包覆纺纱工艺技术的研究

2012-01-15张洪宾孙广辉邢明杰

山东纺织科技 2012年4期

张洪宾，孙广辉，邢明杰

(青岛大学，山东青岛 266071)

以氨纶为芯丝生产的包覆纱已经成为纺织新产品开发的主要原料，特别是在无缝内衣、袜子的生产中。在实际生产包覆纱过程中，工艺与质量怎样才能达到最优已经成为包覆纱厂亟待解决的问题。

1 包覆纺纱原理

包覆纱是根据混纺纱中纤维的径向分布而形成的。在加捻过程中，纱条中的纤维因自身的性质、初始模量、密度及受力不均匀而发生内外转移现象，内外转移必须克服纤维间的阻力才能实现。包覆纱中的芯纱是长丝，它受纺纱张力和加捻的作用，其向心压力最大[1-2]。因此，长丝就一定分布在纱截面的中心，而短纤维虽然也有向心压力，但较弱，所以只能包覆在长丝的表面，这样就形成了包覆纱。

2 包覆纱与包芯纱的区别

包覆纱与包芯纱的结构最明显的区别就是芯丝无捻度，以氨纶芯纱为例，包芯纱中氨纶丝均经过加捻，芯丝有捻度，包覆纱中的氨纶丝与外包层之间的芯鞘关系明显，但芯丝与外包层之间的抱合程度明显低于包芯纱和合捻线，因此其弹性高于两者;包覆纱在张紧状态下有露芯现象。手感较包芯纱硬；包覆纱的强度就是外包层长丝或纱线的强度，比同规格的包芯纱强度要高[3-4]。

3 包覆纱纺制的基本流程

3.1 络筒工序

包覆机是装有上行式空心锭子的加捻机构，为了使外包覆丝能在空心锭子上对芯丝进行包覆，要求在空心锭子上的外包覆丝要有适当的卷装形状，通常是用带有双边的筒子，通过络筒的方式达到所需的卷装形状。

3.2 包覆工序

如图1所示，上、下空心锭子(单层包覆时为一组)在传送带的带动下，以相反的方向回转，空心锭子上5上的外包覆丝6由于空心锭子的回转而被引出。氨纶丝从喂料辊1通过空心锭子5送出，在喂料辊1与送出辊9之间加上设计的牵伸倍数和一定的捻度。在卷绕点处外包覆纱从送出辊9送出后，由于卷取辊12和送出辊9两者的表面速度不同而形成张力松弛。芯纱由于所受张力减小而使整个纱线回缩。包覆纱从送出辊9输出经过往复运动导纱器11和卷取辊12，以平行筒子的形式按一定的松弛度进行卷取。

3.3 倒筒工序

在包覆纱形成的过程中，纱线经过多次摩擦，表面毛羽起伏，而且有很强的静电，为了使纱线能在织造过程中不至于因断头而影响织物质量，需要对纱线进行上油处理，目的是消除静电，贴伏毛羽。

4 纺纱工艺主要参数

4.1 络筒工艺

络筒工艺与一般捻线机所使用的筒子工艺相同，对不同的包覆丝品种、特数有不同的要求。常规的工艺条件如下：

卷绕速度：平均400～500 m/min；卷绕间距：3～5 mm；卷绕张力：平均8.82～17.64 cN/dtex；卷装硬度：70°～80°。

同时应该注意卷绕要均匀一致；为了使筒子卷绕表面均一，动程以3～7 mm为宜；筒子的卷绕方向要根据包覆层的捻向而有所不同；断头的接头要放置在筒子卷装底部。

图1 包覆纱纺纱原理图

4.2 包覆工艺

4.2.1包覆度

包覆度就是外包纤维对芯丝的包覆程度，对成纱性能影响较大。为了和实际生产保持一致，我们定义包覆度为包覆纱的捻度，即单位长度纱的捻回数，单位通常为捻/米(T/m)。

包缠捻度(捻/m)=[锭子转速(rpm)+退绕转速(rpm)]/引纱速度(rpm)

