1、 毛纺科技 第 卷 第 期 年 月：涤纶 棉 苎麻赛络包芯纱的纺制及其性能测试王晓梅，何巧英，温南华（五邑大学 纺织材料与工程院，广东 江门）摘 要：针对纯苎麻纱毛羽较多，产品易产生刺痒感的问题，以热水溶解苎麻 维纶混纺纱得到的超细苎麻纱为纱芯、有色涤纶粗纱和本色棉纤维粗纱作为外包纤维纺制涤纶 棉 苎麻赛络包芯纱，并对涤纶 棉 苎麻赛络包芯纱的强伸性、耐磨性、毛羽、条干均匀度进行测试，研究加捻以及苎麻含量对成纱性能的影响。结果表明：赛络包芯纱的捻向与纱芯相同时，成纱表面平整，纱芯不易外漏；涤纶 棉 苎麻赛络包芯纱存在临界捻系数，临界捻系数在 左右；随着捻系数的增加，涤纶 棉 苎麻赛络包芯纱的条
2、干不匀和耐磨性均呈现先增加后减小趋势；随苎麻含量的增加，涤纶 棉 苎麻赛络包芯纱的耐磨性和断裂伸长率均逐渐减小，断裂强度则先减小后增加，苎麻含量为时，断裂强度最小，为 。通过超细苎麻纱芯制备的涤纶 棉 苎麻赛络包芯纱具有较好的外观和物理机械性能，使苎麻纤维具有更广阔的应用前景。关键词：苎麻；赛络纺；包芯纱；毛羽；断裂强度中图分类号：文献标志码：，（，）：，：；收稿日期：第一作者：王晓梅，教授，博士，主要研究方向为新型纺织技术和功能材料，：。苎麻纤维具有强度高、抗菌抑菌以及良好的吸放湿和透气性能，其吸湿透气性能是棉纤维的 倍及以上，用其制作的夏季衣物、袜子和鞋垫等纺织品深受大家的喜爱。但是苎麻纤
3、维初始模量大、硬挺，成纱毛羽多，用其制作的贴身面料有较强的刺痒感，且苎麻纤维断裂伸长率低，断裂功小，弹性回复性第 卷 第 期 年 月毛纺科技 差，使得苎麻织物的耐磨性和抗皱性也较差。为降低纯苎麻产品的刺痒感，提高其服用性能，部分研究人员通过烧毛、柔软剂处理、纤维素酶减量处理、包缠、包芯、混纺等方法研究苎麻织物的毛羽问题。其中化学整理方法一定程度上会破坏苎麻纤维的强力且处理过程会对环境产生消极的影响，相较之下包缠、包芯和混纺等物理方法能有效避免这些问题，但目前的相关研究中大都未考虑采用超细纱芯，也未考虑成纱的花式外观。赛络纺纺纱方法有助于减少成纱的毛羽，提高成纱条干均匀度和成纱强度，使用 种不同
4、颜色的粗纱进行赛络纺可以使成纱具有特殊的外观风格。因此，本文以热水溶解苎麻 维纶混纺纱得到的超细苎麻纱为纱芯，根有色涤纶粗纱和 根本色棉粗纱为外包纤维，采用赛络纺的方式在环锭细纱机上纺制涤纶 棉 苎麻包芯纱，以覆盖苎麻纱的毛羽，改善苎麻产品触感粗糙的缺点，并通过外包纤维中的涤纶改善后期织造织物的抗皱性，棉纤维保持后期织造织物的吸湿透气性。实验部分 材料和设备仪器 材料：苎麻 维纶（）混纺纱（本色，捻，退维后 ，江西恩达麻世纪科技股份有限公司）；棉粗纱（本色，自制）；涤纶粗纱（蓝色及红色，自制）。仪器：三目正置透反射金相显微镜（北京世纪科信科学仪器有限公司）；切片器（自制）；小型棉纺细纱机（苏州
5、市华飞纺织科技有限公司）；高速并纱机（嵊州市宗鑫纺织机械有限公司）；纱线捻度机（南通三思机电科技有限公司）；抱合力机（宁波纺织仪器厂）；纱线毛羽测试仪（陕西长岭纺织机电科技有限公司）；电容式条干均匀度仪（陕西长岭纺织机电科技有限公司）；纱线强伸度仪（上海新纤仪器有限公司）。纱芯的制备 直接纺制的纯苎麻纱通常直径较粗，作为纱芯纺制包芯纱不仅容易露芯，而且最终成品包芯纱也较粗，因此本文将苎麻 维纶混纺纱中的维纶溶解退维，获得超细苎麻纱作为纱芯。实验过程中发现，直接退维后得到的超细苎麻纱毛羽纠缠现象严重，导致后续络筒（纱芯卷装需为筒子纱或管纱）时断头频繁，无法顺利操作。为解 决 该 问 题，先 在
