色紡紗工藝與性能研究

王建坤，蔣曉東，郭 晶

(天津工業(yè)大學(xué) 紡織學(xué)院，天津 300387)

0 前 言

近年來(lái)我國(guó)沿海地區(qū)棉紡織工業(yè)大膽探索，研發(fā)出了一種名為色紡紗線的新型紗線。色紡紗就是先將纖維染成有色纖維，然后將兩種或兩種以上不同顏色的纖維經(jīng)過(guò)充分混合后，紡制成具有獨(dú)特混色效果的紗線[1]，用色紡紗制成的面料具有多色彩、手感柔和、表面豐滿、附加值高等優(yōu)點(diǎn)。目前用色紡紗制成的針織物在國(guó)內(nèi)外十分流行，國(guó)內(nèi)消費(fèi)群體正在逐漸壯大，因此針棉織行業(yè)對(duì)色紡紗的需求逐年上升，發(fā)展前景被普遍看好。自90年代初一些企業(yè)開(kāi)始嘗試生產(chǎn)色紡紗，近年來(lái)隨著國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求的增加，色紡紗的生產(chǎn)呈漸增趨勢(shì)。

色紡紗可以注重三個(gè)方面的發(fā)展：首先是在保證產(chǎn)品風(fēng)格延續(xù)性的基礎(chǔ)上，增加多樣性、功能性、時(shí)尚流行性；其次，重視加大新型、高技術(shù)含量產(chǎn)品開(kāi)發(fā)投入力度，增強(qiáng)產(chǎn)品在市場(chǎng)技術(shù)方面領(lǐng)先的地位；同時(shí)，還要積極同服裝、消費(fèi)市場(chǎng)直接聯(lián)系，做好客戶服務(wù)，把握市場(chǎng)變化，將產(chǎn)品同市場(chǎng)推廣做到無(wú)縫銜接，將產(chǎn)品投入市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品價(jià)值作為工作的重點(diǎn)。利用色紡紗很容易就能做出含蓄得體、簡(jiǎn)潔大方的效果。對(duì)于專業(yè)設(shè)計(jì)師來(lái)說(shuō)，色紡紗的視覺(jué)效果比凈色紗更能給人溫暖感。色紡紗產(chǎn)品污染少，可以最大程度上控制色差，再加上使用再生棉、有機(jī)棉、竹纖維以及從木漿中提煉出來(lái)的粘膠纖維，使它漸漸成為全球各大服飾品牌商的架上新寵[2]。

研究?jī)?nèi)容是通過(guò)對(duì)不同種類的色紡紗進(jìn)行捻度、強(qiáng)力、強(qiáng)力CV值、條干CV值、粗細(xì)節(jié)、棉結(jié)、毛羽等性能測(cè)試并做對(duì)比，比如不同支數(shù)100%純棉色紡紗進(jìn)行對(duì)比，在100%純棉色紡紗中加入不同量滌綸時(shí)進(jìn)行對(duì)比，相同支數(shù)不同原材料的色紡紗進(jìn)行對(duì)比，不同支數(shù)同一混紡色紡紗進(jìn)行對(duì)比，分析出不同種類的色紡紗的紗線性能的變化規(guī)律，這對(duì)色紡紗的應(yīng)用和發(fā)展具有指導(dǎo)作用和借鑒意義。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 色紡紗的制備

1.1.1 色紡紗工藝流程

色紡紗工藝流程：FA002自動(dòng)抓棉機(jī)→FA035混開(kāi)棉機(jī)→FA106A梳針滾筒開(kāi)棉機(jī)→F1102A豪豬開(kāi)棉機(jī)→FA046A振動(dòng)棉箱→A076F-N成卷機(jī)→FA204K梳棉機(jī)→TMFD11S并條機(jī)→A191B條卷機(jī)→A201E精梳機(jī)→TMFD11S并條機(jī)→FA494粗紗機(jī)→FA506緊密紡細(xì)紗機(jī)→Autoconer X5型絡(luò)筒機(jī)

