饰纱的线密度及捻系数对云纹纱成纱影响

高 娜， 李 强，2， 徐伯俊， 刘新金，3， 王广斌

(1.江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏 无锡214122；2.东丽纤维研究所(中国)有限公司,江苏南通226000；3.江苏苏丝丝绸股份有限公司,江苏宿迁223700；4.新疆天山毛纺织股份有限公司,乌鲁木齐830054)

饰纱的线密度及捻系数对云纹纱成纱影响

高 娜1， 李 强1，2， 徐伯俊1， 刘新金1，3， 王广斌4

(1.江南大学生态纺织教育部重点实验室,江苏 无锡214122；2.东丽纤维研究所(中国)有限公司,江苏南通226000；3.江苏苏丝丝绸股份有限公司,江苏宿迁223700；4.新疆天山毛纺织股份有限公司,乌鲁木齐830054)

探讨了饰纱线密度及捻系数对云纹纱成纱外观及质量的影响。在DTM129空心罗拉紧密纺细纱机上纺制7.3 tex的云纹纱，通过改变所用饰纱的线密度及捻系数，即采用5.8～29.2 tex、捻系数为280～440的饰纱，纺制成不同色彩分布的云纹纱。利用MDA1300视频显微镜观察成纱外观，并对其强伸性能、条干、毛羽指标进行测试和对比分析。研究结果表明：云纹纱在纵向上呈现有色纱包缠本色纱的包缠结构，其织物的图案呈现一种云纹彩霞的效果。为保证良好的花式效果及质量，纺制云纹纱时，应选择7.3～9.7 tex、较相应线密度针织用纱正常捻系数低的饰纱。

云纹纱；外观；断裂强力；毛羽；条干不匀率

在面料个性化、时尚化及多样化的今天,传统均一结构色纺纱已无法满足消费者需求,差别化结构色纺纱因此兴起。差别化结构色纺纱是指利用加工过程控制纱线色彩、结构,使其呈现随机或规律性差异化或显著变化,如粗纱“赛络”色纱、AB双色纱、AB竹节纱、段彩纱、彩点纱等[1-2]。但对色纺过程有色纤维的加入产生的可纺性影响规律尚不清楚,未曾有系统研究[3-4]。

本文借鉴前人的研究思想,开发出了外观有断断续续的彩色纤维包缠附着的云纹纱[5-6],其是在综合赛络纺与赛络菲尔纺纺纱方法的基础上开创出的一种新方法。该方法是以无色或浅色粗纱为基纱,颜色明显区别于基纱的有色细纱为饰纱,基于赛络纺的形式同时将基纱与饰纱一并喂入细纱机,进而纺制出外观断断续续的饰纱纤维包缠附着、色彩斑斓的云纹纱。对于色纺纱,合适的工艺对产品质量提升至关重要[7]。经实践分析,发现饰纱的线密度及捻系数等参数对云纹纱成纱外观与质量有着非常重要的影响,所以对饰纱的研究显得尤为重要。

本文通过采用不同线密度及捻系数的饰纱进行纺纱,利用MDA1300视频显微镜观察分析云纹纱成纱及织物外观,并对其强伸性能、条干、毛羽指标进行测试,探究饰纱线密度及捻系数对云纹纱成纱质量的影响,不仅为云纹纱纺纱质量的提高提供了技术支持,优化了云纹纱的纺纱方式,而且为云纹纱的后续研究提供了重要的参考依据。

1 纺纱试验

1.1 纺纱原理

为尽可能使饰纱纤维更好地附着在基纱主体上,本试验在空心罗拉紧密纺DTM129细纱机上进行[8]。在粗纱架上相应地增加1倍细纱吊钩,纺纱原理如图1所示。云纹纱是经由粗纱上导纱杆4、下导纱杆5的无色或浅色粗纱1(基纱),与经由张力控制装置3的有色细纱2(饰纱)在适当的工艺下一同纺得。其中,基纱由细纱机后罗拉7喂入,饰纱由细纱机中罗拉9喂入,分别经由后区和前区进入由前牵伸胶辊10、阻捻胶辊11及内部装有位置固定的吸风插件13的空心罗拉12组成的集聚区；在气流负压的作用下,纤维由边缘向中心转移,实现基纱须条与断裂饰纱纤维的集聚,之后在阻捻胶辊11与空心罗拉12的握持下输出,经加捻卷绕形成云纹纱14。

