（纺织工程专业论文）紧密色纺纱的产品开发及结构性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

紧密色纺纱线的产品开发及结构性能研究摘要 紧密色纺纱线的产品开发及结构性能研究 摘要 本文在总结紧密纺纱机理、紧密纺纱线性能优越性及国内普通环锭色纺纱存在问 题的基础上，研究开发了1 4 6 t e x 纯棉紧密色纺纱线新产品，详细叙述了棉散纤维煮 练，染色及纺纱工艺设计过程 在分析影响紧密色纺纱线质量的因素的基础上，就原棉成熟度、疵点数量、带纤 维籽屑、短绒率，梳棉、精梳工序半成品质量，紧密纺细纱机的负压值，后区牵伸倍 数、钢丝圈号数等因素对成纱质量的影响作了详细的定量分析，同时为保证成纱质量， 合理地提出了紧密色纺纱选用原棉质量要求及梳棉、精梳半成品质量要求 利用正交试验及方差分析法优化设计了紧密纺细纱机集聚负压值，后区牵伸倍 数、钢丝圈号数等三个工艺参数，分析结果表明集聚负压值对成纱质量影响最大，后 区牵伸倍数次之，钢丝圈号数最小 最后对紧密色纱线与普通环锭色纺纱线的结构性能进行了比较，提出了纱线条 干，尤其是纱线细节是影响成纱强力的重要因素之一，并利用o r i g i n 7 0 分析软件对 ， 相关实验数据进行了分析，得出两者之间的回归曲线和回归方程 关键词：紧密色纺纱产品开发影响因素结构性能条于与强力 作者；陈宏武 指导教师：俞加林樊理山 t h ep r o d u c t sd e v e l o p m e n ta n ds t u d yo nt h es t r u c t u r e a n dp r o p e r t yo fc o m p a c tc o l o r - s p u ny a r n a b s t r a c t b a s e do ns u m m a r i z i n gt h e s p i n n i n gm e c h a n i s ma n dt h es u p e r i o rp r o p e r t y o f c o m p a c t - s p u ny a r n , t h ee x i s t i n gp r o b l e m so fd o m e s t i co r d i n a r yr i n gc o l o r - s p u ny a r n , t h e n e wp r o d 似o f1 4 6t e xp u r ec o t t o nc o m p a c tc o l o r - s p u ny a mw a sd e v e l o p e da n dt h e s c o u r i n g , d y e i n ga n dt h es p i n n i n gp r o c e s sd e s i g no fc o t t o nl o o s ef i b e rw a sd i s c u s s e di n d e t a i li nt h i s 群i p c b a s e d0 1 1a n a l y z i n gt h ei n f l u e n c ef a c t o r so ft h eq u a l i t yo fc o m p a c tc o l o r - s p u ny a r n , t h ei n f l u e n c e 蠡屺t c 惦o fs p u ny a r ns u c ha st h em a t u r i t yo f 罐wc o r o n ，t h eq u a n t i t yo f d e f e c t s 。b r o k e ns e e d sw i t hc o t t o nf i b e r , t h es h o r tf i b e rr a d oo fr a wc o t t o n ，t h eq u a l i 锣o f s e m i - f i n i s h e dp r o d u c t sd u r i n gc a r d i n ga n dc o m b i n gp i 口鼹，t h en e g a t i v ep r e s s u r ev a l u e o f c o m p a c ts p i n n i n gf r a r n e ，t h ed r a f t i n gr a t i oo f b a c kz o n e , t h es i z eo f f i n gt r a v e l l e r w r c q u a n t i t a t i v e l ya n a l y z e di nd e t a i l a tt h es a m et i m ei no f d c ft oa s s u l 噜t h eq u a l i t yo fs p u n y a r n , t h eq u a l i t yr e q u i r e m e n t so f r a w c o t t o na n ds e m i - f i n i s h e dp r o d