粗纱捆绑式段彩复合纱的设计与试制

苏玉恒,朱进忠,王君兰,邵焕焕

(1.河南工程学院 纺织新产品开发河南省工程实验室，河南 郑州 450007；2.郑州市君友纺织品织造有限公司，河南 郑州，450048)

环锭纺是传统的纺纱方法，优良的成纱性能使其目前仍是棉型纤维纺纱的主要方法，但它的缺点比较明显，难以满足大批量、高效率的纺纱要求，因此对环锭纺纱方法的改进和创新是近年来纺纱技术发展的方向之一，也是进一步提升传统纺纱方法利用价值的重要途径。随着纺纱产品多样性的需求，特别色纺纱产品的多样性变化，环锭纺的断续性流程恰恰成为其多样性导入的接口，环锭复合纺技术便是其中重要的一项技术革新，诞生了“云纹纱”、“隆纹纱”、“丝雨纱”等多种新型纺纱工艺和产品[1-3]。

段彩纱是在纱线上呈现不规则粗细与色彩的花色效果的新型纱线，通常需对细纱牵伸机构进行改造，以形成可断续喂入一种饰纱，连续喂入一种基纱的牵伸装置，改造过程复杂[4，5]。本文以粗细纱工序的断点为接入口，采用在粗纱条外包缠饰纱，然后经细纱工艺牵伸成纱的同时，将饰纱切成随机片段附着在成纱表面[6，7]，形成段彩效果，在较少设备改造的条件下，纺制出了具有随机彩段表面装饰的新型纱线，并分析了相关的工艺要点。

1 复合纱的纺纱原理

1.1 设备改造

如图1所示，在粗纱机上方加装简单的喂入纱架，利用导纱器将饰纱引入至锭翼上方，从粗纱锭翼的顶孔随同须条一起进入粗纱锭翼，随着锭翼的旋转加捻将粗纱和饰纱缠绕复合在一起，由于加捻的作用，饰纱以螺旋状缠绕在粗纱外侧，形成状如“捆绑”式的粗纱条。“捆绑”后的粗纱条效果如图2所示。饰纱的喂入一般采用导纱器将纱条引导至锭翼顶孔正上方，随粗纱的卷绕作用与须条一起喂入，导纱器采用镀铬或塑料导纱钩，保证饰纱位置准确和减少摩擦阻力，同时取消锭翼顶端假捻器。饰纱应随粗纱生头时与须条一起经预加捻后缠绕在粗纱管上，缠绕圈数应在4圈以上，防止因饰纱张力的作用使起始卷绕无法进行，而产生锭翼顶端涌头，开车失败。

图1 饰纱喂入装置

饰纱的喂入也可以利用前罗拉的牵伸引导作用，从前罗拉钳口随牵伸须条一起喂入，这种方法喂入的饰纱较为稳定，好控制。但前罗拉喂入的饰纱由于加捻和张力的作用，易被粗纱须条包裹，而不能形成“捆绑”结构，成纱时饰纱片段会较多进入纱芯，而使段彩效果不明显。

图2 “捆绑”粗纱效果

1.2 饰纱的选择

饰纱的选择主要考虑颜色、线密度和强力。饰纱的颜色要保证成纱的外观效果，因此颜色要鲜艳饱满，突出设计效果，本文的试纺着重纺纱工艺的研究，在颜色选择上未做专门设计；线密度的选择，在不考虑成纱因素的条件下，单位长度片段中喂入的有色纤维数量多，彩色段密集，反之彩色段稀少，对成纱效果或风格有一定的影响，另一方面线密度增加则纱条强力也相应增大，在牵切时所需的牵伸力也需增大；强力是影响纺纱成功的重要因素，一般喂入的饰纱应满足“牵必断、不分解、不脱散”的要求，因此应在饰纱原料、捻度等的选择上综合考虑。本文根据纺纱条件，选择了3种不同颜色的纯棉纱作为实验用饰纱，其基本参数如表1所示。

表1 饰纱的参数

1.3 纺纱工艺关键

本文采用普梳纯棉纺纱工艺流程：原棉→圆盘式抓棉机(A002C型)→多仓混棉机(FA022型)→豪猪式开棉机(FA106B型)→单打手成卷机(A076E型)→梳棉(FA224B型)→并条(FA302型)(一)→并条(FA302型)(二)→悬锭式粗纱机(HY492型)(加饰纱)→细纱(FA506型)。由于本文所试制复合纱的饰纱是由粗纱车前喂入，因此前纺工序的工艺参数不受影响，一般按常规纯棉工艺设计即可，关键工序是粗纱和细纱工序。

1.3.1粗纱工艺

在粗纱工序饰纱是直接进入加捻卷绕机构的，因此粗纱的牵伸工艺也不受影响，主要影响的是加捻卷绕部分的工艺。由于饰纱线密度相比于粗纱条要低很多，因此对粗纱直径影响较小，对粗纱的卷绕工艺基本没有影响，只是受退绕张力的影响会使卷绕的张力增大，由于张力主要由饰纱承担，并不会由于张力增大而出现断头，但会使卷绕的紧密度增加，影响粗纱卷绕直径的变化，应根据实际适当调整每周筒管减速的量，同时关注纺纱张力的变化；由于饰纱可以承担粗纱的强力，因此粗纱的加捻量可适当减小，如果加捻过多，饰纱对粗纱缠绕过紧、过多，都会造成在细纱牵伸时出现须条牵不开，饰纱牵不断的现象。粗纱基本工艺参数配置：粗纱干定量5.6 g/10 m，机械牵伸倍数6.97，后区牵伸倍数1.37，粗纱捻度2.8 捻/10 cm，罗拉加压12×20×15×15 kg/双锭，罗拉隔距8×22×25 mm，钳口隔距6 mm，锭速800 rpm。

