假捻器前后隔距對再牽伸羊絨紗線質(zhì)量的影響

黃 哲，朱立成,2

(1.武漢紡織大學(xué) 先進紡紗織造及清潔生產(chǎn)國家地方聯(lián)合工程實驗室，湖北 武漢 430200；2.武漢紡織大學(xué) 紡織纖維及制品教育部重點實驗室，湖北 武漢 430200)

羊絨是重要的紡織品原料之一，因其色澤柔和、彈性卷曲、性能優(yōu)異等特點，有著悠久的使用及生產(chǎn)歷史[1]。不同于以往對羊絨制品厚重保暖的需求，現(xiàn)如今生活水平提高，市場對羊絨制品也提出了更高的要求，羊絨紗也越來越朝著高支、輕柔等方向發(fā)展。

粗紡系統(tǒng)是紡羊絨紗常用的方法[2]，所采用的粗紡細紗機有走錠式和環(huán)錠式2種，在此基礎(chǔ)上對設(shè)備及工藝進行改良均能提升羊絨紗的品質(zhì)[3]，并增強羊絨紗的功能性[4]。為了獲得更高支羊絨紗，充分發(fā)揮羊絨的細度優(yōu)勢，采用精紡系統(tǒng)加工羊絨也成為研發(fā)高支羊絨紗的主要選擇[5-6]，包括精梳毛紡與棉紡工藝相結(jié)合[7]、使用精紡系統(tǒng)在羊絨中加入超細羊毛來減少紗疵[8]等對傳統(tǒng)精紡工藝的改良，但應(yīng)用紡羊絨紗時需要對其進行改進與調(diào)整來提高羊絨成紗質(zhì)量[9]。同時，為了縮短工藝流程、提高紗線附加值，半精紡工藝成為紡制高支羊絨紗的又一選擇[10-12]。

然而上述方法在紡制高支羊絨紗時仍存在一些不足，如粗紡系統(tǒng)存在線密度上的限制，精紡系統(tǒng)影響羊絨紗的柔軟性且易出現(xiàn)毛羽問題，半精紡系統(tǒng)也存在因生產(chǎn)流程短補缺性弱等問題，因此近年來涌現(xiàn)了許多紡制高支紗和超細紗的紡紗方法及工藝，如通過改良牽伸皮輥采取滑溜牽伸紡制高支羊絨混紡紗，實現(xiàn)了對牽伸過程中羊絨的柔和控制，纖維排列更加整齊，條干也有所改善，且可達到或接近理論紡紗線密度的極限值[13-14]，但該方法僅適用于纖維長度相差較大的纖維混紡，在紡制純羊絨紗線時對纖維的控制會不足。

紡制高質(zhì)量的羊絨紗線，對羊絨品質(zhì)和紡紗條件都有著較高的要求，為了使普通粗紡羊絨紗線通過較為簡單的工藝流程也能紡制出成紗性能優(yōu)良的羊絨紗，本文將采用再牽伸工藝對羊絨紗線進行二次牽伸，即在牽伸區(qū)添加特制的假捻器對羊絨紗線進行解捻再牽伸，減少紡紗過程中纖維因牽伸而受到的損傷，在提高紗支的同時也保障了成紗質(zhì)量。

采用再牽伸工藝紡制超細紗線已有報道，并對牽伸倍數(shù)及解捻程度的研究取得了階段性的成果[15]，但對假捻器前后隔距的影響研究還不夠深入。本文擬在此基礎(chǔ)上探究再牽伸工藝與純羊絨紗線的適配性，同時進一步研究假捻器前后隔距對羊絨紗條干CV值、毛羽數(shù)和斷裂強度的影響，為生產(chǎn)實踐中前后隔距的優(yōu)化提供理論參考。

