郭昌盛，楊建忠，才英杰

(1.西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，西安　710048；2.河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，石家莊　050000)

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高強(qiáng)低伸滌綸/苧麻/高強(qiáng)高模維綸混紡紗性能研究

郭昌盛1，楊建忠1，才英杰2

(1.西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，西安710048；2.河北科技大學(xué)紡織服裝學(xué)院，石家莊050000)

摘要：為了了解高強(qiáng)低伸滌綸/高強(qiáng)高模維綸/苧麻混紡紗過程中，后區(qū)牽伸倍數(shù)和捻系數(shù)對成紗質(zhì)量的影響。文章以高強(qiáng)低伸滌綸/高強(qiáng)高模維綸/苧麻纖維(60/20/20)混合紡紗，采用雙因子五水平的方案紡制25種20tex紗線,測試成紗的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長率、有害毛羽、條干指標(biāo)。然后，利用無重復(fù)雙因素方差分析得出最佳捻系數(shù)和后區(qū)牽伸倍數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:此種混紡紗的最佳捻系數(shù)為420，最佳后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.1。

關(guān)鍵詞：高強(qiáng)高模維綸；混紡紗；捻系數(shù)；后區(qū)牽伸倍數(shù)

隨著生活水平的提高，人們對工裝性能的要求也越來越高，特別是國防，軍警類服裝。不僅要求面料強(qiáng)度高、耐磨擦性好，對舒適性(吸濕排汗、抗菌等)的要求也越來越高。目前，我國常規(guī)工裝面料多采用T/C 65/35的混配方式，對于追求舒適性、不強(qiáng)調(diào)高強(qiáng)耐磨的較高端的工裝面料，則采用棉纖維比例超過50%的配方，例如C/T 60/40[1]。目前，軍警和部隊(duì)使用的07式作訓(xùn)服裝面料采用的是多元混紡紗，包含高強(qiáng)低伸滌綸/精梳細(xì)絨棉/高強(qiáng)高模維綸60/20/20[2-5]。但是棉纖維的抗菌性、織物的挺括性不如麻纖維的好。

本實(shí)驗(yàn)紗線混合比的設(shè)計(jì)思路是在高強(qiáng)低伸滌綸/精梳細(xì)絨棉/高強(qiáng)維綸60/20/20基礎(chǔ)上，以苧麻纖維完全替代精梳細(xì)絨棉纖維，采用賽羅紡的紡紗方式，紡出20tex的高強(qiáng)低伸滌綸/苧麻/高強(qiáng)維綸60/20/20的紗線。在賽羅紡紗過程中，紗線的捻系數(shù)和后區(qū)牽伸倍數(shù)是影響紗線質(zhì)量的主要因素之一[6-7]。本實(shí)驗(yàn)采用雙因素五水平的實(shí)驗(yàn)方案紡出25種混紡紗，通過無重復(fù)雙因素方差分析得出最佳捻系數(shù)和后區(qū)牽伸倍數(shù)，以便為滌/麻/維混紡紗的實(shí)際生產(chǎn)提供一些參考依據(jù)。

1　實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)原料

試驗(yàn)中高強(qiáng)高模維綸纖維是由四川維尼有限公司提供，高強(qiáng)度低伸滌綸纖維由河北金怡化纖有限公司提供，苧麻纖維由湖南臨湘苧麻紡織纖維廠提供。纖維主要性能指標(biāo)如表1。

表1高強(qiáng)滌綸纖維、高強(qiáng)維綸與苧麻纖維主要性能指標(biāo)

項(xiàng)目滌綸短纖維高強(qiáng)維綸苧麻纖維公定回潮率/%0.322.814長度/mm383888～120細(xì)度/dtex1.561.566.3斷裂強(qiáng)度/(cN/dtex)5.710.116.4斷裂伸長率/%21.51.942.5初始模量/(cN/dtex)54.78110.5155

