有色涤纶/莱麻/圣麻/棉纤维混纺段彩弹力彩点竹节纱产品的开发与生产实践

赵 博 石陶然

1. 中原工学院 纺织学院(中国)2. 河南南阳纺织集团有限公司(中国)

近几年来，随着科学技术的飞速发展和纺织品市场的不断变化，尤其是纺织原料的不断更新，花式竹节纱以其独特的结构、丰富的色彩等特点，在全球竞争激烈的市场上具有极强的竞争力和市场占有率及开发应用价值。段彩弹力彩点竹节纱为一种新型花式纱线，它具有不规则的竹节式粗细节，在普通单纱的长度方向上，产生具有一定规律的粗节，这种粗节符合一定的要求和标准范围。粗节分布参数是纺纱工艺设计中不可缺少的，且有一个十分重要的参数。用竹节纱加工的织物具有独特的立体花式效果[1-2]，布面呈现出无规律竹节波纹，有明显的凹凸立体感和醒目的颗粒状，质地风格挺括且手感柔软。彩色涤纶结子艳丽美观，风格独特。竹节纱的特性使其能赋予织物迷幻多变的色彩，风格独特，灵活多样，而且悬垂性佳，透气性好，加上竹节纱长度、细度、粗度和间距不一的不规则分布，所得纱织物更加丰富多彩，倍受市场青睐，它的开发和研制具有较高的附加值。

本文结合企业的实际生产情况，根据纤维性能特点、前纺车间半制品质量、纺纱工艺参数等，利用有色涤纶纤维、莱麻纤维、圣麻纤维和棉纤维，开发系列混纺段彩弹力竹节纱线，并测试纱线的质量，分析影响段彩弹力彩点竹节纱质量的各种因素，探讨生产有色涤纶/莱麻/圣麻/棉纤维混纺段彩弹力彩点竹节纱所需采取的有效技术措施，以便为企业进一步开发新产品提供一定的参考。

1 纤维性能、纱线规格及工艺流程

1.1 原料性能

有色涤纶纤维：15种涤纶纤维，颜色有黑、咖啡、棕、绿和黄等，线密度1.50 dtex，长38 mm，平均强度4.34 cN/dtex，平均含油率1.3%～1.5%。

圣麻纤维：线密度1.5 dtex，长38 mm，干断裂强度2.71 cN/dtex，湿断裂强度1.73 cN/dtex，干断裂伸长率25.82%，湿断裂伸长率27.62%，超长纤维率0%，倍长纤维率0%，含油率0.15%，回潮率12.7%，质量比电阻1.0×108Ω·g·cm-2。

氨纶丝线密度为40 D(44 dtex)，断裂强度0.68 cN/dtex，断裂伸长率758%，伸长不匀率4.0%，质量不匀率0.78%，含油率3.16%，具有线密度小、强度大、模量大、比重小、染色性和固色性好等优点，氨纶长丝受力拉伸后，具有较大的回缩力。氨纶丝线密度越大，竹节纱弹性越好；氨纶丝含量越高，竹节纱弹性越大。通常氨纶丝含量控制在5%～12%(质量分数)。

原棉性能：2.0级，主体长度>29 mm，短绒率0.85%，线密度1.48～1.53 dtex，成熟度系数1.63，棉结23～24粒/g，均匀度1 260，单纤强力3.36～3.42 cN，疵点数40～44个/g，品质指标约为2 960。

莱麻纤维属于一种功能性纤维，不仅具有手感柔软、强力大、伸长率大、吸湿性和回潮率大等特点，而且还具有抗菌、抑菌、杀菌、除臭等功能，其性能测试结果如表1。

1.2 纺纱前预处理

为提高纤维的可纺性，在有色涤纶纤维上喷洒适量的水和抗静电剂，以确保成纱具有良好的质量。

1.3 纱线品种和规格

本文开发了有色涤纶纤维、莱麻纤维、圣麻纤维和棉纤维混纺段彩弹力竹节纱：品种1(28.3 tex+4.4 tex);品种2(19.7 tex+4.4 tex)、品种3(18.5 tex+4.4tex) 和品种4(16.5 tex+4.4 tex)。

