不同紡紗流程下色紡紗色差對比

馬崇啟， 王玉娟， 劉建勇， 程 璐

(天津工業大學 紡織學院， 天津 300387)

不同紡紗流程下色紡紗色差對比

馬崇啟， 王玉娟， 劉建勇， 程 璐

(天津工業大學 紡織學院， 天津 300387)

針對一種紡紗方法紡色紡紗小樣被接受后，用另一種紡紗方法紡批次樣時無法確保批次樣與小樣之間的色差可被接受的問題，將相同配比的有色纖維混合體，分別通過環錠紡、轉杯紡以及快速紡3種不同的小樣紡紗流程紡成紗線，繞在紙板上，再經過測色儀測色，比較不同紡紗流程下紗線之間的色差，并對造成色差的原因進行分析。結果表明：轉杯紡紗線與快速紡紗線之間的色差均值為0.36 CMC(2∶1)，環錠紡紗線與快速紡紗線之間的色差均值為0.95 CMC(2∶1)，環錠紡紗線與轉杯紡紗線之間的色差均值為0.77 CMC(2∶1)；造成色差的主要原因是成紗方法不同，引起紗線結構與紗線表面狀態不同，進而對不同波長的光線反射率也不同。

色紡紗； 環錠紡； 轉杯紡； 快速紡； 色差

色紡紗是先將本色纖維染成有色纖維，或者使用原液著色法制成有色纖維，然后再紡制的紗[1-3]。色紡紗具有立體、朦朧、時尚等風格特點，符合現代人追求個性的趨勢[4-5]。色紡紗市場需求越來越大，國內色紡企業發展快速，紗錠數量迅速增長[6-7]，又因其工藝是先對纖維染色然后進行紡紗，因此，大大減少了紡織用水[8-9]。色紡紗還具有小批量、快交貨的特點[10-11]，但紡紗過程中紗線的色差是最關鍵和最容易出問題的地方。

影響物體顏色的因素有很多，主要有光照、觀察者和物體本身[12]。對于色紡紗顏色的測定，在光照和觀察者條件相同時，物體本身就成了影響顏色測定結果的主要因素。在工藝要求相同的情況下，不同的紡紗流程對纖維的混合效果不同，紡出的紗線結構不同，紗線其他指標也會存在差異，而這些對紗線最終的顏色都存在影響。有些企業存在用一種紡紗流程紡標準樣，用另一種紡紗流程紡批次樣的現象，但不同紡紗流程之間的色差以及標準樣和批次樣的色差能否被接受，還很少有學者對此進行研究。為此，本文對不同紡紗流程所紡紗線之間的色差進行了對比分析。

1 實驗部分

1.1 原料與設備

本文實驗所用紅色、黃色、藍色原液著色粘膠纖維均為博拉彩虹纖維有限公司提供，纖維長度為38 mm，線密度為1.6 dtex，不含熒光物質，其色度參數見表1。

表1 單色纖維的色度參數Tab.1 Colorimetric coordinates of colored fibers

表1中：L*表示顏色的明度，其值為0(黑色)～100(白色)，越接近0表示顏色越暗，越接近100表示顏色越亮；a*表示顏色的紅綠色調，其值為正表示顏色偏紅或不夠綠，為負表示偏綠或不夠紅；b*表示顏色的黃藍色調，其值為正表示顏色偏黃或不夠藍，為負表示偏藍或不夠黃；C*為彩度，表示顏色的鮮艷程度；ho為色相角，表示顏色的相貌[13]。

所用設備：XFH型小和毛機，青島市膠南針織機械廠；DSCa-01型數字式梳棉機，DSDr-01型數字式并條機，DSRo-01型數字式粗紗機，DSSp-01型數字式細紗機，JCF-1601型數字式轉杯紡紗機，天津市嘉城機電設備有限公司；微塵雜質分析及制條機，美國錫萊-亞太拉斯有限公司；Y381A搖黑板機，常州第二紡織機械廠；Datacolor SF600測色儀，Datacolor公司；TM1000掃描電子顯微鏡，日立儀器(蘇州)有限公司；YG172A紗線毛羽測試儀，陜西長嶺紡織機電科技有限公司。

