雙分梳轉杯紡環保牛仔紗的開發

李 玲 莫鴻妃 張玉澤 王 妮 汪 軍

（東華大學，上海，201620）

傳統的牛仔布生產是采用經紗染色、緯紗不染色，通過經緯紗交織而形成的一種較粗厚的色織經面斜紋面料，布面整體色澤是靛藍與白兩色的混合效果，具有藍中透白的特有風格［1］。

將色紡紗用于經紗也是一種趨勢，大多采用有色滌綸與白棉混紡再套染靛藍，或者直接用硫化染料染色的色紡紗作經紗，但是布面風格與牛仔風格還是有差異，需要再套染其他顏色等［2］。牛仔紗的染料多數為靛藍染料，少數用硫化染料。在紡織品印染加工過程中，約10%～20% 的染料作為廢物排出［3］，而將未經處理或處理不達標的廢水直接排放，會產生嚴重污染，在漿染生產和污水排放過程中還需要耗費大量工業用水。

本研究利用雙分梳轉杯紡技術，通過控制紗線表面兩色纖維的比例，開發一種藍白纖維錯落相間分布在紗線表面，且間距細密的新型結構紗線，利用該紗線制成的織物直接呈現出藍白相間的牛仔布風格，而無須經過漿染一體工序或者套染工序，有利于減排。

1 雙分梳轉杯紡技術

傳統轉杯紡主要由一套喂給結構、一套分梳機構和一個轉杯組成，在紡制混紡紗時由于分梳輥針布很難同時適應性能差異大的纖維，因此紡制混紡紗比較困難。有學者［4］將單喂給變為雙喂給，也有德國公司［5］將分梳輥改為上下兩層包覆不同的針布，試圖提高混紡紗質量。東華大學［6］提出了雙喂給轉杯紡紡紗器，其特征是將原先的單喂給變為雙喂給，并配有兩個獨立的分梳輥，通過各自的輸纖通道進入轉杯，從而可實現對不同纖維條分別進行單獨喂給和分梳，如圖1 所示。

圖1 雙分梳轉杯紡示意圖

研究表明［7］：采用雙分梳轉杯紡技術所紡的紗線具有轉杯紗的特征，且紗線圓整度更好。同時這種轉杯紡紗技術還可以紡制纖維性能差異大的混紡紗和紗線結構與顏色變化的花式紗。

2 雙分梳轉杯紡混色紗的結構分析

本研究采用自制雙分梳轉杯紡紗試驗機進行試驗，兩種纖維條分別通過左、右喂給羅拉喂入，經左、右分梳輥梳理后進入轉杯，并在轉杯內并合加捻成紗。此外，該設備還可通過在線改變纖維條的喂入速度來紡制不同混紡比例的混紡紗。

2.1 紗線縱向表觀結構

由于雙分梳轉杯紡的特性，其紗線縱向上不同顏色的纖維分布不均勻，呈現出一定規律的變化趨勢。故通過改變纖維顏色、成分以及喂入比例可紡制出不同風格的紗線。圖2 為雙分梳轉杯紡藍白混色紗縱向照片，該紗是藍、白兩色條子分別從兩個喂入口喂入，兩種纖維的混紡比是固定的。由圖2 可見，藍白兩種纖維在紗線縱向的表面分布不均勻，外觀呈現出藍白相間的效果。

圖2 雙分梳轉杯紡藍白混色紗縱向照片

2.2 紗線徑向結構分析

為進一步分析紗線結構，用黑白粘膠紡制50/50 的混紡紗，觀察紗線縱向不同位置的截面纖維分布。圖3 為雙分梳轉杯紡混色粘膠紗線的兩個不同位置的橫截面切片圖，其橫截面結構近似圓形，可以觀察到在橫截面最外層的黑白粘膠纖維分布有顯著差異，這說明盡管在不同截面上黑白粘膠纖維的比例是固定的，但是其分布隨著縱向長度的位置變化而變化。

圖3 混色紗的橫截面切片圖

3 主要工藝技術措施

3.1 雙分梳轉杯紡工藝要點

3.1.1 原料與線密度設計

經典的牛仔紗是純棉紗，限于實驗室的條件，比較容易獲得藍色粘膠纖維，考慮到本研究是探討雙分梳轉杯紡紡制牛仔紗的可行性，因此采用藍色和白色粘膠棉型原料（規格1.67 dtex×38 mm）紡制40 tex 轉杯紗。

