提高羊毛精紡面料抗皺性能的紡紗技術(shù)

許云生，趙麗麗，厲 勇，劉仁奇，馬夢(mèng)焱，李 杰，王政委

(1.山東南山智尚科技股份有限公司，山東 煙臺(tái) 265706；2.山東南山科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，山東 煙臺(tái) 265700)

在綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的引導(dǎo)下，各毛紡企業(yè)紛紛摒棄采用化學(xué)助劑或其他化學(xué)處理方法提升面料的功能性[1-3]，轉(zhuǎn)而采取技術(shù)改造、設(shè)備更新以及新原料的應(yīng)用等措施，開發(fā)越來越多的輕薄高支羊毛織物功能性產(chǎn)品，并深受國(guó)際市場(chǎng)青睞，但此類羊毛織物在實(shí)際使用中仍然會(huì)存在抗皺性差、缺乏機(jī)可洗性的問題。

織物的抗皺性能與紗線的捻度、織物的緊密程度、織物的組織等密切相關(guān)。通常抗皺性能優(yōu)良的織物緊密程度較大、紗線捻度較大，這都會(huì)造成織物手感偏板硬的問題[3-4]。鑒于目前國(guó)內(nèi)外在不使用任何抗皺整理劑就能保證織物良好的手感、風(fēng)格以及抗皺性能的前提下，對(duì)紡紗系統(tǒng)方面缺少研究的現(xiàn)象[5-7]，本文主要從紡紗皮圈結(jié)構(gòu):單列孔皮圈和雙列孔皮圈及其工藝參數(shù)等方面進(jìn)行研究，通過對(duì)比單列孔皮圈、雙列孔皮圈對(duì)集聚賽絡(luò)紡紗線的強(qiáng)力、伸長(zhǎng)回復(fù)率等方面，研究其對(duì)羊毛精紡面料抗皺性能的影響。

1 紡紗工藝路線

毛條染色、前紡和后紡階段的工藝路線：毛條染色→復(fù)洗成球→復(fù)精梳混條→復(fù)精梳前一針→復(fù)精梳前二針→復(fù)精梳前三針→復(fù)精梳→復(fù)精梳后一針→復(fù)精梳后二針→前紡混條→前紡一針→前紡二針→前紡三針→前紡四針→粗紗→細(xì)紗→絡(luò)筒→蒸紗。細(xì)紗工藝參數(shù)：紗線線密度29.4 tex，實(shí)際牽伸倍數(shù)17.68倍，錠速9 000 r/min，紗線捻度900捻/m，捻向?yàn)镾捻。蒸紗工藝：85 ℃，15 min，2個(gè)循環(huán)。

2 紡紗技術(shù)研究

采用線密度為12.5 tex的羊毛纖維在Zinser CompACT3德國(guó)青澤集聚紡紗機(jī)上使用不同孔列數(shù)結(jié)構(gòu)的打孔皮圈，在其他條件，如吸風(fēng)負(fù)壓、前皮輥加壓、粗紗喂入間距、細(xì)紗支數(shù)、細(xì)紗捻度均相同的情況下紡制線密度為29.4 tex的紗線，比較打孔皮圈結(jié)構(gòu)形式對(duì)集聚賽絡(luò)紡紗線結(jié)構(gòu)與性能的影響。

2.1 單列孔皮圈紡制集聚賽絡(luò)紡紗線

2根粗紗間隔喂入細(xì)紗機(jī)牽伸區(qū)，經(jīng)過牽伸從前羅拉口輸出后，2根須條匯聚后再經(jīng)過下方具有負(fù)壓區(qū)的單列孔皮圈進(jìn)行集聚單列孔皮圈紡制集聚賽絡(luò)紡紗線示意圖見圖1。在紡紗過程中，紗線由鋼絲圈在鋼領(lǐng)跑動(dòng)產(chǎn)生捻回，之后通過導(dǎo)紗鉤，到達(dá)負(fù)壓集聚區(qū)上的前皮輥。在前皮輥與前鉗口線之間的區(qū)域須條上沒有捻度，利用該區(qū)域的負(fù)壓對(duì)匯聚的須條進(jìn)行集聚。2根須條并合之后，負(fù)壓對(duì)單列孔皮圈上的纖維須條產(chǎn)生集聚作用，在生產(chǎn)中可以觀察到纖維須條受負(fù)壓作用而緊貼在打孔皮圈處，須條外側(cè)纖維端集聚在紗體中。

