噴氣渦流紡羊絨/滌綸混紡紗纖維徑向分布

歐陽微微 李艷清 田偉 劉向東 祝成炎

摘要：為研究纖維規(guī)格對噴氣渦流紡紗線中纖維徑向分布的影響規(guī)律，將兩種不同規(guī)格的羊絨纖維和同一棉型滌綸纖維分別以相同比例混紡，經(jīng)噴氣渦流紡紗機MVS861制備了兩種羊絨/滌綸纖維混紡紗線。運用哈氏切片器切取兩種混紡紗線的橫截面樣本，借助掃描電子顯微鏡觀察并采集紗線樣品橫截面的纖維分布圖，結(jié)合漢密爾頓指數(shù)分析法和Onion指數(shù)法分析，得到噴氣渦流紡混紡紗中羊絨纖維和滌綸纖維在紗線橫截面內(nèi)的內(nèi)外轉(zhuǎn)移趨勢和分布規(guī)律。結(jié)果表明，利用噴氣渦流紡紗技術(shù)制得的羊絨/滌綸混紡紗線中，羊絨纖維因其初始模量更小、長度更長有向外轉(zhuǎn)移趨勢，初始模量更大、長度更短的滌綸纖維則有向內(nèi)轉(zhuǎn)移趨勢;但混紡紗的最外層纖維由纖維含量和纖維規(guī)格共同決定。該結(jié)論可幫助紡制噴氣渦流紡羊絨混紡紗時根據(jù)需要來選擇纖維原料的規(guī)格。

關(guān)鍵詞：噴氣渦流紡;混紡紗;纖維分布;漢密爾頓轉(zhuǎn)移指數(shù);Onion指數(shù)

中圖分類號：TS131.8文獻標志碼：A文章編號：1009-265X（2020）01-0031-05

Fiber Radial Distribution of Airjet Vortex Spinning

Cashmere/Polyester Blended Yarn

OUYANG Weiwei， LI Yanqing， TIAN Wei， LIU Xiangdong， ZHU Chengyan

Abstract：In order to study the influence rule of fiber specifications on radial fiber distribution in airjet vortex spinning yarn， cashmere fibers of two different specifications were blended with polyester fiber of the same cotton type in the same proportion respectively， and two types of cashmere/polyster fiber blended yarns were prepared with airjet vortex spinning machine MVS861. Sectional samples were taken from the two types of blended yarns with Harrington slicer， scanning electron microscope was employed for observing and collecting the fiber distribution diagrams of the samples， and the trend of internal and external transfer and distribution rule of cashmere fibers and polyester fibers in airjet vortex spinning blended yarns inside the cross section of the yarns were figured out via Hamilton index analysis and Onion index analysis. The results show that as to cashmere/polyester blended yarns made with airjet vortex spinning technology， cashmere fibers take on a trend of transferring outwards due to their small initial modulus and large length， while polyester fibers take on a trend of transferring inwards due to their big initial modulus and small length. Nevertheless， the outermost fibers of the blended yarns are determined by fiber content and fiber specifications jointly. This conclusion is helpful for selecting fibrous materials of proper specifications when spinning airjet vortex cashmere blended yarns as required.

Key words：airjet vortex spinning; blended yarn; fiber distribution; Hamilton transfer index; Onion index

噴氣渦流紡（MVS）是一種新型高效短流程紡紗技術(shù)[1]，主要用于棉型純化纖紡紗或化纖與棉、麻纖維為主的天然纖維混紡[23]，在毛紡上的應(yīng)用較少[4]。噴氣渦流紡紗線外觀類似環(huán)錠紗，但毛羽較環(huán)錠紡紗線大大減少[5]，紗線耐磨性好，制得的織物具有良好的抗起球性，這一性能特點對開發(fā)毛類針織物尤其是羊絨針織物十分有益[6]。

