凉感羊毛纱的仿制工艺探究

摘要在全球气候持续变迁以及民众生活品质不断提升的背景下，消费者对于兼具舒适性与功能性的纺织产品需求呈现出显著增长态势，凉感面料正逐步成为夏季服饰领域的核心品类选择。凉感是指一种凉爽的感觉，而凉感纱线则是指能给人带来凉爽感觉的纱线。羊毛作为一种天然纤维，具有良好的吸湿性和保暖性，但其导热系数低且容易产生刺痒感，限制了其在夏季服装中的应用。本课题则是通过在花式捻线机上以4.67tex锦纶长丝与940tex羊毛粗纱为原料进行纺制，使纱线具有凉感性能。设定总牵伸倍数为40倍，计划纺制成纱的细度为29.4tex的细纱。实验通过改变后驱牵伸倍数（1.2、1.3、1.4）和通过环锭转速来改变捻度（16/10cm、18/10cm、20/cm）来纺制三组相对照的凉感羊毛纱。结果表明，当捻度越大时，锦纶长丝裸露程度越小，当后区牵伸倍数过大时，纱线成纱较不稳定。因此实验过程中发现当后区牵伸倍数为1.3时成纱最为稳定，而当捻度为18/cm时，锦纶长丝裸露程度最好。关键词：后区牵伸倍数；捻度；凉感；羊毛粗纱；锦纶长丝

ABSTRACTWiththeongoingglobalclimatechangeandtheimprovementoflivingstandards,consumers'demandforcomfortableandfunctionaltextileshasbeenincreasing.Cool-feelingtextiles,characterizedbymoisture-wicking,breathability,andrapiddrying,havegraduallybecomeacriticalchoiceforsummerapparel.Cool-feelingtextilesrefertofabricsthatprovideacoolingsensation,typicallymadefromblendedmaterialsthatabsorbheatslowlyanddissipateitquickly.Whilewool,asanaturalfiber,exhibitsexcellentmoistureabsorptionandthermalinsulation,itslowthermalconductivityandtendencytocauseskinirritationhavelimiteditsapplicationinsummerclothing.Thisstudyfocusesonproducingcool-feelingwoolyarnbyblending16.7texnylonfilamentswith940texwoolrovingonafancytwistingmachine.Atotaldraftratioof40wassettospinyarnwithatargetfinenessof26.4tex.Threegroupsofcomparativecool-feelingwoolyarnswereproducedbyvaryingthebackzonedraftratio(1.2,1.3,1.4)andadjustingthetwistlevel(16/10cm,18/10cm,20/10cm)throughringspindlespeed.Resultsindicatedthathighertwistlevelsreducedtheexposureofnylonfilaments,whileexcessivebackzonedraftratiosdestabilizedyarnformation.Theexperimentsdemonstratedthatabackzonedraftratioof1.3achievedthemoststableyarnformation,andatwistlevelof18/10cmprovidedtheoptimalexposuredegreeofnylonfilamentsKeywords:Backzonedraftratio；Twistlevel；Coolingsensation；Woolroving；Nylonfilament目录1绪论 绪论课题研究背景在气候环境全球性演变与民众生活水准持续提升的双重驱动下，消费者对兼具舒适性能与功能特性的纺织产品需求呈现显著递增态势。这种需求增长既反映了消费市场对生活品质升级的响应，也体现了现代纺织品开发对环境适应性与人体工学需求的深度契合。凉感纺织品因其吸湿排汗、透气、快速干燥等特性，成为夏季服装的重要选择。REF_Ref21583\r\h[1]凉感纺织品是指具有凉感的面料,其纱线材料一般是混纺,可以给人体带来凉爽感受,所以会选择具有凉感性能的纱线。羊毛作为一种天然纤维，具有良好的吸湿性和保暖性，但其导热系数低且容易产生刺痒感，限制了其在夏季服装中的应用。然而，羊毛纤维的凉感特性也为其在凉感纺织品领域的开发提供了可能性。凉感纱作为凉感纺织品的核心材料，其市场潜力巨大。根据《2024-2030年中国凉感纱市场现状调研与发展趋势预测报告》，凉感纱行业近年来发展迅速，市场需求逐年上升，预计未来几年将继续保持增长态势。REF_Ref21625\r\h[2]因此，凉感纱线的研究具有较大的市场意义。研究表明，凉感织物可以使人体表面温度降低1℃左右，从而提升穿着舒适度。这对于炎热夏季的消费者尤为重要。因此凉感纱线的开发不仅需要注重功能性的体现，还需要注重环保和可持续性。一方面，它能够满足消费者对舒适性和功能性纺织品的需求；另一方面，它推动了纺织行业的技术创新和可持续发展。