牛仔用錦綸66包芯紗的設計優(yōu)化

劉玉萌 陳 文 張瑞云 劉顯煜 李 杰

（1.東華大學，上海， 201620；2.福建新華源紡織集團有限公司，福建福州， 350200；3.中國棉紡織行業(yè)協(xié)會，北京， 100027）

包芯紗是由兩種以上的纖維組成包芯結(jié)構(gòu)的紗，以氨綸為芯絲的彈力包芯紗較為常見。吳江天易恒服裝面料有限公司用以錦綸短纖包纏錦綸長絲制成的錦綸包芯紗開發(fā)了一種防絨彈力面料［1］，通過結(jié)構(gòu)設計，產(chǎn)品彈力和透氣性較好，但由于錦綸耐熱、耐光性較差，其包芯紗難以滿足服用要求。上海第十七棉紡織總廠開發(fā)了一種莫代爾錦綸包芯紗［2］，用錦綸長絲作芯絲，以莫代爾作外包纖維；魏橋紡織股份有限公司開發(fā)了一種大豆纖維與竹纖維混紡賽絡包芯紗線［3］，其中芯絲為氨綸，在后續(xù)使用中易斷頭并影響布面風格。

為彌補常見氨綸芯絲強力低、彈性不穩(wěn)定的缺陷，我們探討以強度高、伸長較大、彈性和耐磨性均較好的錦綸66為芯絲的包芯紗，開發(fā)耐磨性較好的牛仔產(chǎn)品。與此同時，為了迎合綠色環(huán)保的潮流，選擇粘膠和萊賽爾作為外包纖維。粘膠纖維有較好的透氣性和吸濕性，萊賽爾舒適似棉，強度似滌綸，豪華似毛，滑爽似真絲，具有較高的干強和濕強，是理想的紡織原料［4］。相比于芯絲不易控制且易斷的棉氨綸包芯紗，利用錦綸66和再生纖維素的優(yōu)良特征，設計了粘膠（或萊賽爾）錦綸66包芯紗，紗線強力和紗線表面光潔程度較好，成紗質(zhì)量和產(chǎn)品檔次有效提升，豐富了牛仔用包芯紗的種類。

1 原料選擇

1.1 芯絲選擇

現(xiàn)牛仔用包芯紗常見品種比較單一，大多為棉或其他短纖維包覆氨綸長絲或滌綸長絲。為改善氨綸絲在加工時斷裂易出現(xiàn)包芯紗無芯絲，其回彈性過高，織制的服裝易讓人有一定壓迫和不自由感的情況［5］，本研究選用錦綸66長絲作為芯絲，在賦予適宜彈力的同時，提供較好的強力和耐磨性。相對于氨綸包芯紗，錦綸66包芯紗屬于低彈紗，適用于舒適類服裝面料，如制作襯衣、女短罩衫、工作服、制服、短上衣、男女套裝等。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，一般芯絲含量控制在20%以內(nèi)，包覆效果會比較好，芯絲含量大于20%容易形成露芯紗。紡36.4 tex包芯紗，可選擇芯絲最粗66.7 dtex；紡28.1 tex包芯紗，可選擇芯絲最粗44.4 dtex；紡18.5 tex包芯紗，可選擇芯絲最粗33.3 dtex。為了方便紡紗及后續(xù)測試，我們統(tǒng)一選擇錦綸66 33.3 dtex長絲作為芯絲，完成本次包芯紗的設計與試制。選擇33.3 dtex/34 F和33.3 dtex/10 F的錦綸66長絲分別作為芯絲原料。

1.2 外包纖維選擇

選擇粘膠和萊賽爾作為外包纖維，并進行質(zhì)量指標測試。粘膠纖維規(guī)格1.33 dtex×38 mm，斷裂強度2.53 cN/dtex，斷裂伸長率16.20%，回潮率12.8%；萊賽爾纖維規(guī)格1.33 dtex×38 mm，斷裂強度2.89 cN/dtex，斷裂伸長率6.88%，回潮率11.5%。

2 錦綸66包芯紗試驗設計

2.1 試驗方案

本試驗方案計劃開發(fā)12種錦綸66包芯紗，具體包芯紗規(guī)格如表1所示。

2.2 紗線測試方法

2.2.1顯微鏡觀察法

采用顯微鏡觀察法，選擇較清晰的放大倍數(shù)，觀察所紡制的包芯紗橫截面，分析包覆效果。采用Y172型纖維切片器制作紗線橫截面切片，并在VAB-100-1型倒置顯微鏡下進行觀察。

