环锭旋流喷嘴纺纱线的性能及其织物风格

邱 华， 付玉叶， 刘园园， 栾巧丽， 葛明桥

(生态纺织教育部重点实验室(江南大学)， 江苏 无锡 214122)



环锭旋流喷嘴纺纱线的性能及其织物风格

邱 华， 付玉叶， 刘园园， 栾巧丽， 葛明桥

(生态纺织教育部重点实验室(江南大学)， 江苏 无锡 214122)

为探索旋流喷嘴所加工的纱线对织物风格的影响，分别使用传统环锭纺和环锭旋流喷嘴纺纱方法纺制的纱线织成织物,并运用KES织物风格仪测得织物的压缩性能、剪切性能、拉伸性能和弯曲性能。结果表明：环锭旋流喷嘴纺纱线的毛羽指数、断裂强度以及条干不匀均有一定改善，织成的织物比普通纺织物更加丰满和厚实，手感更加挺括；当受到外力作用时，环锭旋流喷嘴纺织物易发生形变，且织物的弹性回复性更好。

旋流纺； 织物风格； 压缩性； 剪切性； 拉伸性； 弯曲性

环锭旋流喷嘴纺是一种新型的减少环锭细纱线毛羽的方法，它是通过在传统环锭细纱机上加装旋流喷嘴来实现的[1]。射入喷嘴内部的压缩气流形成旋流后作用在纱线上[2-3]，从而达到减少纱线毛羽，改善成纱质量的目的[4-6]。该喷嘴具有结构简单，实施方便，成本低廉等优点。以往的研究就喷嘴配置、工艺参数对成纱质量的影响进行了深入研究，得出了喷嘴的形状、位置、大小以及角度等的最佳配置[7-8]和前罗拉到喷嘴距离、加工气压、锭速、纱线捻度等最优工艺参数[9-11]，但是并没有涉及旋流喷嘴所纺纱线制成的织物的风格研究。本文用旋流喷嘴和普通环锭细纱机加工纱线，对纱线的毛羽指数(≥3 mm毛羽数之和)、断裂强度以及条干不匀率进行测试，再分别将纺得的纱线织成织物，然后对织物的压缩性能、剪切性能、拉伸性能和弯曲性能[12-14]进行测试，并对其进行分析和比较。

1 实验部分

1.1 试样制备

图1 旋流喷嘴Fig.1 Swirl nozzle

本文研究所用环锭细纱机为CZJF-5型多功能细纱机(江阴市昶振纺织机械有限公司)，旋流喷嘴位于细纱机的前罗拉和导纱钩之间，且喷嘴到前钳口的距离约为6.5 cm。旋流喷嘴实物如图1所示。

对纱线的毛羽指数、断裂强度以及条干不匀率进行测定，将最佳工艺参数下所纺纱线织成织物(采用SU111型剑杆织样机)，并和普通环锭纺纱线织成的织物进行对比，得出织物规格参数，结果如表1所示。

1.2 实验仪器及测试方法

1)纱线毛羽指数的测试。使用YG172A型长岭纱线毛羽测试仪，参照FZ/T 01086—2000《纺织品 纱线毛羽测定方法 投影计数法》进行测试。测试速度为30 m/min，片段长度为10 m，每个样本测试10次。

表1 织物规格参数

2)纱线断裂强度的测试。参照GB/T 3916—1997《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》，测试仪器采用YG063型长岭全自动单纱强力仪。预加张力为15 cN，测试10次，拉伸速度为500 m/min。

3)纱线条干不匀的测试。参照GB/T 3292.1—2008《纱线条干不匀 纺织品纱线条干不匀试验方法 电容法》，测试仪器采用YG135G型长岭全自动条干均匀度测试分析仪。测试速度为400 m/min，测试时间为1 min，测试2次。

4)织物风格的测试。使用KES FB AUTO-A织物风格仪。测试方法：按照产品标准规定的方式将试样裁剪成拆去边纱20 cm×20 cm的尺寸，要保证样品内没有明显疵点、布面平整且无褶皱拱曲或卷边，实验时方向要保证平行于经纱(或纬纱)。