u c t sd u r i n gc a r d i n ga n d c o m b i n gp r o c c s so f c o m p a c tc o l o r - s p u ny a r nw p u t f o r w a r dr e a s o n a b l y t h r e et c c l m o l o g i c a lp a r a m e t e r ss u c h 秘t h en e s t i n gn e g a t i v ep r e s s u r ev a l u eo f c o m p a c ts p i n n i n gf r a m e ，t h ed r a m n gr a t i oo fb a c kz o n ea n dt h es i z eo ff i n gt r a v e l e r 、燃 o p t i m i z e db yo r t h o g o n a ld e s i g na n dv a r i a n c ea n a l y s i s ，t h er e s u l ts h o w e dt h a t t h e r ew a s g r e a t e s ti n f l u e n c eo ft h en e s t i n gn e g a t i v ep r e s s u r ev a l u eo nt h eq m l i t yo fs p u ny a r na n d t h e r ew a sl e a s to f t h es i z eo f f i n gt r a v e l l e r a tl a s tt h ec o m p a r i s o nb e f w e e nc o m p a c tc o l o r - s p u ny a r na n do r d i n a r yr i n gc o l o r - s p u n y a r nw a sm a d e 。a n di tw a sc o n c l u d e d t h a tt h ey a r n 舒懵m l 酷s e s p e c i a l l yt h ey a r nn i p sw a s 咄o ft h em o s ti m p o r t a n ti n f l u e n c ef a c t o r so nt h e 妣* n g mo ft h es p u ny a r n t h er e l a t e d e x p e r i m e n t a ld a mw a sa n a l y z e db y 锄_ a l y 五n gs o f t w a r eo r i g i i l 7 0 ，t h er e g r e s s i o nc u r v e a n dr e g r e s s i o ne q u a t i o nb e t w e e nt h e mw e r eo b t a i n e d w r i t t e nb y ：c h e nh o n gw u s u p e r v i s e db y y uj i al i n a n df a nl is h a n h 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权的声明 学位论文独剖性声瞬 本人郑重声明：所提交的学位论文怒本人在导簿的指导下，独立进 行研究王作所取褥的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不禽为获得苏州大学 躐其它教育橇擒的学链迂警蔼使耀过麓材料。瓣本文静研究裕塞重要贡 献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律 责任。 研究生签名：缸交盘日期：垂2 ：巨：生 学位论文使用授权声明 苏燃大学、中蓬；5 学技术倍感研究所、国家匿书馆、溃臻大学论文 合作部、中国社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的 复窜锋帮耄予文档，爵蔽采用影印、缩辩或其镶复隶l 簪段保存论文。本 人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文 外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或都分 凌窭。论文鲍公毒( 包括囊登) 授权苏燃大学学健办办理。 研究垒签名： 隘：窟盐日期_ 垒丝。