雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)控機理及其紡制工藝設(shè)計

林維 薛元 金淑蘭 羅軍 柳群豪

摘 要：雪尼爾紗的形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)包括雪尼爾紗的線密度，飾紗的排列密度，雪尼爾紗的直徑和雪尼爾紗的捻度等。為了探討雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)控機理，以前羅拉的線速度，飾紗的卷繞速度和隔距片的寬度作為設(shè)計參數(shù)，研究了基于雪尼爾紡紗機改變雪尼爾紗飾紗排列密度和飾紗寬度，實現(xiàn)調(diào)控雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)的紡紗工藝，設(shè)計并紡制了不同規(guī)格的雪尼爾紗。結(jié)果表明：通過改變前羅拉線速度和飾紗卷繞速度，可以在紡制同一根雪尼爾紗時連續(xù)變化飾紗的排列密度，呈現(xiàn)出不同的形態(tài)結(jié)構(gòu)。其中，改變前羅拉線速度時，同一雪尼爾紗中飾紗的排列密度倍率最高可達3.3倍；改變飾紗卷繞速度時，同一雪尼爾紗中飾紗的排列密度倍率可達到4倍；通過改變隔距片寬度，可以紡制不同直徑寬度的雪尼爾紗。本文研究了雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)的調(diào)控機理，實現(xiàn)拓寬雪尼爾紗的紡制工藝從而提高雪尼爾產(chǎn)品的市場競爭力。

關(guān)鍵詞：雪尼爾紗；形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)；線密度；飾紗排列密度；調(diào)控機理；工藝設(shè)計

中圖分類號：TS154.7

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-265X（2023）03-0036-09

基金項目：金華市級技術(shù)創(chuàng)新項目（金經(jīng)信投資［2021］47號）

作者簡介：林維（1999—），女，福建莆田人，碩士研究生，主要從事紡織品數(shù)字化設(shè)計與加工技術(shù)方面的研究。

通信作者：薛元，E-mail：fzxueyuan@qq.com

雪尼爾紗又稱繩絨，是一種新型花式紗線，是用兩根長絲（或股線）做芯紗，通過加捻將飾紗以螺旋狀夾持在兩根芯紗中間紡制而成［1］。雪尼爾紗因其羽絨豐滿、手感柔軟、織物厚實而質(zhì)地輕盈的特點，被廣泛地應(yīng)用于家紡，如沙發(fā)布、地毯、窗簾布及針織服裝等領(lǐng)域［2-3］。目前，雪尼爾紗的加工技術(shù)改進主要集中在設(shè)備研發(fā)，意大利集團GIESSE提出了連續(xù)蒸紗機用于雪尼爾紗的后整理技術(shù)，基于雪尼爾紗的加工流程提出了全電腦控制的雪尼爾紡紗機和質(zhì)量檢測系統(tǒng)［4］。當(dāng)今雪尼爾紗市場特點為全球范圍內(nèi)生產(chǎn)能力過剩，價格大幅度下降，對雪尼爾紗的要求不斷提高。為了提高雪尼爾紗的市場競爭力，雪尼爾紗的加工工藝技術(shù)亟待改進［5-6］。

相較雪尼爾紡紗設(shè)備的推陳出新，雪尼爾紗的紡制工藝還停滯不前，與研發(fā)或者購置新設(shè)備相比，對紡紗工藝進行改進能夠節(jié)約成本，提供更多的可行性。其中，雪尼爾紗的形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)與調(diào)控機理對研究雪尼爾紗的紡制工藝具有重要意義。因此本文重點研究基于雪尼爾紡紗機隔距片纏繞速度、前羅拉喂入芯紗的線速度、隔距片寬度等工藝參數(shù)的變化調(diào)控雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)的機理，以拓寬雪尼爾紡紗機的工藝及品種的適應(yīng)性。

1 雪尼爾紗的紡紗工藝參數(shù)及其成紗原理

1.1 雪尼爾紗的形態(tài)特征與結(jié)構(gòu)參數(shù)

雪尼爾紗是通過被環(huán)錠加捻的芯紗夾持垂直喂入的飾紗，在捻回力的作用下飾紗呈螺旋狀分散開來形成雪尼爾紗獨特的外觀，因此雪尼爾紗是一種呈螺旋狀的紗線，如圖1所示。雪尼爾紗的形態(tài)結(jié)構(gòu)對于所紡制的織物的風(fēng)格、結(jié)構(gòu)與性能具有重要的影響。通常用于表達雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)的參數(shù)包括：雪尼爾紗的線密度、雪尼爾紗的直徑、雪尼爾紗的捻度和飾紗的排列密度。雪尼爾紗的紡制過程就是通過原料的配置、紡紗工藝參數(shù)的配置、雪尼爾紡紗機運動參數(shù)的配置來調(diào)控雪尼爾紗的形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)，實現(xiàn)特定雪尼爾紗的紡制。

