兩種比例亞麻棉噴氣渦流紗的性能分析

任笑鴿 羅 菁 郝林聰 程 璐 夏 鑫

（新疆大學(xué)，新疆烏魯木齊，830046）

噴氣渦流紡作為一種新型的紡紗技術(shù)，具有紡紗流程簡單，設(shè)備智能化程度和生產(chǎn)效率都較高的優(yōu)點(diǎn)，且紡制的紗線毛羽少、染色性能和耐磨性好［1-2］。但其對原料要求較“苛刻”，對剛性大的纖維適紡性稍差，如麻纖維、滌綸、較粗的天然纖維和化學(xué)纖維等［3-4］。同時(shí)國內(nèi)用粘膠纖維生產(chǎn)噴氣渦流紡針織紗仍占主導(dǎo)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單，同質(zhì)化競爭激烈［5］。因而，創(chuàng)新開發(fā)多樣化、性能化、高附加值的新型噴氣渦流紡紗線，成為噴氣渦流紡企業(yè)提質(zhì)增效、轉(zhuǎn)型發(fā)展的必由之路。

為改善上述噴氣渦流紡存在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一的問題［6］，噴氣渦流混紡紗應(yīng)運(yùn)而生，其不僅能夠使不同纖維原料間優(yōu)勢互補(bǔ)，增強(qiáng)紗線及織物的功能性，而且還具備噴氣渦流紡紗線的特殊結(jié)構(gòu)形態(tài)［7］。如亞麻棉混紡，由于亞麻纖維比細(xì)絨棉纖維強(qiáng)度高，細(xì)絨棉纖維比亞麻纖維細(xì)、斷裂伸長率高，細(xì)絨棉纖維有天然的卷曲可以增加與亞麻纖維之間的抱合力，兩種纖維混紡可以優(yōu)勢互補(bǔ)，提高噴氣渦流紡亞麻棉的可紡性［8-9］。

近幾年國內(nèi)許多紡紗企業(yè)在開發(fā)噴氣渦流紡麻類纖維混紡紗中進(jìn)行了積極的研究和探索。江蘇悅達(dá)紡織有限公司分享了亞麻/棉55/45 19.6 tex混紡紗和苧麻/棉52/48 19.6 tex混紡紗兩款產(chǎn)品在噴氣渦流紡紗機(jī)上的生產(chǎn)情況。寧波奉化雙盾紡織公司介紹了棉/亞麻65/35 20 tex混紡紗在噴氣渦流紡紗機(jī)上的生產(chǎn)實(shí)踐［10］。他們主要研究了混紡紗的制備及成紗工藝（主牽伸倍數(shù)、羅拉隔距等）對紗線性能的影響，但是對噴氣渦流亞麻混紡紗及織物的外觀、力學(xué)性能等對比分析頗少。

為了探究亞麻棉噴氣渦流混紡紗中亞麻所占比例對紗線及織物性能的影響，本研究開發(fā)了一款棉麻類噴氣渦流混紡紗，根據(jù)紡紗要求以及噴氣渦流紡的紡亞麻最高極限，將亞麻混紡比設(shè)為亞麻/棉30/70和亞麻/棉60/40，并對比分析了兩種比例亞麻對混紡紗外觀、單纖維長度、力學(xué)性能等的影響。同時(shí)探究了在相同號數(shù)的條件下，兩種比例亞麻混紡紗的包纏纖維數(shù)量對紗線硬度和織物的懸垂性、彎曲剛度等性能的影響，以期研發(fā)綜合性能較好的亞麻棉噴氣渦流混紡紗。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要材料與儀器

材料：精梳亞麻纖維須條，由黑龍江圓寶紡織有限公司提供；細(xì)絨棉纖維（馬克隆值3.7、品級2級）須條，由RIETER公司提供。

儀器：RSB-50型自調(diào)勻整并條機(jī)；J26型噴氣渦流紡紗機(jī)；黑板卡；AFIS單纖維測試儀；YG（B）063型全自動單紗強(qiáng)力機(jī)；GSJX-HF-42型手搖針織橫機(jī)；YG811型織物懸垂性測試儀；YB（B）022D型全自動織物硬挺度儀。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 紗線及織物的制備

