双分梳转杯纺环保牛仔纱的开发

李 玲 莫鸿妃 张玉泽 王 妮 汪 军

（东华大学，上海，201620）

传统的牛仔布生产是采用经纱染色、纬纱不染色，通过经纬纱交织而形成的一种较粗厚的色织经面斜纹面料，布面整体色泽是靛蓝与白两色的混合效果，具有蓝中透白的特有风格［1］。

将色纺纱用于经纱也是一种趋势，大多采用有色涤纶与白棉混纺再套染靛蓝，或者直接用硫化染料染色的色纺纱作经纱，但是布面风格与牛仔风格还是有差异，需要再套染其他颜色等［2］。牛仔纱的染料多数为靛蓝染料，少数用硫化染料。在纺织品印染加工过程中，约10%～20% 的染料作为废物排出［3］，而将未经处理或处理不达标的废水直接排放，会产生严重污染，在浆染生产和污水排放过程中还需要耗费大量工业用水。

本研究利用双分梳转杯纺技术，通过控制纱线表面两色纤维的比例，开发一种蓝白纤维错落相间分布在纱线表面，且间距细密的新型结构纱线，利用该纱线制成的织物直接呈现出蓝白相间的牛仔布风格，而无须经过浆染一体工序或者套染工序，有利于减排。

1 双分梳转杯纺技术

传统转杯纺主要由一套喂给结构、一套分梳机构和一个转杯组成，在纺制混纺纱时由于分梳辊针布很难同时适应性能差异大的纤维，因此纺制混纺纱比较困难。有学者［4］将单喂给变为双喂给，也有德国公司［5］将分梳辊改为上下两层包覆不同的针布，试图提高混纺纱质量。东华大学［6］提出了双喂给转杯纺纺纱器，其特征是将原先的单喂给变为双喂给，并配有两个独立的分梳辊，通过各自的输纤通道进入转杯，从而可实现对不同纤维条分别进行单独喂给和分梳，如图1 所示。

图1 双分梳转杯纺示意图

研究表明［7］：采用双分梳转杯纺技术所纺的纱线具有转杯纱的特征，且纱线圆整度更好。同时这种转杯纺纱技术还可以纺制纤维性能差异大的混纺纱和纱线结构与颜色变化的花式纱。

2 双分梳转杯纺混色纱的结构分析

本研究采用自制双分梳转杯纺纱试验机进行试验，两种纤维条分别通过左、右喂给罗拉喂入，经左、右分梳辊梳理后进入转杯，并在转杯内并合加捻成纱。此外，该设备还可通过在线改变纤维条的喂入速度来纺制不同混纺比例的混纺纱。

2.1 纱线纵向表观结构

由于双分梳转杯纺的特性，其纱线纵向上不同颜色的纤维分布不均匀，呈现出一定规律的变化趋势。故通过改变纤维颜色、成分以及喂入比例可纺制出不同风格的纱线。图2 为双分梳转杯纺蓝白混色纱纵向照片，该纱是蓝、白两色条子分别从两个喂入口喂入，两种纤维的混纺比是固定的。由图2 可见，蓝白两种纤维在纱线纵向的表面分布不均匀，外观呈现出蓝白相间的效果。

图2 双分梳转杯纺蓝白混色纱纵向照片

2.2 纱线径向结构分析

为进一步分析纱线结构，用黑白粘胶纺制50/50 的混纺纱，观察纱线纵向不同位置的截面纤维分布。图3 为双分梳转杯纺混色粘胶纱线的两个不同位置的横截面切片图，其横截面结构近似圆形，可以观察到在横截面最外层的黑白粘胶纤维分布有显著差异，这说明尽管在不同截面上黑白粘胶纤维的比例是固定的，但是其分布随着纵向长度的位置变化而变化。

图3 混色纱的横截面切片图

3 主要工艺技术措施

3.1 双分梳转杯纺工艺要点

3.1.1 原料与线密度设计

经典的牛仔纱是纯棉纱，限于实验室的条件，比较容易获得蓝色粘胶纤维，考虑到本研究是探讨双分梳转杯纺纺制牛仔纱的可行性，因此采用蓝色和白色粘胶棉型原料（规格1.67 dtex×38 mm）纺制40 tex 转杯纱。

