轉(zhuǎn)杯斷續(xù)復(fù)合色紡紗的研制

蘇玉恒,朱進(jìn)忠,王君蘭,楊 莉

(1.河南工程學(xué)院 紡織新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)河南省工程實(shí)驗(yàn)室,河南 鄭州450007;2.鄭州市君友紡織品織造有限公司,河南 鄭州450048)

隨著中國(guó)紡織產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化轉(zhuǎn)移,除了不斷提高優(yōu)質(zhì)棉紗線和多組分非棉紗線的比重外,開(kāi)發(fā)新型結(jié)構(gòu)紗線和花色紗線已經(jīng)成為許多企業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的重要方向[1],很多研究機(jī)構(gòu)和專(zhuān)業(yè)院校也投入科研力量開(kāi)展新型紗線的技術(shù)研發(fā)。有將花式紗與色紡技術(shù)相結(jié)合開(kāi)發(fā)出竹節(jié)花色紗、段彩色紡紗、花色包芯線等;也有利用傳統(tǒng)環(huán)錠紡的加工特點(diǎn),在進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)備改造基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出的斷續(xù)復(fù)合紗,如隆紋紗、云紋紗、絲雨紗等[2－3]。江南大學(xué)開(kāi)發(fā)的多通道數(shù)碼紡紗技術(shù)使紗線在色彩和結(jié)構(gòu)變化上更加多變[4],這種新型紗線的開(kāi)發(fā)在環(huán)錠領(lǐng)域發(fā)展的同時(shí),也延伸到了轉(zhuǎn)杯紡紗領(lǐng)域[5－6],在多年前轉(zhuǎn)杯復(fù)合包芯紗、竹節(jié)紗研究的基礎(chǔ)上,基于多通道的花式數(shù)碼轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)也日漸成熟[7]。而轉(zhuǎn)杯紡紗作為粗特紗領(lǐng)域占主導(dǎo)地位的紡紗方法,在紡紗產(chǎn)業(yè)中占較大比重,因此在不改造轉(zhuǎn)杯紡設(shè)備的條件下設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)新型紗線,是產(chǎn)品多樣化的一種路徑。

提出了在轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)上,不對(duì)設(shè)備做任何改造,通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)杯紡工藝和喂入飾紗的優(yōu)選,試制出了彩色斷續(xù)復(fù)合紗的方法。

1 紡紗原理

所謂斷續(xù)復(fù)合紗是在紡紗的某個(gè)環(huán)節(jié),在原有基紗喂入的基礎(chǔ)上,增加一個(gè)以上的飾紗喂入,采用主動(dòng)或被動(dòng)的方法,使喂入的飾紗斷裂為隨機(jī)的長(zhǎng)度片段附著在基紗表面,形成沿紗線長(zhǎng)度方向斷續(xù)出現(xiàn)彩色片段的復(fù)合彩色紗線[8]。例如隆紋紗便是在細(xì)紗機(jī)上將飾紗與粗紗同時(shí)喂入牽伸系統(tǒng),利用細(xì)紗的高倍牽伸將飾紗牽切為隨機(jī)片段,捻附在紗體表面紡制而成。轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)雖然沒(méi)有羅拉牽伸系統(tǒng),但在給棉羅拉和分梳輥之間卻存在1 000倍以上的梳理牽伸,可將須條和飾紗梳斷,再進(jìn)入轉(zhuǎn)杯后合梳形成復(fù)合紗。本文所采取的方法是在轉(zhuǎn)杯紡紗時(shí),將一定根數(shù)的飾紗與棉條一起直接通過(guò)給棉羅拉喂入紡紗器,進(jìn)入分梳輥,飾紗會(huì)在喂給羅拉和分梳輥之間速度差產(chǎn)生的張力和分梳力作用下被牽斷,斷裂后的飾紗一部分與須條一起被分梳輥梳理成單纖維狀態(tài),與棉纖維混合;一部分沒(méi)有被分梳輥分梳開(kāi)的飾紗片段則附著在基紗上,還有一些較大片段會(huì)被紡紗器的排雜系統(tǒng)排出機(jī)外,最終紡制出的紗條具有深淺、長(zhǎng)短隨機(jī)變化的彩色復(fù)合效果。