纖維在混紡紗中的徑向轉(zhuǎn)移分布特征對織物的服用性能有較大的影響[7]，因此有必要對混紡紗中纖維的徑向分布情況及其影響因素進行探究。現(xiàn)有研究表明，纖維性狀、加工工藝條件、纖維混紡比是影響混紡紗中纖維徑向轉(zhuǎn)移分布的主要因素[8]。覃修信[9]從漢密爾頓轉(zhuǎn)移指數(shù)（Hamilton）的概念入手，經(jīng)過理論推導(dǎo)和試驗驗證后發(fā)現(xiàn)纖維性狀及混紡比對纖維的徑向轉(zhuǎn)移分布都能產(chǎn)生影響，最終影響織物性能;仲岑然等[10]通過切片法、圖像處理法和漢密爾頓指數(shù)分析法提出了定量描述混紡紗徑向結(jié)構(gòu)參數(shù)的方法，并分析了結(jié)構(gòu)參數(shù)對紗線性能的影響;鄒專勇等[11]通過構(gòu)建纖維在噴氣渦流紡紗線中的空間運動軌跡，分析得出紡紗速度、纖維長度、紗線直徑等參數(shù)對纖維空間構(gòu)象的影響規(guī)律，為研究纖維的徑向轉(zhuǎn)移分布提供了理論指導(dǎo);周夢嵐等[12]采用Photoshop像素法分析了環(huán)錠紡混紡紗中纖維的徑向分布規(guī)律，提出了探究纖維徑向轉(zhuǎn)移分布的新方法。除此之外，焦玉玲等[13]對比分析了相同組分的環(huán)錠紡混紡紗和集聚紡混紡紗的纖維徑向轉(zhuǎn)移分布情況，發(fā)現(xiàn)二者具有相反的纖維轉(zhuǎn)移趨勢;蘇旭中等[14]發(fā)現(xiàn)緊密紡混紡紗中纖維徑向轉(zhuǎn)移分布趨勢不如傳統(tǒng)環(huán)錠紡混紡紗明顯，且分布也更隨機。由此可見，關(guān)于混紡紗中纖維徑向轉(zhuǎn)移分布相關(guān)方面的理論研究十分豐富，不同的成紗方式下纖維的徑向轉(zhuǎn)移分布情況各有特點。但是目前就關(guān)于噴氣渦流紡紗線中纖維在紗線橫截面內(nèi)的轉(zhuǎn)移分布研究還較少。

本文采用纖維切片法、漢密爾頓指數(shù)分析法、Onion指數(shù)分析法和Photoshop圖形處理技術(shù)，分析了兩種噴氣渦流紡羊絨/滌綸混紡紗橫截面中纖維的分布情況，探究纖維性狀對噴氣渦流紡紗中纖維徑向轉(zhuǎn)移分布規(guī)律的影響，為今后開發(fā)噴氣渦流羊絨混紡紗線時選擇原料規(guī)格提供一定的參考。

1試驗

1.1纖維選擇及紗線準備

為分析纖維性狀對噴氣渦流紡紗線中纖維轉(zhuǎn)移分布規(guī)律的影響，本文分別選用粗梳羊絨纖維和精梳羊絨纖維與同種三角異形滌綸纖維紡制了20/80噴氣渦流羊絨/滌綸混紡紗。其中，選用三角異形滌綸纖維的目的在于提高羊絨/滌綸混紡紗的導(dǎo)濕性能?；旒徏喼欣w維原料規(guī)格見表1。

兩種紗線的紡紗工藝相同：羊絨纖維和滌綸纖維分別成條后，按設(shè)計比例經(jīng)并條工藝混條;將羊絨/滌綸纖維混合條喂入MVS861噴氣渦流紡紗機，紡得羊絨/滌綸纖維混紡噴氣渦流紗。

其中粗梳羊絨纖維與滌綸纖維混合紡制的紗線為1號紗，最終成紗線密度為26 tex;精梳羊絨纖維與滌綸纖維混合紡制的紗線為2號紗，最終成紗線密度為24 tex。由于羊絨纖維和三角異形滌綸纖維的制成率不同，最終成紗中羊絨含量略小于20%。

1.2試驗方法

1.2.1試驗材料與儀器

試驗材料：火棉膠（4%～8%，Xiya Reagent ResearchCenter）、丙三醇（100%，杭州高晶精細化工有限公司）。

試驗儀器：Y172型哈氏切片器（常州德普紡織科技有限公司），JSM5610LV掃描電子顯微鏡（日本電子（JEOL））。

1.2.2紗線橫截面切片制作

試驗采用Y172型哈氏切片器（用棉纖維包埋紗線）制備紗線切片，在JSM5610LV掃描電子顯微鏡下放大450倍獲取紗線橫截面照片，如圖1所示。為保證實驗的準確性，每種紗線選取了20處不同位置進行切片并進行拍攝。

