秦雅偉+周永凱+張華

摘要：文章以高強(qiáng)滌綸、高強(qiáng)錦綸、棉為原料，通過(guò)滌/棉、錦/棉混紡試驗(yàn)，分析其混紡紗的工藝流程和技術(shù)參數(shù)，確定滌/棉75/25、錦/棉75/25的混紡紗性能優(yōu)異。通過(guò)對(duì)優(yōu)異混紡單紗的二合股線(xiàn)進(jìn)行臨界捻度測(cè)試，確定滌/棉股線(xiàn)和錦/棉股線(xiàn)分別在850、900捻/m時(shí)，其強(qiáng)力最大。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)滌綸；高強(qiáng)錦綸；混紡；紡紗工藝；臨界捻度

中圖分類(lèi)號(hào)：TS106 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Research on Optimizing the Properties of Polyester/ Cotton and Polyamide/Cotton Blended Yarns

Abstract： Based on the trial spinning of polyester/cotton （75/25） and polyamide/cotton （75/25） blended yarns with high-tenacity polyester fiber， high-tenacity polyamide fiber and cotton， the paper analyzed the spinning process and related technical parameters and decided the optimum properties of the blended yarn. By testing the critical twist of the ply yarn result from the optimal blended single yarn， it draws the conclusion that the tenacity reaches the maximum when the twist of the polyester/cotton ply yarn and the polyamide/cotton ply yarn is at 850 twists/m and 900 twists/m respectively.

Key words： high-tenacity polyester fiber； high-tenacity polyamide fiber； blending； spinning process； critical twist

21世紀(jì)軍用迷彩面料的主要原料由純棉纖維變?yōu)槊夼c一種或多種合成纖維的混紡，天然纖維和合成纖維的混紡能使其面料舒適且耐用。以往對(duì)一定混紡比的滌/棉、錦/棉混紡研究較多，且注重對(duì)強(qiáng)力的要求，對(duì)于不同混紡比的紗線(xiàn)以及不同紗線(xiàn)的對(duì)比研究較少，而現(xiàn)代對(duì)于面料舒適性的要求越來(lái)越高，現(xiàn)提出采用高強(qiáng)滌綸、高強(qiáng)錦綸分別和棉以不同混紡比成紗，通過(guò)研究紗線(xiàn)性能和臨界捻度的測(cè)試，較為全面地確定紗線(xiàn)混紡比和股線(xiàn)捻度。

棉纖維為纖維素纖維，其吸濕透氣性和保暖性?xún)?yōu)良，有很好的服用舒適性，且來(lái)源豐富，價(jià)格低廉。高強(qiáng)滌綸與棉混紡織物的特點(diǎn)是不僅擁有優(yōu)異的抗皺性和保形性，又可以使織物吸濕保暖，且熱穩(wěn)定性好。高強(qiáng)錦綸與棉混紡織物不僅擁有棉織物的舒適、柔軟吸濕，又有錦綸織物的抗皺與耐磨性，且輕巧富有彈性。

文章通過(guò)不同的原料和同種原料不同混紡比的對(duì)比，確定適合軍用迷彩面料用紗線(xiàn)的工藝加工過(guò)程和參數(shù)，對(duì)成品單紗的性能進(jìn)行測(cè)試分析得到舒適耐用的混紡單紗。然后，通過(guò)對(duì)優(yōu)化單紗臨界捻度的測(cè)試，確定其股線(xiàn)捻度，為軍用迷彩面料用紗線(xiàn)提供依據(jù)。

1試驗(yàn)部分

1.1滌/棉、錦/棉混紡紗線(xiàn)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

1.1.1原料

原料中采用的棉為新疆原棉，馬克隆值適中，為標(biāo)準(zhǔn)級(jí)（B級(jí)），成熟度適中；含糖量低，可紡性好；棉、高強(qiáng)滌綸和高強(qiáng)錦綸相較于同種纖維的強(qiáng)度較大，其中選取的低特滌綸，其混紡紗條干好、強(qiáng)度高、手感柔軟，均有利于紡紗工序的進(jìn)行。

