劉玉萌 陳 文 張瑞云 劉顯煜 李 杰

（1.東華大學(xué)，上海， 201620；2.福建新華源紡織集團(tuán)有限公司，福建福州， 350200；3.中國(guó)棉紡織行業(yè)協(xié)會(huì)，北京， 100027）

包芯紗是由兩種以上的纖維組成包芯結(jié)構(gòu)的紗，以氨綸為芯絲的彈力包芯紗較為常見。吳江天易恒服裝面料有限公司用以錦綸短纖包纏錦綸長(zhǎng)絲制成的錦綸包芯紗開發(fā)了一種防絨彈力面料［1］，通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品彈力和透氣性較好，但由于錦綸耐熱、耐光性較差，其包芯紗難以滿足服用要求。上海第十七棉紡織總廠開發(fā)了一種莫代爾錦綸包芯紗［2］，用錦綸長(zhǎng)絲作芯絲，以莫代爾作外包纖維；魏橋紡織股份有限公司開發(fā)了一種大豆纖維與竹纖維混紡賽絡(luò)包芯紗線［3］，其中芯絲為氨綸，在后續(xù)使用中易斷頭并影響布面風(fēng)格。

為彌補(bǔ)常見氨綸芯絲強(qiáng)力低、彈性不穩(wěn)定的缺陷，我們探討以強(qiáng)度高、伸長(zhǎng)較大、彈性和耐磨性均較好的錦綸66為芯絲的包芯紗，開發(fā)耐磨性較好的牛仔產(chǎn)品。與此同時(shí)，為了迎合綠色環(huán)保的潮流，選擇粘膠和萊賽爾作為外包纖維。粘膠纖維有較好的透氣性和吸濕性，萊賽爾舒適似棉，強(qiáng)度似滌綸，豪華似毛，滑爽似真絲，具有較高的干強(qiáng)和濕強(qiáng)，是理想的紡織原料［4］。相比于芯絲不易控制且易斷的棉氨綸包芯紗，利用錦綸66和再生纖維素的優(yōu)良特征，設(shè)計(jì)了粘膠（或萊賽爾）錦綸66包芯紗，紗線強(qiáng)力和紗線表面光潔程度較好，成紗質(zhì)量和產(chǎn)品檔次有效提升，豐富了牛仔用包芯紗的種類。

1 原料選擇

1.1 芯絲選擇

現(xiàn)牛仔用包芯紗常見品種比較單一，大多為棉或其他短纖維包覆氨綸長(zhǎng)絲或滌綸長(zhǎng)絲。為改善氨綸絲在加工時(shí)斷裂易出現(xiàn)包芯紗無芯絲，其回彈性過高，織制的服裝易讓人有一定壓迫和不自由感的情況［5］，本研究選用錦綸66長(zhǎng)絲作為芯絲，在賦予適宜彈力的同時(shí)，提供較好的強(qiáng)力和耐磨性。相對(duì)于氨綸包芯紗，錦綸66包芯紗屬于低彈紗，適用于舒適類服裝面料，如制作襯衣、女短罩衫、工作服、制服、短上衣、男女套裝等。

根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，一般芯絲含量控制在20%以內(nèi)，包覆效果會(huì)比較好，芯絲含量大于20%容易形成露芯紗。紡36.4 tex包芯紗，可選擇芯絲最粗66.7 dtex；紡28.1 tex包芯紗，可選擇芯絲最粗44.4 dtex；紡18.5 tex包芯紗，可選擇芯絲最粗33.3 dtex。為了方便紡紗及后續(xù)測(cè)試，我們統(tǒng)一選擇錦綸66 33.3 dtex長(zhǎng)絲作為芯絲，完成本次包芯紗的設(shè)計(jì)與試制。選擇33.3 dtex/34 F和33.3 dtex/10 F的錦綸66長(zhǎng)絲分別作為芯絲原料。