2.2.2物理性能測試

按照GB/T 398—2018《棉本色紗線》中相關試驗方法的規(guī)定，對錦綸66包芯紗的物理指標進行測試，并對測試數(shù)據(jù)進行相應分析，其中主要測試儀器和參數(shù)設置如下。

紗線強力：采用YG063型全自動單紗強力儀，抽取10只管紗，共測試50次，夾持距離500 mm，拉伸速度250 mm/min，環(huán)境溫度20 ℃，相對濕度65%。

條干均勻度：采用YG136型條干均勻度測試分析儀，抽取10只管紗，共測試50次，試驗速度100 m/min，測試時間30 s。

紗線毛羽：采用USTER HL400型紗線毛羽測試儀，取20個管紗，每個管紗試驗1次，每次測試片段長度100 m，測試速度400 m/min，測定毛羽長度為1 mm～3 mm。

3 加工工藝流程

JWF1009型抓棉機→JWF1029-160型多倉混棉機→JWF1115-160型精開棉機→JWF1171型棉箱給棉機→JWF1207型梳棉機→TMFD81S型并條機（頭并）→TMFD81L型并條機（末并）→HY492C型粗紗機→DTM129型細紗機（加裝賽絡包芯紗裝置）。

3.1 紡前準備

萊賽爾表面光滑，紡紗時會產(chǎn)生較強的靜電，因此紡前要對原料進行防靜電處理，提高萊賽爾的可紡性，而粘膠纖維不需要紡前的防靜電處理。原料提前放入車間進行開包，至少存放24 h［6］，同時適當?shù)貒娙胍欢ū壤目轨o電劑（纖維原料∶水∶抗靜電劑為600∶30∶1），進行防靜電處理后再投入生產(chǎn)。

3.2 清棉和梳棉

清棉工序紡粘膠要盡量縮短流程，在確保開松度的同時減少打擊；梳棉工序錫林和刺輥速度偏低設計，減少短絨的產(chǎn)生［7］。萊賽爾纖維整齊度好，纖維較細且表面光滑，不含雜，但回彈性較差，易斷，清花工序多松少打，降低纖維損傷，梳棉工序刺輥速度偏低設計，并適當提高錫林和刺輥線速比，使纖維有效完成梳理和轉(zhuǎn)移工作，從而提高棉網(wǎng)的清晰度［8］。經(jīng)優(yōu)選，梳棉機工藝參數(shù)：生條干定量22 g/5 m，錫林刺輥線速比2.1∶1，錫林速度320 r/min，刺輥速度672 r/mm，蓋板速度90 mm/min，出條速度110 m/min，錫林與蓋板隔距0.25 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.25 mm，給棉板與刺輥隔距0.25 mm，注意控制生條短絨含量和棉結(jié)。

3.3 并條

為保證粘膠纖維伸直平行，采用“順牽伸，重加壓，輕定量，大隔距”的工藝原則；為了防止纏繞羅拉膠輥的情況發(fā)生，要適當降低并條機的速度［9］。由于萊賽爾纖維較細，在并條時除了采用與紡粘膠相同的工藝原則外，還要在牽伸過程控制好萊賽爾纖維，避免“疙瘩”條的出現(xiàn)。采用兩道并條，使纖維混和均勻。頭末并并合數(shù)均為6根，熟條干定量18 g/5 m，頭并、末并后區(qū)牽伸分別為1.8倍和1.3倍，總牽伸分別為7.2倍和6.3倍，羅拉隔距分別為13 mm×20 mm和12 mm×18 mm。

3.4 粗紗

采用“較大粗紗捻系數(shù)，小后區(qū)牽伸，小張力”的粗紗工藝配置。粘膠和萊賽爾纖維因光滑，纖維間抱合力不足，粗紗捻系數(shù)偏大設計，同時減小后區(qū)牽伸倍數(shù)，以得到較為均勻的粗紗。主要工藝參數(shù)：粗紗捻系數(shù)80，羅拉隔距28 mm×35 mm，后區(qū)牽伸1.35倍，干定量3.62 g/10 m。

3.5 細紗

細紗是成功制備錦綸66包芯紗的關鍵工序，選擇DTM129型細紗機，加裝錦綸66芯絲喂入裝置，采用賽絡包芯紗技術，設置好雙粗紗之間隔距、羅拉加壓、錠速和前后區(qū)牽伸倍數(shù)等參數(shù)，以制得合格包芯紗產(chǎn)品。

