三种不同工艺条件对新型sirofil-spun三色花式纱外观与成纱质量的影响

曹梦龙， 徐伯俊， 苏旭中， 刘新金， 王　靖， 贺文慧

(1. 江南大学 生态纺织教育部重点实验室，江苏 无锡 214122；2. 江苏苏丝丝绸股份有限公司，江苏 宿迁 223700)



研究与技术

三种不同工艺条件对新型sirofil-spun三色花式纱外观与成纱质量的影响

曹梦龙1， 徐伯俊1， 苏旭中1， 刘新金2， 王靖1， 贺文慧1

(1. 江南大学 生态纺织教育部重点实验室，江苏 无锡 214122；2. 江苏苏丝丝绸股份有限公司，江苏 宿迁 223700)

探讨三种不同工艺条件对新型sirofil-spun三色花式纱外观与成纱质量的影响。采用新型sirofil-spun纺纱方法即对sirofil-spun和嵌入式纺纱原理的结合，并且在三种不同工艺条件下，通过改变粗纱与长丝的相对位置，即粗纱靠左侧长丝、粗纱在两根长丝之间和粗纱靠右侧长丝，形成不同的成纱方式纺制出新型的三色花式纱；利用i-speed高速摄影机和MDA1300视频显微镜对所纺出花式纱的外观进行观察与分析，并且对三种花式纱线的强伸性能、条干、毛羽进行对比分析。研究结果表明：三种不同工艺条件下会形成不同的成纱加捻机理，纺成花式纱的三种色彩产生不同的排列；粗纱靠近左侧长丝喂入的成纱方式所纺三色花式纱的成纱质量较好。

新型sirofil-spun纺纱；三色花式纱；断裂强力；条干；毛羽

新型纺纱方法很多，近年来在环锭纺纱机上出现了许多新型的纺纱方式，如紧密纺、赛络纺、赛络菲儿纺、包芯纺、竹节纺等。不同的纺纱方式会形成不同的纺纱机理，不同的成纱机理会影响成纱的外观与纱线质量，对成纱机理进行分析显得尤为重要[1]。高速摄影技术是以极高的频率记录高速运动过程的一种手段，获得的信息记录在一帧帧图片上，在指定的软件上慢速放映，再现被记录对象的运动过程[2]。

本文采用i-speed高速摄影机拍摄新型sirofil-spun的成纱机理，即拍摄长丝与纱加捻过程中的加捻三角区[3]，通过软件对采集完的片段进行一帧帧地放映，截图呈现出每一种成纱机理并分析；以三种不同的成纱机理进行纺纱，对花式纱进行条干、强伸性及毛羽进行测试，分析不同成纱机理对花式纱的成纱质量产生的影响[4]。

1　新型sirofil-spun纺纱技术与成纱原理

新型sirofil-spun是在对sirofil-spun和嵌入式纺纱原理的基础上，开创出的sirofil-spun新技术[5-6]。在QFA1528细纱机上进行装置的改装，在手动摇架上加装一种新型的双槽导丝轮，并安装长丝张力盘；其纺纱技术原理是采用两根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，在前罗拉下的加捻作用下成纱，捻合成具有股线风格的新型sirofil-spun花式纱线(图1)。普通sirofil-spun采用一根短纤维须条和一根长丝加捻成纱的，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纱也存在着结构不稳定的现象。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采用两根长丝与一根粗纱，使得形成对称的加捻三角区，解决了sirofil-spun中的须条与一根长丝的运动不稳定性。不同的成纱机理对新型花式纱的外观和成纱质量有影响，根据分析新型sirofil-spun的成纱原理得知，有三种不同的成纱加捻方式(图2)。

