不同成紗系統(tǒng)的精紡羊毛/滌綸平行紗的紗線特征

潘 博，胡田田，劉麗艷，查神愛，楊瑞華

(1. 生態(tài)紡織教育部重點實驗室(江南大學(xué))，江蘇 無錫 214122； 2. 江蘇陽光股份有限公司，江蘇 江陰 214426)

平行紡是20世紀(jì)70年代國外研發(fā)的一種新型紡紗工藝，也稱包纏紡，用這種紡紗工藝紡制出來的紗線稱為平行紗[1]，是包纏紗的一種。

平行紗由芯紗和包纏絲2部分組成，其芯紗的纖維沿紗線軸向近似平行排列，不施加捻度；長絲以螺旋狀包繞在短纖維束的外表面，將短纖維束捆在一起形成平行紗。包繞在短纖維束周圍的長絲對短纖維施加的徑向壓力，促使短纖維之間產(chǎn)生必要的摩擦力，從而使平行紗具有相應(yīng)的強力[2-4]。芯紗部分由2根平行單紗組成的情況也被叫做平行紗。

平行紗是花式紗線的一種，可以在織物上作嵌線使用，很大程度上豐富了織物的外觀，受到越來越多消費者的青睞。平行紗較圈圈紗、竹節(jié)紗等應(yīng)用較少[5]，平行紗主要通過顏色的配合來豐富紗線外觀，紗線截面呈圓柱形，紗線連續(xù)均勻。平行紗的形成原理簡單，其對設(shè)備的要求較低，既可在專門紡制花式紗的花式捻線機上紡制，也可由環(huán)錠紡紗機紡制得到，這也是平行紗除外觀效果外最大的優(yōu)勢所在[6-7]。本文分別使用花式捻線機和環(huán)錠紡紗機紡制2種平行紗，并對這2種平行紗的紗線性能進行檢測和分析。

1 平行紗的工藝選擇

1.1 實驗原料

設(shè)計紡制纖維成分為羊毛/滌綸48/52的平行紗，其中羊毛為線密度為15.15 tex美利奴羊毛，羊毛伸直長度在80～100 mm之間；滌綸是纖維平均長度為90 mm、線密度為0.2 tex的滌綸短纖維和線密度為2.2 tex的滌綸長絲。

主色調(diào)設(shè)計為藍色。在條染復(fù)精梳階段將毛條染成深藍、淺藍2種顏色，目的是在平行紗上突出混色立體效果。

1.2 紡紗工藝流程

①精梳毛紡工藝流程：原毛→初加工→毛條制造→條染復(fù)精梳→前紡→后紡。

②初加工流程：喂毛→開松→洗毛→烘毛。

③毛條制造流程：洗凈毛→和毛→梳毛→理條針梳×3→精梳→整條針梳×2。

④條染復(fù)精梳流程：松球→染色→脫水→復(fù)洗烘干→混條→針梳×2→復(fù)精梳→針梳×2。

⑤前紡流程：混條→前紡針梳×3→粗紗×2。

⑥后紡流程：細(xì)紗→絡(luò)筒→并線→蒸紗。

1.3 各工序設(shè)備

初加工：LB023型洗毛聯(lián)合機(無錫興成印染機械有限公司)→B262型和毛機(青島東鑫源機械制造有限公司)。

毛條制造：B272A型梳毛機(青島東佳紡機有限公司)→B302型針梳機→B303型針梳機→B304型針梳機(江陰市百順科技有限公司)→P100精梳機(意大利圣安德列公司)→B305型針梳機→B306型針梳機(江陰市百順科技有限公司)。

條染復(fù)精梳：GC15型松球機(法國NSC公司)→GR201型染色設(shè)備(陜西寶成新型紡織機械有限公司)→LB331型復(fù)洗機(青島博嘉機械制造有限公司)→GC15型混條機→GC15型針梳機→GC15型針梳機→PB33型精梳機(法國NSC公司)→GC15型針梳機→GC15型針梳機。

前紡：B412型混條機→B423型針梳機→B432型針梳機→B442型針梳機(張家港市海達興環(huán)保設(shè)備有限公司)→FM5P粗紗機(法國NSC公司)→FM8N粗紗機(法國NSC公司)。

