應用轉杯紡、噴氣渦流紡技術開發色紡紗

陳順明+姚鋤強+姚雪強+徐士琴+章友鶴

摘要：文章介紹了威達集團近幾年在新型紡紗領域開發的色紡紗主要品種、特點及用途概述。用轉杯紡、噴氣渦流紡技術紡紗技術開發色紡紗，必須針對染色后纖維性能的變化及色紡紗小批量、多品種、變化快的生產特點，在原料選配與工藝優化及生產現場管理上進行創新，使生產的色紡紗質量符合制造中高端服飾的要求。

關鍵詞：轉杯紡；噴氣渦流紡；色紡紗

中圖分類號：TS104.7 文獻標志碼：B

Developing Colored Spun Yarn by Using Rotor-spinning and Air-jet Vertex Spinning Technologies

Abstract： The paper introduced main varieties， characteristics and applications of the colored spun yarns developed by Weida Group over the past few years. It points out that when using rotor-spinning and airjet vertex spinning technologies to develop colored spun yarn， it is necessary to make innovation in the choice of raw materials， process optimization and on-site management in accordance with the changed properties of the fibers after dyeing and the production characteristics of colored spun yarn such as small lot， diversified varieties and quick product change， so as to ensure the yarn quality meeting the requirements for manufacturing high-end apparel fabric.

Key words： rotor spinning； air-jet vertex spinning； colored spun yarn

轉杯紡與噴氣渦流紡是兩種新型紡紗技術，近幾年來在國內得到較快發展。據中國棉紡織行業最新的統計顯示，至2015年全國棉紡系統已擁有轉杯紡347萬頭，比2010年的240萬頭增加了107萬頭。噴氣渦流紡發展更快，從2010年的9.36萬頭至2015年已達到13.5萬頭。用這兩種新型紡紗技術生產的紗線已占紗線總量的近1/5。新型紡紗技術在國內能得到快速發展，主要是它們比傳統的環錠紡技術有多方面的優勢。

1 在新型紡紗領域開發的色紡紗品種、特點及

用途

近年來，威達公司圍繞色紡紗的研發投入了大量資金進行設備和技術改造，為產品的開發生產創造了條件，主要開發的產品有以下幾個系列。

全棉純紡、混紡系列轉杯紡色紡紗：該系列產品主要包含10S ～ 30S規格紗線，棉的混紡比例大于50%的棉混紡產品為主，產品主要用于休閑、時尚的針織運動衫、針織內衣等針織服裝面料，色彩一般以麻灰色為主，多彩色為輔。

全粘純紡、混紡轉杯紡、渦流紡色紡紗：該系列產品主要包含20S ～ 40S規格紗線，產品色彩亮麗、色澤自然。產品主要用于針織內衣、針織外套、彈力襪褲、機織服裝、家紡等領域。

粘膠純紡及滌粘混紡轉杯紡色紗：該系列主要包含8S ～ 16S規格低捻起絲絨紗，產品捻度較低、條干均勻、強力好。產品主要用于經編用服裝粘合襯基布。

純滌轉杯紡色紡紗：紡紗支數在10S ～ 30S之間，因采用原液染色纖維制成，產品無需染色且色牢度好、強力高，制成面料成本低。產品主要用于家紡及服飾面料。

渦流紡純滌色紡紗及滌綸混紡紗：該系列產品包括30S ～ 40S紗線，制成的產品抗起毛起球性能好，面料挺括，色澤自然，物美價廉。主要用于中高檔西服與針織面料。

轉杯紡色紡麗雅藍TM牛仔紗：該系列產品主要選用具有“高強低伸、如絲如絨”特點的雅賽爾TM纖維為原料，并采用一種新型活性-還原染料染色，色牢度高、不退色。產品主要用于高檔針織牛仔面料。

威滌紗與威爾紗兩種新穎紗線：前者采用1.33 dtex彩色滌綸與有色粘膠混紡，后者采用1.33 dtex木代爾纖維與有色粘纖混紡。由于這兩種纖維強度均高于粘膠纖維，使混紡紗的強度顯著提高。尤其是木代爾纖維的加入使得用威爾紗制成的織物手感滑爽、透氣舒適，檔次顯著提升，可作為純粘纖織物的升級換代產品。