1.1.2 清花工藝

開(kāi)清棉工序是紡紗過(guò)程的第一道工序，加工的對(duì)象是按照配棉要求組成的混合原料，其主要任務(wù)是開(kāi)松、除雜、混合均勻和成卷，具用短流程、抓棉精細(xì)、混和均勻、開(kāi)松、分工合等優(yōu)點(diǎn)[3]。

開(kāi)清棉工序把握的原則是：①根據(jù)纖維的形狀、含雜、含水、包裝和軋工質(zhì)量等，合理配置工藝；②“多包細(xì)抓，多倉(cāng)混和，成分正確，打梳結(jié)合，多松少返，早落少碎，強(qiáng)化均勻混合和減少損傷纖維、防火防爆，棉卷均勻，結(jié)構(gòu)良好”[4]。見(jiàn)開(kāi)清棉工序工藝參數(shù)表1和表2。

表1 開(kāi)清棉工序工藝參數(shù)表

表2 開(kāi)清棉工序工藝參數(shù)表

色紡紗對(duì)清花工藝的要求：由于原棉經(jīng)染色加工后，棉纖維天然卷曲及棉蠟均受到損害，纖維間摩擦力和抱合力減弱,單纖強(qiáng)力下降，纖維發(fā)澀，彈性差，蓬松度下降，因受堿的作用部分雜質(zhì)已去除，但存在大量扭結(jié)現(xiàn)象和結(jié)塊現(xiàn)象,伸直平行度差，分離度明顯下降，針對(duì)色棉的性能和特點(diǎn)，清花工序應(yīng)采用短流程、低速度、多松少打、多松多混、多排短絨疵點(diǎn)、小束抓取、早落少碎、漸進(jìn)開(kāi)棉的工藝原則，減少棉結(jié)和短絨是清花工序的關(guān)鍵，各部件打手速度較紡純棉(本色棉)低25%～27%，縮短自動(dòng)抓棉機(jī)刀片伸出距離，調(diào)整為2.5mm，小車速度調(diào)整為2.5r/min，可防止打碎破籽，能減輕對(duì)纖維的損傷，混棉機(jī)打手塵棒去掉2根～3根，塵棒間隔距調(diào)整為14.5mm，確保雜質(zhì)落下，以防破碎。打手速度調(diào)整為470r/min。成卷機(jī)打手速度降為750r/min，可減少纖維損傷，風(fēng)扇速度為1350r/min,卷子定量偏輕控制，為防止粘卷，在成卷時(shí)夾入4根～6根同品種同色澤的粗紗[5]。

1.1.3 梳棉工藝

纖維經(jīng)開(kāi)清棉工序后，進(jìn)入梳棉機(jī)，梳理成單纖維狀態(tài)，同時(shí)進(jìn)一步混合均勻并進(jìn)一步除雜，以條子的形式輸出。本工序的主要任務(wù)是進(jìn)一步分離纖維，排除一定長(zhǎng)度以下的短纖維，提高纖維長(zhǎng)度整齊度，進(jìn)一步清除紗條中的棉結(jié)和纖維中的細(xì)小雜質(zhì)及疵點(diǎn)。經(jīng)過(guò)梳棉，喂入的紗條質(zhì)量得以提高，這對(duì)紗線質(zhì)量有直接的影響。

梳棉工序的生產(chǎn)一般都采用“強(qiáng)分梳、緊隔距、輕定量、慢速度、少損傷、多除雜、轉(zhuǎn)移好、細(xì)梳理”的工藝原則，為了減少總根數(shù)，增強(qiáng)梳理效果，一般活動(dòng)蓋板采用與錫林轉(zhuǎn)向相反的方式，同時(shí)固定蓋板的排列采用前三后六，前后各增加一個(gè)棉網(wǎng)清潔器，同時(shí)為了減少棉結(jié)，把固定蓋板的針梳排列改為前密后疏[6]，棉工序工藝參數(shù)表見(jiàn)表3。

