等线密度段彩纱纺纱工艺设计与分析

徐舒曼，陈 倩，易洪雷，陈伟雄，薛 元

(嘉兴学院材料与纺织工程学院，浙江 嘉兴 314001)

等线密度段彩纱纺纱工艺设计与分析

徐舒曼，陈 倩，易洪雷，陈伟雄，薛 元

(嘉兴学院材料与纺织工程学院，浙江 嘉兴 314001)

探讨纺出等线密度段彩纱的工艺，以及工艺参数的优化设计。通过对影响成纱质量因素进行单因子实验，从中得到主要的影响因子：锭速、分段时间、捻系数；再通过旋转组合的设计方案，进行实验，得出生成纱质量良好的工艺参数。分析锭速、分段时间、捻系数对段彩纱的强力、条干、棉结、粗节、细节等性能的影响，并建立相应的回归方程，对影响显著的回归方程做三维图分析。结果表明，通过工艺参数的设计与优化，可以生产性能良好的段彩纱。

等线密度；段彩纱；纺纱工艺；工艺参数优化

0 引 言

段彩纱是一种新型的花式纱线，其特点是在纱体上分布着长度、间隔、色彩间断变化的彩段[1]，从而使纱线富有层次感、立体感，还具有丰富的色彩变化，更符合时尚潮流[2-7]。传统生产段彩纱的技术主要是在细纱工序中，采用2～3组有色粗纱，阶段性交替喂入纺制而成。目前国内生产的段彩纱在纱线长度方向都有粗细变化[8-9]，对成纱条干的均匀性会产生影响，制约了段彩纱线在各类织物中大量的应用。为了使段彩纱成纱后条干均匀，已研制了等线密度段彩纱小样纺纱设备[10]，其原理是以同轴线位速度耦合控制，使二组纤维条在喂入速度分段变化的工艺要求下，保持任何时段纤维条喂入量之和不变地喂入中罗拉，在细纱机前牵伸区汇合，经前罗拉的牵伸输出，被加捻成等线密度段彩纱。

1 实 验

1.1 实验原料和实验参数

实验原料为有色棉粗纱(一种为灰蓝色，粗纱定量为7.17g/10cm，另一种为红色，粗纱定量为6.87g/10cm)，成纱线密度37tex。纱线强力测试：拉伸速度500m/min，样本数20；毛羽测试：测试速度30m/min，样本数20；条干测试：测试速度200m/min，样本数20；实验条件温度14℃，相对湿度60%。

1.2 实验设计及实验方案

采用二次通用旋转组合设计安排试验[11]，其因子—水平组合试验见表1所示。

表1 因子—水平组合试验

实验方案的安排从略。

2 实验结果

2.1 纱线各质量指标的测试结果

首先对原始数据进行剔除异常值处理，进行正态性检验及方差一致性检验。检验结果表明，剔除异常值后的每个方案各指标数据均在不同程度上满足正态性，方案间相应指标数据也都在不同程度上满足方差一致性。然后分别求取各方案指标数据的平均值，结果如表2所示。

表2 纱线质量考察指标测试结果

2.2 数学模型的建立

预设置三因子二次回归方程模型如下：

Y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+b12x1x2+b13x1x3+b23x2x3+b11x12+b22x22+b33x32

利用Origin软件，编写求解回归方程的程序，经过运算求出指标回归方程的回归系数。有效回归方程见表3。

表3 各个指标的初始回归方程

2.3 三维图分析与讨论

对影响显著的回归方程做三维图分析，结果见图1—图4。

图1 分段时间、锭速与条干之间的关系

图2 锭速、捻系数与细节之间的关系

从图1可知，随着分段时间的增加，纱条条干不匀逐渐增大。这是由于当分段时间较小的时候，纱线交替较快，纱线没有积聚，段彩分段明显且间距小；分段时间较大的时候，纱线交替时间间隔长，容易造成纱线在喇叭口的积聚，容易造成棉结、粗节的产生，使纱线条干不匀。图1还可以看出，随着锭速的增加，条干不匀先减小后增大。这是因为锭速的大小决定着纱线所受张力的大小，随着锭速的变化，纱线的受力平衡位置也在发生变化，也容易造成纱线在前罗拉处的意外牵伸增多，从而使得纱线条干不匀。