1.2 紡紗方法

現在工廠主要的打樣和紡紗流程有3種：環錠紡、轉杯紡、快速紡。

環錠紡流程：梳理機—并條機—粗紗機—環錠紡紗機。轉杯紡流程：梳理機—并條機—轉杯紡紗機。快速紡流程：纖維雜質分析儀—轉杯紡紗機。

環錠紡流程長，工序繁瑣，紡紗速度慢，用紗量多，紗線質量好，混色均勻；轉杯紡流程較短，紡紗速度快，紗線質量、混色效果不如環錠紡紗線；快速紡流程簡單、快速，打樣用紗最少，混色不均勻，紗線質量差。

各流程所用纖維先經過提前開松，然后將紅、黃、藍3種粘膠按照不同混紡比人工進行充分混合。

環錠紡和轉杯紡流程，梳理環節采用強分梳、緊隔距、輕定量、慢速度的工藝，梳理前要做好清潔工作。混色纖維經過3遍梳理，在第2次、第3次梳理時，采用“橫鋪直取”的喂棉方法，在梳理過程中應盡量減少飛花和落棉。在并條環節采用1道牽伸2道并和的工藝，制成20 g/5 m的條子。為了盡量減少環錠紡流程和轉杯紡流程之間的操作誤差，將第2道并條后的條子一分為二，一半用于環錠紡后道流程，一半用于轉杯紡后道流程。環錠紡粗紗工藝為：捻度80捻/10 cm，線密度500 tex。

快速紡在微塵雜質分析及制條機上制成條子，經過3遍梳理，以保證混色均勻。

各流程細紗捻度為60捻/10 cm、線密度為30 tex，在搖黑板機上將細紗繞在自制6 cm×22 cm(長度以適合搖黑板機為準，寬度以滿足測色為準)的紙板上，制成排列均勻、松緊適中、不漏底的紗線板，最后在測色儀上進行測色。最終所得的紗線板如圖1所示，其為去除多余長度后的紗線板，以便于存放。

圖1 紗線板Fig.1 Board of colored spun yarn

1.3 測色過程

選取大孔徑、包含鏡面光澤、100%紫外線(濾鏡關閉)的測色條件，以及D65、10°視角的觀察條件，分別對紗線板正反面橫向和垂直2個方向、不同部位進行測色，直至最終顏色偏差小于0.1，記錄該色樣的反射率值(360～700 nm，間隔為10 nm)，以及不同紡紗流程下混色紗之間的色差。

2 實驗結果與分析

2.1 試樣的色差測試結果

將紅、黃、藍3種顏色的粘膠纖維，按照表2中的質量比進行稱量(環錠紡和轉杯紡所用混色纖維總質量為15 g，快速紡所用混色纖維總質量為4 g)，然后按照上述紡紗方法和測色方法進行紡紗、測色，所得相同比例的混色樣經不同紡紗流程所紡紗線之間的色差對比結果如表2所示。

表2 不同紡紗流程之間試樣的色差Tab.2 Color differences of samples by different spinning processes

2.2 結果分析

將不同紡紗流程之間所得紗線的色差做箱線圖進行對比，色差的分布情況見圖2。可看出：轉杯紡和快速紡所紡紗線之間的色差最小，色差均值為0.36 CMC(2∶1)，中位數為0.33 CMC(2∶1)，色差主要集中在0.26～0.41 CMC(2∶1)之間；環錠紡和快速紡之間的色差最大，色差均值為0.95 CMC(2∶1)，中位數為1.01 CMC(2∶1)，色差主要集中在0.71～1.22 CMC(2∶1)；轉杯紡和環錠紡間的色差居中，色差均值為0.77 CMC(2∶1)，中位數為0.77 CMC(2∶1)，色差主要集中在0.63～0.86 CMC(2∶1)。可以看出：轉杯紡流程和快速紡流程之間所紡紗線色差最集中，且最小；環錠紡流程和快速紡流程之間所紡紗線色差最分散，且最大；轉杯紡和環錠紡流程之間所紡紗線色差也較集中，大小居中。