1.2 雪尼爾紡紗機的組成

不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的雪尼爾紗需通過可數(shù)控的雪尼爾紡紗機紡制而成。數(shù)控雪尼爾紡紗機包含控制系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和機械系統(tǒng)，如圖2所示?？刂葡到y(tǒng)由上位機觸摸屏、下位機PLC和控制程序軟件等組成；伺服驅(qū)動系統(tǒng)由伺服驅(qū)動器、變頻器、伺服電機等組成［7］；機械系統(tǒng)由飾紗的隔距片纏繞與飾紗切斷系統(tǒng)、芯紗喂入系統(tǒng)、切斷的飾紗與芯紗垂直相交并由加捻芯紗握持的加捻系統(tǒng)、雪尼爾紗的卷繞系統(tǒng)組成。其中飾紗的隔距片纏繞與飾紗切斷系統(tǒng)由回轉(zhuǎn)頭部分和切割裝置部分組成，芯紗喂入系統(tǒng)由羅拉輸出部分組成，切斷的飾紗與芯紗垂直相交并由加捻芯紗握持的加捻系統(tǒng)和雪尼爾紗的卷繞系統(tǒng)由鋼領(lǐng)板升降部分和繞線軸組成。通過控制系統(tǒng)，伺服驅(qū)動系統(tǒng)和機械系統(tǒng)的協(xié)同運作，實現(xiàn)雪尼爾紗的紡制。

1.3 雪尼爾紗的成紗過程

如圖3、圖4所示，飾紗1通過回轉(zhuǎn)頭部分纏繞在隔距片6上，隔距片上的飾紗在前羅拉4的帶動下推向切割裝置7，切割裝置上的刀片將纏繞在隔距片上的絨線圈切割為兩段，分別夾持在繞過前羅拉4的上下芯線2和3之間，在環(huán)錠加捻的作用下一方面使得芯紗握持夾緊飾紗，另一方面使得飾紗螺旋狀散開形成雪尼爾紗8［8］。

1.4 雪尼爾紗紡紗工藝

雪尼爾紗的成紗線密度由芯紗的線密度和飾紗的線密度兩部分組成，其平面結(jié)構(gòu)如圖5所示［9］。

隔距片的寬度決定飾紗的寬度，范圍在0.8～3.6 mm，飾紗的寬度即雪尼爾紗的直徑，雪尼爾紗的直徑由隔距片寬度決定。但在實際紡紗中，雪尼爾紗的直徑與捻度具有一定關(guān)系，由于芯紗的加捻使得絨紗發(fā)生彎曲，實際直徑將小于隔距片的寬度1～2 mm［10-11］。

2 雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)控機理

雪尼爾紗的形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：線密度、直徑和捻度。影響雪尼爾紗線密度的主要因素為飾紗的排列密度，影響雪尼爾紗直徑的主要因素為飾紗的寬度，即隔距片的寬度，影響雪尼爾紗捻度的因素為前羅拉的線速度和錠子的轉(zhuǎn)速。因此可以推算出調(diào)控雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)的方法主要有改變飾紗的排列密度以及改變飾紗的寬度。其中，改變飾紗排列密度的方法包括改變前羅拉的線速度或改變飾紗的卷繞速度［12］，改變飾紗寬度的方法包括改變隔距片的寬度。本文重點研究通過變化雪尼爾紗線密度和雪尼爾紗的直徑調(diào)控雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)的機理。

對于雪尼爾紗，通過飾紗排列密度（m+Δm）的變化，或飾紗寬度（h+Δh）的變化，可實現(xiàn)雪尼爾紗線密度（ρt+Δρt）的變化。

則雪尼爾的線密度為：

2.1 基于前羅拉線速度調(diào)控雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)的機理

通過改變前羅拉的線速度調(diào)整芯紗的速度，從而變化隔距片上飾紗的堆積密度，改變飾紗的排列密度。通過飾紗排列密度（m+Δm）的變化，可實現(xiàn)雪尼爾紗線密度（ρt+Δρt）的變化，調(diào)控雪尼爾紗的形態(tài)結(jié)構(gòu)。其中飾紗寬度（h+Δh）保持不變，即Δh=0，則式（8）可簡化為：