测试均在湿度为65%，温度为20 ℃的条件下进行，测试前试样在恒温恒湿实验室放置48 h。

2 测试结果与分析

2.1 纱线性能

将不同气压下的旋流纺纱线的毛羽指数、断裂强度和条干不匀率与普通环锭纺纱线进行对比。图2示出加装旋流喷嘴前后纱线毛羽指数的变化情况。

图2 加装旋流喷嘴前后纱线毛羽指数的变化Fig.2 Variation of S3 before and after setting of swirl nozzle

由图2可知，与普通环锭纺纱线相比，在各个加工气压下，旋流喷嘴均有显著降低纱线毛羽的作用，并且随着加工气压的增加，旋流喷嘴降低毛羽的效果更加显著，在加工气压为0.20 MPa时，纱线的毛羽指数为最低。

图3 加装旋流喷嘴前后纱线断裂强度的变化Fig.3 Variation of yarn breaking strength before and after setting of swirl nozzle

图3示出加装旋流喷嘴前后纱线断裂强度的变化情况。由图可知，加装旋流喷嘴后纱线的断裂强度有轻微的增加，但是随着加工气压的增加，纱线的断裂强度有下降的趋势，这是由于过大的加工气压会对纱线产生较强的作用力，从而导致一部分浮游纤维脱离纱体而成为飞花。但总体来看，纱线的断裂强度变化不大。

图4示出加装旋流喷嘴前后纱线条干不匀率的变化。由图可知，加装旋流喷嘴后纱线的条干不匀率变化不大，在0.05～0.15 MPa气压下旋流纺纱线的条干不匀率比普通纺纱线的稍低，但是随着加工气压增加，旋流纺纱线的条干不匀率比普通纺所加工纱线的条干不匀率有所提高。

图4 加装旋流喷嘴前后纱线条干不匀率的变化Fig.4 Variation of yarn unevenness before and after setting of swirl nozzle

图5 2种纱线的扫描电镜照片(×95)Fig.5 SEM images of two kinds of yarns(×95).(a) Conventional ring spun yarn;(b)Swirl nozzle spun yarn

从以上实验结果和讨论可看出，对于旋流喷嘴纺，当加工气压在0.20 MPa时，纱线的综合性能达到最优。本文采用扫描电镜对实验所得到的最优工艺参数下纺制的旋流纺纱线与普通纺纱线进行观察，得到图5。可看出：普通纺纱线表面有很多突出的毛羽，结构松散，条干较差；旋流纺纱线结构较紧密，表面毛羽少。

2.2 织物风格

将旋流纺和普通环锭纺纱线织成织物小样，如图6所示。 利用川端织物手感评价系统(KES)测定织物的压缩性能、剪切性能、拉伸性能以及弯曲性能。

图6 织物小样Fig.6 Samples of fabric.(a)Conventional spun fabric; (b)Swirl nozzle spun fabric

2.2.1 压缩性能

在织物的压缩特性测试中，主要有压缩线性度、压缩比功以及压缩回弹性这3个指标。压缩线性度用来表征织物的柔软感，压缩比功用来表征织物的蓬松性，而压缩回弹性用来表征织物的丰满感[15]。由织物风格测试仪测得2种织物在低负荷条件下的压缩性能，结果如表2所示。

表2 织物压缩性能比较

从表2可知，旋流喷嘴纺织物的压缩线性度和压缩比功都比普通纺织物小，但压缩回弹性却比普通纺的大，整体趋势并不明显，因此旋流喷嘴纺织物相对丰满厚实，弹性较好，但蓬松性较差。这主要是因为旋流喷嘴纺能够有效地降低纱线表面长毛羽(≥3 mm)的数量，增加纱线表面的短毛羽(<3 mm)数量，同时旋流喷嘴纺所加工纱线内纤维的排列更加有序，纱身结构更加紧密，因此旋流喷嘴纺纱线所织制的织物组织之间会更加紧密结实，蓬松性相对较差，但短毛羽数量的增加又使它具有较好的丰满度，总的变化趋势不大。

2.2.2 剪切性能

由织物风格测试仪测得2种织物在低负荷条件下的剪切性能，结果如表3所示。

表3 织物剪切性能比较

由表3可知，旋流喷嘴纺织物的剪切刚度和剪切滞后矩(0.5°)都比普通环锭纺织物的小，因此旋流喷嘴纺织物抵抗变形的能力较小，在受到外力作用时，旋流喷嘴纺织物更易发生形变，活络性较好。这和旋流喷嘴纺加工纱线的性能有关，纱线表面大于或等于3 mm的长毛羽数量的减少使得纱线间摩擦减小，当给织物施以外界剪切作用时，组成织物的纱线之间更易产生错位和滑移，因此在受到外界作用力时，织物的变形抵抗能力相对较小，但织物变形后回复能力较好，不容易变皱。