6、环 锭 细 纱 机 上 对 苎麻 维纶混纺纱初步包覆少量涤纶短纤维，然后再进行退维处理，外包的涤纶可覆盖苎麻毛羽，解决纠缠问题。包覆涤纶的参数为前罗拉线速度 、中罗拉线速度 、后罗拉线速度 、隔距块厚度 ，锭子转速 。退维处理时将包覆涤纶的苎麻 维纶混纺纱以绞纱形式先置于高压锅中蒸煮，然后用 以上热水洗涤 ，反复洗涤 次，最后烘干并络筒。赛络包芯纱的纺制 不同捻度的包芯纱的纺制 根涤纶粗纱和 根棉纤维粗纱作为外包纤维从后罗拉逐一向前喂入，节中获得的 根纱芯不经过牵伸装置而是经过前罗拉和中罗拉间的固定导纱器与牵伸后的 种外包纤维须条汇集后从前罗拉输出，经加捻卷绕成纱。纺纱时分别采用同向加捻（纱芯
7、 捻、包芯 捻）和异向加捻（纱芯 捻、包芯 捻）进行纺制，为获得更好的包覆效果，捻纺纱时导纱器偏左放置，捻时偏右放置。涤纶 棉 苎麻包芯纱的纺制工艺为：前罗拉线速度 、中罗拉线速度 、后罗拉线速度 、粗纱间隔为 ，通过改变锭子转速（分别设为 、），纺制出 种捻度不同但苎麻含量相同的涤纶 棉 苎麻赛络包芯纱（成纱线密度分别为、）。不同苎麻含量的包芯纱的纺制 因苎麻纱芯仅有一种，实验中通过细纱机前罗拉的线速度不同（其他罗拉线速度不变）来改变外包纤维含量，进而实现苎麻纤维含量的改变，前罗拉线速度越快，外包纤维量越少，成纱中苎麻纤维的含量越高。但在前罗拉线速度改变的情况下，即使同样的锭子转速，所纺得的
8、纱线的捻度也不同，捻系数亦可能不同，进而苎麻含量对纱线性质的影响也就没有可比性。为此，本文先进行了 组预实验纺纱（对应 种苎麻含量的纱），确定不同苎麻含量对应的锭子转速，以保证纱线的捻系数相同。预实验中，后罗拉线速度固定为 ，前罗拉速度设为、（得到 种含量的苎麻纱）。每种前罗拉线速度，分别纺出 种不同锭子转速下的纱线。使用量角器测量仪软件测试所纺纱线捻回角，如图 所示。非连续性测试 个捻回角，取平均值。以锭子转速 为因变量，捻回角 为自变量，对预实验中 种前罗拉线速度的实验结果进行拟合。根据拟合 毛纺科技 第 卷 第 期 年 月方程将捻回角 定为，计算出纺各类纱线应设置的锭子转速，如表 所示。
9、图 纱线捻回角测试 表 捻回角为 时纱线的锭速 组别前罗拉线速度（）捻回角 和锭速 拟合方程决定系数的锭速（）根据表 计算出的锭子转速，正式实验纺制前罗拉线速度分别为、锭子转速分别对应为 、的 种赛络包芯纱（其他工艺参数不变，即中罗拉线速度 、后罗拉线速度 ），成纱捻回角 为、线密度经测试分别为 、。测试与表征 外观测试 纱线外观通过智能手机 （华为技术有限公司）的超级微距摄像功能进行观察并拍摄照片。微观形貌测试 为了解涤纶的包覆是否会影响维纶的煮退效果，根据维纶和苎麻横截面的不同，采用数字式金相体视显微镜对退维苎麻纱进行切片观察。实验时，用普通粘胶纤维包覆样品纱线，然后使用自制切片器进行切片
10、，最后将载有切片的切片器放置于无限远光路系统的 三目正置透反射金相显微镜载物台上观察。捻度测试与捻系数计算 采用一次退捻加捻法，使用 纱线捻度机测试纱线的捻度，设置试样长度 ，转速 ，非连续性测试 次，去除最大、最小值后取平均值。纱线捻系数的计算公式如下：式中：为捻系数；为纱线的捻度，捻（）；为线密度，。苎麻纤维含量测试 拆解出涤纶 棉 苎麻纱线中的苎麻，称量后计算苎麻纤维的含量。强伸性测试 使用纱线强伸度仪测试试样的断裂伸长率、断裂强力，设置夹持距离为 、拉伸速度为 ，每组试样测试 次，取平均值。耐磨性测试 将试样在 抱合力机上“之”字型回绕 次（即抱合力仪器中有 段纱），测试时以 段纱有
