蘇玉恒,朱進忠,王君蘭,楊 莉

(1.河南工程學(xué)院 紡織新產(chǎn)品開發(fā)河南省工程實驗室,河南 鄭州450007;2.鄭州市君友紡織品織造有限公司,河南 鄭州450048)

隨著中國紡織產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的不斷優(yōu)化轉(zhuǎn)移,除了不斷提高優(yōu)質(zhì)棉紗線和多組分非棉紗線的比重外,開發(fā)新型結(jié)構(gòu)紗線和花色紗線已經(jīng)成為許多企業(yè)產(chǎn)品開發(fā)的重要方向[1],很多研究機構(gòu)和專業(yè)院校也投入科研力量開展新型紗線的技術(shù)研發(fā)。有將花式紗與色紡技術(shù)相結(jié)合開發(fā)出竹節(jié)花色紗、段彩色紡紗、花色包芯線等;也有利用傳統(tǒng)環(huán)錠紡的加工特點,在進行簡單設(shè)備改造基礎(chǔ)上開發(fā)出的斷續(xù)復(fù)合紗,如隆紋紗、云紋紗、絲雨紗等[2－3]。江南大學(xué)開發(fā)的多通道數(shù)碼紡紗技術(shù)使紗線在色彩和結(jié)構(gòu)變化上更加多變[4],這種新型紗線的開發(fā)在環(huán)錠領(lǐng)域發(fā)展的同時,也延伸到了轉(zhuǎn)杯紡紗領(lǐng)域[5－6],在多年前轉(zhuǎn)杯復(fù)合包芯紗、竹節(jié)紗研究的基礎(chǔ)上,基于多通道的花式數(shù)碼轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)也日漸成熟[7]。而轉(zhuǎn)杯紡紗作為粗特紗領(lǐng)域占主導(dǎo)地位的紡紗方法,在紡紗產(chǎn)業(yè)中占較大比重,因此在不改造轉(zhuǎn)杯紡設(shè)備的條件下設(shè)計開發(fā)新型紗線,是產(chǎn)品多樣化的一種路徑。

提出了在轉(zhuǎn)杯紡紗機上,不對設(shè)備做任何改造,通過對轉(zhuǎn)杯紡工藝和喂入飾紗的優(yōu)選,試制出了彩色斷續(xù)復(fù)合紗的方法。

1 紡紗原理

所謂斷續(xù)復(fù)合紗是在紡紗的某個環(huán)節(jié),在原有基紗喂入的基礎(chǔ)上,增加一個以上的飾紗喂入,采用主動或被動的方法,使喂入的飾紗斷裂為隨機的長度片段附著在基紗表面,形成沿紗線長度方向斷續(xù)出現(xiàn)彩色片段的復(fù)合彩色紗線[8]。例如隆紋紗便是在細(xì)紗機上將飾紗與粗紗同時喂入牽伸系統(tǒng),利用細(xì)紗的高倍牽伸將飾紗牽切為隨機片段,捻附在紗體表面紡制而成。轉(zhuǎn)杯紡紗機雖然沒有羅拉牽伸系統(tǒng),但在給棉羅拉和分梳輥之間卻存在1 000倍以上的梳理牽伸,可將須條和飾紗梳斷,再進入轉(zhuǎn)杯后合梳形成復(fù)合紗。本文所采取的方法是在轉(zhuǎn)杯紡紗時,將一定根數(shù)的飾紗與棉條一起直接通過給棉羅拉喂入紡紗器,進入分梳輥,飾紗會在喂給羅拉和分梳輥之間速度差產(chǎn)生的張力和分梳力作用下被牽斷,斷裂后的飾紗一部分與須條一起被分梳輥梳理成單纖維狀態(tài),與棉纖維混合;一部分沒有被分梳輥分梳開的飾紗片段則附著在基紗上,還有一些較大片段會被紡紗器的排雜系統(tǒng)排出機外,最終紡制出的紗條具有深淺、長短隨機變化的彩色復(fù)合效果。

2 紡紗工藝關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)成紗機理和試制分析,影響紡紗正常進行和成紗效果的關(guān)鍵因素是飾紗性能和根數(shù)選擇、轉(zhuǎn)杯分梳輥參數(shù)選擇等。

2.1 飾紗選擇

2.1.1 性能

飾紗的主要影響因素是紗線的強度和捻度。與環(huán)錠復(fù)合紗對飾紗的要求一樣,轉(zhuǎn)杯紡復(fù)合紗的飾紗同樣要求“牽必斷,不脫散”,但同時由于轉(zhuǎn)杯紗采用的是分梳輥梳斷的方式,在加工過程中,對飾紗強力的要求更低,而對捻度的要求則更高些,由于喂棉羅鉗口的握持力沒有細(xì)紗羅拉高,且轉(zhuǎn)杯紡喂入棉條的線密度更高,造成喂棉羅拉對飾紗的握持力足,而分梳輥轉(zhuǎn)速較高,對紗條的拉牽沖擊較大。當(dāng)飾紗強力較高時,未斷裂的飾紗將出現(xiàn)纏繞分梳輥現(xiàn)象,不僅無法成功紡出復(fù)合紗,也使正常紡紗難以進行,甚至損壞分梳輥,即使有時紡紗能正常進行,若強力不合適,也會出現(xiàn)間歇性纏繞分梳輥現(xiàn)象。因此在紡紗的試紡階段應(yīng)密切關(guān)注分梳輥的工作情況。

