氨纶包覆纱纺制工艺及产品开发

摘要：简介了氨纶包覆纱纺纱的原理、工艺流程及纱线结构，对锦／氨包覆纱的纺纱工艺进行了正交试验，确定了较优工艺配置，分析了影响成纱性能的因素。关键词：氨纶包覆纱，工艺，正交试验双(或多)组分丝(或纤维)复合成纱技术现已成为目前国内纺纱新技术之一。以氨纶长丝为芯，外包多种纤维长丝或纱(真丝、人造丝、合纤、中高支棉纱、高支毛纱和麻纱等)，以螺旋形的方式对伸长状态的弹力丝予以包覆而形成的氨纶包覆纱【1】。以氨纶丝为芯，外包锦纶丝纺制成的锦／氨包覆纱，把氨纶丝良好的弹性、恢复性能的风格和外包锦纶丝的强力高、耐磨性好等特点融为一体，弥补了单组分长丝的缺陷，制成的经编、纬编、机织和其他织物，以其优越的弹性、超细的纱支、紧身的感觉和透明的外观，广泛用于内衣、泳衣、长统袜、滑雪服及休闲服等产品中。1氨纶包覆纱纺制方法
1．1纺纱工艺原理氨纶包覆纱一般是在空心锭子纺纱机上纺制的。图1为HKVl41D—I型包覆丝机单双层包覆纱纺制工艺流程图。全机分为氨纶丝喂给、拉伸包覆和松弛卷取3部分。工作时，上下2组空心锭子(单层包覆使用一组)在龙带带动下，以相反方向回转，空心锭子上的外包覆丝由于其回转而被引出、加捻，并包覆在从空心锭子中穿出的氨纶芯丝上。包覆纱经引纱辊、往复导纱器最后被卷绕成平行筒子。从氨纶丝喂入辊至引纱辊之间为牵伸区。在此区间，作为芯丝的氨纶根据包覆纱的不同用途、规格将被牵伸2～4倍。从引纱辊至卷绕辊为卷取区，由于引纱辊和卷绕辊两者的表面速度不同，成纱在卷取区受到的是负牵伸(即超喂)而形成张力松弛。通常单层包覆时超喂率为5％～10％，用棉纱双层包覆超喂率为10％～50％。1一一喂料辊2——氨纶丝筒3——导丝器4——龙带5一一空心锭子  6——包覆丝  7——双边筒子8——气圈导丝钩9——引纱辊10——压辊11——往复运动导丝器12——卷取辊13——包覆纱平行筒子图1单双层包覆纱纺纱原理1．3氨纶包覆纱成纱规格设计氨纶包覆纱公称规格按外包覆丝的线密度和氨纶丝的线密度设计。其品种代号参照FZ／T 42007—2001《生丝／氨纶包覆丝》的标记方法可表示为：原料名称线密度  丝线组合包绕方向  包缠度及包缠加工符号。【2】如：锦纶70 D(24 f)／氨纶40 D  Z  500  BC，表示：70 D锦纶丝以Z向包缠于40 D氨纶丝，包缠度500圈／m。氨纶包覆纱纺出线密度应按下式计算：TB=×K+Ntw…………(1)式中：TB——氨纶包覆纱线密度，tex；Ns——氨纶丝的标称线密度，tex；D——氨纶丝牵伸倍数；Ntw一一外包覆丝的公制线密度，tex；K一一配合系数，一般情况下推荐K= 1．16(由于包覆纱下机后，氨纶丝发生回缩，使实际牵伸倍数小于设计值)。1．4氨纶含量的设计氨纶含量的高低对纱线弹性及成纱成本影响较大。氨纶丝是一根低强高伸长丝，它在包覆纱中无助于成纱强力，却有助于成纱弹性的提高。氨纶丝的含量高，纱线弹性加大，强力降低，成本增高。因此包覆纱中氨纶含量应适中，一般要综合考虑成本及产品用途等因素。纺出包覆纱氨纶含量可按下式计算：G(％)=×100％……(2)2氨纶包覆纱结构氨纶单双层包覆纱的结构形态示意图见图2，包覆纱与包芯纱、合捻线的结构比较见图3。氨纶包覆纱最显著的特点是芯丝无捻度，芯丝与外包层之间的抱合程度较低，体现为氨纶丝回缩程度高，因而其弹性好而优于包芯纱和合捻纱，并且包覆纱在张紧状态下有露芯现象，因此不宜织造深色产品【3】。4 “四因素”的影响4．