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The Research of Core-Spun Spandex
Dexiao Han, Weiguo Dong College of textiles, Tianjin Polytechnic University, Tianjin, 300160, China
Email: handexiao828@yahoo.com.cn
Abstract: This mainly introduced the technical principle and process of core spun spandex in the HF 41-01-4 prototype spinning machine, and some notice should be paid attention to. As for the three main parame-ters—the front roller speed, spindle speed, core yarn delivery roller speed, a series of experiments on spin-ning were carried out, the batter spinning technology was determined, so as to obtain high-quality core spun spandex. Various yarn properties spun under different technologic conditions were measured, it is concluded that, the most affected factor was the pre-draft of spandex and core spun yarn twist multiplier, which should be used reasonable and matching the purpose of fabrics. Low pre-draft may cause the worse elasticity of yarn, while high pre-draft may lead to fiber beheading and make spinning difficult. With the increase of twist, core spun spandex elongation at break of the first increase then decline, there is a best value. Initial results of our research are certainly significant meaningful guiding to the practical manufacture.
Keywords: spandex; core spun yarn; elastic yarn; quality control; spinning technology
氨纶包芯纱的纺制研究
韩德孝,董卫国
天津工业大学纺织学院,天津,中国,300160
Email: handexiao828@yahoo.com.cn
摘 要:本文主要介绍在 HF 41-01-4 型多功能纺纱小样机上生产氨纶包芯纱的工艺原理与工艺流
程,指明了在纺制过程中应注意的事项。对纺纱工艺中三个主要参数――前罗拉线速、锭子速度、芯
纱罗拉线速,进行了系统的实验,确定了较优工艺配置,以获取优质性能的氨纶包芯纱。测试了各种
工艺条件下的纱线性能。通过系列的纺纱实验,得出了下列结论:氨纶丝的预牵伸倍数和包芯纱的捻
系数是影响纱线性能最主要的因素,应根据织物用途合理选配。预牵伸过低会使包芯纱弹力较差,过
高则易引起氨纶丝断头,使纺纱困难。随着捻系数的增加,棉氨包芯纱的断裂伸长率先增加后下降,
有一个最佳值。初期研究结果对生产实践具有一定的指导意义。
关键词:氨纶;包芯纱;弹性;质量控制;纺纱工艺
1 前言
随着社会的不断进步,人们对纺织品的要求越来
