假捻器对山羊绒/棉转杯混纺纱性能的影响

2020-07-09李保荣

纺织高校基础科学学报 2020年2期

李龙,李保荣,宋红

(西安工程大学纺织科学与工程学院,陕西西安 710048)

0 引言

山羊绒是高端的天然纺织材料,具有吸湿性佳、手感好、亲肤性好等优点[1]。棉纤维不仅具有良好的亲肤性，而且是天然纤维中最重要、产量最大的纺织材料之一,全球2016—2017年棉产量224万t[2]。棉纤维的价格相对较低,山羊绒纤维的价格较高。这2种天然纤维混纺加工后制成的纺织品可以降低产品成本,且兼具2种纤维的优良特性。与环锭纱相比较,转杯纺具有耐磨性好、弹性强、膨松性好、纺纱效率高的优点。近些年,国内对转杯纺纱的研究成果不断增加[3]。Lin等[4-5]改变传统纤维输送通道的结构,减少涡流,伸直纤维量增加25.55%,转杯纱的强度与条干均匀度提高。杨瑞华等[6]对常规转杯毛纺设备上的喂入部分进行改造,同时喂入3种颜色的羊毛粗纱,加工混色转杯纱。Patil等[7]通过设计纺纱元件如转杯沟槽形式和阻捻头,改变转杯纱毛羽,以改进纱线柔软度。关于山羊绒、棉纤维转杯纺纱的研究,李桂付等[8]采用二次通用旋转组合设计方法对转杯速度、分梳辊速度、捻系数进行优化,研究棉/羊绒/绢丝的转杯纺纱性能。卢海兵[9]优化了棉纺设备加工纯羊绒转杯纺纱的工艺流程。韩伟等[10]分析纺杯直径、转杯速度对羊绒/pindral纤维/精梳棉的转杯纱纺纱性能影响。张会青等[11]研究了三组分羊绒转杯纱的基本纺纱流程与纱线性能。在转杯纺纱中,假捻器是转杯纺纱中的重要元件,假捻器的存在不仅赋予了纱条一定的假捻,而且不同类型的假捻器也会带来不同的假捻效果[12]。刘玉森等[13]研究了分梳辊、阻捻盘等部件对苎麻/棉转杯纱性能的影响。杨玉广等[14]指出U型假捻效果较低,对纱线表面摩擦小,纱线表面毛羽较少,表面光滑,可主要用于机织纱。秦彩霞等[15]比较假捻器对精梳落毛转杯纱性能的影响。本文为适应市场消费需求,降低生产成本,研究低比例山羊绒与棉纤维的转杯纺纱。

1 实验

1.1 原料

实验所用山羊绒纤维的平均细度15.6 μm,平均长度32 mm。棉纤维主体长度30 mm,细度1.61 dtex。

1.2 假捻器类型

4槽金属假捻器,曲率半径7 mm;盘香式陶瓷假捻器,曲率半径7 mm; 光滑金属假捻器,曲率半径7 mm。

1.3 纺纱工艺流程

选定混纺比12/88的山羊绒/棉纤维。纺纱前,对山羊绒纤维加和毛油水(油水比1∶6),控制山羊绒回潮率25%±3%,之后盖上塑料膜闷放14 h,再将山羊绒纤维与棉纤维混合。纺纱流程见图1。

依据公式(1)计算理论纺纱极限细度[16]

(1)

式中:T为极限细度，tex;f为纤维的细度,dtex;ηf为纱线横截面内纤维根数。

对于转杯纺纱截面纤维根数,一般至少取120根[16]。由式(1)计算得到实验山羊绒(12%)/棉(88%)混纺的理论纺纱极限为19.3 tex。

在纺纱实验中,根据理论纺纱极限细度,设计纺纱线密度20 tex进行纺纱,无法接头。因此,实验设计纺纱线密度分别为30、23 tex。对于纺纱线密度30 tex,喂入转杯纺纱机的熟条定量16.4 g/5 m,设计纱线捻度675 T/m;对于纺纱线密度23 tex,喂入转杯纺纱机的熟条定量14.2 g/5 m,设计纱线捻度750 T/m.

实验选用转杯直径50 mm,分梳辊OK40,分梳辊转速6 000 r/min。转杯类型:V型、U型。

1.4 纱线性能测试

纱线条干:参考GB/T 3292—2008《纺织品纱线条干不匀实验方法》,采用CT200条干均匀度测试仪测试转杯混纺纱的条干CV、粗节、细节、棉结等指标。

纱线拉伸性能:参考GB/T 3916—2013《纺织品卷装纱单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》,采用YG063T全自动单纱强力仪测试。

纱线毛羽:参考FZ/T 01086—2000《纺织品纱线毛羽测定方法投影计数法》,采用YG721A纱线毛羽测试仪测试。测试3 mm及以上的毛羽数。

2 结果与分析

根据上面设计的纺纱实验条件,在转杯速度45 000 r/min下,分别采用2种转杯类型、3种假捻器纺制纱线,并测试其性能，结果见表1、2。实验结果得到,采用盘香式陶瓷假捻器,纱线的性能较好。山羊绒纤维膨松,具有卷曲、自然伸直度差,纱线条干均匀度较差,纺纱断头多等特征。

假捻器利用转杯的高速回转,使转杯凝聚槽内剥离点前后处的动态捻度增加,降低纺纱断头,对成纱捻度没有影响。假捻器材料与结构对假捻器的假捻作用产生影响。对于相同材料构成的假捻器,刻槽假捻器比光滑假捻器更具有假捻作用。对于同样结构的假捻器,合金钢的假捻作用大,陶瓷与镀铬的次之,45钢与铝的小[17]。实验采用的3种假捻器,光滑金属假捻器的假捻效应低;4槽假捻器适用纯棉、纯化纤及其混纺,可以纺经纱和纬纱[16]；盘香式假捻器适于纯棉、紧密的细支纱线,不适于纺低捻纱或差的原料。因此比较4槽假捻器与盘香式假捻器,前者产生的假捻作用可能比较强。一般假捻作用大,纺纱断头率下降,但是会增加纱线毛羽和粗、细节,强力下降[18]。在实验中发现使用8槽、16槽的假捻器(沟槽越多,假捻作用越大),纱线无法接头,不能进行纺纱。利用假捻作用适度的盘香式陶瓷假捻器可加工性能良好的山羊绒/棉转杯纺纱。相同的假捻器,U型转杯纱线毛羽较多,V型转杯纺制纱线条干较好。线密度30 tex纱线比23 tex纱线的条干CV值小,纱线强力高,这与较粗纱线横截面内纤维根数多有关系。

表 1 不同假捻器纺制的纱线性能(纱线线密度30 tex)Tab.1 Spun yarn properties under different navels (for yarn linear density 30 tex)

表 2 不同假捻器纺制的纱线性能(纱线线密度23 tex)Tab.2 Spun yarn properties under different navels (for yarn linear density 23 tex)

实验采用U型转杯盘香式陶瓷假捻器,在不同转杯速度下纺制线密度23 tex转杯纱,纱线性能如表3。从表3可以看出，随着转杯速度的增加,条干CV值、纱线粗节、细节、棉结增大。由于转杯转速增大,喂入的纤维量增多,纤维的分离度降低,转杯凝聚槽内纤维有序集聚状态变差;转杯速度大,转杯内纤维根数增多,纱条离心力增大,捻度传递长度变长,缠绕纤维数量增加,条干均匀度受到一定影响[19]。