新型全聚賽絡混紡紗的成紗質量

曹夢龍, 徐伯俊, 劉新金, 朱預坤

(生態紡織教育部重點實驗室(江南大學)， 江蘇 無錫 214122)

新型全聚賽絡混紡紗的成紗質量

曹夢龍, 徐伯俊, 劉新金, 朱預坤

(生態紡織教育部重點實驗室(江南大學)， 江蘇 無錫 214122)

為研究新型全聚賽絡混紡紗成紗性能，采用一根5.0 g/10 m精梳棉粗紗與另一根 3.4 g/10 m滌綸粗紗在細紗工序進行全聚賽絡混紡，紡出4種細度的棉/滌(60/40)新型全聚賽絡混紡紗，并與單根混紡粗紗喂入所紡出的紗進行成紗質量對比；運用哈氏切片器，切取8種混紡紗線樣本，在MOTTC B1型顯微鏡下觀察纖維的分布狀況，結合漢密爾頓指數分析方法，得到每種混紡紗內纖維的分布規律及內外轉移趨勢。結果表明：新型全聚賽絡混紡紗的單紗條干CV值、斷裂強力明顯優于環錠混紡紗，且毛羽少；從單紗截面圖得出，新型混紡紗中滌綸向紗芯轉移呈現棉包覆滌綸的趨勢，而環錠紡混紡紗中滌綸分布比較隨機。

全聚紡； 賽絡紡； 混紡紗； 漢密爾頓指數

全聚紡是一種新型的窄槽式負壓空心羅拉緊密紡系統[1]，該系統通過一種新型的大直徑窄槽式負壓空心羅拉，配合相應吸風系統及配套組件的整體優化設計，全面提高了吸風系統集聚負壓利用效率，從而大幅度地提升了紗線成紗質量。賽絡紡紗技術是采用2根相同的粗紗以一定間距平行喂入細紗機牽伸機構，經牽伸和加捻后成紗。本文采用全聚紡裝置和賽絡紡紗技術，通過喂入2根不同粗細不同品種的粗紗，紡制4種不同線密度的混紡紗線，對其成紗性能進行分析研究，并做切片分析混紡紗線中纖維的轉移與分布[2]。

1 全聚賽絡紡紗原理

全聚賽絡紡是將賽絡紡技術與全聚紡裝置相結合[3-4]的一種新嘗試。全聚紡紗裝置以普通的三羅拉長、短膠圈牽伸裝置為基礎，將前羅拉替換成直徑為50 mm表面開有窄槽的空心羅拉，并在其空心羅拉內部安裝吸風插件，吸風插件上設雙吸風槽口，如圖1所示。由于成紗過程的特殊性，全聚賽絡紡將二者的優點很好地結合在一起，紡出的紗線具有毛羽少、條干好、表面光潔、截面圓等特點，因此近年來國內外對其研究和應用越來越廣泛。全聚賽絡紡紗示意圖如圖2所示。

2 實驗部分

2.1 原料與品種

全聚賽絡紡的粗紗選用棉粗紗、滌綸粗紗，定量分別為5.0、3.4 g/10 m；全聚紡的粗紗用精梳棉/滌綸(60/40)，定量為4.78 g/10 m。

2.2 實驗方案與紡紗工藝

在加裝全聚紡裝置的QFA1528型細紗機上分別進行全聚賽絡紡和環錠紡紡紗，紡制29.3、18.3、14.7、9.8 tex 4個品種的棉/滌混紡紗[5]。2種紡紗方法紡制4種線密度混紡紗的具體工藝參數[6]如表1所示。

注：E總為總牽伸倍數；E后為后區牽伸倍數。

2.3 測試儀器與環境

使用 YG086型縷紗測長機、JA2003型電子天平測量紗線線密度；使用YG068C型單紗強力儀測量強伸性能；使用USTERTESTER5條干檢測儀測量條干均勻度；使用YG173A型紗線毛羽測試儀測試毛羽，測試速度為30 m/min，測試長度為100 m；采用YG172型纖維切片器切片；采用MOTTC B1顯微鏡觀察紗中纖維的分布；測試溫度為20 ℃，相對濕度為65%。