垒：篮 导烟签名；毒鲁毖啦髫 期：键型互扯 蘩密色纺纱线的产品开发及结构性能研究第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 传统的环锭纺纱系统中，预牵伸区的牵伸力将粗纱解捻，经主牵伸区的牵伸，将 解捻后的纤维柬，拉细到所纺支数的重量，并使纤维束呈现一定宽度，此时纤维束中 纤维之间抱合力基本消除，在离开前罗拉钳口的纤维呈现松散状态，所以前罗拉引出 后的纤维束到加捻成细纱的加捻点之问形成加捻三角区，不少边缘纤维伸出纱外成为 毛羽，纱线3 m 以上的长毛羽大约8 5 是由纺纱三角区造成的3 m 以上纱线长毛羽 对成纱质量危害很大，甚至是比纱线条干、棉结杂质更为突出的质量问题，易造成飞 花，棉节、粗节等疵点另外由于毛羽杂乱的分布在纱的表面，势必又影响到纱的条 干和强力，对下道工序的生产也会造成很大的影响，毛羽不仅影响到织物的外观，也 是影响织机效率的决定因素之一，尤其是喷气织机喷射受阻断头的主要原因控制毛 羽尤其是3 m 以上长毛羽，b 成为环锭纺生产中急需解决的问题之一 对如何缩小或消除纺纱加捻三角区问题，要确立两项原则：一是使收缩三角区的 作用必须保持达到前罗拉握持钳口线，二是收缩力必须仅仅在牵伸过程完成时及时有 效地出现，不会产生负作用经反复研究，终于在细纱机上完成了消除加捻三角区而 又符合上述两原则的技术突破，实现了紧密纱线的纺纱伽 1 9 8 8 年，d re m s tf e h r e r 就开始了集聚纺纱技术( c o n d e n s e ds p i n n i n g ) 的研制 集聚纺纱( c o n d e n s e ds p i n n i n g ) 又称紧密纺纱( c o m p a c ts p i n n i n g ) ，又称卡摩纺纱 ( c o m f o r s p i n ) ，又称倚丽纺纱( e l i t e ) 。紧密纱的纺纱原理是在传统环锭细纱机的 牵伸区与加捻区之间增加一个凝聚区，利用负压空气对纤维产生气动集聚效应，使那 些处在须条边缘上的纤维端能有效地向须条中心聚集，最大限度地减小纺纱三角区 这一凝聚过程的效果就是使成纱的毛羽大幅度减少、单纱强力和断裂伸长显著改善、 成纱的常发性疵点也有明显减少而且，纱线的摩擦系数、织物的光泽度、表面疵点 数、耐磨损度乃至染色的清晰和精细度等都有了质的改善。叫 紧密色纺纱线的产品开发及结构性能研究 第一章绪论 1 2 紧密纺纱发展的优势与不足 1 2 1 紧密纺纱线发展的优势 紧密纺技术提高了纱线质量，提高了纺纱企业及下游工序的经济效益，提高了终 端产品的质量和附加值，并且减少了对环境的污染，具有很大的市场竞争优势 1 2 1 1 紧密纺在纺纱工序中的优势 对于纺纱企业来说紧密纺纱技术的竞争优势来自两个方面；一是纱线质量好、价 格有所提高；二是减少浪费、降低成本企业的利润则是两方面的综合体现其优势 具体体现如下； ( 1 ) 紧密纺纱线毛羽少，纤维平行取向度高，纤维整体结构性好，取向规则， 纱线性能优良，单纱强力，伸长率、耐磨性能大大提高文献数据显示，紧密纺纱线 3 m 及以上的长毛羽更少，与同号数普通环锭纱相比，3 m 以上长毛羽可减少8 0 紧密纺纱线强力提高达l 嘶一2 0 9 6 ，伸长率提高达2 0 * , 6 左右 ( 2 ) 因附加捻度洲的存在，在保证强力不减小的情况下( 与同号普通环锭纱比) ， 可适当减少纱线捻度，提高纱线产量在传统合股纱中，纱线捻度通常比正常值要高， 合股捻度要求就更高，而对紧密纱来讲达到相同的纱线强力，捻度可降低1 0 9 6 2 嘴， 合股捻度也相应降低，合股费用就可降低捻度的降低可以提高细纱机产量，降低单 位成本 ( 3 ) 紧密纺技术具有极好的凝聚纤维的作用，纺纱加捻区不再有自由纤维的损 耗，既改善了纱线不匀率，也减少了飞花的产生，提高纤维利用率因此可以降低精 梳落棉率5 一跳，另外，某些低支精梳纱产品可用普梳紧密纱代替，从而节约了成 本 ( 4 ) 在混合棉纺纱时，采用相同的混合棉，紧密纺纱线强力则比普通环锭纺纱 线高1 5 一2 0 9 6 如要保持比普通环锭纱强力略优的情况下，可适当降低配棉的等级、 长度，以降低原料成本如降低0 5 个配棉的等级或l m 的配棉长度 ( 5 ) 由于纱线质量提高，同纱支的紧密纱售价可比环锭纺纱线高出1 0 9 6 2 0 9 紧密色纺纱线的产品开发及结构性能研究 第一章绪论 尽管紧密纺设备投资和维护成本较高，但由于生产成本的降低和售价的提高，从理论 上讲，利润仍然较高，经济效益显著嘲 1 2 1 2 紧密纺纱线在下游工序中的优势 纱线的下游工序包括络筒、染纱，整经、浆纱、织造、针织、染整、印花等。在 这些工序中紧密纺纱线保持了其优良的性能，提高了加工的效率和质量，降低了加工 的成本，并且提高了终端产品的档次，缓和了加工过程中的某些环保问题具体体现 为： ( 1 ) 紧密纱毛羽少，纤维平行取向度好，具有较好的染色性 ( 2 ) 紧密纱强力高，毛羽少，纱线之间的相互缠绕倾向减少了，可以减少络筒， 整经，织布，针织等后道工序的纱线断头，提高生产效率有资料显示，采用紧密纱， 整经断头可降低3 0 9 6 ，提高了整经机效率及产量，减少了人工接头工作量保证紧密 纱断经数与传统环锭纱相同时，可降低上浆量1 5 左右，减少了上浆和退浆的费用， 同时减少了工业废水的排放，有利于环保。 。