劉梅城 穆 征 洪 杰 秦小偉 姜 琦

（江蘇工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇南通，226001）

近年來，隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)與控制技術(shù)的進步，借鑒花式捻線機的技術(shù)特征并結(jié)合環(huán)錠紡細紗機的特點，對傳統(tǒng)細紗機進行技術(shù)改造，從而滿足花式紗線生產(chǎn)需求，形成了一系列環(huán)錠紡花式紗線紡紗方法［1-2］。環(huán)錠紡花式紗線以其產(chǎn)量高、成本低、產(chǎn)品新穎、適用性廣，成為環(huán)錠紡紗線產(chǎn)品開發(fā)的一個重要方向。

聚酰亞胺纖維作為一種高性能纖維，具有良好的阻燃、隔熱等性能，能夠滿足保暖服裝與家居產(chǎn)品開發(fā)的性能要求。近些年來聚酰亞胺纖維在民用領(lǐng)域也廣受關(guān)注，并進行了相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)和研究。但受限于聚酰亞胺獨特的分子結(jié)構(gòu)，其染色加工不易，色彩單一，又限制了其在民用領(lǐng)域的應(yīng)用［3-5］。

因此，針對聚酰亞胺纖維色彩單一的問題，通過與多色纖維混紡，進行花式紗線產(chǎn)品開發(fā)，在保持一定功能的基礎(chǔ)上，通過紗線結(jié)構(gòu)的變化產(chǎn)生色彩多元化，使紗線具有更好的設(shè)計、更美的色彩、更好的觀瞻性，不失為一條可探索的產(chǎn)品開發(fā)路徑［6-7］。

本次聚酰亞胺紗線產(chǎn)品開發(fā)，采用聚酰亞胺纖維與粘膠、山羊絨進行混和，在環(huán)錠細紗機上進行功能性花式紗線產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)，成功生產(chǎn)出聚酰亞胺/粘膠/山羊絨40/40/20 18.5 tex半竹節(jié)AB紗。

1 半竹節(jié)AB紗結(jié)構(gòu)設(shè)計

竹節(jié)段彩紗紡紗技術(shù)中兩根粗紗存在主、輔紗的關(guān)系；漸變段彩紗紡紗技術(shù)中兩種粗紗輪流喂入，已經(jīng)沒有主、輔紗的差別；竹節(jié)紗是一種在紗線軸向粗細不斷變化的紗線；賽絡(luò)紡是通過一種采用兩根粗紗分別經(jīng)過牽伸然后并合加捻形成一根紗線的紡紗技術(shù)。把這4種紗線結(jié)構(gòu)特征結(jié)合在一起，則可以形成很多種紗線結(jié)構(gòu)設(shè)計。

半竹節(jié)AB紗就是基于上述紡紗技術(shù)，融合多種紗線結(jié)構(gòu)特征，提出的一種新型紗線結(jié)構(gòu)設(shè)計。半竹節(jié)AB紗的紡紗原理是采用兩根不同原料、不同色彩的粗紗，利用兩個不同的牽伸系統(tǒng)分別進行牽伸，一根粗紗變速牽伸時另一根粗紗勻速牽伸，兩根紗在前羅拉處并合加捻形成一根一半是竹節(jié)紗、一半是常規(guī)紗組成的半竹節(jié)AB紗，經(jīng)過一定時間后兩根粗紗的運動規(guī)律相互對換，形成另一種色彩風(fēng)格的半竹節(jié)AB紗，如此循環(huán)往復(fù)，就構(gòu)成了一種結(jié)構(gòu)獨特、色彩變化豐富的半竹節(jié)AB紗［8-9］。

2 半竹節(jié)AB紗產(chǎn)品設(shè)計

2.1 纖維原料選擇

聚酰亞胺纖維（江蘇奧神新材料股份有限公司），規(guī)格1.6 dtex×38 mm，顏色為金黃色。聚酰亞胺纖維主要質(zhì)量指標(biāo)：實際長度38.23 mm，實際線密度1.62 dtex，實際斷裂強力7.11 cN，斷裂強度4.39 cN/dtex，斷裂伸長率13.5%。

粘膠纖維（宜賓絲麗雅集團有限公司），規(guī)格1.56 dtex×38 mm，粘膠纖維經(jīng)過染色加工，顏色分別為棗紅色、黃色。

山羊絨纖維（內(nèi)蒙古鄂爾多斯投資控股集團有限公司），長度30 mm～40 mm，細度15μm～16μm，單纖維強力3.4 cN，山羊絨纖維經(jīng)過染色加工，顏色為玫紅色。

2.2 紗線設(shè)計方案

本次研發(fā)的功能性半竹節(jié)AB紗的具體規(guī)格為：聚酰亞胺/粘膠/山羊絨40/40/20 18.5 tex。其中A紗的纖維組合為聚酰亞胺/粘膠80/20，聚酰亞胺纖維為金黃色，粘膠纖維為黃色，兩種纖維混紡而成。B紗的纖維組合為粘膠/山羊絨60/40，粘膠纖維為棗紅色，山羊絨纖維為玫紅色，兩種纖維混紡而成。

