低捻紗的紡制及成紗性能研究

毛慶楷 李惠軍

（新疆大學(xué)，新疆烏魯木齊，830046）

低捻紗具有紗體柔軟手感好、扭矩較低和使用柔軟劑較少的特點，是一種良好的針織用紗，其結(jié)構(gòu)和性能擁有較大的研究前景［1‐3］。而且假捻法低捻紗可以有效改善低捻紗的部分性能，使低捻紗的可紡性和織造性能有效提高［4］。

一般來說，比正常紗線捻度低20%及以上的紗線就是低捻紗［5］，但低捻紗捻系數(shù)的最低水平卻沒有明確的表述，不同紡紗方式紡制的低捻紗性能也是有明顯區(qū)別的［6］，而且不同假捻法紡紗方式紡低捻紗的表現(xiàn)也有顯著的區(qū)別［7‐9］。本研究為了探討低捻紗的最低捻度和不同紡紗方式對低捻紗性能的影響，以及假捻器對不同紡紗方式低捻紗的作用和區(qū)別，分別從捻系數(shù)、紡紗方式與假捻器的作用3 方面對低捻紗進行研究，為后續(xù)對低捻紗的進一步研究提供一定的經(jīng)驗。

1 低捻紗的紡制方案

原料選用新疆長絨棉（137B2），其性能優(yōu)良，是一種良好的低捻紗及針織用紗原料。

假捻器是通過在前羅拉和導(dǎo)紗鉤之間加裝一個假捻裝置，形成一個摩擦力界，在經(jīng)過摩擦力界時假捻裝置給予紗線假捻，增強紗線性能，從而達到降低捻度的同時紗線性能也符合要求的目的，其特點在于經(jīng)過假捻裝置前后的紗線捻度不變。目前假捻器的機理一致，僅外在的表現(xiàn)形式有所差別，主要有一轉(zhuǎn)一捻型假捻器、摩擦型假捻器、膠圈式假捻器、搓環(huán)假捻器等［10］。本試驗使用的假捻器如圖1 所示，是一種摩擦型假捻器，將假捻裝置和導(dǎo)紗鉤結(jié)合在一起，在安裝時僅需將細紗機的導(dǎo)紗鉤換成假捻器，改裝方便快捷，每個假捻裝置都有單獨的電機控制，但轉(zhuǎn)速一致。

圖1 假捻器示意圖

1.1 低捻紗的紡紗工藝

在EJM178 型細紗機上，經(jīng)過改裝，分別采用普通環(huán)錠紡、賽絡(luò)紡、集聚紡、賽絡(luò)集聚紡生產(chǎn)JC 11.66 tex 低捻紗，并對4 種紡紗方式的紡紗工藝進行優(yōu)化，確定出最終主要工藝參數(shù)：假捻器轉(zhuǎn)速均為200 r/min，壓力棒隔距塊規(guī)格均為3.0 mm，鋼絲圈型號均為OSS 9/0#，賽絡(luò)紡與賽絡(luò)集聚紡的喇叭口中心距均為5 mm，集聚紡與賽絡(luò)集聚紡的吸風(fēng)負壓均為40 Pa，粗紗定量均為3.6 g/10 m。

1.2 低捻紗的制備方案

當錠子轉(zhuǎn)速保持一致時，捻系數(shù)越小，紗線輸出速度越快，為了減少紗線輸出速度對低捻紗的影響，4 種紡紗方式紗線從前羅拉的輸出速度也一致，都為13 m/min。確定以環(huán)錠紡、集聚紡、賽絡(luò)紡和賽絡(luò)集聚紡4 種紡紗方式，在不安裝假捻器的前提下，分別紡制捻系數(shù)為222、188 和154的低捻紗，共計12 組紗線。在紗線的紡制過程中，只有采用普通環(huán)錠紡紡制捻系數(shù)為188 和154的低捻紗時斷頭過多，因此實際的紗線測試數(shù)據(jù)僅有10 組。

將以上10 種不安裝假捻器的低捻紗作為對照組，而后使用假捻器以4 種紡紗方式分別紡制捻 系數(shù)為222、188 和154 的 低捻紗，共計12 組紗線。但與前文對照組相同的是采用普通環(huán)錠紡紡制捻系數(shù)為188 和154 的低捻紗時斷頭過多，因此在有無假捻器對低捻紗成紗性能的影響試驗中也僅有10 組。

2 性能測試

測試儀器：USTER TENSORAPID 型強伸儀，USTER ZWEIGLE HL400 型毛羽測試儀，USTER TESTER 型條干儀。測試條件：在標準溫濕度下平衡24 h 后進行測試，溫度24.17 ℃，相對濕度63.27 %；每種紗測試10 只管紗，結(jié)果取平均值。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 紡紗方式對低捻紗性能的影響