由圖1可知，用作包埋材料的棉纖維截面呈腰圓形，可見中腔。滌綸纖維截面呈三角形，羊絨纖維截面為圓形，且羊絨纖維多分布在紗線外層。

1.2.3漢密爾頓轉(zhuǎn)移指數(shù)分析法

為了定量分析混紡紗線中纖維的轉(zhuǎn)移分布規(guī)律，試驗運用漢密爾頓轉(zhuǎn)移指數(shù)法，并用M表示漢密爾頓轉(zhuǎn)移指數(shù)。M為一個介于-100%～+100%的百分數(shù)。M值等于零時，表明兩種纖維均勻分布在紗線的橫截面內(nèi)。當M值大于零時，表示該種纖維向紗線外層轉(zhuǎn)移;當M值小于零時，表示該種纖維向紗線內(nèi)層轉(zhuǎn)移。M的絕對值越大，則纖維向混紡紗外層或內(nèi)層轉(zhuǎn)移的趨勢越大。當M=±100%時，表示纖維在紗線的橫截面內(nèi)完全分離，M=100%的纖維集中分布在紗線外層，M=-100%的纖維集中分布在紗線內(nèi)層[15]。

根據(jù)漢密爾頓轉(zhuǎn)移指數(shù)分析法，運用Photoshop軟件對紗線橫截面進行處理[16]，采用“半徑5等分法”作外接圓，然后分割此圓成5個同心圓，如圖2所示。由內(nèi)向外將紗截面的5層依次編號為1、2、3、4、5，分別記下每層中不同纖維的數(shù)量。最后將每種紗線20個樣品的平均值作為各自紗線每層纖維的頻度分布。

由于滌綸纖維A和羊絨纖維B的橫截面積不等，此時應(yīng)將各層纖維的根數(shù)之比換算成體積（橫截面積）之比，轉(zhuǎn)換式為：

CA=VAVB=dAρBdBρA（1）

式中：d為不同纖維的直徑，ρ表示不同纖維的比重，CA為滌綸纖維體積與羊絨纖維體積的比值。將各層中的A、B纖維根數(shù)分別乘上CA、CB即得纖維的相對體積。

根據(jù)纖維相對體積分布數(shù)據(jù)分別計算出滌綸纖維和羊絨纖維相對第三層（中間層）的分布矩FMA、FMB，由理論混合比計算出兩種纖維均勻分布時的分布矩[FMU]A、[FMU]B。比較FMA和FMU的大小，若[FMA]>[FMU]，表示滌綸纖維向外轉(zhuǎn)移，則需計算出滌綸纖維的最大向外分布一次矩[FMO]A，此時將總的滌綸纖維根數(shù)按照從外到內(nèi)的順序依次填充，即先將第5層填滿，余下的纖維再填充第4層，若纖維還有剩余則再繼續(xù)填充第3層直至纖維全部填充完畢;若[FMA]<[FMU]，表示滌綸纖維向內(nèi)轉(zhuǎn)移，則需計算出滌綸纖維的最大向內(nèi)分布一次矩[FMI]A。此時將總的滌綸纖維根數(shù)按照從內(nèi)到外的順序依次填充，即先將第1層填滿，余下的纖維繼續(xù)填充第2層，若纖維仍有剩余則再繼續(xù)填充第3層直至纖維全部填充完畢。

最后根據(jù)Hamilton指數(shù)的定義，如式（2）、式（3）所示，求出兩種纖維各自的轉(zhuǎn)移指數(shù)。

MO=FMA-FMUFMO-FMU（2）

MI=FMA-FMUFMU-FMI（3）

式中：MO和MI分別為纖維的向外和向內(nèi)轉(zhuǎn)移指數(shù)，且MO>0;MI<0。

1.2.4Onion指數(shù)

Onion指數(shù)用來表征混合紗線表層纖維的混合比，直接與紗線的外觀及觸感相關(guān)[17]。當混紡紗包含兩組分時，如A纖維和B纖維混合，混合比為x∶y，且x=1-y。實測紗線表層兩纖維的根數(shù)，A纖維根數(shù)為p，B纖維根數(shù)為q，則Onion指數(shù)OnI由式（4）求出

OnI=xqyp（4）

當OnI>1時，表明A纖維較多地分布在紗線表層;當OnI<1時，表明B纖維較多地分布在紗線表層。

2結(jié)果與討論

2.1纖維轉(zhuǎn)移指數(shù)M

噴氣渦流紡羊絨/滌綸混紡紗中纖維的相對體積分布如表2所示。

經(jīng)計算，噴氣渦流紡羊絨/滌綸混紡紗中纖維體積分布矩如表3所示。表2噴氣渦流紡羊絨/滌綸混紡紗中纖維相對體積分布

紗線代號纖維類別各層纖維相對體積12345總計紗線1滌綸纖維4.3712.1517.1615.445.1254.25羊絨纖維3.509.5115.1513.4010.8752.43每層纖維數(shù)7.8721.6632.3128.8416.00106.68紗線2滌綸纖維5.2815.0019.8319.217.7567.08羊絨纖維1.206.149.8812.694.0133.93每層纖維數(shù)6.4921.1529.7131.9011.76101.00