后區牽伸對等線密度棉段彩紗性能的影響

史晶晶， 陳偉雄， 薛 元， 楊恩龍

(嘉興學院 材料與紡織工程學院, 浙江 嘉興 314001)

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后區牽伸對等線密度棉段彩紗性能的影響

史晶晶， 陳偉雄， 薛 元， 楊恩龍

(嘉興學院 材料與紡織工程學院, 浙江 嘉興 314001)

段彩紗是一種沿紗線縱向色彩呈分段變化的花式紗線，現有的生產工藝不可避免產生竹節紗的效果，導致不能大規模的推廣。本文改進了細紗機的牽伸機構，制備線密度恒定，而組分、色彩是分段變化的棉段彩紗，并探討分段時間、某一分段時間內兩組份的質量比例對成紗性能的影響。結果表明，通過合理控制后區牽伸工藝，可以生產線密度恒定且性能良好的段彩紗。

等線密度; 段彩紗; 牽伸; 分段時間

段彩紗是一種新型花式紗線，不僅富有層次感與立體感，還具有豐富的色彩變化，符合時尚潮流，可廣泛應用于服裝面料，深受消費者的喜愛，經濟效益也非常可觀[1]。段彩紗的特點是在基紗上分布著長度、間隔、色彩間斷變化的彩段，進而使紗線具有彩色分段效果[2]。目前生產段彩紗常用的方法有2種，第1種是采用對紗線染色的方法使紗線在縱向呈現出顏色分段的效果[3]，但這種方法色段之間的分界不夠明顯，有比較長的過渡色，色段的循環固定，工序較多，成本昂貴，不適合大規模的推廣。第2種方式是通過紡紗工藝的改進來實現段彩的效果，主要工藝方法包括三羅拉法[4-6]和四羅拉法[7]，但這2種方法都有它們的優缺點。三羅拉法改造成本較低，紡紗效率很高，斷頭很少，但段彩處容易產生竹節，且在絡筒的過程中色纖維由于翹頭，容易剝脫，產生棉結。四羅拉法中兩粗紗條在后區牽伸過程中變速點位置不同，成紗條干均勻度較差。導致這2種方法不能大規模的推廣。本文開發出等線密度段彩紗技術，后區采用同軸雙羅拉牽伸，固定羅拉與活套羅拉分別由后羅拉軸與活套羅拉軸傳動，其轉速受電腦程序控制器控制，可以對后牽伸區參數以時間分段進行設定，改變不同時間段內兩粗紗牽伸倍數可改變其在細紗相應段內的質量比例，以實現段彩效果，改變各段紡紗時間的長度可改變該段細紗的長度[8]。該方法能顯著提高紡紗效率，改善紗線條干均勻度，更適合大規模生產。其成紗質量主要受后區牽伸工藝的影響，本文就分段時間和某一分段時間內兩組份的質量比例進行深入探討。

1 實 驗

1.1 實驗原料

紅色和白色棉粗紗，干定量均為6.09 g/10 m。

1.2 實驗設備

HFX-A4J型等線密度環錠紡段彩細紗機，采用同軸雙羅拉結構，實現2組纖維同軸喂入，2組纖維牽伸工藝控制條件一致，可以極其方便地對后羅拉速度藕合，實現等量喂入，成紗裝置示意圖見圖1。圖1(a)中K方向的牽伸機構見圖1(b)所示。A粗紗與B粗紗從細紗機中羅拉后喇叭口處連續喂入，但A粗紗與B粗紗是由2個不同羅拉進行牽伸，雖然在同一根軸上，但是控制A粗紗的為固定后羅拉，控制B粗紗的為活套后羅拉，活套后羅拉通過皮帶與細紗機后另一羅拉軸相連，通過調節后羅拉軸的轉速就可以控制活套羅拉的轉速。

圖 1 等線密度段彩紗工藝原理Fig.1 Process mechanism of equal linear density segment color yarn. (a) Yarn spinning apparatus；(b) Draft system in K direction