3 實驗結果分析

3.1 成紗質量及性能對比分析

3.1.1 強伸性能對比

使用YG061型單紗強力儀測試全聚賽絡紡混紡紗和全聚紡紡混紡紗的拉伸性能，具體的拉伸性能測試數據見表2。

由表2可知，4種線密度的全聚賽絡紡混紡紗平均斷裂強力明顯比全聚紡混紡紗線的高，斷裂強力CV值比全聚紡混紡紗線低。

紗線斷裂強力的差異與紗體結構有關，全聚賽絡紡紗線是由2根單紗條共同繞著股線軸線相互包卷捻合一起形成的，因此在紗條中的纖維基本上是繞著股線呈螺旋狀排列的，其中2條單紗接觸面上的纖維基本與股線軸線重合。由于卷捻，2條單紗外層纖維有可能被卷入到紗條內層，而內層纖維則可能被擠出，所以賽絡紡紗線中仍存在纖維的內外層轉移現象，使單根纖維受力平衡，從而使纖維內應力均衡；因此，全聚賽絡紡混紡紗比同線密度全聚紡混紡紗的強力高。

3.1.2 毛羽對比

使用YG173A型紗線毛羽測試儀測試全聚賽絡混紡紗和全聚紡混紡紗的毛羽性能，具體數據見表3。

注：H為毛羽指數，用于烏斯特公報中評價紗線品質。

由表3可知，全聚賽絡紡混紡紗1～2 mm短毛羽和3 mm及以上長毛羽明顯少于全聚紡混紡紗線。

對于全聚紡混紡紗，纖維束引出前羅拉夾持點后，受到了較強的加捻，在前羅拉包圍弧和強捻的作用下，單根纖維兩端易冒出紗體的外表面，而在全聚賽絡紡紗過程中，單紗加捻區域的長度低于纖維的平均長度，而且施加捻度又較小，使得單紗中纖維的螺旋線與紗線軸的夾角較小，即加捻三角區的寬度較小，使得三角區邊緣纖維在加捻的過程中更易卷入紗體中，露出紗體外部的纖維頭端減少，有效減少了毛羽數量，所以與全聚紡紗線相比，全聚賽絡紡混紡紗線具有較少的毛羽和較光潔的外觀。

3.1.3 條干均勻度對比

使用USTERTESTER5條干測試儀測試全聚賽絡紡混紡紗和全聚紡混紡紗的條干均勻度，具體的數據見表4。

表4 滌/棉混紡紗的條干均勻度Tab.4 Polyester/cotton blended yarn evenness

從表4可看出，全聚賽絡紡混紡紗條干均勻度均優于全聚紡，其中，9.7 tex全聚賽絡紡混紡紗的條干CV值比全聚紡的低0.16%，全聚賽絡紡細節(-50%，個/km)、粗節(+50%，個/km)比全聚紡少，因此，從整體上看，全聚賽絡紡混紡紗線在條干方面優于全聚紡混紡紗線。這主要是因為：1)全聚賽絡紡集聚區在空心羅拉的表面，全聚賽絡紡喂入粗紗由1股改為2股，單根粗紗定量減為原來的一半，這樣雖然牽伸區內的纖維根數和原來一樣，但是須條的寬度增加，厚度減小，結果使得牽伸區內牽伸力降低，而牽伸力的降低不僅對須條運動的控制有利，而且也為適當縮小羅拉隔距創造條件，可滿足“緊隔距，強控制”的要求，有利于對單根纖維運動的控制，易使浮游區纖維向前鉗口集中[7]；2)2根須條先經過加捻，再在匯聚點合二為一，匯聚并合的作用使條干均勻度得到進一步改善；3)全聚賽絡紡混紡紗的特殊成紗過程，從而形成以縱向為股線，截面呈圓形，外形似單紗的特殊結構紗線，紗上的細節或粗節有一部分被隱藏在了圓形截面的紗線中，外觀不易察覺，所以全聚賽絡紡紗線在條干方面優于全聚紡紗線。

