两种比例亚麻棉喷气涡流纱的性能分析

任笑鸽 罗 菁 郝林聪 程 璐 夏 鑫

（新疆大学，新疆乌鲁木齐，830046）

喷气涡流纺作为一种新型的纺纱技术，具有纺纱流程简单，设备智能化程度和生产效率都较高的优点，且纺制的纱线毛羽少、染色性能和耐磨性好［1-2］。但其对原料要求较“苛刻”，对刚性大的纤维适纺性稍差，如麻纤维、涤纶、较粗的天然纤维和化学纤维等［3-4］。同时国内用粘胶纤维生产喷气涡流纺针织纱仍占主导，产品结构简单，同质化竞争激烈［5］。因而，创新开发多样化、性能化、高附加值的新型喷气涡流纺纱线，成为喷气涡流纺企业提质增效、转型发展的必由之路。

为改善上述喷气涡流纺存在产品结构单一的问题［6］，喷气涡流混纺纱应运而生，其不仅能够使不同纤维原料间优势互补，增强纱线及织物的功能性，而且还具备喷气涡流纺纱线的特殊结构形态［7］。如亚麻棉混纺，由于亚麻纤维比细绒棉纤维强度高，细绒棉纤维比亚麻纤维细、断裂伸长率高，细绒棉纤维有天然的卷曲可以增加与亚麻纤维之间的抱合力，两种纤维混纺可以优势互补，提高喷气涡流纺亚麻棉的可纺性［8-9］。

近几年国内许多纺纱企业在开发喷气涡流纺麻类纤维混纺纱中进行了积极的研究和探索。江苏悦达纺织有限公司分享了亚麻/棉55/45 19.6 tex混纺纱和苎麻/棉52/48 19.6 tex混纺纱两款产品在喷气涡流纺纱机上的生产情况。宁波奉化双盾纺织公司介绍了棉/亚麻65/35 20 tex混纺纱在喷气涡流纺纱机上的生产实践［10］。他们主要研究了混纺纱的制备及成纱工艺（主牵伸倍数、罗拉隔距等）对纱线性能的影响，但是对喷气涡流亚麻混纺纱及织物的外观、力学性能等对比分析颇少。

为了探究亚麻棉喷气涡流混纺纱中亚麻所占比例对纱线及织物性能的影响，本研究开发了一款棉麻类喷气涡流混纺纱，根据纺纱要求以及喷气涡流纺的纺亚麻最高极限，将亚麻混纺比设为亚麻/棉30/70和亚麻/棉60/40，并对比分析了两种比例亚麻对混纺纱外观、单纤维长度、力学性能等的影响。同时探究了在相同号数的条件下，两种比例亚麻混纺纱的包缠纤维数量对纱线硬度和织物的悬垂性、弯曲刚度等性能的影响，以期研发综合性能较好的亚麻棉喷气涡流混纺纱。

1 试验部分

1.1 主要材料与仪器

材料：精梳亚麻纤维须条，由黑龙江圆宝纺织有限公司提供；细绒棉纤维（马克隆值3.7、品级2级）须条，由RIETER公司提供。

仪器：RSB-50型自调匀整并条机；J26型喷气涡流纺纱机；黑板卡；AFIS单纤维测试仪；YG（B）063型全自动单纱强力机；GSJX-HF-42型手摇针织横机；YG811型织物悬垂性测试仪；YB（B）022D型全自动织物硬挺度仪。

1.2 试验方法

1.2.1 纱线及织物的制备

纱线制备：首先对亚麻条进行给湿养生预处理24 h，经养生处理后的亚麻纤维实测回潮率在12.5%左右，后将精梳亚麻与精梳细绒棉纤维须条以亚麻/棉30/70、亚麻/棉60/40两种比例在并条机上进行混和，采用两道并合工艺，末并须条4 420 tex。按照纺纱工艺条件制得混纺纱线。

织物制备：分别将两种比例的亚麻棉喷气涡流混纺纱线用手摇针织横机织成织物。

1.2.2 纱线的黑板图观察

参照FZ/T 32004—2009《亚麻棉混纺本色纱线》依次将两种混纺比的亚麻棉喷气涡流混纺纱线均匀缠绕在300 mm×150 mm的黑板卡上，取黑板区域280 mm×130 mm的数据。