隨著新型纖維的不斷推出及公司技術創新能力的不斷增強，新型紡紗領域的色紡紗產品將會持續不斷地開發，產品的應用領域也將不斷拓展。

2 轉杯紡、渦流紡開發色紡紗生產實踐

色紡紗生產與本色紗有很大區別，它把色的概念融入在生產中，且生產的特點是批量小、品種多、翻改頻率高，故其生產難度比本色紗生產大得多，根據幾年來的生產實踐，紡好色紡紗，應重視、做好以下幾項工作。

2.1 要紡好色紡紗首先要做好的是打樣、對色工作

只有把打樣、對色工作做準確，色紡紗批量生產才能順利進行。目前威達公司通過多年的經驗積累已建立了一套快速打樣、對色機制及原料樣、色板樣的檔案庫，從客戶來樣分析、顏色配比、打小樣到中樣及大貨生產的對色等均由專一配色打樣人員來完成，確保了配色打樣的正確性。

2.2 要重視色紡紗的混色工藝

由于色紡紗是采用多種纖維與多種色澤原料混合紡紗，除了要做到各種原料混比正確外，更要重視混色正確，達到客戶來樣或設計要求。目前威達公司采用的混色方法主要有 2 種：（1）采用混棉機設備進行混色：各色原料比例計重排包，經自動抓棉機抓棉、開松、多倉混合、成包后再在抓棉機上排包生產；（2）采用條混工藝混色：一般含色纖維比例小的品種采用條混工藝較好，條混工藝關健要控制好預并條的條孔重量差異，同時更重要的是并條預混時要防止缺條，采用條混工藝時最好采用 3 道并條機，以保證混色均勻。

2.3 要針對色紡紗的生產特點做好工藝設計及元器件優化配置

2.3.1 前紡工藝設計

由于色紡紗使用的原料經染色后其性能有較大變化，纖維強力下降、短絨增加、回彈性變差，故前紡工藝設計重點是使纖維少受損傷。開清棉要采用輕打、少落、開松、混合的原則。開松要防止纖維損傷增加棉結，混合要確保原料混合均勻。梳棉要采用輕定量、緊隔矩、柔和梳理工藝，在提高梳理元件的平整度與鋒利度的基礎上提高棉網的分梳質量。并條要圍繞提高“三度”（伸直、平行、分離）降低“二個不勻率”（重量不勻率與條干不勻率）來優化工藝設計，尤其是用于噴氣渦流紡的條子對條子的“三度”特別重要，除需用 3道并條工藝外，在末并上要采用自調勻整裝置，使“二個不勻率”達到最佳狀態。

2.3.2 對轉杯紡工藝設計

要根據使用原料與生產品種不同來設計，以立達RS23型轉杯紡紗機生產R30S為例，由于粘纖經染色后強力下降，可紡性也隨之下降，故其紡紗速度也要適當下降，紡機型號為C533型速度要控制為9.6 ～ 9.8 r/min，分梳型號C61速度8 300 ～ 8 600 r/min，假捻器用R7RS螺旋型捻系數設計偏大為4.0 ～ 6.8，在以上工藝設計下使成紗質量達到最佳。

2.3.3 噴氣渦流紡工藝設計

如噴嘴壓力、引紗速度、前羅拉鉗口到紡錠前端距離及喂入比例等均對成紗質量影響較大，應根據紡紗品種來優選和調整工藝配置，以實現質量效益最大化。尤其是生產色紡紗時速度越快斷頭越多，紗線質量會明顯下降，且易出現弱環紗等疵品。

轉杯紡、噴氣渦流紡紗機在生產純滌、純腈及含滌腈比例高的混紡紗線時，由于設備運轉速度高易產生靜電，使紡紗通道易積聚粉塵，造成斷頭增多，影響正常生產，選用具有防靜電功能的紡紗元器件，加快靜電散熱，使生產正常進行。

2.4 要強化色紡紗生產中的紗疵控制

色紡紗生產中經常會產生色差、色點、橫檔等紗疵，這些紗疵會直接反映在織物表面，嚴重影響最終產品質量。也是客戶投訴索賠最多的質量問題，故一定要在生產管理中采取措施，減少或杜絕這些紗疵的產生。

色差控制措施：配料應根據不同原料的回潮率計算出需要原料的數量，防止原料因回潮率差異而造成色差，管理條桶對號，梳棉并條工序因臺與臺、眼與眼之間在未達到充分混合會產生一定的色差，故應按不同風格機號搭配使用，以免產生色差。對不同色號產品的機臺要嚴格做好隔離工作，杜絕不同色的飛纖附入，導致色差產生。

