基于不同混合工藝的棉/舒彈絲纖維混紡紗性能研究

梁巧敏 崔益懷 張娣 吉宜軍 蘇旭中

摘要：

為研究前紡不同混合工藝對舒彈絲混紡紗性能的影響，文章試制不同混合工藝路線下14.7 tex的60/40棉/舒彈絲混紡紗，并分析混合工藝與成紗性能之間的關系。通過在開清棉工序中將梳棉棉條、梳棉棉網(wǎng)、精梳棉條三種形態(tài)的棉纖維以10%和20%的比例分別與40%舒彈絲共同混合制成棉卷，并在并條工序采用條混工藝制備6組混紡比為60/40的棉/舒彈絲混紡熟條，而后相關熟條被加工至筒紗，最后測試相關紗線的主要性能指標。測試結果表明，在制備棉卷時采用精梳棉條且棉卷中棉纖維混合比例為20%時，紗線強伸性能、條干變異系數(shù)、紗疵、毛羽H值等主要性能指標最佳。原因在于棉卷中精梳棉條的棉纖維使舒彈絲纖維回縮減弱，且自身伸直較好，所制成的生條質(zhì)量高。

關鍵詞：

舒彈絲;棉纖維;前紡;混合工藝;混紡紗;成紗性能

中圖分類號： TS101.921

文獻標志碼： A

文章編號： 10017003（2022）02002506

引用頁碼： 021104

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2022.02.004（篇序）

收稿日期： 20210506;

修回日期： 20211214

基金項目： 江蘇省先進紡織工程技術中心協(xié)同創(chuàng)新基金項目（XJFZ/2021/17）

作者簡介： 梁巧敏（1996），女，碩士研究生，研究方向為紡紗新產(chǎn)品開發(fā)及應用。通信作者：蘇旭中，副教授，mfgucv@163.com。

舒彈絲纖維作為一種雙組分生物基聚酯彈性短纖維，纖維形態(tài)呈圈圈紗狀，纖維卷曲率達80%。不僅具有可持續(xù)屬性，還具有持久耐用的彈性，可以提升面料的舒適性、保形性和蓬松感。根據(jù)相關資料顯示，舒彈絲與棉纖維混紡紗織物具有良好的服用性能。周丹[1]研究舒彈絲/棉混紡紗的性能并試織無縫針織物，結果表明隨紗線中舒彈絲含量的增加，織物的拉伸斷裂伸長率及折皺回復性提高，但吸濕性及剛?cè)嵝韵陆?，另外織物的抗起毛起球性要高于不含舒彈絲纖維的織物。陳愛珍等[2]以60/40舒彈絲棉混紡紗線、竹漿纖維紗線及防紫外錦綸長絲為原料試織斜紋類織物，探究不同原料及結構對織物透氣、透濕和紫外線透過性的影響，結果得出舒彈絲棉混紡織物防紫外性能較好，透氣率、透濕量則需通過設計組織系數(shù)改善。據(jù)了解，舒彈絲紡紗過程中，會因舒彈絲具有彈性及抱合力差等特性而在梳棉工序中無法正常成網(wǎng)。王延永等[3]選用黏膠纖維在開清棉工序進行混合混紡，調(diào)整各工序工藝，紡制舒彈絲/黏膠纖維70/30，采用21S機織紗，發(fā)現(xiàn)高比例的舒彈絲纖維混紡紗線紡紗難度較高，制得紗線強度較低，但紗線具有較高的彈性和伸長，織造斷頭少，能滿足織造要求。賈云輝等[4]為紡制11.7 tex棉/舒彈絲70/30混紡紗，通過設計不同方案試驗發(fā)現(xiàn)在清花工序加入棉纖維，可以增加纖維間抱合力，使梳棉工序正常生產(chǎn)。結合生產(chǎn)實際，可選用精梳棉網(wǎng)與舒彈絲在清花工序混合，則紗線成紗質(zhì)量提高并滿足面料指標要求。

