全聚紡與四羅拉網格圈緊密紡針織物性能對比分析

趙超 劉新金 王廣斌

摘要： 為了研究全聚紡與四羅拉網格圈緊密紡針織物之間的性能差異，采用PhabrOmeter評價系統(tǒng)，分別對相同規(guī)格的4種天絲/長絨棉/精梳棉20/50/30、精梳棉/長絨棉20/80、滌綸/棉65/35和G100天絲全聚紡與四羅拉網格圈緊密紡針織物的基本風格指標進行了測試；并利用高速攝影儀對織物拉伸過程進行了穩(wěn)定性分析。結果表明：全聚紡針織物相比于四羅拉網格圈緊密紡針織物擁有更好的硬挺度、柔軟度和光滑度，但是四羅拉網格圈緊密紡針織物的懸垂性能和折皺回復性能則更好。全聚紡針織物與緊密紡針織物相對手感值之間差異性不大，緊密紡針織物的拉伸性能和穩(wěn)定性要比全聚紡針織物好。

關鍵詞： 全聚紡；四羅拉網格圈緊密紡；PhabrOmeter評價系統(tǒng)；高速攝影儀；織物性能

中圖分類號： TS101.923.6文獻標志碼： A文章編號： 10017003（2018）02002506引用頁碼： 021105

Analysis and comparison of properties of complete condensing spinning knitted

fabrics and fourroller compact spinning kintted fabrics

ZHAO Chao1， LIU Xinjin1，2， WANG Guangbin3

（1.Key Laboratory of EcoTextiles， Ministry of Education， Jiangnan University， Wuxi 214122， China； 2.Jiangsu Spccsilk

Company， Suqian 223700， China； 3.Xinjiang Tianshan Wool Textile Company， Urumchi 830054， China）

Abstract： In order to explore the property difference between the complete condensing spinning knitted fabrics and fourroller compact spinning knitted fabrics， the fundamental style indexes of the four kinds of knitted fabrics with the same specifications （tencel/ combed cotton/ longstaple cotton （20/50/30） yarn， longstaple cotton/combed cotton （20/80） yarn， polyester/ cotton （65/35） yarn and G100 tencel yarn） and fourroller compact spinning knitted fabrics were tested by PhabrOmeter evaluation system. And the stability of the tensile process was analyzed by using highspeed camera. It is shown that the complete condensing spinning knitted fabrics have better stiffness， softness and smoothness. However， the drapability and wrinkle recovery probability of fourrollers compact spinning knitted fabrics are more excellent than that of complete condensing spinning knitted fabrics. And there is no obvious difference between the two kinds of fabrics about relative hand feeling value. In addition， the tensile property and stability of fourroller compact spinning knitted fabrics are better than that of complete condensing spinning knitted fabrics.

Key words： complete condensing spinning； fourroller compact spinning； PhabrOmeter evaluation system； highspeed camera； fabric properties

緊密紡技術是近年發(fā)展起來的一種新型紡紗技術[12]，也叫集聚紡。它是在普通環(huán)錠紡紗的基礎上對機器進行改進創(chuàng)新，利用多種形式的集聚系統(tǒng)將纖維須條在前鉗口與增設的阻捻鉗口之間的區(qū)域進行集聚，完成集聚后再進入加捻區(qū)域加捻成紗，這使得纖維在這個過程中都能盡量依附在紗體上，從而達到減少紗線有害毛羽，保留有益毛羽，提高強力的目的。緊密紡紗系統(tǒng)可以分為氣流集聚系統(tǒng)和非氣流集聚系統(tǒng)兩大類[3]。非氣流集聚型緊密紡紗系統(tǒng)通過集聚器實現(xiàn)纖維須條的集聚。氣流集聚型緊密紡紗系統(tǒng)根據集聚元件的不同，可分為羅拉集聚型、膠輥集聚型、膠圈集聚型和網格圈集聚型紡紗系統(tǒng)四大類。本文所選為四羅拉網格圈緊密紡系統(tǒng)，另一種全聚紡紗系統(tǒng)則由負壓式羅拉集聚型集聚紡裝置改造而來。另外，相比于緊密紡，全聚紡前期改造費用較高，但易損件消耗少，清理維護簡單，能為企業(yè)降低后期生產成本。

