史晶晶， 陳偉雄， 薛 元， 楊恩龍

(嘉興學(xué)院 材料與紡織工程學(xué)院, 浙江 嘉興 314001)

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后區(qū)牽伸對(duì)等線密度棉段彩紗性能的影響

史晶晶， 陳偉雄， 薛 元， 楊恩龍

(嘉興學(xué)院 材料與紡織工程學(xué)院, 浙江 嘉興 314001)

段彩紗是一種沿紗線縱向色彩呈分段變化的花式紗線，現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝不可避免產(chǎn)生竹節(jié)紗的效果，導(dǎo)致不能大規(guī)模的推廣。本文改進(jìn)了細(xì)紗機(jī)的牽伸機(jī)構(gòu)，制備線密度恒定，而組分、色彩是分段變化的棉段彩紗，并探討分段時(shí)間、某一分段時(shí)間內(nèi)兩組份的質(zhì)量比例對(duì)成紗性能的影響。結(jié)果表明，通過合理控制后區(qū)牽伸工藝，可以生產(chǎn)線密度恒定且性能良好的段彩紗。

等線密度; 段彩紗; 牽伸; 分段時(shí)間

段彩紗是一種新型花式紗線，不僅富有層次感與立體感，還具有豐富的色彩變化，符合時(shí)尚潮流，可廣泛應(yīng)用于服裝面料，深受消費(fèi)者的喜愛，經(jīng)濟(jì)效益也非?？捎^[1]。段彩紗的特點(diǎn)是在基紗上分布著長(zhǎng)度、間隔、色彩間斷變化的彩段，進(jìn)而使紗線具有彩色分段效果[2]。目前生產(chǎn)段彩紗常用的方法有2種，第1種是采用對(duì)紗線染色的方法使紗線在縱向呈現(xiàn)出顏色分段的效果[3]，但這種方法色段之間的分界不夠明顯，有比較長(zhǎng)的過渡色，色段的循環(huán)固定，工序較多，成本昂貴，不適合大規(guī)模的推廣。第2種方式是通過紡紗工藝的改進(jìn)來實(shí)現(xiàn)段彩的效果，主要工藝方法包括三羅拉法[4-6]和四羅拉法[7]，但這2種方法都有它們的優(yōu)缺點(diǎn)。三羅拉法改造成本較低，紡紗效率很高，斷頭很少，但段彩處容易產(chǎn)生竹節(jié)，且在絡(luò)筒的過程中色纖維由于翹頭，容易剝脫，產(chǎn)生棉結(jié)。四羅拉法中兩粗紗條在后區(qū)牽伸過程中變速點(diǎn)位置不同，成紗條干均勻度較差。導(dǎo)致這2種方法不能大規(guī)模的推廣。本文開發(fā)出等線密度段彩紗技術(shù)，后區(qū)采用同軸雙羅拉牽伸，固定羅拉與活套羅拉分別由后羅拉軸與活套羅拉軸傳動(dòng)，其轉(zhuǎn)速受電腦程序控制器控制，可以對(duì)后牽伸區(qū)參數(shù)以時(shí)間分段進(jìn)行設(shè)定，改變不同時(shí)間段內(nèi)兩粗紗牽伸倍數(shù)可改變其在細(xì)紗相應(yīng)段內(nèi)的質(zhì)量比例，以實(shí)現(xiàn)段彩效果，改變各段紡紗時(shí)間的長(zhǎng)度可改變?cè)摱渭?xì)紗的長(zhǎng)度[8]。該方法能顯著提高紡紗效率，改善紗線條干均勻度，更適合大規(guī)模生產(chǎn)。其成紗質(zhì)量主要受后區(qū)牽伸工藝的影響，本文就分段時(shí)間和某一分段時(shí)間內(nèi)兩組份的質(zhì)量比例進(jìn)行深入探討。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

紅色和白色棉粗紗，干定量均為6.09 g/10 m。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

HFX-A4J型等線密度環(huán)錠紡段彩細(xì)紗機(jī)，采用同軸雙羅拉結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)2組纖維同軸喂入，2組纖維牽伸工藝控制條件一致，可以極其方便地對(duì)后羅拉速度藕合，實(shí)現(xiàn)等量喂入，成紗裝置示意圖見圖1。圖1(a)中K方向的牽伸機(jī)構(gòu)見圖1(b)所示。A粗紗與B粗紗從細(xì)紗機(jī)中羅拉后喇叭口處連續(xù)喂入，但A粗紗與B粗紗是由2個(gè)不同羅拉進(jìn)行牽伸，雖然在同一根軸上，但是控制A粗紗的為固定后羅拉，控制B粗紗的為活套后羅拉，活套后羅拉通過皮帶與細(xì)紗機(jī)后另一羅拉軸相連，通過調(diào)節(jié)后羅拉軸的轉(zhuǎn)速就可以控制活套羅拉的轉(zhuǎn)速。

圖 1 等線密度段彩紗工藝原理Fig.1 Process mechanism of equal linear density segment color yarn. (a) Yarn spinning apparatus；(b) Draft system in K direction