棉纖維主要性能指標(biāo)：馬克隆值4.53，主體長(zhǎng)度24.13mm，品質(zhì)長(zhǎng)度29.06mm，整齊度83%，斷裂強(qiáng)度2.87cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率7.5%，成熟度0.86。高強(qiáng)滌綸和高強(qiáng)錦綸的主要性能指標(biāo)見(jiàn)表1。

1.1.2混紡紗工藝設(shè)計(jì)與流程

滌/棉、錦/棉的混紡比設(shè)計(jì)如表2所示。

棉和化纖的混紡一般可以選擇兩種混合方法：第一種方法是棉和化纖分別制條，在并條機(jī)上混合，高強(qiáng)滌綸和棉可按照第一種方法進(jìn)行混紡；第二種方法是棉和化纖在開(kāi)清棉階段進(jìn)行混合，由于錦綸的彎曲程度較大，蓬松程度大，在開(kāi)清棉工序不易成卷，故在開(kāi)清棉階段混入25%的棉，之后再按照第一種方法進(jìn)行。此外，棉必須經(jīng)過(guò)精梳制條后，再與化纖混合。其工藝流程為：

棉：清花→梳棉→預(yù)并→條卷→精梳

滌：清花→梳棉→預(yù)并→三道并條→粗紗→細(xì)紗→絡(luò)筒。

棉：清花→梳棉→預(yù)并→條卷→精梳

錦：清花（錦+棉）→梳棉→預(yù)并→三道并條→粗紗→細(xì)紗→絡(luò)筒。

采用的設(shè)備及型號(hào)為：清花：FA002A型自動(dòng)抓棉機(jī)→FA121型除金屬雜質(zhì)裝置→A035D型混開(kāi)棉機(jī)→FA106A型梳針輥筒開(kāi)棉機(jī)→FA046A型振動(dòng)棉箱給棉機(jī)→A076E型單打手成卷機(jī)（鄭州市滎陽(yáng)紡織機(jī)械廠），A186G型梳棉機(jī)（青島紡織機(jī)械股份有限公司），A191B型條卷機(jī)（上海第一紡織機(jī)械廠），A201E型精梳機(jī)（上海紡織機(jī)械總廠），F(xiàn)A306A型并條機(jī)（中國(guó)紡織集團(tuán)），F(xiàn)A506型緊密紡細(xì)紗機(jī)（江陰市華方新技術(shù)科研有限公司），ESPERO-M型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)。

1.1.3紡紗及其主要工藝參數(shù)

（1）原料預(yù)處理

由于錦綸的導(dǎo)電性能差，比電阻（1.6×107/Ω·cm）較大，回潮率較小，故易產(chǎn)生靜電，在生產(chǎn)過(guò)程中易繞皮輥、羅拉；彎曲程度較大，蓬松度大，不易成卷。故需在錦綸短纖中加入10%左右的水，密閉放置48h，增加一定的回潮率，以利于后續(xù)工藝。

紡紗過(guò)程中控制環(huán)境條件為溫度25℃，相對(duì)濕度70%。（2）開(kāi)清棉

對(duì)于滌/棉混紡，其混合是在并條工序，開(kāi)清棉工序各自進(jìn)行。而由于錦綸不易成卷，靜電積聚易引起牽伸纏繞，故在清花工序混入25%的棉。高強(qiáng)滌綸混卷定量400g/m，高強(qiáng)錦綸定量為350g/m。

（3）梳棉

為強(qiáng)化纖維的均勻混合，采用A186G型梳棉機(jī)，主要工藝參數(shù)為：刺輥轉(zhuǎn)速830r/min，錫林轉(zhuǎn)速330r/min，道夫速度22r/min，出條速度65m/min，生條定量為17g/5m。需控制棉卷重量不均，保證梳棉機(jī)生條的均勻度良好，生條重量不勻率控制在4%以下。

