粗紗捆綁式段彩復合紗的設計與試制

蘇玉恒,朱進忠,王君蘭,邵煥煥

(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)

環錠紡是傳統的紡紗方法，優良的成紗性能使其目前仍是棉型纖維紡紗的主要方法，但它的缺點比較明顯，難以滿足大批量、高效率的紡紗要求，因此對環錠紡紗方法的改進和創新是近年來紡紗技術發展的方向之一，也是進一步提升傳統紡紗方法利用價值的重要途徑。隨著紡紗產品多樣性的需求，特別色紡紗產品的多樣性變化，環錠紡的斷續性流程恰恰成為其多樣性導入的接口，環錠復合紡技術便是其中重要的一項技術革新，誕生了“云紋紗”、“隆紋紗”、“絲雨紗”等多種新型紡紗工藝和產品[1-3]。

段彩紗是在紗線上呈現不規則粗細與色彩的花色效果的新型紗線，通常需對細紗牽伸機構進行改造，以形成可斷續喂入一種飾紗，連續喂入一種基紗的牽伸裝置，改造過程復雜[4，5]。本文以粗細紗工序的斷點為接入口，采用在粗紗條外包纏飾紗，然后經細紗工藝牽伸成紗的同時，將飾紗切成隨機片段附著在成紗表面[6，7]，形成段彩效果，在較少設備改造的條件下，紡制出了具有隨機彩段表面裝飾的新型紗線，并分析了相關的工藝要點。

1 復合紗的紡紗原理

1.1 設備改造

如圖1所示，在粗紗機上方加裝簡單的喂入紗架，利用導紗器將飾紗引入至錠翼上方，從粗紗錠翼的頂孔隨同須條一起進入粗紗錠翼，隨著錠翼的旋轉加捻將粗紗和飾紗纏繞復合在一起，由于加捻的作用，飾紗以螺旋狀纏繞在粗紗外側，形成狀如“捆綁”式的粗紗條。“捆綁”后的粗紗條效果如圖2所示。飾紗的喂入一般采用導紗器將紗條引導至錠翼頂孔正上方，隨粗紗的卷繞作用與須條一起喂入，導紗器采用鍍鉻或塑料導紗鉤，保證飾紗位置準確和減少摩擦阻力，同時取消錠翼頂端假捻器。飾紗應隨粗紗生頭時與須條一起經預加捻后纏繞在粗紗管上，纏繞圈數應在4圈以上，防止因飾紗張力的作用使起始卷繞無法進行，而產生錠翼頂端涌頭，開車失敗。

圖1 飾紗喂入裝置

飾紗的喂入也可以利用前羅拉的牽伸引導作用，從前羅拉鉗口隨牽伸須條一起喂入，這種方法喂入的飾紗較為穩定，好控制。但前羅拉喂入的飾紗由于加捻和張力的作用，易被粗紗須條包裹，而不能形成“捆綁”結構，成紗時飾紗片段會較多進入紗芯，而使段彩效果不明顯。

圖2 “捆綁”粗紗效果

1.2 飾紗的選擇

飾紗的選擇主要考慮顏色、線密度和強力。飾紗的顏色要保證成紗的外觀效果，因此顏色要鮮艷飽滿，突出設計效果，本文的試紡著重紡紗工藝的研究，在顏色選擇上未做專門設計；線密度的選擇，在不考慮成紗因素的條件下，單位長度片段中喂入的有色纖維數量多，彩色段密集，反之彩色段稀少，對成紗效果或風格有一定的影響，另一方面線密度增加則紗條強力也相應增大，在牽切時所需的牽伸力也需增大；強力是影響紡紗成功的重要因素，一般喂入的飾紗應滿足“牽必斷、不分解、不脫散”的要求，因此應在飾紗原料、捻度等的選擇上綜合考慮。本文根據紡紗條件，選擇了3種不同顏色的純棉紗作為實驗用飾紗，其基本參數如表1所示。

表1 飾紗的參數

1.3 紡紗工藝關鍵

本文采用普梳純棉紡紗工藝流程：原棉→圓盤式抓棉機(A002C型)→多倉混棉機(FA022型)→豪豬式開棉機(FA106B型)→單打手成卷機(A076E型)→梳棉(FA224B型)→并條(FA302型)(一)→并條(FA302型)(二)→懸錠式粗紗機(HY492型)(加飾紗)→細紗(FA506型)。由于本文所試制復合紗的飾紗是由粗紗車前喂入，因此前紡工序的工藝參數不受影響，一般按常規純棉工藝設計即可，關鍵工序是粗紗和細紗工序。

1.3.1粗紗工藝

在粗紗工序飾紗是直接進入加捻卷繞機構的，因此粗紗的牽伸工藝也不受影響，主要影響的是加捻卷繞部分的工藝。由于飾紗線密度相比于粗紗條要低很多，因此對粗紗直徑影響較小，對粗紗的卷繞工藝基本沒有影響，只是受退繞張力的影響會使卷繞的張力增大，由于張力主要由飾紗承擔，并不會由于張力增大而出現斷頭，但會使卷繞的緊密度增加，影響粗紗卷繞直徑的變化，應根據實際適當調整每周筒管減速的量，同時關注紡紗張力的變化；由于飾紗可以承擔粗紗的強力，因此粗紗的加捻量可適當減小，如果加捻過多，飾紗對粗紗纏繞過緊、過多，都會造成在細紗牽伸時出現須條牽不開，飾紗牽不斷的現象。粗紗基本工藝參數配置：粗紗干定量5.6 g/10 m，機械牽伸倍數6.97，后區牽伸倍數1.37，粗紗捻度2.8 捻/10 cm，羅拉加壓12×20×15×15 kg/雙錠，羅拉隔距8×22×25 mm，鉗口隔距6 mm，錠速800 rpm。