越高,氨纶包芯纱将氨纶丝与棉纤维的优点结合为一
体,既有氨纶丝强力高、弹性好、稳定性好、耐磨、
耐酸、耐碱等特性,又有棉纤维透气性好、吸湿性好、
不起静电、不熔融和易于染色的特性,是较理想的纱
线[1]。这种纱的主要特点:一是可获得良好的手感与
外观,以天然纤维组成的外层纤维吸湿性好;二是只
有 1%~10%的氨纶长丝就可生产出优质的弹力纱;
三是弹性百分率控制范围从 10%到 20%,能根据产品
的用途,选择不同的弹性值。本课题试从氨纶包芯纱
的纺制实践出发,探索其纺制的最佳试纺方案,优化
纺纱工艺,测试并分析成纱质量。
2 氨纶包芯纱的纺制
2.1 氨纶包芯纱的工艺原理
本实验所用设备为 HF 41-01-4 多功能纺纱小
样机,其配有 HFDK-302 型纺纱机专用控制器、HFY
-31 多功能纺纱测速仪。在纺纱过程中,由于氨纶包
芯纱的特殊性能,需对纺纱小样机进行一定的改进,
改造的关键是建立一个氨纶丝的积极喂人系统,该系
统应满足以下五个要求:一是稳妥地安置氨纶丝筒子,
保证氨纶丝筒子能顺利退绕;二是支承氨纶丝筒子的
送丝辊表面要光洁,避免氨纶丝意外牵伸、粘连甚至
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损伤;送丝辊机构应设置在吊锭粗纱下方,以缩短送
丝距离和时间,减少氨纶丝断头和意外牵伸,减少牵
伸不一致性和锭差;三是能形成氨纶丝的均匀牵伸。
应确保氨纶丝筒子退绕回转积极、均匀、平稳,特别
是氨纶丝大筒子和小筒子的回转线速度差异应越小越
好,以减小氨纶丝牵伸的不一致性从而改善包芯纱的
弹性不匀;四是氨纶丝的牵伸倍数能据最终产品用途
与要求独立进行调整控制;五是尽量减少意外牵伸以
免产生牵伸不匀影响条干[2]。本试验的氨纶丝筒子安
放在粗纱卷装上以示积极退绕。
图 1 棉氨包芯纱纺制原理
1――氨纶丝 2――氨纶积极退绕罗拉 3――导纱轮
4――粗纱 5――后罗拉 6――中罗拉 7――前罗拉
8――导纱钩 9――细纱筒管
氨纶包芯纱是以氨纶裸丝为芯丝,外包一种或几
种非弹性短纤维的纱。可采用环锭纺、转杯纺、涡流
纺、静电纺以及摩擦纺等设备纺制,其中以环锭纺使
用最广泛。国内生产氨纶包芯纱一般是在普通环锭细
纱机上加装一套氨纶丝的积极牵伸喂入机构,控制送
纱罗拉与前罗拉的速比,然后使牵伸过的氨纶丝由前
罗拉摇架上的一只导丝轮通过,进入前罗拉和中罗拉
之间,然后与牵伸过的须条重合共同进入前罗拉,氨
纶丝和须条重合后经前罗拉输出,经过导纱钩,再经
过钢领、钢丝圈的加捻卷饶作用形成氨纶包芯纱。
2.2 工艺调节
2.2.1 预牵伸倍数的控制
要控制好氨纶包芯纱的弹力,除选用合适的芯丝
细度和配比外,如何选择好对芯丝的预牵伸也是很重
要的。氨纶丝的回缩力(弹力)与伸长率的关系。伸
长100%时,回缩力约为0.035cN/tex(0.04gf/旦),伸
长300%(4倍牵伸)时,回缩力约为0.088~0.176cN/tex
(0.1~0.2gf/旦),牵伸倍数大,回缩力增加。但牵伸
过大时,芯丝容易断头[3]。
2.2.2 包芯纱特数与芯丝含量计算[4]:
由于当氨纶丝离开前罗拉时要发生回缩,即实际
得到的预牵伸倍数小于理论值。就是说,经过预牵伸
的后的氨纶丝旦数要小于包芯纱中的氨纶丝旦数,这
就使的纱中的实际含量略大于理论含量。美国杜邦公
司对此采用配合系数K值,即:
M1(%)= 9*** DCsKS ×100%公式(4-1)
因此,氨纶弹力包芯纱号数的计算式应为:
CS=H+ 9*DS ×K 公式(4-2)
式中: 9*DS ×K 称为氨纶丝有效特数(若用
旦作单位,则称有效旦数)。该公司对K值在一般情
况下定为1.16。
2.2.3 捻系数控制
氨纶包芯纱采用较高的捻度,可以增大纤维与纤
维、纤维与芯丝之间的抱合,提高棉纤维的包覆性。
另外,由于氨纶长丝经一定的预牵伸后有收缩趋势,
使外包纤维之间的抱合力随之下降。为了提高包覆效
果和成纱强力,捻度的选择应比同号环锭纱高 10%左
右[5],因此一般情况下,氨纶包芯纱每英寸捻度应比
同特的普通环锭纱增加 1~2 个捻回。
2.3 试验方案设计及其工艺参数优化
纺制氨纶包芯纱时,涉及到的主要工艺参数有上
锭频率、前罗拉 RL1的线速度、RL4的线速度、钢领