飾紗必須有較高的捻度,目的主要是為了防止飾紗的脫散,從而影響裝飾的效果,但捻度提高后也會帶來斷裂的問題,或斷裂的片段過長而被排雜系統(tǒng)排出,影響到成紗效果。為適應(yīng)這種低強高捻的需要,在飾紗的原料選擇和線密度設(shè)計上應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧?。受試驗條件限制,本次試制選取的是表1所示的3種飾紗,但在實際紡紗時,1號和3號飾紗均不能夠正常成紗,最終完成試制的是2號飾紗。因此飾紗宜選擇棉型轉(zhuǎn)杯紡紗線。

表1 飾紗參數(shù)

2.1.2 根數(shù)

飾紗根數(shù)的選擇影響到紡紗過程和成紗效果。受轉(zhuǎn)杯紡紡紗特點的影響,轉(zhuǎn)杯復(fù)合紗紡制時喂入的飾紗并不能全部完整保留下來,形成明顯的彩色紗段。而是一部分會被分梳輥分解成單纖維混入紗條形成混色效果,還有一部分會被當(dāng)成雜質(zhì)排出,因此在紡紗時紡紗器會有較多的彩色紗段落棉,這樣就造成飾紗的利用率下降,當(dāng)采用單根飾紗喂入時效果不明顯。通過逐步增加根數(shù)的辦法進行了試紡,當(dāng)增加到4根后,產(chǎn)生牽不斷和嚴(yán)重分梳輥纏繞現(xiàn)像。圖1為分別采用1、2和3根飾紗時的成紗效果,可以直觀的看出1號、2號、3號紗線的藍色程度依次加深,彩色紗斷數(shù)量依次增多。

2.1.3 顏色

顏色的選擇與成紗效果有關(guān)。一般應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品需求進行選擇,同時考慮轉(zhuǎn)杯復(fù)合紗的彩色片段并不像環(huán)錠紡紗那樣突出,而由色彩突出的片段與混色片段相融合的效果,片段間似有漸變過渡的狀態(tài),因而適合具有混沌朦朧效果的產(chǎn)品。

圖1 復(fù)合紗的成紗效果

2.2 工藝參數(shù)

2.2.1 飾紗喂入

如圖2所示,轉(zhuǎn)杯斷續(xù)復(fù)合紗的飾紗喂入一般生頭時隨棉條一起喂入集棉器,由結(jié)棉羅拉牽引進入紡紗器,不需要專門的喂入機構(gòu),為縮短飾紗喂入的距離,防止意外脫圈、糾纏、斷裂,也可以在條筒一側(cè)安放支架,放置紗筒,以保證飾紗順利退繞喂入。

圖2 轉(zhuǎn)杯斷續(xù)復(fù)合紗成紗工藝示意圖

2.2.2 工藝參數(shù)設(shè)計

轉(zhuǎn)杯紡關(guān)鍵工藝參數(shù)在分梳輥,較快的分梳輥速度對斷裂飾紗有利,但飾紗的斷裂紗段易被分解或排出機外,影響成紗效果;過慢的分梳輥速度則對拉斷飾紗不利,同時也不利于纖維向轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)移。因此在進行紡紗時,應(yīng)仔細(xì)觀察成紗效果和排雜內(nèi)容,同時關(guān)注分梳輥的纏繞等因素對分梳輥速度進行優(yōu)選,條件許可的情況下也可以對分梳輥的齒密進行優(yōu)選,本文僅對分梳輥的轉(zhuǎn)速進行了調(diào)整優(yōu)選。轉(zhuǎn)杯紡所用工藝參數(shù)是：細(xì)紗干定量6.31 g/100 m;總牽伸倍數(shù)60.9;捻系數(shù)441;給棉羅拉轉(zhuǎn)速9.37 r/min;分梳輥轉(zhuǎn)速7 193 r/min;引紗速度174.7 r/min。

3 彩色復(fù)合紗效果分析

3.1 分析方法

分別隨機從1號、2號、3號紗線中各取出1 m,數(shù)出1 m紗線上的彩點個數(shù),取樣180次,得出各紗線彩點個數(shù)的頻率分布。

隨機從紗線某處量取,連續(xù)記下每相鄰2個彩點之間的間距,得出180個數(shù)據(jù),做出直方圖,分析紗線彩點間間距分布狀態(tài)。

隨機從紗線某處量取,連續(xù)記下每個彩點的長度,得出180個數(shù)據(jù),做出直方圖,分析紗線彩點長度的分布狀態(tài),對紗線彩點長度的總體分布狀態(tài)進行推斷。

