转杯纺花式纱线的发展与展望

马晓梅，周丽娜，易洪雷，陈伟雄

(1．嘉兴学院，浙江 嘉兴 314001；2．浙江省纱线材料成形与复合加工技术研究重点实验室，浙江 嘉兴 314001)



转杯纺花式纱线的发展与展望

马晓梅1，周丽娜1，易洪雷2，陈伟雄2

(1．嘉兴学院，浙江 嘉兴 314001；2．浙江省纱线材料成形与复合加工技术研究重点实验室，浙江 嘉兴 314001)

文章阐述了转杯纺竹节纱、转杯纺花色纱、转杯纺混色纱的加工技术，分析了国内外转杯纺花式纱线的研究及发展现状，并对转杯纺花式纱线的前景做出了展望。

转杯纺；花式纱；花色纱

随着纺织科技的不断进步以及生活水平的大幅提高，人们对纺织品提出了多元化、个性化、功能化及绿色化等多种要求，对纱线品种也提出了更高的、多样性的要求，花式纱线应运而生。花式纱线是指使用不同色泽或性能特殊的原料，采用专用纺纱设备、装置或特种工艺加工而得到具有特种结构和外观效应的纱线，是纱线产品中具有装饰作用的一类纱线。

目前，按加工方式的不同，花式纱线大致可分为以下几类：一是采用普通纺纱系统加工的花式线，如链条线、金银线、夹丝线等；二是采用染色方法加工的花色纱线，如混色线、印花线、彩虹线等；三是用花式捻线机加工的花式线，其中按芯线与饰线喂入速度的不同与变化，又可分为超喂型如螺旋线、小辫线、圈圈线和控制型如大肚线、结子线等；四是特殊花式线，如雪尼尔线、包芯线、拉毛线、植绒线等；五是利用新型纺纱系统加工的花式线，如转杯竹节纱、喷气涡流彩点纱、摩擦纺花式纱等。

转杯纺纱具有许多优点，如高速高产、大卷装、工艺流程短、劳动强度低、劳动环境好、原料适应性广、纱线条干均匀、结杂少、耐磨性和染色性好等，目前正在向中低特数纱、针织转杯纱和花式纱方向开拓发展[1]。与传统环锭纺纱相比，转杯纺具有以下不同特点：一是转杯纺适应纺制表面具有一定摩擦因数的各种纤维原料；二是转杯纺纱可以适应纺制长度大于9 mm又小于转杯的各类纤维；三是转杯纺可以纺制粗细差异较大的纯纺纱或混纺纱；四是转杯纺纱强力虽略低于环锭纱，但具有强力均匀度和条干均匀度好，重量不匀率低等优点；五是相同原料条件下，转杯纺适纺纱特数仍高于环锭纺纱。且转杯纺是全封闭式，几乎没有飞花和粉尘产生，大大地改善了生产环境。本文主要综述转杯纺花式纱线的最新发展与研究情况。

1　转杯纺竹节纱

20世纪70年代末，美国Robert M．Ingham申请了世界第一个利用转杯纺纺制花式纱的专利[1]。该专利的原理是通过特殊机械机构使转杯纱线的输出速度发生周期规律性变化。通过改变纤维集合体在转杯与输出罗拉间行走路线的长度并利用导纱装置实现纤维集合体的交替储存或释放。当纤维集合体的行走路程增长时，引纱速度加快，从而得到更细的纱线；当纤维集合体行走的路程缩短时，引纱速度降低，就得到较粗的纱线。通过调节纱线输出速度变化的周期，就可以纺制出具有不同粗细变化的竹节纱。但此种纱线粗节处捻度较高，细节处捻度较低，会影响成纱质量。

20世纪90年代后，瑞士Amsler IroZurich公司在转杯纺纱机上推出了GOE装置[1]。该装置在转杯纺喂给罗拉保持常规速率时可输出细度稳定、条干均匀的纱线；当喂给罗拉突然加速的一个瞬间，则在转杯纱上就可生成一个粗节。喂入罗拉的加速是由高动态性能伺服电机通过一个行星齿轮控制纺纱机的蜗杆轴来实现的，须条喂入率的变化则由一个高级微处理器控制。此处理器不但使各种受控纱线的结构和粗细变化成为可能，而且可以保证实现所要求的花式效应。目前GOE装置虽已经产业化，但仍然存在机械滞后性问题。

1996年，J．Kwasniak和E．Peterson提出利用高压气流法纺制竹节纱[1]。其原理是在转杯纺纱器的输送通道的某个位置放置一个喷嘴，喷嘴喷出高压气流，以使分梳辊上纤维的转移受到一定的阻力，当喷嘴的气流突然停止，或受阻纤维聚集到一定数量，则通过通道进入转杯的纤维量会突然增加进而形成竹节纱。这种方法得到的竹节纱的优点是竹节长度较短，缺点是竹节长度和粗细的稳定性较差。

