捻系數(shù)對(duì)溢彩紗性能的影響

王 丹 徐伯俊 劉新金 蘇旭中

(江南大學(xué)，江蘇無錫，214122)

1 研究背景

隨著時(shí)代的發(fā)展，生活水平的提高，人們對(duì)織物的外觀和質(zhì)量有了更高追求[1]?；ㄊ缴徏喚€及其織物備受消費(fèi)者的喜愛和關(guān)注，逐步成為一種流行趨勢(shì)[2]。由色紡紗構(gòu)成的織物，具有三維立體混色效果，色彩自然且朦朧感強(qiáng)，既迎合了現(xiàn)代消費(fèi)者個(gè)性化、時(shí)尚化的追求，又滿足了低碳環(huán)保的服飾消費(fèi)理念[3-4]。21世紀(jì)以來，隨著我國(guó)紡織行業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的不斷調(diào)整，很多企業(yè)將傳統(tǒng)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)的紡紗新技術(shù)，創(chuàng)新性地遷移至粗紗工序，開發(fā)出具有特殊風(fēng)格的新型花式色紡紗線，如隆紋色紗、竹節(jié)色紗、絲雨色紗等[5-7]。

色紡花式紗生產(chǎn)過程中常見的問題：一方面由于紡紗方法特殊，色紗混和差，紗線條干均勻度差，絡(luò)筒和織造工序中容易斷頭，布面產(chǎn)生疵點(diǎn)影響布面花色效果[8]；另一方面花式色紡紗在產(chǎn)品風(fēng)格確認(rèn)上有一定難度，需要進(jìn)行反復(fù)試樣，達(dá)到與用戶要求相接近的花色效果，工作量大，隨機(jī)性強(qiáng)[9]。本文在粗紗賽絡(luò)紡的基礎(chǔ)上，將1根本色棉條與1根有色粗紗同時(shí)從粗紗機(jī)后羅拉喂入，經(jīng)牽伸加捻紡制出溢彩粗紗，然后將溢彩粗紗直接喂入細(xì)紗機(jī),紡制出具有獨(dú)特彩霞般、花色效果柔和、色澤新穎的溢彩紗線。

本文針對(duì)捻系數(shù)對(duì)溢彩紗成紗性能及花色單元周期規(guī)律的影響進(jìn)行研究，優(yōu)化得出生產(chǎn)14.7 tex溢彩紗的較優(yōu)捻系數(shù)，給出了一種計(jì)算溢彩紗單元周期規(guī)律的方法，并比較不同成紗捻系數(shù)的溢彩紗花色單元周期長(zhǎng)度與捻度的關(guān)系。

2 捻系數(shù)對(duì)成紗影響

2.1 粗紗工藝設(shè)計(jì)

溢彩紗的紡制是將細(xì)紗賽絡(luò)紡前移至粗紗工序，改變將棉條單獨(dú)喂入粗紗機(jī)進(jìn)入牽伸區(qū)加捻成紗的現(xiàn)狀[10]。本試驗(yàn)將傳統(tǒng)的粗紗機(jī)進(jìn)行改造，在粗紗機(jī)導(dǎo)條架上方加裝一定數(shù)量的粗紗吊錠，安放粗紗，確保粗紗穩(wěn)定退繞；將粗紗機(jī)單喇叭口改為大小不一的雙喇叭口，其中大喇叭口直徑為9.3 mm，小喇叭口直徑為4.0 mm，大小喇叭口間距6.2 mm。試驗(yàn)原理如圖1所示。

圖1 溢彩粗紗紡紗原理

1-有色粗紗；2-本色棉條；3-雙喇叭口；4-四羅拉雙短膠圈；5-彈簧搖架；6-溢彩粗紗

圖1中，有色粗紗1(飾紗)與本色棉條2(基紗)一同經(jīng)雙喇叭口3(條子由直徑較大的喂入)喂入粗紗機(jī)后羅拉，經(jīng)過四羅拉雙短膠圈4配彈簧搖架5加壓牽伸后，加捻卷繞成溢彩粗紗6，然后將溢彩粗紗直接喂入細(xì)紗機(jī)生產(chǎn)溢彩紗。

