基于sirofil-spun新型花式纱的纺制及性能分析

曹梦龙， 徐伯俊， 谢春萍， 刘新金， 苏旭中

(江南大学 生态纺织教育部重点实验室，江苏 无锡 214122)



研究与技术

基于sirofil-spun新型花式纱的纺制及性能分析

曹梦龙， 徐伯俊， 谢春萍， 刘新金， 苏旭中

(江南大学 生态纺织教育部重点实验室，江苏 无锡 214122)

摘要:基于sirofil-spun新型花式纱的纺纱方法，阐述了新型sirofil-spun的纺纱原理即对sirofil-spun和嵌入式纺纱的结合原理，在QFA1528细纱机上进行改装，开创出sirofil-spun新技术，纺制出新型的花式纱。在保证纺纱工艺参数及纱线中长丝和短纤维含量相同的情况下，分别纺制150 dtex/66.7 dtex/66.7 dtex新型sirofil-spun花式纱与普通sirofil-spun花式纱，并对其强伸性能、条干、毛羽指标进行了测试和对比分析，同时利用MDA1300视频显微镜和YG172型纤维切片器进行观察并进行纱线纵、横向结构分析。研究结果表明：纱线的纵、横截面中，三种花色呈螺旋型外观，表面光洁，结构稳定；对于相同线密度的花式纱，新型sirofil-spun花式纱的断裂强度和断裂伸长率高于普通sirofil-spun花式纱，条干和毛羽水平也优于普通sirofil-spun花式纱。

关键词:新型sirofil-spun纺纱；花式纱；断裂强力；条干；毛羽

纱线的结构是决定其内在性质和外观特征的主要因素，纱线结构不仅受构成纱线的纤维性状的影响,而且与纱线纺纱方式有关[1]。为了探寻新的纺纱方式，在对sirofil-spun[2]和嵌入式纺纱原理[3]分析的基础上，开创出sirofil-spun新技术。新型sirofil-spun是在sirofil-spun的基础上进行改进的一种新型多功能纺纱技术，其独特的纺纱系统设计在纺某些可纺性差的纤维原料，以及多种花色品种纱线有着独特的优势。

在棉纺设备上生产色纺花式纱线是当今纺织新产品开发领域的热点之一[4-5]。色纺花式纱采用“先染色、后纺纱”的工艺，颠覆了传统纺纱的工艺流程，使生产过程更加环保与节能，可以获得独特的混色效果与产品风格[6]。色纺花式纱构成的织物具有三维立体混色的风格，色彩自然而又含蓄、朦胧感强，能满足现代消费者个性化需求。本文在对sirofil-spun纺纱工艺探究的基础上，开发具有ABC三色彩的花色纱线，使其具有花色新颖、较高附加值、较高品质的特性。

1　新型sirofil-spun纺纱技术原理

新型sirofil-spun纺纱方法是在QFA1528细纱机上进行装置改装，并在手动摇架上加装一种新型的双槽导丝轮，再安装长丝张力盘；其纺纱技术原理是采用两个长丝以一定间距通过长丝张力盘绕过双槽导丝轮喂入前胶辊与从后罗拉喂入的粗纱汇聚，在前罗拉的加捻作用下成纱，捻合成具有股线风格的新型sirofil-spun花式纱线，纺纱原理如图1所示。

1.细纱，2.手动摇架，3.双槽导丝轮，4.长丝张力盘，5.长丝筒，6.粗纱图1　新型sirofil-spun纺纱原理示意Fig.1　The principle diagram of the new sirofil-spun spinning

普通sirofil-spun采用一根短纤维须条和一根长丝加捻成纱，并且须条和长丝的质量、模量和转动惯量完全不同，所以在sirofil-spun加捻过程中存在着须条和长丝运动的不稳定性，最终形成的sirofil纱也存在着结构的不稳定现象。因此需要对须条或长丝的张力、扭矩进行补偿，以改善这种缺点[7]。新型sirofil-spun采用两个长丝与一根粗纱，并且粗纱喂入位置位于两根粗纱之间，使得形成对称的加捻三角区，可解决sirofil-spun中的须条与一根长丝的运动不稳定性。

2　实　验

2.1方案设计

为了了解新型sirofil-spun花式纱的性能特点，设计实验方案，采用新型sirofil-spun和普通sirofil-spun两种纺纱方式纺纱。为了保证所纺相同线密度的新型sirofil-spun和普通sirofil-spun中长丝和短纤维的含量相同，纺普通sirofil纱时采用两根长丝通过同一个张力盘，然后通过单槽导丝轮，再经过前罗拉，最后与牵伸过的须条结合，经过加捻卷绕成纱。而新型sirofil-spun中的两根长丝分别通过长丝张力盘，然后经过新型的双槽导丝轮，再经过前罗拉，最后与牵伸后的须条结合加捻成纱。