1.2 外包纖維選擇

選擇粘膠和萊賽爾作為外包纖維，并進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試。粘膠纖維規(guī)格1.33 dtex×38 mm，斷裂強(qiáng)度2.53 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率16.20%，回潮率12.8%；萊賽爾纖維規(guī)格1.33 dtex×38 mm，斷裂強(qiáng)度2.89 cN/dtex，斷裂伸長(zhǎng)率6.88%，回潮率11.5%。

2 錦綸66包芯紗試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1 試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)方案計(jì)劃開發(fā)12種錦綸66包芯紗，具體包芯紗規(guī)格如表1所示。

2.2 紗線測(cè)試方法

2.2.1顯微鏡觀察法

采用顯微鏡觀察法，選擇較清晰的放大倍數(shù)，觀察所紡制的包芯紗橫截面，分析包覆效果。采用Y172型纖維切片器制作紗線橫截面切片，并在VAB-100-1型倒置顯微鏡下進(jìn)行觀察。

2.2.2物理性能測(cè)試

按照GB/T 398—2018《棉本色紗線》中相關(guān)試驗(yàn)方法的規(guī)定，對(duì)錦綸66包芯紗的物理指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)分析，其中主要測(cè)試儀器和參數(shù)設(shè)置如下。

紗線強(qiáng)力：采用YG063型全自動(dòng)單紗強(qiáng)力儀，抽取10只管紗，共測(cè)試50次，夾持距離500 mm，拉伸速度250 mm/min，環(huán)境溫度20 ℃，相對(duì)濕度65%。

條干均勻度：采用YG136型條干均勻度測(cè)試分析儀，抽取10只管紗，共測(cè)試50次，試驗(yàn)速度100 m/min，測(cè)試時(shí)間30 s。

紗線毛羽：采用USTER HL400型紗線毛羽測(cè)試儀，取20個(gè)管紗，每個(gè)管紗試驗(yàn)1次，每次測(cè)試片段長(zhǎng)度100 m，測(cè)試速度400 m/min，測(cè)定毛羽長(zhǎng)度為1 mm～3 mm。

3 加工工藝流程

JWF1009型抓棉機(jī)→JWF1029-160型多倉(cāng)混棉機(jī)→JWF1115-160型精開棉機(jī)→JWF1171型棉箱給棉機(jī)→JWF1207型梳棉機(jī)→TMFD81S型并條機(jī)（頭并）→TMFD81L型并條機(jī)（末并）→HY492C型粗紗機(jī)→DTM129型細(xì)紗機(jī)（加裝賽絡(luò)包芯紗裝置）。

3.1 紡前準(zhǔn)備

萊賽爾表面光滑，紡紗時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的靜電，因此紡前要對(duì)原料進(jìn)行防靜電處理，提高萊賽爾的可紡性，而粘膠纖維不需要紡前的防靜電處理。原料提前放入車間進(jìn)行開包，至少存放24 h［6］，同時(shí)適當(dāng)?shù)貒娙胍欢ū壤目轨o電劑（纖維原料∶水∶抗靜電劑為600∶30∶1），進(jìn)行防靜電處理后再投入生產(chǎn)。

3.2 清棉和梳棉

清棉工序紡粘膠要盡量縮短流程，在確保開松度的同時(shí)減少打擊；梳棉工序錫林和刺輥速度偏低設(shè)計(jì)，減少短絨的產(chǎn)生［7］。萊賽爾纖維整齊度好，纖維較細(xì)且表面光滑，不含雜，但回彈性較差，易斷，清花工序多松少打，降低纖維損傷，梳棉工序刺輥速度偏低設(shè)計(jì)，并適當(dāng)提高錫林和刺輥線速比，使纖維有效完成梳理和轉(zhuǎn)移工作，從而提高棉網(wǎng)的清晰度［8］。經(jīng)優(yōu)選，梳棉機(jī)工藝參數(shù)：生條干定量22 g/5 m，錫林刺輥線速比2.1∶1，錫林速度320 r/min，刺輥速度672 r/mm，蓋板速度90 mm/min，出條速度110 m/min，錫林與蓋板隔距0.25 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.25 mm，給棉板與刺輥隔距0.25 mm，注意控制生條短絨含量和棉結(jié)。

