应用转杯纺、喷气涡流纺技术开发色纺纱

摘要：文章介绍了威达集团近几年在新型纺纱领域开发的色纺纱主要品种、特点及用途概述。用转杯纺、喷气涡流纺技术纺纱技术开发色纺纱，必须针对染色后纤维性能的变化及色纺纱小批量、多品种、变化快的生产特点，在原料选配与工艺优化及生产现场管理上进行创新，使生产的色纺纱质量符合制造中高端服饰的要求。

关键词：转杯纺；喷气涡流纺；色纺纱

中图分类号：TS104.7 文献标志码：B

Developing Colored Spun Yarn by Using Rotor-spinning and Air-jet Vertex Spinning Technologies

Abstract： The paper introduced main varieties， characteristics and applications of the colored spun yarns developed by Weida Group over the past few years. It points out that when using rotor-spinning and airjet vertex spinning technologies to develop colored spun yarn， it is necessary to make innovation in the choice of raw materials， process optimization and on-site management in accordance with the changed properties of the fibers after dyeing and the production characteristics of colored spun yarn such as small lot， diversified varieties and quick product change， so as to ensure the yarn quality meeting the requirements for manufacturing high-end apparel fabric.

Key words： rotor spinning； air-jet vertex spinning； colored spun yarn

转杯纺与喷气涡流纺是两种新型纺纱技术，近几年来在国内得到较快发展。据中国棉纺织行业最新的统计显示，至2015年全国棉纺系统已拥有转杯纺347万头，比2010年的240万头增加了107万头。喷气涡流纺发展更快，从2010年的9.36万头至2015年已达到13.5万头。用这两种新型纺纱技术生产的纱线已占纱线总量的近1/5。新型纺纱技术在国内能得到快速发展，主要是它们比传统的环锭纺技术有多方面的优势。

1 在新型纺纱领域开发的色纺纱品种、特点及

用途

近年来，威达公司围绕色纺纱的研发投入了大量资金进行设备和技术改造，为产品的开发生产创造了条件，主要开发的产品有以下几个系列。

全棉纯纺、混纺系列转杯纺色纺纱：该系列产品主要包含10S ～ 30S规格纱线，棉的混纺比例大于50%的棉混纺产品为主，产品主要用于休闲、时尚的针织运动衫、针织内衣等针织服装面料，色彩一般以麻灰色为主，多彩色为辅。

全粘纯纺、混纺转杯纺、涡流纺色纺纱：该系列产品主要包含20S ～ 40S规格纱线，产品色彩亮丽、色泽自然。产品主要用于针织内衣、针织外套、弹力袜裤、机织服装、家纺等领域。

粘胶纯纺及涤粘混纺转杯纺色纱：该系列主要包含8S ～ 16S规格低捻起丝绒纱，产品捻度较低、条干均匀、强力好。产品主要用于经编用服装粘合衬基布。

纯涤转杯纺色纺纱：纺纱支数在10S ～ 30S之间，因采用原液染色纤维制成，产品无需染色且色牢度好、强力高，制成面料成本低。产品主要用于家纺及服饰面料。

涡流纺纯涤色纺纱及涤纶混纺纱：该系列产品包括30S ～ 40S纱线，制成的产品抗起毛起球性能好，面料挺括，色泽自然，物美价廉。主要用于中高档西服与针织面料。

转杯纺色纺丽雅蓝TM牛仔纱：该系列产品主要选用具有“高强低伸、如z如绒”特点的雅赛尔TM纤维为原料，并采用一种新型活性-还原染料染色，色牢度高、不退色。产品主要用于高档针织牛仔面料。

威涤纱与威尔纱两种新颖纱线：前者采用1.33 dtex彩色涤纶与有色粘胶混纺，后者采用1.33 dtex木代尔纤维与有色粘纤混纺。由于这两种纤维强度均高于粘胶纤维，使混纺纱的强度显著提高。尤其是木代尔纤维的加入使得用威尔纱制成的织物手感滑爽、透气舒适，档次显著提升，可作为纯粘纤织物的升级换代产品。

随着新型纤维的不断推出及公司技术创新能力的不断增强，新型纺纱领域的色纺纱产品将会持续不断地开发，产品的应用领域也将不断拓展。

2 转杯纺、涡流纺开发色纺纱生产实践

色纺纱生产与本色纱有很大区别，它把色的概念融入在生产中，且生产的特点是批量小、品种多、翻改频率高，故其生产难度比本色纱生产大得多，根据几年来的生产实践，纺好色纺纱，应重视、做好以下几项工作。

