術(shù)都有其典型的紗線結(jié)構(gòu)，紗線結(jié)構(gòu)決定了紗線的特性及下游和最終紡織品的特性。具有更好手感的面料無(wú)疑采用精梳環(huán)錠紡紗線。為了生產(chǎn)柔軟轉(zhuǎn)杯紗，捻度設(shè)置要低，并且在織物整理過(guò)程中需要采取一定的輔助措施。通過(guò)采用新一代紡紗箱和紡紗組件，轉(zhuǎn)杯紡具有很大的潛力來(lái)減小捻度，這也是針織物獲得柔軟手感的基本先決條件。噴氣紡正從100%粘膠紗向新的應(yīng)用領(lǐng)域針織用混紡棉紗和100%精梳紗發(fā)展。這都是對(duì)傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗線柔軟性的挑戰(zhàn)。本研究針對(duì)轉(zhuǎn)杯紡和噴氣紡織物采用不同方法去實(shí)現(xiàn)與環(huán)錠紡紗織物相當(dāng)手感的織物。該項(xiàng)研究在轉(zhuǎn)杯紡和噴氣紡高產(chǎn)低成本方面也有一定價(jià)值。

關(guān)鍵詞：環(huán)錠紡；轉(zhuǎn)杯紡；噴氣紡；紗線結(jié)構(gòu)；手感

中圖分類號(hào)：TS186 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Impact on Fabric Hand on Knitted Fabric Made of Ring， Rotor and Air-jet Yarn

Abstract： Today ring， rotor and air-jet spinning system are commercially used for yarn production. Each spinning technology creates a typical yarn structure. This yarn structure determines the characteristics of the yarn itself， the characteristics in downstream processing and finally of the subsequent textile product. Textile fabrics with the better hand can be undoubtedly produced from combed ring yarn. In order to manufacture a soft rotor yarn， the twist factor must be set low and supportive measures need to be undertaken in textile finishing. Rotor spinning has a great potential to reduce the twist factor， which is the basic prerequisite for the production of knitted fabric with a soft touch， by support of a new spin box generation of and its components. The air-jet spinning system is now moving from 100% CV into new applications like CO blends and 100% CO combed for knitting. The challenge is to compete the softness of a conventional ring yarn. The main objective of this study are the different ways to achieve comparative fabric hand of fabric made up of rotor yarn， air-jet yarn compared to fabric made up of ring yarn at different stages. This evaluation will support to exploit the potential of rotor and air-jet spinning in terms of its higher productivity， lower conversion costs at the same time.

Key words： ring spinning； rotor spinning； air-jet spinning； yarn structure； hand value

織物手感是決定紡織品是否消費(fèi)者歡迎的一個(gè)基本因素，所以手感是織物風(fēng)格的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。但是手感是一個(gè)心理學(xué)現(xiàn)象，手感的評(píng)價(jià)需要借助于一種量化方法來(lái)進(jìn)行區(qū)分和表達(dá)，一般認(rèn)為主觀評(píng)價(jià)受到個(gè)人主觀因素的影響。傳統(tǒng)上服裝面料的性能由紡織和服裝領(lǐng)域的專家進(jìn)行評(píng)定，但是假定織物的手感很大程度上受到紗線手感的影響，以這種假定為前提，可以在生產(chǎn)過(guò)程中更早地進(jìn)行織物某種屬性的評(píng)定，這樣可以節(jié)約時(shí)間和成本。紗線的定義為由短纖維或者長(zhǎng)絲加捻或者不加捻而組成的具有一定長(zhǎng)度和細(xì)度的產(chǎn)品。在紡紗過(guò)程中這種結(jié)構(gòu)受很多改性過(guò)程的影響，進(jìn)而影響其蓬松度、質(zhì)地、彈性或者其它性能。短纖紗纖維分布的復(fù)雜性加上其不同的紗線結(jié)構(gòu)決定了紗線的性能差異。

本文對(duì)棉短纖紗的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了分析，并對(duì)整理劑處理前后的織物進(jìn)行了測(cè)試和對(duì)比分析。表 1 為不同紡紗系統(tǒng)的紗線特性。

1 材料和方法

1.1 轉(zhuǎn)杯紡紗線性能評(píng)價(jià)

該基礎(chǔ)理論研究是分析不同捻度對(duì)轉(zhuǎn)杯紡Ne 30S棉紗物理特性如紗線強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、毛羽和堆積密度的影響。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表 2。

