汪飛宇，李立輕，江 慧，汪 軍

(東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620)

大麻纖維吸濕排汗性能優(yōu)良，有天然的抑菌保健功能和良好的生態(tài)性能，可在微生物作用及光熱作用下自行降解[1]，這些特性使大麻纖維有廣闊的應(yīng)用前景。轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)是諸多新型紡紗技術(shù)中最為成熟且應(yīng)用最廣的[2]。傳統(tǒng)單分梳轉(zhuǎn)杯紡由于只有1個分梳輥，在加工紡制混紡紗尤其是為獲得特殊風(fēng)格而使用兩種及以上性能差異較大的纖維混紡時，必然會面臨分梳效果不能兼顧的問題，使后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)格及質(zhì)量受限[3]。為克服單分梳轉(zhuǎn)杯紡這一先天不足，就要對轉(zhuǎn)杯紡的關(guān)鍵紡紗器材進行改造。即在原有轉(zhuǎn)杯紡紗機上增加1個可獨立控制轉(zhuǎn)速的分梳輥，可依據(jù)各種不同纖維原料的需求分別配置滿足其分梳要求的分梳輥型號，以雙分梳技術(shù)實現(xiàn)分梳效果與纖維損傷的平衡。

1 試驗

1.1 原料與設(shè)備

以大麻和棉纖維為原料。大麻纖維的測試線密度為2.9 dtex，斷裂強度為6.52 cN/dtex，斷裂伸長率較小,僅為3.09%，回潮率為9.84%，體積比電阻為2.5×108Ω·cm，質(zhì)量比電阻為3.9×108Ω·g/cm2。試驗用麻條定量為20.7 g/(5 m)，試驗用棉條定量為20.5 g/(5 m)。紡紗設(shè)備為東華大學(xué)實驗室提供的單頭雙分梳轉(zhuǎn)杯紡紗試驗機。

1.2 試驗方案

1.2.1 雙分梳轉(zhuǎn)杯紡棉麻混紡紗工藝優(yōu)化設(shè)計

研究雙分梳轉(zhuǎn)杯紡的最優(yōu)工藝組合，以紡制混紡比為70/30，捻度為800 捻/m的60 tex棉麻混紡紗為例，對雙分梳輥配置組合、左分梳輥轉(zhuǎn)速和右分梳輥轉(zhuǎn)速3個因素進行正交優(yōu)化設(shè)計試驗。正交試驗水平編碼表如表1所示。

表1 正交試驗水平編碼

1.2.2 棉麻混紡紗極限混紡比與極限紗號

在雙分梳最優(yōu)紡紗工藝條件組合下與單分梳技術(shù)對比，探索雙分梳技術(shù)開發(fā)紡制棉麻混紡紗的優(yōu)越性，以及在雙分梳紡制棉麻混紡紗時大麻纖維的極限混紡比與極限紗號。試驗方案如表2和表3所示。

表2 極限混紡比試驗方案

表3 極限紗線線密度試驗方案

其中，以10%為步長依次增大混紡紗中大麻的比例，至無法成紗或成紗過程連續(xù)性不能滿足生產(chǎn)需求；以10 tex為步長依次減小紡紗號數(shù)，至無法成紗或紡紗斷頭增多無法連續(xù)紡紗，再將紡紗號數(shù)在此基礎(chǔ)上增加5 tex。

1.3 評價指標(biāo)

紗線的力學(xué)性能和外觀是評價紗線質(zhì)量的重要因素，因此選擇紗線的斷裂強度、斷裂伸長率、3 mm以上毛羽根數(shù)和條干不勻率作為評價紗線質(zhì)量的重要指標(biāo)，以此結(jié)果分析轉(zhuǎn)杯紡紗機中分梳輥的配置組合與分梳輥轉(zhuǎn)速對棉麻混紡紗質(zhì)量的影響。

紗線和纖維的測試，均在標(biāo)準溫濕度條件下平衡后測得。

2 試驗結(jié)果和分析

2.1 雙分梳轉(zhuǎn)杯紡對棉麻混紡紗工藝優(yōu)化設(shè)計

由于本試驗為三因素三水平正交試驗，故采用正交表L9(34)安排試驗，正交試驗方案如表4所示。

表4 正交試驗方案

正交試驗所紡紗線的測試結(jié)果如表5所示。

表5 正交試驗方案下的成紗質(zhì)量

成紗試驗結(jié)果的極差分析結(jié)果見表6。各質(zhì)量指標(biāo)的影響因素分析與工藝優(yōu)化組合見表7。

表7 影響因素分析與工藝優(yōu)化組合

經(jīng)咨詢專家，并結(jié)合實際需求，將斷裂強度、斷裂伸長率、條干不勻率及毛羽指數(shù)各賦予0.3，0.1，0.3，0.3的權(quán)重，進而綜合分析各因素對紗線質(zhì)量的影響大小。同時將各因素的主次順序按3，2，1賦值，可得因素A，B，C對紗線整體影響值分別為2.2，2.0，1.8，即因素A，B，C對紗線質(zhì)量影響的重要程度依次為A→B→C。由此可得，左右分梳輥的型號組合對紗線質(zhì)量的總體影響較大，而左、右分梳輥的轉(zhuǎn)速對紗線質(zhì)量的綜合影響則相對較小。