1.2.3 单纤维长度及棉结的测试

用AFIS单纤维测试仪，将测试样在开松单元被开松为单纤维状态，对须条中的每根单纤维的长度、根数平均长度、短纤含量、根数长度变异系数以及上四分位长度等主要指标进行测试，并对比USTER公报对原棉棉结、籽皮棉结和杂质数量范围的等级描述，进行混纺纱单纤维棉结的测试。

1.2.4 纱线力学性能测试

参照GB/T 3916—2013《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定（CRE法）》，采用YG（B）063型全自动单纱强力机测试纱线的力学性能。

1.2.5 织物悬垂性测试

参照GB/T 23329—2009《纺织品 织物悬垂性的测定》，利用YG811型织物悬垂性测试仪对织物的悬垂性进行测试。

1.2.6 织物刚柔性测试

参照GB/T 18318.1—2009《纺织品 弯曲性能的测定 第1部分：斜面法》，利用YB（B）022D型全自动织物硬挺度仪对织物的硬挺度进行测试。

2 结果与分析

2.1 纱线及织物规格

亚麻/棉30/70 27.7 tex（纱线1）和亚麻/棉60/40 27.7 tex（纱线2）及其所织针织物规格如下。

由以上数据可以看出，当纱线线密度相同时，纱线1的条干C V比纱线2低了5个百分点，且纱线断裂强力较高。织物1的织物厚度较薄，织物密度较小。分析原因是与棉纤维及亚麻纤维本身的性能有关，亚麻纤维本身长度分布就没有棉纤维均匀且短纤含量较多，纤维离散度较大会导致纱线条干C V增加，纱线强力降低，亚麻所占比例越大这种情况越明显，而且亚麻棉混纺纱及织物规格对纱线及织物的性能有潜在的影响。

2.2 纱线的外观形貌分析

两种比例的亚麻棉喷气涡流混纺纱的黑板图如图1所示。

图1 相同号数亚麻棉混纺纱黑板图

纱线黑板不仅能直观地反应纱线短片段的不匀情况，还可具体分辨出纱线上的粗细节、毛羽及棉结。从黑板局部图中可以看出，纱线1的棉结较多，但粗细节较少，纱线整体条干均匀度好，纱线表面光洁、纱疵很少；纱线2的粗节片段多且长，毛羽数也较多，导致纱线整体均匀度较差，而且纱线外观有很多黄色的纱疵。

2.3 单纤维长度及棉结分析

纤维长度及短纤含量是控制成纱质量的核心要素。根据USTER纤维长度汇总柱状图规定：大于12 mm是纤维正常长度、小于等于12 mm是短纤维。不同亚麻比例的单纤维长度测试分布图（根数法长度柱状图）如图2所示。

由图2看出，纱线1的纤维整体长度分布均匀，纤维长度分布离散度小，主要纺纱长度在20 mm～44 mm之间的纤维占比为64.4%；纱线2主要纺纱长度在36 mm～44 mm之间的纤维占比为45.1%。这是因为亚麻本身长度离散度较高，在混纺纱中占比越多，纤维须条在牵伸过程中越不容易控制，造成亚麻棉纤维须条不匀率增加，短纤长度差异较大。

纤维的长度分布是决定纤维须条质量的重要因素，由图2清楚地看出，亚麻含量为30%时纤维长度分布较均匀，纤维须条在牵伸过程中容易控制，亚麻棉纤维须条较均匀。纤维短纤含量具体数据如下。

图2 单纤维长度分布图

可以看出，混纺纱中亚麻含量从30%变为60%时，根数平均纤维长度L（n）由31.3 mm增加到36.1 mm；纤维的上四分位长度UQL（w）由39.2 mm增加到41.2 mm；根数平均短纤维含量S F C（n）由14.4%降低到10.0%，但其C V值由8.0%增加到17.4%，加大了亚麻棉须条的条干不匀率。分析原因是亚麻纤维为刚性纤维，其原纤维长度比棉纤维长，而且亚麻纤维的粗细度不均匀，当亚麻含量为60%时纤维的根数平均纤维长度和上四分位长度增加会导致纺纱短纤长度不匀率的相对增加，这不仅影响须条质量，在后续喷气涡流纺纱中落棉率也会大增。因此，短纤含量少且分布越均匀，纱线的断裂强力越高、伸长率好。亚麻含量为30%时纱线的力学性能也相对较好。