3.1.2 转杯

40 tex 转杯纱属粗号纱，宜选用直径为43 mm 转杯，转杯速度选用40 000 r/min。

3.1.3 分梳辊

在转杯纺工序，分梳辊的作用是对纤维条进行开松、梳理、除杂和转移。纤维的分梳效果不仅与分梳辊规格有关，而且受分梳辊转速的影响。分梳辊规格决定着齿条工作角的大小，齿条工作角越大，就不容易刺入条子深处对纤维进行分解与梳理，也因此削弱了对纤维中所含杂质的排除作用。同时，由于齿条工作角大，对纤维的握持作用减小，造成纤维容易脱离齿尖，导致纱条上的粗节、细节及杂质增多，造成成纱条干不匀率增大而影响成纱质量。但分梳辊齿条的工作角也不宜过小，这样会增加对纤维原料的握持作用，影响纤维的释放与转移，轻则造成分梳辊绕花现象，严重时将会堵塞分梳辊。通常分梳辊转速过低，纤维的梳理效果差，成纱强力较小，会出现返花的现象，但分梳辊转速过高时对纤维的损伤较大，也会造成成纱强力降低［8］。综合考虑，本研究中左右分梳辊规格选用OK40，分梳辊转速设为7 000 r/min。

3.1.4 张力牵伸

卷绕罗拉与引纱罗拉的张力牵伸要求卷装成形良好，一般张力牵伸越大，纱线强力越高，但张力过大易造成断头［9］。 因此卷绕罗拉速度设为50.5 m/min，张力牵伸倍数设为1.01 倍。

3.1.5 其他基本纺纱参数

捻度800 捻/m，喂入粘胶条定量分别为左23.0 g/5 m（蓝色），右22.6 g/5 m（白色），混纺比例（蓝∶白）70∶30。

3.2 纺纱质量

在双分梳转杯纺单头试验机上纺制蓝白粘胶混色纱线，使用纱线数字图像采集装置拍摄所纺纱线的外观类似于图2 所示的照片。经实测，牛仔布用粘胶40 tex 转杯纱的主要质量指标：单纱断裂强度27.9 cN/tex，单强CV6.3%，断裂伸长率13.8%，百米重量CV1.8%，条干CV13.25%。成纱质量指标符合后道织造要求。

3.3 织造工艺

由于纱线在织造时要受停经片、综丝、钢筘等机件的反复摩擦，容易使纱线的结构遭到破坏而断裂［10］。浆纱是为了改善纱线的集束性，提高断裂强力；一部分浆液覆盖在纱线表面，使纱线表面变得光滑；表面的浆液烘干后形成一层富有韧性的浆膜，进一步增加纱线的耐磨性。保证浆纱后纱线的弹性和断裂伸长率不降低太多，具有柔韧性和可弯性，适应织造变形作用。上浆用淀粉浆料，不加PVA 等化学浆料，因为PVA 等化学浆料在后序整理过程中难以完全退掉，导致布面硬。上浆率一般为5%，误差±1%。上浆率过大，在织造过程中容易造成打纬吃力或者纬密打不紧而损伤织机；上浆率过小，在织造过程中经纱容易断，织机效率低［11］。

织造时经纬纱都使用上述纺纱试验纺制的粘胶蓝白混色纱线，经密380 根/10 cm，纬密114 根/10 cm，采用三上一下右斜纹组织织造，成品幅宽25 cm，经向紧度74.4%，纬向紧度22.3%，总紧度80.1%。其牛仔织物布面效果图如图4 所示。

图4 粘胶蓝白混色纱牛仔织物

从图4 可看出，该面料具有典型的牛仔布风格，布面呈现无规律的蓝白色段相间分布状态，整体有蓝中透白、朦胧立体的视觉效果。

4 结语

本研究所纺制的纱线呈现出蓝白纤维错落相间分布且间距细密的效果，其织物面料柔软且不失挺阔，布面呈现牛仔布风格。也可通过蓝白纤维比例、线密度、转杯纺专件配置和工艺的变化，纺制出各种变化的转杯牛仔纱。

双分梳转杯纺牛仔布用纱，无需对纱线进行染色，取代了传统的色经白纬织造成布的方法。与传统的浆染一体联合生产的牛仔布相比，利用本研究转杯纱纺制的牛仔布减少了生产过程中染整废水的排放以及工业用水的耗费，可降低生产成本并保护生态环境。该转杯纱将是市场上具有竞争力的产品。