包芯纱品种分类及其生产技术要点探讨

孙俊芳

(郑州轻工业大学 易斯顿美术学院，河南 郑州 451450)

近年来，弹性包芯纱在纺织领域被广泛应用，在包芯纱生产过程中，加上竹节风格，引入各种纺纱方法，采用不同生产设备，可实现多种组合。从纺纱结构入手将有限的弹性芯丝与包覆纤维做出多种组合，包覆纤维包括毛、麻、棉、丝等各种天然纤维，或粘胶、涤纶、锦纶等各种化学纤维，制成各种包芯纱，发挥不同包芯纱的优点，可开发出各种高端服装面料。然而，当前文献对包芯纱的品种论述较少，分类比较简单，不能满足当前从业者的需求[1]。本文简要介绍了包芯纱线的品种分类及生产技术要点，使包芯纱生产者掌握纺纱要点，供面料设计者更好地选择包芯纱。通过设备改造和持续改进纺纱操作方法，专门制定质量控制要点，保证每种包芯纱具有稳定的弹性，芯丝被完美包覆，且无缺丝、漏丝等现象，保证了织物布面质量。

1 细纱工序氨纶丝组合

1.1 氨纶包芯纱质量控制要点

常用氨纶丝型号为伊莱丝、莱卡丝、晓星丝、PT丝、千禧丝等。氨纶丝对温湿度非常敏感，使用前需在生产环境中平衡48 h以上再使用。为保证包覆效果，包芯纱捻系数建议控制在400以上。不同批号、不同型号氨纶产品，产品特性会有不同，不能混用。同一批纱，必须由跨度在2个月内的氨纶丝组成，以免包芯纱出现回复力差异的现象。

使用包芯纱时，需要在生产现场充分吸放湿平衡24 h以上，车间湿度不能差异太大。存放时间超过半年以上的同一包芯纱品种，使用前应做试验与之前数据进行对比。弹力面料热定形是关键的一步，其将决定面料预定的门幅、面密度、弹性回复和撕破强力等各项性能。设计弹力面料时，需要对氨纶丝失弹风险进行评估。弹力布后整理：车速越快，温度越低，织物回弹性越大；车速越慢，温度越高，织物回弹性越小。高弹织物加工服装时，需要考虑氨纶丝的滑移或氨纶断丝的情况，可采用加胶条、选择合适的针型针号或预处理等方式提前避免。

1.2 氨纶包芯纱

在普通细纱机上加装芯丝喂入机构和预牵伸机构[2]即可纺制包芯纱。氨纶丝筒放置在导丝罗拉上，氨纶丝筒和导丝辊同步运动，通过设计氨纶丝牵伸倍数，退绕下氨纶丝，导丝罗拉喂入前罗拉钳口，形成氨纶包芯纱。

通过机械和电子组件的设计，伺服电动机驱动导丝辊，丝牵伸倍数电脑可调。每锭有一个独立的感应器，时刻检测氨纶丝，如果某个单锭氨纶丝断头，粗纱停止装置就会启动，停止继续喂入粗纱，避免纺出空芯纱。特殊导丝轮设计避免了氨纶丝左右摆动，偏离中心，避免织布后存在布面漏丝、布面失弹起鼓、布幅不匀等问题。

芯纱可以是莱卡丝等各种氨纶丝，氨纶包芯纱织成的织物具有柔软、贴身等特点，市场占有率很高，广泛应用在牛仔、内衣、运动装等。

1.3 双氨纶包芯纱

现有的氨纶包芯装置不能生产双氨纶包芯纱，在细纱机现有粗纱纱架中，安装2套氨纶包芯纱装置，改造细纱纱架，增加框架高度，保证2套氨纶包芯纱空间,不同规格氨纶丝筒分别放置在各自导丝棍上，2股氨纶丝通过导丝罗拉喂入前罗拉钳口,可纺制出双氨纶包芯纱。其纺纱特点为：每种氨纶丝都有单独的牵伸，稳定的双伺服电动机能提供高精度控制。

包单一氨纶长丝生产高弹弹力布，高弹只能通过增加氨纶长丝旦数，制作面料穿着压迫感和束缚力增加，弹性回复力差。双氨纶包芯纱就是确保高弹面料具备卓越的弹性伸长，又不增加面料的缩水率和残余回复率，同时减少穿着时对人体的压迫感和束缚力[3]。

1.4 氨纶长丝包芯纱指标对比

包1根氨纶丝和包2根氨纶丝有所不同，氨纶丝会对加捻三角区粗纱须条有影响，对比以下2种装置对成纱指标的影响程度。在相同粗纱、细纱工艺、同锭条件下，生产赛络纺48.6 tex包芯纱，外包纤维细度均为45.8 tex，不同品种包芯纱试验数据如表1所示。

