轉杯斷續復合色紡紗的研制

蘇玉恒,朱進忠,王君蘭,楊 莉

(1.河南工程學院 紡織新產品開發河南省工程實驗室,河南 鄭州450007;2.鄭州市君友紡織品織造有限公司,河南 鄭州450048)

隨著中國紡織產業結構的不斷優化轉移,除了不斷提高優質棉紗線和多組分非棉紗線的比重外,開發新型結構紗線和花色紗線已經成為許多企業產品開發的重要方向[1],很多研究機構和專業院校也投入科研力量開展新型紗線的技術研發。有將花式紗與色紡技術相結合開發出竹節花色紗、段彩色紡紗、花色包芯線等;也有利用傳統環錠紡的加工特點,在進行簡單設備改造基礎上開發出的斷續復合紗,如隆紋紗、云紋紗、絲雨紗等[2－3]。江南大學開發的多通道數碼紡紗技術使紗線在色彩和結構變化上更加多變[4],這種新型紗線的開發在環錠領域發展的同時,也延伸到了轉杯紡紗領域[5－6],在多年前轉杯復合包芯紗、竹節紗研究的基礎上,基于多通道的花式數碼轉杯紡紗技術也日漸成熟[7]。而轉杯紡紗作為粗特紗領域占主導地位的紡紗方法,在紡紗產業中占較大比重,因此在不改造轉杯紡設備的條件下設計開發新型紗線,是產品多樣化的一種路徑。

提出了在轉杯紡紗機上,不對設備做任何改造,通過對轉杯紡工藝和喂入飾紗的優選,試制出了彩色斷續復合紗的方法。

1 紡紗原理

所謂斷續復合紗是在紡紗的某個環節,在原有基紗喂入的基礎上,增加一個以上的飾紗喂入,采用主動或被動的方法,使喂入的飾紗斷裂為隨機的長度片段附著在基紗表面,形成沿紗線長度方向斷續出現彩色片段的復合彩色紗線[8]。例如隆紋紗便是在細紗機上將飾紗與粗紗同時喂入牽伸系統,利用細紗的高倍牽伸將飾紗牽切為隨機片段,捻附在紗體表面紡制而成。轉杯紡紗機雖然沒有羅拉牽伸系統,但在給棉羅拉和分梳輥之間卻存在1 000倍以上的梳理牽伸,可將須條和飾紗梳斷,再進入轉杯后合梳形成復合紗。本文所采取的方法是在轉杯紡紗時,將一定根數的飾紗與棉條一起直接通過給棉羅拉喂入紡紗器,進入分梳輥,飾紗會在喂給羅拉和分梳輥之間速度差產生的張力和分梳力作用下被牽斷,斷裂后的飾紗一部分與須條一起被分梳輥梳理成單纖維狀態,與棉纖維混合;一部分沒有被分梳輥分梳開的飾紗片段則附著在基紗上,還有一些較大片段會被紡紗器的排雜系統排出機外,最終紡制出的紗條具有深淺、長短隨機變化的彩色復合效果。

2 紡紗工藝關鍵技術

根據成紗機理和試制分析,影響紡紗正常進行和成紗效果的關鍵因素是飾紗性能和根數選擇、轉杯分梳輥參數選擇等。

2.1 飾紗選擇

2.1.1 性能

飾紗的主要影響因素是紗線的強度和捻度。與環錠復合紗對飾紗的要求一樣,轉杯紡復合紗的飾紗同樣要求“牽必斷,不脫散”,但同時由于轉杯紗采用的是分梳輥梳斷的方式,在加工過程中,對飾紗強力的要求更低,而對捻度的要求則更高些,由于喂棉羅鉗口的握持力沒有細紗羅拉高,且轉杯紡喂入棉條的線密度更高,造成喂棉羅拉對飾紗的握持力足,而分梳輥轉速較高,對紗條的拉牽沖擊較大。當飾紗強力較高時,未斷裂的飾紗將出現纏繞分梳輥現象,不僅無法成功紡出復合紗,也使正常紡紗難以進行,甚至損壞分梳輥,即使有時紡紗能正常進行,若強力不合適,也會出現間歇性纏繞分梳輥現象。因此在紡紗的試紡階段應密切關注分梳輥的工作情況。