1.3 紡紗工藝

紗線設計線密度為30 tex，細紗機環錠轉速為6 180 r/min，前羅拉線速度為11.2 m/min，捻度為550捻/m。所紡紗線包括A、B紗和段彩紗，其中段彩紗分段時間分別為0.5、1、2、4、8 s。AB紗及段彩紗在某一分段時間內兩組份之間的質量比例為1∶1、3∶5、1∶3、3∶13、1∶7(即在某一分段時間內其中1種組份在該段紗線總量中質量分數為50%、37.5%、25%、18.8%、12.5%)。

段彩紗中某一粗紗總牽伸倍數的計算公式為

式中：T是棉粗紗原料的干定量，g/10 m，本文中T=1.09 g/10m,T設是紗線設計線密度，tex；Wx是其中1種組份段內的質量百分數，%；8.5%是棉紗的公定回潮率。兩組份前區牽伸倍數一致且均為組份較大粗紗的總牽伸倍數除1.25。以分段時間2 s，在某一分段時間內其中1種組份在該段紗線總量中質量分數為37.5%的段彩紗工藝為例。第1個2 s粗紗A總牽伸倍數為58.72，粗紗B的為35.23，該段內粗紗B占有的質量分數多，主要顯示來自B粗紗纖維的顏色；第2個2 s兩粗紗總牽伸倍數數值調換，該段粗紗A占有的質量分數多；而A、B粗紗前區牽伸倍數均為29.36，依次循環。

1.4 測試方法

紗線表面形貌用KH1300型三維視頻顯微系統拍攝。紗線強伸性能采用YG021D型電子單紗強力儀測試，預加張力為0.5cN/tex，隔距長度為500 mm,拉伸速度為500 mm/min，測試次數為10。紗線條干不勻率采用YG137型條干均勻度測試分析儀測試，測試速度為100 m/min，測試時間為2.5 min，測試次數為2。紗線毛羽用YG171B型毛羽測試儀測試，測試速度為30 m/min，紗線片段長度為10 m，測試次數為6。測試溫度為25 ℃，相對濕度為60%。

2 結果與討論

2.1 紗線表面形態

段彩紗表面形貌如圖2所示。可以看出，淺色紗含量從左到右逐漸變多，深色紗含量從左到右逐漸變少，而紗線粗細沒有明顯變化。

圖2 段彩紗表面形貌Fig.2 Morphology of segment color yarn

2.2 后區牽伸對紗線條干的影響

后區牽伸對紗線條干不勻率的影響如圖3所示。紗線條干不勻率采用變異系數CV表示。從圖可看出，AB紗比段彩紗條干均勻。分段時間越長，段彩紗條干不勻越大。這是由于后區牽伸過程中，組份較小的粗紗牽伸倍數高，而該粗紗條在后區沒有受到良好的握持而回縮，造成條干不勻，這種條干的不勻隨著分段時間的延長而變大。當段彩紗兩粗紗中較小的質量分數越小，條干不勻越大。當兩粗紗中較小的質量分數為18.8%，分段時間大于3.5 s時，紡紗宜形成粗節，紗線條干惡化，斷頭增多。兩粗紗較小的質量分數為12.5%，分段時間大于2.5 s時，同樣出現上述現象。分段時間在0.5 s時，兩粗紗較小的質量分數小于25%時，段彩紗條干不勻比較大。這是因為羅拉變速至少需要0.3 s的反應時間，當兩組份后區牽伸倍數差異比較大且分段時間短時，后羅拉來不及變速，導致條干不勻稍微增大。當兩粗紗較小的質量分數小于18.8%時，紡紗時要合理控制分段時間的長度，否則會因為條干惡化導致織物質量變差。在紡紗機后區牽伸改進方面需要加強對粗紗條的握持，以減小條干不勻。