3.3 并條

為保證粘膠纖維伸直平行，采用“順牽伸，重加壓，輕定量，大隔距”的工藝原則；為了防止纏繞羅拉膠輥的情況發(fā)生，要適當(dāng)降低并條機(jī)的速度［9］。由于萊賽爾纖維較細(xì)，在并條時(shí)除了采用與紡粘膠相同的工藝原則外，還要在牽伸過程控制好萊賽爾纖維，避免“疙瘩”條的出現(xiàn)。采用兩道并條，使纖維混和均勻。頭末并并合數(shù)均為6根，熟條干定量18 g/5 m，頭并、末并后區(qū)牽伸分別為1.8倍和1.3倍，總牽伸分別為7.2倍和6.3倍，羅拉隔距分別為13 mm×20 mm和12 mm×18 mm。

3.4 粗紗

采用“較大粗紗捻系數(shù)，小后區(qū)牽伸，小張力”的粗紗工藝配置。粘膠和萊賽爾纖維因光滑，纖維間抱合力不足，粗紗捻系數(shù)偏大設(shè)計(jì)，同時(shí)減小后區(qū)牽伸倍數(shù)，以得到較為均勻的粗紗。主要工藝參數(shù)：粗紗捻系數(shù)80，羅拉隔距28 mm×35 mm，后區(qū)牽伸1.35倍，干定量3.62 g/10 m。

3.5 細(xì)紗

細(xì)紗是成功制備錦綸66包芯紗的關(guān)鍵工序，選擇DTM129型細(xì)紗機(jī)，加裝錦綸66芯絲喂入裝置，采用賽絡(luò)包芯紗技術(shù)，設(shè)置好雙粗紗之間隔距、羅拉加壓、錠速和前后區(qū)牽伸倍數(shù)等參數(shù)，以制得合格包芯紗產(chǎn)品。

3.5.1賽絡(luò)包芯紗裝置

本試驗(yàn)采用賽絡(luò)包芯紗裝置，錦綸66長(zhǎng)絲經(jīng)導(dǎo)絲桿、導(dǎo)紗鉤和導(dǎo)絲輪，喂入前羅拉鉗口，雙粗紗通過雙喇叭口，進(jìn)入牽伸裝置，經(jīng)過前羅拉時(shí)，錦綸66長(zhǎng)絲處于雙粗紗中間，三者合并加捻卷繞到細(xì)紗筒管上［10］。與傳統(tǒng)包芯紗強(qiáng)力來源不同，賽絡(luò)紡包芯紗主要來自于單紗間相互纏繞［11］。采用賽絡(luò)紡工藝使包芯紗有較好的包覆效果，包芯紗的毛羽較少，條干較為均勻。

3.5.2細(xì)紗主要工藝參數(shù)

采用賽絡(luò)紡和包芯紗的工藝，粘膠或萊賽爾以雙粗紗喂入細(xì)紗機(jī)。錦綸66芯絲不經(jīng)牽伸，被鉗口吐出的須條包纏，其中粗紗干定量為3.62 g/10 m。調(diào)節(jié)粗紗間距通過控制加捻三角區(qū)的大小來改善包覆效果，本試驗(yàn)雙粗紗間距設(shè)計(jì)為3 mm。

細(xì)紗采用大總牽伸、小后區(qū)牽伸工藝，根據(jù)試驗(yàn)方案紡制36.4 tex、28.1 tex和18.5 tex共3種包芯紗，后區(qū)牽伸1.15倍；優(yōu)化羅拉加壓，后、中、前檔加壓檔位為中、小、中；優(yōu)化搖架加壓壓力分配。根據(jù)紡制的包芯紗號(hào)數(shù)，細(xì)紗捻度設(shè)計(jì)在50捻/10 cm～120捻/10 cm，捻系數(shù)386～393，錠子速度10 000 r/min～15 000 r/min，錦綸66含量為9%～20%。

