噴氣紡包芯紗的研制

趙立曼

(西安工程大學，陜西 西安 710048)

1 引言

噴氣紡紗是利用高速旋轉氣流進行紡紗的工藝，是一種紡紗原理既不同于環錠紡也不同于轉杯紡的新型紡紗方法。噴氣包纏紡紗的成紗機理，所紡紗線強力低[1]。包芯紗是由兩種或兩種以上的纖維組合而成的一種新型紗線。是目前國內市場和歐美市場比較流行的產品，除了具有特殊的結構外，還有很多優點，它可以利用芯紗(化纖長絲)優良的物理性能、外包纖維的性能和表面特征，充分發揮兩種纖維的特長并彌補它們的不足。

因此本文通過在噴氣紡紗機上進行包芯紗的紡制，以相同外包纖維以及兩種不同長絲紗芯為原料，紡制不同結構的包芯紗，研究紗線結構特點，并就噴氣包芯紗的紡制過程進行分析。

2 噴氣包芯紗成紗原理

短纖維同長絲在前鉗口輸出后，便進入第一噴嘴包纏成紗。受第一噴嘴(靠近前鉗口)氣流的作用，前鉗口輸出的須條分離出一部分自由端纖維。同時，其纏繞在主體紗條(包括芯絲及部分外包纖維)上，形成初步包纏。紗條進入開纖槽后，依靠與開纖槽的摩擦作用，使外包纖維相應變緊，當紗條經過第二噴嘴后，由于第二噴嘴產生的氣流回轉方向與第一噴嘴產生的氣流回轉方向相反，相反的氣流作用使紗芯的捻度被解開，這時，外包纖維卻因為包覆方向和紗芯的假捻方向相反而被加上新的捻度，形成最后包纏[2]。外包纖維包覆在長絲周圍形成噴氣紡長絲包芯紗。

2.1 參數設計與試驗

2.1.1 參數的選擇

本課題采用DHUP02型噴氣紡小樣機，由東華大學研制。該機器可紡支數為20～60英支；紡紗速度為120～200 m/min；后區牽伸倍數為2倍，中區為1～4倍，前區為25～50倍；喂入比為0.99；卷繞比為1.01。

另外通過查閱文獻可知：生產噴氣包芯紗的關鍵是產生足夠多的包纏纖維[3]。因此為了提高包芯紗的包覆效果，在試紡中適當提高了兩個噴嘴氣壓差值：第一噴嘴氣壓0.2 MPa，第二噴嘴氣壓0.55 MPa；并適當減小紡紗速度，為80 m/min；另外張力裝置的張力為4.5 cN。

本課題所用外包短纖維為滌/棉(65/35)，干定量為17.93/5 m的滌棉混紡普梳熟條，采用噴氣紡分別紡制21 s +77.8 dtex錦綸長絲包芯紗和21 s+77.8 dtex滌綸長絲包芯紗；并與相同粗細環錠紡包芯紗進行比較。

2.1.2 不同長絲包芯紗的實驗

不同長絲包芯紗的實驗結果見表1。

表1 不同長絲的噴氣包芯紗質量對比

注：以上數據均為所測平均值。

2.1.3 結果分析

從表1可以看出: (1)滌綸包芯紗強力大于錦綸長絲強力；(2) 滌綸包芯紗毛羽較錦綸包芯紗多；(3)由于噴氣紡包芯紗包纏牢度高，使得所紡噴氣包芯紗的毛羽較環錠包芯紗少，而強力則變差。

2.1.4 包芯紗的結構分析

噴氣包芯紗紡制過程中，芯紗處于氣流漩渦的中心，逐漸被隨氣流旋轉的外圍短纖維層層包纏起來，從而避免了環錠紡包芯紗在加捻中由于內外層纖維受力存在差異而產生的纖維內外轉移現象[3]。因此，噴氣包芯紗相對環錠紡包芯紗具有較好的包覆效果。