飾紗必須有較高的捻度,目的主要是為了防止飾紗的脫散,從而影響裝飾的效果,但捻度提高后也會帶來斷裂的問題,或斷裂的片段過長而被排雜系統排出,影響到成紗效果。為適應這種低強高捻的需要,在飾紗的原料選擇和線密度設計上應采取適當的措施。受試驗條件限制,本次試制選取的是表1所示的3種飾紗,但在實際紡紗時,1號和3號飾紗均不能夠正常成紗,最終完成試制的是2號飾紗。因此飾紗宜選擇棉型轉杯紡紗線。

表1 飾紗參數

2.1.2 根數

飾紗根數的選擇影響到紡紗過程和成紗效果。受轉杯紡紡紗特點的影響,轉杯復合紗紡制時喂入的飾紗并不能全部完整保留下來,形成明顯的彩色紗段。而是一部分會被分梳輥分解成單纖維混入紗條形成混色效果,還有一部分會被當成雜質排出,因此在紡紗時紡紗器會有較多的彩色紗段落棉,這樣就造成飾紗的利用率下降,當采用單根飾紗喂入時效果不明顯。通過逐步增加根數的辦法進行了試紡,當增加到4根后,產生牽不斷和嚴重分梳輥纏繞現像。圖1為分別采用1、2和3根飾紗時的成紗效果,可以直觀的看出1號、2號、3號紗線的藍色程度依次加深,彩色紗斷數量依次增多。

2.1.3 顏色

顏色的選擇與成紗效果有關。一般應根據產品需求進行選擇,同時考慮轉杯復合紗的彩色片段并不像環錠紡紗那樣突出,而由色彩突出的片段與混色片段相融合的效果,片段間似有漸變過渡的狀態,因而適合具有混沌朦朧效果的產品。

圖1 復合紗的成紗效果

2.2 工藝參數

2.2.1 飾紗喂入

如圖2所示,轉杯斷續復合紗的飾紗喂入一般生頭時隨棉條一起喂入集棉器,由結棉羅拉牽引進入紡紗器,不需要專門的喂入機構,為縮短飾紗喂入的距離,防止意外脫圈、糾纏、斷裂,也可以在條筒一側安放支架,放置紗筒,以保證飾紗順利退繞喂入。

圖2 轉杯斷續復合紗成紗工藝示意圖

2.2.2 工藝參數設計

轉杯紡關鍵工藝參數在分梳輥,較快的分梳輥速度對斷裂飾紗有利,但飾紗的斷裂紗段易被分解或排出機外,影響成紗效果;過慢的分梳輥速度則對拉斷飾紗不利,同時也不利于纖維向轉杯轉移。因此在進行紡紗時,應仔細觀察成紗效果和排雜內容,同時關注分梳輥的纏繞等因素對分梳輥速度進行優選,條件許可的情況下也可以對分梳輥的齒密進行優選,本文僅對分梳輥的轉速進行了調整優選。轉杯紡所用工藝參數是：細紗干定量6.31 g/100 m;總牽伸倍數60.9;捻系數441;給棉羅拉轉速9.37 r/min;分梳輥轉速7 193 r/min;引紗速度174.7 r/min。