2 紡紗工藝關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)成紗機(jī)理和試制分析,影響紡紗正常進(jìn)行和成紗效果的關(guān)鍵因素是飾紗性能和根數(shù)選擇、轉(zhuǎn)杯分梳輥參數(shù)選擇等。

2.1 飾紗選擇

2.1.1 性能

飾紗的主要影響因素是紗線的強(qiáng)度和捻度。與環(huán)錠復(fù)合紗對(duì)飾紗的要求一樣,轉(zhuǎn)杯紡復(fù)合紗的飾紗同樣要求“牽必?cái)?不脫散”,但同時(shí)由于轉(zhuǎn)杯紗采用的是分梳輥梳斷的方式,在加工過(guò)程中,對(duì)飾紗強(qiáng)力的要求更低,而對(duì)捻度的要求則更高些,由于喂棉羅鉗口的握持力沒(méi)有細(xì)紗羅拉高,且轉(zhuǎn)杯紡喂入棉條的線密度更高,造成喂棉羅拉對(duì)飾紗的握持力足,而分梳輥轉(zhuǎn)速較高,對(duì)紗條的拉牽沖擊較大。當(dāng)飾紗強(qiáng)力較高時(shí),未斷裂的飾紗將出現(xiàn)纏繞分梳輥現(xiàn)象,不僅無(wú)法成功紡出復(fù)合紗,也使正常紡紗難以進(jìn)行,甚至損壞分梳輥,即使有時(shí)紡紗能正常進(jìn)行,若強(qiáng)力不合適,也會(huì)出現(xiàn)間歇性纏繞分梳輥現(xiàn)象。因此在紡紗的試紡階段應(yīng)密切關(guān)注分梳輥的工作情況。

飾紗必須有較高的捻度,目的主要是為了防止飾紗的脫散,從而影響裝飾的效果,但捻度提高后也會(huì)帶來(lái)斷裂的問(wèn)題,或斷裂的片段過(guò)長(zhǎng)而被排雜系統(tǒng)排出,影響到成紗效果。為適應(yīng)這種低強(qiáng)高捻的需要,在飾紗的原料選擇和線密度設(shè)計(jì)上應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧Ｊ茉囼?yàn)條件限制,本次試制選取的是表1所示的3種飾紗,但在實(shí)際紡紗時(shí),1號(hào)和3號(hào)飾紗均不能夠正常成紗,最終完成試制的是2號(hào)飾紗。因此飾紗宜選擇棉型轉(zhuǎn)杯紡紗線。

表1 飾紗參數(shù)

2.1.2 根數(shù)

飾紗根數(shù)的選擇影響到紡紗過(guò)程和成紗效果。受轉(zhuǎn)杯紡紡紗特點(diǎn)的影響,轉(zhuǎn)杯復(fù)合紗紡制時(shí)喂入的飾紗并不能全部完整保留下來(lái),形成明顯的彩色紗段。而是一部分會(huì)被分梳輥分解成單纖維混入紗條形成混色效果,還有一部分會(huì)被當(dāng)成雜質(zhì)排出,因此在紡紗時(shí)紡紗器會(huì)有較多的彩色紗段落棉,這樣就造成飾紗的利用率下降,當(dāng)采用單根飾紗喂入時(shí)效果不明顯。通過(guò)逐步增加根數(shù)的辦法進(jìn)行了試紡,當(dāng)增加到4根后,產(chǎn)生牽不斷和嚴(yán)重分梳輥纏繞現(xiàn)像。圖1為分別采用1、2和3根飾紗時(shí)的成紗效果,可以直觀的看出1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)紗線的藍(lán)色程度依次加深,彩色紗斷數(shù)量依次增多。

2.1.3 顏色

顏色的選擇與成紗效果有關(guān)。一般應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品需求進(jìn)行選擇,同時(shí)考慮轉(zhuǎn)杯復(fù)合紗的彩色片段并不像環(huán)錠紡紗那樣突出,而由色彩突出的片段與混色片段相融合的效果,片段間似有漸變過(guò)渡的狀態(tài),因而適合具有混沌朦朧效果的產(chǎn)品。

圖1 復(fù)合紗的成紗效果

2.2 工藝參數(shù)