3.2 滌/棉混紡紗內纖維的徑向分布分析

3.2.1 紗線橫截面觀察

用MOTTC B1型顯微鏡觀察利用Y172切片器制取的切片，并用與其配套的CU-6型纖維細度儀軟件進行拍照取樣，采集到的紗線橫截面圖如圖3、4所示。從圖可看出，做包覆材料的羊毛纖維相對比較粗，所以截面呈現相對較大的圓形，而滌綸和棉纖維截面分別為圓形和腰圓形，其中明顯看出滌綸的直徑比羊毛纖維小，由圖4可見全聚賽絡紡紗線中的滌綸有向紗線中心轉移，并且有被棉纖維包覆的趨勢；而從圖3可見，全聚紡中棉纖維和滌綸都比較隨機地分散在紗中。

3.2.2 纖維頻數及體積分布

根據混紡紗截面切片的顯微鏡照片，將圖像導入AutoCAD軟件[8]，選定成紗截面的中心和截面平均半徑，然后將此圓半徑分割成5等分，得到5個同心圓，如圖5所示。由內到外分別為1、2、3、4、5，層間偏差依次為-2、-1、0、1、2。本文實驗計算以29.3 tex為例，為保證實驗的準確性，每種紗線各取10張圖片，分別統計每層圓環中棉纖維和滌綸的頻率分布，由于棉和滌綸的體積密度和線密度均不同，所以截面積不等，因此要轉換每層纖維的根數之比為體積(橫截面積)之比。

假設滌綸的根數和體積轉換系數為1，則棉纖維的相對體積分數就等于其根數與其相對滌綸的體積之積，最終得到了相對體積分布，見表5。表中的纖維相對體積表示所有纖維相對于某種指定纖維的體積，本文實驗指定纖維為滌綸。設一種纖維的體積為1，則另外一種纖維相對于此纖維體積比值即為相對體積。

3.2.3 纖維漢密爾頓指數的計算

計算纖維漢密爾頓指數，首先需要計算纖維的體積分布一次矩[FA]、纖維的體積均勻分布一次矩[FU]、纖維最大向內分布一次矩[FI]、纖維最大向外分布一次矩[FO]。假設滌綸實際體積分布一次矩為[FA]P，下標P表示滌綸，C表示棉纖維，如

表5 纖維體積分布表Tab.5 Fiber volume distribution table

下式所示

[FA]P=-2A1-A2+A4+2A5

式中Ai表示第i層A纖維的體積。而滌綸的體積均勻分布一次矩為[FU]P，如下式所示

式中，纖維總體積A=∑Ai，ti表示第i層所有纖維總體積，各層所有纖維總體積T=∑ti。若[FU]P>[FA]P，滌綸優先向內層轉移，則需求出滌綸的最大向內分布一次矩[FI]P，即此纖維體積依次填入第1層、多余的填入第2層，……，直至填完。若[FU]P<[FA]P，則滌綸會優先向外層轉移，那么求出滌綸的最大向外分布一次矩[FO]P，即將此纖維體積依次填入第5層，多余的填入第4層，……，直至填完[9]。計算結果如表6所示。