11、段开始露出纱芯时对应的摩擦次数作为耐磨次数，每个样品测试 次，去除最大、最小值后取平均值。毛羽测试 采用 纱线毛羽仪对试样进行毛羽测试，测试片段长度 、测试速度 ，每组试样测试 次，取平均值。条干均匀度测试 使用 电容式条干均匀度仪，进行条干均匀度的测试，测试速度 ，测试时间 。结果与讨论 预包涤纶对维纶煮退效果的影响 苎麻 维纶混纺纱直接蒸煮退维和包覆涤纶后退维获得的纱芯整体外观如图 所示。可以看出，包覆涤纶后获得的纱芯无较长的毛羽，有利于后续络筒和包芯纱的纺制。图 直接退维和包覆涤纶后退维的苎麻纱 （）（）苎麻 维纶混纺纱直接蒸煮退维和包覆涤纶后退维获得的纱芯横截面如图 所示。从图（）可看
12、到锯齿形横截面的粘胶、哑铃形横截面的维纶和第 卷 第 期 年 月毛纺科技 胞壁上有裂纹的苎麻；而图（）中仅可以观察到粘胶、苎麻和横截面为圆形的涤纶，说明苎麻 维纶混纺纱先包覆涤纶再退维处理仍能将维纶完全退除。高压蒸煮溶解维纶时，热水容易渗透到纱体内部，使内部的维纶得以溶解，因此苎麻 维混纺纱预先包覆涤纶，并不影响维纶的退维效果。图 纱线横截面 照片（）（）（）捻向对包芯纱外观的影响 为便于观察包芯纱纺制时的捻向对成纱外观的影响，试纺时采用蓝色和红色 种颜色的涤纶粗纱。同向捻和异向捻的成纱外观如图 所示。从图 可以看出，异向加捻得到的包芯纱纱芯（白色部分）裸露较多，且表面凹凸不平；而同向加捻所获
13、包芯纱的外观比较平整、纱芯裸露较少，可见同向加捻效果更好。因此，后文研究中的包芯纱均采用同向加捻纺制。加捻对赛络包芯纱性能的影响 保持其他工艺参数不变，通过调节锭子转速来改变成纱的捻度时，由于捻缩不同最终成纱的线密度也不同，故本文通过讨论捻系数对赛络包芯纱主要性能的影响间接研究不同捻度的影响。将 节所纺赛络包芯纱（苎麻含量相同）进行捻度测试后，根据捻系数的计算公式计算各纱线的捻系数。图 不同捻向的赛络包芯纱 （）；（）捻系数对条干均匀度的影响 捻系数对成纱条干均匀度的影响如图 所示。纱线条干 值随着捻系数的增加先增加后下降。捻系数增加即纺纱时的锭子转速增加，纺纱张力随着增加，成纱细节部分因纤维
14、少而总摩擦力小，更易抽长拉细，最终导致条干均匀度随捻系数的增加而变差（值增加），但当加捻达到一定程度时，捻度较大的细节部分产生更大的捻缩，同样长度纱线片段内的纤维根数增加，纱线条干均匀度有所改善，条干 值变小。图 捻系数对成纱条干均匀度的影响 捻系数对强度的影响 捻系数对成纱拉伸断裂强度的影响如图 所示。随着加捻的增加，涤纶 棉 苎麻赛络包芯纱的断裂强度先增加后减小，即存在临界捻系数，这与加捻对普通纱线的影响相似。随着加捻的进行，纱线中的纤维间摩擦力增加、纱线强度均匀度提高，纱线强力增加，但纱线中纤维预应力随之增加、纤维强度在纱轴向分力随之减小，纱线强力降低，综合作用使得纱线存在临界捻系数。捻
15、系数对耐磨性的影响 捻系数对赛络包芯纱耐磨性的影响如图 所示。随着加捻程度的增加，赛络包芯纱耐磨次数大 毛纺科技 第 卷 第 期 年 月图 捻系数对包芯纱断裂强度的影响 体上呈现先增加后减小的趋势，当捻系数在 左右时，包芯纱的耐磨性最好，当捻系数持续增加，表面纤维与纱线轴向夹角更大，而耐磨测试时的摩擦方向与纱线轴向一致，纤维易于摩擦脱落，且外包纤维可能因扭转过度产生更大的内应力，因此导致耐磨性下降。图 捻系数对纱线耐磨性的影响 苎麻纤维含量对包芯纱性能的影响 包芯纱纺制的关键是不露纱芯，但纱芯含量越高越容易露芯纱，在保证不露芯纱的条件下，本文纺制了 种含量的苎麻赛络包芯纱，并对主要的性质进行了
