低熔點滌綸包芯紗的生產工藝及性能研究

楊乃寧 朱文清 陳曉林 張如全

(1.武漢紡織大學，湖北武漢，430200；2.湖北楓樹線業(yè)有限公司，湖北鄂州，436030)

滌綸包芯紗是采用滌綸長絲外包滌綸短纖維的方法紡制，使其既具有滌綸長絲的高強度，又有滌綸短纖維的自然毛羽和手感[1]。隨著人們對自身穿著美感、個性化和高檔化的追求，首先看中的是服裝縫紉質量，在生產、使用過程中，外部摩擦對紗線的輕微損壞使少量纖維伸出紗體形成有害毛羽，影響產品外觀，因此縫紉線的不足會直接影響服裝出售及長期使用[2-3]。為克服上述弊端，通常在縫紉線生產過程中調整紡制工藝、后整理工藝等改善其性能，但改善效果有限，且成本高、技術難度大。

如果在包芯紗的外包纖維層中混入一定比例的低熔點滌綸短纖維，包芯紗經(jīng)過熱處理后，低熔點滌綸短纖維發(fā)生收縮熔融[4]，使得外包纖維更加緊密包覆芯紗，提高了包芯紗的強力，同時部分伸出紗線主體外的毛羽縮入到紗體內，改善了包芯紗的毛羽?；谏鲜鲇^點，本文以40 tex的滌綸包芯紗為例，探討外包纖維層中低熔點滌綸短纖維混和比例、細紗捻系數(shù)及熱處理工藝對滌綸包芯紗斷裂強力與毛羽的影響。

1 試驗部分

1.1 原料與工藝流程

本試驗選用常規(guī)滌綸短纖維、低熔點滌綸短纖維與滌綸長絲作為原料。所用常規(guī)滌綸短纖維規(guī)格2.2 dtex×38 mm，低熔點滌綸短纖維規(guī)格1.67 dtex×38 mm，滌綸長絲線密度為7.8 tex。

1.2 紡紗工藝

粗紗工序：由于粗紗過程中斷頭嚴重，為增強粗紗強力，降低粗紗斷頭率，選擇較小的牽伸倍數(shù)、較大的粗紗捻系數(shù)。主要工藝參數(shù)：錠翼速度100 r/min，前羅拉線速度2.52 m/min，總牽伸3.38倍，粗紗捻系數(shù)109。

細紗工序：將滌綸長絲不經(jīng)牽伸通過導絲輪直接喂入前羅拉，與牽伸后的須條一起并合，通過加捻作用，外包纖維能夠緊密牢固地包纏住芯絲。本試驗中，芯絲從紗條偏左位置喂入可使成紗后芯絲離紗線中心位置較近，而芯絲從紗條中心或偏右位置喂入會使芯絲成紗后偏離中心位置。其原因是當紡制Z捻紗時，短纖維須條在加捻三角區(qū)內有向左偏轉的趨勢，則導絲輪在偏左位置時更利于外包短纖維對芯紗的包覆，選取偏左位置為最優(yōu)導絲輪位置。本課題選擇320、340、360共3種不同的細紗捻系數(shù)，分別紡制不同紗線樣品。

熱處理工序：將紗線樣品放置在電熱恒溫鼓風干燥箱中進行熱處理。熱處理溫度120 ℃，時間30 min。

1.3 試驗方案設計

本試驗生產的滌綸包芯紗，選取滌綸長絲為芯紗，外包纖維層為普通滌綸短纖維與低熔點滌綸短纖維的混和。對滌綸包芯紗的外包纖維層中低熔點滌綸短纖維混和比例以及細紗捻系數(shù)進行對照試驗，對比熱處理前后的紗線性能，討論加入的低熔點滌綸短纖維是否對紗線性能產生積極影響。試驗方案設計見表1。

表1試驗方案設計

方案低熔點滌綸短纖維含量/%細紗前區(qū)牽伸/倍捻系數(shù)123456789555777101010232323232323232323360340320360340320360340320

按照表1中的試驗方案進行紡紗，并測試這9組紗線樣品分別在熱處理前后的斷裂強力和毛羽數(shù)。將數(shù)據(jù)進行收集整理，討論參數(shù)改變對紗線性能造成的影響，并選出最優(yōu)的工藝設計方案。

