捻系數對溢彩紗性能的影響

王 丹 徐伯俊 劉新金 蘇旭中

(江南大學，江蘇無錫，214122)

1 研究背景

隨著時代的發展，生活水平的提高，人們對織物的外觀和質量有了更高追求[1]。花式色紡紗線及其織物備受消費者的喜愛和關注，逐步成為一種流行趨勢[2]。由色紡紗構成的織物，具有三維立體混色效果，色彩自然且朦朧感強，既迎合了現代消費者個性化、時尚化的追求，又滿足了低碳環保的服飾消費理念[3-4]。21世紀以來，隨著我國紡織行業產品結構的不斷調整，很多企業將傳統環錠細紗機的紡紗新技術，創新性地遷移至粗紗工序，開發出具有特殊風格的新型花式色紡紗線，如隆紋色紗、竹節色紗、絲雨色紗等[5-7]。

色紡花式紗生產過程中常見的問題：一方面由于紡紗方法特殊，色紗混和差，紗線條干均勻度差，絡筒和織造工序中容易斷頭，布面產生疵點影響布面花色效果[8]；另一方面花式色紡紗在產品風格確認上有一定難度，需要進行反復試樣，達到與用戶要求相接近的花色效果，工作量大，隨機性強[9]。本文在粗紗賽絡紡的基礎上，將1根本色棉條與1根有色粗紗同時從粗紗機后羅拉喂入，經牽伸加捻紡制出溢彩粗紗，然后將溢彩粗紗直接喂入細紗機,紡制出具有獨特彩霞般、花色效果柔和、色澤新穎的溢彩紗線。

本文針對捻系數對溢彩紗成紗性能及花色單元周期規律的影響進行研究，優化得出生產14.7 tex溢彩紗的較優捻系數，給出了一種計算溢彩紗單元周期規律的方法，并比較不同成紗捻系數的溢彩紗花色單元周期長度與捻度的關系。

2 捻系數對成紗影響

2.1 粗紗工藝設計

溢彩紗的紡制是將細紗賽絡紡前移至粗紗工序，改變將棉條單獨喂入粗紗機進入牽伸區加捻成紗的現狀[10]。本試驗將傳統的粗紗機進行改造，在粗紗機導條架上方加裝一定數量的粗紗吊錠，安放粗紗，確保粗紗穩定退繞；將粗紗機單喇叭口改為大小不一的雙喇叭口，其中大喇叭口直徑為9.3 mm，小喇叭口直徑為4.0 mm，大小喇叭口間距6.2 mm。試驗原理如圖1所示。

圖1 溢彩粗紗紡紗原理

1-有色粗紗；2-本色棉條；3-雙喇叭口；4-四羅拉雙短膠圈；5-彈簧搖架；6-溢彩粗紗

圖1中，有色粗紗1(飾紗)與本色棉條2(基紗)一同經雙喇叭口3(條子由直徑較大的喂入)喂入粗紗機后羅拉，經過四羅拉雙短膠圈4配彈簧搖架5加壓牽伸后，加捻卷繞成溢彩粗紗6，然后將溢彩粗紗直接喂入細紗機生產溢彩紗。

本試驗是在THC2015型全自動落紗粗紗機上進行，分別紡制捻系數為105、115、125、135的溢彩粗紗，粗紗工序主要工藝參數配置：本色棉條16.2 g/5 m，有色粗紗4.4 g/10 m，溢彩粗紗定量6.0 g/10 m；牽伸6.14倍，牽伸效率0.98。因為小規模試驗性生產，所以選擇較小的錠翼速度，設定為800 r/min。

2.2 細紗工藝設計

細紗試驗在QFA1528型細紗機上進行。將4種捻系數溢彩粗紗直接喂入細紗機，分別生產捻系數為310、330、350、370、390，線密度為14.7 tex的溢彩細紗。細紗工序主要工藝參數配置：牽伸40.82倍；隔距塊3.0 mm；鋼絲圈4/0#；錠速10 000 r/min。

2.3 性能測試及分析

2.3.1 性能測試方法

由4種捻系數溢彩粗紗分別紡制了5種不同捻系數溢彩細紗，對其進行相關性能的測試。測試時，標準環境條件均為相對濕度(65±4)%，溫度(20±2)℃。

使用YG068C型全自動單紗強力儀測試不同捻系數溢彩紗的斷裂強力、斷裂伸長率等指標。試驗參數設置：試樣上下夾持(500±1)mm，拉伸速度為500 mm/min，預張力為0.50 cN/tex，每管紗測試20次，取其平均值。

使用USTER TESTER5-S800型全自動紗線檢測儀測試不同捻系數溢彩紗條干CV、毛羽等指標。測試速度為400 m/min，每管紗測試20次，取其平均值。

2.3.2 溢彩粗紗捻系數對成紗強力影響

溢彩紗強力與粗紗捻系數關系如圖2所示。由圖2可以看出，在同一細紗捻系數水平下，隨著溢彩粗紗捻系數的增大，紗線強力基本呈現先上升后下降趨勢；捻系數在105水平時，紗線強力較低，捻系數在115、125水平時，紗線強力有較大的提高，繼續增加粗紗捻系數，部分溢彩細紗強力反而有所下降。