紗線制備：首先對亞麻條進(jìn)行給濕養(yǎng)生預(yù)處理24 h，經(jīng)養(yǎng)生處理后的亞麻纖維實(shí)測回潮率在12.5%左右，后將精梳亞麻與精梳細(xì)絨棉纖維須條以亞麻/棉30/70、亞麻/棉60/40兩種比例在并條機(jī)上進(jìn)行混和，采用兩道并合工藝，末并須條4 420 tex。按照紡紗工藝條件制得混紡紗線。

織物制備：分別將兩種比例的亞麻棉噴氣渦流混紡紗線用手搖針織橫機(jī)織成織物。

1.2.2 紗線的黑板圖觀察

參照FZ/T 32004—2009《亞麻棉混紡本色紗線》依次將兩種混紡比的亞麻棉噴氣渦流混紡紗線均勻纏繞在300 mm×150 mm的黑板卡上，取黑板區(qū)域280 mm×130 mm的數(shù)據(jù)。

1.2.3 單纖維長度及棉結(jié)的測試

用AFIS單纖維測試儀，將測試樣在開松單元被開松為單纖維狀態(tài)，對須條中的每根單纖維的長度、根數(shù)平均長度、短纖含量、根數(shù)長度變異系數(shù)以及上四分位長度等主要指標(biāo)進(jìn)行測試，并對比USTER公報(bào)對原棉棉結(jié)、籽皮棉結(jié)和雜質(zhì)數(shù)量范圍的等級描述，進(jìn)行混紡紗單纖維棉結(jié)的測試。

1.2.4 紗線力學(xué)性能測試

參照GB/T 3916—2013《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定（CRE法）》，采用YG（B）063型全自動單紗強(qiáng)力機(jī)測試紗線的力學(xué)性能。

1.2.5 織物懸垂性測試

參照GB/T 23329—2009《紡織品 織物懸垂性的測定》，利用YG811型織物懸垂性測試儀對織物的懸垂性進(jìn)行測試。

1.2.6 織物剛?cè)嵝詼y試

參照GB/T 18318.1—2009《紡織品 彎曲性能的測定 第1部分：斜面法》，利用YB（B）022D型全自動織物硬挺度儀對織物的硬挺度進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與分析

2.1 紗線及織物規(guī)格

亞麻/棉30/70 27.7 tex（紗線1）和亞麻/棉60/40 27.7 tex（紗線2）及其所織針織物規(guī)格如下。

由以上數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)紗線線密度相同時(shí)，紗線1的條干C V比紗線2低了5個(gè)百分點(diǎn)，且紗線斷裂強(qiáng)力較高?？椢?的織物厚度較薄，織物密度較小。分析原因是與棉纖維及亞麻纖維本身的性能有關(guān)，亞麻纖維本身長度分布就沒有棉纖維均勻且短纖含量較多，纖維離散度較大會導(dǎo)致紗線條干C V增加，紗線強(qiáng)力降低，亞麻所占比例越大這種情況越明顯，而且亞麻棉混紡紗及織物規(guī)格對紗線及織物的性能有潛在的影響。

2.2 紗線的外觀形貌分析

兩種比例的亞麻棉噴氣渦流混紡紗的黑板圖如圖1所示。

圖1 相同號數(shù)亞麻棉混紡紗黑板圖

紗線黑板不僅能直觀地反應(yīng)紗線短片段的不勻情況，還可具體分辨出紗線上的粗細(xì)節(jié)、毛羽及棉結(jié)。從黑板局部圖中可以看出，紗線1的棉結(jié)較多，但粗細(xì)節(jié)較少，紗線整體條干均勻度好，紗線表面光潔、紗疵很少；紗線2的粗節(jié)片段多且長，毛羽數(shù)也較多，導(dǎo)致紗線整體均勻度較差，而且紗線外觀有很多黃色的紗疵。