（4）精梳棉

對(duì)于要混紡的棉需要經(jīng)過(guò)精梳工序。經(jīng)過(guò)梳棉機(jī)成條后，經(jīng)過(guò)條卷機(jī)成卷，之后進(jìn)入精梳機(jī)，棉條定重17g/5m。采用和A201E型精梳機(jī)，主要工藝參數(shù)為：成卷羅拉轉(zhuǎn)速25.87m/min，羅拉中心距46×50，精梳機(jī)牽伸羅拉隔距41.5mm。

（5）并條

采用FA306A型并條機(jī)，滌/棉采用6并，定重為18～19g/5m，牽伸倍數(shù)為6，車(chē)速320r/min，頭并總牽伸倍數(shù)×后牽伸倍數(shù)7×1.7，末并總牽伸倍數(shù)×后牽伸倍數(shù)6.5×1.5，羅拉隔距47×51，出條速度200m/min。

（6）粗紗

采用THFA4421型懸錠式粗紗機(jī)，滌/棉粗紗定重5.5g/10m，總牽伸×后牽伸倍數(shù)7×1.3，羅拉隔距12×22×35，羅拉速度160r/min，粗紗捻系數(shù)110。

（7）細(xì)紗

采用FA506型緊密紡細(xì)紗機(jī)，滌/棉定重1.64g/100m，羅拉隔距18×36，后區(qū)牽伸倍數(shù)1.35，羅拉速度170r/min，錠速12400r/min，前羅拉速度141r/min，捻度系數(shù)413。

（8）絡(luò)筒采用ESPERO-M型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)，絡(luò)筒速度1000m/min。經(jīng)過(guò)紡紗工序得到成品紗線(xiàn)線(xiàn)密度為16.3tex，捻度為110捻/10cm，捻向?yàn)閆捻。

1.1.4二合股線(xiàn)的制備

（1）并紗

采用浙江日發(fā)紡織機(jī)械有限公司生產(chǎn)的RF231B型并紗機(jī)，其中車(chē)速為260m/min。

（2）倍捻

采用浙江日發(fā)紡織機(jī)械有限公司生產(chǎn)的RF310G型倍捻機(jī)，錠子轉(zhuǎn)數(shù)為7000m/min。

1.2紗線(xiàn)的性能測(cè)試

1.2.1紗線(xiàn)條干均勻度測(cè)試

在溫度（20±2）℃、相對(duì)濕度65%±3%的條件下進(jìn)行調(diào)濕24h，采用陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司生產(chǎn)的YG136型條干均勻度測(cè)試分析儀，參照GB/T3292—1997《紡織品紗條條干不勻試驗(yàn)方法（電容法）》對(duì)紗線(xiàn)進(jìn)行測(cè)試。將調(diào)濕后的單紗置于檢測(cè)槽中，測(cè)試速度為100m/min，測(cè)試時(shí)間為2.5min，測(cè)試次數(shù)為10次，調(diào)整張力，穩(wěn)定后得出數(shù)據(jù)曲線(xiàn)。

1.2.2紗線(xiàn)強(qiáng)度測(cè)試

在溫度（20±2）℃、相對(duì)濕度65%±3%的條件下調(diào)濕24h，采用北京正開(kāi)儀器有限公司生產(chǎn)的YG029Z型全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀，根據(jù)GB/T3916—1997《紡織品卷裝紗單根紗線(xiàn)斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定》測(cè)定。設(shè)定隔距為500mm，拉伸速度為500mm/min。

1.2.3紗線(xiàn)回潮率測(cè)試

在溫度（20±2）℃、相對(duì)濕度65%±3%的條件下調(diào)濕24h，采用南通宏大實(shí)驗(yàn)儀器有限公司生產(chǎn)的YG747型通風(fēng)式快速八籃烘箱，根據(jù)GB/T9995—1997《紡織材料含水率和回潮率的測(cè)定烘箱干燥法》測(cè)定。

1.2.4紗線(xiàn)橫截面形態(tài)測(cè)試

選取的不同混紡比的橫截面形態(tài)，其中直接染料染色的滌/棉單紗。利用GE-5型愛(ài)國(guó)者數(shù)碼觀測(cè)王和采用JEOLJSM-6360LV型X射線(xiàn)能譜儀拍攝橫截面形態(tài)圖。