色點控制措施：色點又稱色棉結，對最終產品質量危害極大，是色紡紗要重點控制的疵點。配料要選擇符合產品質量要求的合格原料。管理上，梳棉工序是控制棉結色點的關鍵工序，要重點保證梳棉設備狀態良好、工藝隔矩正確，確保棉網中棉結色點達標。

橫檔控制措施：同一批號配料要一致，清梳至并條工序各種原料混合要均勻，并條自停裝置要靈敏，避免缺條造成色檔，各工序通道要光潔，膠輥抗繞性要好，以免刮花使膠輥造成粗細條而產生色檔。此外要控制好棉條質量，防止因條干不勻或油污條而產生錯檔。

2.5 色紡紗品種更換時要徹底做好清潔工作

根據產品需要配備多套生產流程的色紡紗生產線，盡量使同色系列品種在同一生產線上生產，減輕清潔工作強度。其次是不同品種更換時必須徹底做好清潔工作，并采用同色種原料洗車、條筒套塑料袋等清潔措施。

2.6 要做好色紡紗的操作及設備管理

由于原料染色后紡紗，所以操作工操作過程中機臺清潔工作十分重要，渦流紡紗設備除了定期進行設備清潔保養外，操作工每班應做好紡錠及羅拉部件清潔。轉杯紡紗機重點依靠設備揩車保養來做好清潔工作，揩車時紡紗通道、元器件必須徹底清潔，確保生產效率穩定。

3 結語

新型轉杯紡與噴氣渦流紡是紡紗領域兩種新型紡紗技術，它與傳統環錠紡比較具有紡紗工序短、生產效率高、用工省等多方面優勢，正在國內外快速發展。用這兩種新型紡紗技術開發色紡紗，必須針對染色后纖維性能的變化及色紡紗小批量、多品種、變化快的特點，在原料選配與工藝優化及生產現場管理上進行創新，使生產的色紡紗品種質量符合制造中高端服飾面料的要求。

摘要：為探討PR-SU漿料取代PVA漿料的可能性，首先將PR-SU漿料與多種常用變性淀粉漿料的漿液、漿膜性能做對比，然后測試并對比了 5 種不同配比的PR-SU、PVA混合漿料漿液和漿膜性能。結果顯示：PR-SU漿料的漿液黏度熱穩定性比較良好，漿液的黏附性、漿膜的耐磨性能均優于常用變性淀粉漿料，而漿膜的斷裂強度與其接近；PR-SU漿料與PVA漿料配比改變時，混合漿漿液對棉、滌/棉的黏附差異以及漿膜的斷裂強度、磨耗差異并不明顯，表明PR-SU漿料可以取代PVA漿料。

關鍵詞：PR-SU漿料； PVA漿料；漿液性能；漿膜性能

中圖分類號：TS103.846 文獻標志碼：A

A Study on the Properties of PR-SU Sizes and PR-SU/PVA Blended Sizes

Abstract： In order to explore the possibility of replacing PVA sizes with PR-SU sizes， first， the properties of PR-SU size liquors and size films were compared with those of common modified starches， and then the properties of the liquors and films of PR-SU/PVA blended sizes in five different blending ratios were also tested and compared. The results show that the PR-SU sizes are superior to common modified starches in terms of viscosity thermal stability， liquor adhesiveness， abrasion resistance of size film and similar in term of breaking tenacity； when the blending ratio of PR-SU/PVA blended sizes was changed， there was no clear difference in the adhesiveness to cotton fabric and polyester/cotton fabric and in breaking tenacity and abrasion resistance of the size films. Therefore， PVA sizes could be substituted by PR-SU sizes.

