基于單龍帶式假捻的低扭矩色紡紗性能研究

虞美雅 董正梅 方欣蓓 方 斌 鄒專勇

（1.紹興文理學(xué)院，浙江紹興，312000；2.喜臨門家具股份有限公司，浙江紹興，312300；3.紹興華通色紡有限公司，浙江紹興，312000）

賽絡(luò)集聚紡是在傳統(tǒng)環(huán)錠細紗機上增加雙須條喂入裝置，加裝空氣、機械或空氣-機械式集聚裝置，從而具有賽絡(luò)紡與集聚紡技術(shù)復(fù)合特征的一種新型紡紗方法。該紡紗方法對雙須條進行集聚，并加捻成單紗，具有合股紗和集聚紗的力學(xué)性能和風(fēng)格特點[1-2]。浙江省常山紡織有限責(zé)任公司、山東聯(lián)潤色紡科技有限公司、山東華興紡織集團有限公司將該技術(shù)與色紡工藝相結(jié)合，開發(fā)了多組分混紡的賽絡(luò)集聚色紡紗[3-5]，豐富了色紡紗品類，并解決了色紡紗成紗斷裂強力偏低、表面毛羽多等突出問題，但紗線存在較大的殘余扭矩，其織物存在緯斜、螺旋線紋、表面不平整的現(xiàn)象[6]。通過加裝單龍帶假捻裝置，借助單龍帶單向傳動作用使紗條被加上假捻，捻度向上傳遞的同時紗條向下回轉(zhuǎn)解捻，可使部分纖維形成反轉(zhuǎn)片段，從而降低紗線殘余扭矩[7-8]。路明娜[9]、丁文勝[10]等基于單龍帶假捻技術(shù)探索了在賽絡(luò)集聚低扭矩本色紗的開發(fā)應(yīng)用，但研究并未從原料選配方面思考對紗線殘余扭矩的影響，也未關(guān)注在色紡紗產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用。本文將賽絡(luò)集聚紡技術(shù)與單龍帶假捻技術(shù)相結(jié)合，引入色紡紗加工領(lǐng)域，開發(fā)低扭矩賽絡(luò)集聚色紡紗，以改善色紡織物的布面外觀質(zhì)量，提升產(chǎn)品附加值。

1 試驗部分

1.1 原料及樣品紗線制備

試驗首先在配置德昌賽絡(luò)集聚紡的FA506型細紗機上加裝單龍帶假捻裝置，用于開發(fā)低扭矩賽絡(luò)集聚紗線。然后選用斷裂強度2.94 cN/dtex、斷裂伸長率9.0%、馬克隆值4.17、細 度 1.73 dtex、短 絨 率（＜12.7 mm）8.4%、上半部平均長度28.71 mm的細絨棉為纖維原料（部分用于散纖維染色制備色纖維），根據(jù)表1的樣品紗線制備方案，完成樣品紗線制備。所有樣品紗線的捻系數(shù)均采用305。表1中，除紗線3紡紗方式為賽絡(luò)集聚紡?fù)猓渌鶠榈团ぞ刭惤j(luò)集聚紡；H125、H138、H165，色比逐漸增加。

1.2 樣品紗線結(jié)構(gòu)表征與性能測試

采用SNE-3000M型掃描電鏡顯微鏡，觀察紗線縱向表觀形態(tài)，并測量紗線直徑，每個樣品紗線直徑取60次測試的平均值。

采用YG061Z型電子單紗強力儀測試紗線強伸性能，夾持隔距500 mm，拉伸速度500 mm/min，每個樣品紗線的斷裂強度和斷裂伸長率均取60次測試的平均值。

采用YG133B/M型條干測試儀測試紗線的條干均勻性，測試速度400 m/min，測試時間1 min，每個樣品紗線的條干CV值、細節(jié)、粗節(jié)和棉結(jié)取3次測試的平均值。

采用YG171D型毛羽測試儀測試紗線的毛羽，測試速度30 m/min，紗線片段長度10 m。每個樣品紗線的毛羽H值取10次測試的平均值。

參照ISO 3343—2010《增強紗線 捻度平衡指數(shù)的測定》測試原理，自制裝置測試紗線的濕扭結(jié)數(shù)，紗線片段長度50 cm，預(yù)加張力0.2 cN/dtex，水中靜置時間15 min。每個樣品紗線的濕扭結(jié)數(shù)取10次測試的平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 紗線表觀形態(tài)觀察與直徑分析