本試驗(yàn)是在THC2015型全自動(dòng)落紗粗紗機(jī)上進(jìn)行，分別紡制捻系數(shù)為105、115、125、135的溢彩粗紗，粗紗工序主要工藝參數(shù)配置：本色棉條16.2 g/5 m，有色粗紗4.4 g/10 m，溢彩粗紗定量6.0 g/10 m；牽伸6.14倍，牽伸效率0.98。因?yàn)樾∫?guī)模試驗(yàn)性生產(chǎn)，所以選擇較小的錠翼速度，設(shè)定為800 r/min。

2.2 細(xì)紗工藝設(shè)計(jì)

細(xì)紗試驗(yàn)在QFA1528型細(xì)紗機(jī)上進(jìn)行。將4種捻系數(shù)溢彩粗紗直接喂入細(xì)紗機(jī)，分別生產(chǎn)捻系數(shù)為310、330、350、370、390，線密度為14.7 tex的溢彩細(xì)紗。細(xì)紗工序主要工藝參數(shù)配置：牽伸40.82倍；隔距塊3.0 mm；鋼絲圈4/0#；錠速10 000 r/min。

2.3 性能測(cè)試及分析

2.3.1 性能測(cè)試方法

由4種捻系數(shù)溢彩粗紗分別紡制了5種不同捻系數(shù)溢彩細(xì)紗，對(duì)其進(jìn)行相關(guān)性能的測(cè)試。測(cè)試時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境條件均為相對(duì)濕度(65±4)%，溫度(20±2)℃。

使用YG068C型全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀測(cè)試不同捻系數(shù)溢彩紗的斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)率等指標(biāo)。試驗(yàn)參數(shù)設(shè)置：試樣上下夾持(500±1)mm，拉伸速度為500 mm/min，預(yù)張力為0.50 cN/tex，每管紗測(cè)試20次，取其平均值。

使用USTER TESTER5-S800型全自動(dòng)紗線檢測(cè)儀測(cè)試不同捻系數(shù)溢彩紗條干CV、毛羽等指標(biāo)。測(cè)試速度為400 m/min，每管紗測(cè)試20次，取其平均值。

2.3.2 溢彩粗紗捻系數(shù)對(duì)成紗強(qiáng)力影響

溢彩紗強(qiáng)力與粗紗捻系數(shù)關(guān)系如圖2所示。由圖2可以看出，在同一細(xì)紗捻系數(shù)水平下，隨著溢彩粗紗捻系數(shù)的增大，紗線強(qiáng)力基本呈現(xiàn)先上升后下降趨勢(shì)；捻系數(shù)在105水平時(shí)，紗線強(qiáng)力較低，捻系數(shù)在115、125水平時(shí)，紗線強(qiáng)力有較大的提高，繼續(xù)增加粗紗捻系數(shù)，部分溢彩細(xì)紗強(qiáng)力反而有所下降。