3.5.1賽絡包芯紗裝置

本試驗采用賽絡包芯紗裝置，錦綸66長絲經(jīng)導絲桿、導紗鉤和導絲輪，喂入前羅拉鉗口，雙粗紗通過雙喇叭口，進入牽伸裝置，經(jīng)過前羅拉時，錦綸66長絲處于雙粗紗中間，三者合并加捻卷繞到細紗筒管上［10］。與傳統(tǒng)包芯紗強力來源不同，賽絡紡包芯紗主要來自于單紗間相互纏繞［11］。采用賽絡紡工藝使包芯紗有較好的包覆效果，包芯紗的毛羽較少，條干較為均勻。

3.5.2細紗主要工藝參數(shù)

采用賽絡紡和包芯紗的工藝，粘膠或萊賽爾以雙粗紗喂入細紗機。錦綸66芯絲不經(jīng)牽伸，被鉗口吐出的須條包纏，其中粗紗干定量為3.62 g/10 m。調(diào)節(jié)粗紗間距通過控制加捻三角區(qū)的大小來改善包覆效果，本試驗雙粗紗間距設計為3 mm。

細紗采用大總牽伸、小后區(qū)牽伸工藝，根據(jù)試驗方案紡制36.4 tex、28.1 tex和18.5 tex共3種包芯紗，后區(qū)牽伸1.15倍；優(yōu)化羅拉加壓，后、中、前檔加壓檔位為中、小、中；優(yōu)化搖架加壓壓力分配。根據(jù)紡制的包芯紗號數(shù)，細紗捻度設計在50捻/10 cm～120捻/10 cm，捻系數(shù)386～393，錠子速度10 000 r/min～15 000 r/min，錦綸66含量為9%～20%。

除了保證芯絲和須條的位置正確外，紡紗時必須嚴格控制氣圈高度和大小，導紗鉤不允許有溝槽，密切關注鋼絲圈狀態(tài)，如果磨損嚴重，極易形成剝皮紗（芯紗）或毛紗。采用PG1 4254型鋼領，紡36.4 tex包芯紗采用BSJM1EMgc型5#鋼絲圈，28.1 tex包芯紗采用UWL型2#鋼絲圈，18.5 tex包芯紗采用UWL型1/0#鋼絲圈。在生產(chǎn)過程中，鋼領和鋼絲圈型號可根據(jù)實際情況進行調(diào)整。

細紗前膠輥前沖量一般為1.5 mm～3.5 mm，通過前膠輥前沖，將粗紗須條下壓，調(diào)節(jié)須條與羅拉之間的包圍角，該包圍角影響細紗斷頭，賽絡紡的包圍角要比傳統(tǒng)環(huán)錠紡適當偏小掌握。

4 包芯紗質(zhì)量分析

通過截面圖對包芯紗的包覆情況進行分析，并測試包芯紗單紗強力、毛羽和條干指標，分析包芯紗性能。

4.1 包芯紗包覆效果分析

通過紗線截面圖能夠清楚地觀察紗線的形狀和顏色［12］，所紡包芯紗的橫截面圖如圖1所示。對于芯絲為錦綸66 33.3 dtex/34 F包芯紗，白色部分為粘膠或萊賽爾纖維，黑棕色為錦綸66長絲；對于芯絲為錦綸66 33.3 dtex/10 F包芯紗，小圓形白色部分為粘膠或萊賽爾纖維，大圓形白色部分為錦綸66長絲。

圖1 包芯紗橫截面圖

根據(jù)包芯紗包覆量計算公式：包芯紗包覆量=外包纖維總面積/包芯紗橫截面總面積×100%。計算得到圖1中所有包芯紗的包覆量都在75%以上，甚至高達89%。實際包覆量能在一定程度上反映包覆效果，但包覆量大，并不一定代表包覆效果好。包覆量太小，會展現(xiàn)芯絲的優(yōu)勢，但外包纖維會包纏不均勻；包覆量太大，無法展現(xiàn)芯絲優(yōu)勢，不易控制外包纖維，導致紗線條干不好、毛羽增多。