2.2原料

新型sirofil-spun与普通sirofil-spun纺纱均采用两根相同的铜氨长丝，线密度为66.7 dtex，另一根采用普梳棉粗纱，其粗纱定量为5.0 g/10 m，纺制成150 dtex/66.7 dtex/66.7 dtex新型花式纱。

2.3细纱机的改装

新型sirofil-spun采用两根长丝喂入前胶辊，为了使两根长丝以一定间距平行的喂入，需要对QFA1528型细纱机进行加装双槽导丝轮装置，这样可以避免两根长丝在喂入的过程中相互缠绕，并以一定的间距平行喂入。由于QFA1528型细纱机为手动摇架，需采用特殊的支架进行安装双槽导丝轮。长丝的预加张力需要在长丝张力盘的控制下，这样长丝才能顺利喂入，纺纱才能稳定运行。

2.4纺纱工艺参数

在QFA1528型机器上纺制150 dtex/66.7 dtex/66.7 dtex，双丝间距采用10 mm，长丝预加张力定为9 cN。具体的纺纱工艺[8]见表1。

2.5测试仪器与环境

YG086型缕纱测长机(苏州奇乐科技有限公司)，JA2003型电子天平(上海五久自动化设备有限公司)，MDA1300视频显微镜(南京米厘特仪器仪表有限公司)，YG172型纤维切片器(西化仪北京科技有限公司)，YG068C型单纱强力仪(苏州长风纺织机电科技有限公司)，USTER®TESTER5条干检测仪(瑞士乌斯特技术有限公司)，YG173A型纱线毛羽测试仪(陕西长岭纺织机电科技有限公司)。

表1　具体的纺纱工艺参数

注：E总表示总牵伸倍数，E后表示后区牵伸倍数。

测试速度30 m/min，测试长度100 m；测试环境温度为20 ℃，相对湿度为65%。

3　结果与分析

3.1纱线横、纵向结构分析

采用MDA1300视频显微镜观察普通sirofil纱和新型sirofil-spun花式纱的纵向表面，结果如图2、图3所示。结果显示普通的纱线表面毛羽较多，与新型的花式纱线相比表面光洁，毛羽较少。这主要是两根有色长丝使纱体包缠得更紧密，使毛羽数减少。并且呈现三色的立体感，花式新颖，具有后整理难以染整的效果。

采用YG172型纤维切片器切片，观察普通sirofil纱和新型花式纱的横向截面，结果如图4、图5所示。从纱线的横截面来看，普通sirofil纱中长丝和棉并列分布，而新型sirofil纱中两根长丝和短纤维分别均匀地分布在纱体中间，使纱体结构比较稳定。

图2　普通纱纵向Fig.2　Longitudinal of general yarn

图3　新型花式纱纵向Fig.3　Longitudinal of new fancy yarn

图4　普通纱横向截面Fig.4　Cross section of general yarn

图5　新型花式纱横向截面Fig.5　Cross section of new fancy yarn

3.2成纱质量的分析

3.2.1强伸性

使用YG061型单纱强力仪测试新型sirofil-spun纱和普通sirofil纱的拉伸性能，具体的测试数据见表2。

表2　成纱拉伸性能

由表2可知：新型sirofil-spun花式纱的断裂强力明显比普通sirofil纱断裂强力高，提高了8%。数据表明，相同线密度的新型sirofil-spun花式纱和普通sirofil纱中所含铜氨长丝和短棉纤维的含量是相同的，因此造成此两种纱的强伸性能差异主要原因是采用不同的纺纱方式。

纱线的结构与纱线断裂强力的差异是密切相关的，新型sirofil-spun花式纱线属于新结构纱线，是由两根长丝共同绕着一根粗纱轴线方向进行包缠；而普通sirofil-spun中是一根长丝与一根短纤维须条加捻成纱的，且须条和长丝的质量、模量和转动惯量完全不同，在加捻过程中存在着须条和长丝运动不稳定，最终形成的sirofil纱也存在着结构的不稳定现象。新型sirofil-spun花式纱的成纱机理是一种对称的结构，因此在加捻的过程中纱也处于平衡的运动状态；而普通sirofil纱由于从前钳口罗拉喂出来后的长丝和短纤维性能的差异，导致它们张力相差就较大，因此与新型sirofil-spun花式纱相比，普通的sirofil纱处于一种非平衡的运动状态，所纺的纱线均匀性降低，其断裂强度也降低。