后紡：IDEA型細(xì)紗機(意大利Cognetex公司)→ESPEROM型絡(luò)筒機(意大利SAVIO公司)→SSM型并線機(青島村田機械制造有限公司)、QFB730 K花式捻線機(無錫第七紡織機械有限公司)→JM-YS型蒸紗機(江蘇精明機械有限公司)。

2 條染復(fù)精梳工藝

2.1 松 球

毛條制造工藝紡制的毛球卷繞密度偏大，不利于均勻染色，因此染色之前要先制成毛團，便于毛團套入染缸的孔芯中進行染色。松散的毛團結(jié)構(gòu)有利于染液均勻滲透，提高勻染程度且減少染色時間[8]。毛紡廠通常用針梳機代替松球機，設(shè)置GC15型針梳機(松球機)的牽伸倍數(shù)等于并合根數(shù)，不改變牽伸前后的毛條定量，只控制最終輸出毛球的重量，通常單個毛球質(zhì)量控制在2.5～4.0 kg之間。

2.2 條染復(fù)精梳

條染工藝中的纖維處于較松散的狀態(tài)，染液易于滲透，相較匹染工藝，其染色時間可縮短2～4 h，得到的毛條染色牢度高，上色更均勻。對于某些品質(zhì)要求更高的純色產(chǎn)品，采用條染的染色方式可以有效減小色差、穩(wěn)定紡制、提高質(zhì)量[9]。

條染工藝設(shè)計得到深藍(混色號KR136)、淺藍(混色號KR131)2種毛條。深藍、淺藍是由多種單色混合而成的復(fù)色，需要先對毛條進行單色染色再拼毛。深藍是由單色號為F208121和F668121的單色毛條通過拼毛而得，淺藍是由單色號為J208304、JS208330、J668306的單色毛條通過拼毛而得。

條染染色工藝配置見表1，可以看到各單色毛條線密度、成分及比例。

表1 條染染色工藝配置

條染工藝后要進行復(fù)洗工藝。復(fù)洗的主要目的是洗掉染色后毛條上的浮色。復(fù)洗工藝還要加入一定的油劑和抗靜電劑，使復(fù)洗后的毛條松軟順滑，減少纖維損傷和靜電產(chǎn)生。此外，復(fù)洗還可以緩解纖維因長時間染色蒸煮而引起的疲勞，并恢復(fù)毛條的光澤[10]。復(fù)洗后的毛條需要通過混條和2～3道針梳，使得不同顏色、不同品種的毛條充分混合均勻。在條染和復(fù)洗時，毛條內(nèi)纖維存在打結(jié)、黏并、散亂的現(xiàn)象，毛條需要經(jīng)過再一次的精梳，稱為“復(fù)精梳”。復(fù)精梳之后，還需要經(jīng)過2～3道針梳工序，目的是改善精梳毛條輸出時須叢疊合搭接造成的周期性不勻，提高毛條的品質(zhì)。

3 前紡工藝

3.1 混 條

混條的目的是根據(jù)工藝要求，將不同性質(zhì)、不同成分、不同顏色的毛條并合、牽伸，制成滿足后道工序紡制要求的毛條?；鞐l既能滿足混紡比和毛條顏色的要求，還可以提高毛條內(nèi)纖維的伸直平行度，降低毛條的質(zhì)量不勻率，改善條干均勻度。在混條時，根據(jù)毛條回潮率和含油情況，可適當(dāng)?shù)靥砑佑蛣员愫蟮拦ば虻捻樌M行[11]。

3.2 針 梳

前紡使用多道針梳工序。前紡中針梳的主要目的是對混條機輸出的毛條進行并合、牽伸和梳理。在毛條混合均勻的前提下，紡制纖維伸直平行排列、抱合力好、結(jié)構(gòu)緊密、條干均勻、出條定量滿足要求的毛條。同時，針梳還可以去除一些細(xì)小雜質(zhì)和短纖維。

頭針選用B423型針梳機，參數(shù)設(shè)置為喂入條重19.25 g/m，并合根數(shù)7根，牽伸倍數(shù)7.6，出條條重17.73 g/m，出條速度100 m/min，羅拉隔距40 mm，針板號數(shù)5號，定長1 940 m。

頭針含自調(diào)勻整裝置，可以輸出條干均勻的毛條，利于后道工序的紡制及保證最終產(chǎn)品品質(zhì)。另外頭針的針板號數(shù)比混條略大，因為經(jīng)過混條的并合牽伸作用，毛條內(nèi)纖維排列有改善，須增大排針密度以實現(xiàn)更好的梳理效果。同理，后道機臺也會逐漸增大針板號數(shù)。