2.1 要纺好色纺纱首先要做好的是打样、对色工作

只有把打样、对色工作做准确，色纺纱批量生产才能顺利进行。目前威达公司通过多年的经验积累已建立了一套快速打样、对色机制及原料样、色板样的档案库，从客户来样分析、颜色配比、打小样到中样及大货生产的对色等均由专一配色打样人员来完成，确保了配色打样的正确性。

2.2 要重视色纺纱的混色工艺

由于色纺纱是采用多种纤维与多种色泽原料混合纺纱，除了要做到各种原料混比正确外，更要重视混色正确，达到客户来样或设计要求。目前威达公司采用的混色方法主要有 2 种：（1）采用混棉机设备进行混色：各色原料比例计重排包，经自动抓棉机抓棉、开松、多仓混合、成包后再在抓棉机上排包生产；（2）采用条混工艺混色：一般含色纤维比例小的品种采用条混工艺较好，条混工艺关健要控制好预并条的条孔重量差异，同时更重要的是并条预混时要防止缺条，采用条混工艺时最好采用 3 道并条机，以保证混色均匀。

2.3 要针对色纺纱的生产特点做好工艺设计及元器件优化配置

2.3.1 前纺工艺设计

由于色纺纱使用的原料经染色后其性能有较大变化，纤维强力下降、短绒增加、回弹性变差，故前纺工艺设计重点是使纤维少受损伤。开清棉要采用轻打、少落、开松、混合的原则。开松要防止纤维损伤增加棉结，混合要确保原料混合均匀。梳棉要采用轻定量、紧隔矩、柔和梳理工艺，在提高梳理元件的平整度与锋利度的基础上提高棉网的分梳质量。并条要围绕提高“三度”（伸直、平行、分离）降低“二个不匀率”（重量不匀率与条干不匀率）来优化工艺设计，尤其是用于喷气涡流纺的条子对条子的“三度”特别重要，除需用 3道并条工艺外，在末并上要采用自调匀整装置，使“二个不匀率”达到最佳状态。

2.3.2 对转杯纺工艺设计

要根据使用原料与生产品种不同来设计，以立达RS23型转杯纺纱机生产R30S为例，由于粘纤经染色后强力下降，可纺性也随之下降，故其纺纱速度也要适当下降，纺机型号为C533型速度要控制为9.6 ～ 9.8 r/min，分梳型号C61速度8 300 ～ 8 600 r/min，假捻器用R7RS螺旋型捻系数设计偏大为4.0 ～ 6.8，在以上工艺设计下使成纱质量达到最佳。

2.3.3 喷气涡流纺工艺设计

如喷嘴压力、引纱速度、前罗拉钳口到纺锭前端距离及喂入比例等均对成纱质量影响较大，应根据纺纱品种来优选和调整工艺配置，以实现质量效益最大化。尤其是生产色纺纱时速度越快断头越多，纱线质量会明显下降，且易出现弱环纱等疵品。

转杯纺、喷气涡流纺纱机在生产纯涤、纯腈及含涤腈比例高的混纺纱线时，由于设备运转速度高易产生静电，使纺纱通道易积聚粉尘，造成断头增多，影响正常生产，选用具有防静电功能的纺纱元器件，加快静电散热，使生产正常进行。

2.4 要强化色纺纱生产中的纱疵控制

色纺纱生产中经常会产生色差、色点、横档等纱疵，这些纱疵会直接反映在织物表面，严重影响最终产品质量。也是客户投诉索赔最多的质量问题，故一定要在生产管理中采取措施，减少或杜绝这些纱疵的产生。

色差控制措施：配料应根据不同原料的回潮率计算出需要原料的数量，防止原料因回潮率差异而造成色差，管理条桶对号，梳棉并条工序因台与台、眼与眼之间在未达到充分混合会产生一定的色差，故应按不同风格机号搭配使用，以免产生色差。对不同色号产品的机台要严格做好隔离工作，杜绝不同色的飞纤附入，导致色差产生。