舒彈絲纖維作為目前唯一可工業(yè)化生產(chǎn)的彈性短纖維，具有廣闊的應用前景，但其獨特的結構給紡紗造成一定的困難，設計出合理的紡紗工藝是保證舒彈絲紗線質(zhì)量的關鍵。本文通過棉/舒彈絲混紡紗的前紡不同混合工藝，在開清棉工序設計利用10%和20%的梳棉棉條、梳棉棉網(wǎng)、精梳棉條三種形態(tài)的棉纖維分別與舒彈絲纖維混合，使舒彈絲纖維得以順利成網(wǎng)，然后采用賽絡紡紡制6組14.7 tex的60/40棉/舒彈絲混紡紗，最后通過測試紗線性能，分析混合工藝與紗線性能之間的關系，為舒彈絲混紡紗線的生產(chǎn)開發(fā)提供參考。

1 試 驗

1.1 測試儀器與環(huán)境

纖維、紗線測試所用試驗儀器與設備如表1所示。測試環(huán)境溫度（20±5）℃，相對濕度60%±5%。

1.2 纖維、紗線性能測試

1.2.1 纖維強力測試方法

參照GB/T 14337—2008《化學纖維短纖維拉伸性能試驗方法》，纖維先在標準狀態(tài)下調(diào)濕24 h。采用YG（B）001A型電子單纖維強力機，測試速度20 mm/min，隔距20 mm，預加張力0.1 cN。測試50次，結果取平均值。

1.2.2 纖維回潮率測試方法

參照GB/T 6508—2008《紡織材料公定回潮率》，采用Y802型八籃恒溫烘箱、AL104電子天平對纖維回潮率進行測試。測試5次，結果取平均值。

1.2.3 紗線強力測試方法

參照GB/T 14344—2008《化學纖維長絲拉伸性能試驗方法》，采用USTER-TENSORAPID4強力測試儀對紗線強力進行測試。在標準溫濕度條件下，測試速度500 mm/min，預加張力0.5 cN/tex，測試長度500 mm，夾具壓力設為總壓力的30%，吸廢紗壓力設為總壓力的50%，夾具類型為水平紗線夾具，測試模式為簡單的伸長測試模式。每個品種取10個試樣，每個試樣測試6次，結果取平均值。

1.2.4 紗線條干與毛羽測試方法

參照GB/T 3292.1—2008《紡織品紗線條干不勻試驗方法第一部分：電容法》，采用USTER-ME100條干儀對紗線的條干和毛羽進行測試。在標準溫濕度條件下，測試速度400 mm/min，測試時間1 min。每個品種取10個試樣，每個試樣測試1次，結果取平均值。

1.3 原 料

所選的棉纖維、舒彈絲纖維的性能指標如表2所示。

1.4 試驗方案

由于舒彈絲纖維具有彈性，且纖維形態(tài)呈螺旋型彈簧式，纖維間容易相互糾纏。經(jīng)前期試驗發(fā)現(xiàn)，舒彈絲纖維純紡難度較高，難以在梳棉工序輸出形成棉網(wǎng)，從而使得后續(xù)工序無法順利進行。因此，選用可紡性較佳的纖維，在開清棉工序與舒彈絲纖維混合，以增加纖維間的抱合力，使梳棉工序能正常成網(wǎng)并輸出成條。

為探索最佳的舒彈絲纖維紡紗工藝，本文以紡制混紡比為60/40、線密度為14.7 tex的棉/舒彈絲混紡紗為例，通過選用棉纖維與舒彈絲在開清棉工序混合，在該工序中舒彈絲比例為40%，設計棉纖維加入的混合比例分別為10%和20%;棉纖維的混合形態(tài)分別為棉纖維梳棉生條、棉纖維梳棉棉網(wǎng)和棉纖維精梳棉條，后續(xù)梳棉、并條、粗紗及細紗工序采用相同的紡紗工藝，最后分析紗線的成紗強力指標及條干等指標。棉纖維加入混合比例中10%組別為A，20%組別為B;棉纖維加入混合形態(tài)中梳棉生條組別為1，梳棉棉網(wǎng)組別為2，精梳棉條組別為3，試驗設計如表3所示。