除了保證芯絲和須條的位置正確外，紡紗時(shí)必須嚴(yán)格控制氣圈高度和大小，導(dǎo)紗鉤不允許有溝槽，密切關(guān)注鋼絲圈狀態(tài)，如果磨損嚴(yán)重，極易形成剝皮紗（芯紗）或毛紗。采用PG1 4254型鋼領(lǐng)，紡36.4 tex包芯紗采用BSJM1EMgc型5#鋼絲圈，28.1 tex包芯紗采用UWL型2#鋼絲圈，18.5 tex包芯紗采用UWL型1/0#鋼絲圈。在生產(chǎn)過程中，鋼領(lǐng)和鋼絲圈型號(hào)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

細(xì)紗前膠輥前沖量一般為1.5 mm～3.5 mm，通過前膠輥前沖，將粗紗須條下壓，調(diào)節(jié)須條與羅拉之間的包圍角，該包圍角影響細(xì)紗斷頭，賽絡(luò)紡的包圍角要比傳統(tǒng)環(huán)錠紡適當(dāng)偏小掌握。

4 包芯紗質(zhì)量分析

通過截面圖對(duì)包芯紗的包覆情況進(jìn)行分析，并測(cè)試包芯紗單紗強(qiáng)力、毛羽和條干指標(biāo)，分析包芯紗性能。

4.1 包芯紗包覆效果分析

通過紗線截面圖能夠清楚地觀察紗線的形狀和顏色［12］，所紡包芯紗的橫截面圖如圖1所示。對(duì)于芯絲為錦綸66 33.3 dtex/34 F包芯紗，白色部分為粘膠或萊賽爾纖維，黑棕色為錦綸66長(zhǎng)絲；對(duì)于芯絲為錦綸66 33.3 dtex/10 F包芯紗，小圓形白色部分為粘膠或萊賽爾纖維，大圓形白色部分為錦綸66長(zhǎng)絲。

圖1 包芯紗橫截面圖

根據(jù)包芯紗包覆量計(jì)算公式：包芯紗包覆量=外包纖維總面積/包芯紗橫截面總面積×100%。計(jì)算得到圖1中所有包芯紗的包覆量都在75%以上，甚至高達(dá)89%。實(shí)際包覆量能在一定程度上反映包覆效果，但包覆量大，并不一定代表包覆效果好。包覆量太小，會(huì)展現(xiàn)芯絲的優(yōu)勢(shì)，但外包纖維會(huì)包纏不均勻；包覆量太大，無法展現(xiàn)芯絲優(yōu)勢(shì)，不易控制外包纖維，導(dǎo)致紗線條干不好、毛羽增多。

本試驗(yàn)包芯紗的實(shí)際包覆量符合包芯紗的包覆要求。一般來說，對(duì)于加工用于牛仔產(chǎn)品的錦綸66包芯紗，包覆量在70%以上較為合適。

對(duì)圖1橫截面觀察，截面大致為圓形，芯絲為錦綸66 33.3 dtex/10 F的包芯紗普遍比芯絲為錦綸66 33.3 dtex/34 F的包覆效果好，原因是錦綸66 33.3 dtex/34 F的芯絲在自然狀態(tài)下是彎曲蓬松的狀態(tài)（如圖2所示），而錦綸66 33.3 dtex/10 F的芯絲在自然狀態(tài)下是平直緊湊的狀態(tài)（如圖3所示）。雖然在喂入時(shí)芯絲都為伸直狀態(tài)，但在出前羅拉后進(jìn)入氣圈環(huán)的期間，芯絲不容易控制，錦綸66 33.3 dtex/34 F的芯絲會(huì)存在不完全伸直狀態(tài)。在紗條加捻時(shí)，蓬松的錦綸66 33.3 dtex/34 F芯絲在加捻三角區(qū)與外包纖維一起進(jìn)行內(nèi)外轉(zhuǎn)移，容易出現(xiàn)偏芯、露芯的情況。而芯絲為錦綸66 33.3 dtex/10 F的包芯紗，芯絲始終在中心處于平直緊湊的狀態(tài)，外包纖維轉(zhuǎn)移至紗線內(nèi)部時(shí)，被芯絲擋住，包覆在芯絲周圍，形成良好的包覆效果［13］。

