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。
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。
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%。
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。
2.2.1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。
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)。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。