2004年，Schlafhorst公司在Autocoro转杯纺纱机上成功开发了Fancynation花式纱系统[2]。Fancynation是一个模块化结构系统，它包括Fancy Pilot和Quick Designer等用于开发和设计转杯花式纱的基础软件。对于花式效应的形成，花型循环是最小的花式组合，至少包括两组数据：一组是效应之间纱的长度和直径；一组是花式效应的长度和直径。花式效应之间的纱是效应设计的基点，长度以mm表示，而直径常以100%表示。花型循环是无限制的，它长度可能是l cm、1000 m或更长，对于每个花型循环最多可重复4000次。在实际生产中使用Fancynation可设计生产多种线密度花式纱，其花型循环中包含2～5个纱线线密度，每个不同线密度的纱线片断长度在0.5 m～5 m之间。

国内的花式纱线生产，目前仅限于在环锭纺纱机、花式捻线机和DREF摩擦纺纱机上进行，在转杯纺纱机上纺制花式纱还处在实验室阶段。目前，东华大学已开发出能够纺制转杯竹节纱的装置[1]。该装置的原理是通过改变纤维喂入量来纺制竹节纱，由可编程控制器(PLC)、高性能伺服电动机及控制器等组成，可以对竹节长度、粗节倍数和竹节分布等参数进行控制。目前该套装置已经在短机上试用。

2　转杯纺花色纱

花色纱线的发展，使得纱线的外观结构有了新的突破，从而带来了产品结构的更新换代。花色纱线是由不同颜色的纤维混合在一起，从而使纱线产生不同的外观效应，也可将不同吸色性能的纤维通过染色使纱显出双色或多色的效果，如转杯色纺纱和AB纱。

转杯色纺纱，就是先将纤维染色，然后将两种或者两种以上颜色的纤维经过充分的混合后，在转杯纺纱机上纺制成的具有特殊混色效果的纱线。色纺纱在同一根纱线上能够显出多种颜色，并且颜色丰富、手感柔和，感官饱满。用转杯色纺纱织成的面料具有朦胧的立体效果，颜色含蓄、自然、有层次。作为纺织业中的朝阳产业，目前转杯色纺生产技术还处于起步阶段，但是未来产业前景非常广阔，发展空间也很大[3]。

AB纱是将两根不同颜色的粗纱同时喂入转杯纺牵伸区而纺制的不同色彩的纱线，这种纱线的外观类似于两根不同颜色的纱线加捻成的股线，也可以用两种不同染色性能的粗纱同时喂入，纺成纱后通过染色显现AB效果。目前AB纱包括了竹节纱、段彩纱、间断AB纱、包芯纱、不锈钢混纺纱和结子纱等。其中，段彩纱是近年来设计出的一种新型色纺纱，是使用经过适当改造的环锭细纱机或转杯纺纱机生产的，目前还处于初试阶段，它不仅在横截面上显现多种色彩，而且在纵向上也呈现出不规则的断续变化[4]，因此用段彩纱纺织成的织物颜色丰富、层次强烈，具有个性化和前卫的特点，可以广泛地用于服装、装饰面料，具有广阔的市场前景。段彩纱纱线在纵向方向上粗细变化的竹节效果，虽能给面料带来特殊的风格效果，但也会导致纱线的条干均匀度较差。既要保持纱线的横截面以及长度方向上均有不同的色彩变化组合，又能拥有较好的条干均匀度，是段彩纱今后的研发方向。

3　转杯纺混色纱

近几年，混色纱线因其具有特殊的外观、别样的手感、多样的结构和特殊质地等特点，越来越受到人们的欢迎，应用的范围也逐渐扩大[5～6]，混色纱市场正在向着全方位多元化的方向蓬勃发展。

基于RGB的混配色纺纱工艺就是为迎合当下多元化、复合型的趋势，为满足人们需求而研发的新型纺纱工艺。目前段彩纱的常用生产方法都不适合大规模推广。如对纱线染色的方法能使纱线在纵向呈现出颜色分段的效果，但分界不明显，有较长的过渡色，色段的循环比较固定，且工序多，成本昂贵；环锭三罗拉法在段彩处易产生竹节，且在络筒的过程中色纤维由于翘头，容易剥脱，产生棉结；四罗拉法中两粗纱条在后区牵伸过程中变速点位置不同，成纱条干均匀度较差。而转杯纺生产混色纱可以很好地解决生产段彩纱存在的一些问题，在双粗纱耦合喂入的基础上加以创新与改进，不但可以显著提高纺纱效率，改善纱线条干均匀度，适应大规模生产，还可以实现任意原料、任意颜色、任意混纺比的配比，能生产出无限种可能的纱线。

与段彩纱的成纱机理相似，混色纱也是通过将不同色彩的纱条喂入到转杯纺纱机实现混色纺制，有时也称段彩混色纱。与段彩纱不同的是混色纱不仅追求纱线在色彩上的混合，更重要的是要达到混色均匀，条干均匀的目的。转杯纺开发的段彩纱可有效改善普通段彩纱条干不匀且色彩分段上有过渡色的问题。在环锭纱向“高精细混”产品开发的同时，转杯纱“混新奇复”的特点日益凸显[7]。