表1 氨纶长丝包芯纱质量指标对比

由表1可知，在含丝量一样的情况下，双氨纶包芯纱的强力、条干、棉结以及条干等稍差，2种纱指标基本接近。

1.5 杜绝断丝的措施

在同一细纱机上，各锭位中的氨纶丝筒子大小尺寸要接近并运转顺利。氨纶丝所接触的零部件必须平滑无毛刺，不光滑及损坏的零部件应立即更换。丝饼在转动时，发现成形不良时，取下不用。周期性用清水及抹布清洗全部罗拉及丝道上的残留油剂及污垢。每天检查一遍气圈，发现气圈不稳定应立即停锭排查原因。把关无丝纱，落纱后逐个拽纱检查，后纺打纱插纱时逐个验纱，包装班挑丝工认真挑拣。

2 细纱工序长丝组合

2.1 长丝包芯纱质量控制要点

常用长丝包括锦纶长丝CM800，PTT、PET双组分复合丝T400高弹丝、PET拉伸变性丝DTY、锦纶长丝、黑色T400高弹丝(T400Z)等长丝，还有各种空包丝,如DTY长丝+44.4 tex氨纶长丝 3.0倍空包丝等。

长丝包覆要好，不允许出现缺丝、漏丝、偏丝等现象，检测方法是通过与外包纤维不同颜色的长丝来试纺，提高包覆效果的关键控制点是长丝装置喂入机构稳定性。在相同细纱工艺条件下，芯丝张力越均匀，包芯纱强力越高，包覆效果越好。

长丝牵伸倍数：置顶式纱架长丝采用轴向被动退绕方式，上方过张力控制器，下方张力牵伸1.02～1.07倍之间；三罗拉装置长丝采用主动退绕方式，张力牵伸1.03～1.09倍之间；内置装置长丝经过张力碗，主要生产赛络菲尔纱。DTY长丝采用置顶式纱架，上张力偏小控制，下张力偏大控制。长丝筒比较松软的时候，尽量不要使用三罗拉装置。细纱机台与机台存在差异，张力不是固定不变的，根据包覆效果调整张力牵伸大小。

生产注意事项：做好长丝的质量把关工作，对于黏连丝、多头丝、成形不良丝、混批丝要及时处理。在长丝包芯纱的纺制过程中，长丝退绕张力的控制是十分关键的环节[4]，保证长丝退绕张力要平稳均匀，无阻力[5]，采用张力仪器检测张力的一致性，或用手指头轻触长丝，能感知到丝在运行中张力突变的问题。针对长丝张力的差异，加强对橡皮纱的把关。包白长丝品种用做染色纱，每个捻结都是1个疵点，而且无法修复，管纱容量尽量大，后纺捻接偏松控制，能够修复的疵点就不打结，保证露白疵点数量在可控范围内。同一品种若不能在相同长丝装置机台上生产，需对照包覆效果，测试成纱指标是否一致，最好做织布试验，对比布幅和缩水率的差异。

2.2 长丝装置类型及特点

双芯纱需要2种不同的长丝，有不同的弹性系数，分别由独立的传动系统控制，而长丝需要额外的装置。若长丝张力控制不好，造成芯丝外露，或有“挂丝”造成包覆不良，产品将在染整工序中产生质量疵点[6-7]。3种长丝装置及特点分别介绍如下。

①顶置式装置。安装在细纱粗纱纱架上方，所以叫做顶置式装置，该种装置的优势是能够悬挂任何形状的长丝，适用范围宽，缺陷是长丝被动退绕，张力控制难度大，距离地面接近4 m，工人操作难度大。长丝筒子最大直径260 mm，芯丝顺畅地穿过独立导丝管，从长丝筒被引导传送到张力控制器。此装置也可以生产长丝包芯纱、双芯纱、三芯纱等各类含长丝包芯纱。

②三罗拉装置。安装在细纱粗纱纱架中，总共3层罗拉，上面2层放置长丝筒，最下面一层放氨纶丝，所以叫做三罗拉装置。导丝罗拉能够输送长丝和氨纶丝，实现主动退绕。该装置能够很好地控制张力，且装置位置低，挡车工更容易更换丝筒，维修也更加方便。缺陷是对长丝的卷装长度有要求，优势是这种装置长丝张力恒定，锭间差异小，一致性好，适合做染色用纱。

