集聚紡紗方式對紗線性能的影響

申美麗　徐伯俊　劉新金　蘇旭中　曹秀明

摘要： 為了探究集聚紡紗方式對紗線性能的影響，采用以傳統環錠紡為基礎的四羅拉網格圈緊密紡、緊密賽絡紡、全聚紡及低扭矩紡四種集聚紡紗方式紡制了28.1、18.5、14.7tex的純棉紗。通過對純棉紗線的斷裂強度、斷裂伸長率、毛羽和條干均勻度等性能進行測試分析，探究了四種集聚紡紗方式對紗線性能產生影響的原因。實驗結果表明：由于不同集聚紡紗方式的成紗結構特點不同，影響了紗線的內在性能。緊密賽絡紡的成紗強力最高，全聚紡的成紗有益毛羽最多，低扭矩紗在假捻器的作用下紗線品質得到了提高其紗線條干最好，緊密賽絡紡的紗線總毛羽數最少。

關鍵詞： 紗線性能；紡紗方式；成紗原理；紡紗工藝；假捻器

中圖分類號： TS104.7

文獻標志碼： A

文章編號： 10017003（2018）09002106

引用頁碼：091104

Influence of condensed spinning method on yarn property

SHEN Meili1， XU Bojun1， LIU Xinjin1， SU Xuzhong1， CAO Xiuming2

（1. Key Laboratory of EcoTextiles， Ministry of Education， Jiangnan University， Wuxi 214122， China； 2. Jiangsu Sunshine Co.， Ltd.， Jiangyin 214426， China）

Abstract： In order to explore the effect of condensed spinning method on the yarn properties， the pure cotton yarn with 28.1， 18.5 and 14.7 tex was spun by four kinds of condensed spinning methods based on traditional ring spinning such as fourroller lattice apron compact spinning， compact siro spinning， complete condensed spinning and low torque spinning. The breaking strength， breaking elongation， hairiness and evenness of the pure cotton yarn were tested and analyzed， and the reasons for the influence of four kinds of condensed spinning methods on yarn performance were explored. The experimental results show that the characteristics of the yarn structure by different condensed spinning methods will influence the inner properties of the yarn. The yarn spun with compact siro spinning has the highest strength； the yarn spun with complete condensed spinning has the most beneficial hairiness. The yarn quality of the low torque yarn is better under the effect of the false twister. It has the best evenness， and the yarn spun with compact siro spinning has the lowest total hairiness.

Key words： yarn property； spinning method； spinning principle； spinning process； false twister

隨著科技的不斷發展，環錠紡紗新技術也得到了不斷的創新，目前以傳統環錠紡為基礎的四羅拉緊密紡、緊密賽絡紡、全聚紡及低扭矩紡新技術的應用越來越普遍，由于其紗線的結構有別于普通的環錠紗，其紗線的性能也會發生相應的改變，不同的集聚方式也有不同的成紗特點，從而拓寬了環錠紡紗線的使用范圍。本文將通過以上四種不同的集聚紡紗方式紡制三種不同線密度的紗線，對比分析不同集聚紡紗方式對紗線性能的影響。

1紡紗設備原理

1.1全聚紡

全聚紡是一種新型負壓式羅拉集聚型集聚紡裝置，由大直徑窄槽式空心羅拉、負壓集聚裝置、吸風插件等組成，它是以環錠紡三羅拉長、短膠圈牽伸裝置為基礎，保留中羅拉，上、下膠圈和后牽伸區機構，將前羅拉替換成直徑為50mm且表面開有條形窄槽的空心羅拉。通過對空心羅拉與相應專件、吸風系統及其配套組件的整體優化設計，使得吸風系統集聚負壓利用效率得以提高，在實現負壓氣流完全集聚效果的前提下提高成紗質量[1]。全聚紡裝置的結構示意如圖1所示。

1.2低扭矩紡

低扭矩紡是在全聚紡紗機上進行改造，即在全聚紡紗機的前羅拉與導紗鉤之間增加了一個假捻裝置，其集聚方式同全聚紡，實現了全聚紡與低扭矩紡的結合。當纖維經過牽伸從前羅拉引出后，在通過前羅拉與假捻器之間時被假捻器加以一定數量的假捻，此處的紗具有遠高于正常紗的捻度。當紗離開假捻器進入假捻器與導紗鉤之間時，又被假捻器加以相反而相同數量的捻度，此處的紗捻度顯著降低。在假捻作用的同時，鋼領和鋼絲圈產生的真捻從氣圈區傳遞上來，真捻和假捻之間的相互作用改變了傳統紡紗過程紗的捻度和張力的分布，使得低扭矩紡紗過程不同于傳統的紡紗過程，其裝置示意如圖2所示。