1.2.5股線(xiàn)臨界捻度的測(cè)試

股線(xiàn)捻度分別定為800、850、900、950、1000捻/m，捻向?yàn)閆S。對(duì)股線(xiàn)進(jìn)行強(qiáng)力的測(cè)試，繪出強(qiáng)力-捻度曲線(xiàn)，選取使強(qiáng)力最大時(shí)的捻度值作為股線(xiàn)的捻度。進(jìn)而對(duì)紗線(xiàn)以臨界捻度和相同的工藝得到二合股線(xiàn)。

2結(jié)果與討論

2.1紗線(xiàn)條干均勻度

由測(cè)試結(jié)果可知紗線(xiàn)整體均勻性較好，滌/棉混紡紗中滌綸含量越多，紗線(xiàn)條干均勻度越好；錦/棉混紡紗中，錦綸或棉含量差別較大時(shí)（例如100%棉、錦/棉85/15、100%錦綸），紗線(xiàn)條干均勻度稍微有所下降；相同混紡比的滌/棉、錦/棉紗線(xiàn)中，滌/棉混紡紗的條干均勻度均高于錦/棉紗。這是因?yàn)闇炀]大分子基本為剛性分子，結(jié)晶度和取向度高，故滌/棉單紗的條干均勻度較好；錦/棉單紗因棉纖維的天然卷曲、錦綸的卷曲率和蓬松度較大，使得純棉紗和含錦綸混紡紗的條干均勻度不高。

2.2紗線(xiàn)強(qiáng)度

由表3可見(jiàn)，隨著合成纖維的增加，紗線(xiàn)強(qiáng)力逐漸增加；純滌綸、純錦綸紗的強(qiáng)力明顯高于棉紗，相同混紡比的滌/棉紗線(xiàn)較錦/棉紗線(xiàn)的強(qiáng)力高。高強(qiáng)滌綸強(qiáng)力可達(dá)到7.17cN/dtex，初始模量高為1107.4cN/tex，剛性好；高強(qiáng)錦綸強(qiáng)力可達(dá)6.40cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率高，紗線(xiàn)柔軟舒適，使得混紡紗線(xiàn)強(qiáng)度和舒適性普遍提高。

2.3紗線(xiàn)回潮率

由表4可見(jiàn)，紗線(xiàn)回潮率與合成纖維含量呈反比。因天然纖維棉和錦綸大分子中的親水基，棉和錦綸吸濕性好，故錦/棉混紡紗的回潮率較大；滌綸因大分子中疏水基團(tuán)的存在，滌/棉混紡紗的回潮率較小。

2.4紗線(xiàn)的橫截面形態(tài)

圖1是滌/棉混紡紗的橫截面形態(tài)圖。左側(cè)為GE-5型愛(ài)國(guó)者數(shù)碼觀測(cè)王500倍下的橫截面，右側(cè)為JEOLJSM-6360LV型X射線(xiàn)能譜儀在1000倍下的橫截面形態(tài)。藍(lán)色部分為棉，白色部分為化纖。由圖1可見(jiàn)，隨著化纖含量的增加，橫截面從全部為藍(lán)色到逐漸減少至全部為白色?？梢钥闯黾喚€(xiàn)的混合較為均勻，并且按照比例分布合理，其中化纖的橫截面為圓形，棉纖維有中腔。

綜上所述，混紡紗為ZS捻向，110捻/10cm，16.3tex，混紡比在滌/棉（75/25）左右、錦/棉（75/25）時(shí)，強(qiáng)力較高，條干較好，回潮率適中，適合軍用面料的開(kāi)發(fā)。為得到兩種紗線(xiàn)的股線(xiàn)，對(duì)以上性能優(yōu)異的兩種紗線(xiàn)進(jìn)行臨界捻度的測(cè)試，進(jìn)而確定強(qiáng)力最大的捻度，得到優(yōu)良的股線(xiàn)。