3 彩色復合紗效果分析

3.1 分析方法

分別隨機從1號、2號、3號紗線中各取出1 m,數出1 m紗線上的彩點個數,取樣180次,得出各紗線彩點個數的頻率分布。

隨機從紗線某處量取,連續記下每相鄰2個彩點之間的間距,得出180個數據,做出直方圖,分析紗線彩點間間距分布狀態。

隨機從紗線某處量取,連續記下每個彩點的長度,得出180個數據,做出直方圖,分析紗線彩點長度的分布狀態,對紗線彩點長度的總體分布狀態進行推斷。

3.2 效果評價

3.2.1 彩點個數

表2為3個試樣每米紗線上彩色紗段數的分布情況。根據表2數據可以得出,隨著飾紗喂入根數的增加,紗線每米的彩點個數會隨之減少,但每米彩點的個數不少于5個。

表2 每米紗線上彩點個數分析 單位：個·m-1

3.2.2 彩色紗段間距

圖3－圖5是1～3號紗樣的彩色紗段間距分布的頻率直方圖。從彩色紗段的間距分布情況看出,1號紗樣彩色紗段間距分布的范圍在0.5～21.4 cm之間,較為集中的長度在0.65～5.85 cm之間,平均長度4.65 cm;2號紗樣彩色紗段間距分布的范圍在0.5～21.5 cm之間,較為集中的長度在0.5～5.65 cm,平均長度4.37 cm;3號紗樣彩色紗段間距分布的范圍在0.5～13.7 cm之間,較為集中的長度在0.45～5.75 cm,平均長度3.66 cm。

3.2.3 彩色紗段長度

圖6－圖8是1～3號紗樣的彩色紗段長度分布的頻率直方圖。從彩色紗段的長度分布情況看,1號紗樣彩色紗段長度分布的范圍在0.45～9.65 cm之間,較為集中的長度在0.45～5.05 cm,平均長度3.11 cm;2號紗樣彩色紗段長度分布的范圍在0.45～11.95 cm之間,較為集中的長度在0.45～5.05 cm,平均長度3.27 cm;3號紗樣彩色紗段長度分布的范圍在0.45～11.95 cm,較為集中的長度在2.75～9.65 cm,平均長度6.71 cm。

圖3 1號紗樣上彩色紗段間距分布

圖4 2號紗樣上彩色紗段間距分布

圖5 3號紗樣上彩色紗段間距分布

3.2.4 總體比較

從彩色紗段的參數分布情況看,彩色紗斷的分布具有較強的隨機性,符合段彩紗的特征。表3匯總了彩色紗段的主要特征參數,從對比結果可見,隨著喂入飾紗根數的增加,轉杯斷彩復合紗的彩點分布越緊湊,彩點長度增加,外觀上看藍色程度越深。

圖6 1號紗樣上彩色紗段的長度分布

圖7 2號紗樣上彩色紗段的長度分布

圖8 3號紗樣上彩色紗段的長度分布

表3 彩色紗段特征參數匯總

4 結語

在轉杯紡紗機上通過與須條一起喂入彩色飾紗來紡制具有段彩效果的復合紗是可行的,并不需進行專門的設備改造,紡紗工藝簡單易于實現。經篩選性能合適的飾紗后,喂入不同根數的飾紗紡制出具有隨機分布的彩色紗段的復合紗,彩色紗段長度、間距、數量隨機分布,且有部分飾紗被分梳輥分解后與基紗纖維混色形成朦朧過渡效果,具有特殊的深淺變化外觀。在紡制過程中通過改變喂入飾紗的根數,可以使彩色紗段的分布特征有所變化,從而可以豐富產品的種類,也可以嘗試喂入2～3個不同顏色的飾紗,紡制更加多彩的產品。在紡紗過程中對紡紗影響最大的因素是飾紗的篩選,特別是紗的種類、強力和捻度等;而分梳輥轉速的優選是保證紡紗順利進行、減少飾紗損失和獲得最佳效果的手段。從紡紗過程和成紗效果來看,復合紗在紡制過程中易出現纏繞分梳輥現象,初期纏繞對成紗影響不大,在連續長時間生產情況下,會使成紗質量下降,成紗棉結、粗節增多,直至不能正常紡紗,也可能損傷分梳輥,因此初期對飾紗強度和分梳輥轉速的優選非常重要;成紗效果方面,分梳輥對飾紗的分解作用較強,復合紗彩色紗段的色彩并不一致,較多紗段顏色會比正常飾紗淺且細,較長片段的色紗段色彩會較為突出。因此轉杯復合紗的紡制仍需在工藝上進行較多的優化。