色点控制措施：色点又称色棉结，对最终产品质量危害极大，是色纺纱要重点控制的疵点。配料要选择符合产品质量要求的合格原料。管理上，梳棉工序是控制棉结色点的关键工序，要重点保证梳棉设备状态良好、工艺隔矩正确，确保棉网中棉结色点达标。

横档控制措施：同一批号配料要一致，清梳至并条工序各种原料混合要均匀，并条自停装置要灵敏，避免缺条造成色档，各工序通道要光洁，胶辊抗绕性要好，以免刮花使胶辊造成粗细条而产生色档。此外要控制好棉条质量，防止因条干不匀或油污条而产生错档。

2.5 色纺纱品种更换时要彻底做好清洁工作

根据产品需要配备多套生产流程的色纺纱生产线，尽量使同色系列品种在同一生产线上生产，减轻清洁工作强度。其次是不同品种更换时必须彻底做好清洁工作，并采用同色种原料洗车、条筒套塑料袋等清洁措施。

2.6 要做好色纺纱的操作及设备管理

由于原料染色后纺纱，所以操作工操作过程中机台清洁工作十分重要，涡流纺纱设备除了定期进行设备清洁保养外，操作工每班应做好纺锭及罗拉部件清洁。转杯纺纱机重点依靠设备揩车保养来做好清洁工作，揩车时纺纱通道、元器件必须彻底清洁，确保生产效率稳定。

3 结语

新型转杯纺与喷气涡流纺是纺纱领域两种新型纺纱技术，它与传统环锭纺比较具有纺纱工序短、生产效率高、用工省等多方面势，正在国内外快速发展。用这两种新型纺纱技术开发色纺纱，必须针对染色后纤维性能的变化及色纺纱小批量、多品种、变化快的特点，在原料选配与工艺优化及生产现场管理上进行创新，使生产的色纺纱品种质量符合制造中高端服饰面料的要求。

摘要：为探讨PR-SU浆料取代PVA浆料的可能性，首先将PR-SU浆料与多种常用变性淀粉浆料的浆液、浆膜性能做对比，然后测试并对比了 5 种不同配比的PR-SU、PVA混合浆料浆液和浆膜性能。结果显示：PR-SU浆料的浆液黏度热稳定性比较良好，浆液的黏附性、浆膜的耐磨性能均优于常用变性淀粉浆料，而浆膜的断裂强度与其接近；PR-SU浆料与PVA浆料配比改变时，混合浆浆液对棉、涤/棉的黏附差异以及浆膜的断裂强度、磨耗差异并不明显，表明PR-SU浆料可以取代PVA浆料。

关键词：PR-SU浆料； PVA浆料；浆液性能；浆膜性能

中图分类号：TS103.846 文献标志码：A

A Study on the Properties of PR-SU Sizes and PR-SU/PVA Blended Sizes

Abstract： In order to explore the possibility of replacing PVA sizes with PR-SU sizes， first， the properties of PR-SU size liquors and size films were compared with those of common modified starches， and then the properties of the liquors and films of PR-SU/PVA blended sizes in five different blending ratios were also tested and compared. The results show that the PR-SU sizes are superior to common modified starches in terms of viscosity thermal stability， liquor adhesiveness， abrasion resistance of size film and similar in term of breaking tenacity； when the blending ratio of PR-SU/PVA blended sizes was changed， there was no clear difference in the adhesiveness to cotton fabric and polyester/cotton fabric and in breaking tenacity and abrasion resistance of the size films. Therefore， PVA sizes could be substituted by PR-SU sizes.

Key words： PR-SU sizes； PVA sizes； properties of size liquor； properties of size film

PVA浆料具有良好的成膜性和耐磨性，广泛应用在浆纱工序中，并且产生了良好的上浆效果。但是在退浆时PVA浆料的废液很难生物降解，许多国家已经明令禁止使用PVA浆料，许多学者一直致力开发新型浆料以取代PVA浆料。PR-SU浆料是一种新型变性淀粉浆料，该产品是由德国伊埃斯集团公司在原PR-S产品基础上，与我国苏州天华纺织科技服务有限公司合作开发而成，主要是由马铃薯淀粉和木薯淀粉经特殊加工聚合成的多元增强型酯化淀粉。本文首先对常用变性淀粉与PR-SU浆料的浆液、浆膜性能进行对比，获得PR-SU浆料的性能优势。然后测试不同配比的PR-SU浆料与PVA浆料混合浆的浆液、浆膜性能，进而探讨其取代PVA浆料的可能性。

