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The Research of Core-Spun Spandex Dexiao Han, Weiguo Dong College of textiles, Tianjin Polytechnic University, Tianjin, 300160, China Email: [email protected] 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: [email protected] 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 Proceedings of the 2010 International Conference on Information Technology and Scientific Management 978-1-935068-40-2 © 2010 SciRes. 600
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The Research of Core-Spun Spandex
Dexiao Han, Weiguo Dong College of textiles, Tianjin Polytechnic University, Tianjin, 300160, China
Email: [email protected]
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: [email protected]
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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