1.2 仪器与设备

MDA 1300视频显微镜(中国南京米厘特仪器仪表有限公司),一马牌双系统3-5-7G型电脑横机(中国常熟国盛针织机械厂),YG 063型全自动单纱强力仪(中国苏州长风纺织机电科技有限公司),USTER ZWEIGLE HL400纱线毛羽测试仪(瑞士茨威格技术有限公司),USTER®(TESTER5-C800条干均匀度测试分析仪(瑞士乌斯特技术有限公司)。

图1 云纹纱纺纱原理Fig.1 The spinning principle diagram of the cloud yarn

1.3 方案设计

在DTM129空心罗拉紧密纺细纱机上纺制7.3 tex、1 396捻/m的云纹纱,其主要纺纱工艺参数为锭速12 000 r/min、前区钳口隔距2.5 mm、双孔喇叭口隔距2.6 mm、钢丝圈型号U1ULUdr18/0。改变所用饰纱的线密度及捻系数,即采用29.2、14.6、9.7、7.3 tex和5.8 tex、捻系数为280～440的饰纱纺制云纹纱,前期实践发现,不同线密度的饰纱所对应的合适捻系数也不同,饰纱捻系数太小,导致饰纱强力不够,纺纱过程中,饰纱在退绕过程中易断头,很容易在进入牵伸区前断裂,影响顺利纺纱；捻系数过大,饰纱纤维在牵伸区不易被牵切拉断,不能良好伸直从而与基纱进行有效的复合,故根据前期试纺,本试验在不断头的前提下,针对不同的线密度饰纱选取了不同的捻系数,饰纱捻系数偏小掌握,如表1所示。利用MDA1300视频显微镜观察分析其成纱及织物外观,并对其强伸性能、条干、毛羽指标进行测试,研究饰纱线密度及捻系数对云纹纱成纱外观及质量的影响。

表1 饰纱线密度及捻系数Tab.1 Yarn density and twist factor of decorative yarns

1.4 原 料

为保证顺利牵伸及成纱质量,饰纱纤维与基纱纤维主体长度应相近[9-10],而云纹纱的研究现处于初级阶段,故本试验以基础的棉为原料纺制云纹纱,基纱为本色精梳棉粗纱,定量为5.0 g/10m,捻系数为100；饰纱为玫红色精梳棉细纱,线密度为14.6 tex,捻系数为300。

1.5 指标及测试方法

根据成纱质量要求,确定本试验指标为断裂伸长率、断裂强度、3 mm内毛羽根数、3 mm及以上毛羽根数和条干不匀率CV共5项。

采用MDA1300视频显微镜观察纱线的纵向结构。

采用YG 063型全自动单纱强力仪测试单纱断裂强度、断裂伸长率指标,试样夹距500 mm,拉伸速度5 m/min,预加张力0.5 cN。每管纱测试20次。

采用瑞士茨威格的HL400型纱线毛羽测试仪测试毛羽及毛羽变异系数等指标,测试速度400 m/min,测试长度100 m。每管纱测试2次。

采用瑞士乌斯特的UT5-C800条干均匀度测试分析仪测试条干CV值和千米细节、粗节、棉结指标,测试速度400 m/min,测试时间1 min。每管纱测试1次。

所有试样进行测试时,室内相对温度均为20℃,相对湿度均为65%。且在对所有试样进行测试前,按GB/T 6529—2008《纺织品 调湿和试验用标准大气》的规定,均对试样在试验用大气[(20±2)℃,(65±2)%]下进行调湿24 h,使其达到平衡。

各项成纱质量指标对10管纱进行测试,然后记录其测试平均值。

2 结果与分析

2.1 饰纱线密度对云纹纱外观及质量的影响

2.1.1 云纹纱外观的影响分析

分别采用试验方案中不同线密度的饰纱进行纺纱,为完整表达及对比不同线密度的饰纱对云纹纱外观产生的效果,本试验将所纺得的云纹纱织成相应的平纹针织物,使用设备为3-5-7G型电脑横机,利用MDA1300视频显微镜观察织物外观,如图2所示。

图2 不同饰纱线密度下云纹纱织物外观Fig.2 Appearance of cloud yarn fabric under different yarn density of decorative yarns

从图2可以看出,云纹纱织物的图案呈现一种云纹彩霞的效果。当饰纱线密度太大,如饰纱为29.2、14.6 tex时,由于饰纱强力较高,自身不易被牵伸拉断,且对基纱纤维的运动造成较大的阻碍,故其在织物上表现为一簇簇牵伸不断、包裹附着的有色斑点,且饰纱纤维附着牢度差,易掉落,织物表面不均匀等；相对粗特纱而言,饰纱越细,其织物线条越柔和,云纹效果更明显。但当饰纱线密度小到一定程度,比如5.8 tex时,饰纱纤维在基纱主体上附着量减少,布面效果不再明显,达不到云纹纱特有的预期效应。故纺制云纹纱时,为保证良好的花式效果,应选择7.3～9.7 tex的饰纱。