3.2 效果評價

3.2.1 彩點個數(shù)

表2為3個試樣每米紗線上彩色紗段數(shù)的分布情況。根據(jù)表2數(shù)據(jù)可以得出,隨著飾紗喂入根數(shù)的增加,紗線每米的彩點個數(shù)會隨之減少,但每米彩點的個數(shù)不少于5個。

表2 每米紗線上彩點個數(shù)分析 單位：個·m-1

3.2.2 彩色紗段間距

圖3－圖5是1～3號紗樣的彩色紗段間距分布的頻率直方圖。從彩色紗段的間距分布情況看出,1號紗樣彩色紗段間距分布的范圍在0.5～21.4 cm之間,較為集中的長度在0.65～5.85 cm之間,平均長度4.65 cm;2號紗樣彩色紗段間距分布的范圍在0.5～21.5 cm之間,較為集中的長度在0.5～5.65 cm,平均長度4.37 cm;3號紗樣彩色紗段間距分布的范圍在0.5～13.7 cm之間,較為集中的長度在0.45～5.75 cm,平均長度3.66 cm。

3.2.3 彩色紗段長度

圖6－圖8是1～3號紗樣的彩色紗段長度分布的頻率直方圖。從彩色紗段的長度分布情況看,1號紗樣彩色紗段長度分布的范圍在0.45～9.65 cm之間,較為集中的長度在0.45～5.05 cm,平均長度3.11 cm;2號紗樣彩色紗段長度分布的范圍在0.45～11.95 cm之間,較為集中的長度在0.45～5.05 cm,平均長度3.27 cm;3號紗樣彩色紗段長度分布的范圍在0.45～11.95 cm,較為集中的長度在2.75～9.65 cm,平均長度6.71 cm。

圖3 1號紗樣上彩色紗段間距分布

圖4 2號紗樣上彩色紗段間距分布

圖5 3號紗樣上彩色紗段間距分布

3.2.4 總體比較

從彩色紗段的參數(shù)分布情況看,彩色紗斷的分布具有較強的隨機性,符合段彩紗的特征。表3匯總了彩色紗段的主要特征參數(shù),從對比結(jié)果可見,隨著喂入飾紗根數(shù)的增加,轉(zhuǎn)杯斷彩復(fù)合紗的彩點分布越緊湊,彩點長度增加,外觀上看藍色程度越深。

圖6 1號紗樣上彩色紗段的長度分布

圖7 2號紗樣上彩色紗段的長度分布

圖8 3號紗樣上彩色紗段的長度分布

表3 彩色紗段特征參數(shù)匯總

4 結(jié)語

在轉(zhuǎn)杯紡紗機上通過與須條一起喂入彩色飾紗來紡制具有段彩效果的復(fù)合紗是可行的,并不需進行專門的設(shè)備改造,紡紗工藝簡單易于實現(xiàn)。經(jīng)篩選性能合適的飾紗后,喂入不同根數(shù)的飾紗紡制出具有隨機分布的彩色紗段的復(fù)合紗,彩色紗段長度、間距、數(shù)量隨機分布,且有部分飾紗被分梳輥分解后與基紗纖維混色形成朦朧過渡效果,具有特殊的深淺變化外觀。在紡制過程中通過改變喂入飾紗的根數(shù),可以使彩色紗段的分布特征有所變化,從而可以豐富產(chǎn)品的種類,也可以嘗試喂入2～3個不同顏色的飾紗,紡制更加多彩的產(chǎn)品。在紡紗過程中對紡紗影響最大的因素是飾紗的篩選,特別是紗的種類、強力和捻度等;而分梳輥轉(zhuǎn)速的優(yōu)選是保證紡紗順利進行、減少飾紗損失和獲得最佳效果的手段。從紡紗過程和成紗效果來看,復(fù)合紗在紡制過程中易出現(xiàn)纏繞分梳輥現(xiàn)象,初期纏繞對成紗影響不大,在連續(xù)長時間生產(chǎn)情況下,會使成紗質(zhì)量下降,成紗棉結(jié)、粗節(jié)增多,直至不能正常紡紗,也可能損傷分梳輥,因此初期對飾紗強度和分梳輥轉(zhuǎn)速的優(yōu)選非常重要;成紗效果方面,分梳輥對飾紗的分解作用較強,復(fù)合紗彩色紗段的色彩并不一致,較多紗段顏色會比正常飾紗淺且細(xì),較長片段的色紗段色彩會較為突出。因此轉(zhuǎn)杯復(fù)合紗的紡制仍需在工藝上進行較多的優(yōu)化。