2.2 基于飾紗卷繞速度調(diào)控雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)的機理

改變飾紗的排列密度可以通過改變回轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速，從而改變隔距片上飾紗的卷繞速度。改變飾紗卷繞速度也是通過變化飾紗排列密度（m+Δm），調(diào)控雪尼爾紗線密度（ρt+Δρt）的變化。飾紗寬度（h+Δh）保持不變，則基于飾紗卷繞速度調(diào)控雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)的機理同式（9），飾紗排列密度的變化（m+Δm）同式（11）。

保持前羅拉速度恒定，即Δω≠0，Δvq=0，則式（11）可簡化為：

2.3 基于隔距片寬度調(diào)控雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)的機理

改變飾紗的寬度可以通過改變隔距片的寬度來實現(xiàn)。通過飾紗寬度（h+Δh）的變化，既實現(xiàn)雪尼爾紗線密度（ρt+Δρt）的變化，又實現(xiàn)了雪尼爾紗直徑的變化，調(diào)控了雪尼爾紗的形態(tài)結(jié)構(gòu)。其中飾紗的排列密度（m+Δm）保持不變，即Δm=0，則式（8）可簡化為：

3 不同規(guī)格雪尼爾紗的紡紗工藝設(shè)計

通過分析雪尼爾紗形態(tài)結(jié)構(gòu)的調(diào)控機理，可以紡制出不同規(guī)格的雪尼爾紗。本次將通過以下3種方法進行試驗：a）保持飾紗卷繞速度和隔距片寬度恒定、變化前羅拉線速度；b）保持前羅拉線速度和隔距片寬度恒定，變化飾紗的卷繞速度；c）保持飾紗的卷繞速度和前羅拉線速度恒定，變化隔距片寬度。

3.1 基于前羅拉線速度的變化紡制雪尼爾紗的工藝設(shè)計

當(dāng)前羅拉轉(zhuǎn)速降低時，隔距片上飾紗的堆積密度增加，則飾紗的排列密度增加，雪尼爾紗的成紗線密度增大；當(dāng)前羅拉的轉(zhuǎn)速增加時，隔距片上飾紗的堆積密度降低，則飾紗的排列密度降低，雪尼爾紗的成紗線密度減小。

在XXNE-200型雪尼爾紡紗機上，選擇2根33.3 tex的果綠色原液著色長絲（浙江華欣新材料有限公司）為飾紗，2根83.3 tex的滌綸（常山縣中迪制線有限公司）為芯線紡制雪尼爾紗。其中，雪尼爾紡紗機的隔距片寬度為1.2 cm，前羅拉的直徑為3 cm，前羅拉的轉(zhuǎn)速為102 r/min，錠子的轉(zhuǎn)速為3500 r/min，回轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速為9700 r/min，計算得到前羅拉的線速度為8.3 m/min，單位捻回夾持的飾紗根數(shù)為6根。雪尼爾紗的成紗線密度可由式（3）計算得出，飾紗的排列密度和前羅拉的線速度可由式（4）和式（5）計算得到。其中，實驗的工藝設(shè)計參數(shù)如表1所示，實際測量參數(shù)如表2所示。

在紡紗過程中，雪尼爾紡紗機保持錠子轉(zhuǎn)速不變，當(dāng)前羅拉轉(zhuǎn)速降低時，雪尼爾紗的捻度會相應(yīng)增加，因此在紡制雪尼爾紗的過程中依靠改變前羅拉的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)捻度。由式（6）可以得到，在保持回轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速和錠子轉(zhuǎn)速不變的情況下，單位捻回夾持的飾紗根數(shù)保持不變。因此，當(dāng)前羅拉速度降低，而回轉(zhuǎn)頭速度恒定時，隔距片上飾紗的排列密度會隨著前羅拉轉(zhuǎn)速的降低而增加，相應(yīng)地需要增加捻回數(shù)以夾持密度增加的飾紗，由于飾紗局部的高密度堆積形成局部捻回數(shù)的增加，從而增加了單位長度飾紗的排列密度以及雪尼爾紗的線密度。

在實際紡紗過程中，由于局部捻度的快速和大量增加，高捻度區(qū)的捻度會向低捻度區(qū)轉(zhuǎn)移，捻度的增加也具有一定的限度。因此，實驗表明在實際生產(chǎn)中密度比的實際倍率無法達到4倍，最高可達到3.3倍。

3.2 基于飾紗卷繞速度的變化紡制雪尼爾紗的工藝設(shè)計

回轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速控制飾紗卷繞在隔距片上的速度，回轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速越快，飾紗卷繞在隔距片上的速度