1  氨纶丝牵伸倍数氨纶包覆纱之所以具有优良的弹性是由于氨纶的拉伸特性，其大小取决于包覆时的牵伸倍数，成纱弹性的一般规律是氨纶丝越粗，牵伸越大则成纱弹性愈大。牵伸倍数较大的氨纶丝有利于形成弹性优良且较均匀的包覆纱，而且在氨纶丝和外包锦纶丝规格确定的情况下，还可以调整其牵伸倍数来改变氨纶在成纱中的含量，以降低生产成本。纺纱时采取较大的牵伸，其成纱在松弛状态下外包锦纶丝的微小卷曲增多，因而在受外力拉伸时增大了芯丝拉伸的余地，使其断裂伸长增大并获得了大的弹性；因此从经济和实用角度出发，希望选取的预牵伸倍数越大越好。过大的牵伸倍数会使氨纶丝断头增多，影响成纱质量和增加原材料的消耗，生产效率下降；牵伸倍数如过小则不易发挥弹性优势。因此，牵伸倍数大小的选取应充分考虑不同规格氨纶丝的拉伸特性(应力一应变图)，其最佳数值是处于氨纶丝应变区的中间位置【1】。常用氨纶丝牵伸倍数的范围为：20 D，选用2．5～3倍；40 D，选用3～3．5倍；70 D，选用3～4倍。4．2氨纶丝的纤度用不同纤度的氨纶芯丝可获得性能不同的包覆纱。纤度越粗其成纱强力越小，弹性越好。包覆纱强力大小决定于外包纤维承受拉力的大小；在同号数包覆纱中，由于细旦氨纶丝所对应的氨纶含量较少，故其强力应较大些(氨纶的断裂强力远远小于锦纶丝的强力)。另外，由于氨纶丝价格昂贵，为节省成本降低纱价，在满足纱线性能要求和其他成纱工艺条件相同的情况下，选取细旦氨纶可减少成纱中氨纶的含量，成本也可随之降低。氨纶丝纤度的选用应综合考虑成纱的用途、弹性要求、氨纶含量的设计和成纱线密度的大小等因素。一般要求弹性大、成纱线密度大的则应选用纤度较大的氨纶丝。4．3  包覆度包覆纱包覆度的大小直接影响着成纱的性能。包覆度增加外包锦纶丝对芯丝的抱合作用增加，两者之间相对滑移阻力加大，因此强力有所提高。但当包覆度超过一定范围时，外包覆丝包缠螺旋角的增大使之在纱线轴向上承受的有效分力减少，此时随着包缠度的增大强力反而会下降，并且包覆度过高，必然会使成纱手感发硬，柔软性差，卷取速度降低，生产效率下降。若包覆度过小外包锦纶丝与芯丝间合力不大，虽然对氨纶丝的伸长较为有利，但当包覆纱松弛或张力减小后，外包丝在成纱的表面会起圈，限制了适用性。因此，在保证成纱指标符合要求及最大限度提高设备生产率的条件下，应合理选取包覆度。包覆度的大小应按不同品种、外包覆丝的粗细和包覆纱外观等因素而定。一般要求外包覆丝越细，包覆度应越大。推荐包缠度应小于900捻／m【6】。4．4包覆工艺类型单双层包覆纱的区别在于外包覆丝的层数和包缠度的不同。单包覆纱是在氨纶丝外层包上一层锦纶丝，其最大缺点是露芯较严重，在后道工序加工过程中，裸露在外的氨纶丝易被机件磨损，发生断裂；或在受热时发生色泽变黄、发黏和强力下降等现象，并产生不同程度的收缩。双包覆纱是在氨纶丝外层包覆2层锦纶丝，这2层包覆的方向相反。氨纶芯丝被覆盖得好，裸露现象较轻，并且由于锦纶丝是以相反的螺旋角对称地包缠芯丝。包缠丝的弹力平衡好，一般不需定形处理即可进行后道工序的加工，但双包覆纱的加工费用较高。实际生产中应根据面料对包覆纱性能要求、用途、生产技术水平和成本价格等因素综合考虑选用包覆工艺类型。5结语锦／氨包覆纱作为一种新型的复合纱线，由于氨纶芯丝的加入使得该复合纱具有与单一组分完全不同的风格与性能。试验表明，包覆工艺参数的变化直接影响其复合纱的性能。因此包覆时工艺参数的优化配置是纺制时的关键因素。一般说来，锦／氨包覆纱作为经、纬编针织原料应首先考虑其伸长及弹性回复率特性，而作为梭织原料时，应对其强力优先考虑，并兼顾其他指标。(青岛大学纺织服装学院266071 张玉清 邢明杰 马秀凤)