二針選用B432型針梳機，參數(shù)設(shè)置為喂入條重17.73 g/m，并合根數(shù)3根，牽伸倍數(shù)7.3，出條條重7.28 g/m，出條速度100 m/min，羅拉隔距38 mm，針板號數(shù)6號，定長2 260 m。

三針選用B442型針梳機，參數(shù)設(shè)置為喂入條重7.28 g/m， 并合根數(shù)3根，牽伸倍數(shù)7.0，出條條重3.12 g/m，出條速度100 m/min，羅拉隔距35 mm，針板號數(shù)8號，定長1 330 m。

3.3 粗 紗

經(jīng)過連續(xù)幾道針梳機的毛條，其內(nèi)部纖維已處于相當(dāng)伸直平行的狀態(tài)，條干均勻度較好，但此時毛條的直徑過大、定量過重，不能直接用于紡紗，必須通過粗紗機將毛條牽伸拉細(xì)到一定程度，通常條重為2.5～12.0 g/(10 m)，然后將得到的粗紗條喂入細(xì)紗機紡紗[12]。

粗紗目的：①牽伸。將毛條牽伸拉細(xì)到設(shè)定的線密度，進一步提高纖維的分離度和伸直平行度；②加捻或搓捻。給輸出的毛條施加一定捻度，使毛條內(nèi)的纖維相互抱合，使得毛條具有一定的緊密度和強度，防止意外牽伸或拉斷導(dǎo)致成紗的品質(zhì)下降；③卷繞成形。將加捻后的粗紗條紡制成一定形狀和尺寸的卷裝，有利于粗紗的儲存和運輸，更適應(yīng)細(xì)紗機的紡制要求。

頭粗選用FM5P粗紗機，參數(shù)設(shè)置為喂入條重3.12 g/m， 并合根數(shù)2根，牽伸倍數(shù)8.6，出條條重7.3 g/m，出條速度100 m/min，定長1 940 m。

頭粗選用FM8N粗紗機，參數(shù)設(shè)置為喂入條重7.3 g/m， 并合根數(shù)4根，牽伸倍數(shù)8.1，粗紗定量3.6 g/m，出條速度140 m/min，定長1 210 m。

4 后紡工藝

后紡工序的主要目的有：①牽伸。將粗紗進一步抽長拉細(xì)成規(guī)定線密度的細(xì)紗；②合股加捻。有利于實現(xiàn)織物表面光潔挺括、手感柔軟的風(fēng)格特征和質(zhì)地堅牢、富有彈性的實用性質(zhì)；③去除疵點。細(xì)紗機攜帶的清紗裝置可以除去紗線上殘存的粗細(xì)節(jié)和雜質(zhì)等疵點，有效改善紗線的外觀品質(zhì)；④穩(wěn)定捻度。為消除羊毛纖維內(nèi)部的應(yīng)力不平衡，使得紗線的捻度穩(wěn)定，通常在細(xì)紗或并線工序后進行蒸紗處理，防止由于紗線捻回不穩(wěn)定而形成的“小辮子”紗，從而穩(wěn)定捻度。為滿足后道織造工序卷繞成型的要求，須將小型管紗制成大容量的筒子紗，以適應(yīng)現(xiàn)代化織機的高速紡制[13]。卷裝筒紗便于織造工人換筒，可降低其工作強度，同時有利于提高紡制效率。

4.1 用花式捻線系統(tǒng)紡制平行紗

使用花式捻線系統(tǒng)紡制平行紗的方法是先在環(huán)錠紡紗機上分別紡制線密度為15.625 tex的深藍、淺藍2種顏色的細(xì)紗，再在花式捻線機上將這2種細(xì)紗平行喂入，外包1根線密度為2.2 tex的滌綸長絲，紡制出結(jié)構(gòu)緊密、外形美觀的精紡羊毛/滌綸平行紗?；ㄊ侥砭€機的紡制工藝較簡單，只需對滌綸長絲加600捻/(10 cm)的捻度即可，捻向為S。

花式捻線機系統(tǒng)選用IDEA細(xì)紗機，設(shè)置粗紗定量為3.6 g/(10 m)，牽伸倍數(shù)23.24，細(xì)紗定量為15.62 g/(1 000 m)，捻向Z 捻，錠速為8 500 r/min，捻度為1 000捻/m。