Key words： PR-SU sizes； PVA sizes； properties of size liquor； properties of size film

PVA漿料具有良好的成膜性和耐磨性，廣泛應用在漿紗工序中，并且產生了良好的上漿效果。但是在退漿時PVA漿料的廢液很難生物降解，許多國家已經明令禁止使用PVA漿料，許多學者一直致力開發新型漿料以取代PVA漿料。PR-SU漿料是一種新型變性淀粉漿料，該產品是由德國伊埃斯集團公司在原PR-S產品基礎上，與我國蘇州天華紡織科技服務有限公司合作開發而成，主要是由馬鈴薯淀粉和木薯淀粉經特殊加工聚合成的多元增強型酯化淀粉。本文首先對常用變性淀粉與PR-SU漿料的漿液、漿膜性能進行對比，獲得PR-SU漿料的性能優勢。然后測試不同配比的PR-SU漿料與PVA漿料混合漿的漿液、漿膜性能，進而探討其取代PVA漿料的可能性。

1 試驗

1.1 漿液配方

常用變性淀粉漿液配制：分別配制PR-SU變性淀粉、CP變性淀粉、CD-DF868變性淀粉、TE-SA變性淀粉、SFS變性淀粉漿料的漿液。

PR-SU、PVA混合漿漿液配制：分別配制PR-SU與PVA漿料的比例為100∶0、75∶25、50∶50、25∶75、0∶100的混合漿漿液。

1.2 性能測試

1.2.1 漿液性能測試

（1）漿液黏度及黏度熱穩定性測試

將配制好的濃度為6%的漿液升溫至95 ℃，保溫 1 h后，利用旋轉式黏度計測試其黏度值，即為所測試漿液的黏度，用η表示；同時每隔30 min測試一次黏度值，共保溫 3 h。在 3 h內測得 6 個黏度值，后 5 次黏度值的極差（ηmax-ηmin）與漿液黏度η比值為黏度波動率，表示為：

（2）漿液黏附性測試

將配制好的濃度1%的漿液升溫至95 ℃，保溫30 min，分別對繞在鋁合金框架上的14.5 tex純棉粗紗和13 tex滌/棉（65/35）粗紗浸泡 5 min，然后進行自然晾干。取下晾干的粗紗置于恒溫恒濕（20 ℃、65%）條件下24 h，然后在Zwick萬能試驗機上測試粗紗的斷裂強力和斷裂伸長。

1.2.2 漿膜性能測試

（1）漿膜強伸性測試

將制備好的漿膜裁成規定大小，在YG141厚度測量儀上測定漿膜厚度，并在Zwick萬能材料實驗機上測試其斷裂強力和斷裂伸長，按照式（3）計算漿膜的斷裂強度。

式（3）中：Q —漿膜的斷裂強度（N/mm2），P —漿膜的斷裂強力（N），d —漿膜的厚度（mm），k —漿膜的寬度（mm）。

（2）漿膜磨耗測試

將制備好的漿膜裁成規定大小，在Zweigle耐磨儀上進行耐磨試驗，摩擦1 000次后，按照式（4）計算漿膜的磨耗。

式（4）中：H —磨耗（mg/cm2），G0 —漿膜摩擦前質量（mg），G1 —漿膜摩擦后質量（mg），S —漿膜試驗面積（cm2）。

2 結果與討論

2.1 PR-SU與常用變性淀粉漿性能

2.1.1 漿液黏度和黏度熱穩定性

漿液黏度是漿液流動性能的重要指標，反映了漿液抗剪切能力的大小。黏度高低直接影響漿液浸透到紗線內部和被覆在紗線表面的比例，進而影響上漿率。

漿紗并不是在短時間內就能完成的，而是需要一個過程，而漿液黏度熱穩定性反映了漿液在95 ℃條件下一段時間內黏度的穩定性能，是評價漿液質量的重要指標。表 1 是PR-SU與常用變性淀粉漿液的黏度與黏度熱穩定性。

從表 1 可知，所有測試樣品的黏度熱穩定性均較

好，為上漿率的均勻一致提供保證。

2.1.2 漿液黏附性

在漿紗過程中，漿液浸透到紗線內部，使得漿料與纖維之間相互黏合，增加了纖維與纖維之間的抱合力，起到了增強效果；漿液被覆在紗線表面形成漿膜，漿膜與紗線的黏附能力直接影響紗線在摩擦過程中漿膜是否脫落。顯然，漿液的黏附性能直接影響漿紗效果的好壞。表 2 是PR-SU與常用變性淀粉漿液對14.5 tex純棉和13 tex滌/棉（65/35）粗紗的黏附性能。

從表 2 可以看出，PR-SU漿料對棉和滌/棉粗紗的黏附性能均居前列，特別是對滌/棉的效果更加明顯，主要因為PR-SU漿料是酯化型變性淀粉漿料，這也為推廣PR-SU漿料取代PVA漿料提供了依據。