2.3 單纖維長度及棉結(jié)分析

纖維長度及短纖含量是控制成紗質(zhì)量的核心要素。根據(jù)USTER纖維長度匯總柱狀圖規(guī)定：大于12 mm是纖維正常長度、小于等于12 mm是短纖維。不同亞麻比例的單纖維長度測試分布圖（根數(shù)法長度柱狀圖）如圖2所示。

由圖2看出，紗線1的纖維整體長度分布均勻，纖維長度分布離散度小，主要紡紗長度在20 mm～44 mm之間的纖維占比為64.4%；紗線2主要紡紗長度在36 mm～44 mm之間的纖維占比為45.1%。這是因?yàn)閬喡楸旧黹L度離散度較高，在混紡紗中占比越多，纖維須條在牽伸過程中越不容易控制，造成亞麻棉纖維須條不勻率增加，短纖長度差異較大。

纖維的長度分布是決定纖維須條質(zhì)量的重要因素，由圖2清楚地看出，亞麻含量為30%時(shí)纖維長度分布較均勻，纖維須條在牽伸過程中容易控制，亞麻棉纖維須條較均勻。纖維短纖含量具體數(shù)據(jù)如下。

圖2 單纖維長度分布圖

可以看出，混紡紗中亞麻含量從30%變?yōu)?0%時(shí)，根數(shù)平均纖維長度L（n）由31.3 mm增加到36.1 mm；纖維的上四分位長度UQL（w）由39.2 mm增加到41.2 mm；根數(shù)平均短纖維含量S F C（n）由14.4%降低到10.0%，但其C V值由8.0%增加到17.4%，加大了亞麻棉須條的條干不勻率。分析原因是亞麻纖維為剛性纖維，其原纖維長度比棉纖維長，而且亞麻纖維的粗細(xì)度不均勻，當(dāng)亞麻含量為60%時(shí)纖維的根數(shù)平均纖維長度和上四分位長度增加會導(dǎo)致紡紗短纖長度不勻率的相對增加，這不僅影響須條質(zhì)量，在后續(xù)噴氣渦流紡紗中落棉率也會大增。因此，短纖含量少且分布越均勻，紗線的斷裂強(qiáng)力越高、伸長率好。亞麻含量為30%時(shí)紗線的力學(xué)性能也相對較好。

纖維在開松和通過吸風(fēng)管系統(tǒng)進(jìn)行纖維輸送的過程中，通常會導(dǎo)致纖維棉結(jié)增加。兩種比例亞麻棉的棉結(jié)測試結(jié)果如下。

可以看出，紗線2的總棉結(jié)含量高于紗線1，這是因?yàn)閬喡楹?0%的單根纖維長度、粗細(xì)不勻率較大，加上亞麻中纖維素纖維較多，這些長的纖維素纖維在精梳機(jī)上不能被清除掉，而且AFIS在測單根亞麻纖維時(shí)可能會把纖維較粗的地方當(dāng)成纖維棉結(jié)去計(jì)算，導(dǎo)致測出棉結(jié)數(shù)值增加。另外纖維的長細(xì)比越高，出現(xiàn)棉結(jié)的幾率也就越大。從圖2可以看出，在纖維細(xì)度差別不大的情況下，亞麻纖維的長度長于細(xì)絨棉纖維，因此亞麻含量為60%時(shí)棉結(jié)較高。

2.4 紗線的力學(xué)性能分析

兩種比例亞麻棉混紡紗的力學(xué)性能測試結(jié)果如下。

可以看出，紗線1的力學(xué)性能優(yōu)于紗線2，這是因?yàn)榧喚€1的纖維長度離散度低，短纖含量較少，而且在紗線捻度相同的條件下，纖維長度離散度越低，滑脫纖維的比例越低。所以紗線1的力學(xué)性能更好。