絡(luò)筒選用ESPERO.M型絡(luò)筒機，設(shè)置車速為800 m/min，定長20 000 m。

蒸紗機選用JM-YS型蒸紗機，設(shè)置溫度88～92 ℃，時間60 min。

4.2 用環(huán)錠紡紗系統(tǒng)紡制平行紗

環(huán)錠紡紗系統(tǒng)紡制平行紗的方法是先在環(huán)錠紡紗機上間隔喂入深藍、淺藍2種顏色的粗紗，紡制線密度為31.25 tex的混色細(xì)紗，再將該細(xì)紗與線密度為2.2 tex的滌綸長絲在并線機上采用捻度相同、捻向相反的工藝紡制，得到在紗體結(jié)構(gòu)上滿足芯紗部分纖維軸向平行排列的復(fù)合紗。

環(huán)錠紡紗機系統(tǒng)選用IDEA細(xì)紗機，粗紗定量3.6 g/(10 m)，牽伸倍數(shù)11.29，細(xì)紗定量31.25 g/(1 000 m)，捻向Z 捻，錠速8 500 r/min，捻度800捻/m。絡(luò)筒選用ESPERO.M型絡(luò)筒機，設(shè)置車速750 m/min，定長20 000 m。并線機選用SSM型并線機，設(shè)置捻向S捻，速度500 m/min，定長30 000 m。蒸紗機選用JM-YS型蒸紗機，設(shè)置溫度88～92 ℃，時間60 min。

5 成紗品質(zhì)檢測

5.1 成紗品質(zhì)檢測

對采用2種成紗系統(tǒng)紡制的平行紗分別在線密度、捻度、強力、斷裂伸長和條干不勻等方面進行質(zhì)量檢測。

實驗儀器：YG086縷紗測長儀、JA2003電子天平、Y802恒溫烘箱、Y331型捻度機、YG020型電子單紗強力機、YG135條干均勻度測試分析儀。

成紗品質(zhì)檢測結(jié)果如表2所示。為方便描述，將使用花式捻線系統(tǒng)紡制的平行紗稱為樣品1#，將使用環(huán)錠紡系統(tǒng)紡制的平行紗稱為樣品2#。

表2 成紗品質(zhì)檢測結(jié)果

5.2 成紗特點分析

5.2.1 線密度

花式捻線系統(tǒng)和環(huán)錠紡紗系統(tǒng)紡制的平行紗線密度均為33.33 tex，樣品1#的實際線密度高出設(shè)計線密度2.4%，樣品2#的實際線密度低于設(shè)計線密度2.7%，二者線密度相差5.1%。2種系統(tǒng)的機型差異是造成2種平行紗線密度相差的原因之一。

5.2.2 捻 度

捻度測試指外包滌綸長絲的捻度。樣品1#的成紗方式是滌綸長絲對2根單紗進行外包，單紗具備一定強力，因此滌綸長絲的主要目的是并合，所以捻度設(shè)置為600捻/m。實際捻度比設(shè)計捻度高出2.4%，會與紗線解捻，使實際捻度低于設(shè)計捻度，這是由于控制捻度的齒輪不能精確到設(shè)置的捻度，只能取最接近設(shè)計捻度的618捻/m，因此實際捻度偏差為0.6%，在可接受范圍內(nèi)。捻度CV值為1.6%，捻度分布較為平均。

樣品2#是在細(xì)紗工序?qū)喚€加上800捻/m的Z向捻度，并紗工序再將滌綸長絲和細(xì)紗加上800捻/m的S向捻度，使內(nèi)部芯紗纖維平行排列。滌綸長絲還有壓迫內(nèi)部短纖維產(chǎn)生抱合力和摩擦力，增加紗線強力的作用。最終實際捻度低于設(shè)計捻度0.4%，屬于輕微的解捻范圍內(nèi)可以接受。捻度CV值為4.5%，捻度分布平均程度樣品2#較差。

5.2.3 強力與伸長

2種系統(tǒng)紡制的紗線強力差異比較懸殊，樣品1#的強力為580 N，樣品2#的強力為390 N，樣品1#比樣品2#的強力高出48.7%，這是2種平行紗的紗線結(jié)構(gòu)造成的。

