环保牛仔布用转杯纺竹节纱花型工艺设计

莫鸿妃，王 妮，汪 军，江 慧，张玉泽

(东华大学，上海 201620)

0 引言

竹节纱应用广泛，既可织造轻薄的夏季面料和厚重的冬季面料，也可用于窗帘、沙发套、床罩等家居装饰织物。尤其是采用转杯纺竹节纱织造的牛仔布面料吸湿透气性好、风格独特，深受国内外顾客欢迎，市场发展潜力大[1]。

张玉泽等对转杯纺纱机进行了改良，开发了一种具有双分梳的转杯纺纱机[2-3]。不同于传统转杯纺纱机，该机器含有2个喂给罗拉，且左、右输纤通道相互独立、平行排列，分别通过左、右出纤口与转杯连通。基于此研究，本文使用双分梳转杯纺单头试验机，通过改变喂给罗拉的纤维喂入比例，即改变喂入速度，设计4种免染环保牛仔布用纱，开发出外观呈现不同颜色、纤维错落相间分布且间距细密的新型竹节纱，用于织造具有牛仔布风格的面料。应用该技术能省去染料更换环节，进行彩色牛仔布的批量生产，并且区别于传统浆染一体联合生产的牛仔布；在减少牛仔布生产过程中产生的染整废水排放，以及工业用水耗费方面具有积极意义。

1 转杯纺竹节纱的花型设计

在双分梳转杯纺单头试验机的左、右喂给罗拉中，分别喂入2种不同颜色的纤维条，通过改变2个喂给罗拉的纤维喂入量，设计出4种类型的转杯纺竹节纱。

1.1 第1种类型

一个喂给罗拉保持稳定、持续地喂入纤维条，另一个喂给罗拉断续喂入另一种纤维条，即基纱部分由1种颜色的纤维组成，而竹节部分由2种颜色的纤维混合而成。通过改变喂给罗拉中纤维的喂入量，可以改变纱线中不同颜色纤维的比例。使用AutoCAD2010软件绘制的竹节纱花型效果，如图1所示。

图1 第1种类型的竹节纱花型

1.2 第2种类型

1个喂给罗拉稳定、持续地喂入纤维条，另1个喂给罗拉先以相同的速度喂入，然后增加其速度形成超喂，即基纱由2种颜色的纤维混合而成，竹节处虽然也是由2种颜色的纤维混合而成，只是其中一种颜色的纤维比例改变，其花型效果如图2所示。

图2 第2种类型的竹节纱花型

1.3 第3种类型

2个喂给罗拉先以一定比例稳定地喂入纤维条，之后先增加一个喂给罗拉的速度，即增加纤维喂入量，再增加另一个喂给罗拉的速度。那么，在纱线长度方向上会出现2种竹节效果，如图3所示。

图3 第3种类型的竹节纱花型

1.4 第4种类型

2个喂给罗拉先以一定速度稳定地喂入纤维条，然后保持2个喂给罗拉中纤维的喂入增加总量不变，并使不同喂给罗拉中纤维的增加量可单独变化，即可在纱线长度方向上出现多种竹节效果。该类型的竹节纱可呈现出2种花型效果，一种是竹节不连续的花型，另一种是竹节连续的花型，其花型效果如图4所示。

图4 第4种类型的竹节纱花型

2 转杯纺竹节纱工艺设计

2.1 试验方案设计

以黑、白粘胶为原料，左喂给罗拉(A喂入口)中喂入黑色粘胶，右喂给罗拉(B喂入口)中喂入白色粘胶，在双分梳转杯纺单头试验机上纺制35 tex的混色粘胶竹节纱线。纺纱试验方案见表1，纺纱工艺参数见表2。

