邱 華， 付玉葉， 劉園園， 欒巧麗， 葛明橋

(生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122)

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環(huán)錠旋流噴嘴紡紗線的性能及其織物風(fēng)格

邱 華， 付玉葉， 劉園園， 欒巧麗， 葛明橋

(生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122)

為探索旋流噴嘴所加工的紗線對織物風(fēng)格的影響，分別使用傳統(tǒng)環(huán)錠紡和環(huán)錠旋流噴嘴紡紗方法紡制的紗線織成織物,并運(yùn)用KES織物風(fēng)格儀測得織物的壓縮性能、剪切性能、拉伸性能和彎曲性能。結(jié)果表明：環(huán)錠旋流噴嘴紡紗線的毛羽指數(shù)、斷裂強(qiáng)度以及條干不勻均有一定改善，織成的織物比普通紡織物更加豐滿和厚實(shí)，手感更加挺括；當(dāng)受到外力作用時，環(huán)錠旋流噴嘴紡織物易發(fā)生形變，且織物的彈性回復(fù)性更好。

旋流紡； 織物風(fēng)格； 壓縮性； 剪切性； 拉伸性； 彎曲性

環(huán)錠旋流噴嘴紡是一種新型的減少環(huán)錠細(xì)紗線毛羽的方法，它是通過在傳統(tǒng)環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上加裝旋流噴嘴來實(shí)現(xiàn)的[1]。射入噴嘴內(nèi)部的壓縮氣流形成旋流后作用在紗線上[2-3]，從而達(dá)到減少紗線毛羽，改善成紗質(zhì)量的目的[4-6]。該噴嘴具有結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)施方便，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。以往的研究就噴嘴配置、工藝參數(shù)對成紗質(zhì)量的影響進(jìn)行了深入研究，得出了噴嘴的形狀、位置、大小以及角度等的最佳配置[7-8]和前羅拉到噴嘴距離、加工氣壓、錠速、紗線捻度等最優(yōu)工藝參數(shù)[9-11]，但是并沒有涉及旋流噴嘴所紡紗線制成的織物的風(fēng)格研究。本文用旋流噴嘴和普通環(huán)錠細(xì)紗機(jī)加工紗線，對紗線的毛羽指數(shù)(≥3 mm毛羽數(shù)之和)、斷裂強(qiáng)度以及條干不勻率進(jìn)行測試，再分別將紡得的紗線織成織物，然后對織物的壓縮性能、剪切性能、拉伸性能和彎曲性能[12-14]進(jìn)行測試，并對其進(jìn)行分析和比較。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試樣制備

圖1 旋流噴嘴Fig.1 Swirl nozzle

本文研究所用環(huán)錠細(xì)紗機(jī)為CZJF-5型多功能細(xì)紗機(jī)(江陰市昶振紡織機(jī)械有限公司)，旋流噴嘴位于細(xì)紗機(jī)的前羅拉和導(dǎo)紗鉤之間，且噴嘴到前鉗口的距離約為6.5 cm。旋流噴嘴實(shí)物如圖1所示。

對紗線的毛羽指數(shù)、斷裂強(qiáng)度以及條干不勻率進(jìn)行測定，將最佳工藝參數(shù)下所紡紗線織成織物(采用SU111型劍桿織樣機(jī))，并和普通環(huán)錠紡紗線織成的織物進(jìn)行對比，得出織物規(guī)格參數(shù)，結(jié)果如表1所示。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及測試方法

1)紗線毛羽指數(shù)的測試。使用YG172A型長嶺紗線毛羽測試儀，參照FZ/T 01086—2000《紡織品 紗線毛羽測定方法 投影計(jì)數(shù)法》進(jìn)行測試。測試速度為30 m/min，片段長度為10 m，每個樣本測試10次。

表1 織物規(guī)格參數(shù)

2)紗線斷裂強(qiáng)度的測試。參照GB/T 3916—1997《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長率的測定》，測試儀器采用YG063型長嶺全自動單紗強(qiáng)力儀。預(yù)加張力為15 cN，測試10次，拉伸速度為500 m/min。

3)紗線條干不勻的測試。參照GB/T 3292.1—2008《紗線條干不勻 紡織品紗線條干不勻試驗(yàn)方法 電容法》，測試儀器采用YG135G型長嶺全自動條干均勻度測試分析儀。測試速度為400 m/min，測試時間為1 min，測試2次。

4)織物風(fēng)格的測試。使用KES FB AUTO-A織物風(fēng)格儀。測試方法：按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的方式將試樣裁剪成拆去邊紗20 cm×20 cm的尺寸，要保證樣品內(nèi)沒有明顯疵點(diǎn)、布面平整且無褶皺拱曲或卷邊，實(shí)驗(yàn)時方向要保證平行于經(jīng)紗(或緯紗)。

測試均在濕度為65%，溫度為20 ℃的條件下進(jìn)行，測試前試樣在恒溫恒濕實(shí)驗(yàn)室放置48 h。

2 測試結(jié)果與分析

2.1 紗線性能

將不同氣壓下的旋流紡紗線的毛羽指數(shù)、斷裂強(qiáng)度和條干不勻率與普通環(huán)錠紡紗線進(jìn)行對比。圖2示出加裝旋流噴嘴前后紗線毛羽指數(shù)的變化情況。