1.5 紡紗工藝流程

混紡紗中不同纖維的性能各異，需設計合適的工藝流程才能發(fā)揮纖維組合的最大優(yōu)勢[5]。棉纖維作為天然纖維，一般通過機器或人工采摘，其中含有的雜質(zhì)及短絨較多;而舒彈絲纖維為化學纖維，整齊度高，含雜質(zhì)少。若按棉紡工藝進行紡紗，則會對舒彈絲進行過度梳理，造成纖維損傷，降低成紗質(zhì)量;若按化纖工藝進行紡紗，則棉纖維中含有的雜質(zhì)去除不充分，增加紗線疵點，影響后續(xù)的織造使用。另外，生產(chǎn)棉/舒彈絲混紡紗還需考慮纖維混紡比的精確性[6]，采用纖維條混條則可避免落棉等因素影響紗線的混紡比。綜合考慮，在開清棉工序選用一定比例經(jīng)過梳理的棉纖維與舒彈絲纖維混合，以保證舒彈絲順利成網(wǎng)生產(chǎn);再選用棉纖維的精梳棉條與舒彈絲纖維生條進行棉條混合，以保證混紡比例及提高成紗質(zhì)量。該混合方法下的舒彈絲纖維與經(jīng)梳理后的棉纖維在開清棉工序中按化纖工藝進行梳理混合，主要的落棉為卷曲、蓬松的舒彈絲纖維。先通過合理控制落棉率，再對梳棉工序的舒彈絲生條進行定量稱重，然后按照混紡比例與精梳棉條進行條混。紡紗工藝流程如下：

1） 棉纖維、舒彈絲制條工藝流程：

精梳棉纖維：清花（A035混開棉機、A036開棉機、A076成卷機）→梳棉（FA201B梳棉機）→預并（FA311并條機）→條并卷（E32條并卷聯(lián)合機）→精梳（FA388梳棉機）;

舒彈絲+經(jīng)梳理的棉纖維：清花（A035混開棉機、A036開棉機、A076成卷機）→梳棉（FA224B梳棉機）→預并（FA1310型并條機）。

2） 混條、紡紗工藝流程：

[（舒彈絲+經(jīng)梳理的棉纖維）+精梳棉纖維]：混一（FA1310型并條機）→混二（FA1310型并條機）→混三（FA1310型并條機）→粗紗（F458型粗紗機）→細紗（128K型細紗機）→絡筒（AUTOX5型絡筒機）→成件。

2 紡紗關鍵工序技術要點

2.1 開清棉工序

選用的棉纖維梳棉生條、梳棉棉網(wǎng)、精梳棉條均為連續(xù)狀態(tài)，需采用人工的方法扯散，并按比例將經(jīng)梳理的棉纖維與舒彈絲進行初步混合。由于舒彈絲含雜質(zhì)少，且棉纖維已經(jīng)過梳理，雜質(zhì)已基本去除，開清棉工序可按化纖工藝進行，合理縮短流程，降低對纖維的打擊，以減少纖維的損傷。因舒彈絲纖維容易形成棉結，打手抓棉時應少量多次抓取，利于混開棉機的混合。因開棉機的豪豬打手對纖維的打擊力度過大，需

避開或者更換為梳針打手，以避免纖維打擊損傷。同時為保證舒彈絲纖維梳理效果，應適當放大給棉羅拉與打手隔距并降低打手速度。舒彈絲纖維蓬松，在開松過程容易產(chǎn)生落棉，為合理控制落棉率，需要對塵棒的進出口隔距進行調(diào)整。為減少出口處的落棉，A036開棉機塵棒隔距需由入口到出口逐漸減少，另外需適當增大打手與塵棒間的隔距。開清棉工藝參數(shù)如表4所示。