未来的研究应继续探索新型凉感纱线和高效生产工艺，为凉感纺织品的发展提供更广阔的空间。研究表明，凉感纱织物可以使人体表面温度降低1℃左右，从而提升穿着舒适度。这对于炎热夏季的消费者尤为重要。凉感纺织品的开发注重环保和可持续性。一方面，它能够满足消费者对舒适性和功能性纺织品的需求；另一方面，它推动了纺织行业的技术创新和可持续发展。未来的研究应继续探索新型凉感纤维材料和高效生产工艺，为凉感纺织品的发展提供更广阔的空间。近年来，凉感技术在纺织领域取得了显著进展。例如，通过纳米技术将天然矿物质（如云母粉、贝壳粉）加工成纳米级颗粒，并与亲水性切片结合，使纤维具备快速导热和吸湿排汗的功能。REF_Ref21703\r\h[3]REF_Ref21746\r\h[4]此外，高导热化纤长丝的开发以及相关测试仪器的研制，进一步推动了凉感纺织品的技术进步。羊毛与凉感纤维的结合是近年来研究的热点。例如，将羊毛与锦纶长丝、涤纶长丝等具有凉感功能的纤维进行混纺或交织，可以制备出既保暖又凉爽的织物。这种复合织物不仅提高了羊毛纤维的应用范围，还增强了其附加值。REF_Ref21785\r\h[5]传统上，羊毛主要用于冬季服装，而凉感技术的应用使其在夏季服装中也具有竞争力。通过凉感化处理，羊毛纤维不仅可以保持其保暖性，还能提供凉爽舒适的穿着体验。这为羊毛纤维的多样化应用开辟了新路径。REF_Ref21955\r\h[6]凉感羊毛纱的研究涉及物理改性、化学改性、智能调温等多个领域。这些技术的突破不仅有助于提升凉感纺织品的性能，还能推动整个纺织行业的技术进步。例如，纳米功能整理技术和高导热化纤长丝的开发，为凉感纺织品的研发提供了新的思路。凉感纺织品的开发注重环保和可持续性。再比如，可以通过使用天然矿物质和生物基材料作为凉感纤维原料，可以减少化学物质的使用，降低对环境的影响。REF_Ref21583\r\h[1]此外，凉感纺织品的吸湿排汗性能也有助于减少衣物的洗涤频率，从而节约水资源和能源。REF_Ref22027\r\h[7]凉感纺织品能够有效调节人体体温，改善穿着体验例如，通过使用天然矿物质和生物基材料作为凉感纤维原料，可以减少化学物质的使用，降低对环境的影响。此外，凉感纺织品的吸湿排汗性能也有助于减少衣物的洗涤频率，从而节约水资源和能源。凉感纺织品能够有效调节人体体温，改善穿着体验。研究凉感羊毛纱在针织服装、梭织服装中的应用，并优化其设计与加工工艺。开发适用于凉感羊毛纱的测试仪器和评价方法，确保产品的凉感性能符合市场需求。REF_Ref22059\r\h[8]凉感羊毛纱纺织工艺的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。课题研究现状凉感纱线是一种具有瞬间凉感、能给人体带来清凉感的纱线，当前国内凉感纺织品的技术研发聚焦于凉感纤维制备工艺、织物组织架构优化及后整理技术集成等核心环节，其技术路径主要围绕单层面料凉感性能的强化与系统化开发展开。也有通过混纺纱线使其具有凉感性能。2021年，东华大学的刘高丞通过高强度锦纶与棉进行混纺，REF_Ref22167\r\h[9]使纱线具有良好的凉感性能，并具有断裂强度高、伸长大、断裂功大,且条干和毛羽水平优良。平原恒丰科技有限公司通过分析不同类型纤维特点与功能,优选细旦凉感涤纶纤维、细旦竹纤维进行组合;为解决纤维静电等可纺性问题,项目采取养生预处理技术,确保纤维优良的可纺性和回潮率。REF_Ref22203\r\h[10]相较于常规涤纶纤维,赋予凉感特点的涤纶纤维其可纺性降低,再加上两种及以上的细旦纤维混纺,容易出现梳理不均匀、纤维缠绕、纱线条干质量不佳、强力低以及后整理染色不匀等问题,项目选择赛络紧密纺的纺纱方式,优化、创新纱线制备工艺,开发、改造关键专件和装备,实现纱线质量水平,满足织造以及后整理要求。2022年德州学院纺织服装学院对莫代尔纤维、天茶纤维和薄荷纤维进行分析，对混纺纱的混纺比例进行研究，确定了最佳混纺比为莫代尔/天茶/薄荷纤维60/20/20。REF_Ref22242\r\h[11]经标准化检测验证，所制织物接触凉感系数达0.212J/(cm²·s)，抑菌效能达99.1%，透湿透气性能指标均符合行业技术规范要求。中原工学院的王彦彦通过涤棉进行混纺使成品面料具有凉感性能，REF_Ref22281\r\h[12]并探究不同精梳工艺路线对成品面料的影响。2009年，江苏懿纱纺织科技有限公司通过使用天然绿色超长棉纤维（如匹马棉）和特殊纺纱工艺，REF_Ref21746\r\h[4]开发出既具有凉感又保持柔软亲肤特性的羊毛纱产品。2016年，采用8.3tex/36f的亲水凉感涤纶爽丽丝TM与7.8tex/48f的锦纶进行交织,在28针/25.4mm的双面纬编大圆机上,开发3款具有凉感功能的鸟眼针织面料。REF_Ref22366\r\h[13]系统解析了编织工艺体系中的原料规格参数、设备运行参数、织物编织图谱设计及三角针道排列方案等核心技术要素，同时对染整工艺流程中的前处理工艺、预缩定形处理、活性染料染色及高温定形固色等关键工序进行了标准化规范。经试验结果表明，所开发的三种功能性面料均呈现显著凉感效应，其接触凉感系数Q-max值均达到0.13J/(cm²·s)以上，满足运动服饰领域对瞬态热湿管理材料的技术要求。2020年，左凯杰等通过采用新型改性凉感棉纤维和涤纶长丝进行交织，并在染色过程中同浴添加抗菌剂Reputex48进行抗菌整理，实验结果表明，该织物的凉感值最高为0.29W/cm2,对于大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌的抑菌率均达到99.9%以上，凉感和抑菌效果都较为优异。