表1 不同种类粘胶混色竹节纱试验方案

表2 纺纱工艺参数

根据表1试验方案纺制的竹节纱外观效果，如图5所示。图中从左至右分别为方案A1～A4纺制的纱线。

图5 不同方案纺制的竹节纱

2.2 测试结果

将纺制的竹节纱在温度为20 ℃、相对湿度为65%的恒温恒湿环境中放置24 h后，测试竹节纱各项性能指标。

将无规律的竹节纱视作有规律的竹节纱进行竹节纱百米质(重)量偏差的计算，即：① 设基纱的纱线号数为X，竹节处的纱线号数为Y；② 根据竹节纱的粗节倍数计算相应竹节处的纱线号数；③ 找出不规则竹节纱的循环周期，计算周期内竹节间隔及竹节长度所占比例，并设为C，D；则竹节纱的标准质量G为：

G=XC+YD

(1)

根据前人研究得到结论[4]：相较于竹节纱的标准质量，竹节纱的实际质量是稳定值，其质量偏差符合国家标准。那么，通过比较竹节纱的实际质量与基纱的标准质量，计算竹节纱的质量偏差是切实可行的，这是因为基纱的标准质量是按号数标准换算而来的。需注意的是，在竹节纱标准质量的计算过程中，由竹节段到基纱过渡部分的纱线号数计算存在误差。表3和表4为不同方案纺制的竹节纱性能测试结果。

表3 不同方案竹节纱强伸性能测试结果

表4 不同方案竹节纱毛羽以及百米质量偏差测试结果

根据多彩竹节纱成纱检验标准的要求[5]：单纱断裂强度不小于9.0 cN/tex；单纱断裂强力CV值不大于19%；断裂伸长率不小于5.0%；百米质(重)量CV值不大于4.5%；百米质(重)量偏差为±3.0%。

2.3 织造工艺参数设计

为进一步研究竹节纱在布面上的呈现效果，使用纺制的黑白混色竹节纱作为纬纱，采用具有较高强力的白色棉纱作为经纱进行织造。4种方案采用相同的织造参数，见表5。

表5 织造工艺参数

使用手动横机按以上织造工艺参数进行上机织造，所得织物面料厚实，风格独特，布面均呈现一种周期性变化的凹凸不平效果，如图6所示。

a) A1方案 b) A2方案

竹节牛仔面料是目前非常流行的牛仔布品种，其织物表面具有凹凸不平风格，可以按照服饰的种类风格设计竹节长度、间距、基纱号数、粗节倍数，从而形成不同的竹节效应。由于牛仔布要求“蓝中显白，越洗越白”，基本以转杯纱织造为主。但随着竹节牛仔布的发展，使用普通转杯纺纱机生产不同类型的竹节纱存在较大难度，而且机器改造成本较高[6]，使用双分梳转杯纺技术可有效地解决该问题。

由图6可以观察到，A1方案纱线织造的织物循环周期较短，布面中间呈现出泛白效果，类似牛仔布特有的磨白风格；A2方案和A3方案纱线织造的织物风格相近，布面斜纹效应明显，但整体来说前者表面颜色偏深；而A4方案设计的纱线织造织物布面具有渐变的效果。

因此，在使用双分梳转杯纺技术时，如果改变不同喂给罗拉的纤维喂入量、或者改变纤维的颜色、或者改变原料等进行纺纱、织造，能得到多样风格的牛仔织物，并且无须对机器进行较大改造，在一定程度上推动了转杯纺竹节花式纱线的开发进程。

3 结语

3.1基于双分梳转杯纺技术，通过改变不同喂给罗拉的纤维喂入量、或者改变纤维的颜色、或者改变原料，以及设计竹节纱的竹节长度、间隔、粗节倍数、基纱号数等参数，可以得到具有牛仔纱风格的竹节纱，其织造的布面可呈现出凹凸不平的效果，也可呈现出牛仔布特有的风格。

3.2区别于传统浆染一体联合生产的牛仔布，双分梳转杯纺纺制牛仔用竹节纱的生产，具有成本低、环境污染小等优点，可减少牛仔布生产过程中产生的染整废水排放以及工业用水耗费，将成为市场上具有强劲竞争力的产品。