纤维在开松和通过吸风管系统进行纤维输送的过程中，通常会导致纤维棉结增加。两种比例亚麻棉的棉结测试结果如下。

可以看出，纱线2的总棉结含量高于纱线1，这是因为亚麻含量60%的单根纤维长度、粗细不匀率较大，加上亚麻中纤维素纤维较多，这些长的纤维素纤维在精梳机上不能被清除掉，而且AFIS在测单根亚麻纤维时可能会把纤维较粗的地方当成纤维棉结去计算，导致测出棉结数值增加。另外纤维的长细比越高，出现棉结的几率也就越大。从图2可以看出，在纤维细度差别不大的情况下，亚麻纤维的长度长于细绒棉纤维，因此亚麻含量为60%时棉结较高。

2.4 纱线的力学性能分析

两种比例亚麻棉混纺纱的力学性能测试结果如下。

可以看出，纱线1的力学性能优于纱线2，这是因为纱线1的纤维长度离散度低，短纤含量较少，而且在纱线捻度相同的条件下，纤维长度离散度越低，滑脱纤维的比例越低。所以纱线1的力学性能更好。

2.5 织物的悬垂性分析

悬垂性主要表达织物的弯曲性能和剪切性能，影响因素有纱线的弯曲性、纱线捻度等。可通过织物悬垂性来间接反映纱线的弯曲性能。两种比例亚麻棉混纺纱悬垂性测试结果如下。

织物的悬垂系数与悬垂性呈正相关；美感系数综合反映了织物的悬垂程度和悬垂形态，美感系数的大小代表织物悬垂曲面是否优美。可以看出，织物1的悬垂系数、美感系数、动态波纹数以及活泼率都高于织物2，而织物1硬挺度较低。这些都说明亚麻含量为30%的混纺纱织物的抗弯曲性能较好、悬垂性好，纱线的弯曲性能较好。而且在纱线号数相同的情况下，经过测试纱线1和纱线2的包缠纤维根数分别为29根和37根，织物2包缠纤维数量较多，纱线结构紧密度增加，进而导致织物的悬垂性较差，纱线手感较硬。

2.6 织物的刚柔性分析

织物的刚柔性是织物抗弯的硬挺度与易于弯曲的柔软度的综合，影响织物刚柔性的因素主要有织物厚度、纤维和纱线本身刚柔性、织物组织交织点及织物后整理影响等。因此可以通过织物的刚柔性来间接反映纱线的硬挺度。两种比例的亚麻棉混纺纱刚柔性测试结果如下。

从测试结果可以看出，织物1的滑出长度、弯曲长度和弯曲刚度都比织物2低，说明织物1刚柔性较差，所织成的织物手感较柔软，纱线硬挺度较低；织物2手感较硬，纱线硬挺度较高。这是因为亚麻纤维属于韧皮纤维的一种，在脱胶过程中只能部分脱胶，胶质的存在会导致手感发硬，而且亚麻纤维的结晶度和取向度较高，断裂伸长率较小，当其在混纺纱中所占的比例较大时会导致所纺的纱线及其织成的织物刚性大、柔性小。

3 结论

（1）采用喷气涡流纺的方法纺出两种纱线并织成织物，在局部黑板图上发现纱线1上棉结较多，但粗细节较少，纱线整体条干均匀度好，纱线表面光洁纱疵很少；纱线2上粗节片段多且长，纱线外观有很多黄色纱疵，说明亚麻含量为30%时纱线的外观较好，手感较柔软。

（2）对比分析混纺纱线的单纤维长度及棉结测试结果发现，与纱线1的主要纺纱长度20 mm～44 mm相比，纱线2的主要纺纱长度在36 mm～44 mm之间，纤维长度分布很不均匀，且纱线上的纤维棉结量增加为153个/g，说明亚麻含量为30%时纤维长度分布较均匀，棉结较少。

（3）纱线1的须条纤维长度离散度较低，纱线断裂强力263.8 c N、断裂强度9.38 cN/tex、断裂功341.5 c N·cm，指标均高于纱线2，亚麻含量为30%时纱线力学性能较好。

（4）与织物2相比，织物1的动态悬垂系数为64.42%，弯曲刚度（横、纵）为5.96 cN·cm、13.6 cN·cm，悬垂性较好，刚柔性较差，织物柔软度较好。