③内置装置。用于吊顶固定芯丝，芯丝直径大约140 mm(根据细纱机锭距而定)，纱架被安装在细纱机原纱架的内部，一般用于无弹性和管纱状长丝的生产，用包缠等方式生产复合纱。

3种装置能够根据纱线的需求，纺出不同的纱线。品种转换方便，如将氨纶丝和长丝包覆在其中纺出双芯纱，将氨纶丝包覆其中纺出传统的包芯纱，将长丝包覆其中纺出长丝包芯纱。顶置式装置长丝张力控制办法:芯丝张力牵伸可以设定，通过沟槽罗拉带动胶辊罗拉，实现对芯丝的张力控制。双包芯纱要求长丝精确喂入，是因为双包芯长丝的比例与包单根氨纶丝相比变得很高，芯丝有任何的偏离都会有明显的露白，断丝率也会相应增加。导丝轮应能够有效控制长丝和氨纶丝，而且不能停止转动，否则将会因与长丝间的摩擦而损伤丝，并导致意外牵伸。选配自动横动装置，将大大延长皮辊和胶圈的使用寿命。使用芯丝托架，输送罗拉的转速很高，断头后芯丝抬起，防止缠绕，开车时逐个接头。光学感应能够监测每一锭的长丝是否发生断头，如果任意长丝断头后，粗纱中止喂入，通过一个高强度的LED灯及时通知挡车工。由于机械故障少数的几个锭子造成了大多数断头的频发，通过显示屏能够及时发现落后锭子，提高生产效率。

2.3 纺纱方法

2.3.1 长丝包芯纱

采用三罗拉装置生产，把T400类长丝筒子放置导丝罗拉，通过伺服电动机使辊筒上的长丝筒子主动退绕，通过导丝杆引入胶辊上方的导丝罗拉上，通过导丝罗拉喂入前钳口，二者从前罗拉输出后一起加捻卷绕到管纱上，形成长丝包芯纱。长丝包芯纱可以采用置顶式和三罗拉式装置生产，长丝可以包括T400，锦纶长丝，DTY长丝等各类长丝。

2.3.2 空芯纱

采用置顶式装置生产，水溶性维纶丝筒子悬挂在纱架上，芯纱通过导丝管被引导传送到张力控制器，通过导丝罗拉喂入前钳口，二者从前罗拉输出后一起加捻卷绕到管纱上，形成水溶性维纶丝包芯纱。空芯纱可以采用置顶式和三罗拉式装置生产，芯丝为水溶性维纶长丝或维纶短纤维纱。

2.3.3 芯纱包芯纱

采用置顶式装置生产，短纤维纱筒子悬挂在纱架上，芯纱通过导丝管被引导传送到张力控制器，通过导丝罗拉喂入前钳口，二者从前罗拉输出后一起加捻卷绕到管纱上，形成短纤维包芯纱。短纤维包芯纱可以采用置顶式和三罗拉式装置生产，芯纱为纤维素短纤维纱，纤维可以是棉纤维、莱赛尔纤维、粘胶等，芯纱捻系数在250～450之间，捻向可以是Z捻也可以S捻，为芯纱纤维素纤维纱线与外包棉纤维复合纱，皮芯结构内外纤维间应力平衡，根据客户用途选择芯纱和总纱支的捻向与捻度，复合纱的强力与芯纱捻向和强力直接相关，采用不同工艺，复合纱风格不一样。

2.3.4 赛络菲尔纱

采用内置装置生产，在细纱机的粗纱架吊顶上悬挂长丝筒子，长丝筒子被动引出后经过导丝杆，通过张力装置和导丝罗拉喂入前钳口，长丝喂入位置在粗纱须条右侧4 mm处，二者从前罗拉输出后汇聚到一点，一起加捻卷绕到管纱上，形成短纤维和长丝复合纱。赛络菲尔纺可以采用内置装置、三罗拉装置和顶置式装置生产，长丝可以包括T400、锦纶长丝、DTY长丝等各类长丝。如果将水溶性维纶长丝放在棉纤维须条的右侧，由其包缠棉纤维，以长丝的强力和包缠来实现所纺无捻棉纱的强力和耐磨性，可实现在细纱机上一次性纺制无捻纱[8]。

2.3.5 包芯包缠纱

包芯包缠纱每锭都是1根粗纱和2根长丝喂入，吊锭数须增加，采用平行10列吊顶粗纱架，长丝从吊锭引出后，经过导丝杆，通过张力装置和导丝罗拉喂入前钳口，单根粗纱须条经喇叭口由后罗拉喂入牵伸区，一根长丝喂入位置在粗纱须条中间为包芯丝，另一根长丝在粗纱右侧为包缠丝，三者从前罗拉输出后一起加捻卷绕到管纱上，形成包芯包缠纱。包芯包缠纱可以采用内置装置生产，长丝可以包括T400、锦纶长丝、DTY等各类长丝。