( 3 ) 在织造过程中，紧密纱具有很好的可加工性，经纬向断头率分别降低5 0 9 i 及 3 0 ，实际运转中，剑杆织机1 0 万纬断头率降低3 3 ，喷气织机降低4 5 而且 在喷气织机上将传统的环锭纱改为紧密环锭纱，织机引纬率可提高3 0 9 6 布机梭口的 清洁周期可以从l 天延长到5 天，布机的时间效率大大提高，引纬速度由6 3 0 纬r a i n 提高到6 8 0 纬m i n ，布机产量提高1 5 ，大大提高了织机效率，降低了织造成本 ( 4 ) 针织机上应用紧密纱时，由于纱线毛羽少，针织机效率可显著提高，产量 大幅增加，织造时断头率降低，织疵相应减少据测，紧密纱在针织机上应用时，由 于毛羽比普通环锭纱减少，可以免去上蜡处理，有助于降低生产成本 ( 5 ) 环锭纱织物在进行免烫整理时强力下降2 5 ，紧密纱强力高，能弥补这种 强力损失，适应织物的免烫整理由于毛羽少，紧密纱织物可取消烧毛工序，如果仍 需进行烧毛，可采用较快的进布速度，纤维损失量由平均0 6 降至0 1 ，生产成 本显著降低 ( 6 ) 紧密纱毛羽少，在印花过程中不容易堵塞网眼，减少了印花中染料的用量， 提高了印花的渗透均匀度，使印花轮廓更清晰 紧密色纺纱线的产品开发及结构性能研究第一章绪论 ( 7 3 断裂功的增强使织物的耐磨性和回弹性也得到了改善，服装的耐久性和免 烫性显著地提高。毛羽和飞花的减少，使得针织物纱圈更紧密，起球减少，提高了服 装的档次，同时可以使色纱织物具有更清晰的轮廓，有利于小花纹的设计，花纹图案 更加多样化，服装更容易满足消费者的个性要求哺伽嘲 1 2 2 紧密纺存在的问题分析 紧密纺虽然在纱线质量上占有优势，但仍然存在许多制约其发展的因素，在投资 和生产中应统筹考虑 ( 1 ) 设备投资大，固定成本高购买国外紧密纺新机的费用都非常高，机器折 旧费用显著增加，甚至抵消了由于纱线售价提高的利润，形成纱线售价高但利润低的 现象如果用国外技术改造一台国产机的改造费用和购买一台国产机的价格差不多 ( 2 ) 气流吸引孔、网眼皮豳处易结灰尘，使设备保养时间延长。开机成本稍高。 粗纱横动宽度( 4 - 5 哪) 小于一般的环锭纺纱，这导致了牵伸装置中上罗拉皮壳以及 皮圈的较快磨损。因此，需要更频繁地研磨上罗拉皮壳 ( 3 ) 紧密纱因需用气流集聚，车间内的空气流动快。其它工序产生的飞花易在 此集聚，因此清洁工作需要加强。而且清洁工作比传统环锭纺显得更为重要，这是因 为在牵伸系统出口处有用于纤维凝聚的吸风，如果清洁工作做得不好的话，将会明显 降低纱线质量 ( 4 ) 紧密纺细纱机的维护费用比传统环锭纺要高根据纱支的不同，一般紧密 纱的生产费用要比传统环锭纺高9 鼍一1 2 ( 5 ) 与一般纺纱机相比，紧密纺纱机对技术人员的要求更高，为了将纱线质量 和产量保持在最优的水平，必须对纺纱厂的工作人员进行很好的培训 ( 6 ) 传统的环锭纺纱方法由于存在加捻三角区，不同性能的纤维在其中的转移 情况不同，利用纤维在纱条径向的分布规律，通过选配适当的原料可以获得更多的纱 线品种和更理想的服用效果，而紧密纺中几乎没有加捻三角区。不能形成类似的纤维 转移，也就不能达到理想的纺纱效果 c 7 ) 纱线上突出的毛羽为钢丝圈提供了一种类似润滑的作用，这种作用可延长 钢丝圈的使用寿命，但在纺制紧密纱时，由于紧密纱的毛羽较少，因此这种作用远远 薹堡垒堕竺丝塑主墨墅垄墨堕塑丝丝里壅墨= ! 堕堡 没有一般的环锭纱明显，因而导致了钢丝圈的更换较为频繁 ( 8 ) 目前普遍采用的纱线捻接技术为空气捻接，紧密纱结构紧密，无边缘纤维， 空气捻接效果较差湖 1 3 紧密纺纺纱系统分析 气动集聚系统是目前紧密纺纱机的发展趋势，气动集聚系统原理是利用负压气流 将纤维收缩、聚和，使须条边缘上的快速有效的向须条中心集聚，最大限度地减少纺 纱三角区，从而大幅度减少突出于纱线本体外的毛羽，提高纤维强力的利用系数和成 纱强力当今世界德国、瑞士、日本、意大利采用的都是气动集聚原理，但形式各有 不同，目前国际上常见的气动集聚系统紧密纺纱机产品主要有四种： ( 1 ) 紧密纱纺纱系统a 采用较大直径、带有密集小孔的抽吸鼓代替细纱机的前下罗拉，抽吸鼓与前胶辊 握持钳口输出的经牵伸而未被加捻的须条进入由抽吸鼓及其鼓内气流导向口组成的 凝聚区，负压气流透过抽吸鼓的凝聚小孔将须条边缘发散的纤维按照气流导向口的形 状向须条中心线集聚，集聚过程中，随着抽吸鼓的转动，集聚效应一直延伸到抽吸鼓 与阻捻胶辊组成的阻捻钳口之下从阻捻钳口输出的须条即是一根紧密的线形体，当 加捻时已被认为是一个圆柱形体，几乎没有加捻三角区了紧密纱纺纱系统a 的特点 是，系统结构精致，运行稳定可靠，无易损件这一技术已由立达公司实现产品化， 并在全世界大量投入运行立达公司的产品注册为c o r n 4 和c o m f o f s p i n ，在中国命名 为卡摩纺 ( 2 ) 紧密纱纺纱系统b 在环锭细纱机的前上罗拉前增加一根主动传动的阻捻上罗拉，成为四罗拉纺纱系 统在阻捻上罗拉上装有胶圈架和上胶圈，上胶圈中间带有一列小孔，在带孔胶圈与 阻捻上罗拉的三角形空隙处装有连接负压的三角形腔体。从主牵伸区输出的须条经过 带孔胶圈的下方时，纤维受胶圈上小孔的负压吸引而产生集聚，发敖的纤维端被集聚 到须条体内紧密纱纺纱系统b 的特点是：系统结构简洁，可加装在普通的环锭细纱 机上能在前罗拉钳口到阻捻钳口之间设置符合工艺需要的张力牵伸，这对纺制纤维 长度、刚度不同的纱线具有较大的灵活性但凝聚作用不能持续到阻捻钳口的下方， 墨堡垒竺竺塑堕亡曼墅苎墨壁塑丝丝笪壅苎= 主堕丝 故总的凝聚效果稍差，且由于采用了只带有单排凝聚小孔的带孔胶圈，凝聚区内气流 导向不能设置成倾斜于须条运动方向德国青泽公司的7 0 0a i r c o m t e x 型紧密纱细纱 机采用的就是紧密纱纺纱系统b 的形式 ( 3 ) 紧密纱纺纱系统c 紧密纱纺纱系统c 的结构示意见图1 - 1 垃。