图1　新型sirofil-spun纺纱原理示意Fig.1　The principle diagram of new type of sirofil-spun

图2　三种不同的成纱加捻模型Fig.2　Twisting models of three different kinds of yarns

2　实　验

2.1方案设计

为了探究不同的成纱工艺对新型sirofil-spun花式纱外观与成纱质量的影响，设计实验方案，对三种不同的成纱工艺进行编号：编号1为粗纱先于右侧长丝进行结合，即粗纱与右侧长丝间距为4 mm；编号2为粗纱位于两根长丝中间；编号3为粗纱先于左侧长丝进行结合，即粗纱与左侧长丝间距为4 mm[8]。分别采用高速摄影技术拍摄三种不同的加捻机理即加捻三角区，对纺出的花式纱在MDA1300视频显微镜下进行观察花式纱的外观，并且对三种不同成纱工艺所纺出的纱线强伸性能、条干、毛羽进行测试与分析。

2.2原料

三种不同成纱工艺的花式纱均采用新型sirofil-spun与纺纱方式，两根长丝均为有色锦纶长丝，细度为8.33 tex(75 D)，另一根采用普梳棉粗纱，其粗纱定量为5.0 g/10 m，纺制成15 tex/8.33 tex/8.33 tex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地喂入，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地喂入。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[9]。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15 tex/8.33 tex/8.33 tex纱，双丝间距采用16 mm，长丝预加张力定为15 cN。具体的纺纱工艺[10]为：编号1对应图2(a)成纱模型，即粗纱与右侧长丝间距4mm，编号2对应图2(b)成纱模型，即粗纱位于两根长丝中间，编号3对应图2(c)成纱模型，即粗纱与左侧长丝间距4mm；捻系数为360，钢丝圈选为U1ULudr1/0。

2.5测试仪器与环境

YG086型缕纱测长机(江苏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)，i-speed高速摄影机(上海西努光学科技有限公司)，MDA1300视频显微镜(南京米厘特仪器仪表有限公司)，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)。

测试环境温度为20 ℃，相对湿度为65%。

3　结果与分析

3.1不同成纱机理对花式纱的外观影响分析

通过i-speed高速摄影机拍摄纺纱过程中的加捻机理，对采集完的片段进行一帧帧地放映并截图呈现出每一种成纱加捻机理，如图3所示。分别以三种不同工艺条件下进行纺纱，采用MDA1300视频显微镜观察不同成纱加捻机理产生的不同的花式效果，如图4所示。

图3　三种成纱加捻图Fig.3　Twisting diagram of three kinds of yarn

图4　三种花式纱外观图Fig.4　Appearance diagram of three kinds of fancy yarns

经过MDA1300视频显微镜观察可以看出，三种不同工艺条件会对花式纱的外观产生影响。从3(a)可以看出，棉纱先与右侧红色锦纶长丝进行结合加捻之后，又与左侧青蓝色锦纶长丝进行加捻，最终形成外观如图4(a)所示，呈白青红三色交替花式纱线，从纱管整体来看青色比重大于红色；从3(b)可以看出，棉纱与两根有色长丝等间距喂入前钳口罗拉，并在一点处进行加捻成纱，形成青色红色间隔的三色花式纱线，如图4(b)所示；从图3(c)可以看出，棉纱先与左侧青蓝色锦纶长丝进行结合加捻之后，又与右侧红色锦纶长丝进行加捻，最终形成外观如图4(c)所示，呈白红青三色交替花式纱线，从纱管整体来看红色比重大于青色。综上，可得出不同的成纱加捻方式对花式纱的外观会产生影响。

3.2成纱质量的分析

3.2.1强伸性

使用YG061型单纱强力仪测试三种不同工艺条件下新型sirofil-spun花式纱拉伸性能，具体的性能测试数据见表1。

表1　拉伸性能Tab.1　Tensile properties

由表1可以看出，不同成纱加捻方式对纱线的断裂强力有一定影响，3号花式纱其粗纱先于左侧的长丝进行结合加捻再与右侧的长丝进行结合加捻的断裂强力明显高于另外两种花式纱。由于捻度的传递自下往上，并且纱线的捻向为“Z”捻向，棉束中右侧的纤维先进行转移卷捻再与左侧的纤维进行抱合，纱线中的纤维将受力不均；因此3号工艺条件下粗纱先于左侧长丝进行结合加捻的方式，使得左、右两侧的长丝受力得到均衡，即粗纱先于左侧的长丝进行结合弥补了左侧长丝的受力不均，由于“Z”捻作用使得加捻三角区中受力均匀，从而纺制成纱线的断裂强力和断裂伸长较高。

