純棉噴氣渦流色紡紗成紗質量的影響因素分析

楊克孝 虞明聰 孫江挺

（百隆東方股份有限公司，浙江寧波，315200）

傳統環錠色紡紗因其面料具有獨特的“麻灰”立體效果，被廣泛應用于T 恤、家居服、家紡等領域。噴氣渦流紡作為一種新型紡紗方式，改變了傳統環錠紡流程長、效率低、用工多等缺點，僅僅用10 多年的時間便得到廣泛推廣［1］。我公司將色紡與噴氣渦流紡紡紗方式相結合，不僅解決了噴氣渦流紡產品單一的不足，而且提高了生產效率，節約了成本。噴氣渦流紡紡紗速度是傳統環錠紡的20 倍～30 倍，因此對原料、環境溫濕度、紡紗參數等都有更高的要求［2］。本研究以純棉噴氣渦流色紡紗為例，分析原料、環境溫濕度、噴氣渦流紡紗參數對成紗質量的影響。

1 試驗方案設計

試驗所用色棉原料為寶藍色，分別采用10%、50%、100%3 種含量的寶藍色棉；紡紗環境溫度分別為20 ℃、30 ℃、40 ℃，相對濕度分別為30%、50%、70%；在 紡 紗 速 度300 m/min～400 m/min，噴嘴氣壓0.45 MPa～0.55 MPa 條件下進行試紡，并對所紡制的紗線進行測試分析。采用MVS 870 型噴氣渦流紡紗機，試紡紗線號數均為19.7 tex，其他主要紡紗參數：棉條定量19.5 g/5 m，喂入比1.0，卷繞比1.0，總牽伸198倍，紡紗速度350 m/min，紡錠型號M。

2 工藝流程

將原棉和色棉按一定比例進行配棉后，采用人工混和的方式進行初步混和，然后將配好的原料按以下流程進行。

A002D 型圓盤抓棉機→A006B 型混棉機→A036C 型豪豬開棉機→A092 型雙棉箱給棉機→A076 型成卷機→A186D 型梳棉機→FA306 型并條機（預并）→JSF360 型條并卷機→JSA360 型精梳機→D45 型并條機→MVS870 型噴氣渦流紡紗機

3 原料對成紗質量的影響

色紡紗紡制需要將白棉先進行染色處理，再按所需比例與白棉進行配棉［3］。白棉經過染整前處理、染色、烘干等環節后質量通常會比原棉差。因此，色棉比例的高低將直接影響噴氣渦流紡的生產效率和紗線質量。本次試樣使用白棉染色前后的纖維品質差異見表1。

表1 白棉染色前后品質差異表

3.1 原料中色棉比例對紗線質量的影響

試樣選擇3 種不同色棉比例的原料進行試紡，即寶藍棉比例分別為10%、50%和100%，前紡全部采用100%精梳，并條工序經過三道并合工藝。所得3 種JC 19.7 tex 色紡紗試樣在標準條件下的測試結果見表2。

表2 3 種不同色棉比例紗線的質量指標對比

由表2 可知，原料中色棉比例的高低對噴氣渦流紡紗線的條干CV 和粗節沒有明顯的影響，但是對其他質量指標均有較大的影響，特別是隨著色棉比例的增加，紗線斷裂強度和生產效率均出現明顯的下降趨勢，這是因為經染色后的棉纖維強力下降，短絨率增加，從而導致紗線質量指標變差。因此，在配棉時需要著重考慮原料中色棉的比例，在生產相對深色的品種時，由于色棉比例高，需要挑選品質相對較好的白棉進行染色，并要求其短絨率小于13%，單纖斷裂比強度大于4.2 cN/dtex，馬克隆值在4.1～4.6，進而保證紗線質量和生產效率。色棉比例對紗線明顯色結的影響主要表現為淺中色品種的色結更多，主要是因為色棉比例為10%品種的夾花效果明顯，色結比較突顯；色棉比例為50%品種的色棉和白棉都比較容易產生色結，因此色結比例更高；色棉比例為100%品種的顏色飽和度高，總體顏色單一，不容易產生色結［4］。為了避免淺中色品種色結的產生，選用的色棉線密度應該偏粗些，原料棉結盡量控制在25 粒/g 左右，或者可以選擇精梳棉條進行染色。

3.2 原料中色棉品質對紗線質量的影響

試樣選擇色棉比例為100%品種，分別選擇3種不同等級的色棉進行試紡，色棉質量見表3，對應所紡紗線的質量指標見表4。

表3 3 種不同色棉的質量指標

由表4 可知，纖維原料的質量對噴氣渦流色紡紗質量的影響顯著，表現為原料中纖維長度越長、細度越細，成紗的斷裂強度條干等相對較好；且當纖維長度接近時，纖維細度越細，單纖斷裂比強度越高，紗線的強力也能得到明顯提升。但對于噴氣渦流色紡紗產品質量，不僅要關注纖維強力、條干指標，更要關注紗線是否存在明顯的色結，且在保證紗線質量的同時盡量降低原料成本。因此，根據FZ/T 12014—2014《針織用棉色紡紗》標準技術要求，綜合考慮選擇方案2 生產。