楊敏等[4]在視頻顯微鏡下通過觀察纖維在成紗中的轉移，來對比分析由全聚紡、環(huán)錠紡、網格圈集聚紡這三種不同紡紗方式所紡紗線的結構特點；張玉等[1]運用哈氏切片器切取網格圈緊密紡和全聚紡兩種混紡紗線樣本，借助顯微鏡觀察并采集樣本中混紡纖維的分布狀況圖，結合漢密爾頓指數的方法分析，得到纖維在不同紡紗方式內的內外轉移趨勢及規(guī)律；楊士奎[5]對四羅拉網格圈型緊密紡關鍵技術進行了研究。目前對全聚紡和四羅拉網格圈緊密紡紗線性能的研究比較透徹，但是對其織物的性能研究還比較少。普通織物拉伸性能測試只能反映織物斷裂時的性能，而不能反映拉伸這整個過程。而利用高速攝影技術能對高速運動物體進行快速的捕捉，將織物拉伸斷裂過程很清晰地展現(xiàn)出來，可以讓人們對織物拉伸斷裂過程的穩(wěn)定性有更深入的分析和認識。織物風格測試中，主觀評價主要依靠測定者手掌和織物接觸，來評定織物風格好壞，但是此方法太過局限，主觀性強。客觀評價主要依靠儀器，模擬手掌對織物產生機械形變，從而獲得力學數據。為了給企業(yè)提供更好的選擇依據，選擇合適的紡紗工藝織制織物，本文首先測試了這兩種紗線的基本性能，接著對全聚紡與網格圈緊密紡針織物織物風格進行了對比測試和分析研究，并利用高速攝影儀拍攝織物的拉伸過程來分析織物穩(wěn)定性。

1四羅拉網格圈紡紗系統(tǒng)簡介

四羅拉網格圈緊密紡紗系統(tǒng)在原有牽伸裝置結構的基礎上，將一組氣流集聚裝置加裝在紡紗裝置的前羅拉出口處[5]，由吸風組件5、輸出羅拉3、輸出膠輥4和網格圈6組成。吸風組件表面設置了細長的吸風槽，網格圈被安裝在吸風組件上。在網格圈表面均勻分布著網狀小孔，為了方便被集聚的纖維須條繞其自身旋轉，吸風組件的吸風口設置成傾斜于須條運動方向，有利于纖維集聚克服膠圈集聚的局限性。

1前羅拉，2前膠輥，3輸出羅拉，4輸出膠輥，5吸風組件，

6網格圈，7中羅拉，8中膠輥，9后羅拉，10后膠輥

2全聚紡紗系統(tǒng)簡介

全聚紡細紗機機構其結構裝置示意如圖2所示。它是一種主要由窄槽式空心羅拉1、吸風組件2和氣流導向裝置4等部件組成的新型負壓式羅拉集聚型集聚紡裝置[6]。該裝置在原來環(huán)錠紡的基礎上，將前羅拉替換成直徑為50mm的窄槽式空心羅拉1，并與吸風組件2和氣流導向裝置4配合，使加捻三角區(qū)縮小。同時在集聚過程中紡紗裝置產生的負壓使須條和羅拉速度相同，從而減少須條向前運輸中可能存在的不必要牽伸，從而達到提高紗線質量和強力的目的。全聚紡紗線與環(huán)錠紡紗線相比，它的有害毛羽降低了70%，但同時相比于四羅拉網格圈緊密紡紗線又能保留豐富的1～2mm有益毛羽，紗線條干均勻度好。因此，由全聚紡紗線織造的面料布面光潔，染色均勻橫檔少，深受市場歡迎。另外，全聚紡細紗機是由環(huán)錠紡細紗機改造而來，安裝方便，裝置成本更低，更加有利于國產老機改造。而且它在實現(xiàn)負壓氣流完全集聚效果的前提下，能有效降低能耗及改造過程中的物耗，給企業(yè)帶來可觀的經濟效益。

1窄槽式負壓空心羅拉，2吸風組件，

3阻捻皮輥，4氣流導向裝置，5前皮輥

3試驗

3.1試樣

選擇11.7tex的精梳棉/長絨棉20/80全聚紡和四羅拉網格圈緊密紡這2種紗線，進行紗線性能測試。選擇4組結構規(guī)格相同的全聚紡針織物試樣和四羅拉網格圈緊密紡針織物，進行織物性能對比測試，試樣規(guī)格見表1。紗線和織物均由江蘇悅達紡織集團有限公司提供。