板的升降速度(卷绕速度)。在实验中发现,调节钢领
板的升降速度(卷绕速度)时,机器的变化不怎么明
显,其主要靠主马达(上锭)传动,故把它作为一个
定量,其它三个作为变量。这三个变量涉及两个对包
芯纱质量影响较大的因素(预牵伸倍数和捻系数),
因此我拟三个方案,如下表所示:
表 4-1 设计方案
方案 总牵伸 预牵伸 捻系数
一 21 3.5 426
二 21 4.0 409
三 15.77 4.0 400
粗纱号数 409g/5m,氨纶号数 7.7tex(70 旦),由公
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式 4-1、4-2 可计算得包芯纱号数与氨纶丝含量(%)。
如下表所示:
表 4-2 包芯纱号数与氨纶丝含量
方案 氨纶丝含量(%) 包芯纱号数(tex)
一 11.68 22.07
二 10.37 21.75
三 8.01 28.19
3 试验结果与讨论
按以上试验方案纺纱,测得纱线性能如下:
表 4-3 性能表
线密度 (Tex)
断裂强度 (Cn/tex)
强力 CN
捻度 /10cm
捻系数 质量偏差 (%)
一 23.53 16.64 377.9 94.13 480 6.6
二 25.71 16.97 385.5 93.88 481 18.2
三 30.82 23.17 512.3 80.83 458 4.6
氨纶丝的预牵伸倍数增大,对提高包芯纱断裂强
力有显著效果。因为氨纶弹性极好,在弹性范围内,
它的预牵伸倍数越大,能承担的强力负荷越多,断裂
不同时性越弱。成纱强力提高,氨纶丝的预牵伸倍数
对断裂伸长率影响较大。随着预牵伸倍数的增大,断
裂伸长率增大,当到最高值后,又开始下降。但是预
牵伸太大,外包棉纤维捻回对氨纶丝回弹的阻力更明
显,使纱的弹性回缩减少,从而降低了纱的弹性伸长
率。
实验结果看到随着外包纤维捻系数的增加,包芯
纱的断裂强力也增大。因为捻系数大。外包棉纤维的
倾斜大,受拉伸时外层对内层的向心压力大。且加捻
时内外转移多,棉纤维的抱合力增大,不易滑脱,断
裂纤维数量增加,所以棉氨包芯纱强力就相应增大。
但捻系数太大时,在外力作用下,外层棉纤维容易断
裂,增加了外包棉纤维断裂的不一致性,强力反而下
降。随着捻系数的增加,棉氨包芯纱的断裂伸长率先
增加后下降,有一个最佳值。
由于实验室设备、纺纱环境、操作误差等因素的
影响,从而使本次实验结果有所偏差。方案一、二的
实际捻系数太高,使氨纶包芯纱产量降低,。且氨纶包
芯纱断裂时,外包纤维的断裂强度远大于芯丝,所以
当氨纶丝含量太高(达到 10%以上)时就会导致纱线
的强力大幅度下降、质量偏差大,同时也提高了包芯
纱成本。方案三纱线的性能是实验中最好的。它强力
高、断裂强度高、捻度适中且纺纱过程中断头、漏芯
少,成纱质量好,由于锭子采用低速运转,对包纱纱
线性能、机器的损害都小,而且产量也较好。
4 结束语
本文通过探讨包芯纱形成机理、影响包芯纱性能、
包覆效果等因素,定量、定性地对包芯纱进行理论分
析,对实际生产的氨纶包芯纱产品进行物理机械性能
测试及对其风格特征等进行分析研究,从而比较系统
地认识包芯纱形成机理、影响包芯纱性能、包覆效果
等因素,并指导生产实践。
包芯纱能充分发挥芯丝与皮纤维的优良性能。因
此包芯纱除在外观上具有皮纤维的全部特性外,内在
质量又具有芯纤维的特性。包芯纱产品的成功开发,
弥补了由于原料性质差异及工艺的原因导致的各种成
分的纤维在混纺纱中混和不均匀,它们各自的优良性
能得不到全面发挥的弱点,提高了性价比,降低了生
产成本。它不仅用于织造工艺中,在服装与服饰用布
中显示了独特的优越性;用作缝纫线也是很理想的。
致 谢
本课题是在董卫国老师的指导下完成的,本课题
的研究及本文的写作过程中得到了老师的全程关注和
热情支持,导师的为人之道、为师之道、为业之道都
给我留下深刻的印象,并将让我受益终生。在此我诚
挚地感谢他在学业和生活上给予我的指导与关心。
本课题的研究过程中还得到了纺织学院实验室各
位老师的大力协助,使课题得以顺利完成,在此一并
表示谢意。感谢其他同学对我的帮助。
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