2.2 梳棉工序

因舒彈絲纖維蓬松且有彈性，在梳理過程中易纏繞、充塞蓋板，導致梳理無法進行，需通過選用彈性針布改善梳理效果[7]，另外還需加大活動蓋板與錫林的隔距。依據(jù)舒彈絲纖維特點，通過兩個方面的改進，以避免舒彈絲纖維在部件轉(zhuǎn)移過程中反復揉搓而形成棉結，一是減少棉卷的喂給量，同時降低生條的定量及出條速度;二是加快梳理機件的梳理速度，同時縮小刺輥、錫林、道夫的間距。梳棉工藝參數(shù)如表5所示。

2.3 并條工序

由于舒彈絲具有彈性且加入的棉纖維比例不夠，兩種纖維間的摩擦力小于舒彈絲纖維的回彈力，導致舒彈絲纖維伸直后回縮，降低舒彈絲生條質(zhì)量。通過增加預并工序，以改善生條條干，進一步混合、伸直棉纖維和舒彈絲纖維。按設定的混紡比選用條混工藝，以確?；旒彵壤?另外采用三道并合，以確保纖維間均勻混合。為降低舒彈絲纖維的回縮，后區(qū)的牽伸倍數(shù)偏小掌握。A組設計棉/舒彈絲與精梳棉纖維的混紡比為（10︰40）︰50，棉舒彈絲預并條定量為18.9 g/5 m，混一工序采用三根舒彈絲/棉纖維生條和三根棉纖維精梳棉條，混條比例為56.7︰56.1;B組設計棉/舒彈絲與精梳棉纖維的混紡比為（10︰40）︰50，棉舒彈絲預并條定量為19.3 g/5 m，混一工序采用三根舒彈絲/棉纖維生條和兩根棉纖維精梳棉條，混條比例為57.9︰41.1。并條工藝參數(shù)如表6所示。

2.4 粗紗工序

粗紗工序的主要目的是將并條工序產(chǎn)出的棉條進一步牽伸拉細。由于舒彈絲有彈性，當牽伸力去除時，會因回縮力而產(chǎn)生相對移動，影響粗紗的條干，因此對其進行牽伸時需要注意加強對纖維的控制。減少鉗口隔距，可以加強主牽伸區(qū)對纖維的控制，鉗口隔距設為6.5 mm;適當增加捻度，可以使纖維間的抱合力增大，捻度設為4.898 捻/10 cm;偏小掌握牽伸倍數(shù)，可以減弱舒彈絲纖維的回彈力，后牽伸倍數(shù)設為1.25倍。粗紗定量設為3.8 g/10 m。

2.5 細紗工序

細紗選用賽絡紡工藝，將兩根粗紗同時平行喂入，再經(jīng)牽伸加捻，最終形成結構緊密、條干均勻、外觀光潔的紗線[8]。加捻過程中，由于舒彈絲纖維的伸長較大，細度偏粗，更容易向紗線外側(cè)轉(zhuǎn)移[9]。為避免舒彈絲纖維在紗線外側(cè)形成毛羽、棉結等惡化紗線條干，細紗工藝需做調(diào)整。通過增加紗線捻度，以增加纖維間的抱合力，細紗捻系數(shù)具體為365;同時合理配置前后區(qū)牽伸倍數(shù)，以減少舒彈絲回彈力，其中后區(qū)牽伸倍數(shù)設為1.21，總牽伸倍數(shù)設為51.7;另外，選擇偏重型號的鋼絲圈BS6/0，以增大紡紗張力，穩(wěn)定紗線條干。