1 試驗部分

1.1 設(shè)備及原理

所用設(shè)備的牽伸原理[16]如圖1所示。通過前后羅拉與膠輥及假捻器的控制，使紗線在達到滑移捻度(采用直接計數(shù)法測試紗線捻度時，隨著捻回數(shù)退去，紗線主體逐漸解捻，在某一時刻，由于測試儀器的預(yù)加張力使紗線發(fā)生階躍式伸長甚至滑脫，即紗體中纖維產(chǎn)生導(dǎo)致紗線滑脫的滑移，此時紗體剩下的捻度稱為滑移捻度)后發(fā)生牽伸。

1—后膠輥；2—假捻器；3—前膠輥；4—后羅拉；5—前羅拉。圖1 設(shè)備關(guān)鍵結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of key structure of equipment

1.2 試驗原料

在超細紗線紡紗機[16]上對環(huán)錠紡純羊絨粗紗(康賽妮集團有限公司25046本白色坯紗)進行再加工，二次牽伸前原紗基本參數(shù)如表1所示。

表1 羊絨紗基本參數(shù)表Tab.1 Basic parameters of cashmere yarn

1.3 試驗設(shè)計

根據(jù)前人對再牽伸工藝的研究[15]和再牽伸設(shè)備與試驗所用羊絨紗線的適配，設(shè)計了以實際牽伸倍數(shù)、解捻程度和假捻器前后隔距比為三因素的正交試驗，試驗中喂紗速度為2.826 m/min，并以原紗與成紗線密度之比為實際牽伸倍數(shù)，以單位時間通過假捻器紗線長度及解捻程度確定假捻器轉(zhuǎn)速，之后通過預(yù)試驗選取各因素水平，最終得到正交試驗最優(yōu)方案為：實際牽伸倍數(shù)1.2倍、解捻程度420 捻/m和假捻器前后隔距比1.5L0∶2.0L0(前隔距∶后隔距)。以此正交試驗結(jié)果為基礎(chǔ)，控制實際牽伸倍數(shù)和解捻程度不變，研究當(dāng)前隔距為1.5L0或后隔距為2.0L0時，另一隔距變化對成紗質(zhì)量的影響，進一步通過限定總隔距的長度，改變假捻器在其中的位置來探究前后隔距變化對成紗質(zhì)量的影響。

試驗方案設(shè)計如表2所示。表中前6組試驗研究前隔距為1.5L0時后隔距的變化對紗線質(zhì)量的影響試驗，另有5組試驗研究后隔距為2.0L0時前隔距對紗線質(zhì)量的影響，最后分別研究3組總隔距為4.0L0和5組總隔距為5.0L0時前后隔距變化對紗線質(zhì)量的影響。

表2 試驗方案設(shè)計Tab.2 Design of experimental protocol

1.4 測試方法

采用E500型紗線條干綜合測試儀(蘇州長風(fēng)紡織機電科技有限公司)并依據(jù)GB/T 3292.1—2008《紡織品 紗線條干不勻試驗方法 第1部分：電容法》測試羊絨紗線條干CV值，測試速度為100 m/min，時間為1 min，每組紗線分10個卷裝測試，并計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

采用H400型紗線毛羽測試儀(蘇州長風(fēng)紡織機電科技有限公司)并依據(jù)FZ/T 01086—2020《紡織品 紗線毛羽測定方法 投影計數(shù)法》測試羊絨紗線毛羽數(shù)，測試速度為30 m/min，紗線片段長度10 m，每組紗線分10個卷裝，每個卷裝測試10次，并計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

采用YG068C型全自動單紗強力儀(蘇州長風(fēng)紡織機電科技有限公司)并依據(jù)GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定(CRE法)》測試羊絨紗線斷裂強度，測試?yán)焖俣葹?00 mm/min，紗線夾持長度為500 mm，每組紗線分10個卷裝，從中抽取50根測試，并計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。

2 結(jié)果與討論

2.1 紗線條干CV值

隔距對條干CV值影響實驗結(jié)果見圖2。如圖所示紗線的條干CV值隨著后隔距增大逐漸增加，隨著前隔距增大逐漸減少，前后隔距占比逐漸增加時，即假捻器從靠近前羅拉的一端向靠近后羅拉的一端移動時，紗線的條干CV值逐漸減小。在一定范圍內(nèi)增加前隔距可以有效降低成紗條干CV值。