圖2 加裝旋流噴嘴前后紗線毛羽指數(shù)的變化Fig.2 Variation of S3 before and after setting of swirl nozzle

由圖2可知，與普通環(huán)錠紡紗線相比，在各個加工氣壓下，旋流噴嘴均有顯著降低紗線毛羽的作用，并且隨著加工氣壓的增加，旋流噴嘴降低毛羽的效果更加顯著，在加工氣壓為0.20 MPa時，紗線的毛羽指數(shù)為最低。

圖3 加裝旋流噴嘴前后紗線斷裂強(qiáng)度的變化Fig.3 Variation of yarn breaking strength before and after setting of swirl nozzle

圖3示出加裝旋流噴嘴前后紗線斷裂強(qiáng)度的變化情況。由圖可知，加裝旋流噴嘴后紗線的斷裂強(qiáng)度有輕微的增加，但是隨著加工氣壓的增加，紗線的斷裂強(qiáng)度有下降的趨勢，這是由于過大的加工氣壓會對紗線產(chǎn)生較強(qiáng)的作用力，從而導(dǎo)致一部分浮游纖維脫離紗體而成為飛花。但總體來看，紗線的斷裂強(qiáng)度變化不大。

圖4示出加裝旋流噴嘴前后紗線條干不勻率的變化。由圖可知，加裝旋流噴嘴后紗線的條干不勻率變化不大，在0.05～0.15 MPa氣壓下旋流紡紗線的條干不勻率比普通紡紗線的稍低，但是隨著加工氣壓增加，旋流紡紗線的條干不勻率比普通紡所加工紗線的條干不勻率有所提高。

圖4 加裝旋流噴嘴前后紗線條干不勻率的變化Fig.4 Variation of yarn unevenness before and after setting of swirl nozzle

圖5 2種紗線的掃描電鏡照片(×95)Fig.5 SEM images of two kinds of yarns(×95).(a) Conventional ring spun yarn;(b)Swirl nozzle spun yarn

從以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果和討論可看出，對于旋流噴嘴紡，當(dāng)加工氣壓在0.20 MPa時，紗線的綜合性能達(dá)到最優(yōu)。本文采用掃描電鏡對實(shí)驗(yàn)所得到的最優(yōu)工藝參數(shù)下紡制的旋流紡紗線與普通紡紗線進(jìn)行觀察，得到圖5。可看出：普通紡紗線表面有很多突出的毛羽，結(jié)構(gòu)松散，條干較差；旋流紡紗線結(jié)構(gòu)較緊密，表面毛羽少。

2.2 織物風(fēng)格

將旋流紡和普通環(huán)錠紡紗線織成織物小樣，如圖6所示。 利用川端織物手感評價(jià)系統(tǒng)(KES)測定織物的壓縮性能、剪切性能、拉伸性能以及彎曲性能。

圖6 織物小樣Fig.6 Samples of fabric.(a)Conventional spun fabric; (b)Swirl nozzle spun fabric

2.2.1 壓縮性能

在織物的壓縮特性測試中，主要有壓縮線性度、壓縮比功以及壓縮回彈性這3個指標(biāo)。壓縮線性度用來表征織物的柔軟感，壓縮比功用來表征織物的蓬松性，而壓縮回彈性用來表征織物的豐滿感[15]。由織物風(fēng)格測試儀測得2種織物在低負(fù)荷條件下的壓縮性能，結(jié)果如表2所示。

表2 織物壓縮性能比較

從表2可知，旋流噴嘴紡織物的壓縮線性度和壓縮比功都比普通紡織物小，但壓縮回彈性卻比普通紡的大，整體趨勢并不明顯，因此旋流噴嘴紡織物相對豐滿厚實(shí)，彈性較好，但蓬松性較差。這主要是因?yàn)樾鲊娮旒從軌蛴行У亟档图喚€表面長毛羽(≥3 mm)的數(shù)量，增加紗線表面的短毛羽(<3 mm)數(shù)量，同時旋流噴嘴紡所加工紗線內(nèi)纖維的排列更加有序，紗身結(jié)構(gòu)更加緊密，因此旋流噴嘴紡紗線所織制的織物組織之間會更加緊密結(jié)實(shí)，蓬松性相對較差，但短毛羽數(shù)量的增加又使它具有較好的豐滿度，總的變化趨勢不大。

2.2.2 剪切性能

由織物風(fēng)格測試儀測得2種織物在低負(fù)荷條件下的剪切性能，結(jié)果如表3所示。

表3 織物剪切性能比較

由表3可知，旋流噴嘴紡織物的剪切剛度和剪切滯后矩(0.5°)都比普通環(huán)錠紡織物的小，因此旋流噴嘴紡織物抵抗變形的能力較小，在受到外力作用時，旋流噴嘴紡織物更易發(fā)生形變，活絡(luò)性較好。這和旋流噴嘴紡加工紗線的性能有關(guān)，紗線表面大于或等于3 mm的長毛羽數(shù)量的減少使得紗線間摩擦減小，當(dāng)給織物施以外界剪切作用時，組成織物的紗線之間更易產(chǎn)生錯位和滑移，因此在受到外界作用力時，織物的變形抵抗能力相對較小，但織物變形后回復(fù)能力較好，不容易變皺。