表3 梳棉工序工藝參數(shù)表

1.1.4 并條工藝

由于色紡紗先經(jīng)過(guò)散纖維染色，由梳棉機(jī)下來(lái)的同一品種的生條都有一定的顏色差異，所以并條工序不僅要達(dá)到普通并條所需達(dá)到的目的以外，還要使得最終并條后的熟條顏色和來(lái)樣一致，這就對(duì)色紡紗的并條工序提出了更高的要求。所以染色后的纖維經(jīng)過(guò)清花梳棉工序加工做成生條在并條機(jī)上混合時(shí)，合理設(shè)置并條工藝，確保條干的細(xì)紗強(qiáng)度。根據(jù)不同的色彩的搭配比例，選擇不同的搭配工藝原則，其搭配要求為：

①主色調(diào)在頭道并條中搭入；

②為了達(dá)到較好的混色效果，要求把搭條位置分布的排列要均勻；

③不能用偏差的配色比例與試樣進(jìn)行對(duì)色 ；

④各色調(diào)全部配合后，再經(jīng)過(guò)1到2道并條混合，以保證色澤混合[7]。并條工序工藝參數(shù)表4。

表4 并條工序工藝參數(shù)表

1.1.5 粗紗工藝

粗紗工序的工藝原則是“大隔距，小捻度，重加壓”，重點(diǎn)是控制好紡紗張力，減少意外伸長(zhǎng)，提高成紗條干均勻度[8]。由于纖維長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在滿足細(xì)紗質(zhì)量要求的條件下，粗紗捻度應(yīng)偏小掌握，粗紗伸長(zhǎng)率一般控制在0.15%～1.15%之間，中長(zhǎng)化纖時(shí)，前隔距為：纖維最大長(zhǎng)度+(15～20)mm。具體工藝參數(shù)：干定量為6.00g/10m，牽伸分配為6.27倍×1.21倍，捻系數(shù)為73，羅拉隔25mm×35mm，前羅拉速度為280m/min。粗紗重量不勻率為1.12%，粗紗條干CV值為5.64%，粗紗伸長(zhǎng)率為0.9%。

1.1.6 細(xì)紗工藝

在降低細(xì)紗條干不勻過(guò)程中，主要是通過(guò)降低牽伸不勻來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而牽伸不勻主要由牽伸部分產(chǎn)生，產(chǎn)生原因包括兩方面，一是牽伸裝置對(duì)浮游纖維控制不良而引起牽伸波，紗條呈現(xiàn)無(wú)規(guī)律節(jié)粗節(jié)細(xì)；二是牽伸部件不正常，而引起機(jī)械波，紗條呈現(xiàn)有規(guī)律的節(jié)粗節(jié)細(xì)[9]。因此，降低細(xì)紗不勻，除改善粗紗質(zhì)量外，在細(xì)紗工序主要是減少細(xì)紗機(jī)工藝流程的牽伸不勻，提高成紗條干水平。

1.1.7 絡(luò)筒工藝

絡(luò)筒機(jī)的效率與紗線的特?cái)?shù)有關(guān)，當(dāng)速度提高較大時(shí)，紗線質(zhì)量要惡化，生產(chǎn)效率要下降，剪切次數(shù)要增加。因此必須根據(jù)棉紗管紗質(zhì)量，棉紗支數(shù)在絡(luò)筒加過(guò)程中選擇最佳的絡(luò)筒機(jī)速度和絡(luò)筒機(jī)工藝清紗參數(shù)來(lái)保證和提高效率，降低絡(luò)筒工序生產(chǎn)成本，一般車速降低10%左右[10]。

1.2 紗線測(cè)試實(shí)驗(yàn)設(shè)備及原料

電子天平、紗線捻度儀、YG139條干均勻度測(cè)試儀、YG068M全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀、YG172A紗線毛羽測(cè)試儀。

原料：不同類型的10管色紡紗(20S 100%C ，40S 100%C ，60S 100%C ，40S 100%Modal，40S 100%R，40S 20%T/80%C，40S 40%T/60%C，30S 40%Tencel/60%C，40S 40%Tencel/60%C，50S 40%Tencel/60%C)。