就越快，芯紗單位捻回夾持的飾紗根數(shù)就越多，雪尼爾紗的線密度就越大?；剞D(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速越慢，飾紗卷繞在隔距片上的速度就越慢，芯紗單位捻回夾持的飾紗根數(shù)就越少，雪尼爾紗的線密度就越小。

基于飾紗卷繞速度的變化紡制捻度為420的不同規(guī)格雪尼爾紗，雪尼爾紡紗機的參數(shù)、飾紗線密度和芯紗線密度同3.1。前羅拉的線速度為102 r/min保持不變，回轉(zhuǎn)頭的初始轉(zhuǎn)速為9700 r/min。雪尼爾紗的成紗線密度、飾紗的排列密度和前羅拉的線速度可由1.4中的公式計算得到。其中，實驗的工藝設(shè)計參數(shù)如表3所示，實際測量參數(shù)如表4所示。

在保持前羅拉轉(zhuǎn)速和錠子轉(zhuǎn)速恒定的情況下，雪尼爾紗的捻度保持不變。因此在改變回轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)速的情況下是通過改變單位捻回夾持的飾紗數(shù)量來改變雪尼爾紗的飾紗排列密度，回轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速越快，單位捻回夾持的飾紗數(shù)量就越多；回轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速越慢，單位捻回夾持的飾紗數(shù)量就越少。因捻度恒定，在改變前羅拉轉(zhuǎn)速時不存在捻度的轉(zhuǎn)移，但單位捻回夾持的飾紗數(shù)量也具有一定的限度，當(dāng)單位捻回夾持的飾紗數(shù)量增加，捻系數(shù)會相應(yīng)地發(fā)生變化。

3.3 基于隔距片寬度變化紡制雪尼爾紗的工藝設(shè)計

隔距片的寬度即決定了雪尼爾紗的直徑。隔距片的寬度越大，雪尼爾紗的直徑越長，雪尼爾紗的線密度越大。隔距片的寬度越小，雪尼爾紗的直徑越短，雪尼爾紗的線密度越小。

選擇6根16.7 tex的滌綸絲（浙江華欣新材料有限公司）做飾紗，2根62.5 tex的滌綸（常山縣中迪制線有限公司）為芯線，紡制捻度為520的雪尼爾紗。其中，初始隔距片寬度為6 mm，錠子的轉(zhuǎn)速為

4850 r/min，回轉(zhuǎn)頭的初始轉(zhuǎn)速為10792 r/min，計算得到前羅拉的線速度為9.3 m/min，單位捻回夾持的飾紗根數(shù)為13根，飾紗的排列密度為70根/cm。其中，實驗的工藝設(shè)計參數(shù)和測試參數(shù)如表5所示。

在保持前羅拉與回轉(zhuǎn)頭速度恒定的狀態(tài)下，雪尼爾紗的錠子轉(zhuǎn)速與捻度也保持恒定。因此飾紗排列密度和單位捻回夾持的飾紗根數(shù)也保持不變。通過改變隔距片的寬度以改變飾紗的寬度，即改變雪尼爾紗的直徑，能夠有效且直觀地改變雪尼爾紗的粗細度。

4 不同規(guī)格雪尼爾紗紡制的雪尼爾產(chǎn)品

根據(jù)上述工藝可在雪尼爾紡紗機上通過3種方法紡制出不同規(guī)格的雪尼爾紗，基于前羅拉線速度的變化紡制的雪尼爾紗如圖6所示，基于飾紗卷繞速度變化紡制的雪尼爾紗如圖7所示，基于隔距片寬度變化所紡制的雪尼爾紗如圖8所示。

為了展示不同規(guī)格雪尼爾紗在雪尼爾織物上的

風(fēng)格特征，通過簇絨織機將以上３種方法紡制的不同規(guī)格的雪尼爾紗織制成雪尼爾簇絨地毯。在簇絨織機上將圖6的雪尼爾紗織制為簇絨地毯，其中雪尼爾地毯的毛高為2.7 cm，針距為1.5 cm，針密為1.2 cm，經(jīng)過后整理得到樣品圖如圖9所示。在簇絨織機上將圖7的雪尼爾紗織制為簇絨地毯，其中雪尼爾地毯的毛高為2.0 cm，針距為1.5 cm，針密為1.2 cm，經(jīng)過后整理得到樣品圖如圖10所示。采用圖8中編號6和編號2的雪尼爾紗通過簇絨織

機織制為雪尼爾簇絨地毯，其中，矮毛處絨高為1.0 cm，針距為0.7 cm，針密為0.9 cm，高毛處絨高為1.2 cm，針距為，1.2 cm，針密為0.9 cm，經(jīng)過染色及后整理后織得的樣品如圖11所示。