2.2.1 飾紗喂入

如圖2所示,轉(zhuǎn)杯斷續(xù)復(fù)合紗的飾紗喂入一般生頭時(shí)隨棉條一起喂入集棉器,由結(jié)棉羅拉牽引進(jìn)入紡紗器,不需要專(zhuān)門(mén)的喂入機(jī)構(gòu),為縮短飾紗喂入的距離,防止意外脫圈、糾纏、斷裂,也可以在條筒一側(cè)安放支架,放置紗筒,以保證飾紗順利退繞喂入。

圖2 轉(zhuǎn)杯斷續(xù)復(fù)合紗成紗工藝示意圖

2.2.2 工藝參數(shù)設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)杯紡關(guān)鍵工藝參數(shù)在分梳輥,較快的分梳輥速度對(duì)斷裂飾紗有利,但飾紗的斷裂紗段易被分解或排出機(jī)外,影響成紗效果;過(guò)慢的分梳輥速度則對(duì)拉斷飾紗不利,同時(shí)也不利于纖維向轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)移。因此在進(jìn)行紡紗時(shí),應(yīng)仔細(xì)觀察成紗效果和排雜內(nèi)容,同時(shí)關(guān)注分梳輥的纏繞等因素對(duì)分梳輥速度進(jìn)行優(yōu)選,條件許可的情況下也可以對(duì)分梳輥的齒密進(jìn)行優(yōu)選,本文僅對(duì)分梳輥的轉(zhuǎn)速進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)選。轉(zhuǎn)杯紡所用工藝參數(shù)是：細(xì)紗干定量6.31 g/100 m;總牽伸倍數(shù)60.9;捻系數(shù)441;給棉羅拉轉(zhuǎn)速9.37 r/min;分梳輥轉(zhuǎn)速7 193 r/min;引紗速度174.7 r/min。

3 彩色復(fù)合紗效果分析

3.1 分析方法

分別隨機(jī)從1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)紗線中各取出1 m,數(shù)出1 m紗線上的彩點(diǎn)個(gè)數(shù),取樣180次,得出各紗線彩點(diǎn)個(gè)數(shù)的頻率分布。

隨機(jī)從紗線某處量取,連續(xù)記下每相鄰2個(gè)彩點(diǎn)之間的間距,得出180個(gè)數(shù)據(jù),做出直方圖,分析紗線彩點(diǎn)間間距分布狀態(tài)。

隨機(jī)從紗線某處量取,連續(xù)記下每個(gè)彩點(diǎn)的長(zhǎng)度,得出180個(gè)數(shù)據(jù),做出直方圖,分析紗線彩點(diǎn)長(zhǎng)度的分布狀態(tài),對(duì)紗線彩點(diǎn)長(zhǎng)度的總體分布狀態(tài)進(jìn)行推斷。

3.2 效果評(píng)價(jià)

3.2.1 彩點(diǎn)個(gè)數(shù)

表2為3個(gè)試樣每米紗線上彩色紗段數(shù)的分布情況。根據(jù)表2數(shù)據(jù)可以得出,隨著飾紗喂入根數(shù)的增加,紗線每米的彩點(diǎn)個(gè)數(shù)會(huì)隨之減少,但每米彩點(diǎn)的個(gè)數(shù)不少于5個(gè)。

表2 每米紗線上彩點(diǎn)個(gè)數(shù)分析 單位：個(gè)·m-1

3.2.2 彩色紗段間距

圖3－圖5是1～3號(hào)紗樣的彩色紗段間距分布的頻率直方圖。從彩色紗段的間距分布情況看出,1號(hào)紗樣彩色紗段間距分布的范圍在0.5～21.4 cm之間,較為集中的長(zhǎng)度在0.65～5.85 cm之間,平均長(zhǎng)度4.65 cm;2號(hào)紗樣彩色紗段間距分布的范圍在0.5～21.5 cm之間,較為集中的長(zhǎng)度在0.5～5.65 cm,平均長(zhǎng)度4.37 cm;3號(hào)紗樣彩色紗段間距分布的范圍在0.5～13.7 cm之間,較為集中的長(zhǎng)度在0.45～5.75 cm,平均長(zhǎng)度3.66 cm。