1.2成紗工藝

人工混棉→FKW350梳針式雙滾筒開松機(jī)→A186F梳棉機(jī)→并條機(jī)(頭并)(A272F)→并條機(jī)(末并)(A272F)→粗紗機(jī)(A453B)→DSSp-01型數(shù)字小樣細(xì)紗機(jī)(采用賽羅紡系統(tǒng))。

1.3測試

a)采用YG020B電子單紗強(qiáng)力儀測試紗線的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長。試驗(yàn)次數(shù)50，拉伸速度為500mm/min,試樣細(xì)度20tex，試樣長度500mm,定伸長50%。

b) 采用YG1718-2紗線毛羽測試儀測試紗線的毛羽。卷裝形式：筒紗，試驗(yàn)次數(shù)10，測試速度30m/min，片段長度10m。

c) 采用YG136條干均勻度測試分析儀測試紗線的條干均勻度。線密度20tex，速度50m/min。

以上實(shí)驗(yàn)均在環(huán)境溫度20℃、相對濕度65%，采用雙因素(捻系數(shù)和后區(qū)牽伸倍數(shù))五水平(5種不同的捻系數(shù)和5種不同的后區(qū)牽伸倍數(shù))的實(shí)驗(yàn)方案，共紡25種紗線。

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1紗線性能測試結(jié)果

所紡25種紗線各項(xiàng)性能測試結(jié)果如表2所示。

表225種紗線各項(xiàng)性能測試結(jié)果

后區(qū)牽伸倍數(shù)捻系數(shù)斷裂強(qiáng)度/(cN/tex)斷裂伸長率/%有害毛羽(>3mm)/(個(gè)/10m)條干均勻度CVm/%1.138018.517.32141.5018.3640019.217.28119.3919.2042020.627.50109.5119.0244021.067.1891.8319.3346020.907.19106.1419.761.238018.417.07156.4019.2140018.926.60136.2720.0442020.557.32120.5019.3444019.887.68135.5718.7646020.637.0796.6920.681.338018.056.92170.6919.0240019.267.02139.4320.4042019.996.53135.2918.4844020.606.13126.0719.2146020.356.4599.8820.701.438017.786.70177.0619.9540018.516.82145.5220.4542019.757.13140.7319.9244019.266.82170.8319.7246020.056.67112.8219.311.538019.107.44166.6018.5240019.017.05179.2020.8042019.667.41149.2920.3344019.406.95164.6219.1946020.136.64126.2319.94

2.2無重復(fù)雙因素方差分析

采用無重復(fù)雙因素方差分析方法[8]，分析捻系數(shù)和后區(qū)牽伸倍數(shù)兩因素的變化對紗線強(qiáng)力、毛羽、條干影響的顯著性程度(表3—表7)。

表3方差分析因素表

差異源偏差平方和SS自由度df方差MSFF的臨界值FαFcrit因素ASSAm-11m-1SSAFA=(s-1)SSASSEFα(m-1,(m-1)(s-1))因素BSSBs-11s-1SSBFB=(m-1)SSBSSEFα(s-1,(m-1)(s-1))隨機(jī)因素SSE(m-1)(s-1)1(m-1)(s-1)SSE總計(jì)SSTms-1

注：m表示因素A(捻系數(shù))的水平等級，s表示因素B(后區(qū)牽伸倍數(shù))的水平等級，α為0.10。

將計(jì)算所得的A、B兩因素的F值與F0.10相比較，當(dāng)F>F0.10時(shí)，表示該因素對紗線的某項(xiàng)性能的影響顯著，當(dāng)F

表4捻系數(shù)和后區(qū)牽伸對紗線斷裂強(qiáng)度影響程度分析

差異源SSdfMSFFcrit因素A1195.878084298.969527.4541355943.006917因素B5164.5159641291.1289932.191410553.006917隨機(jī)641.725961640.1078725總計(jì)7002.1224