在不加裝假捻器的前提下，對比紡紗方式以及捻系數(shù)對低捻紗性能的影響，所得10 組低捻紗的測試結(jié)果如表1 所示。

表1 不同紡紗方式的低捻紗性能

由表1 可以看出，4 種紡紗方式中，低捻紗斷裂強力從大到小排列順序為賽絡(luò)集聚紡低捻紗、集聚紡低捻紗、賽絡(luò)紡低捻紗、普通環(huán)錠紡低捻紗。其中，集聚紡與賽絡(luò)紡低捻紗的斷裂強力相近，普通環(huán)錠紡低捻紗斷裂強力遠低于其他3 種紡紗方式低捻紗。主要原因是紡紗方式不同會導(dǎo)致紗線結(jié)構(gòu)不同，集聚區(qū)使得集聚紡低捻紗紗體中纖維緊密，纖維平行度高，成紗后纖維間抱合力大且纖維強力利用系數(shù)高［11］18‐19；賽絡(luò)紡低捻紗紗體有類似股線的結(jié)構(gòu)，抱合力高，所以斷裂強力較高；集聚紡和賽絡(luò)紡對低捻紗斷裂強力的影響效果接近。

4 種紡紗方式中，低捻紗3 mm 毛羽數(shù)從少到多分別是賽絡(luò)集聚紡低捻紗、賽絡(luò)紡低捻紗、集聚紡低捻紗、普通環(huán)錠紡低捻紗。主要原因是不同紡紗方式在紡紗時對紗體的作用不同導(dǎo)致的，集聚區(qū)的存在使得集聚紡低捻紗紗體凝聚，邊緣纖維大多貼附在紗體上，同時使得加捻三角區(qū)寬度明顯變小，減少了因為纖維的內(nèi)外轉(zhuǎn)移產(chǎn)生纖維露 出紗體的情況，從而減少了毛羽 的產(chǎn)生［11］19‐20；賽絡(luò)紡可在加捻三角區(qū)須條交匯時將加捻過程中露出的纖維頭部卷繞到紗體中，從而明顯減少了低捻紗的毛羽；賽絡(luò)紡比集聚紡對減少低捻紗毛羽效果更顯著；賽絡(luò)集聚紡低捻紗集集聚紡低捻紗和賽絡(luò)紡低捻紗的優(yōu)點于一體，3 mm 毛羽數(shù)最少，但與賽絡(luò)紡低捻紗差別不大。

4 種紡紗方式中，集聚紡低捻紗條干均勻度明顯優(yōu)于賽絡(luò)紡和普通環(huán)錠紡，且集聚紡和賽絡(luò)集聚紡的條干均勻度整體接近，普通環(huán)錠紡與賽絡(luò)紡低捻紗條干均勻度也整體接近，賽絡(luò)紡對低捻紗條干均勻度影響相對不顯著。這主要是因為集聚區(qū)使得集聚紡低捻紗的紗體緊密均勻，纖維平行度高，故而條干均勻度更好；而賽絡(luò)紡低捻紗與普通環(huán)錠紡低捻紗的區(qū)別在于加捻三角區(qū)，雖然理論上根據(jù)并合理論須條交匯會減小低捻紗的條干不勻率，但根據(jù)試驗結(jié)果顯示，該理論對賽絡(luò)紡低捻紗并不適用，賽絡(luò)紡對低捻紗條干均勻度影響不顯著，這可能是因為低捻紗捻度較低須條交匯抱合不緊密導(dǎo)致的，或是賽絡(luò)紡和賽絡(luò)集聚紡的喇叭口中心距沒有選擇最合適的規(guī)格。

3.2 低捻紗最低捻系數(shù)的確定

低捻紗性能與正常捻紗線不同，無法直接按照棉紗的國標來評判，也沒有明確的關(guān)于低捻紗性能的標準。為了明確低捻紗的最低捻系數(shù)，為開發(fā)更柔軟的針織用紗提供一定的借鑒作用，從捻系數(shù)222 開始向下探索4 種紡紗方式低捻紗的最低捻系數(shù)。

