转杯断续复合色纺纱的研制

苏玉恒,朱进忠,王君兰,杨 莉

(1.河南工程学院 纺织新产品开发河南省工程实验室,河南 郑州450007;2.郑州市君友纺织品织造有限公司,河南 郑州450048)

随着中国纺织产业结构的不断优化转移,除了不断提高优质棉纱线和多组分非棉纱线的比重外,开发新型结构纱线和花色纱线已经成为许多企业产品开发的重要方向[1],很多研究机构和专业院校也投入科研力量开展新型纱线的技术研发。有将花式纱与色纺技术相结合开发出竹节花色纱、段彩色纺纱、花色包芯线等;也有利用传统环锭纺的加工特点,在进行简单设备改造基础上开发出的断续复合纱,如隆纹纱、云纹纱、丝雨纱等[2－3]。江南大学开发的多通道数码纺纱技术使纱线在色彩和结构变化上更加多变[4],这种新型纱线的开发在环锭领域发展的同时,也延伸到了转杯纺纱领域[5－6],在多年前转杯复合包芯纱、竹节纱研究的基础上,基于多通道的花式数码转杯纺纱技术也日渐成熟[7]。而转杯纺纱作为粗特纱领域占主导地位的纺纱方法,在纺纱产业中占较大比重,因此在不改造转杯纺设备的条件下设计开发新型纱线,是产品多样化的一种路径。

提出了在转杯纺纱机上,不对设备做任何改造,通过对转杯纺工艺和喂入饰纱的优选,试制出了彩色断续复合纱的方法。

1 纺纱原理

所谓断续复合纱是在纺纱的某个环节,在原有基纱喂入的基础上,增加一个以上的饰纱喂入,采用主动或被动的方法,使喂入的饰纱断裂为随机的长度片段附着在基纱表面,形成沿纱线长度方向断续出现彩色片段的复合彩色纱线[8]。例如隆纹纱便是在细纱机上将饰纱与粗纱同时喂入牵伸系统,利用细纱的高倍牵伸将饰纱牵切为随机片段,捻附在纱体表面纺制而成。转杯纺纱机虽然没有罗拉牵伸系统,但在给棉罗拉和分梳辊之间却存在1 000倍以上的梳理牵伸,可将须条和饰纱梳断,再进入转杯后合梳形成复合纱。本文所采取的方法是在转杯纺纱时,将一定根数的饰纱与棉条一起直接通过给棉罗拉喂入纺纱器,进入分梳辊,饰纱会在喂给罗拉和分梳辊之间速度差产生的张力和分梳力作用下被牵断,断裂后的饰纱一部分与须条一起被分梳辊梳理成单纤维状态,与棉纤维混合;一部分没有被分梳辊分梳开的饰纱片段则附着在基纱上,还有一些较大片段会被纺纱器的排杂系统排出机外,最终纺制出的纱条具有深浅、长短随机变化的彩色复合效果。

2 纺纱工艺关键技术

根据成纱机理和试制分析,影响纺纱正常进行和成纱效果的关键因素是饰纱性能和根数选择、转杯分梳辊参数选择等。

2.1 饰纱选择

2.1.1 性能

饰纱的主要影响因素是纱线的强度和捻度。与环锭复合纱对饰纱的要求一样,转杯纺复合纱的饰纱同样要求“牵必断,不脱散”,但同时由于转杯纱采用的是分梳辊梳断的方式,在加工过程中,对饰纱强力的要求更低,而对捻度的要求则更高些,由于喂棉罗钳口的握持力没有细纱罗拉高,且转杯纺喂入棉条的线密度更高,造成喂棉罗拉对饰纱的握持力足,而分梳辊转速较高,对纱条的拉牵冲击较大。当饰纱强力较高时,未断裂的饰纱将出现缠绕分梳辊现象,不仅无法成功纺出复合纱,也使正常纺纱难以进行,甚至损坏分梳辊,即使有时纺纱能正常进行,若强力不合适,也会出现间歇性缠绕分梳辊现象。因此在纺纱的试纺阶段应密切关注分梳辊的工作情况。

饰纱必须有较高的捻度,目的主要是为了防止饰纱的脱散,从而影响装饰的效果,但捻度提高后也会带来断裂的问题,或断裂的片段过长而被排杂系统排出,影响到成纱效果。为适应这种低强高捻的需要,在饰纱的原料选择和线密度设计上应采取适当的措施。受试验条件限制,本次试制选取的是表1所示的3种饰纱,但在实际纺纱时,1号和3号饰纱均不能够正常成纱,最终完成试制的是2号饰纱。因此饰纱宜选择棉型转杯纺纱线。

表1 饰纱参数

2.1.2 根数

饰纱根数的选择影响到纺纱过程和成纱效果。受转杯纺纺纱特点的影响,转杯复合纱纺制时喂入的饰纱并不能全部完整保留下来,形成明显的彩色纱段。而是一部分会被分梳辊分解成单纤维混入纱条形成混色效果,还有一部分会被当成杂质排出,因此在纺纱时纺纱器会有较多的彩色纱段落棉,这样就造成饰纱的利用率下降,当采用单根饰纱喂入时效果不明显。通过逐步增加根数的办法进行了试纺,当增加到4根后,产生牵不断和严重分梳辊缠绕现像。图1为分别采用1、2和3根饰纱时的成纱效果,可以直观的看出1号、2号、3号纱线的蓝色程度依次加深,彩色纱断数量依次增多。

2.1.3 颜色

颜色的选择与成纱效果有关。一般应根据产品需求进行选择,同时考虑转杯复合纱的彩色片段并不像环锭纺纱那样突出,而由色彩突出的片段与混色片段相融合的效果,片段间似有渐变过渡的状态,因而适合具有混沌朦胧效果的产品。