REF_Ref21785\r\h[5]国内纺织领域科研团队持续聚焦凉感纤维的功能化开发，例如采用纳米玉石微粒改性技术对聚酯纤维进行表面修饰，结合三维立体织物组织结构设计方法，成功制备出具备高效接触凉感特性的针织织物体系。国际上，凉感纤维的研究主要集中在通过物理或化学处理来增强纤维的凉感性能：REF_Ref22494\r\h[18]例如，使用玉石微粒、天然矿物质等材料，通过改性纤维结构设计，提升纤维的散热和吸湿能力。凉感复合包芯纱是一种创新技术，将短纤与功能性长丝结合形成层次分明、抱合紧密的纱线结构，有效防止短纤滑脱，同时保持柔软亲肤特性。此外，还有研究者探索了基于UHMWPE纤维的针织凉感床品面料，通过多元线圈组织设计，实现了良好的凉感性能。REF_Ref22242\r\h[11]德国扬子纱线公司生产的120s羊毛纱线具有高弹性和凉感特性，适用于高端针织服装。日本和美国在凉感面料的研发中，通过物理改性和化学改性方法赋予纤维凉感性能，并通过Qmax暖/凉感测试仪评估面料的凉感效果。1.3课题主要研究内容本课题通过在花式捻线机上调整参数来改变凉感羊毛纱线的后区牵伸倍数，并通过改变环锭转速来改变纱线的捻度，并观察锦纶长丝的裸露情况。使用正交试验的方法，获得三组相对照的具有凉感的羊毛纱线。实验分别设定后驱牵伸倍数1.2倍、1.3倍、1.4倍，改变捻度16/10cm、18/10cm、20/10cm，纺制九组纱线，探究两种因素对芯纱锦纶长丝的裸露程度、细度以及断裂强度的影响。在制备出具有最佳形态的凉感纱线后，基于该组凉感功能纱线的特性，针对其关键质量指标实施系统性检测，具体涵盖成纱线密度参数测定、纵向纤维排列结构显微观测等核心项目。实验数据经标准化处理后，采用数值化图表整合技术对检测结果进行可视化呈现，通过多维度对比分析确立了原料配比与工艺参数协同作用下的最优实验方案。并在上述方案中探究出各个因素对纱线凉感性能的影响，选择出拥有相对凉感性能的纱线。1.4本课题创新点及研究意义本课题将锦纶长丝作为芯纱，与羊毛纱结合，开发出兼具凉感、吸湿排汗和柔软舒适的凉感羊毛纱。这种纱线不仅继承了锦纶长丝的高导热性和凉感性能，还具备了羊毛纤维的天然亲肤性和吸湿透气性，实现了功能性和舒适性的双重结合。锦纶长丝作为芯纱，可以提供稳定的结构支撑，同时赋予纱线良好的弹性，而羊毛纱则以良好的柔软性补充了纱线的手感。全球凉感纱市场近年来呈现快速增长趋势。根据预测，到2029年，全球凉感尼龙纱市场规模将达到显著增长。在中国市场，凉感纱的需求也在逐年上升。2019年至2024年间，中国凉感纱的产量和市场需求持续增长。凉感纱的发展趋势之一是材料创新。例如，新型生物基纤维和智能纤维的应用正在逐步增加，这些材料能够提供更高的温度调节能力和个性化穿着体验。REF_Ref22650\r\h[14]智能化技术的应用，如嵌入微传感器和织物智能技术，进一步提升了凉感纱的功能性和舒适性。未来凉感羊毛纱的研究将继续聚焦于新材料的开发和现有材料的优化。例如，通过纳米技术、生物基材料等手段进一步提升凉感性能和功能性。REF_Ref21583\r\h[1]REF_Ref22650\r\h[14]高性能凉感纱线的研发将更加注重环保和可持续性，以满足消费者对绿色低碳产品的需求。随着智能纺织技术的发展，未来凉感纱将集成更多智能化功能，如温度调节、健康监测等。凉感纱市场将在全球范围内进一步扩展，特别是在亚洲、北美和欧洲市场。REF_Ref8993\r\h[4]国内品牌需要加强品牌建设和市场推广，以提升国际竞争力。凉感羊毛纱的研究与市场发展呈现出技术创新、材料升级和市场需求增长的三大趋势。未来，随着环保理念的普及和智能化技术的应用，凉感羊毛纱将在功能性、舒适性和可持续性方面取得更大的突破。同时，细分市场的拓展和个性化定制将成为行业发展的重要方向。随着消费者对功能性面料需求的增加，特别是在炎热夏季，凉感面料的市场需求持续增长。锦纶长丝与羊毛纱的结合，能够开发出既凉爽又舒适的高档面料，满足消费者对高品质生活的追求。本课题通过创新纤维组合和结构设计，推动了纺织品技术的进步。例如，锦纶长丝的高导热性和羊毛纱的吸湿透气性相结合，为凉感面料的研发提供了新的思路和方法开发出的凉感羊毛纱不仅适用于高档服装和针织品，还可以应用于户外运动服、瑜伽服、家居服等多个领域。REF_Ref22856\r\h[15]此外，其多功能性使其在医疗保健、防护服等领域也具有潜在的应用价值。本课题的研究成果能够带动上下游产业链的发展。例如，锦纶长丝生产企业可以优化生产工艺，提高产品的附加值；纺织品加工企业可以开发更多高端面料；服装品牌则可以推出更具竞争力的产品。本课题研究成果可以为纺织行业提供可持续发展的新方向。2实验2.1材料与仪器2.1.1实验材料本实验所使用材料：锦纶长丝、羊毛纱的相关参数如表1、表2、，图1、图2、所示：表1锦纶长丝参数表原料细度断裂强力颜色材料来源100%锦纶长丝4.67tex10.2白色吴江市正亮化纤厂图1锦纶长丝表2羊毛参数表原料细度颜色材料来源100%羊毛粗纱940tex灰色实验室材料图2羊毛粗纱2.1.2实验仪器本课题中所应用的仪器如表3实验仪器表所示：表3实验仪器表仪器型号厂家花式捻线机HFX-B7苏州华飞纺织科技有限公司电子天平M7104重庆永长科技有限公司单纱强力仪YG061F莱州市电子仪器有限公司电子显微镜DSX510东莞市天测光学设备有限公司2.2实验前准备2.2.1工艺参数设计与计算本实验拟定参考包芯纱的结构纺制纱线，锦纶长丝做芯纱，羊毛包覆在外。花式捻线机的运行模式为：连续运行。