樣品1#的最終強力是2根單紗的合股強力再與滌綸長絲包纏的復(fù)合紗強力。拉伸試驗時外包滌綸斷裂后內(nèi)部細(xì)紗仍可承受進一步的外力拉伸。樣品2#的成紗結(jié)構(gòu)是滌綸長絲包纏內(nèi)部短纖維束，強力來自周圍長絲對內(nèi)部施加的徑向壓力而產(chǎn)生的摩擦力。但樣品1#的強力CV值更高，其強力值穩(wěn)定程度較差。這是由2種系統(tǒng)的成紗原理不同造成的，樣品1#的2根單紗各自的緊密性較高，并合后的紗體無法完全嵌合成圓柱形截面；而樣品2#的長絲細(xì)度細(xì)、彈性好，并合后長絲完全嵌入芯紗內(nèi)部，截面形狀仍然是圓柱形。

樣品1#的斷裂伸長率為26%，樣品2#的斷裂伸長率為18%。樣品1#比樣品2#的斷裂強力高出44.4%，其原因與造成斷裂強力差異的原因相同，主要是由成紗結(jié)構(gòu)造成的。樣品2#的斷裂伸長率CV值較高，其影響因素主要是滌綸長絲的斷裂伸長率，影響樣品1#斷裂伸長率CV值的因素是滌綸長絲、深藍色細(xì)紗、淺藍色細(xì)紗的綜合效果，樣品2#的偶然因素更高，結(jié)果表現(xiàn)得更不穩(wěn)定。

5.2.4 條干與外觀

用2種系統(tǒng)紡制平行紗的成紗效果見圖1。樣品1#和樣品2#的條干CV值都在5%以內(nèi)，條干均勻度均較高。

圖1 2種系統(tǒng)紡制平行紗的成紗效果

樣品1#的芯紗部分平行度更高，外觀上能看到較長的深藍、淺藍紗段。這是因為2根單紗平行喂入花式捻線機，內(nèi)部單紗的平行程度容易控制。深藍、淺藍單紗平行排列，從視覺效果上看該種紗線光澤度很好，整個紗筒的顏色偏淺偏亮。滌綸長絲外包2根單紗的結(jié)構(gòu)使得該種紗線毛羽較少、緊密光潔。

樣品2#的外觀表現(xiàn)為深藍、淺藍短片段有規(guī)律地交替出現(xiàn)，這是因為細(xì)紗工序中2種顏色的粗紗間隔喂入，經(jīng)牽伸后在前鉗口共同加捻成紗，成紗過程中2種顏色的纖維有互相嵌合的情況，并且并線工序中存在捻度損失的問題。這2種情況的存在是紗段短片段交錯出現(xiàn)的主要原因。

因為深藍與淺藍交錯的片段較短，外觀上有段彩紗的效果。紡制中可以通過合理選擇顏色和捻度工藝進行平行紗仿段彩紗品種的開發(fā)，因為工藝簡單且不需要花式紗裝置，理論可行性較高，但缺點是平行紗的片段交錯長度較有規(guī)律，不能仿制片段長度呈離散分布的段彩紗。

滌綸長絲包纏平行短纖維束的紗體結(jié)構(gòu)使內(nèi)部短纖維末端容易伸出紗體形成毛羽，手感也更松軟。

對紡制出的樣品1#、2#平行紗用GS940劍桿織機意大利Smit公司進行樣布試織，2種平行紗在小樣織機上都能順利織造。樣品1#織成的布面色調(diào)偏灰，中和了深藍、淺藍，視覺上較規(guī)整；樣品2#織成的布面色調(diào)偏暗，深淺不一的花式效果較明顯。

6 結(jié)束語

本文通過對比花式捻線系統(tǒng)和環(huán)錠紡紗系統(tǒng)紡制混色平行紗的成紗性能，可得出使用花式捻線機系統(tǒng)紡制的平行紗其紗線強力較高、斷裂伸長率較高、捻度分布較為平均，紗線毛羽較少、緊密光潔。通過對比2種成紗系統(tǒng)的成紗流程、工藝配置，可知使用花式捻線機紡紗系統(tǒng)紡制的平行紗所需成本更高。通過對比2種成紗系統(tǒng)的成紗風(fēng)格，可知使用花式捻線機系統(tǒng)紡制的平行紗芯紗部分平行度更高，色彩均勻，光澤度較高；使用環(huán)錠紡紗機系統(tǒng)紡制的平行紗呈現(xiàn)深淺2種色彩規(guī)律性地交替出現(xiàn)的效果。