1.3.2细纱工艺

细纱是纺制本产品的关键工序。经粗纱工序纺制的缠绕了彩色饰纱的粗纱条需要在细纱牵伸过程中将饰纱牵断并固着在纱线上。将饰纱拉伸断裂是细纱工序的首要任务，一般情况下，棉纱的断裂伸长率在10%左右，良好握持的情况下，相当于至少1.1倍的牵伸倍数，这个倍数与细纱后区牵伸接近，如果饰纱在前区断裂会因纱条断裂后的弹性回缩影响前区的牵伸作用，在高倍牵伸下引起纱条不匀，甚至断裂，因此需将后区牵伸倍数设定在1.1倍以上，完成拉断后，再进入前区，则可保证正常的牵伸成纱。进入前区的饰纱片断必然会对前区牵伸造成影响，引起断纱相邻的纤维提前或推迟变速，在纱条上形成粗细节。同时钳口隔距需适度放大，使纱段能够顺利通过钳口避免形成断头。细纱基本工艺参数配置：细纱干定量2.95 g/100 m，机械牵伸倍数19.23，实际牵伸倍数18.75，后区牵伸倍数1.30，捻系数400，锭子转速15300 rpm，钳口3.5 mm，罗拉加压14×10×11 kg/双锭。

2 成纱效果分析

实际纺纱的过程中饰纱1号与3号，在细纱牵伸过程中无法正常牵断，而频繁出现牵不开、出硬头等现象，无法正常成纱，2号饰纱基本可正常成纱，其成纱效果如图3所示。

图3 段彩纱外观效果图

由图3可以看出，在纱线上有一段一段的彩色纱线缠绕，彩色纱段分布长短不齐，间隔不匀，而且还有彩纱被棉纱包住而形成的凸起粗节的特殊外观。

2.1 成纱线密度对段彩效果的影响

粗纱定量不变情况下，改变前区牵伸，纺制出不同线密度的细纱，随机量取不同特数的纱线50个彩色纱段的长度及彩色纱段间的间隔长度进行分析。如图4～图9所示。

图4 32 tex彩纱长度频率直方图

图5 21 tex彩纱长度频率直方图

图6 18.5 tex彩纱长度频率直方图

由分布的直方图可知，不同特数的纱线，线密度大的纺出的彩色纱段长度比较长，彩纱与彩纱间隔的平均长度较短，但纱线彩色纱段分布不均匀，段彩效果比较明显；线密度小的纱线纺出的彩色纱段出现的个数较少，长度也比较短，纺出的彩色纱段间隔平均长度较长，彩色纱段相距较远，但彩色纱段的长度分布比较均匀，段彩效果没有线密度高的纱线明显。

图7 32 tex彩纱间隔长度频率直方图

图8 21 tex彩纱间隔长度频率直方图

图9 18.5 tex彩纱间隔长度频率直方图

2.2 粗纱定量对段彩效果的影响

分别取粗纱定量为8 g/10 m、6 g/10 m、5 g/10 m纺制出21 tex纱线，随机量取50个彩色纱段的长度及彩色纱段的间隔进行分析，结果如图10～图15所示。

图10 粗纱定量为8 g/10 m彩纱长度频率直方图

图11 粗纱定量为6 g/10 m彩纱长度频率直方图

图12 粗纱定量为5 g/10 m彩纱长度频率直方图

图13 粗纱定量为8 g/10 m彩纱间隔长度频率直方图

由图可知，粗纱三种定量纺出纱线的彩色纱段数量随着定量的减小，离散度增加，即不同长度彩色纱段的长度更分散随机，定量为8 g/10 m和6 g/10 m集中在较小长度，而5 g/10 m时则趋于正态分布，彩色纱段平均长度也有所增长；彩色纱段的距离分布在不同定量下均表现为较为均匀，较少有突出的集中趋势，随着粗纱定量的减少，有相对集中的趋势，平均间距也有所减小。

图14 粗纱定量为6 g/10 m彩纱间隔长度频率直方图

图15 粗纱定量为5 g/10 m彩纱间隔长度频率直方图

3 结论

本文试制了一种段彩复合纱，通过在粗纱机上加装喂入装置，将饰纱在粗纱机的锭翼端喂入与粗纱复合成须条，在环锭细纱机上经过细纱牵伸区，纺制成段彩复合纱，并通过输出和输入的改变分析了影响段彩纱长度和间隔分布的因素。纺制的结果表明：饰纱强力的大小直接影响着细纱机牵伸区能否牵伸开及是否能正常纺纱；随着纺制纱线特数的增大，段彩的效果会更加明显；粗纱定量的变化对段彩效果的影响不明显；饰纱的断裂发生在后牵伸区的前区较多，其中纱线越细断裂位置越靠前；由于饰纱是以捆绑方式与粗纱条进行合并进入细纱牵伸的，牵伸过程中饰纱螺旋缠绕，并且随着断裂及退捻作用会在牵伸过程中在须条内转移，因此成纱后在其纱体上存在不同的表现，有较明显的缠绕或伸出纱体，也有被捻入纱条而不能呈现，也有半显露状态，段彩效果变化较大，因而仍需进一步就牵伸、捻度、纱号等粗细纱工艺参数进行优化实验，以获得最佳的效果。