低扭矩環(huán)錠柔軟紗加工現(xiàn)狀與假捻技術(shù)的應(yīng)用

鄒專勇 虞美雅 陳建勇 張連京 馬瑞雪 胡英杰

摘要：低扭矩環(huán)錠柔軟紗技術(shù)是指通過(guò)環(huán)錠紡成紗過(guò)程或紗線后處理控制實(shí)現(xiàn)紗線殘余扭矩降低、手感柔軟的一種紗線加工技術(shù)。為深化低扭矩環(huán)錠柔軟紗加工技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，從低扭矩紗線加工現(xiàn)狀出發(fā)，首先分析了影響紗線殘余扭矩的因素，然后詳細(xì)闡述了紗線殘余扭矩減小或消除的方法，最后就紗線加工中假捻技術(shù)在低扭矩紗開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用與效果展開(kāi)了探討。研究指出：將動(dòng)態(tài)假捻技術(shù)引入低扭矩紗線加工過(guò)程，是開(kāi)發(fā)低扭矩、柔軟手感環(huán)錠紡紗線的最有效途徑。

關(guān)鍵詞：環(huán)錠紡；低扭矩紗；柔軟紗；假捻技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TS111.8文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1009-265X（2018）03-0089-04Status of Processing a Lower Torsion Moment Ring Spun Yarn with

Soft Handle and Application of False Twisting Technology

ZOU Zhuanyong1，2，3， YU Meiya3， CHEN Jianyong1，

ZHANG Lianjing2， MA Ruixue2， HU Yingjie2

（1.Faculty of Materials and Textiles， Zhejiang SciTech University， Hangzhou 310018， China； 2.Production

R&D Center， Zhejiang Huafu Melange Yarn Spinning Co.， Ltd.， Shangyu 312300， China；

3.College of Textiles & Fashion， Shaoxing University， Shaoxing 312000， China）Abstract：The technology of processing ring spun yarn with lower torsion moment and soft handle means the yarn spinning technology， which makes the yarn being with lower torsion moment and soft handle by controlling yarn formation and yarn post proceeding. In order to deepen the development and application of process technology used to process ring spun yarn with lower torsion moment and soft handle， based on the processing status of yarn with lower torsion moment， influencing factors of yarns residual torque were analyzed firstly. And then， we elaborated methods of decreasing or eliminating the yarn residual torque. Finally， the application and its effect of false twisting technology in the process of yarn manufacture were introduced. The research result shows that dynamic false twisting technology can be introduced into the formation process of lower torsion moment yarn， which is the best way to developing ring spun yarn with low torque and soft handle.

Key words：ring spinning； yarn with low torque； yarn with soft handle； false twisting technology

通信作者：陳建勇，Email：cjy@zstu.edu.cn環(huán)錠紡紗因紗線強(qiáng)度提高需要，常通過(guò)增加紗線捻度來(lái)實(shí)現(xiàn)，這將引起紗線殘余扭矩增大，并對(duì)針織物的扭曲變形產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致織物或服裝手感較硬，布面外觀不平整、紋路歪斜等缺陷，同時(shí)使得針織面料的裁剪利用率降低[1]，難以滿足現(xiàn)階段無(wú)歪斜、布面平整等高質(zhì)感織物的開(kāi)發(fā)需求。開(kāi)發(fā)一種低扭矩的紗線是改善織物歪斜（尤其是針織物緯斜）、布面不平整現(xiàn)象的最佳解決方案。然而，不同的低扭矩紗線加工方法對(duì)紗線殘余扭矩的消除效果存在差異，如何通過(guò)設(shè)計(jì)紗線結(jié)構(gòu)與控制紗線成形過(guò)程，解決成紗強(qiáng)力提高與殘余扭矩降低之間的矛盾，是本文關(guān)注的重點(diǎn)。該研究有助于明確各種低扭矩紗線加工技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，找準(zhǔn)后續(xù)突破研究的重點(diǎn)，為規(guī)?；团ぞ丶喚€開(kāi)發(fā)提供思路。