分析原因：溢彩粗紗捻系數(shù)太小時(shí)，有色飾紗纖維與無色基紗纖維之間接觸面積較小，抱合程度差，纖維之間摩擦力低，該溢彩粗紗在細(xì)紗機(jī)上牽伸時(shí)須條松散，造成紗線細(xì)節(jié)增多，拉伸時(shí)，纖維之間容易滑脫，導(dǎo)致紗線強(qiáng)力較低，容易斷頭；隨著溢彩粗紗捻系數(shù)增大，溢彩紗強(qiáng)力有所提高，溢彩粗紗的紡制是將條子與粗紗同時(shí)喂入，粗紗的加入改變了條子原有的纖維分布，基紗纖維與飾紗纖維相互融合重新排列，適當(dāng)加大捻系數(shù)，可使基紗纖維之間、飾紗纖維之間、基紗與飾紗纖維之間較好的抱合在一起，纖維之間接觸面積變大，摩擦阻力增加，在細(xì)紗機(jī)牽伸區(qū)具有較好的摩擦力界分部，使纖維不提早變速，變速點(diǎn)前移且穩(wěn)定，從而溢彩細(xì)紗條干均勻且強(qiáng)力較好；繼續(xù)增大溢彩粗紗捻系數(shù)時(shí),可以看出溢彩紗強(qiáng)力反而下降，這是因?yàn)榇旨喣硐禂?shù)過大時(shí)，進(jìn)入細(xì)紗機(jī)牽伸區(qū)內(nèi)的纖維并沒有全部重新伸直排列，部分纖維仍抱合纏繞在一起，纖維分離程度低，彎鉤纖維較多，伸直平行度差，牽伸過程會(huì)出現(xiàn)牽伸不勻，從而細(xì)紗粗節(jié)增多；其次溢彩粗紗捻系數(shù)過大，會(huì)增加在細(xì)紗機(jī)上的牽伸力，易引起膠輥打滑，造成斷頭增加。綜上所述，粗紗捻系數(shù)對(duì)溢彩紗成紗強(qiáng)力影響較為顯著，實(shí)際生產(chǎn)中，溢彩粗紗捻系數(shù)應(yīng)根據(jù)需要適當(dāng)選擇。

圖2 成紗強(qiáng)力與粗紗捻系數(shù)的關(guān)系

2.3.3 溢彩粗紗捻系數(shù)對(duì)成紗毛羽、條干的影響

溢彩紗毛羽、條干與粗紗捻系數(shù)關(guān)系如圖3、圖4所示。

圖3 毛羽H值與粗紗捻系數(shù)的關(guān)系

圖4 成紗條干CV與粗紗捻系數(shù)的關(guān)系

由圖3和圖4可以看出，同一溢彩細(xì)紗捻系數(shù)水平下，隨著粗紗捻系數(shù)的增加，溢彩紗毛羽H值和成紗條干CV值基本呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。這是因?yàn)椋阂环矫骐S著粗紗捻系數(shù)的增加，纖維之間抱合力增大，纖維間摩擦阻力變大，溢彩粗紗單位長(zhǎng)度內(nèi)捻回?cái)?shù)較多，進(jìn)入細(xì)紗機(jī)牽伸區(qū)后，由于纖維間摩擦阻力較大，纖維伸直分離程度差，部分纖維糾纏在一起，導(dǎo)致牽伸區(qū)內(nèi)纖維排列整齊度差，牽伸力不勻，紗線容易形成粗細(xì)節(jié)，成紗條干惡化，條干不勻增加；另一方面在生產(chǎn)溢彩粗紗時(shí)，飾紗纖維經(jīng)過再次的牽伸加捻后，導(dǎo)致溢彩粗紗紗條內(nèi)短纖維數(shù)量增加，在紡制溢彩細(xì)紗時(shí)，牽伸區(qū)內(nèi)浮游纖維數(shù)量多，纖維變速點(diǎn)分布不集中，纖維像邊緣擴(kuò)散從而惡化成紗條干，紗體毛羽增多。其次在試紡過程中，粗紗捻系數(shù)過大時(shí)，在紡制溢彩紗時(shí)易引起膠輥打滑。由于溢彩紗獨(dú)特的成紗結(jié)構(gòu)，所以在紡制時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的溢彩粗紗捻系數(shù)，以保障成紗條干，減少毛羽。