3.2.2条干均匀度

使用USTER@TESTER5条干检测仪测试三种不同工艺条件下新型sirofil-spun花式纱的条干均匀度，具体的条干CV值数据见表2。

表2　条干均匀度Tab.2　Evenness

从表2可以看出，编号2成纱方式所纺制的花式纱条干、粗结、细节及棉结均不及编号1、3成纱方式所纺的花式纱。由于编号2成纱方式是两根有色长丝与一根棉须条汇聚一点结合加捻成纱，纺纱过程中的高速运动，纺纱加捻三角区的汇聚点不断波动，使得须条与长丝的运动不稳定，最终成纱条干和粗细结略差些。

3.2.3毛羽

使用YG173A型纱线毛羽测试仪测试三种不同工艺条件下新型sirofil-spun花式纱的毛羽，具体的毛羽测试数据见表3。

表3　毛羽测试Tab.3　Hairiness test

从表3可以看出，编号2成纱方式所纺制花式纱的毛羽值与编号1、3成纱方式所纺的花式纱相比较多，由于编号1和编号3成纱方式是粗纱先与一根长丝进行包缠，突出的毛羽卷入纱体，再与另一根长丝进行包缠，剩下突出毛羽进一步卷入纱体，使得毛羽进一步减少。编号1和编号3成纱方式所纺花式纱的毛羽相差不大，这是说明粗纱须条先与左侧长丝或先与右侧长丝结合对毛羽值影响不大。

4　结　论

通过对细纱机装置的改装，设计实验方案并进行实验分析，得出不同工艺条件下对新型sirofil-spun花式纱外观与成纱质量产生影响。

1)通过采用i-speed高速摄影机进行纺纱过程中加捻三角区的拍摄，并对所纺出的纱线进行外观的观察，得出不同工艺条件下会使花式纱的三种色彩产生不同的排列。

2)通过对细纱机装置的改装后进行纺纱，经过测试得编号2成纱方式(粗纱位于两长丝中间)所纺的花式纱强力较好；编号2成纱方式所纺制花式纱的条干、粗结、细节及棉结均不及编号1、3成纱方式所纺的花式纱；编号1、3成纱方式所纺的花式纱的毛羽较编号2成纱方式所纺制花式纱相比减少；从而得出编号3成纱方式即粗纱先与左侧有色长丝结合加捻再与右侧右侧长丝结合加捻的成纱方式所纺花式纱的成纱质量较好。

新型sirofil-spun花式纱具有三色立体效果，此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，并具有较高的附加值。

[1]谢春萍,徐伯俊.新型纺纱[M].北京:中国纺织出版社,2012:131.

XIE Chunping, XU Bojun. Modern Spinning Technology[M]. Beijing: China Textile & Apparel Press,2012:131.

[2]孟宣宣.基于高速摄像技术的光纤激光焊接过程研究[D].武汉:华中科技大学,2011:1.

MENG Xuanxuan. Research of Fiber Laser Welding Process Based on High Speed Imaging Technology[D]. Wuhan: Huazhong University of Science and Technology,2011:1.

[3]杨欣欣,谢春萍,苏旭中,等.基于高速摄影分析络筒过程纱线毛羽变化[J].棉纺织技术,2013,41(2):23-25.YANG Xinxin, XIE Chunping, SU Xuzhong, et al. Study on yarn hairiness change in winding based on high-speed camera analysis[J]. Cotton Textile Technology,2013,41(2):91-93.