根据本实验设计的参数计算出理论成纱细度，并设计出成纱外观，理论成纱细度设计表见下表4，成纱外观设计图见下图3：表4成纱细度设计表羊毛细度（Tex）牵伸倍数（倍）后区牵伸倍数（倍）芯纱细度（Tex）捻度（/10cm）成纱理论细度（Tex）940401.24.671629.4940401.34.671629.4940401.44.671629.4940401.24.671829.4940401.34.671829.4940401.44.671829.4940401.24.672029.4940401.34.672029.4940401.34.672029.4图3成纱外观设计图以下是本实验所需用到的主要指标：其中，主要设计用于探究锦纶长丝裸露情况从而导致凉感效果影响的变量参数如下：（1）后区牵伸倍数。由于本实验选用的材料是羊毛粗纱，需要先进行牵伸再捻线。总牵伸倍数设置为50倍。而成纱的质量通过调整后区牵伸倍数来实现，而捻度则是影响芯纱裸露在外程度是本实验探讨的主要影响因素之一，基于实验设计需求，本研究设定的后区牵伸工艺参数梯度为1.2倍、1.3倍及1.4倍，同时将输出罗拉与前罗拉间的表面线速度协同设定为5m/min的恒定值。在后续参数计算过程中，需结合前述工艺变量及待求解的物理量，调用以下核心计算模型开展定量分析：要用到的公式有：E前=v前/v中前（3）其中E前为前区牵伸倍数；V前为前罗拉表面线速度，m/min；V中前为中罗拉表面线速度，m/min。根据以上公式计算出的第一组数据，如下表5所示：表5牵伸倍数对应计算表方案总牵伸倍数（倍）后区牵伸倍数（倍）前罗拉表面线速度（m/min）中前罗拉表面线速度（m/min）中后罗拉表面线速度（m/min）①501.250.960.13②501.351.040.13③501.451.120.13（2）捻度。本研究将捻度参数设定为影响纱线呈色特征的核心变量。在捻线工艺中，捻度值变化直接导致捻回角动态调整，进而引发纱线表面微观结构对光线的散射-反射模式发生改变，最终表现为纱线表观色泽的差异化呈现。同时，捻度参数通过调控羊毛粗纱的径向包覆密度，间接影响锦纶长丝的表面暴露程度——当捻度值增大时，粗纱对芯丝的包覆效应增强，导致锦纶长丝的显性占比降低。本实验采用三级梯度捻度方案（16捻/10cm、18捻/10cm、20捻/10cm），要用到的公式有：T=ns/v前（4）其中T为捻度，/10cm；ns环锭转速，r/min；v前为前罗拉表面线速度，m/min。根据以上公式计算出的相关参数，第一组数据如下表6所示：表6羊毛纱捻度对应计算表方案捻度（/10cm）前罗拉表面线速度（m/min）环锭转速（r/min）①16580②18590③205100本实验中，与凉感性能不相关变量如下：纱线原料：本实验使用的羊毛粗纱为细度940Tex的灰色羊毛粗纱，由于纤维较粗，940tex粗纱可承受较高捻度（如20-30twists/10cm），适合生产强捻纱或花式纱线。常与锦纶、涤纶等合成纤维混纺（如70%羊毛/30%锦纶），提升纱线强度与耐磨性。使用其作原料可提升纱线强度与耐磨性。可生物降解，符合可持续时尚趋势。羊毛具有可调温性，羊毛的吸湿放热特性适应温差变化。940tex羊毛粗纱凭借其高蓬松度、天然调温性和工艺适应性，在高端纺织领域占据独特地位。未来通过混纺技术、功能性整理及可持续生产优化，可进一步拓展其在功能性纺织品中的应用场景。本课题的芯纱使用的是超细的锦纶长丝，直径接近天然蚕丝（6-8μm），赋予纱线柔软细腻的触感。表面光滑，减少纤维间摩擦，能降低纱线毛羽。15D超细锦纶长丝通过超细旦化、高导热和高强弹性的三重优势，成为功能性复合纱线的理想芯材。低弯曲刚度易与外包纤维（如羊毛）紧密贴合。作为芯纱时，其高导热性可加速体表热量传递，为纱线更好的提供凉感性能。（2）纱线颜色：本实验选用灰色羊毛粗纱为饰纱，选用白色锦纶长丝为芯纱，饰纱为灰色，芯纱为白色，便于观察白色芯纱的裸露情况。本实验中，需测量的成品花色纱线的基本质量参数如下：（1）拉伸断裂强力：在单纱力学性能评估体系中，纱线断裂拉力作为表征材料抗张特性的核心参数，其测试值直接关联纤维集合体的可织造性判定。该参数通过量化纱线在单向拉伸载荷作用下的极限承载能力，为纺纱工艺优化及织物结构设计提供关键性能依据，是评价纱线是否满足织造过程力学耐受阈值的核心指标。（2）细度：最终纺制的花色纱线的细度，体现纱线整体粗细，并与理论纺纱细度进行比较。（3）外观效应：本课题的凉感羊毛纱中的凉感主要由锦纶长丝提供，通过电子显微镜下的锦纶长丝裸露情况可判断出纱线的凉感性能。本实验认为锦纶长丝裸露在外的程度越高，则纱线接触皮肤时的导热性更强，从而凉感效果越好。本实验将使用显微镜观察并拍摄放大效果图。以下为后文经检测获得详细数据后需要用到的公式：Nt=l*m/1000（6）其中Nt为纱线细度，g/km；l为纱线长度，m；m为纱线克重，g。2.2.2实验方案设计为了探究后区牵伸倍数和捻度对纱线细度、锦纶裸露程度的影响，本实验选择了灰色羊毛粗纱，其中白色锦纶长丝作为芯纱。并改变后区牵伸倍数，从而改变了纱线的毛羽条干，并探究捻度对锦纶长丝的裸露程度的影响。改变捻度大小以及后区牵伸倍数，本实验采用正交实验法，分组纺纱变量见下表7：表7纺纱变量分组表后区牵伸倍数捻度1.2倍1.3倍1.4倍16/10cm（1）（2）（3）18/10cm（4）（5）（6）20/10cm（7）（8）（9）分别规定三组方案实验参数如下：（1）设定后罗拉表面线速度为0m/min，输出罗拉和前罗拉表面线速度为5m/min，根据公式计算其他参数，如下表8所示；表8各罗拉表面线速度（m/min）方案输出罗拉前罗拉中前罗拉中后罗拉后罗拉芯线罗拉①5510.8304.17②550.750.6304.17④550.50.4204.17（2）设置下空心锭为0和上空心锭转速3000r/min，改变环锭转速，如下表9所示：表9各锭子转速（r/min）方案上空心锭转速下空心锭转速环锭速度①3000080②3000090③300001002.3样品制备2.3.1HFX-B7花式捻线机简介花式捻线设备通过加捻工艺将不同进给速率的芯纱与装饰纱线复合，形成具有特定装饰效果的特种纱线结构，并采用固结纱线对装饰效应进行永久性定型处理。