2.2.3 拉伸性能

在织物的拉伸特性测试中，主要有拉伸线性度、拉伸比功和拉伸回弹性这3个指标，拉伸线性度主要用来表征织物的柔软感，拉伸比功主要用来表征织物的变形抵抗能力，而拉伸回弹性则主要用来表征织物拉伸后的变形回弹性[16]。由织物风格测试仪测得2种织物在低负荷条件下的拉伸性能如表4所示。

表4 织物拉伸性能比较

由表4可知，对于旋流喷嘴纺织物与普通纺织物来说，二者拉伸性能指标的测试值变化并不明显，因此二者的拉伸性能差异并不大。这主要是因为，旋流喷嘴纺虽然能有效地降低纱线表面大于等于3 mm的长毛羽的数量，使纱体结构更加紧密结实，纱体的强力有所增加；但在纺纱过程中由于气流作用致使浮游纤维散失也比较严重，从而使纱线的细度也有一定的改变，纱线的断裂强度并没有得到有效改善，因此二者的拉伸性能也不会存在太大的差异性。

2.2.4 弯曲性能

在弯曲特性测试中，主要有弯曲刚度和弯曲滞后矩这2个指标，弯曲刚度主要用来表征织物身骨的刚柔性，而弯曲滞后矩则主要用来表征织物的活络、弹跳性。由织物风格测试仪测得2种织物在低负荷条件下的弯曲性能，结果如表5所示。

表5 织物弯曲性能比较

由表5可知，旋流喷嘴纺织物的弯曲刚度和弯曲滞后矩都明显比普通纺织物大，接近2倍。因此相对普通纺织物来说，旋流喷嘴纺织物具有更加挺括的手感，并且织物更有身骨。这主要是因为旋流喷嘴纺能显著减少纱线表面长毛羽数量，增加纱线表面短毛羽数量，使得纱体结构更加紧密，因此织制的织物更加丰满厚实，并且织物更有身骨。

3 结 论

旋流喷嘴纺对降低环锭细纱表面3 mm及以上毛羽有显著作用，同时也对成纱的其他性能有一定改善，用它织制的织物相比普通环锭纺纱线织成的织物具有一定优势，通过测定2种织物的拉伸性能、压缩性能、弯曲性能和剪切性能，得出以下结论。

1)旋流喷嘴纺能有效降低纱线表面大于或等于3 mm的长毛羽数量，这使得组成织物的纱线之间变得更加紧凑和密实，从而使旋流纺织物结构更加紧密和结实。

2)旋流喷嘴纺织物比普通纺织物更易抵抗外界反复的作用力，回复能力较好，不易起皱。

3)旋流喷嘴纺织物和普通纺织物的拉伸线性度、拉伸回弹性以及拉伸比功相似，因此，二者的拉伸性能差异性并不明显。

4)旋流喷嘴纺织物比普通纺织物手感挺括，有身骨。

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Properties of yarn made by ring swirl nozzle spinning method and fabric style

QIU Hua, FU Yuye, LIU Yuanyuan, LUAN Qiaoli, GE Mingqiao

(KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

In order to clarify the effect of swirl nozzle on style and performance of fabric, conventional ring spinning and swirl nozzle ring spinning were used to spin yarns, respectively. Then the yarns were woven into fabric. The compression performance, shear properties, tensile and flexural properties of fabric were measured by KES and evaluated. The results showed that the hairiness index, breaking strength and unevenness of swirl nozzle spun yarn are improved. In comparison with conventional woven fabric, the swirl nozzle woven fabric is more plumpish, thick, and stiff. When subjected to external force, the swirl nozzle woven fabric is more susceptible to deformation and elastic recovery is better.

swirl nozzle spinning; fabric style; compression performance; shear property; tensile property

10.13475/j.fzxb.201501003005

2013-11-14

2014-05-22

教育部自主科研重点项目(JUSRP51301A)；常州市科技成果转化及产业化计划项目(cc20140004)

邱华(1974—)，男，副教授，博士。主要研究方向为纤维的流体加工技术。E-mail: qiuhua@jiangnan.edu.cn。

TS 101.2

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