2.1.2 成纱质量分析

根据成纱质量要求,确定本试验指标为断裂伸长率、断裂强度、3 mm内成纱毛羽数量、3 mm及以上成纱毛羽数量和条干CV共5项。实验数据见表2。

表2 不同饰纱线密度下云纹纱成纱质量对比Tab.2 Comparison of cloud yarn quality with different yarn density of decorative yarns

从表2可以看出,当采用不同线密度的饰纱纺制云纹纱时,其成纱强力相差不大,3 mm内的有效毛羽随着饰纱线密度的减小而增加,3 mm以上有害毛羽则随之减少,条干不匀率CV值减小。经研究,云纹纱的成纱机理在于饰纱在前牵伸区的断裂及其断裂后与基纱纤维的共同作用,一方面,当饰纱线密度较大时,喂入前区的纤维根数较多,纤维间总的摩擦力变大,不易使浮游区纤维向前钳口集中,对单根纤维的控制也不利,纤维易形成毛羽裸露在纱体外；另一方面,由于云纹纱饰纱纤维包缠本色纱的特殊结构,随着饰纱线密度的增大,强力增加,越来越不易被拉断。当饰纱不均匀地缠绕在基纱上,导致成纱条干恶化,且饰纱越不易被良好地控制,不易随着捻回的传递卷入纱体,导致较多纤维形成毛羽裸露在外,故云纹纱成纱条干及有害毛羽量与饰纱线密度成正相关。

总之,选择7.3～9.7 tex的饰纱纺制云纹纱,最终成纱外观及质量较优。

2.2 饰纱捻系数对云纹纱外观及质量的影响

2.2.1 云纹纱外观的影响分析

分别采用试验方案中不同捻系数的饰纱进行纺纱,采用MDA1300视频显微镜观察所得云纹纱的不同成纱外观,如图3—图7所示。

图3 29.2 tex饰纱所制云纹纱成纱外观Fig.3 Appearance of cloud yarn spun by 29.2 tex decorative yarn

图4 14.6 tex饰纱所制云纹纱成纱外观Fig.4 Appearance of cloud yarn spun by 14.6 tex decorative yarn

图5 9.7 tex饰纱所制云纹纱成纱外观Fig.5 Appearance of cloud yarn spun by 9.7 tex decorative yarn

图6 7.3 tex饰纱所制云纹纱成纱外观Fig.6 Appearance of cloud yarn spun by 7.3 tex decorative yarn

图7 5.8 tex饰纱所制云纹纱成纱外观Fig.7 Appearance of cloud yarn spun by 5.8 tex decorative yarn

从成纱外观图可以看出,云纹纱在纵向上呈现有色纱包缠本色纱的包缠结构,并且不同饰纱捻系数会对云纹纱外观产生一定的影响。试验显示,同一饰纱线密度下,饰纱捻系数越高,成纱纱体结构越为松散,饰纱纤维附着牢度较差,毛羽裸露较多,纤维伸直度不够；相应的,饰纱捻系数较小时,成纱纱体结构较为紧密,饰纱纤维黏着度、伸直度较好,毛羽较少。

综上,饰纱选择偏低捻系数时,云纹纱成纱纵向结构较好,外观较优。

2.2.2 成纱质量分析

结合测试数据可知,同一饰纱线密度下,所用饰纱捻系数越高,云纹纱成纱3 mm以上有害毛羽越多,条干不匀率越大,但对于成纱强度及断裂伸长率无显著影响。测试结果说明这种方法纺制云纹纱并没有很大程度破坏纱线的强度,这是因为饰纱纤维是包缠在本色纱上的,且其比例较少,有色饰纱在前区被随机拉断,分段包缠,纤维不受牵制,大多处于游离状态,有色部分对强度的贡献程度较小,所以整体上,饰纱的有无以及饰纱的捻系数对纱线强度及断裂伸长率有影响但影响不大。对于成纱毛羽及条干而言,饰纱为细纱,其在细纱机前区中是随机拉断状态,但拉断有难易,饰纱捻系数越大,即其捻度越大,越不易被拉断,继而会较大程度影响到基纱的牵伸运动,进而影响成纱结构。分析认为:一方面,基纱纤维受影响而不能被很好地牵伸,弯钩较多,条干恶化,且纤维在牵伸区内的有效长度减短,导致纤维浮游动程增加,不能良好地控制,造成成纱毛羽增加；另一方面,随着饰纱捻系数的增加,饰纱纤维越来越不易被拉断,即使拉断也较易因捻度大、未伸直而相互缠结,造成纤维集束运动,附着在成纱主体上,造成成纱毛羽增多,条干恶化。