本研究选用空心锭式结构的花式捻线装置作为实验平台，该机型通过中空锭子系统实现纱线复合加工，其工作原理符合花式纱线生产的技术规范要求。空心锭式花式捻纱技术基于中空锭体回转驱动系统，其核心原理在于通过配置于锭体顶端的加捻组件（含集成式加捻钩件），对经预牵伸处理的装饰性纤维束（或纱线形态的装饰层）实施周期性加捻操作，使装饰纤维以预设的空间构型螺旋包覆于芯线基体表面，最终形成具有三维立体装饰效应的特种复合纱线结构。各部件名称见下表10，HFX-B7花式捻线机机构部件图见下图4，：图4花式捻线机设备结构表10部件名称表符号数量名称符号数量名称符号数量名称14环锭4摇架212中龙筋(下)24纲领装置4辊装置225张紧轮34卷取装置8231中龙筋(上)44输出罗拉压辊装置1纱架245张紧轮58空心锭总承1成龙筋251上龙筋63罗拉托架5张紧轮261防护罩72前罗拉1卷取轴271芯线罗拉82中前罗拉3锭带282芯线支杆92中后罗拉1升降轴2后罗拉201输出罗拉花式捻线机的操作流程为：第一步，打开电源开关，设置参数，按屏幕键中“钢领复位”键。第二步，打开摇架，将粗纱挂吊锭上，牵出粗纱，绕过导纱杆，穿入喇叭口牵伸区。第三步，将芯纱放置在导纱架上，依次经过芯纱罗拉、前罗拉。第四步，将固结纱安装在上空心锭或者下空心锭上。第五步，将芯纱、饰纱和固结纱一起穿入上空心锭和下空心锭，并将纱线在假捻器上缠绕一圈。第六步，将纱线绕在槽筒上，摇架加压。第七步，按绿色键开车。第八步，纺纱完成按红色键停车，取出纱管。警告行为：开车时，禁止将手指或任何身体部位直接接触转动部件。发现非正常现象立即按红色按钮停车处理。（如缠皮辊、缠罗拉等现象）2.3.2花色纱线的制备在实验材料准备阶段，需备齐以下物品：选取一支白色锦纶材质的长丝作为芯纱，一支灰色羊毛纺制的粗纱作为饰纱，同时准备一根细长的铁丝以供后续操作使用。第一步，将安置于芯纱支架28上的白色锦纶长丝（即芯纱）从纱筒上牵引而出。随后，引导该芯纱穿过芯线罗拉压辊装置12，并依次通过芯线罗拉27、位于后罗拉后部的上下双喇叭口结构，以及前胶辊上方的弹簧部件，该弹簧用于确定并稳固芯纱的行进路线。最终，芯纱需穿过前罗拉7的上方区域与带有沟槽设计的前胶辊之间的间隙，在此过程中，芯纱必须确保能够顺利通过前胶辊上的沟槽结构。第二步，需从吊锭13上牵引出灰色羊毛粗纱（即饰纱）。引导该饰纱穿过位于后罗拉后部的上下双喇叭口装置，此装置用于确定并稳固纺制过程中饰纱的通过路径。随后，饰纱依次通过无沟槽结构的中后罗拉9、同样无沟槽的中前罗拉8，以及带有沟槽设计的前罗拉7。值得注意的是，当饰纱经过前罗拉7时，应避免其与前胶辊处的沟槽接触。最终，将从前罗拉7引出的纤维须条通过人工方式预捻至芯纱（白色锦纶长丝）之上，以完成此步骤的操作。具体路径见下图5：图5芯纱、饰纱路径图第三步，首要任务是对纱线在各部件间的张紧状态进行细致检查。待确认纱线已处于张紧状态后，需将摇架11进行压紧操作，并同步拉紧张紧轮22与张紧轮24，以确保纺纱系统的稳定性。随后，需进入设备的参数设置界面（相关界面示意图如图6所示）。在参数设置界面中，进一步点击进入“运行模式”选项（具体界面如图7所示）。在“运行模式”界面内，选择“1：连续运行”模式，完成选择后确认并返回上一级界面。接着，点击“锭子参数”选项，进入“环锭设置”界面（界面示意如图8所示）。在“环锭设置”界面中，找到“上空心锭转速”对应的输入框，将预先计算好的上空心锭转速数值准确输入其中。之后，在捻向选择区域选定“Z”捻。鉴于本实验设备是通过调节下方环锭转速来实现加捻效果的，因此需将环锭转速参数栏输入计算得出的环锭转速数值。此外，由于本实验不涉及下空心锭的使用，故将下空心锭转速参数设置为零。完成上述参数设置后，操作人员需返回各个设置界面，仔细检查各项数据是否准确无误。若确认数据无误，则点击“启动”按钮。图6参数设置界面图7运行模式界面图8环锭设置界面在实验流程的第四步，待纺制获得满足实验需求的纱线量后，需执行以下操作。首先，对摇架11、张紧轮22以及张紧轮24进行放松处理，解除其张紧状态。随后，从芯线罗拉与输出罗拉所在位置将纺制好的纱线抽出。紧接着，使用剪刀将各段纱线剪断，并仔细清理掉多余的线头，确保工作区域整洁有序。完成上述操作后，严格依照试验规范的操作流程，关闭设备电源，完成关机步骤。2.4成纱机械性能参数测量2.4.1成纱细度和断裂强力测量本实验采用的测量手段天平称重法，使用的仪器设备是电子天平（仪器示意图见图9）。其测量原理基于电子天平具备较高的灵敏度，精确称量单位克重小数点后四位的有效数字，对于质量较轻的实验样品具有出色的测试能力。基于此特性，该电子天平可应用于测量固定长度纱线的重量，进而依据定长克重数据计算纱线的细度指标。具体测试流程如下：首先，截取一段长度为3m的成纱作为测试样本。接着，对电子天平进行“去皮归零”操作，随后将截取的纱线样本放置于电子天平的称量盘上进行克重测量。为保证测量结果的准确性，重复上述称量操作三次，并记录每次的测量数据。最后，对三次测量得到的定长克重数据取平均值，依据该平均克重值计算得出纱线的平均细度值。图9电子天平本实验采用的测量方法为仪器测量法，所使用的仪器为YG061F单纱强力测试仪（仪器外观及操作界面示意图见图10）。