F0.10

表5捻系數(shù)和后區(qū)牽伸對紗線斷裂伸長影響程度的分析

差異源SSdfMSFFcrit因素A32.69285648.1732145.3769588253.006917因素B8.61189642.1529741.4163892623.006917隨機(jī)24.320704161.520044總計(jì)65.62545624

F0.10

表6捻系數(shù)和后區(qū)牽伸對紗線毛羽影響程度的分析

差異源SSdfMSFFcrit因素A10542.6657442635.6664367.9936933673.006917因素B24910.3630646227.59076618.887614273.006917隨機(jī)5275.49169616329.718231總計(jì)40728.520524

FA>F0.10,FB>F0.10,所以捻系數(shù)和后區(qū)牽伸倍數(shù)對紗線毛羽影響顯著。

表7捻系數(shù)和后區(qū)牽伸對紗線CV%影響程度的分析

差異源SSdfMSFFcrit因素A1.57417640.3935441.1330256613.006917因素B5.34281641.3357043.845534193.006917隨機(jī)5.557424161.389356總計(jì)12.47441624

FAF0.10,所以捻系數(shù)對紗線條干不勻率影響不顯著，而后區(qū)牽伸倍數(shù)對紗線條干不勻率影響顯著。

因此，在選定的變化范圍內(nèi)，捻系數(shù)和后區(qū)牽伸倍數(shù)對紗線斷裂強(qiáng)度和紗線毛羽影響顯著，即捻系數(shù)和后區(qū)牽伸倍數(shù)變化時(shí)會引起紗線斷裂強(qiáng)度和紗線毛羽的顯著變化。所以在考慮捻系數(shù)或后區(qū)牽伸倍數(shù)對斷裂強(qiáng)度、和紗線毛羽的影響時(shí)，一定要在其中一個(gè)因素一定的情況下進(jìn)行比較，以免另一個(gè)因素的影響。捻系數(shù)對紗線斷裂伸長影響顯著，后區(qū)牽伸倍數(shù)對紗線斷裂伸長影響不顯著。即后區(qū)牽伸倍數(shù)不會引起斷裂伸長顯著的變化，所以在尋找最佳斷裂伸長時(shí)可以不考慮后區(qū)牽伸倍數(shù)的變化，只考慮捻系數(shù)的變化。捻系數(shù)對條干影響不顯著，而后區(qū)牽伸倍數(shù)對紗線條干影響顯著，所以在考慮紗線條干時(shí)，可以忽略捻系數(shù)這一因素。

2.3數(shù)據(jù)分析

2.3.1混紡紗斷裂強(qiáng)度分析

由圖1中可以看出，當(dāng)捻系數(shù)一定時(shí)，后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.1時(shí)混紡紗的斷裂強(qiáng)度一直處于較大值，稍大于后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.2倍、1.3倍的斷裂強(qiáng)度。當(dāng)后區(qū)牽伸倍數(shù)較小時(shí)，混紡紗的斷裂強(qiáng)度的變化趨勢與1.2倍的變化趨勢一致，先增大后減小再增大，呈現(xiàn)N型的變化趨勢。而后區(qū)牽伸1.1倍的紗線的斷裂強(qiáng)度在捻系數(shù)為420后依舊不會減小，可能是由于在工藝中出現(xiàn)的問題影響了紗線的斷裂強(qiáng)力。在一定的捻系數(shù)下，當(dāng)紗線粗細(xì)相同時(shí)，捻度必然也相同。當(dāng)粗紗捻度一定時(shí)，后區(qū)牽伸倍數(shù)越大，牽伸紗條局部分裂幾率也就越大，對纖維控制也就越差，紗線的條干越差，細(xì)節(jié)就越多，從而導(dǎo)致紗線的強(qiáng)力下降。而后區(qū)1.5倍牽伸的紗線在捻系數(shù)420以前，稍大于1.3和1.4倍的，可能是因?yàn)榇旨喌臈l干不勻，導(dǎo)致細(xì)紗偏粗，強(qiáng)力偏大。