2.1.3 漿膜強伸性和耐磨性

在織造過程中，開口時經紗承受著拉伸變性作用，打緯時經紗承受著鋼筘的摩擦作用，同樣被覆在經紗表面的漿膜也承受著拉伸和摩擦的作用，所以漿膜的斷裂強度和耐磨性成為漿膜性能好壞的重要指標。表 3 是PR-SU與常用變性淀粉漿膜的斷裂強度、斷裂伸長和磨耗的測試數據。

從表 3 可知，PR-SU漿料的斷裂強度和其他常用變性淀粉漿料基本接近，但是磨耗明顯偏小，表明PR-SU漿料的漿膜耐磨性更好。

無論是漿液的黏附性，還是漿膜的耐磨性，相比常用變性淀粉漿料，PR-SU漿料的性能更為突出，說明該漿料的應用前景更為廣闊，這也為探討PR-SU漿料取代PVA漿料的研究提供了基礎。

2.2 PR-SU與PVA漿料混合漿的性能

漿料與漿料的混合并不是簡單的加和，它們之間會發生增塑作用；另外混合漿料可能會分層，存在不相容現象。所以漿料之間的混合會使漿液和漿膜的性能產生變化。

本部分主要通過改變PR-SU與PVA漿料的配比測試混合漿料漿液、漿膜性能，研究PR-SU漿料取代PVA漿料的可能性。

2.2.1 漿液黏度和黏度熱穩定性

表 4 是不同比例的PR-SU與PVA混合漿料的黏度和黏度熱穩定性。

表 4 的測試結果表明：所有配比的混合漿的黏度熱穩定性均較好，保證漿紗過程中混合漿的上漿均勻一致。

2.2.2 漿液黏附性

混合漿料對纖維的黏附更應注重相似相溶原理，該原理是保證漿料對纖維產生良好黏附的前提條件，會直接影響漿料與纖維大分子之間分子尺度上通過相互作用產生的結合。表 5 是PR-SU與PVA混合漿液對14.5 tex純棉和13 tex滌/棉（65/35）粗紗的黏附性能測試數據。

從表 5 可以看出：隨著PR-SU比例的增加，混合漿對棉粗紗的黏附能力下降，主要因為PR-SU是酯性變性淀粉漿料，呈現疏水性特征。

混合漿對棉、滌/棉的黏著力數值比較接近，表明不同比例的PR-SU與PVA混合漿對棉、滌/棉的黏附性能差距并不明顯。因此，就黏附而言，PR-SU漿料可以取代PVA漿料。

2.2.3 漿膜強伸性和耐磨性

無論是淀粉類、變性淀粉類漿料，還是PVA漿料，甚至丙烯類漿料，單一的漿料難以滿足上漿的要求，達到最佳的上漿效果。為了彌補單一漿料性能不足，一般情況下上漿時均需采用混合漿料，能夠充分發揮漿料的漿液、漿膜性能，PR-SU與PVA也不例外。改變PR-SU與PVA的比例形成混合漿料不僅有助于了解PR-SU漿料的漿膜性能，也能更好地探討PR-SU漿料取代PVA漿料的可能性。表 6 是PR-SU與PVA混合漿的漿膜強伸性和耐磨性。

從表 6 看出，PR-SU與PVA混合漿比例改變時，漿膜斷裂強度的差異并不明顯；混合漿中PR-SU漿料的比例逐漸增加時，磨耗值并未發生太大變化，表明PR-SU漿料的漿膜耐磨性能良好，說明PR-SU漿料可完全取代PVA漿料。

3 結論

（1）PR-SU漿料的漿液黏附性、漿膜耐磨性能均優于常用變性淀粉漿料，而漿膜斷裂強度與其接近。

（2）不同配比的PR-SU漿料與PVA漿料的混合漿對棉、滌/棉的黏附性能差距并不明顯，表明PR-SU漿料完全可以取代PVA漿料。

（3）不同配比的PR-SU漿料與PVA漿料混合漿漿膜斷裂強度的差異并不明顯，耐磨性能比較接近，表明PR-SU漿料可完全取代PVA漿料。

參考文獻

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[2] 于勤，范雪榮，王強.陽離子淀粉漿液漿膜性能試驗[J].棉紡織技術，2006，34（3）：14-16.

[3] 于勤，范雪榮，王強.陽離子淀粉漿料性能的研究[J].上海紡織科技，2006，34（8）：4-5.