其测量原理为：在预先设定好相关参数后，仪器会对纱线施加拉伸力，直至纱线发生断裂。在此过程中，仪器能够自动记录并显示拉伸断裂强力等关键数值。测试流程：开启YG061F单纱强力测试仪，并进入其工作界面。在工作界面中，选择定速断裂法作为测量断裂强力的方法（具体操作界面见图11）。接着，进入参数设置界面，按照实验要求输入各项参数，包括试验隔距、拉伸速度、予加张力以及返回速度等（各项参数设置详情见表11）。将装有纱线的纱管放置在纱架上，并引导纱线依次穿过上下两个夹持装置，确保纱线被牢固夹紧。之后，点击清零按钮以消除初始误差，并启动仪器开始测试。针对每一组纱线样本，重复上述测试操作五次，获取多组数据。最后，对五次测试得到的断裂强力数值取平均值，作为该组纱线的最终断裂强力测量结果。图10YG061F单纱强力测试仪图11工作界面表11参数设置表试验隔距拉伸速度予加张力返回速度500mm500mm/min3cN3000mm/min2.4.2成纱外观细节观察本实验所采用的测量方法为显微镜观察法，所使用的仪器为DSX510电子显微镜（仪器外观及结构示意图见图12）。该测量方法基于电子显微镜的成像原理。在观察过程中，依据所获取的图像情况，对目镜、物镜的放大倍数以及光照亮度进行调节，从而确保计算机屏幕上能够清晰呈现纱线切样的细节图像，以便后续进行准确分析。测试流程：首先，将制备开启电子显微镜，通过目镜观察视野中的图像清晰程度。根据观察结果，逐步调整目镜与物镜的放大倍数以及光照强度，直至计算机屏幕上显示的纱线切样图像达到足够的清晰度。在图像清晰后，及时保存该纱线切样的图片，以便后续的数据处理和分析。好的纱线切样放置于载玻片上，并确保其位置摆放正确。随后，将载有切样的载玻片以规范的方式放置在电子显微镜的载物台上，为后续观察做好准备。图12DSX510电子显微镜结果与分析3.1后区牵伸倍数对成纱效果的影响分析3.1.1对成纱机械性能的影响分析将每组相同捻度的成纱分别测量它们的断裂强力，后区牵伸倍数依次为1.2、1.3、1.4，9组样品的连续五次实际拉伸断裂强力测量值及其平均值如下表所示：表12捻度为16/10cm时成纱拉伸断裂强力记录表（CN）组号第一次第二次第三次第四次第五次平均（1）444643414844.4（2）394341384040.2（3）364047383938.2表13捻度为18/10cm时成纱拉伸断裂强力记录表（CN）组号第一次第二次第三次第四次第五次平均（4）424444464043.2（5）334037343836.4（6）495358515553.2表14捻度为20/10cm时成纱拉伸断裂强力记录表（CN）组号第一次第二次第三次第四次第五次平均（7）665970696365.4（8）576059556459.0（9）565057596158.6将数据整理并画出图13：图13不同捻度的成纱断裂强力对比经分析图表可以得出当捻度为16/10cm、20/10cm时，后区牵伸倍数越大，成纱的断裂强力越小，而当捻度为18/cm时，纱线断裂强力在后区前身倍数为1.4时出现不规则变化，分析可得出后区牵伸倍数为1.3时，成纱较为稳定。在本实验中，为探究不同饰纱牵伸倍数对纱线实际克重的影响，设置了三组不同牵伸倍数的对比实验。具体而言，在每组实验保持相同捻度的条件下，分别将饰纱牵伸倍数设定为1.2倍、1.3倍和1.4倍，并针对每组参数下的1m纱线进行实际克重测量。实验过程中，共制备了（1）-（9）组样品，每组样品均进行连续五次的实际克重测量。下表15、16、17分别记录了饰纱牵伸倍数为1.2倍、1.3倍、1.4倍时，各组样品连续五次测量的实际克重值及其对应的平均值。这些数据为后续分析饰纱牵伸倍数与纱线实际克重之间的关系提供了重要的实验依据表15捻度为16/10cm时1m成纱实际克重记录表组号第一次（g）第二次（g）第三次（g）平均（g）计算细度（Tex）（1）0.03470.03500.03390.034534.5（2）0.03030.03540.03400.033233.2（3）0.03330.03440.03270.033433.4表16捻度为18/10cm时1m成纱实际克重记录表组号第一次（g）第二次（g）第三次（g）平均（g）计算细度（Tex）（4）0.03800.04070.03990.039539.5（5）0.02630.03200.02860.029029.0（6）0.04250.03950.04140.041941.9表17捻度为20/10cm时3m成纱实际克重记录表组号第一次（g）第二次（g）第三次（g）平均（g）计算细度（Tex）（7）0.05140.04200.05400.049149.1（8）0.04270.04830.03900.043343.3（9）0.03850.03910.04030.039339.3由上表分析可得当捻度一定时，后区牵伸倍数为1.3时的纱线细度最符合预期值，成纱最为稳定。