劣八) 。 l 1 ) + ( 弋 r ( 弋 i 菇“，扩 ， e ， 图1 - 1 紧密纱纺纱系统c 在环锭细纱机前下罗拉前增加一根异形截面吸管，吸管上每个锭位处开有气流导 向口，吸管上滑动地套有用柔性材料制作的网格圈或织物圈，吸管与阻捻胶辊组成， 个阻捻钳口t ，凝聚作用发生在与吸管上气流导向口对应的网格圈或织物圈上，且随气 流导向口延伸到阻捻钳口之下阻捻胶辊的驱动力由前胶辊提供：前胶辊上装有主动 齿轮，通过中间过桥齿轮传动到固定在阻捻胶辊上的被动齿轮，或是，前胶辊上装有 主动同步带轮，通过同步带传动固定在阻捻胶辊上的被动同步带轮阻捻胶辊的加压 是由前胶辊的加压延伸而来，由牵伸摇架的上抬反力所提供。由于网格圈或织物圈上 的织物组织孔很细小，类似于滤网结构，因而可适于纺制包括超细纤维在内的各类纤 维改变前胶辊到阻捻胶辊间齿轮传动比或同步带轮的传动比，或者改变前胶辊与阻 捻胶辊的直径比都可改变凝聚区内的张力牵伸。本系统可将气流导向口设置为倾斜于 纤维运动方向，可使须条在行进时产生一定的径向旋转，这样更有利于各向纤维端的 凝聚，并能使须条体趋于圆柱形 紧密纱纺纱系统c 的特点是：结构简洁合理，能将气流导向口设置为倾斜于纤维 运动方向，也能在前罗拉钳口到阻捻钳口之间设置一定的张力牵伸紧密纱纺纱系统 c 可在普通环锭细纱机上较方便地加装。其可适合纺制包括超细纤维在内的各类纤 维。绪森公司采用紧密纱纺纱系统c 的技术方案推出产品，并将其注册为e l i t e ，在 紧密色纺纱线的产品开发及结构性能研究第一章绪论 中国命名为倚丽纺本文紧密色纺纱产品开发就是采用的紧密纱纺纱系统c 的技术 ( 4 ) 紧密纱纺纱系统d 在环锭细纱机的前下罗拉前增加一根主动传动的阻捻下罗拉，成为四罗拉系统。 在阻捻下罗拉的内侧配合阻捻下罗拉的弧形设置一根异形截面的吸管，吸管上每个锭 位处开有气流导向口( 负压吸引槽) ，吸管和阻捻下罗拉上滑动地套有用柔性材料制 作的网格圈，阻捻下罗拉与阻捻胶辊组成一个阻捻钳口，凝聚作用发生在与吸管上气 流导向口对应的网格圈。凝聚作用不能延伸到阻捻钳口之下紧密纱纺纱系统d 的特 点是：结构简洁合理，凝聚元件运行稳定性好，凝聚元件不受前胶辊和阻捻胶辊直径 的影响，能在前罗拉钳口到阻捻钳口之间设置符合工艺需要的张力牵伸但气流导向 口没能延续到阻捻钳口下，故凝聚作用不能持续到阻捻钳口的下方，对凝聚效果有所 影响啪跚m 1 4 紧密纺的研究现状 国内众多的纺织科技工作者研究紧密纺主要集中在紧密纺的纺纱方法及其作用 机理方面，如李妙福伽、熊伟o ”，吴敏嘲，倪远、秦贞俊伽等。都对紧密纺的纺纱 技术进行了介绍颜晓青咖通过对紧密纺成纱机理的剖析，揭示了紧密纺纱过程中纤 维内外转移、毛羽减少、强力提高的原因，紧密纺纱技术对成纱条干和强力的影响。 由于紧密纺纱技术牵伸与集柬分步进行，使得主牵伸区中须条扁平分散，厚薄均匀一 致，主牵伸区握持牢固稳定同时主牵伸区中须条的牵伸力相对较小，且波动缓慢，从 而避免了因喂入粗纱条干不匀在传统环锭细纱机上牵伸时牵伸力剧烈波动，使浮游纤 维集束形成粗细节颜晓青咖用相同粗纱采用传统环锭纺和e l i t e 紧密纺纺制c j l 4 5 r e x 纱，对两种纱线进行了性能测试对比。结果表明：紧密纺纱技术大幅度降低了成 纱毛羽，且在后加工中新增毛羽少；纱线单强和耐磨性能显著提高；两种纱线的均匀 度指标相当，紧密纺纱疵好于传统环锭纺江慧嘲引用汉密尔顿转移指数方法分析了 紧密纺涤棉混纺纱纤维的径向分布。并与传统环锭纺涤棉混纺纱进行了比较。结果表 明紧密纺涤棉混纺纱中纤维的转移趋势不如传统环锭纱明显，纤维的径向分布也 比环锭纺纱更随机 但国内对紧密纺纱线产品的开发及结构研究较少，工艺参数( 如凝聚气压、后区 繁密色纺纱线的产品开发厦结构性能研究 第一章绪论 牵伸倍数、钢丝圈号数) 对纱线结构性能的影响探讨不多，或不够系统和全面，因此 本课题的研究具有较重要的理论意义和应用参考价值。 1 5 环锭色纺纱的生产现状及发展趋势 1 5 1 环锭色纺纱在棉纺工业中的地位 色纺纱线一般是用两种及以上的具有不同色泽或不同性能的纤维纺制成纱，由于 各种纤维收缩性能或上色性能的差异，在纱线织成布后的后整理加工中，布面会呈现 多色彩、手感柔和、表面丰满的风格提高了产品的附加值，环境污染少，符合绿色环 保的要求目前在国外用色纺纱织成的织物已十分流行，在国内其消费群体也正在不 断扩大，尤其是棉针织行业对色纺纱的需求量逐年呈上升趋势，发展前景看好 目前我国色纺纱线大约有1 4 0 万锭左右的生产能力，年产约2 0 万吨尽管色纺 纱线的产量不高但因其附加值高，所以在市场上有比较强的竞争优势我国色纺纱基 本上用于出口部分制成针织服装目前我国色纺纱的品种在不断增多，质量档次也有 明显的提高，色纺纱已成为棉纺业的特色产品与实现经济增长的亮点硎 1 5 