2.3.4 細(xì)紗捻系數(shù)對(duì)成紗性能的影響

成紗強(qiáng)力與細(xì)紗捻系數(shù)的關(guān)系如圖5所示。由圖5可以看出，在相同的溢彩粗紗水平下，溢彩細(xì)紗成紗強(qiáng)力隨成紗捻系數(shù)的增加基本呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，捻系數(shù)在350～380之間有較大幅度的增加，隨后幅度減小。這是因?yàn)椋阂绮始喬厥獾某杉喗Y(jié)構(gòu)使其粗紗毛羽較多，適當(dāng)?shù)脑龃蠹?xì)紗捻系數(shù)，可使紗體表面較多的纖維被卷入紗體，單位截面內(nèi)承受外力的纖維根數(shù)增加，纖維間間接觸面積增大，摩擦阻力增加，因此紗線強(qiáng)力有所提高；但過高的成紗捻系數(shù)會(huì)使紗條中粗細(xì)節(jié)增加，成紗條干惡化，如圖4所示；從圖3也可以看出，在相同的溢彩粗紗捻系數(shù)下，隨著成紗捻系數(shù)的增加，紗線毛羽有所減少。因此在選擇溢彩紗成紗捻系數(shù)時(shí)，可根據(jù)用途要求綜合考慮選擇適當(dāng)?shù)哪硐禂?shù)。

圖5 成紗強(qiáng)力與細(xì)紗捻系數(shù)的關(guān)系

3 溢彩紗成紗周期規(guī)律

3.1 研究方法

溢彩紗的紡制是將賽絡(luò)紡前移至粗紗工序，是一種新型的復(fù)合紡紗方法。據(jù)調(diào)查，目前溢彩紗的生產(chǎn)技術(shù)尚未成熟，在實(shí)際生產(chǎn)中，工廠需要通過大量的試紡試驗(yàn)來達(dá)到用戶所需要的花式規(guī)律。本文采用長(zhǎng)度測(cè)量法對(duì)溢彩紗單一加捻螺旋花色單元周期進(jìn)行研究，給出了溢彩紗縱向表面纖維覆蓋規(guī)律，計(jì)算單元周期長(zhǎng)度。從溢彩紗段上隨機(jī)選取2 m試樣，色段周期實(shí)物圖和模型圖如圖6(a)和圖6(b)所示。

(a)色段周期實(shí)物圖

(b)色段周期模型

圖6 色段單元周期實(shí)物與模型

利用VHX-5000型超景深三維數(shù)碼顯微鏡實(shí)測(cè)該紗段每個(gè)單元周期的紅色飾紗纖維段長(zhǎng)度lr、無色基紗纖維段長(zhǎng)度lb和紅白纖維交替變換的單元周期長(zhǎng)度l。根據(jù)面積比等于長(zhǎng)度比的幾何關(guān)系，單元周期顏色交替覆蓋比S和單一加捻螺旋的周期即單元周期t計(jì)算如下。

紅色纖維覆蓋比Sr：

(1)

本色纖維覆蓋比Sb：

(2)

交替變換的單元周期長(zhǎng)度l：

l=lr+lb

(3)

單元周期t：

(4)

式中：lr、lb分別為紅色(飾紗纖維)、本色(基紗纖維)在紗線表面的覆蓋長(zhǎng)度(mm)；Sr為紅色纖維在紗線表面覆蓋比、Sb為本色纖維在紗線表面覆蓋比；l為單元周期長(zhǎng)度；t為10 cm內(nèi)單元周期個(gè)數(shù)。

3.2 結(jié)果分析

在粗紗線密度115的水平下，分別測(cè)量不同捻系數(shù)的溢彩細(xì)紗2 m試樣中各段紅色飾紗纖維覆蓋長(zhǎng)度lr、本色基紗纖維覆蓋長(zhǎng)度lb和單元周期長(zhǎng)度l，取其平均值；并計(jì)算紅色纖維、本色纖維在紗線上的覆蓋比Sr、Sb、單元周期t以及單元周期長(zhǎng)度l方差；同時(shí)利用Y331A型捻度測(cè)試儀對(duì)紗線捻度進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，并計(jì)算單元周期t與實(shí)測(cè)捻度之比即相關(guān)系數(shù)。結(jié)果見表1。