圖1 單列孔皮圈紡制集聚賽絡(luò)紡織線示意圖

2根須條在離開前鉗口后形成的三角區(qū)較小，在A處匯聚后，由于負(fù)壓集聚區(qū)的作用，須條緊貼于打孔皮圈，纖維端被集聚在須條中，在須條經(jīng)過前皮輥輸出后，從鋼絲圈傳遞到負(fù)壓集聚區(qū)上的前皮輥處的捻回使須條捻合。由于在須條經(jīng)前皮輥輸出后就受到捻回的捻合作用，幾乎沒有三角區(qū)存在，所以形成的紗線結(jié)構(gòu)類似于單紗結(jié)構(gòu)。這種紗線在經(jīng)受拉伸力作用時(shí)，紗線外層纖維首先承受外力作用，直至紗線斷裂，因此紗線的斷裂伸長(zhǎng)率較大。

單列孔皮圈外形結(jié)構(gòu)示意圖皮圈形狀見圖2～4，圓形孔與橢圓孔交替排列，其中圓形孔半徑r1=0.35 mm，橢圓形孔眼的長(zhǎng)半徑a=1.08 mm，短半徑b=0.35 mm；橢圓形孔眼與圓形孔之間距離為2.6 mm。須條在皮圈孔上排列的寬度小于孔的尺寸，在理論上單列孔皮圈上的孔形成的負(fù)壓，可以對(duì)原料線密度為12.5 tex羊毛紡制的29.4 tex的纖維須條進(jìn)行集聚，形成集聚賽絡(luò)紡紗線。

圖2 單列孔皮圈外形結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 單列孔皮圈的橢圓形孔

圖4 單列孔皮圈的圓形孔

2.2 雙列孔皮圈紡制集聚賽絡(luò)紡紗線

2根粗紗間隔喂入細(xì)紗機(jī)牽伸區(qū)，經(jīng)過牽伸從前羅拉口輸出后，經(jīng)過具有負(fù)壓區(qū)的打孔皮圈進(jìn)行集聚，在須條離開負(fù)壓集聚區(qū)上的前皮輥之后再進(jìn)行匯聚，形成集聚賽絡(luò)紡紗線[8-10]。雙列孔皮圈紡制集聚賽絡(luò)紡紗線示意圖見圖5。

圖5 雙列孔皮圈紡制集聚賽絡(luò)紡紗線示意圖

對(duì)于雙列孔皮圈紡制集聚賽絡(luò)紡紗線，由鋼絲圈在鋼領(lǐng)跑動(dòng)產(chǎn)生的捻回，經(jīng)過導(dǎo)紗鉤，到達(dá)須條匯聚點(diǎn)B處。在每根須條經(jīng)負(fù)壓區(qū)的前皮輥輸出之后，每根須條將有1個(gè)小三角區(qū)，然后在B處捻合匯聚成紗。這種紗線結(jié)構(gòu)中，每單根須條上具有極少量捻回，賽絡(luò)紡紗線2股纖維束以螺旋狀相互捻合在一起，相互之間較為分明，互不相混。將賽絡(luò)紡紗線退捻到捻度即將退盡時(shí), 紗體中有2股似分未分的纖維束。這種紗線在經(jīng)受拉伸力作用時(shí)，由于紗線有類似同向捻的股線結(jié)構(gòu)，纖維之間相互捻合，滑移性略減小，無(wú)法保證外層纖維首先承受外力作用，直至紗線斷裂，因此紗線的斷裂伸長(zhǎng)率較單列孔皮圈集聚賽絡(luò)紡紗線會(huì)略低一些。

紡紗使用的雙列孔皮圈，1個(gè)橢圓形孔眼和2個(gè)圓形孔眼交替，有助于減小阻力和排除細(xì)小雜質(zhì)，網(wǎng)孔不易被堵塞。雙排平行排列增加集聚寬度，分別對(duì)2根須條進(jìn)行集聚，集聚程度增加，有效縮小纖維須條的寬度，進(jìn)一步降低紗線條干不勻率、改善紗線質(zhì)量。

2.3 普通環(huán)錠紡紗

對(duì)于普通環(huán)錠紡紗線[11-12]，經(jīng)過前鉗口輸出的纖維須條，在捻合點(diǎn)Z與前鉗口之間形成三角區(qū)，由于沒有集聚作用，三角區(qū)較長(zhǎng)，纖維端會(huì)伸出三角區(qū)的邊界，形成毛羽。普通環(huán)錠紡紗示意圖[8]見圖6。

圖6 普通環(huán)錠紡紗示意圖

在2根普通環(huán)錠單紗并合與加捻形成股線時(shí)，紗線結(jié)構(gòu)類似“麻花”結(jié)構(gòu)。在股線受到拉伸力作用時(shí)，由于紗線中纖維受到的捻度束縛作用，纖維的滑移性減小，股線的拉伸斷裂伸長(zhǎng)率小。