16、测试。苎麻纤维含量对包芯纱性能的影响如表 所示。表 苎麻含量对纱线性能的影响 苎麻含量 断裂强度（）断裂伸长率 耐磨次数由表 可以看出，苎麻赛络纺包芯纱的断裂强度随苎麻含量的增加先减小后增加，当苎麻含量为 时，纱线强度最小，即存在临界混纺比。赛络纺包芯纱在拉伸断裂过程中存在纤维分阶段断裂的情况，因纱芯为短纤维有捻纱，成纱拉断时纱芯承受较大的力最先断裂，随后外包涤纶和棉断裂，但外包纤维数量较多，总体强度大，因此赛络包芯纱的强度取决于外包纤维的量，随着苎麻纤维含量的增加，外包纤维减少，纱线强力下降，当苎麻纤维含量超过 时，苎麻纱芯的强力占主导地位，纱线强力随苎麻含量的增加而增加，曲线呈上升趋势。表
17、 中的数据表明，随着苎麻纤维在纱线内相对含量的增加，纱线的断裂伸长率逐渐下降。一方面是因为苎麻纤维本身属于高强低伸型纤维，故随苎麻含量的增加，赛络包芯纱的断裂伸长率下降；另一方面，纱线的断裂伸长和拉伸时纤维间发生的滑移有关，当苎麻纱芯含量高时，外包纤维含量少，断裂伸长主要取决于纱线纱芯，因此纱线的断裂伸长降低。由表 还可知，随着苎麻纤维含量的增加，纱线耐磨性呈下降趋势，这是因为纱芯比例增加，外包纤维变少，更容易被磨掉而露出纱芯。结 论 本文通过先溶解掉苎麻 维纶混纺纱中的维纶获取超细苎麻纱作为纱芯，在环锭细纱机上成功制备了涤纶 棉 苎麻赛络包芯纱，并分析了加捻和苎麻含量对包芯纱性能的影响，得出
18、以下结论：苎麻 维纶混纺纱表面先包覆少许涤纶再进行蒸煮，以溶退维纶，可以解决直接将苎麻 维纶混纺纱退维时的苎麻毛羽过长、易于纠缠的问题，且不影响退维效果。赛络包芯纱的捻向与纱芯的捻向相同时，包芯纱的外观平滑、纱芯包覆效果较好。涤纶 棉 苎麻赛络包芯纱的条干均匀度 值、拉伸断裂强度和耐磨性都随捻系数的增加呈先增加后减小趋势，但各指标的较优值所对应的捻系数并不统一，纱线的耐磨性最好时（捻系数 左右），纱线的条干均匀度 值较大（即纱线最不均匀），此时纱线的强力也较低。在强力临界捻系数为 时，纱线综合性能相对较好。涤纶 棉 苎麻赛络包芯纱的拉伸断裂强度存在临界混纺比；耐磨次数和断裂伸长随苎麻纱含量的增
19、加而降低。参考文献：胡睿敏，董倩，蒲青霞，等 消除苎麻织物刺痒感的研究进展 纺织导报，（）：，（）：罗凤香，刘海燕，周衡书，等 复合酶降低苎麻机织物刺痒感工艺研究 湖南工程学院学报（自然科学第 卷 第 期 年 月毛纺科技 版），（）：，（），（）：张阳，沈兰萍，王瑄 苎麻织物的免烫防皱性及防刺痒感整理 现代纺织技术，（）：，（）：胡萍，杨陈 纤维素酶对丝光苎麻织物的抗刺痒感整理 毛纺科技，（）：，（）：王辉 包缠纺改善苎麻织物毛羽及刺痒感的研究 上海：东华大学，：，叶汶祥，臧伶俐，王世 苎麻 棉包芯纱与苎麻 棉混纺纱的纺制及性能比较 现代纺织技术，（）：，（）：闫海江 赛络纺纱工艺与成纱性能研究 棉纺织技术，（）：，（）：陈国强，朱亚楠 环锭纺与赛络纺成纱力学性能研究 上海纺织科技，（）：，（）：，郑金仁，黄伯熹，巫莹柱，等 基于横截面直接测定法的混纺织 物 定 量 分 析 棉 纺 织 技 术，（）：，（）：费培兴，张建春 纤维混纺纱强度与混纺比关系的研究 纺织学报，（）：，（）：