1.3四羅拉網格圈緊密紡

四羅拉網格圈緊密紡是在傳統的環錠紡牽伸裝置前增加一個纖維集聚裝置，該裝置主要由一對輸出羅拉、一個異形截面負壓吸風管和一個網格圈組成。利用氣流對通過纖維控制區的纖維束進行橫向集聚，使纖維束的寬度大大縮小，纖維是先經過集聚再被加捻卷繞，使得加捻三角區大大減小，幾乎纖維束中的每根纖維都能集聚到紗體中，形成緊密紗[2]。其結構示意如圖3所示。

1.4緊密賽絡紡

緊密賽絡紡是結合了緊密紡和賽絡紡的一種紡紗方式，兩根粗紗以一定的粗紗間距平行喂入同一牽伸機構，經牽伸后由前羅拉輸出兩根單紗須條因受負壓的作用吸附在網格圈的表面，纖維在受集聚控制的同時，隨網格圈向前運動，由輸出鉗口輸出。集聚后的兩束纖維分別經輕度初次加捻后，在結合點處結合后再被加強捻，卷曲到紗管上，形成似股線結構的紗線[3]。緊密賽絡紡結構示意如圖4所示。

2實驗

2.1原料和紡紗工藝

采用精梳棉條，粗紗定量為5.1g/10m。在TH558四羅拉緊密紡細紗機上紡制四羅拉網格圈緊密紡、緊密賽絡紡紗線，在TM129細紗機上紡制全聚紡和加假捻裝置的低扭矩紡紗線，每種紡紗方式都分別紡制了28.1、18.5、14.7tex三種不同粗細的純棉紗。

紡紗工藝參數配置：28.1tex全聚紗、低扭矩紗、四羅拉網格圈緊密紡細紗總牽伸均為18.16倍，緊密賽絡紗細紗總牽伸為34.68倍；低扭矩紗捻系數為340，其他三種方式捻系數均為360；6903鋼絲圈號數1/0，隔距塊3mm。18.5tex全聚紗、低扭矩紗、四羅拉網格圈緊密紡細紗總牽伸均為27.68倍，緊密賽絡紗細紗總牽伸為55.60倍；低扭矩紗捻系數為350，其他三種方式捻系數均為370；6903鋼絲圈號數4/0，隔距塊2.8mm。14.7tex全聚紗、低扭矩紗、四羅拉網格圈緊密紡細紗總牽伸均為34.56倍，緊密賽絡紗細紗總牽伸為69.51倍；低扭矩紗捻系數為360，其他三種方式捻系數均為380；6903鋼絲圈號數7/0，隔距塊2.5mm[45]。

2.2測試儀器

采用YG086型縷紗測長機（常州德普紡織科技有限公司）測試紗線的長度100m，預加張力0.5cN/tex，紗框轉速205r/min；JA2003型電子天平（上海菁華科技儀器有限公司）測試紗線的定量，每種線密度的紗取6管不同錠子的紗管，每管測100m質量，取其平均值。

采用YU068C型單紗強力儀（蘇州長風紡織機電科技有限公司）測量紗線強伸性能，定速拉伸，拉伸速度為50cm/min，預加張力0.5cN/tex，測試30次，取其平均值。

采用USTER TESTER5型條干檢測儀（瑞士烏斯特技術公司）測量紗線條干均勻度，測試速度為100m/min，每次測試時間為2min，每種紗線測5次，取其平均值。

采用烏斯特茲韋格HL400型紗線毛羽測試儀（瑞士烏斯特技術公司）測試紗線毛羽，測試速度為400m/min，每次測試時間為1min，每種紗線測5次，取其平均值。

3結果對比分析

3.1強伸性能對比

各種紗線的強伸性能測試結果如表1所示。

由表1可知，四種不同紡紗方式的紗線的斷裂強度按全聚紡、低扭矩紡、四羅拉網格圈緊密紡、緊密賽絡紡的順序依次提高，且四羅拉網格圈緊密紗和緊密賽絡紗的斷裂強度明顯高于全聚紗和低扭矩紗。低扭矩紗的斷裂強度CV值明顯低于全聚紗，這說明在全聚紡紗機上加裝假捻裝置有利于紗線強力的提高。緊密賽絡紗的斷裂強度CV明顯低于四羅拉網格圈緊密紗。低扭矩紗的斷裂伸長率低于全聚紗，緊密賽絡紗的斷裂伸長率高于四羅拉網格圈緊密紗，且三種不同細度緊密賽絡紗的斷裂伸長率CV值均比四羅拉網格圈緊密紗要低。這充分表明采用緊密賽絡紗能有效改善紗線的強力不勻。