4　转杯纺花式纱的展望

就目前而言，花式纱线是纱线产品开发的热点领域之一，国外对于转杯花式纱的开发已经形成了系列化的产品，但是在国内由于花式纱线品种太少，其应用还不够广泛。只有开发更多更好的转杯花式纱线品种，才能占据更有利的市场地位。

从当前我国花式纱线的发展情况来看，原材料的多元化、纱线外观的差异化、纱线结构的复合化以及纱线表面的功能化是新型花式纱线开发的主流发展方向。为了满足消费者追求个性、前卫、新颖的着装心理以及服饰文化多样性的要求，纺织面料的发展将更加趋向于多元化，但是纺织品的织物组织变化是有限的，所以可以通过开发花式纱线、拓展纱线功能以求最大限度地丰富纺织产品的花样品种。转杯竹节纱、段彩纱、混色纱就是在这样的情况下产生的，其中的混色纱、段彩纱是两类新型的花式纱线品种，不仅有层次感与立体感，还具备丰富的色彩变化，它的特点就是在基础纱线上面分布着长度、间距、颜色间断变化的彩色纱段，从而使纱线具有色彩分段的效果，可以广泛用于机织、针织服装面料。

目前双组份等线密度的混色纱且已投入产业生产，带来了较好的经济效益。但在混色纱的混色效果和条干均匀度方面还需要继续努力，为了解决这些问题，一种基于耦合喂入的转杯纺混色成纱方法已被研发出来[8]，这种纺纱方法通过对纱线横截面纤维转移指数的测定，找出影响混色纱混色效果的影响因素，并通过这些因素的控制，使混色纱的混色效果达到可控。目前，嘉兴学院采用数控耦合式牵伸原理生产的等线密度段彩纱[9]，已成功开发出多个系列的具有对称花型的段彩针织毛衫产品，替代了原有的纱线及毛衫染色与印花工艺，降低了能耗与污染，缩短了工艺流程及生产时间，提高了生产效率。

近年来，在国际纱线及面料展览会上，花式纱线及其织物琳琅满目。等线密度转杯混色段彩纱作为花式纱线的重要品种，由于其结构的特殊性，几乎可以使用所有的天然纤维和化学纤维作为原料，各种纤维既可纯纺，也可混纺。根据段彩纱的可设计性和色彩的多样性，其机织物可做大衣、西服、外衣、衬衫及裙子；其针织物可广泛应用于羊毛衫等针织服装。除此之外，还可用于制作帽子、围巾、领带以及窗帘布、床上用品等产品，因此市场推广潜力巨大。

[1]汪军．转杯纺纺制花式纱方法的评述[J]．东华大学学报，2001，27(2)：129—132．

[2]钱樨成．支数和捻度变化的花式纱转杯纺纱机[A]．第十三届全国花式纱线及其织物技术进步研讨会论文集[C]．北京：中国纺织信息中心，2006，242—246．

[3]章友鹤．关于我国转杯纺快速发展后产业结构的变化与持续发展的思考[A]．第十三届全国新型纺纱学术会议论文集[C]．北京：中国纺织工程学会，2006，5—8．

[4]汤龙世．转杯纺系统生产技术[M]．北京：中国纺织出版社，2005．

[5]Lian Jun，Xu Bojun，Xie Chunping. Technique to Produce Segment-color Yarn with Ring Frame [J]. Advanced Materials Research. 2011，332—334：72—76.[6]E.Katarzyna，Grabowska. Comparative Analysis of Fancy Yarns Produced on A Ring Twisting System [J]. Fibres and Textiles in Eastern Europe. 2010，18(1)：36—40.

[7]周念慈，黄秀宝，梁金茹，等．转杯纺是我国纺织企业工业技术改造的方向之一[J]．棉纺织技术，2000，28(12)：6—9．

[8]易洪雷，陈伟雄，薛元．一种转杯纺混色成纱装置[P]．中国专利：CN201420229715X，2014—04—25．

[9]史晶晶，杨恩龙，陈伟雄，等．段彩纱纺纱技术浅析[J]．棉纺织技术，2013，41(4)：66—68．

Developments and Prospects of Rotor Spinning Fancy Yarns

MaXiaomei1,ZhouLina1,YiHonglei2,ChenWeixiong2

(1．Jiaxing University, Jiaxing 314001, China；2．Key Laboratory of Yarn Materials Forming and Composite Processing Technology of Zhejiang Province, Jiaxing 314001, China)

The processing technology of the slub yarn, fancy yarn and the melange yarn spun in rotor spinning were expounded. The present situation of researches and developments of rotor spinning fancy yarns at home and abroad were analyzed, and the prospects of rotor spinning fancy yarns were introduced.

rotor spinning; fancy yarn; melange yarn

2016-08-03

浙江省重大科技专项(2014C01038)；嘉兴学院大学生研究训练(SRT)计划项目(851715070)

马晓梅(1993-)，女，安徽阜阳人，学士。

TS104.7+1

A

1009-3028(2016)05-0041-04