分析原因：溢彩粗紗捻系數太小時，有色飾紗纖維與無色基紗纖維之間接觸面積較小，抱合程度差，纖維之間摩擦力低，該溢彩粗紗在細紗機上牽伸時須條松散，造成紗線細節增多，拉伸時，纖維之間容易滑脫，導致紗線強力較低，容易斷頭；隨著溢彩粗紗捻系數增大，溢彩紗強力有所提高，溢彩粗紗的紡制是將條子與粗紗同時喂入，粗紗的加入改變了條子原有的纖維分布，基紗纖維與飾紗纖維相互融合重新排列，適當加大捻系數，可使基紗纖維之間、飾紗纖維之間、基紗與飾紗纖維之間較好的抱合在一起，纖維之間接觸面積變大，摩擦阻力增加，在細紗機牽伸區具有較好的摩擦力界分部，使纖維不提早變速，變速點前移且穩定，從而溢彩細紗條干均勻且強力較好；繼續增大溢彩粗紗捻系數時,可以看出溢彩紗強力反而下降，這是因為粗紗捻系數過大時，進入細紗機牽伸區內的纖維并沒有全部重新伸直排列，部分纖維仍抱合纏繞在一起，纖維分離程度低，彎鉤纖維較多，伸直平行度差，牽伸過程會出現牽伸不勻，從而細紗粗節增多；其次溢彩粗紗捻系數過大，會增加在細紗機上的牽伸力，易引起膠輥打滑，造成斷頭增加。綜上所述，粗紗捻系數對溢彩紗成紗強力影響較為顯著，實際生產中，溢彩粗紗捻系數應根據需要適當選擇。

圖2 成紗強力與粗紗捻系數的關系

2.3.3 溢彩粗紗捻系數對成紗毛羽、條干的影響

溢彩紗毛羽、條干與粗紗捻系數關系如圖3、圖4所示。

圖3 毛羽H值與粗紗捻系數的關系

圖4 成紗條干CV與粗紗捻系數的關系

由圖3和圖4可以看出，同一溢彩細紗捻系數水平下，隨著粗紗捻系數的增加，溢彩紗毛羽H值和成紗條干CV值基本呈現上升趨勢。這是因為：一方面隨著粗紗捻系數的增加，纖維之間抱合力增大，纖維間摩擦阻力變大，溢彩粗紗單位長度內捻回數較多，進入細紗機牽伸區后，由于纖維間摩擦阻力較大，纖維伸直分離程度差，部分纖維糾纏在一起，導致牽伸區內纖維排列整齊度差，牽伸力不勻，紗線容易形成粗細節，成紗條干惡化，條干不勻增加；另一方面在生產溢彩粗紗時，飾紗纖維經過再次的牽伸加捻后，導致溢彩粗紗紗條內短纖維數量增加，在紡制溢彩細紗時，牽伸區內浮游纖維數量多，纖維變速點分布不集中，纖維像邊緣擴散從而惡化成紗條干，紗體毛羽增多。其次在試紡過程中，粗紗捻系數過大時，在紡制溢彩紗時易引起膠輥打滑。由于溢彩紗獨特的成紗結構，所以在紡制時，應根據實際情況選擇合適的溢彩粗紗捻系數，以保障成紗條干，減少毛羽。

2.3.4 細紗捻系數對成紗性能的影響

成紗強力與細紗捻系數的關系如圖5所示。由圖5可以看出，在相同的溢彩粗紗水平下，溢彩細紗成紗強力隨成紗捻系數的增加基本呈現增加趨勢，捻系數在350～380之間有較大幅度的增加，隨后幅度減小。這是因為：溢彩紗特殊的成紗結構使其粗紗毛羽較多，適當的增大細紗捻系數，可使紗體表面較多的纖維被卷入紗體，單位截面內承受外力的纖維根數增加，纖維間間接觸面積增大，摩擦阻力增加，因此紗線強力有所提高；但過高的成紗捻系數會使紗條中粗細節增加，成紗條干惡化，如圖4所示；從圖3也可以看出，在相同的溢彩粗紗捻系數下，隨著成紗捻系數的增加，紗線毛羽有所減少。因此在選擇溢彩紗成紗捻系數時，可根據用途要求綜合考慮選擇適當的捻系數。

圖5 成紗強力與細紗捻系數的關系

3 溢彩紗成紗周期規律

3.1 研究方法

溢彩紗的紡制是將賽絡紡前移至粗紗工序，是一種新型的復合紡紗方法。據調查，目前溢彩紗的生產技術尚未成熟，在實際生產中，工廠需要通過大量的試紡試驗來達到用戶所需要的花式規律。本文采用長度測量法對溢彩紗單一加捻螺旋花色單元周期進行研究，給出了溢彩紗縱向表面纖維覆蓋規律，計算單元周期長度。從溢彩紗段上隨機選取2 m試樣，色段周期實物圖和模型圖如圖6(a)和圖6(b)所示。

