低比例海岛纤维混纺纱性能及混纺比的优化研究

李 杨，谢光银

(1.江苏悦达家纺有限公司，江苏盐城 224000；2.西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048)

低比例海岛纤维混纺纱性能及混纺比的优化研究

李 杨1，谢光银2

(1.江苏悦达家纺有限公司，江苏盐城 224000；2.西安工程大学纺织与材料学院，陕西西安 710048)

探讨低比例海岛纤维混纺纱性能及混纺比的优化。通过测试多种混纺比的海岛纤维混纺纱的断裂强力、断裂伸长率、毛羽、条干、摩擦系数等指标，分析海岛纤维含量与纱线性能之间的关系，得出拟合关系式。利用模糊数学工具，得出当权重系数为[0.35，0.10，0.25，0.25，0.05]时，低比例海岛纤维棉纤维混纺纱的适宜混纺比15：85。

PA6/LDPE海岛纤维 混纺纱 混纺比 模糊数学 权重系数

近些年来，随着纺织新产品的开发与应用，越来越多的新型纤维成为当今及未来纺织面料的发展趋势之一[1]。海岛纤维是一种高附加值、高技术的新型复合纤维[2-5]。在棉纤维中混入海岛纤维，不仅可降低棉制品中棉纤维的用量，而且充分利用海岛纤维的特殊性能改善传统棉布的服用性能，使其具有手感柔软、触感滋润、光泽丰盈的外观风格，并降低织物的水洗收缩率、提高弹性及洗可穿性。本文利用海岛纤维与棉纤维混纺，对不同混纺比的混纺纱性能进行分析并优化混纺比，为海岛纤维棉混纺纱产品的生产与开发提供参考。

1 试验

1.1 原料特性

本文采用海岛纤维与棉纤维混纺，海岛纤维与棉的主要物理指标测试结果见表1。

表1 海岛纤维及棉纤维的主要物理性能

由以上数据可知，与棉纤维相比，海岛纤维线密度较大、强度较高，伸长率较大，因此在纺纱过程中海岛纤维抱合力差，容易产生滑脱，从而造成纺纱困难，成纱质量变差。同时，海岛纤维具有较低的回潮率，因此在纺纱过程中需要注意车间内相对湿度的变化与控制。本次试验在温度25±2℃，相对湿度55±5%的条件下进行。

本文主要研究低比例海岛纤维的引入对混纺纱性能的影响，为纱线混纺比较优设计提供理论依据。海岛纤维棉纤维混纺纱的混纺比设计分别为0/100、5/95、10/90、15/85、25/75。混纺纱的设计成纱规格均为：细度29tex，捻系数330。

1.2 性能测试

对5种混纺比的海岛纤维/棉混纺纱进行如下性能测试：(1)强伸性能：YG020A型电子单纱强力仪。按照国家标准GB/T3916-1997《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率》，夹距500mm，拉伸速度500mm/min，测试50次，结果取其平均值；(2)毛羽：YG173型纱线毛羽测试仪。测试长度10m，测试速度30m/min，测试10次，结果取其平均值；(3) 条干均匀度：YG136型条干均匀度测试分析仪。测试长度500m，测试速度200m/min；(4) 摩擦系数：LFY-110纱线动态摩擦系数测定仪。采用绞盘法进行测试，测试速度20m/min。测试30次，结果取其平均值。

2 结果与讨论

2.1 混纺比对成纱强伸性能的影响

不同混纺比的混纺纱的断裂强力和断裂伸长率的测试结果如表2所示。

表2 不同混纺比的混纺纱强伸性能

将海岛纤维含量作为单独变量，纱线断裂强力与海岛纤维含量的拟合关系式为：y1=313-6.067x+2.0203x2-0.0777x3+0.0009x4，纱线断裂伸长率与海岛纤维含量的拟合关系式为：y2=5.8+0.1234x-0.0381x2+0.0044x3-0.0001x4。式中：y1为混纺纱断裂强力(cN)，y2为混纺纱断裂伸长率(%)，x为海岛纤维含量(%)。