1.3.2細紗工藝

細紗是紡制本產品的關鍵工序。經粗紗工序紡制的纏繞了彩色飾紗的粗紗條需要在細紗牽伸過程中將飾紗牽斷并固著在紗線上。將飾紗拉伸斷裂是細紗工序的首要任務，一般情況下，棉紗的斷裂伸長率在10%左右，良好握持的情況下，相當于至少1.1倍的牽伸倍數，這個倍數與細紗后區牽伸接近，如果飾紗在前區斷裂會因紗條斷裂后的彈性回縮影響前區的牽伸作用，在高倍牽伸下引起紗條不勻，甚至斷裂，因此需將后區牽伸倍數設定在1.1倍以上，完成拉斷后，再進入前區，則可保證正常的牽伸成紗。進入前區的飾紗片斷必然會對前區牽伸造成影響，引起斷紗相鄰的纖維提前或推遲變速，在紗條上形成粗細節。同時鉗口隔距需適度放大，使紗段能夠順利通過鉗口避免形成斷頭。細紗基本工藝參數配置：細紗干定量2.95 g/100 m，機械牽伸倍數19.23，實際牽伸倍數18.75，后區牽伸倍數1.30，捻系數400，錠子轉速15300 rpm，鉗口3.5 mm，羅拉加壓14×10×11 kg/雙錠。

2 成紗效果分析

實際紡紗的過程中飾紗1號與3號，在細紗牽伸過程中無法正常牽斷，而頻繁出現牽不開、出硬頭等現象，無法正常成紗，2號飾紗基本可正常成紗，其成紗效果如圖3所示。

圖3 段彩紗外觀效果圖

由圖3可以看出，在紗線上有一段一段的彩色紗線纏繞，彩色紗段分布長短不齊，間隔不勻，而且還有彩紗被棉紗包住而形成的凸起粗節的特殊外觀。

2.1 成紗線密度對段彩效果的影響

粗紗定量不變情況下，改變前區牽伸，紡制出不同線密度的細紗，隨機量取不同特數的紗線50個彩色紗段的長度及彩色紗段間的間隔長度進行分析。如圖4～圖9所示。

圖4 32 tex彩紗長度頻率直方圖

圖5 21 tex彩紗長度頻率直方圖

圖6 18.5 tex彩紗長度頻率直方圖

由分布的直方圖可知，不同特數的紗線，線密度大的紡出的彩色紗段長度比較長，彩紗與彩紗間隔的平均長度較短，但紗線彩色紗段分布不均勻，段彩效果比較明顯；線密度小的紗線紡出的彩色紗段出現的個數較少，長度也比較短，紡出的彩色紗段間隔平均長度較長，彩色紗段相距較遠，但彩色紗段的長度分布比較均勻，段彩效果沒有線密度高的紗線明顯。

圖7 32 tex彩紗間隔長度頻率直方圖

圖8 21 tex彩紗間隔長度頻率直方圖

圖9 18.5 tex彩紗間隔長度頻率直方圖

2.2 粗紗定量對段彩效果的影響

分別取粗紗定量為8 g/10 m、6 g/10 m、5 g/10 m紡制出21 tex紗線，隨機量取50個彩色紗段的長度及彩色紗段的間隔進行分析，結果如圖10～圖15所示。

圖10 粗紗定量為8 g/10 m彩紗長度頻率直方圖

圖11 粗紗定量為6 g/10 m彩紗長度頻率直方圖

圖12 粗紗定量為5 g/10 m彩紗長度頻率直方圖

圖13 粗紗定量為8 g/10 m彩紗間隔長度頻率直方圖

由圖可知，粗紗三種定量紡出紗線的彩色紗段數量隨著定量的減小，離散度增加，即不同長度彩色紗段的長度更分散隨機，定量為8 g/10 m和6 g/10 m集中在較小長度，而5 g/10 m時則趨于正態分布，彩色紗段平均長度也有所增長；彩色紗段的距離分布在不同定量下均表現為較為均勻，較少有突出的集中趨勢，隨著粗紗定量的減少，有相對集中的趨勢，平均間距也有所減小。

圖14 粗紗定量為6 g/10 m彩紗間隔長度頻率直方圖

圖15 粗紗定量為5 g/10 m彩紗間隔長度頻率直方圖

3 結論

本文試制了一種段彩復合紗，通過在粗紗機上加裝喂入裝置，將飾紗在粗紗機的錠翼端喂入與粗紗復合成須條，在環錠細紗機上經過細紗牽伸區，紡制成段彩復合紗，并通過輸出和輸入的改變分析了影響段彩紗長度和間隔分布的因素。紡制的結果表明：飾紗強力的大小直接影響著細紗機牽伸區能否牽伸開及是否能正常紡紗；隨著紡制紗線特數的增大，段彩的效果會更加明顯；粗紗定量的變化對段彩效果的影響不明顯；飾紗的斷裂發生在后牽伸區的前區較多，其中紗線越細斷裂位置越靠前；由于飾紗是以捆綁方式與粗紗條進行合并進入細紗牽伸的，牽伸過程中飾紗螺旋纏繞，并且隨著斷裂及退捻作用會在牽伸過程中在須條內轉移，因此成紗后在其紗體上存在不同的表現，有較明顯的纏繞或伸出紗體，也有被捻入紗條而不能呈現，也有半顯露狀態，段彩效果變化較大，因而仍需進一步就牽伸、捻度、紗號等粗細紗工藝參數進行優化實驗，以獲得最佳的效果。