2 紗線性能測試

由于外包纖維層中的低熔點滌綸短纖維在加熱后發(fā)生融縮，纖維之間發(fā)生黏結，使纖維間抱合力增大，同時伸出紗體的纖維受熱融縮，故低熔點滌綸短纖維的混入將影響紗線的斷裂強力與毛羽數(shù)。

根據(jù)國家標準GB/T 3916—1997《紡織品 卷裝紗單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率》，在YG(B)021DX型電子單紗強力機上測試紗線拉伸斷裂性能，夾持距離500 mm，拉伸速度500 mm/min，預加張力(1.0±0.1)cN/tex，每種試樣測試30次，求平均值。按照國家標準FZ/T 01086—2000《紡織品 紗線毛羽測定方法 投影計數(shù)法》規(guī)定的測試方法，采用YG172A型紗線毛羽測試儀測試紗線毛羽性能。試驗參數(shù)設置：測試速度100 m/min，測試長度100 m，每種試樣測試10次。

2.1 斷裂強力

按照表1試驗方案紡制的9組紗線樣品，測試其熱處理前后的斷裂強力，并計算斷裂強力熱處理前后的增長百分比，見表2。

表2熱處理前后紗線斷裂強力變化

方案熱處理前斷裂強力/cN熱處理后斷裂強力/cN增長百分比/%1234567891 694.41 989.11 724.41 602.51 818.81 704.61 721.31 667.41 628.41 718.91 999.01 847.91 709.41 853.71 852.51 841.61 766.51 815.11.450.507.166.671.928.686.995.9411.47

由表2數(shù)據(jù)可以得出，熱處理前紗線平均斷裂強力為1 727.88 cN，熱處理后紗線平均斷裂強力為1 822.73 cN，經(jīng)熱處理后紗線斷裂強力顯著增強，其平均增長百分比達到5.64%。經(jīng)熱處理后，紗線外包纖維層中的低熔點滌綸短纖維發(fā)生熔融現(xiàn)象，纖維之間黏結緊密，整體抱合力增強，紗線斷裂強力提高。低熔點滌綸短纖維與普通滌綸短纖維混紡作為包芯紗的外包纖維層，對提高紗線斷裂強力具有顯著效果。

紗線樣品經(jīng)熱處理后，低熔點滌綸短纖維含量的變化對3種捻系數(shù)紗線斷裂強力的影響見圖1。

圖1 斷裂強力增長百分比隨低熔點

從圖1可知，斷裂強力增長百分比均為正值，表明熱處理后的紗線斷裂強力高于熱處理前，即普通滌綸短纖維與低熔點滌綸短纖維混紡作為包芯紗的外包纖維層，整體上提高了紗線的斷裂強力。當?shù)腿埸c滌綸短纖維含量偏大時，紗線的斷裂強力增長百分比較大，其原因是由于紗線加熱后外包纖維層中低熔點滌綸短纖維發(fā)生融縮，纖維之間發(fā)生黏結，使纖維間抱合力增大，當?shù)腿埸c滌綸短纖維的含量增大時，常規(guī)滌綸短纖維間黏結的表面積增大，斷裂強力增長百分比也相應提高。因此，當常規(guī)滌綸短纖維與低熔點滌綸短纖維混紡作為包芯紗外層纖維時，低熔點滌綸短纖維的含量以較高為宜。

2.2 毛羽

分別測試9組紗線樣品熱處理前后的1 mm毛羽數(shù)(以下簡稱毛羽數(shù))及減少百分比，見表3。

表3熱處理前后毛羽數(shù)變化

方案熱處理前毛羽數(shù)/根·(10 m)-1熱處理后毛羽數(shù)/根·(10 m)-1減少百分比/%1234567891 4321 5021 5131 1561 4251 5821 5201 5911 6151 1581 0381 205 786 9701 1221 1491 1271 29719.1430.8920.3932.0031.9329.0724.4529.2019.66