2.5 織物的懸垂性分析

懸垂性主要表達(dá)織物的彎曲性能和剪切性能，影響因素有紗線的彎曲性、紗線捻度等。可通過織物懸垂性來間接反映紗線的彎曲性能。兩種比例亞麻棉混紡紗懸垂性測試結(jié)果如下。

織物的懸垂系數(shù)與懸垂性呈正相關(guān)；美感系數(shù)綜合反映了織物的懸垂程度和懸垂形態(tài)，美感系數(shù)的大小代表織物懸垂曲面是否優(yōu)美?？梢钥闯?，織物1的懸垂系數(shù)、美感系數(shù)、動態(tài)波紋數(shù)以及活潑率都高于織物2，而織物1硬挺度較低。這些都說明亞麻含量為30%的混紡紗織物的抗彎曲性能較好、懸垂性好，紗線的彎曲性能較好。而且在紗線號數(shù)相同的情況下，經(jīng)過測試紗線1和紗線2的包纏纖維根數(shù)分別為29根和37根，織物2包纏纖維數(shù)量較多，紗線結(jié)構(gòu)緊密度增加，進(jìn)而導(dǎo)致織物的懸垂性較差，紗線手感較硬。

2.6 織物的剛?cè)嵝苑治?/h3>

織物的剛?cè)嵝允强椢锟箯澋挠餐Χ扰c易于彎曲的柔軟度的綜合，影響織物剛?cè)嵝缘囊蛩刂饕锌椢锖穸?、纖維和紗線本身剛?cè)嵝?、織物組織交織點(diǎn)及織物后整理影響等。因此可以通過織物的剛?cè)嵝詠黹g接反映紗線的硬挺度。兩種比例的亞麻棉混紡紗剛?cè)嵝詼y試結(jié)果如下。

從測試結(jié)果可以看出，織物1的滑出長度、彎曲長度和彎曲剛度都比織物2低，說明織物1剛?cè)嵝暂^差，所織成的織物手感較柔軟，紗線硬挺度較低；織物2手感較硬，紗線硬挺度較高。這是因?yàn)閬喡槔w維屬于韌皮纖維的一種，在脫膠過程中只能部分脫膠，膠質(zhì)的存在會導(dǎo)致手感發(fā)硬，而且亞麻纖維的結(jié)晶度和取向度較高，斷裂伸長率較小，當(dāng)其在混紡紗中所占的比例較大時(shí)會導(dǎo)致所紡的紗線及其織成的織物剛性大、柔性小。

3 結(jié)論

（1）采用噴氣渦流紡的方法紡出兩種紗線并織成織物，在局部黑板圖上發(fā)現(xiàn)紗線1上棉結(jié)較多，但粗細(xì)節(jié)較少，紗線整體條干均勻度好，紗線表面光潔紗疵很少；紗線2上粗節(jié)片段多且長，紗線外觀有很多黃色紗疵，說明亞麻含量為30%時(shí)紗線的外觀較好，手感較柔軟。

（2）對比分析混紡紗線的單纖維長度及棉結(jié)測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與紗線1的主要紡紗長度20 mm～44 mm相比，紗線2的主要紡紗長度在36 mm～44 mm之間，纖維長度分布很不均勻，且紗線上的纖維棉結(jié)量增加為153個(gè)/g，說明亞麻含量為30%時(shí)纖維長度分布較均勻，棉結(jié)較少。

（3）紗線1的須條纖維長度離散度較低，紗線斷裂強(qiáng)力263.8 c N、斷裂強(qiáng)度9.38 cN/tex、斷裂功341.5 c N·cm，指標(biāo)均高于紗線2，亞麻含量為30%時(shí)紗線力學(xué)性能較好。

（4）與織物2相比，織物1的動態(tài)懸垂系數(shù)為64.42%，彎曲剛度（橫、縱）為5.96 cN·cm、13.6 cN·cm，懸垂性較好，剛?cè)嵝暂^差，織物柔軟度較好。