在实际应用中可用：

包缠捻度(捻/m)=[锭子转速(rpm)]/引纱速度(m/min)

试验得知，包缠捻系数在纺制长丝纤维时为75～85，纺制长纤维时为90～115，纺制短纤维时为120以上较为适宜。

试纺的时候选取不同区间段600圈/m、800圈/m、1000圈/m、1200圈/m进行研究，获得不同牵伸倍数的包覆纱断裂强力与包覆度的变化关系见表1，牵伸倍数为2.2的包覆纱的断裂强力与包覆度的变化关系见图2。

表1 包覆度与强力关系

图2 牵伸倍数为2.2的包覆纱的断裂强力与包覆度的变化关系

通过分析包覆度对粘/氨包覆纱线的断裂强力影响，得到在开始一定范围内(600圈/m～1000圈/m)，其变化规律与短纤维纱基本一致，断裂强力随着包覆度的增加而增大，包覆度进一步增大到1000圈/m左右时，成纱强力明显下降，这是因为包覆度的进一步增大，使外包粘胶长丝包缠螺旋角增大，使它在纱线轴向承受的有效分力减小，致使成纱强力不断下降。由此可以看出包覆度对纱的强力有较大影响，生产时应该注意调整。

4.2.2张力

锭速高，则长丝退绕时形成的气圈张力大，同时也影响着在假捻处短纤维的假捻捻度。若不用假捻器，则短纤维从空心锭子芯部出来也有一个离心的气圈形成，锭速愈高，气圈愈大，张力也愈大。

要获得正常的包覆纱线，空心锭下方的输出罗拉速度通常比前罗拉速度大，两者的比值一般在1.02～1.05。

4.2.3牵伸倍数

对芯丝的牵伸倍数，根据其用途不同而定，通常是在1.8～4.0的范围内。牵伸倍数过大，则会导致在下道工序中断芯等问题；过小则不易发挥弹性优势。牵伸大小与包覆纱的伸长率，特别是对单层包覆纱，有一定的比例关系，但对双层包覆纱则不明显。

4.2.4线密度

用同样粗细的短纤维纺纱，包覆纱可比环锭纱纺更细的纱，这是由于包覆纱的芯纱无捻而外包长丝较紧。即纺同样线密度的纱时，包覆纱可用较粗的短纤维。因此成本可相应降低，氨纶细度选用44～77 dtex较为合适[5]。

4.2.5卷取率

一般单层包覆时卷取率为90%～95%，棉纱双层包覆时为50%～90%，包覆纱用于机织卷取率应尽可能选大。这一点有别于包芯纱和合捻纱，对织造工艺参数的影响较大。

5 包覆纱的纺制

5.1 原料

芯纱采用氨纶丝，外包丝采用抗菌功能性粘胶长丝。

5.2 包覆纱加工工艺

5.2.1线密度

作为芯丝的氨纶线密度一般为22～932 dtex。外包覆丝可以各种纤维作原料，但是应该根据芯丝的线密度适当选择。本例中选择粘胶外包丝线密度为165 dtex,芯丝选择莱卡33 dtex。

5.2.2捻度

包覆过程根据包覆丝的线密度以及外观因素来确定，一般说来，外包覆丝越细，捻度要求越大。捻度低于一定范围时，在下道工序会出现断丝，严重时会发生“露白”(露出氨纶原丝，染不上色而发白)。但是当捻度超过一定范围，会增加生产成本，且会造成包覆纱的强度、伸长下降。由于以上原因捻度选择800～1000 T/m进行纺纱。

5.2.3牵伸倍数

包覆纱加工的牵伸倍数为2.0～4.0，如果牵伸倍数过大，可能引起下道工序中芯丝断裂。

5.2.4捻向

如果外包覆用假捻加工工艺，包覆工艺的捻向原则上与假捻的捻向相同。