圖2 隔距對紗線條干CV值的影響實驗Fig.2 Experiment of effect of gauge on yarn evenness CV value.(a) Changes of back gauge;(b) Changes of front gauge;(c) Changes of total gauge(4.0L0);(d) Changes of total gauge(5.0L0)

由于后隔距為解捻牽伸區(qū)，根據(jù)成紗條干理論不勻[17]和紗線纖維長度隨機排列[18]，羊絨紗線線密度沒有發(fā)生變化，因此紗線截面羊絨纖維根數(shù)是條干CV值的重要參考因素。當(dāng)后隔距逐漸增大時，后羅拉與膠輥和假捻器夾輥對紗線的控制減弱，導(dǎo)致解捻時紗線中浮游纖維增加。當(dāng)后隔距大于2.0L0時，解捻區(qū)頭尾兩端都不受紡紗器件控制的纖維將會大幅增加，紗線主體部分纖維根數(shù)更加難以控制，紗線條干均勻度變差。

前隔距為加捻牽伸區(qū)，由于已經(jīng)解捻的紗線還未恢復(fù)捻回，因此紗線在牽伸加捻的同時其內(nèi)部的纖維仍然存在相對滑移。當(dāng)前隔距逐漸增大時，由于加捻的傳遞性，紗線中的浮游纖維有更多的時間和機會進入紗線主體，彌補因解捻區(qū)及其他紡紗部件對紗線控制不足或損傷而導(dǎo)致的紗線截面纖維根數(shù)的不均，使成紗條干CV值減小。因條干CV值是對紗線短片段線密度不勻的表達，所以前隔距中的加捻牽伸對紗線截面纖維根數(shù)的彌補作用比后隔距對解捻紗線的控制作用能更加有效地影響紗線條干CV值。

2.2 紗線的3 mm毛羽數(shù)

隔距對3 mm毛羽數(shù)影響實驗見圖3，如圖所示紗線的3 mm毛羽數(shù)隨著后隔距增大先減少后增大，隨著前隔距增大先增大后減小，前后隔距占比逐漸增加時，紗線的毛羽數(shù)也呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。在一定范圍內(nèi)增加前、后隔距可以有效降低成紗3 mm毛羽數(shù)。

圖3 隔距對紗線3 mm毛羽數(shù)的影響實驗Fig.3 Experiment of effect of gauge on yarn 3mm hairiness.(a) Changes of back gauge;(b) Changes of front gauge;(c) Changes of total gauge(4.0L0);(d) Changes of total gauge(5.0L0)

紗線在羅拉牽伸過程中，牽伸區(qū)的任何位置只有一定比例的纖維被加速，一般而言，越接近前羅拉輥隙這個比例越大[19]，但像羊絨纖維這樣的短纖維，隨著牽伸隔距的增大，纖維的浮動距離也會增加，即纖維從脫離后羅拉控制到繼續(xù)被下一紡紗器件控制的距離會增加，從而使纖維變速集中點遠離前羅拉輥隙。當(dāng)后隔距為1.5L0時，紗線在解捻區(qū)的時間和距離較短，使在解捻牽伸過程中紗線自身毛羽在解捻后也難以順利進入紗體，對紗線毛羽起不到該有的改善作用，所以毛羽較多，而隨著隔距增大，毛羽更多地收束入紗線主體，此時毛羽逐漸減少，但當(dāng)隔距繼續(xù)增大時，紗線中頭尾兩端都不受紡紗器件控制的浮游纖維大幅增加，且浮動距離變大，纖維在解捻區(qū)的變速集中點越來越接近解捻點，使還未完全解捻的纖維提前被加速，影響了對原紗毛羽的解捻收束，成紗毛羽數(shù)也隨之增大。