3 紗線測試結果與分析

3.1 紗線強力測試

所紡制棉/舒彈絲混紡紗線的線密度均為14.7 tex，混紡比例均為60/40。紗線（筒紗）強力指標對比如表7所示。

由表7可知：1） A1、A2、A3紗線強力相比較，在開清棉工序中，棉纖維加入比例為10%時，A1的斷裂強度最高，A3的斷裂強度最低。分析原因是A1紗線采用棉纖維梳棉生條進行混合，梳棉生條中含有的彎鉤纖維數(shù)量多[10]，與舒彈絲纖維的摩擦力大，纖維間抱合力增大，舒彈絲纖維不易滑動，有助于舒彈絲纖維的牽伸拉直，提高成紗強力。A3紗線采用精梳棉條進行混合，精梳棉條中纖維平行伸直，基本呈現(xiàn)單纖維狀態(tài)，同時棉纖維加入比例不足，棉纖維與舒彈絲纖維間的摩擦力不夠，導致經(jīng)梳棉工序伸直后的舒彈絲纖維再次回縮，降低了生條的質(zhì)量，進而減弱成紗的強力。2） B1、B2、B3紗線強力相比較，B3紗線的斷裂強度最高，這是因為當與舒彈絲混合的棉纖維比例為20%，且棉纖維為精梳棉條時，經(jīng)開清棉工序均勻混合后，加入的棉纖維與舒彈絲纖維間的摩擦力大于舒彈絲纖維的回縮力，舒彈絲梳棉成網(wǎng)質(zhì)量提高，且回縮較弱，纖維伸直程度更高，使成紗截面的纖維平均數(shù)量增多，從而增大斷裂強度;另外加入的棉纖維為精梳棉條，棉纖維經(jīng)過精梳處理，纖維整齊度提高，短絨減少，也有利于成紗強力的提高。3） A1與B1，A2與B2，A3與B3紗線強力對比，隨棉纖維加入比例增加，紗線的斷裂強度提高。棉纖維加入混合比例從10%增加到20%，棉纖維數(shù)量增加，使開清棉工序中棉纖維與舒彈絲的接觸增多，起到更好地輔助舒彈絲纖維成網(wǎng)的作用，提高了棉卷的質(zhì)量，利于紗線成紗強力的增大。

3.2 紗線條干及毛羽H值測試

紗線（筒紗）條干指標對比如表8所示。

舒彈絲纖維的彈性較大，纖維容易回縮從而引起紗線條干惡化。由表8可知，對比A1、A2、A3紗線條干指標及毛羽H值，當棉纖維加入混合比例為10%時，梳棉棉網(wǎng)的粗細節(jié)、棉結數(shù)量最少，其次是梳棉生條，最后是精梳棉條;梳棉棉網(wǎng)的毛羽H值最小，其次是精梳棉條，最大是梳棉生條。原因在于梳棉棉網(wǎng)與舒彈絲混合均勻性比梳棉生條及精梳棉條高，成紗截面的舒彈絲分布更均勻，舒彈絲不容易回縮形成粗細節(jié)、棉結;同時梳棉棉網(wǎng)中的棉纖維與舒彈絲的摩擦力加強，使舒彈絲不易伸出紗線表面形成毛羽。對比B1、B2、B3紗線條干指標及毛羽H值，當棉纖維加入混合比例為20%時，精梳棉條的粗細節(jié)、棉結數(shù)量最少，其次是梳棉棉網(wǎng)，最后是梳棉生條;精梳棉條的毛羽H值與梳棉生條相差不大，而梳棉棉網(wǎng)較大。由于棉纖維的精梳棉條有助于舒彈絲纖維伸直，從而改善了紗線條干，減少粗細節(jié)、棉結的數(shù)量。舒彈絲纖維伸直后，在纖維長度方向上，與舒彈絲接觸的棉纖維根數(shù)增多，增加了摩擦力而減少毛羽的產(chǎn)生;梳棉棉網(wǎng)則與舒彈絲混合較均勻，使紗線的粗細節(jié)、棉結數(shù)量減少，但因梳棉棉網(wǎng)間的纖維抱合力較小容易形成毛羽，所以梳棉棉網(wǎng)的毛羽H值較大;梳棉生條則因纖維本身存在彎鉤，且與舒彈絲纖維混合不均勻，容易形成粗細節(jié)、棉結，導致成紗條干變差，但因纖維間結合緊密，纖維不易伸出紗線表面而形成毛羽。

4 結 論

舒彈絲獨特的性能可以賦予服裝面料出色的功能和優(yōu)勢，而且其環(huán)保屬性也符合當下的時代趨勢，具有較廣闊的應用前景。雖然其結構的特殊給紡紗造成一定困難，但是通過設計合理紡紗工藝流程和相關參數(shù)，所紡制舒彈絲紗線可以滿足使用要求，其產(chǎn)品可以適用于正裝、休閑、運動、牛仔、毛衫、內(nèi)衣、襯衫等各類服裝領域。