從紗線的強伸性能結果可以看出，紗線的結構與紗線的強伸性能密切相關。所用低扭矩紡是在全聚紡紗機上進行改裝的，由于在原有的裝置前羅拉和導紗鉤之間加裝了一個假捻裝置，在紡紗過程纖維在假捻器與前羅拉之間具有較高的捻度，在很大程度上提高了此處纖維受到的張力，有利于纖維在紗內部的位置分布變化，同時可以增強纖維之間的抱合力，從而使得紗線在捻度較低的條件下也能達到較高的強力[6]。全聚紡紗線強力略低于四羅拉緊密紡，主要是因為全聚紡裝置中較大直徑的空心前羅拉，使得紡紗時纖維束在加捻前其寬度大于四羅拉緊密紡，紗線的均勻度較好。通過集聚區時纖維的緊密度比四羅拉網格圈緊密紡的略松，因此紗線的斷裂強度低于四羅拉網格圈緊密紡，但其強度均勻度相對較好。緊密賽絡紗的斷裂強度高于四羅拉網格圈緊密紗，這因為緊密賽絡紡是緊密紡和賽絡紡結合的紡紗方式，使得紗線同時具有集聚和合股的雙重作用，兩根纖維束在集聚區受氣流負壓的作用使得紗條集聚緊密，紗體表面的纖維在受集聚和相互纏繞的共同作用下被牢固的束縛在整個紗體中，使得纖維之間的摩擦阻力增大從而使纖維不易滑脫。另一方面，由于緊密賽絡紗獨特的雙股結構中單紗和合股紗的捻向一致，使得紗體中纖維的受力均勻，強度利用率略有提高，因此緊密賽絡紗的斷裂強度相對較高。

3.2毛羽性能對比

各種紗線的毛羽性能測試結果如表2所示。

從表2可以看出，紗線的總毛羽數按全聚紡、低扭矩紡、四羅拉網格圈緊密紡、緊密賽絡紡的順序依次降低。全聚紡和低扭矩紡的紗線1～2mm的有益毛羽遠遠多于四羅拉網格圈緊密紡與緊密賽絡紗紡的紗線毛羽，同時3mm及以上的有害毛羽也比其他兩種紡紗方法多。

四種方式中緊密賽絡紡的紗線毛羽總數最少，這是因為緊密賽絡紡在紡紗過程中，一方面兩股單纖維須條在經過集聚區時受吸風負壓的作用，使得須條表面的單纖維得到充分集聚并卷繞單紗體中；另一方面從前羅拉輸出的兩根纖維須條在合并前會經預捻后再在匯聚點處合并再加強捻，兩股纖維須條受加捻的作用緊密卷繞在一起，形成結構緊密的成紗結構，同時在兩束纖維加捻的過程中，會使兩股纖維束表面的纖維頭端進一步卷入到紗體中，從而又使紗線表面的毛羽數進一步降低[78]。對比表2中不同線密度的紗線毛羽可以看出，隨著紗線線密度降低紗體中的毛羽也是顯著減少。這主要是因為紗線越細其橫截面中所包含的纖維數量越少，使得纖維之間的相互摩擦降低，有效地減少了紗線表面的毛羽數量。

3.3條干均勻度對比

各種紗線的條干性能測試結果如表3所示。

從表3可以看出，采用全聚紡紗機的全聚紡和低扭矩紡的紗線條干均比四羅拉網格圈緊密紡紗線條干要好。這主要是因為全聚紡紗機采用的集聚羅拉是直徑為50mm且表面開有條形窄槽的空心羅拉，其直徑遠大于普通的集聚羅拉，使得紡紗過程中纖維因氣流負壓的作用向溝槽羅拉表面貼附，纖維須條由于溝槽的作用排列更加均勻；另一方面，四羅

拉網格圈緊密紡纖維須條在集聚區和阻捻點之間有一段沒有集聚效果的區間，在此區間內纖維的集聚效果會被減弱，而全聚紡由于其較大的羅拉直徑使得纖維的集聚區更長，纖維的集聚效果更好、更穩定[910]。低扭矩紗的條干要優于全聚紗，可以看出加裝假捻裝置可以提高紗線的條干，因為在全聚紡裝置集聚的基礎上，同時紗線從前羅拉出來經過假捻區的加捻和退捻使得紗線表面的毛羽進一步卷繞到紗體中，紗體內纖維的分布更加均勻，從而使得低扭矩紗的條干更好。分析紗線強伸性能和毛羽性能認為，緊密賽絡紗的獨特結構有助提高毛羽和改善強力，同時也使得緊密賽絡紗的條干優于四羅拉網格圈緊密紗。