表1 纤维的主要物理性能

根据混纺段彩弹力彩点竹节纱的加工特点，对FA502A型细纱机进行改造。段彩纱采用两根粗纱(A1粗纱、B2粗纱)加工而成，A1粗纱作为基纱连续喂入，B2粗纱作为饰纱间歇喂入。有色涤纶纤维粗纱使用黑、咖啡、棕、绿和黄5种涤纶纤维，其混纺比分别制成纯色与5种纤维质量比各占20%的混纺纤维卷，在清花工序中的圆盘抓棉机上进行混合，并加工为多种有色涤纶纤维卷。然后，经梳棉工序、并条工序、粗纱工序加工成一种粗纱；莱麻纤维、圣麻纤维和棉纤维粗纱混纺比：品种1和2为40/30/30；品种3和4为50/25/25，在并条工序，采用条混加工方法生产另一种粗纱。

1.4 纺纱工艺流程

有色涤纶纤维：FA002A型圆盘式抓棉机×2→FA016A型自动混棉机→FA106型豪猪式开棉机(附A045型凝棉器)→A062型电器配棉器→FA046A型振动棉箱×2→FA141A型成棉机×2→FA201型梳棉机→FA302型并条机(二道)→FA423A型粗纱机→粗纱(2)→B2粗纱。

莱麻纤维：FA002D型圆盘式抓棉机×2→FA016A型自动混棉机→FA106型豪猪式开棉机(附A045型凝棉器)→FA106A型梳针滚筒开棉机→A062电器配棉器→FA046A型振动棉箱×2→FA141型成棉机×2→FA201型梳棉机→条子(1)。

圣麻纤维：FA002A型圆盘式抓棉机×2→FA022型多仓混棉机(或FA016A型自动混棉机)→FA106型豪猪式开棉机(附A045型凝棉器)→A062型电器配棉器→FA046A型振动棉箱×2→FA141A型成棉机×2→梳棉FA201型梳棉机→条子(2)。

棉纤维：FA002A型圆盘式抓棉机×2→TF30A型重物分离器(附FA051A型凝棉器)→FA016A型自动混棉机(或FA022型多仓混棉机)→FA106型豪猪式开棉机(附A045型凝棉器)→A062型电器配棉器→FA046A型振动棉箱×2→FA141A型成棉机×2→FA201型梳棉机→FA306型并条机(棉预并)→FA334型条卷机→FA261型精梳机→条子(3)。

条子(1)+条子(2)+条子(3)：FA302型并条机(三道)→FA423A粗纱机→粗纱(1)→A1粗纱。

混合：粗纱(1)+粗纱(2)→FA502A细纱机(经过改造)→1332M型络筒机→成包。

彩点的加工设备由A186型梳棉机改装而成，将有色涤纶纤维搓成结子，分别以2.0%、 2.5%、 3.0%、 4.0%、 5.0%的质量比，在FA016A型自动混棉机上喂入，然后经过混纺后，制成混纺段彩弹力彩点竹节纱。

1.5 段彩纱生产原理

加工段彩纱时，采用两根粗纱，其中A1粗纱是连续喂入的，它经过一道牵伸作为基纱喂入，B2粗纱作为饰纱间歇喂入，经过两道牵伸混合纺制而成，如图1所示。加装一套氨纶丝积极喂入装置和竹节纱装置，使氨纶丝喂入前钳口后与竹节纱汇合纺制有色涤纶/莱麻/圣麻/棉纤维混纺段彩弹力竹节纱[3-5]。

1—前罗拉； 2—中罗拉； 3—后罗拉； 4—喂入饰纱(B2粗纱)； 5—喂入饰纱喇叭口； 6—喂入基纱(A1粗纱)； 7—喂入基纱喇叭口； 8—导纱钩； 9—钢丝圈； 10—钢领； 11—芯纱导纱轮； 12—退绕罗拉； 13—芯纱筒子图1 段彩纱纺纱牵伸示意图