3.1.2 轉杯

40 tex 轉杯紗屬粗號紗，宜選用直徑為43 mm 轉杯，轉杯速度選用40 000 r/min。

3.1.3 分梳輥

在轉杯紡工序，分梳輥的作用是對纖維條進行開松、梳理、除雜和轉移。纖維的分梳效果不僅與分梳輥規格有關，而且受分梳輥轉速的影響。分梳輥規格決定著齒條工作角的大小，齒條工作角越大，就不容易刺入條子深處對纖維進行分解與梳理，也因此削弱了對纖維中所含雜質的排除作用。同時，由于齒條工作角大，對纖維的握持作用減小，造成纖維容易脫離齒尖，導致紗條上的粗節、細節及雜質增多，造成成紗條干不勻率增大而影響成紗質量。但分梳輥齒條的工作角也不宜過小，這樣會增加對纖維原料的握持作用，影響纖維的釋放與轉移，輕則造成分梳輥繞花現象，嚴重時將會堵塞分梳輥。通常分梳輥轉速過低，纖維的梳理效果差，成紗強力較小，會出現返花的現象，但分梳輥轉速過高時對纖維的損傷較大，也會造成成紗強力降低［8］。綜合考慮，本研究中左右分梳輥規格選用OK40，分梳輥轉速設為7 000 r/min。

3.1.4 張力牽伸

卷繞羅拉與引紗羅拉的張力牽伸要求卷裝成形良好，一般張力牽伸越大，紗線強力越高，但張力過大易造成斷頭［9］。 因此卷繞羅拉速度設為50.5 m/min，張力牽伸倍數設為1.01 倍。

3.1.5 其他基本紡紗參數

捻度800 捻/m，喂入粘膠條定量分別為左23.0 g/5 m（藍色），右22.6 g/5 m（白色），混紡比例（藍∶白）70∶30。

3.2 紡紗質量

在雙分梳轉杯紡單頭試驗機上紡制藍白粘膠混色紗線，使用紗線數字圖像采集裝置拍攝所紡紗線的外觀類似于圖2 所示的照片。經實測，牛仔布用粘膠40 tex 轉杯紗的主要質量指標：單紗斷裂強度27.9 cN/tex，單強CV6.3%，斷裂伸長率13.8%，百米重量CV1.8%，條干CV13.25%。成紗質量指標符合后道織造要求。

3.3 織造工藝

由于紗線在織造時要受停經片、綜絲、鋼筘等機件的反復摩擦，容易使紗線的結構遭到破壞而斷裂［10］。漿紗是為了改善紗線的集束性，提高斷裂強力；一部分漿液覆蓋在紗線表面，使紗線表面變得光滑；表面的漿液烘干后形成一層富有韌性的漿膜，進一步增加紗線的耐磨性。保證漿紗后紗線的彈性和斷裂伸長率不降低太多，具有柔韌性和可彎性，適應織造變形作用。上漿用淀粉漿料，不加PVA 等化學漿料，因為PVA 等化學漿料在后序整理過程中難以完全退掉，導致布面硬。上漿率一般為5%，誤差±1%。上漿率過大，在織造過程中容易造成打緯吃力或者緯密打不緊而損傷織機；上漿率過小，在織造過程中經紗容易斷，織機效率低［11］。

織造時經緯紗都使用上述紡紗試驗紡制的粘膠藍白混色紗線，經密380 根/10 cm，緯密114 根/10 cm，采用三上一下右斜紋組織織造，成品幅寬25 cm，經向緊度74.4%，緯向緊度22.3%，總緊度80.1%。其牛仔織物布面效果圖如圖4 所示。

圖4 粘膠藍白混色紗牛仔織物

從圖4 可看出，該面料具有典型的牛仔布風格，布面呈現無規律的藍白色段相間分布狀態，整體有藍中透白、朦朧立體的視覺效果。

4 結語

本研究所紡制的紗線呈現出藍白纖維錯落相間分布且間距細密的效果，其織物面料柔軟且不失挺闊，布面呈現牛仔布風格。也可通過藍白纖維比例、線密度、轉杯紡專件配置和工藝的變化，紡制出各種變化的轉杯牛仔紗。

雙分梳轉杯紡牛仔布用紗，無需對紗線進行染色，取代了傳統的色經白緯織造成布的方法。與傳統的漿染一體聯合生產的牛仔布相比，利用本研究轉杯紗紡制的牛仔布減少了生產過程中染整廢水的排放以及工業用水的耗費，可降低生產成本并保護生態環境。該轉杯紗將是市場上具有競爭力的產品。