表4 3 種不同色棉原料的紗線質量指標

4 環境溫濕度對成紗質量的影響

噴氣渦流紡車間的環境溫濕度是直接影響紗線質量和生產效率的一個重要因素，其波動時對纖維的物理性能以及設備的運行狀態都會產生一定的影響。由于純棉噴氣渦流色紡紗是通過纖維染色后進行紡紗，可紡性能降低。因此，合理控制溫濕度對于提高紗線質量顯得至關重要。

我們通過空調設備對車間溫度和相對濕度進行設定，為了能更準確地分析車間環境溫濕度對噴氣渦流紡紗線質量的影響。我們選擇溫度區間20 ℃～40 ℃，相對濕度區間30%～70%進行試紡試驗。試驗結果顯示，當溫度為20 ℃時，對紗線質量指標影響不顯著；當溫度為30 ℃時，隨著相對濕度的變化，紗線質量的差異有明顯的變化，主要表現為相對濕度58%時紗線斷裂強度最高；當溫度為40 ℃時，紡紗質量和生產效率均表現較差。其主要原因：一方面溫度太高不適宜設備的正常運轉，環境舒適度差也影響工人的操作；另一方面隨著溫度的上升，染色纖維表面的染料堆積在牽伸部件的表面，從而影響紗線的質量和生產效率。因此，建議生產純棉噴氣渦流紡紗時，棉纖維回潮率控制在7.2%，環境溫度30 ℃左右，相對濕度58%時比較適合。

5 噴氣渦流紡工藝參數對成紗質量的影響

噴氣渦流紡在紡紗時，利用空氣的渦流使長纖維向紗線的中心集聚，而短纖維向外層包纏，這樣的特殊結構使噴氣渦流紡紗具備紗線毛羽少、面料挺括等多種優異的特性［5］。噴氣渦流紡紡紗工藝主要由牽伸部分、噴嘴部分及卷繞部分組成，其中紡紗速度和噴嘴氣壓的變化將直接影響紗線的手感和紗線質量。因此，本研究重點分析這兩個工藝參數對紗線質量的影響。

選用色棉比例為50%的JC 19.7 tex 紗線品種，采用正交試驗優選紡紗速度和噴嘴氣壓。紡紗 速 度C 的三水平C1、C2、C3分 別為300 m/min、350 m/min、400 m/min；噴嘴氣壓D 的三水平D1、D2、D3分 別 為0.45 MPa、0.50 MPa、0.55 MPa。試驗設計及結果分析具體見表5 和表6。

表5 正交試驗方案及測試結果

由表5 可知，紡紗速度對紗線斷裂強度和生產效率的影響較為明顯。主要表現為，隨著紡紗速度的加快，紗線的斷裂強度呈下降趨勢，生產效率也相應下降。這是由于紡紗速度提高后，纖維在紡錠中集聚包纏的時間減少，使得纖維間的包纏相對松散，從而導致紗線手感相對柔軟，強力也相對較低，紗線斷頭率增加，生產效率也變低［6］。噴嘴氣壓大小對纖維尾端的作用有一定影響，因此當紡紗速度不變，而噴嘴氣壓加大時，從一定程度彌補了紗線松散的結構，使得紗線的強力得到一定改善，總體呈上升趨勢。特別是在紡紗速度較高（350 m/min ～400 m/min）時，隨著噴嘴氣壓的增加，紗線斷裂強度變化較明顯；在紡紗速度較低（300 m/min）時，紗線斷裂強度隨噴嘴氣壓變化不明顯。當噴嘴氣壓一定時，紗線條干CV 隨著紡紗速度的增加，總體呈上升趨勢；當紡紗速度一定時，噴嘴氣壓在0.5 MPa 時的條干CV 最佳。紡紗速度和噴嘴氣壓對紗線粗細節也有一定的影響。綜合分析，確定較優工藝方案為紡紗速度300 m/min，噴嘴氣壓0.5 MPa。

表6 正交試驗結果極差分析表

6 結論

（1）純棉噴氣渦流色紡紗中色棉比例越高，紗線斷裂強度和生產效率均會出現明顯的下降趨勢，但對條干CV 的影響沒有表現出明顯的正相關。

（2）色棉比例相同時，紗線質量指標受纖維長度和細度的影響更明顯，主要表現為纖維長度越長、細度越細、單纖強力越高，紗線的強力也能明顯提升，生產效率也相應提高。

（3）噴氣渦流紡車間的環境溫濕度是直接影響紗線質量和生產效率的一個重要因素，生產純棉噴氣渦流紡紗時，環境溫度30 ℃左右，相對濕度58%比較適宜。

（4）紡紗速度和噴嘴氣壓對純棉噴氣渦流色紡紗的影響主要表現為，隨著紡紗速度的加快，紗線的斷裂強度呈下降趨勢，生產效率也相應降低；噴嘴氣壓越大，紗線的強力總體呈上升趨勢；試驗表明紡紗速度為300 m/min，噴嘴氣壓為0.5 MPa 時紡紗效果較好。