3.2儀器

USTER毛羽儀、USTER紗線疵點分級儀（烏斯特技術公司），G 068C型全自動單紗強力儀（蘇州長風紡織機電科技有限公司），PhabrOmeter織物手感評價系統(tǒng)（美國欣賽寶科技公司），電子單紗織物強力試驗機HD 026N+（南通宏大實驗儀器有限公司），高速攝影機Olympus iSpeed3（日本奧林巴斯公司）。

3.3測試內容和方法

紗線性能主要從紗線的毛羽、強力和條干三個方面進行測試評價。在標準大氣條件下，利用USTER毛羽儀測定紗線毛羽，利用USTER紗線疵點分級儀測定紗線條干不勻率，利用YG 068C全自動單紗強力儀測定紗線強力。

4結果與分析

4.1紗線性能測試

紗線性能測試結果如表2所示。

3從表2可知，全聚紡紗線的條干水平相比于網格圈緊密紡有所改善，粗結、細節(jié)和棉結也有所減小；毛羽指數雖然有所增加但是變化不大，紗線斷裂強力稍差，但是紗線綜合指標相比之下要好于四羅拉網格圈緊密紡。這是因為全聚紡系統(tǒng)相比于網格圈緊密紡系統(tǒng)采用的大直徑窄槽式負壓空心羅拉配合經過優(yōu)化的吸風組件增加了集聚區(qū)的長度，改善了紗線集聚效果，使紗線成紗綜合質量有所提高。而四羅拉網格圈緊密紡集聚過程中產生的附加捻度較大，使紗體中的纖維相互扭轉糾纏現(xiàn)象較明顯，大幅提高了纖維間的抱合力，使得紡紗過程中紗線斷頭減少，強力有所提高。

4.2織物風格測試

織物風格是織物本身所固有的，作用于人的感官所產生的綜合效應[8]。為了測試織物的相對手感值，本文將一組純棉織物作為參考樣品，并將其手感值記為0來計算其他織物相對于它的相對手感值。所測試織物的相對手感值數值越大表示手感越好。另外，硬挺度表示織物的挺括程度，柔軟度表示織物的柔軟性能，光滑度則表示織物的表面光滑程度，測試所得數值越大代表其性能越好。而懸垂系數代表了織物的懸垂性能，測試所得的懸垂系數越大，則織物的懸垂性能越差[9]。試樣手感特征值如表3所示。

從表3可知，全聚紡針織物的硬挺度要大于四羅拉網格圈緊密紡針織物。這是因為全聚紡紗線由于全聚紡裝置的空心羅拉上方裝有氣流導向裝置，促使須條中的纖維均勻排列于羅拉表面，使牽伸區(qū)輸出的纖維排列整齊，并得到良好的集聚，紡成的細紗中纖維能均勻排列。另一方面由于全聚紡成紗條干均勻、疵點少，使紗線緊密，因此，由全聚紡紗線織成的針織物硬挺度高。

紗線毛羽是影響織物柔軟度和光滑度的一個重要因素，毛羽越多織物越蓬松，織物的柔軟度越好。結合表2可知，全聚紡紗線毛羽指數略高于緊密紡紗線，這是因為相比于緊密紡，全聚紡紗線不僅能將有害毛羽降低70%，而且能夠大量保留3mm以下有益毛羽。因此，全聚紡針織物毛羽相比于緊密紡針織物更蓬松柔軟度更好。

織物的光滑度和紗線條干均勻度與紗線表面毛羽有關。3mm以上有害毛羽不僅影響織物織造，而且織物在織造過程中紗線表面的有害毛羽會因為摩擦，毛羽之間相互糾纏容易起毛起球[10]，影響織物的表面光滑度。但另一方面，有益毛羽能掩蓋布面疵點及一些條干不勻，使織物表面更加勻整。因此，結合表2毛羽指數和條干CV值可知，在全聚紡紗線和緊密紡紗線都能降低表面有害毛羽的情況下，由于全聚紡針織物有益毛羽多，紗線條干更均勻，使織造成的織物表面更加勻整，光潔、滑爽，所以全聚紡針織物的光滑度大于四羅拉網格圈緊密紡針織物。

