多通道轉杯紡雙色漸變紗及其面料特征

李季晗,梁鑫花,張 嬋,張 怡,趙玉春,楊瑞華

1 三通道轉杯紡

轉杯紡紡紗原理為生條或熟條經喇叭口,通過喂給羅拉和喂給板的握持輸送至高速回轉的分梳輥;表面包有鋸齒的高速回轉分梳輥將喂給板和喂給羅拉之間握持的條子分解成單纖維;纖維離開分梳輥后,喂入到纖維輸送通道內;纖維在某一點依靠離心力和轉杯內負壓氣流吸力的作用脫離分梳輥表面,并通過纖維輸送通道被送到轉杯內壁斜面;纖維在高速回轉的轉杯離心力作用下,從轉杯內壁斜面滑向凝聚槽內,并凝聚成纖維環;當引紗紗尾經假捻盤引入凝聚槽時,受到了假捻盤外轉杯回轉的加捻作用,并且加捻作用繼續延伸到轉杯內的紗條上;紗尾圍繞自身軸線轉動并不斷將轉杯凝聚槽內積聚的纖維捻入;轉杯內形成的紗線通過假捻盤和引紗管由引紗羅拉不斷引出,并交叉卷繞成筒子。普通轉杯紡紡出的實際應用紗支較低,為16.7～333.3 tex,且生產16.7 tex紗的原料必須是超細纖維。

三通道轉杯紡異步牽伸成紗工藝是通過三組分異步喂入,通過分梳輥的梳理、混合和牽伸,在轉杯中由離心力作用下再次混合并凝聚成須條,經加捻后成紗,由引紗羅拉導出形成紗線的工藝。這種成紗機構可隨機調控轉杯紡成紗的線密度及混紡比,可生產4種特種紗線：恒線密度混紡比變化、恒混紡比線密度變化、線密度混紡比均變化、線密度混紡比均不變化的紗線。在此基礎上改變喂入須條的顏色可生產段彩紗、多色彩色紡紗、彩色竹節紗、變色紗等。

三通道轉杯紡結合了數碼紡的柔性化生產和轉杯紡的快速成紗及良好的混合性。喂入的須條經由喇叭口喂入組合式給棉羅拉,在集聚羅拉的集束作用下進入到分梳區,分梳輥表面包裹鋸齒形針布,棉條通過分梳輥表面的針齒分梳,實現多組分單纖維的均勻混合,并按照設定的轉速進行高速旋轉;下梳輥配有吸口,使棉條中的雜質進一步清除,在這個過程中,有色纖維在棉條顯示單一纖維均勻混合和拉伸。經過分梳輥分梳作用后的彩色纖維在分梳輥離心力和補入氣流的影響下,沿著輸棉管道進入轉杯紡紗機的轉杯內,在轉杯的高速作用下沿著隔離盤向轉杯內壁滑動,在離心力的作用下滑動至凝聚槽,疊合呈環狀須條。在由母紗引出過程中,隨著紡紗杯的高速旋轉中產生高速旋轉氣流發生加捻過程。加捻好的紗線隨著引紗管引出,經過引紗羅拉,繞過槽筒,借助卷繞成型機構卷繞成筒子紗。

色紡紗線一般是用2種及2種以上的不同色澤或不同性能的纖維紡制成紗,由于各種纖維收縮性或上色性的差異,在紗線織成布后的整理加工中,會使布面呈現多色彩、手感柔和、表面感豐滿的風格,由混色紗織成的織物擁有當下流行的奇特朦朧的立體花紋效果和觸摸質感。

通常來說,目前我們所用染色布的加工工藝流程都是采用直接將白坯布進行染色印花或者將筒子紗直接染色的方法。但這種方法與色紡紗相比污染嚴重,所以我們選擇使用色紡紗線進行試驗。

2 試驗部分

2.1 原料和設備

原料：3 g/10 m藍白兩色羊絨粗紗。

設備：HPX-03-3B數碼紗線機、HC2K系列染色試驗編織機、YG020型電子單紗強力機、YG135G條干均勻度測試分析儀、YG172A紗線毛羽儀、Y172型纖維切片器、生物顯微鏡、VHX-5000超景深顯微鏡。