以下是当捻度一定时，对成纱毛羽进行的数据测量与分析：表18捻度为16/10cm时毛羽平均数值记录1mm2mm3mm4mm5mm7mm10mm12mmH值（1)10644692671861267939128.26(2)9364142451911228232126.77(3)6833662241761158232115.9均值894.3416.3245.3184.3121813411.76.64图14（1）（2）（3）毛羽对比表19捻度为18/cm时毛羽的平均数值记录1mm2mm3mm4mm5mm7mm10mm12mmH值（4)10564452651971328345127.23(5)44530118213996714210.36.84(6)499304209154107764411.46.99均值666.7350209163.3111.766.743.711.27.02图15（4）（5）（6）毛羽对比表20捻度为20/10cm时毛羽平均数值记录1mm2mm3mm4mm5mm7mm10mm12mmH值（7)4272972061511057343.5126.9(8)1007400253188.4124.579.49(9)425.7279.6186.4139.496.170.642.710.25.72均值619.9325.5215.1159.6108.574.443.811.56.53图16（7）（8）（9）毛羽对比图17不同捻度毛羽对比由上图可看出，H值随着捻度的增大而减小，在三组实验数据中，捻度为20/10cm的纱线毛羽最好。3.1.2对成纱凉感的影响分析本课题根据后区牵伸倍数的不同分为三组，即第一组固定捻度为16/10cm，第二组固定捻度为18/10cm，第三组缠绕捻度为20/10cm，对比每组样品的芯纱裸露程度。第一组：从左至右后区牵伸倍数依次为1.2倍、1.3倍、1.4倍，如下图18所示：图18捻度为16/10cm的纱线组由上图可看出当后区牵伸倍数逐渐增大时，纱线表面逐渐光滑，因此芯纱锦纶长丝的裸露程度逐步变低，从而使得纱线的凉感性能降低，纱线的条干也更加光滑。因此当捻度为16/10cm时，凉感性能从大到小以此为后区牵伸倍数1.2倍>1.3倍>1.4倍。第二组：从左到右后区牵伸倍数依次为1.2倍、1.3倍、1.4倍，如下图19所示：图19捻度为18/10cm的纱线组由上图可看出当固定捻度为18/10cm，后区牵伸倍数1.3倍时，纱线的条干更加均匀，芯纱锦纶长丝的裸露程度更强，是较为理想的纱线形态。而当后区牵伸倍数为1.2倍和1.4倍时。纱线的条干较不均匀，并且芯纱的裸露程度较低。后区牵伸倍数1.4倍的芯纱裸露程度小于后区牵伸倍数为1.2倍的纱线。从而得出，改组纱线凉感性能从大到小排序为1.3倍>1.2倍>1.4倍。第三组：从左到右后区牵伸倍数依次为1.2倍、1.3倍、1.4倍，如下图20所示：图20捻度为20/10cm的纱线组由上图可看出，当固定捻度为20/10cm，后区牵伸倍数1.2倍时，纱线的条干更加均匀，芯纱锦纶长丝的裸露程度更强，是较为理想的纱线形态。而当后区牵伸倍数为1.3倍和1.4倍时。纱线的条干较不均匀，并且芯纱的裸露程度较低。后区牵伸倍数1.4倍的芯纱裸露程度小于后区牵伸倍数为1.3倍的纱线。从而得出，改组纱线凉感性能从大到小排序为1.2倍>1.3倍>1.4倍。3.1.3小结当牵伸倍数为1.2时，成纱的机械性能指标较好，其次依次是1.3倍、1.4倍，拉伸断裂强力随之减小。而成纱细度中普遍偏差率较大的一组是牵伸倍数1.2倍的三组样品，猜测可能是由于后区牵伸倍数过小而导致的羊毛牵伸程度不够彻底，因此出现了纱线条干不匀的现象。3.2捻度对成纱效果的分析3.2.1对成纱断裂强力和细度的影响分析在本实验中，针对后区牵伸倍数保持相同的各组成纱开展断裂强力测量工作。实验设置三种不同的捻度条件，为16捻/10cm、18捻/10cm以及20捻/10cm。每组成纱断裂强力如下图：表21饰纱后区牵伸倍数为1.2时成纱拉伸断裂强力记录表（cN）组号第一次第二次第三次第四次第五次平均（1）444643414844.4（4）424444464043.2（7）665970696365.4表22饰纱后区牵伸倍数为1.3时成纱拉伸断裂强力记录表（cN）组号第一次第二次第三次第四次第五次平均（2）394341384040.2（5）334037343836.4（8）576059556459.0表23饰纱后区牵伸倍数为1.4时成纱拉伸断裂强力记录表（cN）组号第一次第二次第三次第四次第五次平均（3）364038383938.2（6）495358515553.2（9）566057596158.6图21不同后区牵伸倍数的成纱断裂强力对比由上表及上图可知当后区牵伸倍数一定时，捻度为18/10cm的纱线的断裂强力较为适中，为较为理想的状态。下表21、22、23为每组相同饰纱后区牵伸倍数下捻度依次为16/10cm、18/10cm、20/10cm的1m纱线实际克重记录表，分别为九组样品连续五次实际克重测量值及其平均值：表24后区牵伸倍数为1.2时1m成纱实际克重记录表组号第一次（g）第二次（g）第三次（g）平均（g）计算细度（Tex）（1）0.03470.03500.03390.034534.5（4）0.03800.04070.03990.039539.5（7）0.05140.04200.05400.049141.9表25后区牵伸倍数为1.3时1m成纱实际克重记录表组号第一次（g）第二次（g）第三次（g）平均（g）计算细度（Tex）（2）0.03030.03540.03400.033233.2（5）0.02630.03200.02860.029029.0（8）0.04270.04830.03900.043343.3、表26后区牵伸倍数为1.4时1m成纱实际克重记录表组号第一次（g）第二次（g）第三次（g）平均（g）计算细度（Tex）（3）0.03330.03440.03270.0334.33.4（6）0.04250.03950.04140.041941.9（9）0.03850.03910.04030.039339.3以下是当后区牵伸倍数一定时，对成纱毛羽进行的数据测量与分析：表27后区牵伸倍数为1.2时毛羽平均数值记录1mm2mm3mm4mm5mm7mm10mm12mmH值（1）106446926718612