按上述質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重分配方法及主次順序賦值,進行各因素水平對紗線質(zhì)量影響程度的計算，可得表8，據(jù)此選取各因素最佳水平并最終得到最佳參數(shù)組合。

表8 各因素水平對紗線質(zhì)量影響程度

由表8分析結(jié)果可知，雙分梳轉(zhuǎn)杯紡紗機紡制棉麻混紡紗的最佳紡紗工藝水平組合為A2B2C3，具體工藝組合為：左分梳輥用OK40型金屬針布齒條，右分梳輥用OK61型金屬針布齒條，左右分梳輥轉(zhuǎn)速均為7 kr/min。

A2B2C3即為正交試驗方案中5號試驗組合，由表5可知，紗線各質(zhì)量指標(biāo)均處于較優(yōu)水平，因而所得優(yōu)化結(jié)果是可靠的。

2.2 棉麻混紡紗極限混紡比與極限紗號探索

在使用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)杯紡紗機紡制棉麻混紡紗時，大麻纖維的極限占比只能達到30%，高于30%會導(dǎo)致無法接頭成紗；紗線號數(shù)方面，在紡制低于60 tex的棉麻混紡紗時斷頭次數(shù)會急劇增多，也會因存在較多的粗細節(jié)導(dǎo)致紗線質(zhì)量不達標(biāo)。為了更好地體現(xiàn)大麻纖維的優(yōu)良特性，開發(fā)出應(yīng)用更廣的細號棉麻混紡紗，在此探究雙分梳轉(zhuǎn)杯紡紗機開發(fā)出更細號數(shù)及更高混紡比的棉麻混紡紗的可能性。

2.2.1 棉麻混紡紗極限混紡比

經(jīng)試驗，在雙分梳轉(zhuǎn)杯紡紗單頭試驗機上成功紡制出棉麻混紡比為70/30，60/40，50/50，40/60的混紡紗，而且相較于傳統(tǒng)單分梳紡制同規(guī)格混紡紗只能達到的30%大麻混紡比，雙分梳的大麻混紡比已經(jīng)翻了一番，完全能夠生產(chǎn)出大麻風(fēng)格的混紡紗，對于服裝面料的開發(fā)也大有裨益。不同棉麻混紡比的紗線質(zhì)量指標(biāo)如表9所示。

表9 不同棉麻混紡比的紗線質(zhì)量指標(biāo)

2.2.2 棉麻混紡紗極限紗號

由于所紡混紡紗號數(shù)發(fā)生變化，部分紡紗參數(shù)也會發(fā)生變化，如捻度、張力系數(shù)等，因為這些參數(shù)的設(shè)置均需參考當(dāng)時的紡紗狀態(tài)，以保證紡紗過程的順利及連續(xù)性。紗線號數(shù)與捻度對應(yīng)如表10所示。不同號數(shù)的棉麻混紡紗質(zhì)量指標(biāo)如表11所示。

表10 紗線號數(shù)與捻度

表11 不同號數(shù)棉麻混紡紗質(zhì)量指標(biāo)

在雙分梳轉(zhuǎn)杯試驗機上繼續(xù)探索紡制棉麻混紡紗的極限混紡比與極限紗號。得到結(jié)論：在雙分梳轉(zhuǎn)杯紡紗試驗機上紡制60 tex、捻度為800 捻/m的混紡紗時，大麻比例可高達60%；在紡制棉麻混紡比為70/30的混紡紗時，極限紗號可達到30 tex，遠高于傳統(tǒng)單分梳轉(zhuǎn)杯紡所能達到的60 tex，這表明雙分梳轉(zhuǎn)杯紡紗機在開發(fā)細號、高混紡比棉麻紗線時性能遠優(yōu)于傳統(tǒng)單分梳技術(shù)。

3 結(jié)論

3.1與傳統(tǒng)單分梳輥轉(zhuǎn)杯紡紗機相比，雙分梳轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)對性能差異較大纖維組合的混紡紗梳理更充分。雙分梳轉(zhuǎn)杯紡技術(shù)在紡制棉麻混紡比為70/30、捻度為800 捻/m、紗號為60 tex的棉麻混紡紗時，最優(yōu)工藝組合為OK40(梳棉)+OK61(梳麻)，分梳輥轉(zhuǎn)速均為7 kr/min。

3.2雙分梳棉麻混紡紗大麻纖維的極限混紡比為40/60，較單分梳大麻混紡比例提高100%，極限紗號為30 tex，較單分梳提高了1倍。這說明雙分梳技術(shù)生產(chǎn)性質(zhì)差異較大混紡紗的優(yōu)越性，因而應(yīng)用前景廣闊。