2 結(jié)果與分析

2.1 捻度的影響因素分析

用紗線捻度儀測(cè)量不同色紡紗線的捻度，通過(guò)對(duì)比得出色紡紗捻度的影響因素。

表5 100%C不同英支的色紡紗捻度對(duì)比

表6 40S的不同滌棉混紡的色紡紗捻度對(duì)比

表7 40S的不同原料的色紡紗捻度對(duì)比

表8 不同支數(shù)的混紡色紡紗捻度對(duì)比

表5表明，100%C的色紡紗，隨著支數(shù)越大，捻度值越大，并且每增大20S，捻度增加8%左右。表6表明，同為40S的混紡色紡紗中，在純棉中加入不同含量的滌綸，加入的含量越多，捻度值越小。表7表明，同為40S不同原料的色紡紗，100%C的捻度>100%M的捻度>100%R的捻度。表8表明，不同支數(shù)的混紡紗中，隨著支數(shù)的增大，捻度值增大。

2.2 拉伸斷裂強(qiáng)力的影響因素分析

表9 100%C不同支數(shù)的色紡紗強(qiáng)力對(duì)比

表10 40S的不同滌棉混紡的色紡強(qiáng)力對(duì)比

表11 40S的不同原料的色紡紗強(qiáng)力對(duì)比

表12 不同支數(shù)的混紡色紡紗強(qiáng)力對(duì)比

表9表明，100%C不同支數(shù)的色紡紗中，隨著紗線支數(shù)的增大，色紡紗的強(qiáng)力減小，并且20S與40S之間的強(qiáng)力減小15%，40S與60S之間的強(qiáng)力減小51%，說(shuō)明色紡紗的支數(shù)越大，強(qiáng)力越低，但是強(qiáng)力的CV值確隨著支數(shù)的增大而增大。表10表明，同為40S的色紡紗，在純棉中加入不同含量的滌綸，隨著加入的含量增大，強(qiáng)力減小，加入20%的滌綸時(shí)，強(qiáng)力降低18%，加入40%的滌綸時(shí)，強(qiáng)力降低0.7%，說(shuō)明100%C的色紡紗中加入的滌綸越多，強(qiáng)力降低越小。而且隨著滌綸含量的增加，強(qiáng)力的CV值逐漸減小。表11表明，同為40S不同原料的色紡紗中，100%M的強(qiáng)力>100%C的強(qiáng)力>100%R的強(qiáng)力，100%C的強(qiáng)力CV值>100%M的強(qiáng)力CV值>100%R的強(qiáng)力CV值。表12表明，不同支數(shù)的混紡色紡紗，隨著支數(shù)增大，強(qiáng)力減小，并且30S與40S之間減小了48%，40S與50S之間減小了16%，說(shuō)明混紡紗的支數(shù)越大，強(qiáng)力減小越小。

2.3 條干均勻度的影響因素分析

表13 紗線條干均勻度表

從表13中第一組數(shù)據(jù)可以看出，100%C的不同支數(shù)的條干CV值相近，20S和40S的細(xì)節(jié)個(gè)數(shù)也相近，但是60S的細(xì)節(jié)個(gè)數(shù)比20S和40S的多出了150%，20S和40S的粗節(jié)個(gè)數(shù)相近，60S的粗節(jié)個(gè)數(shù)比20S和40S的多出了50%，40S的棉結(jié)是20S棉結(jié)的4倍，60S的棉結(jié)是20S的10倍。

從第二組數(shù)據(jù)可以看出，在40S的純棉中滌綸的含量，它的條干CV值和細(xì)節(jié)個(gè)數(shù)沒(méi)有發(fā)生很大的變化，40S 20%T/80%C的粗節(jié)是40S 100%C的2.22倍，40S 40%T/60%C的粗節(jié)是40S 100%C的0.75倍，40S 20%T/80%C的棉結(jié)是40S 100%C的2.53倍，40S 40%T/60%C的棉結(jié)是40S 100%C的1.36倍。

從第三組數(shù)據(jù)可以看出，同為40S的不同原料的色紡紗中，純棉、純莫代爾和純粘膠的條干CV值相近，純棉和純粘膠的細(xì)節(jié)數(shù)相近，純莫代爾的細(xì)節(jié)數(shù)為0，純棉和純粘膠的粗節(jié)數(shù)也相近，為純莫代爾的18.33倍，純棉的棉結(jié)是純莫代爾的5.8倍，純粘膠的棉結(jié)是純莫代爾的12倍。