679592224.26（4）105644526519713283452224.23（7）4272972061511057343.52221.9均值849403.6724617812178.349.22223.46图22（1）（4）（7）毛羽对比表28后区牵伸倍数为1.3时毛羽平均数值记录1mm2mm3mm4mm5mm7mm10mm12mmH值（2）93641424519112282622223.77（5）44530118213996714220.321.84（8）1007400253188.4124.579.445.122.423.99均值796371.7226.7172.8114.277.549.721.623.2图23（2）（5）（8）毛羽对比表29后区牵伸倍数为1.4时毛羽平均数值记录1mm2mm3mm4mm5mm7mm10mm12mmH值（3）68336622417611582622122.9（6）499304209154107764421.421.99（9）425.7279.6186.4139.496.170.642.720.221.72均值535.9316.5206.5156.410676.249.620.922.2图24（3）（6）（9）毛羽对比图25不同后区牵伸倍数的毛羽对比通过对统计结果的分析可知，纱线表面毛羽指数与后区牵伸工艺参数呈显著负相关。当后区牵伸倍数提升至1.4时，纱线表面毛羽数量达到最低值。分析表明，较高的后区牵伸工艺会强化纤维须条的轴向应力分布，促使纤维束产生定向滑移。这种滑移效应不仅改善了纤维排列的平行度，更在加捻过程中通过摩擦学作用增强了纤维间抱合力，从而有效抑制了游离纤维末端的逸出。这种纤维结构的致密化演变，是毛羽指数随工艺参数调整而降低的本质原因。3.2.2对成纱凉感的影响分析本研究基于纱线加捻工艺对芯纱包覆效果的调控机制，将九组实验样本划分为三个对比组。具体实验方案为：第一组维持饰纱后区牵伸参数于1.2倍水平，第二组提升至1.3倍，第三组进一步优化为1.4倍。通过显微图像分析技术，系统评估各组试样中锦纶芯丝的表面暴露特征，探究牵伸工艺参数梯度变化对纤维包覆性能的影响规律。第一组：从左至右的成纱显微照片的捻度依次为16/10cm、18/10cm、20/10cm，如下图26所示：图26后区牵伸倍数为1.2倍的纱线组由上图可得当固定后驱牵伸倍数为1.2倍时，芯纱锦纶长丝裸露情况最佳的是当捻度为20/10cm时，其次是捻度16/10cm、18/10cm的纱线，而锦纶长丝裸露的程度越大，则纱线的凉感性能越好。因此，第一组纱线凉感性能从大到小排序为捻度20/10cm>16/10cm>18/10cm。第二组：从左至右捻度依次为16/10cm、18/10cm、20/10cm，如下图27所示：图27后区牵伸倍数为1.3倍的纱线组由上图可得当固定后驱牵伸倍数为1.3倍时，芯纱锦纶长丝裸露情况最佳的是当捻度为18/10cm时，其次是捻度16/10cm、20/10cm的纱线，而锦纶长丝裸露的程度越大，则纱线的凉感性能越好。因此，第一组纱线凉感性能从大到小排序为捻度18/10cm>16/10cm>20/10cm。第三组：从左至右捻度依次为16/10cm、18/10cm、20/10cm，如下图28所示：图28后区牵伸倍数为1.4倍的纱线组由上图可得当固定后驱牵伸倍数为1.4倍时，芯纱锦纶长丝裸露情况最佳的是当捻度为16/10cm时，其次是捻度20/10cm、18/10cm的纱线，而锦纶长丝裸露的程度越大，则纱线的凉感性能越好。因此，第一组纱线凉感性能从大到小排序为捻度16/10cm>20/10cm>18/10cm。3.2.3小结由上面的分析可得当后区牵伸倍数越来越大时，捻度越小的纱线芯纱锦纶长丝的裸露程度越好。根据细度以及断裂强度来看，当捻度为16/10cm时，成纱较为稳定，并且细度以及断裂强力较符合预期，而第（5）组的纱线细度以及芯纱裸露程度较为理想。3.3细度偏差分析由于实验中中存在的工艺的问题，基于纺纱工程控制理论开展线密度偏差分析。实验数据表明，工业化纺纱制品的实际线密度参数常偏离工艺预设值，该偏差系数可作为评价纺纱工艺稳定性与产品均质化程度的重要依据。数学公式如下：D=（T-T’）/T’*100%（7）其中D为线密度（即细度）偏差；T为线密度（即细度）测定值，Tex；T’为线密度（即细度）理论值，Tex。第（5）组纱线细度偏差具体见下表30：表30成纱细度偏差表组号成纱理论细度（Tex）成纱实际细度（Tex）细度偏差率（%）（5）29.429.01.4参考上表数据考虑到理论细度的设计是牵伸后羊毛的细度加上锦纶长丝的细度，而本实验中锦纶长丝有弹性在纺制时时有卷绕情况，实际细度与成纱理论细度会有偏差，由于在实验操作流程里，实验仪器本身存在的精度限制以及人为操作过程中的不确定性等因素，都不可避免地会引入误差，进而导致细度偏差的产生。因此认为偏差率在0-2.5%之间的样品较为合适，其中后区牵伸倍数为1.3，捻度为18/10cm的第（5）组样品的细度偏差率最小，是本次实验中较为理想的成品纱。结论在本实验中，使用HFX-B7花式捻线机来制备羊毛/锦纶长丝包芯纱，制备了9组样品。随后，选取后区牵伸倍数与捻度这两个关键参数，对各组纱线的外观及性能进行全面对比分析。通过系统的实验研究与分析发现，当后区牵伸倍数设定为1.3，捻度为18捻/10cm时，所制备的纱线展现出最佳的凉感性能。对各组纱线进行了断裂强度、纱线细度以及毛羽的测量，对比了两个变量参数对两者的影响,结果如下：实验结果表明，在恒定捻度条件下，后区牵伸倍数对纱线结构特征具有显著影响。随着后区牵伸倍数的提升，芯丝外显程度呈现渐进式减弱趋势。