1低扭矩紗線加工的研究現(xiàn)狀

1.1影響紗線殘余扭矩的因素

在紡紗加捻時(shí)，纖維被拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)，從而在紗線中儲(chǔ)存了與之相對(duì)應(yīng)的扭應(yīng)力，其中未能通過(guò)紡紗過(guò)程或后續(xù)加工處理釋放的那部分扭應(yīng)力被稱為紗線的殘余扭矩[2]。通常，紗線的扭應(yīng)力越大，紗線的殘余扭矩也越大。紗線的殘余扭矩將使紗線有退捻、釋放內(nèi)部扭應(yīng)力的趨勢(shì)，造成針織物卷曲，線圈歪斜變形，形成緯斜、螺旋線紋和機(jī)織物表面光潔平整度下降，“蛇仔紋”增加等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響布面外觀與其他織物性能[35]。紗線的殘余扭矩主要與紡紗所用纖維化學(xué)組成、線密度、模量（如拉伸模量、彎曲模量、扭轉(zhuǎn)模量）、彈性、表面形態(tài)結(jié)構(gòu)[46]、混紡比[7]、紗線加工方法和工藝配置、線密度、捻度、結(jié)構(gòu)[79]及溫濕度[8]等因素有關(guān)。一般來(lái)講，纖維具有較好彈性、較高線密度和模量，紗線截面含有較多纖維根數(shù)和較大纖維堆砌密度、較高紗線捻度和線密度時(shí)，紗線的捻度穩(wěn)定性越差，扭應(yīng)力越大，相應(yīng)殘余扭矩也越大。對(duì)復(fù)合紗而言，Araujo等[7，9]的研究發(fā)現(xiàn)，滌綸纖維含量的增加導(dǎo)致滌/棉紗的捻度不穩(wěn)定性增加，使得織物的卷曲現(xiàn)象嚴(yán)重，表明不同種類(lèi)纖維的混紡比是低扭矩混紡紗制備中需考慮的重要內(nèi)容。此外纖維在紗線中的構(gòu)象分布、堆砌排列與內(nèi)外轉(zhuǎn)移也將影響紗線的殘余扭矩大小，而這正為通過(guò)選擇不同紡紗方法與工藝、裝配不同關(guān)鍵成紗元器件開(kāi)發(fā)低扭矩紗線提供了理論依據(jù)。