1.2 噴氣紡紗線性能評(píng)價(jià)

該基礎(chǔ)理論研究是分析不同捻度對(duì)噴氣紡Ne 30S棉紗物理特性如紗線強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、毛羽和堆積密度的影響，進(jìn)而分析其對(duì)柔軟性能的影響。詳細(xì)數(shù)據(jù)見表 3。

1.3 紗線強(qiáng)度、伸長(zhǎng)和毛羽

從圖 1 可以看出紗線的強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率隨著捻系數(shù)的增加而增加，另一方面也可以看出捻度對(duì)紗線毛羽的影響。毛羽對(duì)紗線的柔軟度有很大的影響，低捻度會(huì)帶來(lái)松散的紗線結(jié)構(gòu)，從而造成單纖維伸出紗線表面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了更好柔軟性能。轉(zhuǎn)杯紡紗中，紗線的毛羽可以通過(guò)紡紗元件如轉(zhuǎn)杯溝槽形式和阻捻頭設(shè)計(jì)的。在該項(xiàng)研究中也證實(shí)了在不影響紡紗穩(wěn)定性的前提下，新型紡紗箱可以生產(chǎn)低捻度紗線。

從圖 2 可以看出不同的速度、空氣壓力和紡錠規(guī)格會(huì)影響紗線性能。 E5和E6采用較低的速度和較高的空氣壓力，獲得了更高的紗線強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率，紗線的堆積密度也偏高。在噴氣紡紗方式中，如果∑1+2毛羽越高，面料的手感越好。較低的捻度可以造成紗線表面更多的毛羽源于其蓬松的紗線結(jié)構(gòu)和紗線堆積密度。然而，低毛羽有時(shí)候也是一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)檎谴罅康拿饚?lái)了柔軟的手感。首先，與之前相比噴氣紡現(xiàn)在可以大大降低其捻系數(shù)，而對(duì)紡紗穩(wěn)定性沒有任何不良影響。

1.4 紗線堆積密度和直徑

堆積密度，即纖維在紗線橫截面的分布情況，可以很大程度地影響紗線的性能和質(zhì)量。所以，需要準(zhǔn)確和簡(jiǎn)潔地描述堆積密度就需要深入了解紗線結(jié)構(gòu)即紗線力學(xué)。圖 3 和圖 4 清晰地顯示了捻度對(duì)堆積密度起著一定的影響。對(duì)于給定支數(shù)的紗線，纖維在具有較高的捻度紗線中以相對(duì)集中的方式分布，堆積密度曲線的峰值趨近于紗線的軸向。對(duì)直徑則呈現(xiàn)相反的影響，隨著捻度的增加，紗線密度增加，紗線直接減小。

在加捻過(guò)程中，始終存在一種外部的軸向拉伸力P（單纖維），因?yàn)榧幽磉^(guò)程不能沒有張力。該張力可以轉(zhuǎn)加在組成紗線的纖維上。圖 5 假設(shè)纖維是完全自由的單體，不能抵抗人設(shè)軸向壓力，該應(yīng)力M（彎曲力矩）、V（剪切力）和T（扭力矩）都將消失。所以唯一需要考慮的纖維受力是平行于纖維軸向張力Pr。 因?yàn)檫@些單個(gè)的Pr貢獻(xiàn)了壓縮中總的力Pc，即如式（1）、式（2）所示。

其中， m為紗線截面中纖維的總數(shù)。式（2）表明每個(gè)單纖維的軸向張力乘以螺旋角的正弦值，它們的總和力為Pc。這個(gè)綜合也代表了紗線軸向的壓縮負(fù)荷。顯然，加捻水平越高，螺旋角Φ越大，從而這個(gè)壓縮負(fù)荷越大。這就是如何獲得緊密紗結(jié)構(gòu)的原理。

2 實(shí)驗(yàn)

來(lái)自于 3 種紡紗方式噴氣紡（A）、環(huán)錠紡（B） 和轉(zhuǎn)杯紡（C） 的Ne 30S 100%純棉紗。以上述轉(zhuǎn)杯紡和噴氣紡柔軟紗研究為參考選擇參數(shù)和紡紗組件得到改善后的柔軟轉(zhuǎn)杯紡紗（D）和柔軟噴氣紡紗（E）。前提是這些紗都是源于同樣的原料。