2 环锭色纺纱的生产特点及其产品用途 色纺纱又称有色纤维纺纱，纺纱前所用的纤维原料均通过染色或原液着色，用其 织成的织物一般不再需经过染色加工色纺纱的生产横跨染，纺2 个专业，其生产特 点是：( 1 ) 一般色纱是先纺纱，后染纱而色纺纱一般是在纤维上先染色( 有些是条子染 色) ，再进行纺纱工序；( 2 ) 比一般的纺纱工序多，技术难度加大，管理复杂，用工 多；( 3 ) 适合于小批量、多品种，主要供出口，吨纤维创汇高；( 4 ) 采用不同原料，不 同色彩进行多种组合可形成千姿百态、风格各异及不同服用性能的新产品、新花色； ( 5 ) 产品附加值比较高，环境污染少，符合绿色环保的要求，有发展前景 近年来，棉纺企业为提高色纺纱在国内外市场上的竞争力，在扩大色纺纱生产能 力的同时努力开发色纺纱新品拓展色纺纱市场目前已形成纯棉精梳色纺纱( 彩色 纱) 、纯棉精梳色纺纱( 灰色纱) ，特种纤维精梳色纺纱、涤棉( t c 与c v c ) 色纺纱、纯 化纤色纺纱与多组分化纤彩色纱等6 大类系列产品叫” 矗 紧密色纺纱线的产品开发及结构性能研究 第一章绪论 1 5 3 国内环锭色纺纱存在的不足及改进办法 1 5 3 1 国内环锭色纺纱的不足 通过十多年的努力与创新，我国色纺纱生产在质量、档次和品种上均有长足的进 步也为棉纺行业经济效益的提高作出了一定贡献但与国际上先进国家生产的色纺 纱相比在产品档次与质量上仍存在一定差距目前国际上生产色纺纱有许多国家与地 区，其中档次最高的是意大利，其次是韩国、日本与我国台湾省。我国色纺纱生产与 他们的差距主要有； ( 1 ) 色纺纱的品种档次较低意大利生产色纺纱的品种档次均较高，但生产量较 少；韩国生产的色纺纱由于选用原料与染化料较稳定，因此产品的批与批之间质量较 稳定且色牢度好；我国台湾省以生产多纤、多色彩的混纺纱为主，由于加工装备先进， 选用原棉与化纤品种多，故其生产的色纺纱档次也较高。我国色纺纱色牢度与色光欠 佳，纱的表面毛羽较多条干均匀度还不够理想。我国目前生产的色纺纱在产品档次上 和产品质量上与国外比仍有差距 ( 2 ) 开发创新能力不强目前大多数生产色纺纱的企业还没有建立研发机构， 技术开发投入不足，重硬件轻软件，重引进轻开发现象比较普遍，导致创新能力不强， 设计水平低下 c 3 3 缺乏有市场竞争力的最终产品色纺纱主要用来生产各种档次的针织产品， 目前我国棉纺企业生产的色纺纱还是以纱线出口为主，针织企业生产的色纺纱针织产 品的出口所占比例还较低，影响了纺织行业的整体竞争力嘲嘲 1 5 3 2 提高环锭色纺纱生产对策 为提高色纺纱在国内外市场上的竞争力，必须在工艺技术、产品质量等方面进行 创新，建议采取以下措施。 ( 1 ) 开发色纺纱的新品要向原料多样化、品种系列化、产品高档化发展，在 精、新、特上下功夫就是要出色纺纱精品、新品，向棉与毛、丝及特种化纤混纺发展， 提高色纺纱的附加值。 9 墨查垒竺丝丝箜主曼墅苎墨堕塑丝丝堡塞苎= 兰竺丝 ( 2 ) 提高色纺纱档次，保证产品质量稳定在纯棉色纺纱上要扩大高档次精梳 彩色纱的生产量。此外，要在提高色纺纱质量的稳定性与纱的色牢度上下功夫，减少 原料在换批时的质量波动。用于色纺纱的染料一要符合环保要求，二要提高染色牢度， 以适应国内外多层次，多元化的消费需求 ( 3 ) 增加新型原料的使用。加快采用新型化纤及功能性纤维开发新型色纺纱线 的进度，并提高其所占比重尤其是生产化纤色纺纱时要多采用各种新型化纤，压缩 用回料生产的小化纤原料以提高化纤色纺纱的品质与档次 ( 4 ) 围绕产品的提升，满足不同市场的需要。企业可根据各自的市场定位和经 济实力加快技术改造与产业升级，改革引进人才机制，延伸产业链，努力开发市场， 实现市场多元化，使企业获得最大的经济效益 ( 5 ) 创品牌，迎接新的机遇和挑战加入w r o 使得色纺纱的产品创新、质量创 新变得尤为重要。随着科学技术的不断发展，色纺纱产品必须不断注入新的科技活力， 提升产品的档次，风格、技术含量和附加值，刨企业自己的品牌提高市场竞争力m t e ( 6 ) 采用新型纺纱方法，提高色纺纱质量本课题研究开发的紧密色纺纱产品。 就是在新型纺纱设备一东台马佐里d t m l 2 9 ( 配德国绪森e l i t e 紧密纺装置) 上生产 的，可进一步提高色纺纱线的强度、条干均匀度，大大减少纱线表面毛羽，尤其是 3 m m 以上毛羽，提高了最终产品档次。 i 6 本课题研究的内容、研究方法 1 6 1 本课题研究的内容 综上所述，国内对紧密纺纱线产品开发及结构研究较少，工艺参数对纱线结构性 能的探讨不多，本课题采用紧密色纺纱线新型设备开发了色纺纱线新产品，主要研究 内容有l ( 1 ) 1 4 6 r e x 纯棉紧密色纺纱线的产品开发及工艺优化设计 ( 2 ) 分析影响紧密色纺纱线质量的因素，制定相应措施。 ( 3 ) 研究细纱工艺参数( t a 集聚气压、后区牵伸倍数、钢丝圈号数) 对紧密色 纺纱线质量的影响。 紧密色纺纱线的产品开发及结构性能研究 第一章绪论 ( 4 ) 与普通环锭色纺纱线的结构、性能进行比较，进一步研究成纱条干，尤其 是成纱细节与成纱强力的关系。 