功能性半竹節(jié)AB紗的結(jié)構(gòu)設(shè)計：A紗的竹節(jié)分布規(guī)律設(shè)計，節(jié)距500 mm、70 mm、100 mm、80 mm、90 mm，節(jié)長50 mm，節(jié)粗2.0倍；B紗的竹節(jié)分布規(guī)律設(shè)計，節(jié)距90 mm、60 mm、80 mm、70 mm、540 mm，節(jié)長50 mm，節(jié)粗2.0倍。

2.3 紗線設(shè)計效果

采用上述A、B兩種粗紗在經(jīng)過集聚紡、段彩紗等紡紗技術(shù)改造的EJM128A型細紗機上，紡制出聚酰亞胺/粘膠/山羊絨40/40/20 18.5 tex半竹節(jié)AB紗，該紗線的外觀實物效果見圖1。

圖1 半竹節(jié)AB紗黑板樣照

圖2 為聚酰亞胺/粘膠/山羊絨40/40/20 18.5 tex半竹節(jié)AB紗的紗線結(jié)構(gòu)。從圖2中可以明顯看出半竹節(jié)AB紗的具體結(jié)構(gòu)狀況，兩張圖中都展現(xiàn)出了AB紗的二元結(jié)構(gòu)。其中圖2（a）中B紗出現(xiàn)明顯變粗的竹節(jié)，A紗纏繞在B紗的竹節(jié)上。圖2（b）中A紗出現(xiàn)顯著變粗的竹節(jié)，B紗纏繞在A紗的竹節(jié)處。因為A紗、B紗的竹節(jié)設(shè)計，在圖2中的紗線外觀上出現(xiàn)了色彩的變化，通過這種紗線設(shè)計豐富了面料設(shè)計。

圖2 半竹節(jié)AB紗的紗線結(jié)構(gòu)

3 紡紗工藝流程

我校紡織實訓(xùn)中心具有完整的紡紗打樣設(shè)備，由于本次試紡紗線采用多種原料紡制了兩種粗紗，紡紗流程較為復(fù)雜，分3步進行紡紗，具體的紡紗流程及設(shè)備配置如下。

步驟1：A粗紗，聚酰亞胺纖維80%+粘膠纖維20%。數(shù)字式小樣清梳聯(lián)合機（由DSOp-01型小樣開松機、DSFa-01型輸棉風(fēng)機、DSFe-01型自動喂棉機和DSCa-11A型梳棉機組成）→DSDr-01型數(shù)字式小樣并條機（兩道）→DSRo-01型數(shù)字式小樣棉紡粗紗機。

步驟2：B粗紗，粘膠纖維60%+山羊絨纖維40%。紡紗流程及設(shè)備配置同步驟1。

步 驟3：A粗 紗+B粗紗。EJM128A型 細 紗機（集聚紡、段彩紗改造）→1332MD型絡(luò)筒機。

4 紡紗各工序要點

4.1 纖維預(yù)處理

由于聚酰亞胺纖維的回潮率較低、剛性大，在紡紗生產(chǎn)中存在一定的困難，聚酰亞胺纖維通過預(yù)處理后與經(jīng)過調(diào)濕處理的染色粘膠纖維混和，可紡性得到較為明顯的改善。而山羊絨纖維密度小、細而柔軟，表面圓潤、光滑、順直，在紡紗生產(chǎn)過程中容易形成飛花，為了提高山羊絨纖維的可紡性能，對山羊絨纖維添加和毛油、抗靜電劑、調(diào)濕處理后，與染色粘膠纖維進行人工混和，混和后放置6 h～8 h以達到濕度均勻。

4.2 梳棉工序

由于本次是小樣試紡，采用人工撕扯混和后，把聚酰亞胺短纖與粘膠纖維混和料、粘膠纖維與山羊絨纖維混和料，分別通過纖維開松機進行開松與混和以提高纖維混和的均勻性。針對聚酰亞胺纖維抱合性差、成網(wǎng)成條困難的問題，梳棉工藝設(shè)計中采用“低速度，大隔距”的指導(dǎo)原則，降低刺輥、道夫的速度，放大給棉板與刺輥、錫林與蓋板等部位的隔距以降低對纖維的損傷。由于山羊絨纖維非常纖細、蓬松，在梳棉機中破網(wǎng)、飛花嚴重，成條困難，因此梳棉機棉網(wǎng)張力不易過大，出條速度不宜過高，同時采用較大的錫林與刺輥線速比，以防止刺輥返花，提升纖維的轉(zhuǎn)移率［10-11］。

梳棉工序主要質(zhì)量指標(biāo)：A紗生條干定量16 g/5 m，棉結(jié)2粒/g，重量不勻率3.5%；B紗生條干定量14 g/5 m，棉結(jié)6粒/g，重量不勻率4.3%。

4.3 并粗工序

A紗、B紗的并條工序均采用兩道并條進行并合，在本次打樣中兩種紗的并條工藝基本一致。并條機的主要工藝參數(shù)：頭并并合數(shù)6根，羅拉隔距16 mm×25 mm，后區(qū)牽伸1.72倍；二并并合數(shù)8根，羅拉隔距14 mm×22 mm；后區(qū)牽伸1.19倍；兩道并條機速度均為25 m/min。并條工序主要質(zhì)量指標(biāo)：A紗熟條干定量3.5 g/5 m，重量不勻率1.3%；B紗熟條干定量3.5 g/5 m，重量不勻率1.1%。