4結語

通過實驗數據對比可知，不同的集聚紡紗方式對純棉紗線的性能影響很大。在紗線的強伸性能方面，緊密賽絡紡的成紗強力最好；在紗線毛羽方面，全聚紡的成紗保留在1～2mm時有益毛羽最多，緊密賽絡紡的紗體中總毛羽是最少的；在紗線的成紗條干方面，全聚紡紗機上的全聚紡和低扭矩紡的成紗條干要優于普通的緊密紡。因此，集聚紡紗方式是影響成紗質量的重要因素，在實際生產應用中可根據紗線的具體用途來選擇合適的集聚紡紗方式，如緊密賽絡紡紗線由于其強力高、毛羽少，更適用于機織物的免上漿工藝。

參考文獻：

[1]謝春萍， 高衛東， 劉新金， 等. 一種新型窄槽式負壓空心羅拉全聚紡系統[J]. 紡織學報， 2013， 34（6）： 137141.

XIE Chunping， GAO Weidong， LIU Xinjin， et al. Novel complete condensing spinning system with strip groove structure [J]. Journal of Textile Research， 2013， 34（6）： 137141.

[2]謝春萍， 徐伯俊. 新型紡紗 [M]. 2版. 北京： 中國紡織出版社， 2009： 121131.

XIE Chunping， XU Bojun. New Methods of Making Yarns [M]. 2nd Edi. Beijing： Chinese Textile Press， 2009： 120131.

[3]謝春萍， 楊麗麗， 蘇旭中， 等. 緊密賽絡紡集聚效果及紗線結構分析[J]. 紡織學報， 2007， 28（3）： 910.

XIE Chunping， YANG Lili， SU Xuzhong， et al. Analysis of compact effect and yarn structure of compact Siro spinning [J]. Journal of Textile Research， 2007， 28（3）： 910.

[4]李瑛慧， 謝春萍. 集聚紡隔距塊與后區牽伸倍數的搭配優選[J]. 棉紡織技術， 2016， 44（1）： 5962.

LI Yinghui， XIE Chunping. Optimization of spacer and draft multiple in back zone in condensed spinning [J]. Cotton Textile Technology， 2016，44（1）： 5962.

[5]謝春萍， 王建坤， 徐伯俊. 紡紗工程[M]. 北京： 中國紡織出版社， 2012： 286288.

XIE Chunping， WANG Jiankun， XU Bojun. Spinning Engineering [M]. Beijing： Chinese Textile Press， 2012： 286288.

[6]陶肖明， 郭瀅， 馮杰， 等. 低扭矩環錠紡紗原理及其單紗的結構和性能[J]. 紡織學報， 2013， 34（6）： 121123.

TAO Xiaoming， GUO Ying， FENG Jie， et al. Spinning principle， structure and properties of low torque ring spun yarns [J]. Journal of Textile Research， 2013， 34（6）： 121123.

[7]郭呵呵， 李惠軍. 不同捻度緊密賽絡紡紗與緊密紡紗性能對比[J]. 化纖與紡織技術， 2014， 43（4）： 1820.

GUO Hehe， LI Huijun. Performance comparison of compactsiro spinning and compact spinning in different cotton assorting schene[J]. Chemical Fiber & Textile Technology， 2014 ，43（4）： 1820.

[8]李瑛慧， 謝春萍， 張洪， 等. 全聚紡與網格圈緊密紡成紗質量對比[J]. 上海紡織科技， 2015， 43（3）： 1113.

LI Yinghui， XIE Chunping， ZHANG Hong， et al. Yarn quality comparison between complete condensing spinning and lattice apron compact spinning [J]. Shanghai Textile Science & Technology， 2015， 43（3）： 1113.

[9]張文文， 徐紅， 蘇旭中， 等. 全聚紡改造與四羅拉網格圈式緊密紡紗線性能比較[J]. 上海紡織科技， 2015， 43（6）： 2728.

ZHANG Wenwen， XU Hong， SU Xuzhong， et al. Complete condensing spinning reformation and comparison of yarn performances made by four roller lattice apron compact spinning [J]. Shanghai Textile Science & Technology， 2015， 43（6）： 2728.

[10]曹夢龍， 徐伯俊， 劉新金， 等. 不同紡紗方法紡制的棉滌混紡紗質量對比分析[J]. 棉紡織技術， 2016， 44（3）： 3033.

CAO Menglong， XU Bojun， LIU Xinjin， et al. Comparison analyses of cotton polyester blended yarn quality by different spinning method [J]. Cotton Textile Technology， 2016，44（3）： 3033.