在前隔距，紗線發(fā)生牽伸加捻運動，紡紗張力和加捻的作用產(chǎn)生向心壓力，使纖維反復(fù)發(fā)生內(nèi)外轉(zhuǎn)移及快速纖維和慢速纖維的擠壓[15]，從而產(chǎn)生加捻毛羽，隨著前隔距增大，這種轉(zhuǎn)移和擠壓也逐漸增多，紗線的毛羽數(shù)也逐漸增大，但與此同時，在這種轉(zhuǎn)移擠壓過程中，紗線毛羽也在向紗線主體內(nèi)進行轉(zhuǎn)移，隨著前隔距增大，毛羽能有更多的機會和時間進入紗線主體，且前隔距的加捻程度為定值，所以當(dāng)毛羽進入紗線主體的效率大于因加捻擠壓而產(chǎn)生毛羽的效率時，毛羽數(shù)也就隨之減小。

2.3 紗線斷裂強度

隔距對斷裂強度影響試驗見圖4，如圖所示紗線的斷裂強度隨著后隔距增大先增大后減小，隨著前隔距增大先減小后增大，前后隔距占比逐漸增加時，紗線的斷裂強度也呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢。在一定范圍內(nèi)增加前隔距或減少后隔距都可以有效提高成紗斷裂強度。

圖4 隔距對紗線斷裂強度的影響試驗Fig.4 Experiment of effect of gauge on yarn breaking strength.(a) Changes of back gauge;(b) Changes of front gauge;(c) Changes of total gauge(4.0L0);(d) Changes of total gauge(5.0L0)

單紗斷裂強度是斷裂纖維和克服滑脫纖維的滑動摩擦之和，與紗線截面纖維根數(shù)和成紗纖維排列有關(guān)[20]。當(dāng)后羅拉隔距較小，紗線自身毛羽解捻后難以進入紗體時，紗線截面纖維根數(shù)增加不足，則紗線斷裂強度小，當(dāng)后隔距逐漸增大，這一情況逐漸改善，斷裂強度也逐漸增加，但當(dāng)隔距持續(xù)增大時，紗線由于浮游纖維增加、浮動距離變大以及變速集中點后移等原因，伸出紗體的纖維變多，使得紗線截面纖維根數(shù)減少，紗線斷裂強度也隨之減小。

當(dāng)前隔距逐漸增大時，紗體內(nèi)外的纖維在加捻牽伸的作用下，發(fā)生著纖維間的轉(zhuǎn)移擠壓，紗線的斷裂強度隨著紗體外的纖維進入紗體的效率和紗線內(nèi)的纖維擠壓出紗體的效率比較而發(fā)生變化，此時與毛羽在此間的變化原理類似，故紗線斷裂強度出現(xiàn)先減少后增大的趨勢。當(dāng)前后隔距占比逐漸增加，紗線的條干CV值逐漸減少，則紗線出現(xiàn)弱環(huán)的機率減少，條干均勻度增加，紗線的強度利用率也逐漸增大，故紗線的斷裂強度變化要早于毛羽的變化。

3 結(jié)束語

通過調(diào)整假捻器的前后隔距，研究了羊絨紗線的條干CV值、3 mm毛羽數(shù)及斷裂強度。結(jié)果顯示，純羊絨紗線在解捻再牽伸過程中，隨著前隔距的增大，紗線條干CV值持續(xù)減小，3 mm毛羽數(shù)先增大后減小，斷裂強度先減小后增大，且斷裂強度的轉(zhuǎn)折點提前于3 mm毛羽數(shù)的轉(zhuǎn)折點；隨著后隔距的增大，紗線條干CV值持續(xù)增大，而過大或過小的后隔距則會影響純羊絨紗線的解捻牽伸順利進行，對紗線3 mm毛羽數(shù)和斷裂強度都有負面影響，故需要選擇合適的后隔距以利于羊絨紗線的解捻牽伸，從而能得到更好的成紗質(zhì)量。本文為再牽伸工藝的隔距優(yōu)化提供了理論依據(jù)，也為紡制高質(zhì)量羊絨紗提供了一種新的思路和方法。