從表 4 可以看出改善后的轉(zhuǎn)杯紡紗（D）和噴氣紡紗（E）與標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)杯紡紗（C）和噴氣紡紗（A）具有更低的堆積密度。類似的直徑和邊際圓度略高。所有紗線的強(qiáng)度在11 cN/tex、伸長(zhǎng)率在5%左右，滿足后道針織工藝的要求。然后所有的紗線在單面針織機(jī)上織造?；瘜W(xué)處理即按照環(huán)錠紗的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)處理和后整理工藝進(jìn)行（參數(shù)如圖 6 所示）。樣品在相同的條件下進(jìn)行等溫染色。座談小組的10個(gè)專家先進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，下一步將采用R1配方和R2配方處理過(guò)的樣品進(jìn)行面料手感系統(tǒng)的客觀評(píng)價(jià)。

對(duì)所有的紗線和面料的測(cè)試性能進(jìn)行方差分析以便得出重要的指標(biāo)。

3 客觀評(píng)價(jià)：KES織物手感評(píng)價(jià)系統(tǒng)

KES系統(tǒng)是評(píng)價(jià)織物柔軟性能的客觀評(píng)價(jià)方法。KES織物風(fēng)格儀是模仿織物在手上的形變測(cè)試其力學(xué)性能的儀器?，F(xiàn)在KES系統(tǒng)是當(dāng)前普遍接受的一種織物風(fēng)格客觀評(píng)價(jià)體系。

KES最大的優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)中的設(shè)備可以測(cè)試微小的應(yīng)變并具有很高的準(zhǔn)確性。這種可以分別并準(zhǔn)確測(cè)試非常特殊的性能，如剪切、拉伸、壓縮、彎曲和織物表面性能，即“織物的手感”。

3.1 硬挺度Koshi（圖 7）

織物的硬挺度與其彎曲和剪切有關(guān)，織物的結(jié)構(gòu)越緊密，手感越硬挺。彎曲剛度、剪切剛度和織物回彈性能的提高，織物能量和壓縮能量降低，反映出很高的硬挺度。 該項(xiàng)研究中可以看出，預(yù)處理織物ER1和整理后織物DR1顯示出很好的硬挺度。

3.2 豐滿度Fukurami（圖 8）

織物的豐滿度與織物的壓縮性能、表面性能和蓬松度有關(guān)。改善后的紗線高的可以壓縮性和壓縮回彈性得益于其松散的結(jié)構(gòu)即提高其內(nèi)部纖維的空間。摩擦性能的提高源于柔軟劑的存在增加了織物和摩擦元件直接的接觸點(diǎn)。該項(xiàng)研究中可以看出預(yù)處理的織物AR1和整理后的織物BR1顯示出很好的豐滿度。

3.3 滑糯度Numeric（圖 9）

滑糯度可以解釋為小的摩擦力變化，彎曲、剪切和壓縮剛度小。該項(xiàng)研究中可以看出預(yù)處理的織物BR1和整理后織物ER1 具有良好的滑糯度。

3.4 綜合手感值THV KN-304（圖10）

從針織物的綜合手感來(lái)看，顯然還是預(yù)處理的環(huán)錠紡紗織物樣品 （BR1）具有最高的綜合手感值，基于其紗線結(jié)構(gòu)和高的毛羽值特別是 ∑（1+2）/m毛羽。采用有機(jī)硅柔軟劑（即配方R1）改善后的轉(zhuǎn)杯紡紗和噴氣紡紗整理后的織物顯示出了相對(duì)較好的綜合手感值。

4 結(jié)論

本研究對(duì)Ne 30S 100%棉紗的針織面料柔軟性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。第一步對(duì)影響轉(zhuǎn)杯紡和噴氣紡紗線柔軟性能的因素進(jìn)行了研究。分析顯示低的空氣壓力，低捻度，高的引紗速度和采用合適的紡紗組件可以很顯著地減低紗線的堆積密度和實(shí)現(xiàn)較高的毛羽。低的堆積密度和高的毛羽值是織物良好手感的先決條件。

第二步對(duì)測(cè)試的轉(zhuǎn)杯紡紗、噴氣紡紗和環(huán)錠紡紗織物進(jìn)行整理。對(duì)其進(jìn)行了專家主觀評(píng)價(jià)和KES系統(tǒng)客觀評(píng)價(jià)。結(jié)果顯示改善后的噴氣紡紗針織物與環(huán)錠紡紗針織物具有幾乎或者更好的織物柔軟性，同樣改善后的轉(zhuǎn)杯紡紗針織物也可以達(dá)到同樣的柔軟性。

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