從第四組數(shù)據(jù)可以看出，40%Tencel/60%C的色紡紗不同支數(shù)的條干CV值相近，細(xì)節(jié)數(shù)、粗結(jié)數(shù)、棉結(jié)數(shù)隨紗線支數(shù)的增大而增大。

2.4 毛羽的影響因素分析

表14 毛羽測(cè)試數(shù)據(jù)表

從表14第一組數(shù)據(jù)可以看出，20S 100%C的10m內(nèi)毛羽根數(shù)x≤3mm是40S 100%C的2.08倍，60S 100%C的10m內(nèi)毛羽根數(shù)x≤3mm是40S 100%C的1.50倍，其他的10m內(nèi)毛羽根數(shù)基本相似。

從第二組數(shù)據(jù)可以看出，40S 20%T/80%C的10m內(nèi)毛羽根數(shù)x≤3mm是40S 100%C的1.29倍，40S 40%T/60%C的10m內(nèi)毛羽根數(shù)x≤3mm是40S 100%C的0.76倍，其他的10m內(nèi)毛羽根數(shù)基本相似。

從第三組數(shù)據(jù)可以看出，40S 100%M的10m內(nèi)毛羽根數(shù)x≤3mm是40S 100%C的0.47倍，40S 100%R的10m內(nèi)毛羽根數(shù)x≤3mm是40S 100%C的1.31倍，其他的10m內(nèi)毛羽根數(shù)基本相似。

從第四組數(shù)據(jù)可以看出，40S 40%Tencel/60%C的10m內(nèi)毛羽根數(shù)x≤3mm是30S 40%Tencel/60%C的0.51倍，50S 40%Tencel/60%C的10m內(nèi)毛羽根數(shù)x≤3mm是30S 40%Tencel/60%C的0.95倍，其他的10m內(nèi)毛羽根數(shù)基本相似。

3 結(jié)論

對(duì)不同種類的色紡紗進(jìn)行捻度、強(qiáng)力、強(qiáng)力CV值、條干CV值、粗細(xì)節(jié)、棉結(jié)、毛羽等性能測(cè)試并做對(duì)比，分析出色紡紗的紗線性能的變化規(guī)律：

(1)混紡色紡紗和100%的純棉色紡紗中，隨著支數(shù)越大，捻度值越大，色紡紗的強(qiáng)力減小，并且條干CV值相近，細(xì)節(jié)數(shù)、粗節(jié)數(shù)、棉結(jié)數(shù)逐漸增大，10m內(nèi)毛羽根數(shù)x≤3mm先減小，后增大，其他的10m內(nèi)毛羽根數(shù)基本相似。

(2)同為40S的混紡色紡紗中，在純棉中加入不同含量的滌綸，加入的含量越多，捻度值越小，強(qiáng)力減小，強(qiáng)力的CV值逐漸減小，條干CV值和細(xì)節(jié)數(shù)相近，粗節(jié)數(shù)和棉結(jié)數(shù)先增大后減小，10m內(nèi)毛羽根數(shù)x≤3mm先增大，再減小，其他的10m內(nèi)毛羽根數(shù)基本相似。

(3)同為40S不同原料的色紡紗，100%C的捻度>100%M的捻度>100%R的捻度，100%M的強(qiáng)力>100%C的強(qiáng)力>100%R的強(qiáng)力，100%C的強(qiáng)力CV值>100%M的強(qiáng)力CV值>100%R的強(qiáng)力CV值，純棉、純莫代爾和純粘膠的條干CV值相近，細(xì)節(jié)數(shù)、粗節(jié)數(shù)以及棉結(jié)數(shù)中，純粘膠的個(gè)數(shù)最多，純棉次之，純莫代爾的最少。10m內(nèi)毛羽根數(shù)x≤3mm中，純粘膠的個(gè)數(shù)最多，純棉次之，純莫代爾的最少，其他的10m內(nèi)毛羽根數(shù)基本相似。