1.3 紡紗工藝

紗線設(shè)計(jì)線密度為30 tex，細(xì)紗機(jī)環(huán)錠轉(zhuǎn)速為6 180 r/min，前羅拉線速度為11.2 m/min，捻度為550捻/m。所紡紗線包括A、B紗和段彩紗，其中段彩紗分段時(shí)間分別為0.5、1、2、4、8 s。AB紗及段彩紗在某一分段時(shí)間內(nèi)兩組份之間的質(zhì)量比例為1∶1、3∶5、1∶3、3∶13、1∶7(即在某一分段時(shí)間內(nèi)其中1種組份在該段紗線總量中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%、37.5%、25%、18.8%、12.5%)。

段彩紗中某一粗紗總牽伸倍數(shù)的計(jì)算公式為

式中：T是棉粗紗原料的干定量，g/10 m，本文中T=1.09 g/10m,T設(shè)是紗線設(shè)計(jì)線密度，tex；Wx是其中1種組份段內(nèi)的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，%；8.5%是棉紗的公定回潮率。兩組份前區(qū)牽伸倍數(shù)一致且均為組份較大粗紗的總牽伸倍數(shù)除1.25。以分段時(shí)間2 s，在某一分段時(shí)間內(nèi)其中1種組份在該段紗線總量中質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37.5%的段彩紗工藝為例。第1個(gè)2 s粗紗A總牽伸倍數(shù)為58.72，粗紗B的為35.23，該段內(nèi)粗紗B占有的質(zhì)量分?jǐn)?shù)多，主要顯示來自B粗紗纖維的顏色；第2個(gè)2 s兩粗紗總牽伸倍數(shù)數(shù)值調(diào)換，該段粗紗A占有的質(zhì)量分?jǐn)?shù)多；而A、B粗紗前區(qū)牽伸倍數(shù)均為29.36，依次循環(huán)。

1.4 測(cè)試方法

紗線表面形貌用KH1300型三維視頻顯微系統(tǒng)拍攝。紗線強(qiáng)伸性能采用YG021D型電子單紗強(qiáng)力儀測(cè)試，預(yù)加張力為0.5cN/tex，隔距長(zhǎng)度為500 mm,拉伸速度為500 mm/min，測(cè)試次數(shù)為10。紗線條干不勻率采用YG137型條干均勻度測(cè)試分析儀測(cè)試，測(cè)試速度為100 m/min，測(cè)試時(shí)間為2.5 min，測(cè)試次數(shù)為2。紗線毛羽用YG171B型毛羽測(cè)試儀測(cè)試，測(cè)試速度為30 m/min，紗線片段長(zhǎng)度為10 m，測(cè)試次數(shù)為6。測(cè)試溫度為25 ℃，相對(duì)濕度為60%。

2 結(jié)果與討論

2.1 紗線表面形態(tài)

段彩紗表面形貌如圖2所示?？梢钥闯?，淺色紗含量從左到右逐漸變多，深色紗含量從左到右逐漸變少，而紗線粗細(xì)沒有明顯變化。

圖2 段彩紗表面形貌Fig.2 Morphology of segment color yarn

2.2 后區(qū)牽伸對(duì)紗線條干的影響

后區(qū)牽伸對(duì)紗線條干不勻率的影響如圖3所示。紗線條干不勻率采用變異系數(shù)CV表示。從圖可看出，AB紗比段彩紗條干均勻。分段時(shí)間越長(zhǎng)，段彩紗條干不勻越大。這是由于后區(qū)牽伸過程中，組份較小的粗紗牽伸倍數(shù)高，而該粗紗條在后區(qū)沒有受到良好的握持而回縮，造成條干不勻，這種條干的不勻隨著分段時(shí)間的延長(zhǎng)而變大。當(dāng)段彩紗兩粗紗中較小的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越小，條干不勻越大。當(dāng)兩粗紗中較小的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.8%，分段時(shí)間大于3.5 s時(shí)，紡紗宜形成粗節(jié)，紗線條干惡化，斷頭增多。兩粗紗較小的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.5%，分段時(shí)間大于2.5 s時(shí)，同樣出現(xiàn)上述現(xiàn)象。分段時(shí)間在0.5 s時(shí)，兩粗紗較小的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于25%時(shí)，段彩紗條干不勻比較大。這是因?yàn)榱_拉變速至少需要0.3 s的反應(yīng)時(shí)間，當(dāng)兩組份后區(qū)牽伸倍數(shù)差異比較大且分段時(shí)間短時(shí)，后羅拉來不及變速，導(dǎo)致條干不勻稍微增大。當(dāng)兩粗紗較小的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于18.8%時(shí)，紡紗時(shí)要合理控制分段時(shí)間的長(zhǎng)度，否則會(huì)因?yàn)闂l干惡化導(dǎo)致織物質(zhì)量變差。在紡紗機(jī)后區(qū)牽伸改進(jìn)方面需要加強(qiáng)對(duì)粗紗條的握持，以減小條干不勻。