在摇架上方安装一导丝轮，喂入氨纶丝以纺制段彩弹力包芯纱。在生产过程中，为了确保纱线质量稳定，中罗拉和后罗拉后面都需安装口径大小合适的喇叭口，在中后罗拉后面采用大口径单眼喇叭口[6-9]。段彩纱纺纱过程中粗纱喂入示意图如图2所示。

图2 粗纱喂入示意图

2 各工序纺纱工艺技术要求

2.1 清花工序主要工艺特点(莱麻纤维)

为确保生产顺利进行，清花工序要采用多开松、匀混合、多回收、少落棉、薄喂入、中隔距、轻打击、少损伤、防缠绕、小伸长和无破洞等技术措施，提高小车环转效率，小车下降距离和刀片伸出肋条距离应合理控制，打手与尘棒间的隔距应适中掌握，降低各打手速度，减少纤维损伤，避免纤维纠缠，减少开松打击力度和棉结产生的几率。各单机运转效率需配置好。合理设置自调匀整参数，确保棉卷质量稳定；降低主要部件的速度，保护纤维，控制落棉量，降低成本。其主要工艺参数：FA002D型圆盘式抓棉机的打手速度控制在535～580 r/min，刀片伸出肋条距离控制在2.1～3.8 mm，抓棉机小车速度控制在2.00～2.95 r/min， FA016A型自动混棉机打手速度为405～486 r/min， FA106A型梳针滚筒开棉机打手速度为400～477 r/min，打手-给棉罗拉隔距控制在10～16 mm， FA141型成棉机综合打手速度控制在800～970 r/min，棉卷干质量约为396 g/m，棉卷伸长率控制在1.10%以下。

2.2 梳棉工序主要工艺特点(莱麻纤维)

梳棉工序采用中定量、中速度、偏大隔距、多梳理、少打击及快转移等技术措施；根据纤维的特点，采用合适的配套针布，以减少棉结和短绒数量；采用较大的锡林与刺辊表面速度比，以提高分梳效果，降低纤维损伤和产生短纤维的几率，减少生条短绒率和棉结数量；盖板与锡林之间的隔距应偏大控制，减少纤维在两针面之间的浮游和搓揉，以降低生条棉结数量；因纤维之间的抱合力小，生条定量应适当增加，安装导棉装置，解决棉网云斑、破洞、烂边和破边等问题，提高棉网清晰度；盖板速度应适当掌握，可以减少盖板花和车肚落白数量；棉网张力应适当，不能过大或过小，以提高生条条干的均匀度。

主要工艺参数：生条定量19.8～23.5 g/min， 锡林速度310～360 r/min，道夫速度20.5～25.8 r/min， 刺辊速度610～860 r/min，棉网牵伸倍数1.230～1.357倍，盖板速度60～87 mm/min，给棉板-刺辊隔距0.24～0.27 mm， 刺辊-锡林隔距0.13～0.16 mm， 锡林-盖板间隔距(mm)为0.43、0 .38、 0.35、 0.35、 0.38，小漏底隔距(mm)进/出9.7/8.8，生条重量不匀率控制在2.5%以下，条干不匀率控制在3.15%以下。

2.3 并条工序主要工艺特点(莱麻/圣麻/棉纤维)

并条工序应遵循小张力、匀牵伸、顺牵伸、不缠绕、少静电、中定量、中速度的工艺原则，合理选择后区牵伸工艺配置，有助于弯钩纤维的伸直平行，改善条干水平，降低质量不匀率；使用新型抗缠绕胶辊和抗静电胶辊，适当缩短胶辊和罗拉的清洁周期，并加强管理，定期磨砺胶辊，防止须条缠绕胶辊和罗拉等，确保熟条质量稳定；三道并条机采用自调匀整装置，以降低重不匀率和改善条干均匀度水平；严格执行操作工艺，加强运转和设备管理工作，做好清洁工作，定期检查各部件的清洁情况，确保圈条斜管的光滑和干净；罗拉隔距、加压量和定量大小要合理配置，确保牵伸顺利进行，有利于改善熟条内在质量和外在质量，降低重不匀和改善条干均匀度水平。并条工序工艺参数见表2。