1.2紗線殘余扭矩的減小或消除方法

1.2.1紗線后處理

紗線后處理方式是指在紗線成形完成后或在織物整理過(guò)程中利用物理退捻、熱處理、濕處理、濕熱處理、化學(xué)處理等方式消除紗線的殘余扭矩。

物理退捻法是利用退捻的方法降低紗線捻度，以平衡紗線內(nèi)部扭應(yīng)力，如Tao等[3]提出對(duì)摩擦紡及轉(zhuǎn)杯紡等紗線采用退捻方法來(lái)降低紗線的殘余扭矩，且在退捻后能夠保持紗線原有強(qiáng)力，但該法只提供了一種紗線殘余扭矩消除可能，因加工成本高，局限性大（只適用于非傳統(tǒng)的特殊紗線結(jié)構(gòu)，如皮芯結(jié)構(gòu)、不均勻的纖維堆砌密度及局部纖維糾纏和纏結(jié)等），無(wú)法用于工業(yè)化生產(chǎn)。吳雄英等[10]通過(guò)熱處理方式研究了毛滌復(fù)合紗線扭轉(zhuǎn)性能及扭應(yīng)力松弛行為，Araujo等[9]研究了熱處理對(duì)棉/滌混合紗的紗線扭矩減小情況，這些研究均表明熱處理溫度對(duì)紗線扭應(yīng)力的松弛具有較高依賴性，熱處理溫度升高將加快紗線扭應(yīng)力的松弛速度，從而有助于降低或消除紗線的殘余應(yīng)力，但該法對(duì)天然纖維的扭應(yīng)力消除效果相對(duì)較差。濕處理法是指自然放置、利用自然調(diào)節(jié)法對(duì)筒子紗進(jìn)行調(diào)濕處理，以消除紗線的扭應(yīng)力，降低殘余扭矩，該方法較少在生產(chǎn)中采用，原因在于自然調(diào)濕難以對(duì)筒子紗的內(nèi)部進(jìn)行充分調(diào)濕，且耗時(shí)長(zhǎng)，殘余扭矩消除效果差。濕熱處理法通常是指通過(guò)間接或直接方式汽蒸來(lái)消除紗線的殘余扭矩，以消除紗線加工過(guò)程帶來(lái)的靜電積累、降低紗線的退繞張力、改善紗線的上機(jī)織造性能[11]、降低紗線，尤其是強(qiáng)捻紗的捻度不穩(wěn)定現(xiàn)象[12]、改善紗線殘余扭矩過(guò)高帶來(lái)的織物歪斜、“雞爪痕”等現(xiàn)象[1314]。濕熱處理法涉及間接或直接汽蒸技術(shù)，間接汽蒸技術(shù)因產(chǎn)生100%的飽和蒸汽，具有滲透性強(qiáng)，對(duì)紗線內(nèi)外層扭應(yīng)力的消除均勻性好，兩種方式去除紗線殘余扭矩效果受筒子紗容量影響較大，且蒸紗機(jī)內(nèi)不同位置筒子紗及筒子紗內(nèi)外層紗線的扭應(yīng)力消除存在不均勻現(xiàn)象[15]。與干熱處理消除紗線殘余扭矩相比，濕熱處理對(duì)紗線殘余扭矩具有更好的消除效果，且消除后的紗線扭矩不會(huì)出現(xiàn)遞增的現(xiàn)象。此外，采用化學(xué)處理方式消除紗線的殘余扭矩，其原理是通過(guò)化學(xué)試劑對(duì)紗線進(jìn)行柔軟整理達(dá)到降低紗線扭轉(zhuǎn)剛度，同時(shí)部分釋放加工過(guò)程導(dǎo)致的纖維拉伸、彎曲和扭轉(zhuǎn)力，從而實(shí)現(xiàn)紗線殘余扭矩的降低或消除。但化學(xué)處理方式消除紗線的殘余扭矩容易導(dǎo)致纖維的損傷，造成纖維性能發(fā)生變化、紗線強(qiáng)力下降，影響織物的耐穿牢度，同時(shí)處理過(guò)程會(huì)產(chǎn)生廢氣、廢水和化學(xué)品的排放，從而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害，并帶來(lái)處理壓力。

綜上可知，采用后處理方式對(duì)紗線殘余扭矩的去除存在局限性，不適應(yīng)所有纖維和紗線，且增加了加工工序，耗時(shí)費(fèi)事，導(dǎo)致加工成本增加。

1.2.2紗線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

采用紗線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法去除紗線的殘余扭矩是利用平衡扭矩的原理完成紗線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而使紗線內(nèi)部扭應(yīng)力得以消除。Sawhney等[1617]通過(guò)紗芯捻向與包芯紗的皮層捻向相反來(lái)平衡紗線內(nèi)部結(jié)構(gòu)的扭應(yīng)力，以降低紗線殘余扭矩。利用與單紗捻向相反的方向以適當(dāng)捻度將兩根同捻同向的單紗并合加捻，通過(guò)退捻使得扭應(yīng)力松弛，使股紗捻度穩(wěn)定，從而降低股線的殘余扭矩，該方法可用于無(wú)法通過(guò)后處理方式實(shí)現(xiàn)紗線殘余扭矩消除的情形，如金屬鉬絲股線的殘余扭矩去除[18]，但缺點(diǎn)是無(wú)法用于低扭矩單紗的制備。此外，還可利用在紗線中添加水溶性纖維，以生產(chǎn)低捻紗線，從而獲得較低的紗線殘余扭矩，但該方法存在加工能耗大、成本高的現(xiàn)象[19]。通過(guò)紗線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)消除紗線殘余扭矩是一種物理方法，不會(huì)損傷纖維，適用于任何纖維，但紗線的開(kāi)發(fā)品種受到局限，無(wú)法滿足差異化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求。