2.2.3 拉伸性能

在織物的拉伸特性測試中，主要有拉伸線性度、拉伸比功和拉伸回彈性這3個指標(biāo)，拉伸線性度主要用來表征織物的柔軟感，拉伸比功主要用來表征織物的變形抵抗能力，而拉伸回彈性則主要用來表征織物拉伸后的變形回彈性[16]。由織物風(fēng)格測試儀測得2種織物在低負(fù)荷條件下的拉伸性能如表4所示。

表4 織物拉伸性能比較

由表4可知，對于旋流噴嘴紡織物與普通紡織物來說，二者拉伸性能指標(biāo)的測試值變化并不明顯，因此二者的拉伸性能差異并不大。這主要是因?yàn)?，旋流噴嘴紡雖然能有效地降低紗線表面大于等于3 mm的長毛羽的數(shù)量，使紗體結(jié)構(gòu)更加緊密結(jié)實(shí)，紗體的強(qiáng)力有所增加；但在紡紗過程中由于氣流作用致使浮游纖維散失也比較嚴(yán)重，從而使紗線的細(xì)度也有一定的改變，紗線的斷裂強(qiáng)度并沒有得到有效改善，因此二者的拉伸性能也不會存在太大的差異性。

2.2.4 彎曲性能

在彎曲特性測試中，主要有彎曲剛度和彎曲滯后矩這2個指標(biāo)，彎曲剛度主要用來表征織物身骨的剛?cè)嵝?，而彎曲滯后矩則主要用來表征織物的活絡(luò)、彈跳性。由織物風(fēng)格測試儀測得2種織物在低負(fù)荷條件下的彎曲性能，結(jié)果如表5所示。

表5 織物彎曲性能比較

由表5可知，旋流噴嘴紡織物的彎曲剛度和彎曲滯后矩都明顯比普通紡織物大，接近2倍。因此相對普通紡織物來說，旋流噴嘴紡織物具有更加挺括的手感，并且織物更有身骨。這主要是因?yàn)樾鲊娮旒從茱@著減少紗線表面長毛羽數(shù)量，增加紗線表面短毛羽數(shù)量，使得紗體結(jié)構(gòu)更加緊密，因此織制的織物更加豐滿厚實(shí)，并且織物更有身骨。

3 結(jié) 論

旋流噴嘴紡對降低環(huán)錠細(xì)紗表面3 mm及以上毛羽有顯著作用，同時也對成紗的其他性能有一定改善，用它織制的織物相比普通環(huán)錠紡紗線織成的織物具有一定優(yōu)勢，通過測定2種織物的拉伸性能、壓縮性能、彎曲性能和剪切性能，得出以下結(jié)論。

1)旋流噴嘴紡能有效降低紗線表面大于或等于3 mm的長毛羽數(shù)量，這使得組成織物的紗線之間變得更加緊湊和密實(shí)，從而使旋流紡織物結(jié)構(gòu)更加緊密和結(jié)實(shí)。

2)旋流噴嘴紡織物比普通紡織物更易抵抗外界反復(fù)的作用力，回復(fù)能力較好，不易起皺。

3)旋流噴嘴紡織物和普通紡織物的拉伸線性度、拉伸回彈性以及拉伸比功相似，因此，二者的拉伸性能差異性并不明顯。

4)旋流噴嘴紡織物比普通紡織物手感挺括，有身骨。

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Properties of yarn made by ring swirl nozzle spinning method and fabric style

QIU Hua, FU Yuye, LIU Yuanyuan, LUAN Qiaoli, GE Mingqiao

(KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

In order to clarify the effect of swirl nozzle on style and performance of fabric, conventional ring spinning and swirl nozzle ring spinning were used to spin yarns, respectively. Then the yarns were woven into fabric. The compression performance, shear properties, tensile and flexural properties of fabric were measured by KES and evaluated. The results showed that the hairiness index, breaking strength and unevenness of swirl nozzle spun yarn are improved. In comparison with conventional woven fabric, the swirl nozzle woven fabric is more plumpish, thick, and stiff. When subjected to external force, the swirl nozzle woven fabric is more susceptible to deformation and elastic recovery is better.

swirl nozzle spinning; fabric style; compression performance; shear property; tensile property

10.13475/j.fzxb.201501003005

2013-11-14

2014-05-22

教育部自主科研重點(diǎn)項(xiàng)目(JUSRP51301A)；常州市科技成果轉(zhuǎn)化及產(chǎn)業(yè)化計(jì)劃項(xiàng)目(cc20140004)

邱華(1974—)，男，副教授，博士。主要研究方向?yàn)槔w維的流體加工技術(shù)。E-mail: qiuhua@jiangnan.edu.cn。

TS 101.2

A