由图2可知，随着纱线锭速的增加，纱线的细节呈增加的趋势。这是因为锭速越大，纱线张力越大，纱线在前罗拉处受到的张力也越大，容易造成纱线在前罗拉处意外牵伸增多，使产生的细节增多。在较小锭速下，随捻系数的增加，纱线细节逐渐增加，在较大的锭速情况下，纱线的细节随着捻系数的增加而减少。

图3 锭速、捻系数与棉结的关系

图4 锭速、捻系数与毛羽之间的关系

由图3可知，随着锭速增加，棉结的数量呈增加的趋势。这主要是因为锭速的增加，使两根粗纱在前罗拉处受到的张力增大，不利于前罗拉对两根粗纱的控制，这样会加剧汇聚点的波动，使棉结的数量增加。

由图4可知，随着锭速的增加，纱线毛羽指数先增加后减少。这是由于罗拉输出的两条须条的摩擦加剧造成的，须条间的摩擦强度减小，毛羽指数减小，反之，毛羽指数增大。随着捻系数的增大，纱线的毛羽指数先减小后增大。捻系数增大，纱线表面毛羽容易捕捉，另一方面，当捻系数过大时，容易使纤维头端伸出纤维表面，两条须条间的摩擦加剧，从而使毛羽增加。

3 结 论

根据所设计的三因子二次通用的旋转组合设计表进行试验，利用Origin软件对测得的数据进行回归分析与检测，对显著的回归方程做三维图分析，可得出以下结论：分段时间较大的时候，纱线交替时间间隔长，易造成纱线在喇叭口的积聚，容易造成棉结、粗节的产生，使纱线条干不匀增大。随着锭速的变化，纱线的受力平衡位置也在发生变化，也容易造成纱线在前罗拉处的意外牵伸增多，从而使得纱线条干恶化。随着捻系数的增大，纱线表面毛羽容易捕捉，另一方面，当捻系数过大时，容易使纤维头端伸出纤维表面，两条须条间的摩擦加剧，从而使毛羽增加。

[1] 李晓华，陆锡滨，陈卫红.彩虹纱的开发实践[J].广西纺织科技，2007，36(3):9-10，28.

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[9] Petrulyte S. Fancy yarns: efforts to methodize, problems, and new suggestions[J]. Materials Science.2004,10(1):1392-1320.

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[11] 刘天佑.等线密度段彩纱的成纱机理及纺纱工艺研究[D].上海：东华大学，2014.

(责任编辑：张祖尧)

Design and Analysis of Spinning Process of Segment Colored Yarn with Uniform Linear Density

XUShuman,CHENQian,YIHonglei,CHENWeixiong,XUEYuan

(College of Material and Textile Engineering, Jiaxing University, Jiaxing 314001, China)

This paper discusses the spinning process of segment colored yarn with uniform linear density and optimization design of technological parameters, obtains main factors of influence, i.e. spindle speed, time segment and twist factor through single factor test on factors influencing yarn quality, conducts analysis according to the design scheme of rotational combination, obtains technological parameters producing good yarn quality, analyzes the influence of spindle speed, time segment and twist factor on the strength, evenness, nep, thickness and detail of segment colored yarn, establishes the corresponding regression equation and conducts three-dimensional diagram analysis on the regression equation with significant influence. The result shows that segment color yarn with good performance can be produced through the design and optimization of technological parameters.

uniform linear density; segment colored yarn; spinning process; technological parameter design

2014-11-20

浙江省重点科技创新团队自主立项课题(2010R50012-11)，浙江省大学生科技创新活动计划暨新苗人才计划项目(2014R417018)

徐舒曼(1993-)，女，浙江温州人，在读本科生，主要从事新型纺纱技术研究。

易洪雷，E-mail：yi-hl@163.com

TS104.79

A

1009-265X(2015)04-0013-04