圖1　五種捻系數(shù)和不同后區(qū)牽伸倍數(shù)對斷裂強(qiáng)度的影響

捻系數(shù)由380增加到420時(shí)，各混紡比的斷裂強(qiáng)度幾乎都呈現(xiàn)增大趨勢；由420增加到460時(shí)，后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.2、1.4、1.5的紗斷裂強(qiáng)度變化趨勢相同：先下降趨勢再上升，而1.1和1.3倍的先稍微上升再下降，轉(zhuǎn)折點(diǎn)均為440。由此可見，當(dāng)捻系數(shù)選擇420左右時(shí)，各種混紡比的混紡紗都具有較大的斷裂強(qiáng)力。因此按紗線斷裂強(qiáng)度來推測混紡紗的臨界捻系數(shù)可能是420，此時(shí)的斷裂強(qiáng)力達(dá)到最大。由表4可知，捻系數(shù)對于紗線的強(qiáng)力影響顯著。加捻可使纖維產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，纖維間抱合增大，有利于強(qiáng)力提高；但是捻回角的增大，使纖維的承力在紗軸方向上的分力減少，影響纖維強(qiáng)力的有效利用。

2.3.2混紡紗斷裂伸長率分析

由表5知，捻系數(shù)對紗線斷裂伸長影響顯著，后區(qū)牽伸倍數(shù)對紗線斷裂伸長影響不顯著。故在考慮斷裂伸長時(shí)，只需要考慮捻系數(shù)對其的影響即可。由圖2可知，捻系數(shù)從380到420的過程中，牽伸倍數(shù)為1.1、1.2、1.4、1.5時(shí)，斷裂伸長隨著捻系數(shù)增加的同時(shí)也增加，當(dāng)從420以后，他們的斷裂伸長，隨著捻系數(shù)的增加，斷裂伸長減小。而牽伸倍數(shù)為1.3倍的，捻系數(shù)在從400到440，斷裂伸長減小，而在捻系數(shù)為440以后，斷裂伸長又開始增大。這可能是因?yàn)?，在開清棉工序中，混紡的不均勻，高強(qiáng)低伸的滌綸含量過高，導(dǎo)致這部分細(xì)紗的成分變化較大，或者是因?yàn)榇旨喌臈l干不均，造成這部分紗線的捻度不勻，捻度過高，紗線中纖維間抱合比較緊密，從而影響了紗線拉伸斷裂伸長、紗線纖維間的滑脫伸長也比較短。

圖2　五種捻系數(shù)和不同后區(qū)牽伸倍數(shù)對斷裂伸長率的影響

2.3.3混紡紗有害毛羽分析

由表6可知，捻系數(shù)和后區(qū)牽伸倍數(shù)都紗線毛羽影響都呈顯著性，因此分析有害毛羽時(shí)都需要考慮。從圖3中可以看出后區(qū)牽伸倍數(shù)1.1、1.2、1.3、1.4、1.5倍時(shí)，其混紡紗在五個(gè)捻系數(shù)下的變化趨勢相似，即當(dāng)相同的后區(qū)牽伸倍數(shù)，有害毛羽數(shù)量整體都隨著捻系數(shù)的增大而減小。同時(shí)，也可以發(fā)現(xiàn)，捻系數(shù)相同時(shí)，后區(qū)牽伸倍數(shù)越大，有害毛羽越多。后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.1倍、1.2倍時(shí)有害毛羽較少。其原因是，在粗紗捻系數(shù)相同的情況下，后區(qū)牽伸倍數(shù)較小時(shí)，加強(qiáng)了對牽伸區(qū)纖維的聚合作用，降低了后牽伸區(qū)纖維的擴(kuò)散程度,并提高了前牽伸區(qū)的須條緊密度，有利于減少細(xì)紗毛羽。當(dāng)后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.3、1.4、1.5時(shí)，在后區(qū)牽伸倍數(shù)一樣時(shí)，隨著捻系數(shù)的增加，毛羽變化折線出現(xiàn)部分凸兀?？赡苁且?yàn)?，后區(qū)牽伸倍數(shù)增大了，對牽伸區(qū)的纖維控制較弱，紗線不勻，毛羽量變化也隨之變化。