在對試驗中獲得的多種JC 11.66 tex 低捻紗進行性能測試后，再參考棉紗國標，將斷裂強力作為判斷低捻紗最低捻系數(shù)的主要因素，GB/T 398—2018《棉本色紗線》對11.1 tex～13.0 tex 精梳棉紗二等紗線的單紗斷裂強度要求在13.2 cN/tex以上，因此將154 cN 作為JC 11.66 tex 低捻紗最低捻度的斷裂強力標準，并且當斷裂強力低于154 cN 時，低捻紗將不能正常紡紗、測試及進行后道工序生產(chǎn)。經(jīng)過紡紗試驗及性能測試，確定出最低斷裂強力下的低捻紗捻度，即普通環(huán)錠紡、賽絡(luò)紡、集聚紡和賽絡(luò)集聚紡的最低捻度（捻/m）/捻 系 數(shù) 分 別 為650/222、450/154、450/154、400/137。因此，當紡紗方式采用賽絡(luò)集聚紡，且原料為100%長絨棉時，JC 11.66 tex 低捻紗最低捻系數(shù)可低至137，且此時單紗斷裂強度符合國標二等棉紗要求。

3.3 有無假捻器對低捻紗性能的影響

將以上10 種不安裝假捻器的低捻紗作為對照組，使用假捻器時4 種紡紗方式對低捻紗性能的影響如表2 所示。

表2 不同紡紗方式有假捻器時的低捻紗性能

由表1 和表2 可以看出，首先，假捻器對集聚紡低捻紗的強力有明顯的提高，最高可提高10.8%（此時捻系數(shù)為222），對普通環(huán)錠紡低捻紗的斷裂強力提高不明顯，最多為5.3%，對賽絡(luò)紡低捻紗和賽絡(luò)集聚紡低捻紗沒有顯著作用。這是因為假捻器對低捻紗先加捻后退捻的作用過程中，低捻紗紗體變得更加緊密，抱合力增加；而對賽絡(luò)集聚紡和賽絡(luò)紡低捻紗沒有明顯效果，可能是因為賽絡(luò)集聚紡低捻紗具有和賽絡(luò)紡低捻紗一樣的類纜繩結(jié)構(gòu)，再次加捻退捻對其斷裂強力影響不大。

其次，假捻器對減少集聚紡低捻紗和普通環(huán)錠紡低捻紗的毛羽有顯著效果，3 mm 毛羽數(shù)最大可降低25.2%和47.9%，主要是因為假捻器可以在加捻退捻過程中將部分毛羽卷繞到紗體中，并且減小了加捻時捻度的傳遞距離，減少了毛羽的產(chǎn)生。對賽絡(luò)集聚紡低捻紗和賽絡(luò)紡低捻紗的3 mm 毛羽數(shù)影響較小，可在較小程度上減少毛羽數(shù)，原因是賽絡(luò)集聚紡低捻紗和賽絡(luò)紡低捻紗在加捻三角區(qū)上大部分的毛羽都被卷繞到紗體中，毛羽少，故而假捻器的加捻退捻對這兩種低捻紗的毛羽影響較小。

最后，假捻器對不同紡紗方式紡制的低捻紗條干CV總體上有微弱的改善，但最高也只有3%，且由于每個數(shù)據(jù)都為1 組數(shù)據(jù)的平均值，每組條干CV的數(shù)值波動基本上都在3%以上，所以假捻器對低捻紗條干均勻度無顯著影響。原因是低捻紗條干均勻度主要由牽伸區(qū)和粗紗所影響，假捻器的安裝位置在細紗管與前羅拉鉗口之間，即取代了導(dǎo)紗鉤的位置，故而對低捻紗條干CV的影響不顯著。

4 結(jié)論

本研究探討了不同紡紗方式、不同捻系數(shù)和有無假捻器工藝條件下JC 11.66 tex 低捻紗的工藝和成紗性能，得到以下結(jié)論。

（1）4 種紡紗方式中，集聚紡低捻紗與賽絡(luò)紡低捻紗的斷裂強力非常接近，普通環(huán)錠紡低捻紗斷裂強力遠低于其他3 種紡紗方式低捻紗，故在紡制JC 11.66 tex 低捻紗時不推薦使用普通環(huán)錠紡；賽絡(luò)集聚紡低捻紗的3 mm 毛羽數(shù)最少，賽絡(luò)紡低捻紗毛羽數(shù)比集聚紡低捻紗少；集聚紡低捻紗條干明顯優(yōu)于賽絡(luò)紡低捻紗。

（2）生產(chǎn)JC 11.66 tex 低捻紗時，普通環(huán)錠紡、賽絡(luò)紡、集聚紡和賽絡(luò)集聚紡的最低捻度（捻/m）/捻 系 數(shù) 分 別 為650/222、450/154、450/154、400/137。

（3）假捻器對不同紡紗方式的低捻紗斷裂強力都有一定的提高，對集聚紡低捻紗斷裂強力有明顯的提高；假捻器對減少普通環(huán)錠紡和集聚紡低捻紗的3 mm 毛羽數(shù)有較大的作用，對賽絡(luò)集聚紡和賽絡(luò)紡低捻紗的毛羽影響效果較?。患倌砥鲗Φ湍砑啑l干CV沒有明顯的作用。