(a)色段周期實物圖

(b)色段周期模型

圖6 色段單元周期實物與模型

利用VHX-5000型超景深三維數碼顯微鏡實測該紗段每個單元周期的紅色飾紗纖維段長度lr、無色基紗纖維段長度lb和紅白纖維交替變換的單元周期長度l。根據面積比等于長度比的幾何關系，單元周期顏色交替覆蓋比S和單一加捻螺旋的周期即單元周期t計算如下。

紅色纖維覆蓋比Sr：

(1)

本色纖維覆蓋比Sb：

(2)

交替變換的單元周期長度l：

l=lr+lb

(3)

單元周期t：

(4)

式中：lr、lb分別為紅色(飾紗纖維)、本色(基紗纖維)在紗線表面的覆蓋長度(mm)；Sr為紅色纖維在紗線表面覆蓋比、Sb為本色纖維在紗線表面覆蓋比；l為單元周期長度；t為10 cm內單元周期個數。

3.2 結果分析

在粗紗線密度115的水平下，分別測量不同捻系數的溢彩細紗2 m試樣中各段紅色飾紗纖維覆蓋長度lr、本色基紗纖維覆蓋長度lb和單元周期長度l，取其平均值；并計算紅色纖維、本色纖維在紗線上的覆蓋比Sr、Sb、單元周期t以及單元周期長度l方差；同時利用Y331A型捻度測試儀對紗線捻度進行實際測量，并計算單元周期t與實測捻度之比即相關系數。結果見表1。

表1不同捻系數溢彩紗單元周期及覆蓋比

細紗捻系數lr/mmlb/mml/mmSrSbSr∶Sbt/個·(10 cm)-1捻度/捻·(10 cm)-1相關系數單元周期長度l方差3103303503703900.6310.5970.5540.5320.5100.6450.6220.5670.5430.5271.2761.2191.1211.0751.0370.4950.4890.4940.4950.4920.5050.5100.5060.5050.5080.9800.9580.9760.9800.96478.36982.03489.20692.76496.43280.85486.07191.28796.503101.7190.9690.9530.9770.9610.9482.12×10-56.08×10-56.20×10-61.98×10-51.82×10-5

從表1可以看出，隨著成紗捻系數的增加，單元周期長度l依次逐漸減小；單元周期t依次逐漸增多；表中Sr和Sb相差較小，單元周期內有色飾紗纖維覆蓋面積Sr與無色基紗纖維覆蓋面積Sb之比接近于1，可見有色飾紗纖維和無色基紗纖維在紗體表面分布較均勻，幾乎等長度分布，花色分布比較規律，呈現周期性變化；根據測量法所計算出的單元周期t與所測紗線實際捻度十分接近，單元周期t與紗線實際捻度之比即相關系數近似于1，可見溢彩紗線花色單元周期接近紗線捻度。圖7為VHX-5000型超景深三維數碼顯微鏡下不同捻系數溢彩紗縱向纖維覆蓋圖，放大倍率100。

從圖7中可以看出，飾紗纖維與基紗纖維走向相一致，在縱向上呈現半包纏螺旋規律；不同成紗捻系數的溢彩紗線單元周期長度不同，但有色飾紗纖維覆蓋長度與無色基紗纖維覆蓋長度相接近，花色分布較規律，呈現一種彩霞般花式效果，具有較強的立體感。因此實際生產中，可以通過選取不同的成紗捻系數生產不同的單元周期和單元周期長度的溢彩紗。

(a)細紗捻系數310單元周期

(b)細紗捻系數330單元周期

(c)細紗捻系數350單元周期

(d)細紗捻系數370單元周期

(e)細紗捻系數390單元周期

4 結論

(1)通過采用4種不同捻系數的溢彩粗紗分別紡制5種不同捻系數的溢彩細紗，對其強力、毛羽及條干進行測試，結果表明：由于溢彩紗特殊的成紗結構和方法，在紡制溢彩粗紗時宜設計較小的溢彩粗紗捻系數，提高紗線均勻度，適當提高溢彩細紗成紗捻系數以達到減少毛羽，提高紗線強力的目的。

(2)采用長度測量法給出了一種計算溢彩紗花色周期規律的方法，給實際生產提供了參考；通過選取不同的成紗捻系數可生產不同的單元周期和單元周期長度的溢彩紗。同一成紗線密度水平下，捻系數不同，紗線的單元周期不同，捻系數越大，單元周期長度越小，單元周期增加，并且與成紗捻度相接近，相關系數近似于1；溢彩紗縱向表面飾紗纖維覆蓋面積略小于基紗纖維覆蓋面積，但相接近，花色分布較均勻，色彩柔和且具有立體感。