典型的樣品紗線表觀形態(tài)SEM照片如圖1所示。

圖1 典型樣品紗線表觀形態(tài)SEM圖

由圖1可知，無論是本色紗還是色紡紗，也無論普通賽絡(luò)集聚紡還是低扭矩賽絡(luò)集聚紡，3 mm以上的有害毛羽均較少，但紗線表觀直徑、蓬松性等方面受色比、線密度、紡紗方法影響。比較圖 1（a）、圖 1（c）和圖 1（f）可知，隨著色比的加深，紗線的條干均勻度變差，表面毛羽也增多；高色比（H165）低扭矩賽絡(luò)集聚色紡紗直徑增加顯著，且紗線擁有較大蓬松性。由圖1（b）和圖1（c）可知，相較于普通賽絡(luò)集聚色紡紗，低扭矩賽絡(luò)集聚色紡紗直徑略粗，蓬松性更大，纖維對紗體的表觀包纏更加均勻。由圖 1（c）和圖 1（d）可知，隨著低扭矩賽絡(luò)集聚紗線密度降低，紗線外觀直徑明顯變細，紗體更加緊密，纖維對紗體的表觀包纏均勻性變差。由圖 1（c）和圖 1（e）可知，原料棉纖維精梳占比下降，紗線直徑變大，結(jié)構(gòu)更為蓬松，毛羽有所增加，紗線條干均勻度下降。

典型的樣品紗線直徑對比如圖2所示。由圖 2可知，比較紗線1、紗線4、紗線9，本色和H138色號下的兩種紗線直徑極其接近，表明低色比對低扭矩賽絡(luò)集聚色紡紗的直徑影響并不顯著，但隨著色比的繼續(xù)增大，紗線直徑顯著增大，原因在于色比越高，可紡性下降，紗線條干惡化所致。對比紗線3和紗線4，低扭矩賽絡(luò)集聚色紡紗直徑大于普通賽絡(luò)集聚色紡紗，這是因為低扭矩賽絡(luò)集聚紡技術(shù)在集聚的基礎(chǔ)上采用單龍帶假捻器，使部分紗段解捻進而導(dǎo)致紗體蓬松，直徑增大。對比紗線4和紗線6，隨著紗線線密度減小，紗線直徑顯著減少，原因在于紗線線密度越小，紗中橫截面內(nèi)纖維根數(shù)也相應(yīng)減少，這一現(xiàn)象與紗線表觀形態(tài)觀察中橫截面的變化相一致。對比紗線4和紗線7，原棉的精梳占比增高，成紗直徑稍有減小，可能是因為須條中纖維的長度整齊度變化引起，但這一變化并不顯著。

圖2 典型樣品紗線直徑

2.2 影響紗線性能的因素分析

2.2.1 紡紗方法

普通賽絡(luò)集聚色紡紗和低扭矩賽絡(luò)集聚色紡紗的性能對比如圖3所示。由圖3（a）可知，采用低扭矩紗線加工技術(shù)后，紗線的斷裂強度稍有上升，而斷裂伸長率明顯下降。這是因為單龍帶的假捻作用增強了纖維的內(nèi)外轉(zhuǎn)移作用，使纖維間的抱合力、摩擦力增大，從而提高了成紗斷裂強度，減少了纖維滑移。圖3（b）表明，相較于普通賽絡(luò)集聚色紡紗，低扭矩賽絡(luò)集聚色紡紗的條干CV和毛羽H值呈下降趨勢，原因在于纖維須條在單龍帶定向運動下被假捻，須條中纖維位置重新排列，更多的纖維頭端被捻入紗體，從而改善了紗線條干，減少了毛羽數(shù)量。圖3（c）表明低扭矩賽絡(luò)集聚色紡紗的濕扭結(jié)數(shù)少，單龍帶假捻器可有效釋放纖維內(nèi)應(yīng)力，大幅降低紗線殘余扭矩，這有助于改善針織物緯斜、機織物“蛇仔紋”等現(xiàn)象，提高織物外觀質(zhì)量。