本試驗包芯紗的實際包覆量符合包芯紗的包覆要求。一般來說，對于加工用于牛仔產(chǎn)品的錦綸66包芯紗，包覆量在70%以上較為合適。

對圖1橫截面觀察，截面大致為圓形，芯絲為錦綸66 33.3 dtex/10 F的包芯紗普遍比芯絲為錦綸66 33.3 dtex/34 F的包覆效果好，原因是錦綸66 33.3 dtex/34 F的芯絲在自然狀態(tài)下是彎曲蓬松的狀態(tài)（如圖2所示），而錦綸66 33.3 dtex/10 F的芯絲在自然狀態(tài)下是平直緊湊的狀態(tài)（如圖3所示）。雖然在喂入時芯絲都為伸直狀態(tài)，但在出前羅拉后進入氣圈環(huán)的期間，芯絲不容易控制，錦綸66 33.3 dtex/34 F的芯絲會存在不完全伸直狀態(tài)。在紗條加捻時，蓬松的錦綸66 33.3 dtex/34 F芯絲在加捻三角區(qū)與外包纖維一起進行內(nèi)外轉(zhuǎn)移，容易出現(xiàn)偏芯、露芯的情況。而芯絲為錦綸66 33.3 dtex/10 F的包芯紗，芯絲始終在中心處于平直緊湊的狀態(tài)，外包纖維轉(zhuǎn)移至紗線內(nèi)部時，被芯絲擋住，包覆在芯絲周圍，形成良好的包覆效果［13］。

圖2 錦綸66 33.3 dtex/34 F芯絲外觀

圖3 錦綸66 33.3 dtex/10 F芯絲外觀

對于試驗中較粗紗線，紗線的結(jié)構(gòu)也較松弛，容易導致做切片時芯絲因強力比外包纖維高，從而出現(xiàn)芯絲移動，造成偏芯、露芯情況；對于較細紗線，紗線結(jié)構(gòu)較緊湊，制作切片時芯絲不易移動，芯絲基本都被包覆在外包纖維中心位置。因此試驗中也會表現(xiàn)出包芯紗的號數(shù)越細，包芯紗的包覆效果越好的情況。

4.2 紗線性能指標分析

對12種錦綸66包芯紗進行紗線質(zhì)量指標測試，測試結(jié)果如表2所示。

分析表2可知，對于紗線斷裂強力指標，芯絲為錦綸66 33.3 dtex/10 F包芯紗普遍比芯絲為錦綸66 33.3 dtex/34 F包芯紗高，結(jié)合包覆效果分析結(jié)果，在后續(xù)開發(fā)優(yōu)選以錦綸66 33.3 dtex/10 F為芯絲的包芯紗。

分析表2還可知，紗線號數(shù)相同，以萊賽爾為外包纖維的包芯紗的斷裂強力和斷裂強力不勻率都普遍比以粘膠為外包纖維的包芯紗要高，這是因為粘膠纖維強力、抱合力都不如萊賽爾纖維。而以萊賽爾為外包纖維的包芯紗的斷裂伸長率略小于外包纖維為粘膠的包芯紗，這是因為萊賽爾纖維的斷裂伸長率相比粘膠纖維較低，影響了包芯紗的斷裂伸長率。綜合考慮優(yōu)選強力較高、以萊賽爾為外包纖維的包芯紗。

表2 錦綸66包芯紗質(zhì)量指標對比

隨著包芯紗細度變細，包芯紗條干不勻率有上升的趨勢，這是因為包芯紗細度越細，需要在紡紗過程中牽伸越大，對纖維的控制難度越大，成紗中容易出現(xiàn)粗細節(jié)和棉結(jié)。萊賽爾纖維回彈性較差，易斷，易在紡紗過程中出現(xiàn)較多的毛羽，造成以萊賽爾為外包纖維的包芯紗毛羽普遍比粘膠的多。萊賽爾纖維抱合力差，且易出現(xiàn)原纖化情況，但這種原纖化情況對于牛仔面料而言，可以賦予更好的仿舊效果，使所織制的面料更具有牛仔風格。

5 結(jié)語

本研究采用賽絡包芯紗技術在細紗機上紡制了12種以錦綸66為芯絲的包芯紗，其斷裂強度均達到國家標準規(guī)定的牛仔用經(jīng)紗（大于12.5 cN/tex）的要求。但從包覆效果和強力指標對比分析來看，優(yōu)選包覆效果好、紗線強力更好的以錦綸66 33.3 dtex/10 F為芯絲的6種包芯紗。同時考慮牛仔風格和強力要求，進一步優(yōu)選以錦綸66 33.3 dtex/10 F為芯紗、萊賽爾為外包纖維的36.4 tex、28.1 tex、18.5 tex包芯紗，這3種包芯紗在提供給牛仔面料較高強力和一定彈性的同時，提高了牛仔產(chǎn)品的品質(zhì)，賦予更靚麗的牛仔風格，豐富了牛仔紗線的種類，適于在各類牛仔產(chǎn)品中廣泛應用。