图1 混纺纱强伸性能与海岛纤维含量的关系

从图1可以看出，当海岛/棉混纺比为0/100时，纱线的断裂强力最低。随着海岛纤维含量的增加，混纺纱的断裂强力和断裂伸长率均随着增加。当混纺比达到20/80左右时，断裂伸长稍微下降。

依据成纱转移理论，因棉纤维较海岛纤维细，优先向中心分布，即纱的里层多为棉纤维，外层多为海岛纤维。在海岛/棉混纺纱中，海岛纤维断裂伸长较大，单纱受拉伸时，海岛纤维突然承载全部的拉伸力，继而产生形变、断裂。在海岛/棉混纺纱的拉伸断裂过程中，由于采用的均是低比例海岛纤维与高比例的棉纤维混纺，海岛纤维的含量最高只达到25%，单纱的最终强力取决于纱线断裂时棉纤维所承受的拉伸负荷，但由于海岛纤维理论上排列在纱线外层，故海岛纤维也会对主体的棉纤维在强力上给予支持，因此，单纱强力随着海岛纤维的增加而有所上升。当混纺比达到20/80左右时，由于海岛纤维产生纤维间滑移的缘故，致使断裂伸长稍微下降。

2.2 混纺比对成纱毛羽的影响

不同混纺比的混纺纱的毛羽值测试结果如表3所示。

表3 不同混纺比的混纺纱毛羽值

由于1mm以下毛羽太短及7mm以上较少，对纱线性能影响较小，可以忽略[6]。根据上述数据得到拟合关系式：y3=3052.7+11.755x-7.0132x2+0.1667x3。式中：y3为混纺纱毛羽值(根·10m-1)，x为海岛纤维含量(%)。

图2 混纺纱毛羽数与海岛纤维含量的关系

从图2可以看出，随着海岛纤维含量的增加，混纺纱的毛羽值逐渐减少，当混纺比为25/75时，混纺纱的毛羽值最少。

在加捻时，纤维在纱线内外层转移过程中，较棉纤维粗的海岛纤维受到较小的张力和向心压力，易被棉纤维挤向纱线外表层成为毛羽，虽然较长的海岛纤维理论上会增加纱线的毛羽数，但因海岛纤维较粗使纱线单位长度内所含纤维数减少，且受加捻扭矩和纤维摩擦作用使可能伸出的纤维端的长度减小，因此，纱线毛羽值随着海岛纤维所占混纺比的增大而降低。海岛/棉混纺比为0/100时纱线毛羽值较大，主要是由于棉纤维长度较短，纱线单位长度内纤维数增加而使毛羽数增加。

2.3 混纺比对成纱条干CV的影响

不同混纺比的混纺纱的成纱条干CV测试结果如表4所示。

表4 不同混纺比的成纱条干CV

以海岛纤维含量作为单独变量，得出混纺纱的条干CV与海岛纤维含量的拟合关系式为：y4=18.35+1.7022x-0.2073x2+0.0122x3-0.0002x4。式中：y4为混纺纱的条干CV(%)，x为海岛纤维含量(%)。

图3 混纺纱条干CV与海岛纤维含量的关系

由图3可知，随着海岛纤维含量的增加，混纺纱的条干CV逐渐增加。当海岛纤维含量较少时增加幅度较快，后逐渐缓慢。

纤维的特性会影响成纱条干CV。海岛纤维线密度较大，造成海岛纤维与棉纤维不能充分均匀混合，从而在纺纱过程中产生较多的细节粗节等纱疵。此外，纺纱工艺也会影响成纱的条干。在纺纱过程中，当纤维长度不同时，各纺纱机械的罗拉牵伸机构无法进行有效控制，短纤维失去控制，浮游纤维的变速点不统一，增大纱线条干不匀CV值[7]。