圖3 不同紡紗方法的紗線性能對比

2.2.2 纖維色比

纖維色比對低扭矩賽絡(luò)集聚色紡紗性能的影響規(guī)律如圖 4所示。由圖 4（a）和圖 4（b）可知，隨著纖維色比的增加，紗線的強伸性能和條干均勻性總體呈惡化趨勢，這是因為纖維色比越高，紗體所含的有色纖維量越多，而有色纖維的強伸性能以及條干均勻度都不及本色纖維，導(dǎo)致紡紗過程可紡性下降。紗線毛羽H值從本色到H125色號時下降13.5%，但隨著色比的繼續(xù)增大，毛羽H值無明顯變化。這可能是因為有色纖維的加入，因本色與有色纖維性能差異，有助于龍帶假捻過程纖維間位置的重排。由圖4（c）可知，低色比對紗線的濕扭結(jié)數(shù)無明顯影響，但高色比下紗線的濕扭結(jié)數(shù)顯著增大，原因可能是色比過高，紗線條干惡化，龍帶的假捻作用變?nèi)酢?/p>

圖4 不同纖維色比的紗線性能對比

2.2.3 精梳占比

不同精梳占比的低扭矩賽絡(luò)集聚本色紗和低扭矩賽絡(luò)集聚色紡紗的性能比較如圖5所示。比較紗線1、紗線2、紗線4和紗線7可知，精梳占比對本色紗和色紡紗的影響規(guī)律一致。隨著精梳占比的上升，本色紗和色紡紗的強伸性能和條干均勻度變好，這是因為精梳占比高的紗線中含有精梳棉更多，纖維的物理性能更高，長度整齊度更好，從而提高了成紗斷裂強度，改善了成紗條干。紗線的毛羽H值和濕扭結(jié)數(shù)呈增大趨勢，表明高的精梳占比對低扭矩賽絡(luò)集聚紗的表面毛羽以及殘余扭矩具有負面影響，原因可能是精梳占比越高，須條中纖維的平行伸直度越好，龍帶假捻過程纖維的位置重排效應(yīng)減弱。

圖5 不同精梳占比的紗線性能對比

2.2.4 紗線線密度

紗線線密度對低扭矩賽絡(luò)集聚色紡紗性能的影響規(guī)律如圖6所示。隨著紗線線密度的不斷減小，紗線的斷裂強度隨之下降，條干均勻度變差，濕扭結(jié)數(shù)的變化不大但呈略有上升的趨勢。這是因為線密度較大的紗線在紡紗過程中與單龍帶假捻設(shè)備的接觸面積較大，纖維的內(nèi)外轉(zhuǎn)移加劇，假捻效益增強，從而提高了成紗斷裂強度和條干均勻度，降低了殘余扭矩。毛羽H值隨紗線線密度的減少先大幅下降，隨后趨于穩(wěn)定，并略有增大，原因在于紗線直徑的減少使得紗線形成過程的加捻三角區(qū)變得更小，有利于成紗毛羽的減少，但同時也減少了紗條與單龍帶的接觸面積，從而減弱了假捻作用對毛羽的改善效果。

圖6 不同紗線線密度的紗線性能對比

3 結(jié)論

在賽絡(luò)集聚紡設(shè)備上加裝單龍帶假捻裝置，實現(xiàn)了賽絡(luò)集聚與低扭矩紡紗技術(shù)復(fù)合，可用于低扭矩賽絡(luò)集聚色紡紗的開發(fā)。通過研究紡紗方法、纖維色比、精梳占比、紗線線密度等工藝參數(shù)對紗線性能的影響，可得出如下結(jié)論。

（1）單龍帶假捻裝置可增大紗線直徑，提高紗體結(jié)構(gòu)的蓬松性和表觀包纏的均勻性，對紗線的斷裂強度、殘余扭矩以及表面毛羽具有改善作用，但會導(dǎo)致紗線的斷裂伸長率降低。

（2）增大纖維色比，紗線的強伸性能和條干均勻度總體呈惡化趨勢，毛羽先大幅下降隨后趨于穩(wěn)定，低色比對紗線的直徑和殘余扭矩?zé)o明顯影響，但高色比會使紗線直徑和殘余扭矩顯著增大，且紗體擁有較大的蓬松性。

（3）提高精梳占比，可小幅減少紗線直徑，無論是本色紗還是色紡紗，其強伸性能和條干均勻度均得到改善，但對表面毛羽以及殘余扭矩具有不同程度的負面效果。

（4）減少紗線線密度，紗體結(jié)構(gòu)緊密且直徑顯著減少，紗線的斷裂強度隨之下降、條干均勻度變差，表面毛羽先大幅下降，隨后趨于穩(wěn)定，并略有增大，殘余扭矩的變化不大但呈略有上升的趨勢。