图1 复合纱的成纱效果

2.2 工艺参数

2.2.1 饰纱喂入

如图2所示,转杯断续复合纱的饰纱喂入一般生头时随棉条一起喂入集棉器,由结棉罗拉牵引进入纺纱器,不需要专门的喂入机构,为缩短饰纱喂入的距离,防止意外脱圈、纠缠、断裂,也可以在条筒一侧安放支架,放置纱筒,以保证饰纱顺利退绕喂入。

图2 转杯断续复合纱成纱工艺示意图

2.2.2 工艺参数设计

转杯纺关键工艺参数在分梳辊,较快的分梳辊速度对断裂饰纱有利,但饰纱的断裂纱段易被分解或排出机外,影响成纱效果;过慢的分梳辊速度则对拉断饰纱不利,同时也不利于纤维向转杯转移。因此在进行纺纱时,应仔细观察成纱效果和排杂内容,同时关注分梳辊的缠绕等因素对分梳辊速度进行优选,条件许可的情况下也可以对分梳辊的齿密进行优选,本文仅对分梳辊的转速进行了调整优选。转杯纺所用工艺参数是：细纱干定量6.31 g/100 m;总牵伸倍数60.9;捻系数441;给棉罗拉转速9.37 r/min;分梳辊转速7 193 r/min;引纱速度174.7 r/min。

3 彩色复合纱效果分析

3.1 分析方法

分别随机从1号、2号、3号纱线中各取出1 m,数出1 m纱线上的彩点个数,取样180次,得出各纱线彩点个数的频率分布。

随机从纱线某处量取,连续记下每相邻2个彩点之间的间距,得出180个数据,做出直方图,分析纱线彩点间间距分布状态。

随机从纱线某处量取,连续记下每个彩点的长度,得出180个数据,做出直方图,分析纱线彩点长度的分布状态,对纱线彩点长度的总体分布状态进行推断。

3.2 效果评价

3.2.1 彩点个数

表2为3个试样每米纱线上彩色纱段数的分布情况。根据表2数据可以得出,随着饰纱喂入根数的增加,纱线每米的彩点个数会随之减少,但每米彩点的个数不少于5个。

表2 每米纱线上彩点个数分析 单位：个·m-1

3.2.2 彩色纱段间距

图3－图5是1～3号纱样的彩色纱段间距分布的频率直方图。从彩色纱段的间距分布情况看出,1号纱样彩色纱段间距分布的范围在0.5～21.4 cm之间,较为集中的长度在0.65～5.85 cm之间,平均长度4.65 cm;2号纱样彩色纱段间距分布的范围在0.5～21.5 cm之间,较为集中的长度在0.5～5.65 cm,平均长度4.37 cm;3号纱样彩色纱段间距分布的范围在0.5～13.7 cm之间,较为集中的长度在0.45～5.75 cm,平均长度3.66 cm。

3.2.3 彩色纱段长度

图6－图8是1～3号纱样的彩色纱段长度分布的频率直方图。从彩色纱段的长度分布情况看,1号纱样彩色纱段长度分布的范围在0.45～9.65 cm之间,较为集中的长度在0.45～5.05 cm,平均长度3.11 cm;2号纱样彩色纱段长度分布的范围在0.45～11.95 cm之间,较为集中的长度在0.45～5.05 cm,平均长度3.27 cm;3号纱样彩色纱段长度分布的范围在0.45～11.95 cm,较为集中的长度在2.75～9.65 cm,平均长度6.71 cm。

图3 1号纱样上彩色纱段间距分布

图4 2号纱样上彩色纱段间距分布

图5 3号纱样上彩色纱段间距分布

3.2.4 总体比较

从彩色纱段的参数分布情况看,彩色纱断的分布具有较强的随机性,符合段彩纱的特征。表3汇总了彩色纱段的主要特征参数,从对比结果可见,随着喂入饰纱根数的增加,转杯断彩复合纱的彩点分布越紧凑,彩点长度增加,外观上看蓝色程度越深。

图6 1号纱样上彩色纱段的长度分布

图7 2号纱样上彩色纱段的长度分布

图8 3号纱样上彩色纱段的长度分布

表3 彩色纱段特征参数汇总

4 结语

在转杯纺纱机上通过与须条一起喂入彩色饰纱来纺制具有段彩效果的复合纱是可行的,并不需进行专门的设备改造,纺纱工艺简单易于实现。经筛选性能合适的饰纱后,喂入不同根数的饰纱纺制出具有随机分布的彩色纱段的复合纱,彩色纱段长度、间距、数量随机分布,且有部分饰纱被分梳辊分解后与基纱纤维混色形成朦胧过渡效果,具有特殊的深浅变化外观。在纺制过程中通过改变喂入饰纱的根数,可以使彩色纱段的分布特征有所变化,从而可以丰富产品的种类,也可以尝试喂入2～3个不同颜色的饰纱,纺制更加多彩的产品。在纺纱过程中对纺纱影响最大的因素是饰纱的筛选,特别是纱的种类、强力和捻度等;而分梳辊转速的优选是保证纺纱顺利进行、减少饰纱损失和获得最佳效果的手段。从纺纱过程和成纱效果来看,复合纱在纺制过程中易出现缠绕分梳辊现象,初期缠绕对成纱影响不大,在连续长时间生产情况下,会使成纱质量下降,成纱棉结、粗节增多,直至不能正常纺纱,也可能损伤分梳辊,因此初期对饰纱强度和分梳辊转速的优选非常重要;成纱效果方面,分梳辊对饰纱的分解作用较强,复合纱彩色纱段的色彩并不一致,较多纱段颜色会比正常饰纱浅且细,较长片段的色纱段色彩会较为突出。因此转杯复合纱的纺制仍需在工艺上进行较多的优化。