1.2.3紗線形成過(guò)程控制

傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗線扭矩，通?？煽紤]降低紗線捻度來(lái)實(shí)現(xiàn)，但紗線捻度降低會(huì)導(dǎo)致成紗可紡性降低，且紗線的強(qiáng)力也會(huì)大幅下降，因此無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單降低紗線捻度或捻系數(shù)來(lái)減小或消除紗線殘余扭矩。利用自捻原理，采用一對(duì)既繞軸回轉(zhuǎn)、又沿軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的搓捻輥對(duì)兩根纖維須條進(jìn)行加捻成紗，從而獲得Z、S捻交替出現(xiàn)，且中間呈現(xiàn)無(wú)捻區(qū)的紗線結(jié)構(gòu)，以此平衡紗線內(nèi)部扭應(yīng)力，降低紗線殘余扭矩，但無(wú)捻紗段的存在，雖經(jīng)錯(cuò)位和合股可減少其對(duì)強(qiáng)力等影響，但應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大仍受到限制[20]。在紗線形成過(guò)程中，加裝關(guān)鍵成紗元器件（如假捻器），以此來(lái)提高加捻區(qū)段紗線捻度，從而降低因設(shè)計(jì)捻度下降帶來(lái)的可紡性惡化的現(xiàn)象，最終獲得低捻、低扭矩的紗線[19，2123]。利用添加關(guān)鍵成紗部件或引入新的紗線形成方法降低紗線的殘余扭矩是通過(guò)加強(qiáng)成紗區(qū)段的纖維控制，從而改變纖維在紗中的空間構(gòu)象與排列分布，或形成新的紗線結(jié)構(gòu)，以降低紗線內(nèi)部扭應(yīng)力，達(dá)到減小或消除紗線殘余扭矩的目的?；诩倌淼牡团ぞ丶喚€加工技術(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)，不增加額外工序，就能降低紗線的設(shè)計(jì)捻度，且又不影響成紗的可紡性與紗線強(qiáng)力；不受纖維種類(lèi)或紗線結(jié)構(gòu)的限制，不損傷纖維，具有較強(qiáng)的應(yīng)用適應(yīng)性，市場(chǎng)前景廣闊。一種既運(yùn)行穩(wěn)定，又經(jīng)濟(jì)的假捻裝置設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用是低扭矩紡紗技術(shù)得以快速發(fā)展的關(guān)鍵，這將成為未來(lái)低扭矩紗線開(kāi)發(fā)的重要研究?jī)?nèi)容。

2紡紗過(guò)程假捻裝置開(kāi)發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀

假捻是指成紗過(guò)程中使紗條獲得過(guò)程性或階段性捻度，假捻點(diǎn)上下游的捻度相等、相位相反，假捻過(guò)程結(jié)束后真實(shí)捻度回歸為零的一種加捻方式。在紗線加工領(lǐng)域，最典型的假捻技術(shù)應(yīng)用是用于粗紗機(jī)的錠帽設(shè)計(jì)，通過(guò)錠帽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用假捻的原理使紗條獲得一定的捻度，從而減少粗紗伸長(zhǎng)率和斷頭率，有利于高速運(yùn)轉(zhuǎn)[2425]。在細(xì)紗形成階段，利用假捻裝置可增加假捻點(diǎn)到加捻三角區(qū)間的成紗的動(dòng)態(tài)捻度，從而減少細(xì)紗斷頭；且因可降低設(shè)計(jì)捻度，有助于提高生產(chǎn)效率，使紗線手感更柔軟，殘余捻度更小，故不斷有探索將假捻技術(shù)應(yīng)用于細(xì)紗或精紡及捻線生產(chǎn)過(guò)程[19，2124]。