圖2 各紡紗流程之間色差的分布Fig.2 Range of color differences by different spinning processes

正常情況下，當色差<0.2 CMC(2∶1)時，人的眼睛無法區分顏色的變化；當0.3 CMC(2∶1)<色差<0.6 CMC(2∶1)時，表示二者有一點差異；當0.7 CMC(2∶1)<色差<1.2 CMC(2∶1)時，2個顏色之間的差異可能被接受；當1.2 CMC(2∶1)<色差<2.1 CMC(2∶1)時，感覺顏色之間的差異非常明顯；當色差>2.1 CMC(2∶1)時，人們會感覺到2個顏色完全不對色[13]。對標準樣和確認樣之間的色差進行控制，一般要求二者之間的色差小于0.6 CMC(2∶1)，客戶才認可；而對于批次樣和標準樣之間的色差控制，范圍一般要略大一些，如色差<1.0 CMC(2∶1)時就給予認可。因此，用快速紡打樣，用轉杯紡紡紗線時，批次樣和標準樣之間的色差非常小，被接受的可能性較大；用快速紡打樣，用環錠紡紡紗時，批次樣和標準樣色差較大，可能被拒絕；用轉杯紡打樣，用環錠紡紡紗時，批次樣和標準樣色差不太明顯，可能被接受。

2.3 原因分析

色差產生的原因很多，除了操作誤差，主要就是紡紗流程不同造成的。快速紡流程和轉杯紡流程、轉杯紡流程和環錠紡流程，以成條為界限，各有工序重疊部分。快速紡流程和轉杯紡流程的制條工序不同，成紗工序相同；轉杯紡流程和環錠紡流程制條工序相同，成紗工序不同。而制條工序中主要是梳理過程造成的纖維混合均勻度不同，成紗工序中主要是細紗結構不同。

不同的紡紗工序纖維損失多少不同，但紅、黃、藍3種單色纖維除了顏色不同外，其他參數(長度、線密度等)都相同，損失的纖維中，這3種顏色纖維的質量比應與混色纖維體中它們的質量比相同，因此，所紡紗線中這3種顏色纖維的質量比也應與設定值相同，又因為損失的纖維較少，梳棉機在0.5 g以內，微塵雜質分析和制條機的纖維損失幾乎為0，故可以排除纖維損失帶來的不同紡紗流程之間色差的影響。

2.3.1 混色均勻程度對色差的影響

圖3示出轉杯紡和快速紡流程色差最大組(試樣8，紅、黃、藍纖維質量比為5∶4∶1)的反射率曲線對比。可看出，試樣8經轉杯紡所紡紗線的反射率曲線在紅色波長范圍(640～700 nm)，較快速紡紗線的反射率曲線略低，而在其他顏色波段2個反射率曲線非常吻合。轉杯紡和快速紡流程的成紗過程相同，不同的是制條過程，轉杯紡和快速紡制得的條子對比情況如圖4所示。

圖3 快速紡和轉杯紡流程的試樣8反射率曲線Fig.3 Reflectance curves of sample 8 by fast spinnning and rotor spinning

圖4 快速紡和環錠紡所紡條子對比Fig.4 Comparison of slives by fast spining and rotor spining

由圖4可看出：環錠紡流程制得的條子，由于經過梳棉機和并條機2道工序的梳理、混合，條子中纖維分布均勻，伸直平行度好；而快速紡流程制得的條子可明顯看出有較多的棉結，纖維分布沒有轉杯紡制得的條子均勻。環錠紡和快速紡制得的條子色差為0.45 CMC(2∶1)，說明由于制條工序不同產生的條子中纖維分布均勻程度雖然有差別，但造成的色差不大。

2.3.2 紗線結構對色差的影響

圖5示出環錠紡、轉杯紡和快速紡3個流程所紡紗線相互間色差最大組(試樣6，紅、黃、藍纖維質量比為2∶2∶6)的反射率曲線。可看出，試樣6經快速紡、轉杯紡和環錠紡后產生的3個子試樣在各個波段的整體趨勢基本相同，而明度有所差異。色彩的明度變化有多種情況：一是不同色相之間的明度變化，如在未調配過的原色中，黃色明度最高，黃比橙亮，橙比紅亮，紅比紫亮，紫比黑亮；二是在某種顏色中，加白色明度就會逐漸提高，加黑色明度就會變暗，但同時它們的純度(顏色的飽和度)就會降低；三是相同的顏色，因光線照射的強弱不同也會產生不同的明暗變化。因此，試樣6的3個子試樣在觀察條件相同的情況下，產生明度差的原因是紗線對光線的反射不同，而紗線結構不同，其對光線的反射也不同。

圖5 快速紡、轉杯紡和環錠紡流程的試樣6反射率曲線Fig.5 Reflectance curves of sample 6 by fast spinnning,rotor spinning and ring spinning