圖3　五種捻系數(shù)和不同后區(qū)牽伸倍數(shù)對混紡紗有害毛羽的影響

2.3.4混紡紗條干分析

由表7可知，捻系數(shù)對紗線條干不勻率影響不顯著，而后區(qū)牽伸倍數(shù)對紗線條干不勻率影響顯著。故只要考慮，后區(qū)牽伸倍數(shù)即可。由圖4知，當(dāng)后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.1倍時(shí)紗線的條干不勻率變化幅度不大，且值也較小。而其他的后區(qū)牽伸倍數(shù)，變化浮動比較大，且條干不勻率較大，特別是牽伸倍數(shù)為1.5時(shí)，變化浮動大且條干不勻值也相對的大。因?yàn)椋髤^(qū)牽伸倍數(shù)增大，后牽伸區(qū)纖維的擴(kuò)散程度也隨著增大了，從而進(jìn)入前牽伸區(qū)的須條緊密度降低。在兩根纖維須條由前羅拉輸出(同時(shí)進(jìn)入加捻“三角區(qū)”)，須條纖維由原來的與紗軸順直平行轉(zhuǎn)變與紗軸傾斜，形成角度，但是此時(shí)須條緊密度降低，因此，須條外側(cè)的纖維就很難由從前的順直平行進(jìn)入紗條中，形成條干不勻。

圖4　五種捻系數(shù)和不同后區(qū)牽伸倍數(shù)對混紡紗條干的影響

3　結(jié)　論

a) 捻系數(shù)對混紡紗線的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長、毛羽數(shù)量影響顯著，而后區(qū)牽伸倍數(shù)顯著影響混紡紗線的斷裂強(qiáng)度、毛羽數(shù)量和條干。

b) 通過分析捻系數(shù)和后區(qū)牽伸倍數(shù)對混紡紗線的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長、毛羽數(shù)量，條干的影響，得出捻系數(shù)為420，后區(qū)牽伸倍數(shù)為1.1時(shí)，高強(qiáng)低伸滌綸/高強(qiáng)高模維綸/苧麻60/20/20的成紗性能最好。

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(責(zé)任編輯：許惠兒)

收稿日期：2015-03-23

作者簡介：郭昌盛(1988-)，男，河南駐馬店人，碩士研究生，研究方向：紡織纖維改性及功能性纖維材料。

中圖分類號：TS195.644

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-265X(2016)01-0018-05

Study on Performance of High-Strength Low-Stretch Polyester/Ramie/High-Strength and High-Modulus Vinylon Blended Yarn

GUOChangsheng1,YANGJianzhong1,CAIYingjie2

(1.School of Textiles and Materials, Xi’an Polytechnic University, Xi’an,Shanxi 710048; 2.College of Textile and Garment, Hebei University of Science and Technology, Shi Jiazhaung, Hebei 050000 China)

Abstract：To know the influence of back-zone draft ratio and yarn twist factor on resultant yarn quality in high-strength low-stretch polyester / high strength and high modulus PVA / ramie blending process, high-strength low-stretch polyester / high strength and high modulus PVA / ramie (60/20/20) were blended and dual-factory and five-level scheme was adopted to spin 25 kinds of 20tex yarns. Breaking strength, elongation at break, harmful hairiness and evenness index of yearns were tested. Then, the optimum twist factor and back draft ratio were gained by non- repeated two-factor variance analysis. The results show that: the best twist factor of this blended yarn is 420, and the best back-zone draft ratio is 1.1.

Key words：high-strength and high-modulus Vinylon; blended yarn; twist factor; back-zone draft ratio