2.3.6 嵌入纺纱

嵌入纺每锭都是2根粗纱和2根长丝喂入,分别缠绕后合股成为1根复合纱，吊锭数需增加，2根长丝复倒在同一筒子上，需对粗纱吊锭进行改造。嵌入纺可以采用内置装置生产，长丝可以包括T400、锦纶长丝、DTY等各类长丝。

2.3.7 内置式装置生产控制要点

赛络菲尔纺和嵌入纺等是采用内置式装置生产，控制要点如下：芯丝为复倒丝，质量一定要好，芯丝统一、不存在单股、多股、脱圈等现象。长丝被动退绕，吊顶要灵活，长丝过张力控制器时，须在张力盘中间绕一圈，以防停车时长丝弹出张力盘。嵌入纺喇叭口间距要合理，以防纤维散失。保证丝的包覆效果统一，避免纱线色差。随换丝时做好张力控制器、罗拉牵伸区等部位清洁工作，并及时按照周期更换钢丝圈。

2.3.8 低弹性长丝包芯纱质量指标对比

表2中9组试验，试验1#、3#、4#、7#用相同粗纱工艺生产，试验2#、5#、6#、8#、9#用相同粗纱工艺生产，在各自纺纱方式下生产的包芯纱，具体成纱指标见表2。

可知：①试验4#和1#对比可知，长丝包芯纱与普通纱线对比强力下降2.3%，断裂伸长率提高61.0%，条干提高7.9%。该纱比同细度普通纱线强力稍低，断裂伸长率高，条干好，主要用于牛仔弹力面料的生产。②由试验5#和2#对比可知，赛络菲尔纺纱与普通纱线对比强力提高2.9%，断裂伸长率提高328%，条干提高21.6%，毛羽提高32.6%，该纱线条干好，强力高，毛羽少，耐磨性好，主要用于户外防护服的生产。③由试验6#和1#对比可知，空芯纱与普通纱线对比强力下降23.5%，断裂伸长率提高49.3%，条干提高6.0%。该纱线条干好，布面经后整理可以把芯丝溶去形成空芯纱，该纱线中空，柔软，吸水性好，主要用毛巾类等柔软性面料的生产。④由试验7#和3#对比可知，芯纱包芯纱与普通纱线对比强力下降13.7%，捻度下降11.2%，条干下降20.1%，毛羽下降10.1%。该纱线捻度低，纱线柔软，主要用于手感柔软、丰满面料的生产。⑤由试验8#和2#对比可知，嵌入纺纱与普通纱线对比强力提高3.4%，断裂伸长率提高32.4%，条干提高17.4%，毛羽提高19.6%，该纱强力高，断裂伸长率高，条干好，毛羽少，耐磨性好。⑥由试验9#和2#对比可知，包芯包缠纱与普通纱线对比强力下降2.3%，断裂伸长率提高35.1%，条干下降2.9%，毛羽下降30.4%。该纱强力高，断裂伸长率高，条干好，毛羽少，织物耐磨性好。

3 细纱工序长丝和氨纶丝结合

传统的弹性包芯纱在生产高弹力的面料时，虽然具有高弹力，但是防变形能力差，捻接显现率高，尺寸稳定性有限，而且适用于纺纬纱，在经纱上很难应用。将氨纶丝和长丝2种高质量的芯丝结合形成双芯纱或三芯纱，随着双丝包芯纱的引入，这些问题得到了有效的解决[9]，成纱既有氨纶丝高弹的特性，又有T400长丝防变形的特性。

3.1 包空包丝纱

采用置顶式装置生产，空包丝筒子悬挂在纱架上，芯纱通过上张力控制器，经导丝管被引导传送到下张力控制器，通过导丝罗拉喂入前钳口，二者从前罗拉输出后一起加捻卷绕到管纱上，形成包空包丝纱。包空包丝纱可以采用置顶式装置生产，芯丝为空包丝。空包丝是将外包纤维长丝与氨纶丝同时牵伸经过一定型号喷嘴，经高压缩的空气规律性的喷压形成节律性的网络点的纱线。