[4]樊理山,来侃,孙润军,等.三组分长丝和短纤维复合纱线的结构分析[J].上海纺织科技,2009,37(11):19-22.

FAN Lishan, LAI Kan, SUN Runjun, et al. Structure analysis of tri-component filament and stable fiber composite yarn[J]. Shanghai Textile Science & Technology,2009,37(11):19-22.

[5]田薇,王新厚.Sirofil纺纱工艺与成纱结构的研究[J].纺织导报,2004(6):84-88.

TIAN Wei, WANG Xinhou. Sirofil spinning process and structure of the resulted yarn[J]. China Textile Leader,2004(6):84-88.

[6]谭钧鸿,王涛.嵌入式复合纺纱的理解与探讨[J].中国纤检,2015(9):86-88.

TAN Junhong, WANG Tao. Explore to embedded composite spinning[J]. China Fiber Inspection,2015(9):86-88.

[7]于伟东.纺织材料学[M].北京:中国纺织出版社,2006:221-223.

YU Weidong. Textile Materials Science[M]. Beijing: China Textile & Apparel Press,2006:221-223

[8]张晓娟,谢春萍,刘新金,等.导丝轮位置对全聚纺赛络包芯纱包覆效果的影响[J].上海纺织科技,2015,43(6):33-35.

ZHAGN Xiaojuan, XIE Chunping, LIU Xinjin, et al. The effect of godet wheel position on completely condensed spinning and Siro-spinning core-spun yarn[J] Shanghai Textile Science & Technology,2015,43(6):33-35.

[9]陈军,李仁充,王章凯,等.嵌入式复合纺纱设备的设计与研制[J].棉纺织技术,2010,38(12):16-19.

CHEN Jun, LI Renchong, WANG Zhangkai, et al. Design and manufacture of embodied composite spinning device[J]. Cotton Textile Technology,2010,38(12):16-19.

[10]陈玉峰,陆振挺,马新帮.棉纺赛络纺工艺研究和实践[J].棉纺织技术,2010,38(1):55-58.

CHEN Yufeng, LU Zhenting, MA Xinbang. Technology study and practice of cotton Siro-spun[J]. Cotton Textile Technology,2010,38(1):55-58.

Effect of three different process conditions on appearance and yarn quality of new tri-color fancy sirofil yarn

CAO Menglong1, XU Bojun1, SU Xuzhong1, LIU Xinjin2, WANG Jing1, HE Wenhui1

(1. Key Laboratory of Science & Technology of Eco-Textile, Ministry of Education, Jiangnan University, Wuxi 214122, China;2. Jiangsu Spcc-Silk Co.,Ltd., Suqian 223700, China)

In this paper, the effects of different process conditions on the appearance and yarn quality of the tri-color fancy yarn were discussed. The new sirofil-spun spinning method combines sirofil-spun with embedded spinning principle. a new type of tri-color fancy yarn was spun by changing the relative position of roving and filament (i.e. rough yarn is close to filament in the left side; rough yarn is between two filaments; rough yarn is close to filament in the right side) under three different process conditions. I-speed high-speed camera and MDA1300 video microscope were used to observe and analyze the appearance of fancy yarn. And the properties of three color fancy yarns (including tensile property, evenness and hairiness) were tested and compared. The results show that three kinds of different process conditions will form different yarn twisting mechanism, and three colors generate different arrangement; the quality of yarns spun by feeding rough yarn close to the filament in the left side) is better.

new sirofil-spun spinning; tri-color the fancy yarn; breaking intensity; evenness; hairiness

10.3969/j.issn.1001-7003.2016.07.006

2016-01-18;

2016-06-02

江苏省博士后科研资助计划项目(1501146B)；中国博士后科学基金项目(2015M581722)；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)；国家大学生创新训练计划项目(201510295079)

TS111.8

A

1001-7003(2016)07-0027-05引用页码: 071106