表6 纖維體積分布矩Tab.6 Fiber volume distribution of moment

由表6可看出，棉纖維有[FU]C<[FA]C，即棉纖維向外轉移，則需要計算[FO]C，并且計算出棉纖維的漢密爾頓指數MC，如下式所示：

而滌綸與其相反，計算出滌綸的漢密爾頓指數MP，如下式所示：

2種紗線中滌綸與棉的漢密爾頓指數如表7所示。

表7 不同紡紗方式的纖維漢密爾頓指數Tab.7 Fiber transfer index of different spinning ways

3.2.4 結果分析

漢密爾頓指數M，其值在-100%～100%之間，當M值等于零時，表示混紡紗中2種纖維在紗線橫截面內是分布均勻的；當M值大于零時，表示該纖維在混紡紗中向外層轉移的；當M值小于零時，則表示該種纖維是向混紡紗內層轉移的。M的絕對值越大，則表明該種纖維向外層或著向內層轉移的趨勢越明顯。從纖維轉移指數的計算結果可看出，全聚賽絡紡和全聚紡所紡制的同種線密度的紗線相比，2種纖維內外轉移指數的差異較大，全聚賽絡紡中滌綸向紗芯內轉移的趨勢明顯，由于全聚賽絡紡的紡紗方式，決定了滌棉并不能均勻分布，但滌綸有被棉纖維包覆的趨勢，使之有良好的手感；與全聚紗相比，全聚紡混紡紗中纖維的內外轉移趨勢最不明顯的，但各種纖維隨機地分散在紗體中。

4 結 語

采用全聚賽絡紡的紡紗方式，合理地選擇工藝參數，將2根不同粗細、不同品種的粗紗成功紡制出新型滌棉混紡紗線。

1)全聚賽絡紡混紡紗平均斷裂強力明顯比全聚紡混紡紗線的高；全聚賽絡紡混紡紗1～2 mm短毛羽和3 mm及以上長毛羽明顯少于全聚紡；全聚賽絡紡紗線在條干方面優于全聚紡混紡紗線。

2)全聚紡混紡紗中滌綸向紗芯轉移，滌綸分布比較隨機，而全聚賽絡混紡紗滌綸向紗芯轉移，并呈現有棉包覆滌綸的趨勢，使紗線的表面具有純棉的風格。

3)由于全聚賽絡紡紡紗方式為2根粗紗喂入，使得粗紗定量明顯增大，所以限制了所紡紗線的線密度，使其只能紡出中低支紗線；由于滌棉在梳棉工序中混紡很難控制混紡比，而采用全聚賽絡紡，在細紗工序進行條混紡制易控制混紡比，并且工序簡單，成紗質量較優。

FZXB

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Yarn quality of novel blended spinning based on complete condensing siro-spinning

CAO Menglong, XU Bojun, LIU Xinjin, ZHU Yukun

(KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

In order to research a novel complete condensing siro-spinning yarn, a new complete condensing siro-spinning yarn which adopted a 5.0 g/10 m combed cotton roving and a 3.4 g/10 m polyester roving are blended together in spinning process, four kinds of cotton/polyester (60/40) blended yarns were produced, and comparison is performed on single cotton yarn quality and cotton/polyester (60/40) blended yarn spun by ring spinning feeding in single blended roving; and the eight kinds of blended yarn samples were cut by a Harrington slicer. The MOTTC B1 microscope was adopted to observe distribution conditions of the fiber, and combined with the Hamiltion migration index method to acquire distribution rules of fibers and the internal and external migration trends. The results show that the CV value and single yarn breaking strength of the novel complete condensing siro-spinning blended yarn is superior to the conventional ring spinning blended yarn, and less hairiness; and from single yarn cross section diagram, it can be concluded that the polyester fibers in the novel siro-spinning blended yarn are transferred to the yarn core and presents the trend of cotton coated polyester, but conventional blended yarn has more random distribution of polyester fibers.

complete condensing spinning; siro-spinning; blended yarn; Hamiltion index

10.13475/j.fzxb.20150603506

2015-06-15

2016-04-15

江蘇省自然科學基金項目(BK2012254)；江蘇省產學研項目(BY2014023,BY2012051,BY2013015-24);江蘇省科技成果轉化項目(BA2014080)；紡織服裝產業河南省協同創新項目(hnfx14002)；廣東省產學研項目(2013B090600038)

曹夢龍(1992—)，男，碩士生。研究方向為新型紡紗技術。徐伯俊，通信作者，E-mail: wxxbj@sina.com。

TS 114.2

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