2.4 3種紡紗方法紡出紗線的結(jié)構(gòu)對(duì)比

單列孔皮圈集聚賽絡(luò)紡紗線呈單束結(jié)構(gòu)，雙列孔皮圈集聚賽絡(luò)紡紗線呈雙束結(jié)構(gòu)，這是紡紗方法不同所致。單列孔皮圈集聚賽絡(luò)紡紗線是2根須條先匯聚后再經(jīng)過負(fù)壓區(qū)的單列孔皮圈進(jìn)行集聚，故其紗線結(jié)構(gòu)既不完全是單紗結(jié)構(gòu)，也不完全是賽絡(luò)紡紗線結(jié)構(gòu)，是一種集上述2種紗線結(jié)構(gòu)為一體的結(jié)構(gòu)；而雙列孔皮圈集聚賽絡(luò)紡紗線則是每根須條經(jīng)過具有負(fù)壓區(qū)的打孔皮圈進(jìn)行集聚，在須條離開負(fù)壓集聚區(qū)上的前皮輥之后再進(jìn)行匯聚，故呈雙束結(jié)構(gòu)，仍保有類似雙股線的因素。

從單列孔皮圈集聚賽絡(luò)紡線與雙列孔皮圈集聚賽絡(luò)紡紗線的紡紗原理上分析，單列孔皮圈集聚賽絡(luò)紡紗線斷裂伸長(zhǎng)率大。這是因?yàn)閱瘟锌灼と圪惤j(luò)紡紗線類似于單紗，拉伸斷裂時(shí)紗線外層纖維先斷裂，然后中間纖維再斷裂，故紗線斷裂伸長(zhǎng)率大。

3 不同結(jié)構(gòu)皮圈對(duì)紗線性能的影響

分別測(cè)試單列孔皮圈、雙列孔皮圈、普通環(huán)錠紡紗線的拉伸性能，其紗線的拉伸性能見表1，紗線的其他性能見表2。

表1 不同皮圈結(jié)構(gòu)紡制紗線的拉伸測(cè)試結(jié)果

表2 單列孔皮圈紡制的集聚賽絡(luò)紗的其他性能

由表1、2示出：

①斷裂伸長(zhǎng)率：?jiǎn)瘟锌灼と徶频募圪惤j(luò)紡紗線>雙列孔皮圈紡制的集聚賽絡(luò)紡紗線>普通環(huán)錠紡單紗的合股紗。

②定負(fù)荷伸長(zhǎng)彈性率：?jiǎn)瘟锌灼と徶频募圪惤j(luò)紡紗線>雙列孔皮圈紡制的集聚賽絡(luò)紡紗線>普通環(huán)錠紡單紗的合股紗。

從織物廣義彈性而言，紗線的彈性回復(fù)率大、斷裂伸長(zhǎng)率大，則織物容易變形，也容易回復(fù)，織物彈性回復(fù)較好。從研究結(jié)果可以看出：?jiǎn)瘟锌灼と徶频募圪惤j(luò)紡紗線的定負(fù)荷伸長(zhǎng)彈性率較大，即彈性回復(fù)率較大、斷裂伸長(zhǎng)率較大，故單列孔皮圈紡制的集聚賽絡(luò)紡紗線對(duì)織物彈性回復(fù)的貢獻(xiàn)大，有助于織物彈性回復(fù)率的提高。

4 不同結(jié)構(gòu)皮圈對(duì)織物抗皺性能影響

采用上述的單列孔皮圈和雙列孔皮圈集聚紡紗線方式，紡制出捻度為900捻/m、線密度為29.4 tex紗線，織造出經(jīng)向密度為275根/(10 cm)，緯向密度為243根/(10 cm)，2/1斜紋組織，織物面密度為250 g/m2的織物。根據(jù)GB/T 3819—1997《紡織品 織物折痕回復(fù)性的測(cè)定 回復(fù)角法》和AATCC 128—2017《織物折皺回復(fù)性外觀法》，研究分析不同的皮圈結(jié)構(gòu)所紡紗線對(duì)織物抗皺性的影響見表3。

表3 不同皮圈結(jié)構(gòu)對(duì)織物折皺回復(fù)角的影響 (°)

5 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)紡紗皮圈結(jié)構(gòu)的研究實(shí)驗(yàn)得出，單列孔皮圈紡制的賽絡(luò)紡紗線的斷裂伸長(zhǎng)、斷裂強(qiáng)力、定負(fù)荷伸長(zhǎng)彈性率，即彈性回復(fù)率，均大于雙列孔皮圈紡制的賽絡(luò)紡紗線；單列孔皮圈集聚賽絡(luò)紡織物的折皺回復(fù)角大于雙列孔集聚賽絡(luò)紡織物，二者均大于普通環(huán)錠紡織物。本文研究可為消費(fèi)者提供抗皺性能優(yōu)良的羊毛精紡產(chǎn)品，在占據(jù)羊毛精紡抗皺市場(chǎng)方面具有重要的研究意義；對(duì)科研人員及設(shè)備研發(fā)人員更進(jìn)一步的研究適合紡制不同種類紗線的織物抗皺性能及其他性能的研究提供一定的借鑒意義。