通過在開清棉工序中加入棉纖維與舒彈絲混合，可以輔助舒彈絲在梳棉工序順利成網(wǎng)，使棉纖維/舒彈絲纖維混紡紗線生產(chǎn)順利;棉纖維加入混合的比例與棉纖維加入混合的形態(tài)共同影響舒彈絲混紡紗線的成紗質(zhì)量。當棉纖維加入混合比例為10%時，混合形態(tài)為梳棉棉網(wǎng)的棉/舒彈絲混紡紗的綜合指標較好;在制備棉卷時采用精梳棉條且棉卷中棉纖維混合比例為20%時，紗線強伸性能、條干變異系數(shù)、紗疵、毛羽等主要性能指標最佳;棉纖維加入比例從10%增加到20%，紗線的斷裂強度增大。

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Abstract：

The development orientation of China’s textile industry is "science and technology， fashion and green"， indicating the increasingly high-quality， comfortable， natural， green and low-carbon demands in the textile fabric market. In view of the current environment， the development of green fiber is the inevitable trend of the textile market. In 2020， the domestic sports shoes and clothing brand company 361° won the title of "best annual partner" in China’s fiber fashion trend 2020/2021 for the application of the "sustans cotton polyester elastic knitted fabric" of Haixing Kaisheng Technology Co.， Ltd.， which was produced by using polymers of biomass raw materials and unique clean processing technology. It is an efficient combination of biotechnology and fiber technology， not only conforming to the trend of green environmental protection but also creating satisfactory market benefits. Sustans fiber is the only short elastic fiber available for industrial production at present. It can be blended with a variety of fibers and made into fabrics with the advantages of softness and comfort， stable and lasting elasticity， easiness for finishing， as well as the attribute of ecological and environmental protection. The coil spring-shaped sustans fiber is elastic， fluffy and curly as a whole， and the fibers are easily entangled with each other. It is found through preliminary experiments that when the spinning proportion of elastic silk fiber is high， it is unable to output the finished net normally due to the poor cohesive force of sustans fiber， resulting in spinning difficulties. Designing a reasonable yarn spinning process is the key to ensure the quality of sustans yarn. The analysis of the relationship between blending process and yarn properties can provide reference for the production and development of sustans blended yarn.

By selecting fibers with good spinnability to blend with sustans fibers， the cohesive force between fibers can be increased， thus solving the spinning difficulties caused by the structure of sustans fiber. As a result， the cotton carding process can form a net and output into strips normally， and smoothly enter the next spinning process. In the opening and cleaning process， three forms of cotton fiber from carding sliver， carding net and combed sliver were used with two proportions of 10% and 20% and then blended with sustans fiber to make cotton rolls. Afterwards， six groups of cotton/sustans blended drawn slivers with the blending ratio of 60/40 were prepared in the drawn silver blending process. Then， the resultant drawn sliver was processed into disc yarns. Finally， main performance indexes of related yarns were tested. The test results showed that when combed cotton was used during cotton roll preparation and the cotton fiber blending ratio in the roll was 20%， the main performance indexes such as yarn strength and elongation， evenness variation coefficient， yarn defect and hairiness H were the optimal. Because the cotton fiber from combed silver in the cotton roll had good straightening and it could reduce the retraction of sustans fiber， the resulting card slivers were in high quality.

The unique properties of sustans fiber can endow garment fabrics with excellent functions and advantages， and its environmental protection properties can also conform to the current trend of the times， so it has a broad application prospect. Despite spinning difficulties due to its special structure， the spun sustans yarn can meet the application requirements by reasonably designing the spinning process and relevant parameters. Its products can be applied to formal wear， leisure， sports， jeans， sweaters， underwear， shirts and other clothing fields.

Key words：

SUSTANS; cotton fiber; fore-spinning; blending process; blended yarn; yarn properties