3.2 双包芯纱

选用2种不同特性的长丝为芯丝，经加捻纺制而成的纱线[10]。采用三罗拉装置生产，把T400类长丝筒子放置导丝罗拉上，通过伺服电动机使辊筒上的长丝筒子主动退绕，通过导丝杆引入胶辊上方的导丝罗拉上，氨纶丝经预牵伸，在导丝罗拉与长丝汇合后喂入前罗拉钳口，二者从前罗拉输出后一起加捻卷绕到管纱上，形成双包芯纱。其优点是：每一根长丝单独牵伸，并一起喂入细纱牵伸系统，由包覆纤维包覆。双包芯纱采用三罗拉式装置生产，长丝是T400等涤纶低弹丝，与氨纶长丝形成较强功能互补，织成的织物持久不变形。

3.3 三芯纱

三芯纱采用2根氨纶丝加1根长丝纺出的包芯纱，可以生产超强弹力织物，三芯纱的生产有以下2种方式。

方式1：空包丝加氨纶丝，在细纱机的粗纱架上方悬挂空包丝筒子，芯纱被动引出后经过上张力装置，通过导丝管被引导传送到下张力控制器，氨纶丝经预牵伸，在导丝罗拉与长丝汇合后喂入前罗拉钳口，二者从前罗拉输出后一起加捻卷绕到管纱上，形成三芯纱。

方式2：2根氨纶丝加1根长丝的装置，该装置就是双氨纶包芯纱装置和顶置式装置的组合。在细纱机的粗纱架上方悬挂长丝筒子，芯纱通过导丝管被引导传送到下张力控制器，2根氨纶丝放置在各自导丝辊上，经预牵伸后在导丝轮与长丝汇合后喂入前罗拉钳口，二者从前罗拉输出后一起加捻卷绕到管纱上，形成三芯纱。其优点是：氨纶丝喂入线速度恒定、氨纶丝张力较稳定，从而稳定地实现外包纤维对双氨纶丝的包覆，消除了因氨纶丝张力波动产生包覆方面的问题。存在的问题有：因同台车需放置3种丝，质量隐患增加，放丝时必须按工艺单要求操作，值车工劳动强度增加，看台面减少，日常了机换丝及换粗纱时间延长1倍以上，生产效率大幅降低。

3.4 低弹丝与氨纶长丝组合包芯纱质量指标对比

低弹丝与氨纶长丝组合包芯纱的质量指标对比见表3。由表3可知，6组试验在成纱线密度一致的情况下，芯纱含丝量越大，去丝后纱的线密度越低，成纱强力越低，即10#>12#>11#>14#>13#>15#；对比试验13#和14#可知，长丝类型不同，长丝强力越高(T400>DTY)，成纱强力越高。在捻度方面，包芯纱捻度差异不大，平均61捻/(10 cm)左右，较普通赛络纺纱提高17.2%。条干水平差异不大。

表3 低弹丝与氨纶长丝组合包芯纱质量指标对比

4 捻线工序

4.1 单纱长丝复合纱

在捻线机的纱架上悬挂长丝和单纱筒子，分别进行张力控制，长丝在右边，单纱在左边，经过加捻卷绕到管纱上，形成复合纱。长丝可以是涤纶长丝、锦纶长丝，水溶性维纶长丝等，以上长丝形成的复合纱，纱线特点都不一样。以24.3 tex棉纱+50D(5.56 tex)水溶性维纶长丝为例，50D(5.56 tex)水溶性维纶长丝与棉纱合股，合股捻度与单纱捻度基本一致。织成织物后，当水溶性维纶长丝溶解后，棉纱纱体直径增大，纤维之间空隙加大，增加了纱线及织物的储水空间，该纱手感柔软、吸水性好，可以作为毛巾类织物用纱。

4.2 2根单纱包芯纱

在捻线机的纱架上悬挂长丝和单纱筒子，捻线每锭都是1根长丝和2根单纱喂入，分别进行张力控制，长丝位于2根单纱之间，经过加捻卷绕到管纱上，形成复合纱。芯丝可以是长丝也可以是氨纶丝，以包芯长丝为例，27.8 tex×2精梳棉纱+7.78 tex(1F)锦纶长丝，用此纱织布后做成服装，利用化学试剂把服装局部棉纤维溶掉，剩余锦纶长丝，在布面形成镂空效果，非常美观。

5 结束语

对包芯纱服装面料领域购买力的趋向性研究，显示购买紧身裤，超弹以及瘦腿裤的趋势很高。购买者优先考虑否合身、持久保形两方面，针对这些特定需求，对包芯纱提出了更高的要求。通过对现有氨纶丝和长丝的不同组合，包芯纱的生产方式、纱线特点和用途进行了全面分析和研究，为下一步开发新产品提供方法，对促进包芯纱新技术、新设备的发展有着十分现实而重要的意义。