織物懸垂性指的是織物在本身質量及織物剛柔程度影響下，所表現(xiàn)出的自然懸垂的特征。由表3可知，四羅拉網格圈緊密紡針織物的懸垂性能要好于全聚紡針織物，這是因為懸垂性能的好壞由織物的硬挺度決定，和硬挺度呈反比，織物越硬挺，懸垂性越差。因此，緊密紡針織物的懸垂性能要好于全聚紡針織物。

織物的折痕回復性能是指當織物受到外力發(fā)生形變，撤去外力時，織物回復到原來樣子的能力。由于緊密紡紗線毛羽較少，因此紗線之間空隙較大。結合表3可知，當織物發(fā)生變形時，緊密紡針織物相比于全聚紡針織物的折皺回復能力更好。

織物的手感由原料、紗線線密度等多種因素共同決定，由表3可知，全聚紡針織物和緊密紡針織物相對手感值之間相差不大。9.8tex和11.7tex的兩組織物中，全聚紡針織物的相對手感要略差于緊密紡針織物。而21tex和24.6tex的兩組織物中，全聚紡針織物的相對手感要略好于緊密紡針織物。

4.3織物穩(wěn)定性測試

利用高速攝影儀拍攝織物拉伸斷裂過程，利用自帶的iSPEED Viewer圖像處理軟件導出圖片，視頻從0開始至40s結束，每隔5s取幀獲取一張圖片，將圖片導入CAD軟件中測量織物徑向長度L。圖3為針織物拉伸伸長過程，表4為織物斷裂強力，表5為織物徑向長度及變化率。緊密紡紗線最大伸長為172.35mm，徑向伸長變化率L′波動范圍為1.53～2.03mm/s；24.6tex全聚紡紗線在40s時最大伸長為166.23mm，徑向伸長變化率L′波動范圍為0.86～2.33mm/s。緊密紡紗線最大伸長為168.48mm，徑向伸長變化率L′波動范圍為1.39～2.22mm/s。由此可見，相同原料和線密度的緊密紡針織物在拉伸過程中，最大拉伸長度略大于全聚紡針織物，但變化率波動范圍小。對于四羅拉網格圈緊密紡而言，牽伸區(qū)后的吸風裝置在集聚纖維束時可以減小輸出前羅拉時的須條寬度，從而減小加捻三角區(qū)，使纖維內外轉移變小。但是全聚紡因為纖維從前鉗口進入集聚區(qū)時，由于負壓作用纖維會平行向紗體中間集聚，使牽伸區(qū)輸出的纖維排列結構得以保持，并在集聚區(qū)內得到良好的集聚效果。由于集聚過程會一直延續(xù)到阻捻鉗口下，所以纖維在加捻成紗前穿插糾纏較少，內外轉移相比于緊密紡要小。因此，在拉伸過程中四羅拉網格圈緊密紡針織物由于纖維內外轉移系數較全聚紡高，拉伸過程中纖維易糾纏在一起，使緊密紡針織物的拉伸長度較長，變化率波動范圍更穩(wěn)定。結合織物斷裂強度可知，緊密紡針織物的拉伸性能要比全聚紡針織物好。

5結論

1）通過對上述兩種不同紡紗方式的紗線性能和由其織制成的針織物性能進行測試分析可以得到：織物受到紗線條干和毛羽影響，由于全聚紡紗線條干均勻度高，并且能大量保留有益毛羽，使全聚紡針織物的硬挺度、柔軟度和光滑度要好于四羅拉網格圈緊密紡針織物；但是因為四羅拉網格圈緊密紡紗線毛羽少，紗線之間空隙大，使由其制成的針織物折皺回復性能要優(yōu)于全聚紡針織物。另外，得益于硬挺度較小，四羅拉網格圈緊密紡針織物的懸垂性能也較為優(yōu)異；由于一款織物的相對手感值由多種因素共同決定，所以在這里全聚紡針織物和四羅拉網格圈緊密紡針織物相對手感值之間差異性不大。

2）由于四羅拉網格圈緊密紡內外轉移系數比全聚紡高，拉伸過程中纖維容易糾纏在一起，使四羅拉網格圈緊密紡針織物的拉伸長度較長，織物穩(wěn)定性更好。拉伸性能相較于全聚紡針織物也更好。參考文獻：

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（a）control group； （b）S1； （c）S2； （d）S3