假捻技術(shù)在紗線加工過(guò)程的應(yīng)用效果取決于采用何種假捻器與假捻形式，這關(guān)系到基于假捻的紡紗技術(shù)成功應(yīng)用并得以推廣的關(guān)鍵。假捻器可分為靜態(tài)假捻器和動(dòng)態(tài)假捻器[22，25]。靜態(tài)假捻器是一種消極式假捻方式，是利用假捻部位的表面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，僅借助接觸摩擦而產(chǎn)生假捻效應(yīng)，從而提高前羅拉與假捻點(diǎn)間紗段的捻度。靜態(tài)假捻器具有能耗低、易護(hù)理的優(yōu)勢(shì)，其假捻效果受加捻部位結(jié)構(gòu)、材質(zhì)影響較大，因假捻效應(yīng)不夠顯著，在細(xì)紗加工領(lǐng)域較少采用。動(dòng)態(tài)假捻器是一種積極式假捻方式，是借助外力使紗線產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而獲得捻度，該種假捻類(lèi)型較靜態(tài)假捻具有更高的假捻效率，裝置復(fù)雜程度根據(jù)不同的假捻形式而有差異，其能耗也各有不同。相比靜態(tài)假捻器，動(dòng)態(tài)假捻器的實(shí)現(xiàn)形式更加多樣化，有轉(zhuǎn)子假捻器、摩擦盤(pán)假捻器、膠圈式假捻器、搓環(huán)假捻器、龍帶假捻器與空氣假捻器等[21，23，26]，分別見(jiàn)圖1所示。因此將動(dòng)態(tài)假捻形式引入低扭矩紗線開(kāi)發(fā)具有現(xiàn)實(shí)意義，假捻裝置通常安裝在前羅拉前的導(dǎo)紗器與鋼絲圈后的導(dǎo)紗器之間，典型的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用案例有：江西山星紡機(jī)實(shí)業(yè)有限公司利用羅拉回轉(zhuǎn)使紗線與羅拉表面產(chǎn)生摩擦，紗線因摩擦驅(qū)動(dòng)力向切向滾動(dòng)，從而獲得假捻；德昌精密紡織機(jī)械有限公司利用單龍帶傳動(dòng)使紗條回轉(zhuǎn)獲得假捻；渡茂紡織技術(shù)有限公司采用上下兩條皮帶的假捻裝置對(duì)紗線進(jìn)行假捻。但針對(duì)不同環(huán)錠紡紗（如色紡與本色紗加工，傳統(tǒng)環(huán)錠紡與緊密紡紗）、不同纖維原料種類(lèi)，選擇何種既穩(wěn)定又經(jīng)濟(jì)適用的假捻裝置與工藝仍是有效開(kāi)發(fā)低扭矩環(huán)錠紡紗線的重要研究?jī)?nèi)容。圖1不同形式的動(dòng)態(tài)假捻裝置

3結(jié)語(yǔ)

低扭矩環(huán)錠紡紗線的開(kāi)發(fā)現(xiàn)階段處于廣泛研究與探索階段，尤其是基于假捻技術(shù)的低扭矩紡紗技術(shù)具有廣闊的市場(chǎng)前景，這是對(duì)傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗技術(shù)又一拓展與深化，但該技術(shù)研究攻關(guān)的同時(shí)仍需更多關(guān)注后道面料風(fēng)格與應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)一步強(qiáng)化提升低扭矩紗線加工關(guān)鍵元器件設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，篩選優(yōu)化低扭矩紗線成紗工藝，注重低扭矩紗線加工技術(shù)帶來(lái)的效益提升，凸顯低扭矩紗線產(chǎn)品的柔軟、高強(qiáng)、低扭矩等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化的低扭矩紗線產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，從而提升紗線產(chǎn)品附加值。

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