李 龍,李保榮,宋 紅

(西安工程大學 紡織科學與工程學院,陜西 西安 710048)

0 引 言

山羊絨是高端的天然紡織材料,具有吸濕性佳、手感好、親膚性好等優(yōu)點[1]。棉纖維不僅具有良好的親膚性，而且是天然纖維中最重要、產(chǎn)量最大的紡織材料之一,全球2016—2017年棉產(chǎn)量224萬t[2]。棉纖維的價格相對較低,山羊絨纖維的價格較高。這2種天然纖維混紡加工后制成的紡織品可以降低產(chǎn)品成本,且兼具2種纖維的優(yōu)良特性。與環(huán)錠紗相比較,轉(zhuǎn)杯紡具有耐磨性好、彈性強、膨松性好、紡紗效率高的優(yōu)點。近些年,國內(nèi)對轉(zhuǎn)杯紡紗的研究成果不斷增加[3]。Lin等[4-5]改變傳統(tǒng)纖維輸送通道的結(jié)構(gòu),減少渦流,伸直纖維量增加25.55%,轉(zhuǎn)杯紗的強度與條干均勻度提高。楊瑞華等[6]對常規(guī)轉(zhuǎn)杯毛紡設(shè)備上的喂入部分進行改造,同時喂入3種顏色的羊毛粗紗,加工混色轉(zhuǎn)杯紗。Patil等[7]通過設(shè)計紡紗元件如轉(zhuǎn)杯溝槽形式和阻捻頭,改變轉(zhuǎn)杯紗毛羽,以改進紗線柔軟度。關(guān)于山羊絨、棉纖維轉(zhuǎn)杯紡紗的研究,李桂付等[8]采用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計方法對轉(zhuǎn)杯速度、分梳輥速度、捻系數(shù)進行優(yōu)化,研究棉/羊絨/絹絲的轉(zhuǎn)杯紡紗性能。盧海兵[9]優(yōu)化了棉紡設(shè)備加工純羊絨轉(zhuǎn)杯紡紗的工藝流程。韓偉等[10]分析紡杯直徑、轉(zhuǎn)杯速度對羊絨/pindral纖維/精梳棉的轉(zhuǎn)杯紗紡紗性能影響。張會青等[11]研究了三組分羊絨轉(zhuǎn)杯紗的基本紡紗流程與紗線性能。在轉(zhuǎn)杯紡紗中,假捻器是轉(zhuǎn)杯紡紗中的重要元件,假捻器的存在不僅賦予了紗條一定的假捻,而且不同類型的假捻器也會帶來不同的假捻效果[12]。劉玉森等[13]研究了分梳輥、阻捻盤等部件對苧麻/棉轉(zhuǎn)杯紗性能的影響。楊玉廣等[14]指出U型假捻效果較低,對紗線表面摩擦小,紗線表面毛羽較少,表面光滑,可主要用于機織紗。秦彩霞等[15]比較假捻器對精梳落毛轉(zhuǎn)杯紗性能的影響。本文為適應(yīng)市場消費需求,降低生產(chǎn)成本,研究低比例山羊絨與棉纖維的轉(zhuǎn)杯紡紗。

1 實 驗

1.1 原料

實驗所用山羊絨纖維的平均細度15.6 μm,平均長度32 mm。棉纖維主體長度30 mm,細度1.61 dtex。

1.2 假捻器類型

4槽金屬假捻器,曲率半徑7 mm;盤香式陶瓷假捻器,曲率半徑7 mm; 光滑金屬假捻器,曲率半徑7 mm。

1.3 紡紗工藝流程

選定混紡比12/88的山羊絨/棉纖維。紡紗前,對山羊絨纖維加和毛油水(油水比1∶6),控制山羊絨回潮率25%±3%,之后蓋上塑料膜悶放14 h,再將山羊絨纖維與棉纖維混合。紡紗流程見圖1。

依據(jù)公式(1)計算理論紡紗極限細度[16]

(1)

式中:T為極限細度，tex;f為纖維的細度,dtex;ηf為紗線橫截面內(nèi)纖維根數(shù)。

對于轉(zhuǎn)杯紡紗截面纖維根數(shù),一般至少取120根[16]。由式(1)計算得到實驗山羊絨(12%)/棉(88%)混紡的理論紡紗極限為19.3 tex。

在紡紗實驗中,根據(jù)理論紡紗極限細度,設(shè)計紡紗線密度20 tex進行紡紗,無法接頭。因此,實驗設(shè)計紡紗線密度分別為30、23 tex。對于紡紗線密度30 tex,喂入轉(zhuǎn)杯紡紗機的熟條定量16.4 g/5 m,設(shè)計紗線捻度675 T/m;對于紡紗線密度23 tex,喂入轉(zhuǎn)杯紡紗機的熟條定量14.2 g/5 m,設(shè)計紗線捻度750 T/m.