1 6 2 研究方法 ( 1 ) 采用小比例有色纤维( 示踪纤维) 混纺的方法，并通过断层切片，将纱线横向 透射，纵向采用扫描仪成像，在计算机辅助下获得纱线中纤维的分布规律，并与普通 环锭纺纱线进行比较 ( 2 ) 利用正交试验及方差分析法优化设计细纱机集聚负压、后区牵伸倍数、钢 丝圈号数等工艺参数，并找出主要因素 ( 3 ) 利用o r i g i n t 0 分析软件分析成纱条干，尤其是成纱细节与强力之间的关 系 1 7 本课题研究的目的、意义及创新 1 7 1 本课题研究的目的、意义 本课题研究目的是解决紧密色纺纱线产品开发生产过程中的关键技术问题。该课 题的实施可以推动紧密纺技术的研究向更深更精细的方向发展，提升国内紧密色纺纱 产品在国际市场的地位，增强其竞争能力 1 7 2 本课题的创新 利用现有的紧密纺纱设备，成功开发出紧密色纺纱线，通过试验，优化了紧密色 纺纱的生产工艺参数，得出了紧密色纺纱线条干、细节与成纱强力之间的回归方程， 可指导紧密色纺纱线的开发与生产 謦密色纺纱线的产品开发及结构性能研究第二章紧密色纺纱线的生产工艺设计 第二章紧密色纺纱线的生产工艺设计 2 1 棉散纤维染色工艺设计( 以14 6 r e x 纯棉灰色纱产品为例) 2 1 1 染色棉纤维的选择 紧密精梳色纺纱一般都是高档针织品面料用纱，其不仅要达到本色纱的各项质量 标准，而且更重要的是要保证纱线的外观质量，尤其是色泽要鲜艳。色牢度要好，棉 结要少，因此原棉的选配十分重要生产色纺纱的本色棉和需染色的原棉，要确保棉 纤维成熟度适中，一般在1 6 - i 8 之间，纤维细度应掌握在1 8 - 1 9 d t e x 范围内，单 纤维强力要高，天然卷曲适中，纤维弹性、刚性和抱合性好，短绒含量低，尤其是疵 点要少、含杂要低。” 2 1 2 棉纤维煮练工艺优化 棉纤维作为一种天然纤维素纤维，除含有9 0 的纤维素以外，还舍有约1 0 的天然 杂质( 也称纤维素共生物) 这些纤维素共生物的存在直接影响着纤维的吸水性，不利 于染料向纤维内部扩散，从而降低了染料的上染率，对染后颜色的深度和成品色牢度 产生影响，放在染色前要将其去除，去除杂质的过程称为煮练在去除杂质的同时， 还要加人适量的助剂和油剂，使纤维保持一定的弹性及良好的纺纱性能，可有效防止 棉结否则，在梳棉工序易起静电，不仅增加了纺纱难度，而且也难以保证生产出质 量好的纱线明煮练工艺见图2 - 1 煮练工艺调配我们采用的是氢氧化钠和碳酸钠的混合碱处理工艺，这样处理比单 纯使用氢氧化钠碱的强度较为温和，对纤维损伤较小。处理得也较均匀，并且碳酸钠 的加入对水质也有一定的软化作用同时加入硅酸钠可以提高处理后原料的白度。 紧密色纺纱线的产品并发及结构性能研究 第二章紧密色纺纱线的生产工艺设计 i o o 。c 6 0 r a i n 图2 - 1 煮练工艺曲线 表2 - 1 1 煮练剂的调制方案及对纤维强力和弹性性能的影响 烘干温度1 5 c 慕 煮练用剂及用量( 对纤维重) 纤维断裂纤维断裂 浴比2 0 ：i 温度：1 0 0 。c常压 纤维 强力( c n ) 伸长( 丑) 土耳其 失重率 煮前煮后煮前断 煮后断 n 删 n a 0 3n s i 0 3 红油 强力 强力 裂伸长裂伸长 方案一8 4 0 5l3 23 7 63 5 9o 9 3 0 8 9 方案二 1 6 8o 5l9 23 7 63 7 40 9 30 8 4 方案三2 4 1 2 o 5l9 63 7 63 6 20 9 3 0 8 l 圈2 - 1 煮练工艺方案与染色纤维性能 经过实验分析( 表2 - l ，图2 - i ) ，我们选择了方案二，其加工后的纤维杂质去除 效果明显( 用纤维失重率表达纤维杂质去除效果，纤维失重率等于纤维煮练前后重量 之差与煮练后纤维重量之百分比) ，提高了纤维的吸湿性能，同时纤维强度和断裂伸 长( 纤维断裂强力、断裂伸长测试方法见3 1 2 ) 稍微有所降低，但方案二纤维强力损 失最低当然配方中各种助剂的加入量在实际使用时，要根据每批原料中天然杂质含 量的不同进行适量的调整处理完毕后的过水清洗是十分关键的。一定要将脱下来的 果胶纤维素等共生物彻底冲洗干净这样经过处理后的棉纤维白度较好且均匀，其吸 票密色纺纱线的产品开发及结构性能研究 第二章紧密色纺纱线的生产工艺设计 水性大大提高“町1 2 1 3 棉纤维染色工艺优化设计 2 1 3 1 染色工艺试验 采用不同试验处方，分别在不同温度、碱度条件下用k 型活性染料对棉纤维进行 染色。试验处方见表2 - 2 染化料 方案一方案二方案三方案四方案五 ( 对纤维重) k 型活性染料 o 50 5o 50 50 5 n a c l 2 02 02 02 0 n a 2 c o ，1 01 01 0 n a o h1 01 0 2 1 3 2 工艺曲线 加n a d c 西 方案二 加na 2 | c 嘎 方案二 加碱剂 方案三、四、五 1 4 过水清洗 过水清洗 过水清洗 墨奎垒竺丝竺竺! 