圖3 后區牽伸對紗線條干不勻率的影響Fig.3 Effect of back zone draft on yarn evenness

2.3 后區牽伸對紗線毛羽的影響

后區牽伸對紗線3 mm毛羽的影響如圖4所示。從圖可看出，后區牽伸對3 mm毛羽的影響和對條干的影響規律相近。AB紗的3 mm毛羽比段彩紗少；分段時間越長，段彩紗毛羽越多；兩組分較小的質量百分數越小，毛羽越多。當兩組份較小組份質量分數小于18.8%，分段時間大于3 s時，3 mm毛羽急劇增多，一方面是因為紗線條干惡化，另一方面纖維在紗線中的排列整齊度變差，成紗熵變增加，導致毛羽增多[9]。當分段時間在0.5 s時，粗紗條在后區的回縮較小，對纖維在紗線中的排列整齊度影響不大，因此毛羽稍有增加。在實際紡紗過程中可以在前區加裝紗線集合器，以減少加捻三角區寬度，從而減少毛羽。

圖4 后區牽伸對紗線毛羽的影響Fig.4 Effect of back zone draft on yarn hairiness

圖5 后區牽伸對紗線斷裂強力的影響Fig.5 Effect of back zone draft on yarn breaking strength

2.4 后區牽伸對紗線斷裂強力的影響

后區牽伸對紗線斷裂強力的影響見圖5所示。從圖可看出，AB紗比段彩紗強力稍高。當兩粗紗質量分數是50%時，紗線強力相對最高。隨著兩粗紗較小的質量分數的降低，紗線強力變差[10]。當兩粗紗較小的質量分數小于18.8%時，紗線強力下降嚴重。此時紗線條干不勻較大，導致紗線捻度分布不勻變大，紗線斷裂強力急劇惡化。隨著分段時間的增大，紗線斷裂強力變小，但變化幅度較小。雖然分段時間增大，紗線條干不勻變大，但以相同工藝紡出的紗線也越長，所以紗線強力整體變化較小。

3 結 論

1)對于棉紡段彩紗而言，分段時間在0.5～4 s之間，兩組份較小的質量分數在18.8%～50%之間時，成紗的強力、毛羽、條干較好，基本符合后道加工的要求。兩組分較小的質量分數在12.5%～18.8%之間時，分段時間控制在0.5～3 s。兩組份較小的質量分數小于12.5%時，較難成紗。

2)紡紗過程中，牽伸倍數較高的粗紗因為缺少足夠的握持而回縮是導致條干不勻的主要原因，在后續細紗機的改進過程中需要加強對后區粗紗的握持。

3)后區牽伸的分段變化使得纖維在紗線中的排列整齊度變差，成紗毛羽增多，如在前區加裝紗線集合器，可以減少加捻三角區寬度，從而減少毛羽。

FZXB

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Effect of back zone draft on physical properties of segment colored cotton yarn with constant linear density

SHI Jingjing, CHEN Weixiong, XUE Yuan, YANG Enlong

(CollegeofMaterialandTextileEngineering,JiaxingUniversity,Jiaxing,Zhejiang314001,China)

Segment colored yarn is a kind of fancy yarn whose color changes regularly segment-by-segment in yarn length direction. The present processing technology inevitably produces slubby yarn effect. Therefore this paper employed a modified draft system of ring spinning machine to produce segment colored cotton yarn with constant linear density but component and color changing segment-by-segment. The effects of segment time and mass ratio of two components within a given segment time on the properties of the formed yarn were investigated. The results indicated that segment colored yarn with constant linear density and good quality can be produced by proper control of back zone draft process.

constant linear density; segment colored yarn; draft; segment time

0253- 9721(2013)06- 0030- 04

2012-07-16

2012-10-25

浙江省重點科技創新團隊自主項目(2012R10012-04)；嘉興市科技計劃項目(2012AY1019)

史晶晶(1981—)，女，碩士生。主要研究方向為等線密度段彩紗工藝原理及其產品開發。楊恩龍，通信作者，E-mail: enlong_e_mail@hotmail.com。

TS 104.7

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