實驗選用轉(zhuǎn)杯直徑50 mm,分梳輥OK40,分梳輥轉(zhuǎn)速6 000 r/min。轉(zhuǎn)杯類型:V型、U型。

1.4 紗線性能測試

紗線條干:參考GB/T 3292—2008《紡織品 紗線條干不勻?qū)嶒灧椒ā?采用CT200條干均勻度測試儀測試轉(zhuǎn)杯混紡紗的條干CV、粗節(jié)、細節(jié)、棉結(jié)等指標。

紗線拉伸性能:參考GB/T 3916—2013《紡織品卷裝紗 單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定》,采用YG063T全自動單紗強力儀測試。

紗線毛羽:參考FZ/T 01086—2000《紡織品 紗線毛羽測定方法投影計數(shù)法》,采用YG721A紗線毛羽測試儀測試。測試3 mm及以上的毛羽數(shù)。

2 結(jié)果與分析

根據(jù)上面設(shè)計的紡紗實驗條件,在轉(zhuǎn)杯速度45 000 r/min下,分別采用2種轉(zhuǎn)杯類型、3種假捻器紡制紗線,并測試其性能，結(jié)果見表1、2。實驗結(jié)果得到,采用盤香式陶瓷假捻器,紗線的性能較好。山羊絨纖維膨松,具有卷曲、自然伸直度差,紗線條干均勻度較差,紡紗斷頭多等特征。

假捻器利用轉(zhuǎn)杯的高速回轉(zhuǎn),使轉(zhuǎn)杯凝聚槽內(nèi)剝離點前后處的動態(tài)捻度增加,降低紡紗斷頭,對成紗捻度沒有影響。假捻器材料與結(jié)構(gòu)對假捻器的假捻作用產(chǎn)生影響。對于相同材料構(gòu)成的假捻器,刻槽假捻器比光滑假捻器更具有假捻作用。對于同樣結(jié)構(gòu)的假捻器,合金鋼的假捻作用大,陶瓷與鍍鉻的次之,45鋼與鋁的小[17]。實驗采用的3種假捻器,光滑金屬假捻器的假捻效應(yīng)低;4槽假捻器適用純棉、純化纖及其混紡,可以紡經(jīng)紗和緯紗[16]；盤香式假捻器適于純棉、緊密的細支紗線,不適于紡低捻紗或差的原料。因此比較4槽假捻器與盤香式假捻器,前者產(chǎn)生的假捻作用可能比較強。一般假捻作用大,紡紗斷頭率下降,但是會增加紗線毛羽和粗、細節(jié),強力下降[18]。在實驗中發(fā)現(xiàn)使用8槽、16槽的假捻器(溝槽越多,假捻作用越大),紗線無法接頭,不能進行紡紗。利用假捻作用適度的盤香式陶瓷假捻器可加工性能良好的山羊絨/棉轉(zhuǎn)杯紡紗。相同的假捻器,U型轉(zhuǎn)杯紗線毛羽較多,V型轉(zhuǎn)杯紡制紗線條干較好。線密度30 tex紗線比23 tex紗線的條干CV值小,紗線強力高,這與較粗紗線橫截面內(nèi)纖維根數(shù)多有關(guān)系。

表 1 不同假捻器紡制的紗線性能(紗線線密度30 tex)Tab.1 Spun yarn properties under different navels (for yarn linear density 30 tex)

表 2 不同假捻器紡制的紗線性能(紗線線密度23 tex)Tab.2 Spun yarn properties under different navels (for yarn linear density 23 tex)

實驗采用U型轉(zhuǎn)杯盤香式陶瓷假捻器,在不同轉(zhuǎn)杯速度下紡制線密度23 tex轉(zhuǎn)杯紗,紗線性能如表3。從表3可以看出，隨著轉(zhuǎn)杯速度的增加,條干CV值、紗線粗節(jié)、細節(jié)、棉結(jié)增大。由于轉(zhuǎn)杯轉(zhuǎn)速增大,喂入的纖維量增多,纖維的分離度降低,轉(zhuǎn)杯凝聚槽內(nèi)纖維有序集聚狀態(tài)變差;轉(zhuǎn)杯速度大,轉(zhuǎn)杯內(nèi)纖維根數(shù)增多,紗條離心力增大,捻度傳遞長度變長,纏繞纖維數(shù)量增加,條干均勻度受到一定影響[19]。

表 3 不同轉(zhuǎn)杯速度紡制的紗線性能Tab.3 Spun yarn properties under different rotor speed

3 結(jié) 論

1) 轉(zhuǎn)杯紡制紗線性能與假捻器的類型、材料有關(guān)。相比于其他2種假捻器,盤香式陶瓷假捻器紡制的山羊絨/棉紗線的性能較好。

2) 采用盤香式陶瓷假捻器,隨著轉(zhuǎn)杯速度的增加,條干CV值、紗線粗節(jié)、細節(jié)、棉結(jié)略有增加。

3) 山羊絨/棉(混紡比12/88)在轉(zhuǎn)杯紡紗中,紗線號數(shù)小于23 tex時,紡紗斷頭多,不能正常紡紗。