表1不同捻系數(shù)溢彩紗單元周期及覆蓋比

細(xì)紗捻系數(shù)lr/mmlb/mml/mmSrSbSr∶Sbt/個(gè)·(10 cm)-1捻度/捻·(10 cm)-1相關(guān)系數(shù)單元周期長(zhǎng)度l方差3103303503703900.6310.5970.5540.5320.5100.6450.6220.5670.5430.5271.2761.2191.1211.0751.0370.4950.4890.4940.4950.4920.5050.5100.5060.5050.5080.9800.9580.9760.9800.96478.36982.03489.20692.76496.43280.85486.07191.28796.503101.7190.9690.9530.9770.9610.9482.12×10-56.08×10-56.20×10-61.98×10-51.82×10-5

從表1可以看出，隨著成紗捻系數(shù)的增加，單元周期長(zhǎng)度l依次逐漸減?。粏卧芷趖依次逐漸增多；表中Sr和Sb相差較小，單元周期內(nèi)有色飾紗纖維覆蓋面積Sr與無色基紗纖維覆蓋面積Sb之比接近于1，可見有色飾紗纖維和無色基紗纖維在紗體表面分布較均勻，幾乎等長(zhǎng)度分布，花色分布比較規(guī)律，呈現(xiàn)周期性變化；根據(jù)測(cè)量法所計(jì)算出的單元周期t與所測(cè)紗線實(shí)際捻度十分接近，單元周期t與紗線實(shí)際捻度之比即相關(guān)系數(shù)近似于1，可見溢彩紗線花色單元周期接近紗線捻度。圖7為VHX-5000型超景深三維數(shù)碼顯微鏡下不同捻系數(shù)溢彩紗縱向纖維覆蓋圖，放大倍率100。

從圖7中可以看出，飾紗纖維與基紗纖維走向相一致，在縱向上呈現(xiàn)半包纏螺旋規(guī)律；不同成紗捻系數(shù)的溢彩紗線單元周期長(zhǎng)度不同，但有色飾紗纖維覆蓋長(zhǎng)度與無色基紗纖維覆蓋長(zhǎng)度相接近，花色分布較規(guī)律，呈現(xiàn)一種彩霞般花式效果，具有較強(qiáng)的立體感。因此實(shí)際生產(chǎn)中，可以通過選取不同的成紗捻系數(shù)生產(chǎn)不同的單元周期和單元周期長(zhǎng)度的溢彩紗。

(a)細(xì)紗捻系數(shù)310單元周期

(b)細(xì)紗捻系數(shù)330單元周期

(c)細(xì)紗捻系數(shù)350單元周期

(d)細(xì)紗捻系數(shù)370單元周期

(e)細(xì)紗捻系數(shù)390單元周期

4 結(jié)論

(1)通過采用4種不同捻系數(shù)的溢彩粗紗分別紡制5種不同捻系數(shù)的溢彩細(xì)紗，對(duì)其強(qiáng)力、毛羽及條干進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明：由于溢彩紗特殊的成紗結(jié)構(gòu)和方法，在紡制溢彩粗紗時(shí)宜設(shè)計(jì)較小的溢彩粗紗捻系數(shù)，提高紗線均勻度，適當(dāng)提高溢彩細(xì)紗成紗捻系數(shù)以達(dá)到減少毛羽，提高紗線強(qiáng)力的目的。

(2)采用長(zhǎng)度測(cè)量法給出了一種計(jì)算溢彩紗花色周期規(guī)律的方法，給實(shí)際生產(chǎn)提供了參考；通過選取不同的成紗捻系數(shù)可生產(chǎn)不同的單元周期和單元周期長(zhǎng)度的溢彩紗。同一成紗線密度水平下，捻系數(shù)不同，紗線的單元周期不同，捻系數(shù)越大，單元周期長(zhǎng)度越小，單元周期增加，并且與成紗捻度相接近，相關(guān)系數(shù)近似于1；溢彩紗縱向表面飾紗纖維覆蓋面積略小于基紗纖維覆蓋面積，但相接近，花色分布較均勻，色彩柔和且具有立體感。