3.2.2毛羽

使用YG173A型纱线毛羽测试仪测试新型sirofil-spun纱和普通sirofil纱的毛羽，具体的测试数据见表3。

表3　毛羽测试结果

注：H表示毛羽指数。

由表3可知：新型sirofil-spun花式纱1～3 mm的毛羽指数明显低于普通sirofil纱，3 mm以上的毛羽指数相差不大。

新型sirofil-spun花式纱的毛羽值与普通sirofil纱的毛羽值相比较小，说明新型sirofil-spun花式纱的成纱表面更为光洁。究其主要原因是，在新型sirofil纺纱系统中短纤维分别与两根长丝进行扭缠复合，能够使得棉纤维须条很好地缠绕花式纱主体中；能够有效消除短棉纤维意外牵伸，长丝与短棉纤维有效地嵌入，使纤维纱条表面的毛羽包缠紧密，成纱质量好，毛羽指数较低，并且纱线强力得到增强。而普通sirofil纺纱系统是单根长丝与短纤维进行扭缠，也可以有效减少短纤维的意外露出，但与新型sirofil-spun相比，毛羽减少幅度相对较小。

3.2.3条干均匀度

使用USTER®TESTER5条干检测试仪测试新型sirofil-spun纱和普通sirofil纱的条干，具体的条干CV值见表4。

表4　条干均匀度

从表4可以看出：新型sirofil-spun花式纱的条干均匀度优于普通sirofil纱。这主要是因为在新型sirofil-spun纱在纺制过程中，短纤维与两根长丝在汇聚点进行结合卷捻，从而使得新型sirofil-spun纱短片段的均匀度得到优化。而普通sirofil纱是单根长丝与短棉纤维进行结合，并合作用相对与新型sirofil-spun纱较低，所以纱线的均匀度与新型sirofil-spun纱相比较差。

4　结　论

1)通过对sirofil-spun与嵌入式纺纱方式的研究，成功开发出新型sirofil-spun纺纱技术。对QFA1528型细纱机进行装置改装，即安装长丝张力盘、双槽导丝轮，合理地选择工艺参数，成功纺制新型sirofil-spun纱。

2)基于新型的sirofil-spun纺纱方法，采用两根有色长丝分别经过长丝张力盘，绕过双槽导丝轮喂入前罗拉，与后罗拉喂入的短纤维须条结合加捻成纱，形成具有三色立体感的新型花式纱。

3)在对新型sirofil-spun花式纱与普通sirofil-spun花式纱的对比结果看出：新型sirofil-spun花式纱平均断裂强力优于普通sirofil-spun花式纱，并且毛羽、条干均匀度也均优于普通sirofi-spun花式纱。

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DOI:10.3969/j.issn.1001-7003.2016.06.001

收稿日期:2015-11-26; 修回日期: 2016-05-06

基金项目:江苏省自然科学基金项目(BK2012254)；江苏省产学研项目(BY2014023, BY2012051, BY2013015-24)；江苏省科技成果转化项目(BA2014080)；纺织服装产业河南省协同创新项目(hnfx14002)；广东省产学研项目(2013B090600038)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(苏政办发〔2014〕37号)

作者简介:曹梦龙(1992—)，男，硕士研究生，研究方向为新型花式纱的研究。通信作者：徐伯俊，教授，wxxbj@sina.com。

中图分类号:TS111.8

文献标志码:A

文章编号:1001-7003(2016)06-0001-05引用页码: 061101

Spinning of new fancy yarn based on the sirofil-spun and its performance analysis

CAO Menglong, XU Buojun, XIE Chunping, LIU Xinjin, SU Xuzhong

(Key Laboratory of Eco-Textile, Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

Abstract:This paper discussed the spinning method and yarn performance analysis of new fancy yarn based on sirofil-spun, and analyzed spinning principle of new sirofil-spun, i.e. combine sirofil-spun and embedded spinning principle and improved QFA1528 spinning frame, created new sirofil-spun technology and spun new fancy yarn. Under the conditions of guaranteeing spinning technological parameters and same content of filament and short fiber, 150 dtex/66.7 dtex/66.7 dtex new fancy yarn and ordinary sirofil-spun yarn were spun. Meanwhile, the test and contrastive analysis were done for the tensile properties, evenness, hairiness index. In addition, MDA1300 video microscope and YG172 type fiber slicer were used to observe and analyze the longitudinal and transverse structure of yarns. The results show that new fancy yarns show smooth surface and stable structure, and its longitudinal and horizontal structures present three color spiral. In term of fancy yarns with the same linear density, new sirofil-spun yarn has higher breaking strength, elongation values, better evenness and hairiness level than ordinary sirofil-spun yarn.

Key words:new sirofil-spun spinning; fancy yarn; breaking strength; evenness; hairiness