2.2 試驗步驟

試驗使用三通道轉杯紡異步牽伸機構,在此基礎上設計分梳輥速度、轉杯速度、引紗速度、轉杯內負壓、捻度、紗線特數等工藝參數,紡制不同工藝參數下的紗線。首先將藍白對應紗號的管紗置于紗架上,將紗條的一端放進喂給喇叭口;打開轉杯紡紗機對應紗線的參數表,在觸摸屏上分段設置參數;設置完畢后,取一根紗線進行引紗操作,將細紗線的一端放入引紗管,然后啟動機器,當引紗羅拉開始轉動后,且紗線的一端有一定的吸力后,迅速輕輕地將紗線勻速拉出;最后將引出的紗線置于槽筒上,并將紗線嵌入導紗鉤,防止紗線互相纏繞或滑落。由于白色羊絨粗紗喂入量由小變大,白色羊絨在細紗中含量由少變多,藍色羊絨粗紗喂入量由大變小,藍色羊絨在細紗中含量由多變少,最終紡成的細紗呈現藍白雙色漸變。

測試紡制好的紗線的強力不勻、條干不勻、毛羽等性能,整理分析測試結果,優化紡紗工藝參數。在上述最優工藝條件下,利用多通道轉杯紡異步牽伸機構,用紅、黃、藍3種顏色的棉條試紡紗線,進而獲得不同顏色組分的轉杯混紡色紗。合理設計棉條的牽伸倍數,紡制不同比例顏色組成的紗線,直接在顯微鏡下觀察紗線顏色變化。最后對組分與顏色值進行分析,調整組成紗線成分比例,獲得目標色。

對于最終紡得的藍白漸變紗,用纖維切片器制作薄而均勻的切片在生物顯微鏡下觀察紗線截面形態,在超景深顯微鏡下觀察纖維縱向形態及顏色是否達到預期效果。將藍白漸變紗線在HC2K系列染色試驗編織機進行試紡,得到樣品布。

由試驗數據結果分析,最優方案如表1、表2所示。最優方案工藝參數設置為轉杯速度18 000 r/min,分梳輥速度5 000 r/min,引紗速度20 m/min,卷繞速度20.5 m/min。同時以不同速度喂入2種顏色的羊絨粗紗,隨著引紗速度的改變,粗紗喂入量也隨之改變,引紗速度越快,喂入量越多。白色羊絨粗紗的引紗速度由0.3 m/min以每3 s增加0.3 m/min的規律遞增至2.7 m/min,然后以每3 s減小0.3 m/min的規律遞減至0.3 m/min;同時,藍色羊絨粗紗的引紗速度由2.7 m/min以每3 s減小0.3 m/min的規律遞減至0.3 m/min,然后以每3 s增加0.3 m/min的規律遞增至2.7 m/min。

表1 雙色漸變紗線工藝參數表 單位：r·min-1

表2 漸變花式紗線喂入速度參數表

3 結果和分析

圖1、圖2為根據最優方案紡出的漸變藍白色紗線。紗線的藍白顏色過渡柔和均勻,呈現包纏結構,并且毛羽較少。通過顯微鏡的觀察可以知道藍白漸變紗線的截面形態、纖維縱向形態及顏色也符合預期效果。圖3、圖4為紗線截面圖。

由藍白漸變紗線試紡得到樣品如圖5所示。試驗制得的紗線具有一定的可紡性。樣品布有2個循環,手感柔軟厚實,顏色鮮艷,具有彈性,但不挺括,沒有身骨,可以從圖5中清晰看到由藍變白再由白變藍的漸變過程。

圖1 漸變藍白色紗線(藍色∶白色=7∶3)

圖2 漸變藍白色紗線(藍色∶白色=3∶2)

圖3 藍白漸變紗線截面圖(藍色∶白色=7∶3)

圖4 藍白漸變紗線截面圖(藍色∶白色=3∶2)

圖5 坯布

織物主要以藍色為主,由于紡紗過程是分段以不同速度喂入,布面嵌有隱隱約約的白色隱條,顏色飽滿均勻,光澤好,造型新穎。樣品布身輕薄、平滑細潔、手感柔韌,布面光潔,整體立體感強。

4 結語

運用三通道轉杯紡紗工藝先使用HPX-03-3B數碼紗線機將藍白兩色羊絨粗紗紡成細紗,不斷調整參數得到了最優方案。用試驗制得的細紗紡成的樣布手感柔軟,具有一定的服用性能。

通過試驗可以知道色紡紗在應用到織物中時可以最大限度地控制色差,這樣可以提高產品的附加值,使色紡紗線有較強的產業優勢。色紡紗用的纖維原料均通過染色或原液著色專業技術,能達到染色工藝的效果,明顯減少工藝流程和降低成本,具有巨大的市場潛力和較高的附加值,而且可以提高產品品種多樣化。使用色紡紗線,可以實現多種纖維組合,解決了不同纖維交織或混紡坯布染色不能過關的難題。色紡紗是清潔生產,利用原液著色,改變了傳統工藝,實現了無排放染色,從源頭上解決了染色污染,實現了傳統紡織工業的環保創新,符合國家倡導的紡織工業綠色、環保和可持續發展戰略。