圖2 錦綸66 33.3 dtex/34 F芯絲外觀

圖3 錦綸66 33.3 dtex/10 F芯絲外觀

對(duì)于試驗(yàn)中較粗紗線，紗線的結(jié)構(gòu)也較松弛，容易導(dǎo)致做切片時(shí)芯絲因強(qiáng)力比外包纖維高，從而出現(xiàn)芯絲移動(dòng)，造成偏芯、露芯情況；對(duì)于較細(xì)紗線，紗線結(jié)構(gòu)較緊湊，制作切片時(shí)芯絲不易移動(dòng)，芯絲基本都被包覆在外包纖維中心位置。因此試驗(yàn)中也會(huì)表現(xiàn)出包芯紗的號(hào)數(shù)越細(xì)，包芯紗的包覆效果越好的情況。

4.2 紗線性能指標(biāo)分析

對(duì)12種錦綸66包芯紗進(jìn)行紗線質(zhì)量指標(biāo)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

分析表2可知，對(duì)于紗線斷裂強(qiáng)力指標(biāo)，芯絲為錦綸66 33.3 dtex/10 F包芯紗普遍比芯絲為錦綸66 33.3 dtex/34 F包芯紗高，結(jié)合包覆效果分析結(jié)果，在后續(xù)開發(fā)優(yōu)選以錦綸66 33.3 dtex/10 F為芯絲的包芯紗。

分析表2還可知，紗線號(hào)數(shù)相同，以萊賽爾為外包纖維的包芯紗的斷裂強(qiáng)力和斷裂強(qiáng)力不勻率都普遍比以粘膠為外包纖維的包芯紗要高，這是因?yàn)檎衬z纖維強(qiáng)力、抱合力都不如萊賽爾纖維。而以萊賽爾為外包纖維的包芯紗的斷裂伸長(zhǎng)率略小于外包纖維為粘膠的包芯紗，這是因?yàn)槿R賽爾纖維的斷裂伸長(zhǎng)率相比粘膠纖維較低，影響了包芯紗的斷裂伸長(zhǎng)率。綜合考慮優(yōu)選強(qiáng)力較高、以萊賽爾為外包纖維的包芯紗。

表2 錦綸66包芯紗質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比

隨著包芯紗細(xì)度變細(xì)，包芯紗條干不勻率有上升的趨勢(shì)，這是因?yàn)榘炯喖?xì)度越細(xì)，需要在紡紗過程中牽伸越大，對(duì)纖維的控制難度越大，成紗中容易出現(xiàn)粗細(xì)節(jié)和棉結(jié)。萊賽爾纖維回彈性較差，易斷，易在紡紗過程中出現(xiàn)較多的毛羽，造成以萊賽爾為外包纖維的包芯紗毛羽普遍比粘膠的多。萊賽爾纖維抱合力差，且易出現(xiàn)原纖化情況，但這種原纖化情況對(duì)于牛仔面料而言，可以賦予更好的仿舊效果，使所織制的面料更具有牛仔風(fēng)格。

5 結(jié)語

本研究采用賽絡(luò)包芯紗技術(shù)在細(xì)紗機(jī)上紡制了12種以錦綸66為芯絲的包芯紗，其斷裂強(qiáng)度均達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的牛仔用經(jīng)紗（大于12.5 cN/tex）的要求。但從包覆效果和強(qiáng)力指標(biāo)對(duì)比分析來看，優(yōu)選包覆效果好、紗線強(qiáng)力更好的以錦綸66 33.3 dtex/10 F為芯絲的6種包芯紗。同時(shí)考慮牛仔風(fēng)格和強(qiáng)力要求，進(jìn)一步優(yōu)選以錦綸66 33.3 dtex/10 F為芯紗、萊賽爾為外包纖維的36.4 tex、28.1 tex、18.5 tex包芯紗，這3種包芯紗在提供給牛仔面料較高強(qiáng)力和一定彈性的同時(shí)，提高了牛仔產(chǎn)品的品質(zhì)，賦予更靚麗的牛仔風(fēng)格，豐富了牛仔紗線的種類，適于在各類牛仔產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用。