由表3可知，熱處理前平均毛羽數(shù)達到1 482根/10 m，熱處理后平均毛羽數(shù)為1 095根/10 m，相比熱處理前平均降低了28.59%；無論是改變捻系數(shù)或是牽伸倍數(shù)，紗線毛羽數(shù)在熱處理后明顯減少。加熱后外包纖維層中的低熔點滌綸短纖維發(fā)生熔縮，紗線整體結構更加緊密，形成良好的包覆效果；伸出紗體表面的毛羽也會向內收縮，同時這些毛羽中也含有低熔點滌綸短纖維，在熱處理后伸出紗體的低熔點滌綸短纖維向內收縮，從而達到改善紗線毛羽的效果。紗線樣品經(jīng)熱處理后，捻系數(shù)的變化對3種低熔點滌綸短纖維含量紗線毛羽數(shù)的影響見圖2。

圖2 毛羽數(shù)減少百分比隨紗線捻系數(shù)變化圖

由圖2可以看出，隨著捻系數(shù)的增大，熱處理后紗線毛羽數(shù)減少百分比先增大后減小，并在捻系數(shù)為340時普遍較高。低熔點滌綸短纖維含量為7%時，隨著捻系數(shù)的增大，紗線毛羽數(shù)減少百分比增高，由于捻系數(shù)的增大，在前羅拉的成紗三角區(qū)中對浮游纖維的控制力增強，毛羽數(shù)亦降低；捻度增大，鋼絲圈加捻時捻回數(shù)傳遞速度也加快，此時對成紗三角區(qū)纖維的集聚力也增大，因此紗線毛羽數(shù)降低。低熔點滌綸短纖維含量為5%和10%時，當捻系數(shù)超過臨界值340時，一方面捻系數(shù)過大，紗體變硬，頭尾端露出紗體主干外的纖維增多；另一方面，捻系數(shù)的增加使單根纖維所受斷裂強力增加，紗線斷頭現(xiàn)象增多，故毛羽減少百分比降低。

紗線樣品經(jīng)熱處理后，低熔點滌綸短纖維含量的變化對3種捻系數(shù)紗線樣品毛羽數(shù)的影響見圖3。

圖3 毛羽數(shù)減少百分比隨低熔點

由圖3可以看出，經(jīng)熱處理后，紗線的毛羽數(shù)減少百分比均為正值，說明熱處理后紗線的毛羽數(shù)降低，且隨著低熔點滌綸短纖維含量的增加，紗線的毛羽數(shù)減少百分比先升高后降低。當?shù)腿埸c滌綸短纖維含量偏小時，因為熱熔纖維含量較少，纖維間的黏合效果變差，露出紗體的纖維端部數(shù)量增多，故紗線的毛羽減少百分比較低；當?shù)腿埸c滌綸短纖維含量偏大時，紗線的毛羽數(shù)減少百分比降低，這是由于低熔點滌綸短纖維的力學性能較常規(guī)滌綸短纖維有所降低，在紡紗過程中易出現(xiàn)斷頭現(xiàn)象，且低熔點滌綸短纖維細度比常規(guī)滌綸短纖維低13.6%，在紡紗過程中纖維愈細，紗線內纖維根數(shù)愈多，其頭尾端露出的可能性就愈多。綜合以上原因，當?shù)腿埸c滌綸短纖維含量為7%時，包芯紗的毛羽數(shù)減少百分比較優(yōu)。

3 結論

在本試驗方案中，經(jīng)9組紗線樣品熱處理前后的紗線斷裂強力、毛羽數(shù)據(jù)分析，可得出以下結論。

(1)經(jīng)熱處理后，包芯紗的斷裂強力較熱處理前平均增長了5.64%。紗線毛羽情況有較好的改善，毛羽數(shù)平均降低了28.59%。

(2)在本試驗方案中，細紗捻系數(shù)為360、外包纖維層中低熔點滌綸短纖維含量為7%時，所紡紗線樣品毛羽最少。

(3)當細紗捻系數(shù)為320、低熔點滌綸短纖維含量為10%時，熱處理后的紗線斷裂強力改善效果較好；捻系數(shù)為340、低熔點滌綸短纖維含量為7%時，熱處理后的毛羽數(shù)減少百分比較高，改善效果較好。

綜上所述，低熔點滌綸短纖維與常規(guī)滌綸短纖維進行混紡作為外包纖維層，在一定程度上改善了包芯紗的斷裂強力與毛羽。