2.4 混纺比对成纱摩擦系数的影响

不同混纺比的混纺纱的摩擦系数测试结果如表5所示。

表5 不同混纺比的混纺纱摩擦系数

由图4看出，当海岛/棉混纺比为0/100时，纱线摩擦系数最小，随着混纺纱中海岛纤维含量的增加而增加，海岛/棉混纺比为25/75时，纱线摩擦系数最大。海岛纤维比棉纤维长且粗，在纺纱过程中，海岛纤维向外转移，而相对较细的棉纤维则向内转移，随着混纺纱中海岛纤维比例的增加，纱线表面基本被海岛纤维所包覆。当海岛纤维比例增大时，海岛纤维起主导地位，由于海岛纤维的摩擦系数远大于棉纤维的，因此，混纺纱的摩擦系数与海岛纤维所占混纺比例呈正相关关系。

图4 混纺纱摩擦系数与海岛纤维含量的关系

3 适纺混纺比的数学模糊综合评价

本文的研究目的就是利用海岛纤维与棉纤维混纺，通过分析纱线性能，利用模糊理论得到最优混纺比[8-10]。

综合各项性能对后续加工的影响程度，相应的权重系数分别设定为[0.35，0.10，0.25，0.25，0.05]，可得综合评价矩阵B：

B=

归一化处理，可得：B*=(0.101 0.110 0.103 0.187 0.114)

由综合评价矩阵B*可知：低比例海岛纤维与棉纤维混纺纱的适纺混纺比为15：85。

4 结论

(1)混纺比对海岛纤维棉混纺纱的性能影响较为显著。随着海岛纤维混纺比的增大，混纺纱的断裂强力、条干CV、摩擦系数等均显著增加；断裂伸长率先增大，当混纺比达到20/80后，断裂伸长呈现减少趋势；混纺纱的毛羽显著减少。

(2)将海岛纤维作为单独变量时，混纺纱的各项性能基本都可以拟合成为一元N次函数(N=2，3，4)。

(3) 采用模糊理论进行综合评价，当断裂强力、断裂伸长率、毛羽、条干CV、摩擦系数的权重系数分别为[0.35，0.10，0.25，0.25，0.05]时，低比例海岛纤维棉纤维混纺纱的适宜混纺比15：85。

(4)针对不同混纺比的纱线，可以采用多元回归分析法和模糊理论等对混纺比进行优化处理，优化效果良好，具有普遍性，对研究多元混纺纱的新产品开发和性能评优有较大指导意义。

[1] 侯琳熙，韩玉平，魏丹毅，等. 超细纤维的功能性应用及生产现状[J].山东纺织经济，2007(3)：85.

[2] 戚媛，过宁. 海岛型复合纤维及其性能[J].产业用纺织品，2003(21)：38-41.

[3] 薛元，孙世元，孙明宝. 海岛纤维加工技术及其应用[J].纺织导报，2003(5)：97.

[4] 刘雁雁，董瑛，朱平. 海岛超细纤维特点及其应用[J].纺织科技进展，2008(1)：37-38.

[5] 金立国. 海岛型复合纤维的开发与现状[J].合成纤维，2002，31(6)：3.

[6] 吴佩云，马顺彬，莫靖昱. 混纺比对竹浆棉混纺纱条干和毛羽的影响[J].棉纺织技术，2009，37(8)：474-476.

[7] 张瑾. 细纱牵伸对成纱条干均匀度的影响[J].棉纺织技术，2003，31(4)：40-42.

[8] 贺仲雄. 模糊数学及其应用[M].天津：天津科学技术出版社，1983：183-194.

[9] 李杨. 苎麻织物服用性能的模糊综合评判[J].成都纺织高等专科学校学报，2016, 33(3)：106-108.

[10]李伯年. 模糊数学及其应用[M].合肥：合肥工业大学出版社，2007：81-92.

2016-10-20

李杨(1985-)，女，硕士，工程师，研究方向：纺织材料与纺织新产品开发。

TS102.3

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1008-5580(2017)01-0170-04