3.2.3 彩色紗段長(zhǎng)度

圖6－圖8是1～3號(hào)紗樣的彩色紗段長(zhǎng)度分布的頻率直方圖。從彩色紗段的長(zhǎng)度分布情況看,1號(hào)紗樣彩色紗段長(zhǎng)度分布的范圍在0.45～9.65 cm之間,較為集中的長(zhǎng)度在0.45～5.05 cm,平均長(zhǎng)度3.11 cm;2號(hào)紗樣彩色紗段長(zhǎng)度分布的范圍在0.45～11.95 cm之間,較為集中的長(zhǎng)度在0.45～5.05 cm,平均長(zhǎng)度3.27 cm;3號(hào)紗樣彩色紗段長(zhǎng)度分布的范圍在0.45～11.95 cm,較為集中的長(zhǎng)度在2.75～9.65 cm,平均長(zhǎng)度6.71 cm。

圖3 1號(hào)紗樣上彩色紗段間距分布

圖4 2號(hào)紗樣上彩色紗段間距分布

圖5 3號(hào)紗樣上彩色紗段間距分布

3.2.4 總體比較

從彩色紗段的參數(shù)分布情況看,彩色紗斷的分布具有較強(qiáng)的隨機(jī)性,符合段彩紗的特征。表3匯總了彩色紗段的主要特征參數(shù),從對(duì)比結(jié)果可見(jiàn),隨著喂入飾紗根數(shù)的增加,轉(zhuǎn)杯斷彩復(fù)合紗的彩點(diǎn)分布越緊湊,彩點(diǎn)長(zhǎng)度增加,外觀上看藍(lán)色程度越深。

圖6 1號(hào)紗樣上彩色紗段的長(zhǎng)度分布

圖7 2號(hào)紗樣上彩色紗段的長(zhǎng)度分布

圖8 3號(hào)紗樣上彩色紗段的長(zhǎng)度分布

表3 彩色紗段特征參數(shù)匯總

4 結(jié)語(yǔ)

在轉(zhuǎn)杯紡紗機(jī)上通過(guò)與須條一起喂入彩色飾紗來(lái)紡制具有段彩效果的復(fù)合紗是可行的,并不需進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的設(shè)備改造,紡紗工藝簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)。經(jīng)篩選性能合適的飾紗后,喂入不同根數(shù)的飾紗紡制出具有隨機(jī)分布的彩色紗段的復(fù)合紗,彩色紗段長(zhǎng)度、間距、數(shù)量隨機(jī)分布,且有部分飾紗被分梳輥分解后與基紗纖維混色形成朦朧過(guò)渡效果,具有特殊的深淺變化外觀。在紡制過(guò)程中通過(guò)改變喂入飾紗的根數(shù),可以使彩色紗段的分布特征有所變化,從而可以豐富產(chǎn)品的種類(lèi),也可以嘗試喂入2～3個(gè)不同顏色的飾紗,紡制更加多彩的產(chǎn)品。在紡紗過(guò)程中對(duì)紡紗影響最大的因素是飾紗的篩選,特別是紗的種類(lèi)、強(qiáng)力和捻度等;而分梳輥轉(zhuǎn)速的優(yōu)選是保證紡紗順利進(jìn)行、減少飾紗損失和獲得最佳效果的手段。從紡紗過(guò)程和成紗效果來(lái)看,復(fù)合紗在紡制過(guò)程中易出現(xiàn)纏繞分梳輥現(xiàn)象,初期纏繞對(duì)成紗影響不大,在連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)情況下,會(huì)使成紗質(zhì)量下降,成紗棉結(jié)、粗節(jié)增多,直至不能正常紡紗,也可能損傷分梳輥,因此初期對(duì)飾紗強(qiáng)度和分梳輥轉(zhuǎn)速的優(yōu)選非常重要;成紗效果方面,分梳輥對(duì)飾紗的分解作用較強(qiáng),復(fù)合紗彩色紗段的色彩并不一致,較多紗段顏色會(huì)比正常飾紗淺且細(xì),較長(zhǎng)片段的色紗段色彩會(huì)較為突出。因此轉(zhuǎn)杯復(fù)合紗的紡制仍需在工藝上進(jìn)行較多的優(yōu)化。