2.5股線(xiàn)臨界捻度

股線(xiàn)在一定范圍內(nèi)隨著捻度的增加，強(qiáng)力不斷增加，但到某一臨界值，捻度增加導(dǎo)致強(qiáng)力下降，故選取臨界值才能使合成股線(xiàn)的強(qiáng)力達(dá)到最大，得到的股線(xiàn)性能越好。

二者強(qiáng)度在75/25左右增加較多，故綜合考慮選擇混紡比75/25的單紗合成股線(xiàn)，表5、圖2及圖3分別為滌/棉（75/25）、錦/棉（75/25）股線(xiàn)在不同捻度下的強(qiáng)力值和曲線(xiàn)。由圖2和圖3可見(jiàn)，滌/棉在850捻/m處、錦/棉在900捻/m處達(dá)到峰值，強(qiáng)力值達(dá)到高峰，即滌/棉的臨界捻度為850捻/m、錦/棉的臨界捻度為900捻/m。

通過(guò)對(duì)滌/棉、錦/棉單紗性質(zhì)測(cè)試和股線(xiàn)捻度的確定可以得出，滌綸因其分子高結(jié)晶度和取向度，其與棉混紡后的條干均勻度良好，強(qiáng)度高，且隨著滌綸混紡含量的增加二者性質(zhì)越好；滌綸分子中較少的極性基團(tuán)，導(dǎo)致其親水性很差，與棉混紡得到一定的改善，且隨棉含量的增加回潮率越好。錦綸分子也有較好的結(jié)晶度，強(qiáng)度較高，隨著錦綸含量增加強(qiáng)度增大，但較滌綸略差；錦綸分子因較弱的范德華力，部分分子鏈卷曲度較大，取向度較差，其纖維蓬松度大，導(dǎo)致混紡紗的條干均勻度較滌/棉混紡稍差，且隨著錦綸增加均勻度更差；錦綸分子中易形成氫鍵，吸濕性能較好，故其含量越高回潮率越高。綜合耐用性和舒適性綜合考慮，選擇合適混紡比的單紗進(jìn)行股線(xiàn)的合成。

通過(guò)對(duì)二者臨界捻度的測(cè)試，在實(shí)際操作中保證不產(chǎn)生捻縮的情況下，使得股線(xiàn)性能最好，以此滿(mǎn)足軍用面料的要求。

3結(jié)論

（1）紡紗過(guò)程中須對(duì)錦綸加入一定比例的水進(jìn)行預(yù)處理，在清花過(guò)程中混入25%的棉以利于后續(xù)工藝。紡紗工藝中保證一定的溫濕度，對(duì)于控制棉結(jié)和靜電問(wèn)題尤其重要。

（2）通過(guò)對(duì)紗線(xiàn)基本性質(zhì)的檢測(cè)可以得出紗線(xiàn)強(qiáng)力與合成纖維所占比例成正比，滌/棉（75/25）左右、錦/棉（75/25）的混紡紗強(qiáng)力高、混紡條干均勻性良好、回潮率適中，紗線(xiàn)綜合品質(zhì)較高。故確定滌/棉（75/25）、錦/棉（75/25）、紗支為16.3tex、Z捻向、110捻/10cm混紡紗的性能優(yōu)良。

（3）通過(guò)臨界捻度的測(cè)試，確定滌/棉75/25、錦/棉75/25股線(xiàn)分別在850、900捻/m時(shí)強(qiáng)力達(dá)到最大，股線(xiàn)捻向?yàn)閆S，且捻縮不明顯，利于后期加工使用，較適合軍用面料的開(kāi)發(fā)和利用。

作者簡(jiǎn)介：秦雅偉，女，1989年生，碩士在讀。

通訊作者：周永凱，e-mail：jwczyk@bift.edu.cn。

作者單位：秦雅偉、周永凱，北京服裝學(xué)院服裝藝術(shù)與工程；張華，總后勤部裝備研究所。

基金項(xiàng)目：總后勤部軍需裝備研究所“夏作訓(xùn)服”項(xiàng)目。