表3 不同饰纱捻系数下云纹纱成纱质量对比Tab.3 Comparison of cloud yarn quality with different twist factor of decorative yarns

总之,纺制云纹纱时,不同线密度的饰纱所选取的捻系数亦不相同,但总体把握为较相应线密度正常针织用纱低的捻系数,从而保证成纱外观及质量。

3 结 论

1)云纹纱织物的图案呈现一种云纹彩霞的效果。当饰纱线密度较大时,织物上表现为一簇簇包裹堆集的有色斑点,且饰纱纤维附着牢度差,易掉落,织物表面不均匀；但当饰纱线密度小到一定程度时,饰纱纤维在基纱主体上附着量减少,布面效果不再明显,达不到云纹纱特有的预期花式效应。成纱质量方面,当采用不同线密度的饰纱纺制云纹纱时,其成纱强力相差不大,3 mm内的有效毛羽随着饰纱线密度的减小而增加,3 mm以上有害毛羽则随之减少,条干不匀率减小。故纺制云纹纱时,为保证良好的花式效果及质量,应选择7.3～9.7 tex的饰纱。

2)云纹纱在纵向上呈现有色纱包缠本色纱的包缠结构,并且不同饰纱捻系数会对云纹纱外观产生一定的影响。同一饰纱线密度下,饰纱捻系数越高,成纱纱体结构越为松散,饰纱纤维附着牢度较差,毛羽裸露较多,纤维伸直度不够。成纱质量方面,同一饰纱线密度下,所用饰纱捻系数越高,成纱3 mm以上有害毛羽越多,条干不匀率越大,但对于成纱强力无显著影响。总之,纺制云纹纱时,总体把握为较相应线密度正常针织用纱低的捻系数,从而保证成纱外观及质量。

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Effect of density and twist factor of decorative yarns on appearance and yarn quality of cloud yarn

GAO Na1,LI Qiang1,2,XU Bojun1,LIU Xinjin1,3,WANG Guangbin4
(1.Key Laboratory of Eco-Textiles,Ministry of Education,Jiangnan University,Wuxi 214122,China；2.Dongli Fiber Research Institute(China)Co.,Ltd.,Nantong 226000,China； 3.Jiangsu Spcc-silk Co.,Ltd.,Suqian 223700,China；4.Xinjiang Tianshan Wool Textile Co.,Ltd.,Urumqi 830054,China)

The effects of yarn density and twist factor of decorative yarns on the appearance and yarn quality of cloud yarn were discussed.7.3 tex cloud yarns were spun on DTM129 hollow roller compact spinning frame.Through changing yarn density and twist factor of decorative yarns(i.e.5.8-29.2 tex,twist factor of 280-440),cloud yarns with different color distribution were spun.MDA1300 video microscope was used to observe the appearance of cloud yarn.Meanwhile, the tensile property, evenness and hairiness of yarns were tested and analyzed comparatively.The results show that cloud yarn presents a wrapped structure in the longitudinal direction and its fabric presents the moire effect of rosy clouds.In order to guarantee better fancy effect and quality,we should choose decorative yarns of 7.3-9.7 tex and a lower twist factor.

cloud yarn； appearance； breaking strength； hairiness； yarn unevenness

TS104.7

A

1001-7003(2017)11-0013-06 引用页码：111103

2017-01-03；

2017-09-23

中国博士后科学基金项目(2015M581722)；江苏省博士后科研资助计划项目(1501146B)；江苏省自然科学基金项目(BK20151359)；江苏省产学研项目(BY2015019-10,BY2016022-27)；江苏省科技成果转化项目(BA2014080)；纺织服装产业河南省协同创新项目(hnfx14002)；广东省产学研项目(2013B090600038)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(苏政办发[2014]37号)；江苏省先进纺织工程技术中心基金项目(XJFZ/2016/4)

高娜(1992-),女,硕士研究生,研究方向纺纱新技术。通信作者:徐伯俊,教授,wxxbj＠sina.com。

10.3969/j.issn.1001-7003.2017.11.003