圖6示出試樣6在3種紡紗流程下得到的3個子樣的電鏡照片。可看出：環錠紡紗線較光滑，排列較整齊；轉杯紡和快速紡紗線較粗糙，排列較凌亂。因此，環錠紗的反射率較高，顏色較明亮，轉杯紡和快速紡紗線的反射率較低，顏色較暗。

圖6 環錠紡紗線、轉杯紡紗線和快速紡紗線Fig.6 Yarns by ring spining (a), rotor spinning (b) and fast spinning (c)

2.3.3 紗線毛羽對色差的影響

紗線表3示出試樣6經過3種紡紗流程后得到的3個子試樣的毛羽指數。圖7示出毛羽指數差對比情況。可以看出：1 mm的毛羽分布中，環錠紡紗線和快速紡紗線毛羽指數差，較環錠紡紗線和轉杯紡紗線毛羽指數差小；2 mm的毛羽分布中，環錠紡紗線和快速紡紗線毛羽指數差，較環錠紡紗線和轉杯紡紗線毛羽指數差大；≥3 mm的毛羽分布中，轉杯紡紗線和快速紡紗線的毛羽指數相近，環錠紡紗線和快速紡紗線毛羽指數差與環錠紡紗線和轉杯紡紗線毛羽指數差相近。而試樣6經環錠紡流程和快速紡流程制得的紗線色差，較經環錠紡流程和轉杯紡流程制得的紗線色差大，說明中長毛羽對紗線的色差有一定的影響。

表3 試樣6在不同紡紗流程中的毛羽指數Tab.3 Hairness index of sample 6 in different spinning processes

圖7 試樣6在3種紡紗流程下的紗線毛羽指數差Fig.7 Difference of sample 6′s hairness index between three different spinning processes

快速紡和轉杯紡的成紗方法都是轉杯紡，只有喂入轉杯紡紗機的條子不同，經過對圖4的分析可知：條子制備過程中混色均勻程度不同會造成色差，但由于在后道工序有所改進，總體色差并不大；轉杯紡和環錠紡之間條子制備過程一樣，成紗方法不一樣，它們之間的色差較快速紡紗線和轉杯紡紗線之間的色差大；快速紡和環錠紡之間條子制備過程完全不同，成紗方法也不同，因此色差最大，正如圖2所示。因此，紡紗流程不一樣，混色方法和成紗方法也會不同，最后混色的均勻程度、紗線的結構以及毛羽等指標就會存在差異，但主要是由于紗線結構的不同產生較大的色差。

3 結 論

1)由于不同紡紗方法對紗線結構的影響，在混色比例相同的情況下，快速紡紗線和轉杯紡紗線之間的色差非常小，可以被接受；環錠紡和轉杯紡之間的色差較小，可能被接受；快速紡紗線和環錠紡紗線之間的色差最大，可能被拒絕。

2)影響紗線色差的因素有很多，主要因素是紡紗流程不同，細紗的成紗方法不同，所得紗線結構(纖維排列狀態)不同，對光線的反射也不同，最終產生色差。FZXB

[1] 任安民, 周立明. 色紡紗配色方法改進初探[J]. 棉紡織技術, 2007, 35(6): 14-16. REN Anmin, ZHOU Liming. A probe to the improvement of color matching method colored spun yarn[J]. Cotton Textile Technology, 2007, 35(6): 14-16.

[2] 張太順, 馬雪瑞, 桂亞夫. 色紡彩點紗生產工藝[J]. 棉紡織技術, 2013, 41(10): 727-728. ZHANG Taishun, MA Xuerui, GUI Yafu. Processing of color spun multicolor spot yarn[J]. Cotton Textile Technology, 2013, 41(10): 727-728.

[3] 錢愛芬. 色紡紗產品特點及調配色原理[J]. 棉紡織技術, 2010, 38(11): 66-67. QIAN Aifen. Colored spun yarn characteristic and color fixing & matching principle[J]. Cotton Textile Technology, 2010, 38(11): 66-67.

[4] 嚴旭新, 黃玉強, 于文菡, 等. 新型色紡精細混棉工藝流程研究[J]. 棉紡織技術, 2015, 43(6): 49-52. YAN Xuxin, HUANG Yuqiang, YU Wenhan, et al. New fine blending process procedure study of colored spinning[J]. Cotton Textile Technology, 2015, 43(6): 49-52.