噴氣紡包芯紗具體特點如下：

(1)噴氣紡包芯紗外包纖維在芯絲的周圍分布得均勻、連續，成紗條干較好，包纏牢度較高。

(2)從包纏形態來看，噴氣包芯紗整根纖維包纏占少數，多數是頭端包纏。

(3)從包覆效果來看，噴氣包芯紗的毛羽少，且具有方向性；包覆效果較好，紗線表面光滑。

2.2 紡制中注意事項

2.2.1 選取較小紡紗速度

在錦綸長絲包芯紗紡紗過程中，當選取120 m/min進行紡制時，紗線的包覆效果很差，外觀類似長絲與短纖維交捻；而當紡紗速度降低至80 m/min時，紗線的包覆效果明顯改善。這主要是由于當紡紗速度較大時，短纖維在噴嘴中停留時間較短，須條來不及加捻、解捻和包纏就已輸出，從而使得包覆纖維減少，影響包芯紗的包覆效果。

2.2.2 選取合適氣壓配置

由噴氣紡紗的成紗原理知，噴氣紡紗機兩個噴嘴氣壓大小的匹配是工藝設定的重要環節，它影響單紗強力。這是因為第一噴嘴的氣壓大小影響著紗線中包纏纖維的包纏狀況，第一噴嘴氣壓增加，使得分離出的頭端自由纖維數量增加，包纏效率提高。但是，第一噴嘴氣壓太高，導致短纖維過多聚集在紗線外層，使成紗強力驟然降低。第二噴嘴的壓力是形成紗線最終結構的關鍵因素，它決定著包纏纖維對芯紗長絲的松緊程度和包纏狀態，因而對紗線強力起著決定性作用，對紗線彈性、剛度及條干均勻度亦有不小影響。故在試紡中，針對氣壓配置作了以下調節: 第一噴嘴氣壓0.2 MPa，第二噴嘴氣壓0.55 MPa。

2.2.3 張力的選取

在紡制包芯紗時，包芯紗產生包覆條件之一是長絲所受張力必須大于外包纖維張力，這時外包纖維才會把芯絲包覆形成包芯紗。而今在對細紗機進行改造時，多采用芯絲通過導絲鉤直接引入前羅拉鉗口處，這樣，在紡紗過程中芯絲所受張力較小，不穩定且無法調節，最終影響成紗質量。而本課題在試紡中，在長絲通過導絲鉤喂入前羅拉之前，安裝了水平式墊圈張力裝置，將長絲引出方式改為沿筒子外圓的切線方向拉出，并使長絲經過張力器進入張力調節區，以有效地調整芯絲進入前羅拉鉗口之前的張力。

但是在紡制過程中，合理的張力能夠有效地調整芯絲，使其進入前羅拉鉗。在試驗中，當所選張力為9.8 cN時，芯紗會發生斷裂，使試驗無法進行，故張力不可過大，否則長絲進入前羅拉時易出現斷裂現象。所以張力器張力大小應適中，才能保證成紗質量。

3 結論與展望

在噴氣紡紗機上生產包芯紗時，首先要對噴氣小樣機進行合理的改造，增加長絲張力控制裝置，合理選擇噴嘴氣壓值以及紡紗速度；第一噴嘴氣壓0.2 MPa，第二噴嘴氣壓0.55 MPa，紡紗速度80 m/min，可獲得良好包覆效果。同時由于噴氣紡特殊的成紗機理，其包芯紗的包覆效果比普通環錠紡包芯紗包覆效果好，且毛羽少，紗線表面較光滑。

通過對包芯紗紡制過程的深入分析，進一步探討噴氣包芯紗的成紗機理，并對噴氣紡包芯紗織物進行研究，開發出一些適合該紗線的織物，擴大其應用范圍，充分發揮包芯紗的優勢。

[1]劉國濤.新型紡紗[M].中國紡織出版社, 1999: 73-78.

[2]楊元.包芯紗包覆效果測試分析[J].紡織導報.2005(7)：53-56.

[3]邢明杰, 楊磊.噴氣包芯紗的紡制及其包覆效果探析[J].棉紡織技術, 2005(9)：1-4.