表2 并条工序主要工艺参数

2.4 粗纱工序主要工艺特点(莱麻/圣麻/棉纤维)

粗纱工序应采用中捻度、中后区牵伸倍数、小伸长、不打滑、匀牵伸、稳卷绕。采用较大的轴向和径向的卷饶密度，可保持粗纱的均匀度和外在质量，加强对粗纱条光洁度的管理；严格控制粗纱张力伸长，确保小、中、大纱筒的粗纱及前后排粗纱张力一致，减少意外牵伸和粗、细节的形成；粗纱定量偏小掌握，这样在细纱机上牵伸时，牵伸倍数较小，可加强摩擦力界对纤维的有效控制，减少移距偏差，提高细纱的条干均匀度，降低质量不匀率；粗纱捻度应适中，以增加纤维之间的摩擦力、抱合力和紧密度，确保成纱质量稳定。粗纱工序主要工艺参数分别见表3。

表3 粗纱工序主要工艺参数

2.5 细纱工序主要工艺特点及关键技术

2.5.1 段彩纱装置及原理

段彩纱由基纱和饰纱组成，它们是由不同性能、颜色的纤维混合而成，饰纱有规律或无规律地分布在基纱上。FA502A型细纱机属于三罗拉牵伸机构，通过安装段彩纱HZ-DC2A装置，使后罗拉间歇性转动，即将从后罗拉喂入的饰纱(有色涤纶)间歇性喂入，并与中罗拉喂入的基纱(莱麻/圣麻/棉纤维)混合以达到段彩效果。在摇架上方安装导丝轮，喂入氨纶丝以纺制段彩弹力纱[10-11]。

2.5.2 竹节纱装置及原理

通过技术改造，将氨纶包芯纱装置与MLF型步进电机驱动竹节纱装置同时安装在FA502A型细纱机上，同时加装氨纶长丝喂入装置和预牵伸装置，使长丝经过喂入装置后，经过导纱喇叭口进入前钳口，与通过牵伸装置的粗纱条相遇，然后从前罗拉握持钳口处输出，最后经过导纱钩、钢丝圈和钢领加捻与卷饶等，形成色彩丰富、形态变化多样的段彩弹力彩点竹节纱。改造后的设备既能生产包芯纱，又能生产竹节纱和弹力竹节纱。

段彩弹力彩点竹节纱的生产原理是将纺段彩纱、彩点纱、包芯纱和竹节纱的原理结合起来，在改造过的细纱机上加工纱线。氨纶丝经退绕机构后，经一定的预牵伸，再通过导丝轮，从前中罗拉后面的位置积极喂入，与从牵伸区中输出的两种粗纱须条相遇后汇合为一体，最后经过导纱钩、钢领和钢丝圈等加捻后，形成段彩弹力彩点竹节纱。

2.5.3 设计方法、要求和风格特征

设计段彩纱时，一方面需根据纱线的特点及面料的风格特征等合理选择节型，节型取值范围为1.0～20.0，节型越小，其坡度越缓和；另一方面需考虑节粗的大小和要求。

——加工普通段彩纱： 节粗通常为0.6～1.0，主体纱(基纱)和辅助纱(饰纱或彩纱)的粗纱定量可以有差异，但不能太大。一般情况下，可以采用常规方式和智能方式进行纱线加工。

——加工等密度段彩纱： 节粗通常为0.5～0.6，主体纱(基纱)和辅助纱(饰纱或彩纱)的粗纱定量需一致，不能有差异。一般情况下，可以采用常规方式和智能方式进行纱线加工，并确保获得等密度的纱线。

——加工段彩竹节纱： 节粗通常大于1.0，主体纱(基纱)和辅助纱(饰纱或彩纱)的粗纱定量可以有差异，但不能太大。一般情况下，可以采用常规方式和智能方式进行纱线加工。