[5] 桂亞夫. 色紡并條技術研究[J]. 棉紡織技術, 2012, 40(2): 87-88. GUI Yafu. Study on colored spun drawing technology[J]. Cotton Textile Techno-logy, 2012, 40(2): 87-88.

[6] 黃玉強, 于文菡, 潘璟, 等. 新型色紡混色工藝流程的研究與應用[J]. 棉紡織技術, 2014, 42(3): 46-49. HUANG Yuqiang, YU Wenhan, PAN Jing, et al. Research and application of new colored spinning processing flow[J]. Cotton Textile Technology, 2014, 42(3): 46-49.

[7] 桂亞夫. 色紡打樣技術探討[J]. 棉紡織技術, 2014, 42(10): 16-17. GUI Yafu. Discussion of colored spinning sampling technology[J]. Cotton Textile Technology, 2014, 42(10): 16-17.

[8] 金亞琪, 鄒專勇, 許夢露, 等. 色紡紗產品開發現狀及技術發展需求[J]. 棉紡織技術, 2012, 40(12): 65-68. JIN Yaqi, ZOU Zhuanyong, XU Menglu, et al. Development status and technology development demands of colored spun yarn[J]. Modern Textile Technology, 2012, 40(12): 65-68.

[9] 王成, 張峰, 姚里榮, 等. 載銀粘膠色紡面料的制備及其抗菌性能[J]. 紡織學報, 2014, 35(1): 91-92. WANG Cheng, ZHANG Feng, YAO Lirong, et al. Preparation and antimicrobial property of silver: loaded color spun rayon fabrics[J]. Journal of Textile Research, 2014, 35(1): 91-92.

[10] 藺衛濱. 提高色紡紗質量的技術措施[J]. 上海紡織科技, 2010, 38(3): 39-40. LIN Weibin. Technical measures to improve dyed yarn quality[J]. Shanghai Textile Science & Technology, 2010, 38(3): 39-40.

[11] 沈加加, 張志強, 陳燕兵, 等. 基于Stearns-Noechel模型的混色毛條顏色預測[J]. 紡織學報, 2008, 29(11): 61-62. SHEN Jiajia, ZHANG Zhiqiang, CHEN Yanbing, et al. Match prediction for blended-color wool tops based on Steams-Noechel model[J]. Journal of Textile Research, 2008, 29(11): 61-62.

[12] 陳東輝, 馬仁汀. 色差判定的研究[J]. 紡織學報, 1998, 19(3): 142-143. CHEN Donghui, MA Renting. The research of the color decision[J]. Journal of Textile Research, 1998, 19(3): 142-143.

[13] 王華清, 文水平. 計算機測色配色應用技術[M]. 上海: 東華大學出版社, 2012: 59-60. WANG Huaqing, WEN Shuiping. Computer Measure-ment and Matching Color Technology[M]. Shanghai: Donghua University Press, 2012: 59-60.

Color difference comparison of colored spun yarns by different spinning processes

MA Chongqi, WANG Yujuan, LIU Jianyong, CHENG Lu

(SchoolofTextiles,TianjinPolytechnicUniversity,Tianjin300387,China)

After colored spun yarn samples produced by one spinning method are accepted, sometimes it is not sure that the color difference between this sample and batch samples produced by another spinning method is acceped. In this paper, colored fiber mixtures with the same proportion were spun into yarns by ring spinning, rotor spinning and fast spinning, respectively. Then the yarns were wound onto a paper board and measured with the color measurement instrument. The color differences were compared and the reasons were discussed. The results showed that the color difference mean value of the colored yarns spun by rotor spinning process and fast spinning process is 0.36 CMC(2∶1), the color difference mean value of the colored yarn spun by ring spinning process and fast spinning process is 0.95 CMC(2∶1), and the color difference mean of the colored yarn spun by ring spinning process and rotor spinning process is 0.77 CMC(2∶1). The main reason is the different structures and surface of the yarns caused by different spinning processes, which leads to different reflectances at various wavelengths.

colored spun yarn; ring spinning; rotor spinning; fast spinning; color difference

10.13475/j.fzxb.20160303006

2016-03-17

2016-09-18

國家重點研發計劃專題項目(2016YFB0302801-03)

馬崇啟(1964—)，男，教授，博士。研究方向為紡織工藝理論、紡織機電一體化技術、數字化紡織技術、紡織復合材料。E-mail: tjmcq@tjpu.edu.cn。

TS 114

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