A紗、B紗粗紗工序的主要工藝參數(shù)：粗紗錠翼轉(zhuǎn)速600 r/min，鉗口隔距塊4.0 mm，后區(qū)牽伸1.30倍；A紗粗紗捻系數(shù)54，B紗粗紗捻系數(shù)59。粗紗工序主要質(zhì)量指標(biāo)：A紗干定量3.7 g/10 m，重量不勻率1.5%；B紗干定量3.8 g/10 m，重量不勻率1.3%。

4.4 后紡工序

為了滿足聚酰亞胺粘膠山羊絨半竹節(jié)AB紗的生產(chǎn)要求，在細紗機上需要做賽絡(luò)集聚紡紡紗裝置和雙通道段彩紗紡紗裝置兩個方面的改造。其中：賽絡(luò)集聚紡紡紗裝置采用無錫萬寶紡織機電有限公司生產(chǎn)的四羅拉式賽絡(luò)集聚紡系統(tǒng)，雙通道段彩紗紡紗裝置采用南通金馳機電有限公司生產(chǎn)的JC-SF型雙伺服控制漸變段彩紡紗裝置［12］。細紗機經(jīng)過上述兩項改造后，A紗、B紗兩根粗紗經(jīng)過分別獨立控制的牽伸區(qū)牽伸后，再分別經(jīng)過異形管兩個集聚槽的集聚，然后通過并合、加捻形成一根半竹節(jié)AB紗。由于經(jīng)過了集聚槽的集聚，有效控制了聚酰亞胺、山羊絨纖維在紗線中的毛羽，降低細紗飛花與斷頭，提高紗線品質(zhì)，而且A、B兩根紗體更加光滑，AB紗結(jié)構(gòu)與半竹節(jié)特征顯著。

聚酰亞胺粘膠山羊絨半竹節(jié)AB紗細紗工序的主要工藝參數(shù)：錠速12 000 r/min，羅拉隔距22 mm×26 mm，鉗口隔距塊3.0 mm，捻系數(shù)340，PG1 4254型鋼領(lǐng)，772 2/0#鋼絲圈。

試紡中絡(luò)筒設(shè)備為1332MD型絡(luò)筒機，采用了金屬槽筒與電子清紗器。絡(luò)筒工序的工藝參數(shù)：槽筒速度500 m/min，張力片質(zhì)量7.2 g×2。電清工藝參數(shù)設(shè)置：S 250%×6.0 mm，L 40%×50 cm，T-50%×40 cm。

5 產(chǎn)品性能測試

通過試紡得到聚酰亞胺/粘膠/山羊絨40/40/20 18.5 tex半竹節(jié)AB紗，并對該紗線的百米重量、強伸性能、捻度以及保暖性能分別進行了測試。紗線的主要質(zhì)量指標(biāo)：實際號數(shù)18.2 tex，百米重量CV3.5%，斷裂強度17.6 cN/tex，強力CV9.3%，斷裂伸長率9.3%，紗線實際捻度74.9捻/10 cm，捻度不勻率4.6%。

為了測試聚酰亞胺粘膠山羊絨半竹節(jié)AB紗的保暖性能，利用所紡紗線試織經(jīng)密433.1根/10 cm、緯 密315.0根/10 cm的 平紋 織物，編號為1，并以相同線密度的純棉紗試織了經(jīng)緯密和組織相同的對比用織物，編號為2。依據(jù)GB/T 11048—2008《紡織品 生理舒適性 穩(wěn)態(tài)條件下的熱阻和濕阻的測定》，在YG（B）606N型紡織品熱阻測試儀上進行織物的保暖性能測試，測試結(jié)果見表1。測試結(jié)果表明：聚酰亞胺粘膠山羊絨面料的保暖性能顯著提高，其熱阻值為純棉織物的1.88倍，保暖性優(yōu)異，適合應(yīng)用于保暖產(chǎn)品。

表1 織物保暖性能測試

6 結(jié)束語

在聚酰亞胺、粘膠與山羊絨混紡半竹節(jié)AB紗的開發(fā)過程中，聚酰亞胺與山羊絨兩種纖維雖然經(jīng)過預(yù)處理后再分別與粘膠纖維混紡，但是聚酰亞胺仍然存在梳棉成網(wǎng)困難、斷條落網(wǎng)等現(xiàn)象，而山羊絨纖維過于蓬松導(dǎo)致紡紗過程中棉網(wǎng)破損、飛花等情況較多。在細紗工序中，由于兩根粗紗都是單區(qū)牽伸，粗紗的捻度不能過大，否則會出現(xiàn)牽伸不開問題，特別是在竹節(jié)段尤其嚴重。為了紡紗生產(chǎn)順利，減少靜電與飛花，生產(chǎn)環(huán)境的相對濕度一般要控制在55%～65%之間，有利于產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。