曼墅茎墨堕塑丝丝堑塞 苎三主墨奎鱼塑竺垡竺皇兰三苎丝堡 染色完毕后纤维需清洗，清洗后的净洗效果对于棉纤维染色后色牢度是否合格很 关键，这也直接影响着后道工序的加工通过多次试验我们找到了最佳的复洗方案： 冷水洗1 0 m i n 一用醋酸中和到p h = 7 5 0 c 的温水洗l o m i n - , - 加入2 的净洗剂在9 5 c 下洗2 0 m i n - - - 9 8 | c 的热水洗2 0 m i n - - 5 0 | c 的温水洗1 0 r a i n - - - , 冷水洗l o = i n 对于染深色， 清洗后的固色处理是非常有必要的。m 巾日 2 1 3 3 染色效果的测定与分析 ( 1 ) 染料固色率的测定 用酸洗溶解方法测试染色纤维的固色率，测试数据见表2 - 3 固着在l g 纤维上的染料量( 唱) ：b 丁y 咖 式中。b 从标准曲线上求得的染料质量浓度( g 1 ) v 试样溶解液的体积( m 1 ) 删样的重量( g ) 固色率：甏鬻默器1 0 0 湖固色率= 秦匹昴霸丽仄丽研f i 广 i 表2 3 ：同色率测定数据表 、友案 方案一 方案二方案三方案四 方案五 指标 吸光度 0 0 4 30 0 6 90 0 6 8 0 0 5 8o 0 5 ( a n ) 固色率 5 58 38 2 6 66 2 ( ) 瑚 舳 柏 o 固色率 ( ) 网 ! 墅l 船挑方牡方案四施 图2 - 2 各染色方案固色率比较 由表2 - 3 及图2 - 2 可以看出，方案一、二、三采用相同的处方、不同的工艺，结 鬃密色纺纱线的产品开发及结构性能研究第二章紧密色纺纱线的生产工艺设计 果表明高温染色方案二的固色率明显高于低温染色方案一；方案三、四采用了同一工 艺而不同的处方，结果利用n a 2 c o ，做固色剂的方案三的固色率比用n a o h 做固色剂的 方案四要好，有无促染荆对染色效果有明显影响因此确定方案二较为可行 2 1 3 4 活性染料氯浸牢度 因活性染料染品的耐氯漂牢度较差故继续用方案二染出的纤维试样作氯浸牢度 试验用干燥的坯布沾去棉纤维的有效氯漂液，干燥后测得，活性染料染棉纤维的褪 色牢度为4 5 级，沾色牢度达4 - 5 级故综合以上染色效果测试结果可以得出，用染 色方案二对棉纤维进行染色，其上染速率，固色率、染色牢度都比较理想，方案二可 作为优选方案使用 2 2 纺纱工艺流程设计 2 2 1 纺纱工艺流程及设备 纤维进厂一检验一f a 0 0 9 一f a l 0 5 a f a 2 0 9 一f a l l 6 一f 舵0 3 a 梳棉机一瑞士立达 s b 2 预并条机一瑞士立达e 3 2 条并卷机一瑞士立达e 6 2 精梳机一德国特吕茨h s r l 0 0 0 单眼并条机一夫津f 1 4 1 5 粗纱机一东台马佐里d 俩1 2 9 ( 配德国绪森e l i t e 紧密纺装 置) 一村田自动络筒机n 0 2 1 c ( s a v i o ) 一山东同济t f o i a 并纱机一韩国利化5 6 1 s a 倍捻机一检验一入库出厂 2 2 2 纺纱工艺设计 紧密色纺纱不仅要达到本色纱的各项质量标准，更重要的是提高纱线的外观质 量，有效保证纱线的色相相符，成纱混色均匀、色泽鲜艳、色牢度好但由于色纺纱 由不同色泽和性能的纤维混纺而成，而且纤维染色后其表面摩擦因数比较大，在纺纱 过程中易产生棉结，形成“白星”除此之外，精梳紧密色纺纱的生产工艺流程长， 分梳次数多，成纱强力及棉结等质量问题和生产中出现的。烂条”现象尤为突出，要 保证纱线质量十分困难，因此要认真研究纺纱生产的各道工序的工艺 鬻密色纺纱线的产赫开发及结构性能研究 第= 章鬻孵色纺纱线的生产工2 设计 2 2 。2 。 开清榛工序 紧赛色纺纱湿槔方法骞开满糖枫上的摭包( 攘堆) 混襁翔在势袭枫上棉条混撼辑 种，前蒲混棉后纤维在纱线截面分布均匀，但混比不易羧制，尤其不同性质的纤维混 会辩难汉掌握。器毒采取攘袭混合，按攀弱毙爨混入，溅会夔效果藕差。必豫睾 溪考 的不足，纺制纯棉高支色纱时，可采用两种方法兼顾的方法，即将不同色泽的棉花堆 入圈蠢，经瀵慈、拣穗、条卷、鞲撬詹，澍成耩梳色条，把不霹疆次匏耩桅色条在头 并上以嗣定位置喂人混含，这样形成不同班次的色条依次混合以达到混色均匀的目 雏原辩选配时，要尽可能迸行小样试绣，来确定不同彀泽原料混合眈例对予小醴： 例色撵，可人工撕扯均匀喂人由于桶猿经过染色后，纤维强力、弹性蝣有一定嬲损 失，且批量小，翻改频繁，不宣采取清梳联纺纱工艺，般采取棉卷工芑纺纱清棉 芏艺戆簧点是：墨藉二刃的t 艺滤程，多棱多封，减少返花，茨爱缠绕，撂手喂入速。 度要低l o 铲2 嘣，以减少短绒产生n 霸开清棉工序工艺参数表2 - 4 孙0 0 9 f 1 1 6 水平逶锚度哦8 l 蕃 上下番箍箩控建度( r 抽i 醇 变疆 抓椭打手与肋条隔距( 删 - 3删( r m i n ) 9 8 1 5 瓠穗打芋速度( r m i 玉 l l 嚣。燃( r m i n )变额 抓棉臂每次下酶龉离m l 掘速辘一 | 采垒刀m 貌s f 1 0 5 a加速辊一滕棉棒 3 鸯钌打手速度( r m i n ) 5 4 0 撼逮轻一分橇e 衢 氛5 尘棒安装角1 8 + 1 5 x l o x l o 分撬辊一，- t 、三豫尘刀4 o 7 ，o 7 。o 8 皮曩罗拉转速( r m i n ) 1 5 9 分梳辊一分桅扳入口。出u 婀 2 s 4 0 p a 髓g秘撬辍癸筑羲入嚣一燃口” l 。5 , 4 。o 角钉帘遗度( m