圖3 后區(qū)牽伸對(duì)紗線條干不勻率的影響Fig.3 Effect of back zone draft on yarn evenness

2.3 后區(qū)牽伸對(duì)紗線毛羽的影響

后區(qū)牽伸對(duì)紗線3 mm毛羽的影響如圖4所示。從圖可看出，后區(qū)牽伸對(duì)3 mm毛羽的影響和對(duì)條干的影響規(guī)律相近。AB紗的3 mm毛羽比段彩紗少；分段時(shí)間越長(zhǎng)，段彩紗毛羽越多；兩組分較小的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)越小，毛羽越多。當(dāng)兩組份較小組份質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于18.8%，分段時(shí)間大于3 s時(shí)，3 mm毛羽急劇增多，一方面是因?yàn)榧喚€條干惡化，另一方面纖維在紗線中的排列整齊度變差，成紗熵變?cè)黾?，?dǎo)致毛羽增多[9]。當(dāng)分段時(shí)間在0.5 s時(shí)，粗紗條在后區(qū)的回縮較小，對(duì)纖維在紗線中的排列整齊度影響不大，因此毛羽稍有增加。在實(shí)際紡紗過程中可以在前區(qū)加裝紗線集合器，以減少加捻三角區(qū)寬度，從而減少毛羽。

圖4 后區(qū)牽伸對(duì)紗線毛羽的影響Fig.4 Effect of back zone draft on yarn hairiness

圖5 后區(qū)牽伸對(duì)紗線斷裂強(qiáng)力的影響Fig.5 Effect of back zone draft on yarn breaking strength

2.4 后區(qū)牽伸對(duì)紗線斷裂強(qiáng)力的影響

后區(qū)牽伸對(duì)紗線斷裂強(qiáng)力的影響見圖5所示。從圖可看出，AB紗比段彩紗強(qiáng)力稍高。當(dāng)兩粗紗質(zhì)量分?jǐn)?shù)是50%時(shí)，紗線強(qiáng)力相對(duì)最高。隨著兩粗紗較小的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的降低，紗線強(qiáng)力變差[10]。當(dāng)兩粗紗較小的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于18.8%時(shí)，紗線強(qiáng)力下降嚴(yán)重。此時(shí)紗線條干不勻較大，導(dǎo)致紗線捻度分布不勻變大，紗線斷裂強(qiáng)力急劇惡化。隨著分段時(shí)間的增大，紗線斷裂強(qiáng)力變小，但變化幅度較小。雖然分段時(shí)間增大，紗線條干不勻變大，但以相同工藝紡出的紗線也越長(zhǎng)，所以紗線強(qiáng)力整體變化較小。

3 結(jié) 論

1)對(duì)于棉紡段彩紗而言，分段時(shí)間在0.5～4 s之間，兩組份較小的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在18.8%～50%之間時(shí)，成紗的強(qiáng)力、毛羽、條干較好，基本符合后道加工的要求。兩組分較小的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在12.5%～18.8%之間時(shí)，分段時(shí)間控制在0.5～3 s。兩組份較小的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于12.5%時(shí)，較難成紗。

2)紡紗過程中，牽伸倍數(shù)較高的粗紗因?yàn)槿鄙僮銐虻奈粘侄乜s是導(dǎo)致條干不勻的主要原因，在后續(xù)細(xì)紗機(jī)的改進(jìn)過程中需要加強(qiáng)對(duì)后區(qū)粗紗的握持。

3)后區(qū)牽伸的分段變化使得纖維在紗線中的排列整齊度變差，成紗毛羽增多，如在前區(qū)加裝紗線集合器，可以減少加捻三角區(qū)寬度，從而減少毛羽。

FZXB

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Effect of back zone draft on physical properties of segment colored cotton yarn with constant linear density

SHI Jingjing, CHEN Weixiong, XUE Yuan, YANG Enlong

(CollegeofMaterialandTextileEngineering,JiaxingUniversity,Jiaxing,Zhejiang314001,China)

Segment colored yarn is a kind of fancy yarn whose color changes regularly segment-by-segment in yarn length direction. The present processing technology inevitably produces slubby yarn effect. Therefore this paper employed a modified draft system of ring spinning machine to produce segment colored cotton yarn with constant linear density but component and color changing segment-by-segment. The effects of segment time and mass ratio of two components within a given segment time on the properties of the formed yarn were investigated. The results indicated that segment colored yarn with constant linear density and good quality can be produced by proper control of back zone draft process.

constant linear density; segment colored yarn; draft; segment time

0253- 9721(2013)06- 0030- 04

2012-07-16

2012-10-25

浙江省重點(diǎn)科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)自主項(xiàng)目(2012R10012-04)；嘉興市科技計(jì)劃項(xiàng)目(2012AY1019)

史晶晶(1981—)，女，碩士生。主要研究方向?yàn)榈染€密度段彩紗工藝原理及其產(chǎn)品開發(fā)。楊恩龍，通信作者，E-mail: enlong_e_mail@hotmail.com。

TS 104.7

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