——加工单竹节段彩纱： 竹节的节粗通常要求大于1.0，段粗为0.6～1.0，主体纱(基纱)和辅助纱(饰纱或彩纱)的粗纱定量可以有差异，但不能太大。只能采用常规方式进行纱线加工。

2.5.4 工艺参数

在加工段彩弹力彩点竹节纱时，首先需对FA502A型细纱机进行改造，采用CCZ型段彩竹节纱组织，并安装氨纶包芯纱装置。由于辅助粗纱定量小，有利于辅助粗纱断裂干净，设计主体纱和辅助纱的定量时，两者有差异，但不应过大，避免影响段彩纱的风格特征。辅助粗纱的捻系数、定量适中，后区罗拉隔距不能过小，以加强对纤维的有效控制，使辅助粗纱的断口纤维整齐，纤维之间的抱合力不减弱，断口纤维数量少，断裂充分和完整，有助于辅助粗纱被主体纱全部带入主牵伸区，减少段彩纱的毛乱、粘带、散失、拖尾、疵点和色差等不良现象。后区罗拉隔距大小应适当，辅助粗纱喂入喇叭口口径大小应适中，以使后罗拉停止喂入的稳定性得到提高，使辅助粗纱断裂后在细纱后区处于伸直状态，并被主体纱全部顺利地带入主牵伸区，避免辅助粗纱在喂入喇叭口处发生弯曲堵塞等不良现象。

后区牵伸倍数对有色涤纶/莱麻/圣麻/棉纤维混纺段彩弹力彩点竹节纱的影响很大，为了减少成纱细节数量，后区牵伸倍数应控制在1.02～1.17倍，从而提高细纱的整体质量。由于粗纱捻度偏大，所以细纱机后区罗拉隔距应偏大，以减小牵伸力。捻度应适当偏大，原则是不产生断头和硬头，防止外包纤维松脱，增加纤维之间的抱合力。氨纶丝预牵伸影响纱的强力和伸长，两者之间呈反比例关系。通常，牵伸倍数选择3～4，确保氨纶丝不断裂。采用软弹中硬度胶辊，使用镀氟或镀铬钢丝圈，确保与锭速合理搭配，并适当缩短钢丝圈的调换周期；钢丝圈上不允许有毛刺和沟槽，否则容易产生缺芯等不良现象，生产中要防止无外包覆纤维、无芯和跑偏等不良现象；采用适度偏小的锭速和车速，保持通道光洁无毛刺；细纱车间保持适当而稳定的温湿度，减小纺纱张力及张力波动，有利于减少断头率[12-13]。培养挡车工的质量意识，一旦发现无节纱、疵品纱、“大肚”竹节纱等不合格的纱线，立刻通知车间有关人员及时采取措施。还应提高挡车工操作水平，加强巡回检查工作，定时对粗纱喂入部分进行检查，避免辅助纱(饰纱或彩纱)不能有效地喂入主牵伸区；做好清洁工作，减少纱疵。细纱工序主要工艺参数见表4所示。

表4 细纱工序主要工艺参数

3 成纱质量情况

通过反复试验和分析，采用前文的工艺技术措施后，顺利地纺出有色涤纶/莱麻/圣麻/棉纤维混纺段彩弹力彩点竹节纱。不同混纺比段彩弹力彩点竹节纱的主要质量指标如表5所示。

表5 段彩弹力彩点竹节纱的质量情况

4 结语

通过对FA502A型细纱机进行技术改造，将纺段彩纱、彩点纱、包芯纱和竹节纱的原理方法结合，顺利纺制出有色涤纶/莱麻/圣麻/棉纤维混纺段彩弹力彩点竹节纱。段彩弹力彩点竹节纱属于一种新型花式纱线，该产品将有色涤纶、莱麻纤维、圣麻纤维和棉纤维这4种不同性能的纤维混合在一起，取长补短，充分发挥出有色涤纶、莱麻纤维、圣麻纤维和棉纤维独特的优良性能。该竹节纱产品可广泛用于加工高档服装面料。