5 結(jié) 語

本文主要介紹了通過變化飾紗的排列密度和飾紗的寬度來調(diào)控雪尼爾紗的形態(tài)結(jié)構(gòu)參數(shù)，并采用雪尼爾紡紗機通過3種不同的方法調(diào)控雪尼爾紗的形態(tài)結(jié)構(gòu)，分別進行上機實驗紡制出不同規(guī)格的雪尼爾紗。通過調(diào)控雪尼爾紗的形態(tài)結(jié)構(gòu)，可增加雪尼爾紗的工藝多樣性，但仍存在諸多限制，對此總結(jié)了如下幾點不足與展望：

a）目前可數(shù)控紡紗機還無法支持在同次紡紗中連續(xù)自動更換隔距片，因此無法實現(xiàn)在同一根雪尼爾紗上變化直徑，雪尼爾紡紗機的改進可在自動更換隔距片上進行進一步的研究。

b）通過改變前羅拉線速度來紡制雪尼爾紗，飾紗的排列密度和捻度都會發(fā)生變化。若通過控制系統(tǒng)規(guī)律性地變化飾紗的排列密度，則在雪尼爾紗上會形成高密度區(qū)與低密度區(qū)，高密度區(qū)和低密度區(qū)的捻系數(shù)各不相同，同時高密度區(qū)的捻度會向低密度區(qū)轉(zhuǎn)移，捻度的轉(zhuǎn)移與飾紗排列密度的疏密以及紡紗時間具有一定的關(guān)系，但未對捻度轉(zhuǎn)移的影響因素進行探討。

c）通過變化回轉(zhuǎn)頭的轉(zhuǎn)速紡制雪尼爾紗時，單位捻回所夾持的飾紗根數(shù)會發(fā)生變化，由于受到設(shè)備限制，未對單位捻回所夾持的飾紗根數(shù)上限進行研究，若設(shè)備支持，可進一步深入研究。

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Abstract： The chenille yarn is widely used in textiles， decorative fabrics and so on. It is popular among consumers for its unique style and comfort. But currently the products of chenille yarns in our country are mainly conventional varieties， and as the market competition increases， the industry profit decreases sharply. Meanwhile， the textile industry is in a critical period of structural adjustment and transformation and upgrading. Chenille yarn products need to be innovated in order to improve their market competitiveness. Compared with the progress of chenille spinning machinery， its spinning process has received less attention. However， the improvement cost is relatively low， so the processing technology should be improved in order to control the innovation cost and enrich the product types.

By analyzing the forming mechanism ofchenille yarns， the parameters of its shape structure mainly include the linear density， the arrangement density， the diameter and the twist. In the actual production process， the linear density of chenille yarns is mainly determined by the arrangement density of the yarns. Therefore， the study focuses on the change of chenille yarn arrangement density and width of the yarns. The former is realized by adjusting the linear speed of the front roller or the rotational speed of the rotary head， while the latter depends on the width of the spacer. Based on the control of the process parameters of the above three chenille spinning machines， the spinning process of regulating the morphology and structure of chenille yarns was realized， and chenille yarns of different specifications was designed and spun. The results show that by changing the speed of the front roller and the winding speed of the yarn， the arrangement density of the yarn can be changed continuously when the same chenille yarn is spun， showing different morphological structures. When the speed of the front roller is changed， the density ratio of the yarns in the same chenille yarn can be up to 3.3 times. When the winding speed is changed， the arrangement density ratio of chenille yarns can reach 4 times. By changing the width of the spacer， chenille yarns of different diameters and widths can be spun. At the same time， all the three methods are worthy of further discussion. The change of the speed of the front roller line forms different density zones， the twist is different and shift occurs. The influencing factors need to be further studied. The change of the rotation speed of the rotating head leads to the change of the number of yarns held by the unit twist back. Due to the limitation of the equipment， the upper limit of the number of yarns held by the unit twist back is not studied. Because the existing chenille spinning equipment cannot automatically change the spacer during the spinning process， it is impossible to change the diameter on the same chenille yarn.

Through three different methods to achieve the control ofchenille yarn shape structure， we increase the diversity of the process and product adaptability of chenille yarns. This provides inspiration and reference for traditional chenille yarn product innovation， and further studies on its forming mechanism and production process， so as to improve the market competitiveness of chenille yarns with innovative products.

Keywords： chenille yarn; morphological structure parameter; density of yarn; density of yarn arrangement; mechanism of regulation; design of process