1 试验

1.1 浆液配方

常用变性淀粉浆液配制：分别配制PR-SU变性淀粉、CP变性淀粉、CD-DF868变性淀粉、TE-SA变性淀粉、SFS变性淀粉浆料的浆液。

PR-SU、PVA混合浆浆液配制：分别配制PR-SU与PVA浆料的比例为100∶0、75∶25、50∶50、25∶75、0∶100的混合浆浆液。

1.2 性能测试

1.2.1 浆液性能测试

（1）浆液黏度及黏度热稳定性测试

将配制好的浓度为6%的浆液升温至95 ℃，保温 1 h后，利用旋转式黏度计测试其黏度值，即为所测试浆液的黏度，用η表示；同时每隔30 min测试一次黏度值，共保温 3 h。在 3 h内测得 6 个黏度值，后 5 次黏度值的极差（ηmax-ηmin）与浆液黏度η比值为黏度波动率，表示为：

（2）浆液黏附性测试

将配制好的浓度1%的浆液升温至95 ℃，保温30 min，分别对绕在铝合金框架上的14.5 tex纯棉粗纱和13 tex涤/棉（65/35）粗纱浸泡 5 min，然后进行自然晾干。取下晾干的粗纱置于恒温恒湿（20 ℃、65%）条件下24 h，然后在Zwick万能试验机上测试粗纱的断裂强力和断裂伸长。

1.2.2 浆膜性能测试

（1）浆膜强伸性测试

将制备好的浆膜裁成规定大小，在YG141厚度测量仪上测定浆膜厚度，并在Zwick万能材料实验机上测试其断裂强力和断裂伸长，按照式（3）计算浆膜的断裂强度。

式（3）中：Q ―浆膜的断裂强度（N/mm2），P ―浆膜的断裂强力（N），d ―浆膜的厚度（mm），k ―浆膜的宽度（mm）。

（2）浆膜磨耗测试

将制备好的浆膜裁成规定大小，在Zweigle耐磨仪上进行耐磨试验，摩擦1 000次后，按照式（4）计算浆膜的磨耗。

式（4）中：H ―磨耗（mg/cm2），G0 ―{膜摩擦前质量（mg），G1 ―浆膜摩擦后质量（mg），S ―浆膜试验面积（cm2）。

2 结果与讨论

2.1 PR-SU与常用变性淀粉浆性能

2.1.1 浆液黏度和黏度热稳定性

浆液黏度是浆液流动性能的重要指标，反映了浆液抗剪切能力的大小。黏度高低直接影响浆液浸透到纱线内部和被覆在纱线表面的比例，进而影响上浆率。

浆纱并不是在短时间内就能完成的，而是需要一个过程，而浆液黏度热稳定性反映了浆液在95 ℃条件下一段时间内黏度的稳定性能，是评价浆液质量的重要指标。表 1 是PR-SU与常用变性淀粉浆液的黏度与黏度热稳定性。

从表 1 可知，所有测试样品的黏度热稳定性均较

好，为上浆率的均匀一致提供保证。

2.1.2 浆液黏附性

在浆纱过程中，浆液浸透到纱线内部，使得浆料与纤维之间相互黏合，增加了纤维与纤维之间的抱合力，起到了增强效果；浆液被覆在纱线表面形成浆膜，浆膜与纱线的黏附能力直接影响纱线在摩擦过程中浆膜是否脱落。显然，浆液的黏附性能直接影响浆纱效果的好坏。表 2 是PR-SU与常用变性淀粉浆液对14.5 tex纯棉和13 tex涤/棉（65/35）粗纱的黏附性能。

从表 2 可以看出，PR-SU浆料对棉和涤/棉粗纱的黏附性能均居前列，特别是对涤/棉的效果更加明显，主要因为PR-SU浆料是酯化型变性淀粉浆料，这也为推广PR-SU浆料取代PVA浆料提供了依据。

2.1.3 浆膜强伸性和耐磨性

在织造过程中，开口时经纱承受着拉伸变性作用，打纬时经纱承受着钢筘的摩擦作用，同样被覆在经纱表面的浆膜也承受着拉伸和摩擦的作用，所以浆膜的断裂强度和耐磨性成为浆膜性能好坏的重要指标。表 3 是PR-SU与常用变性淀粉浆膜的断裂强度、断裂伸长和磨耗的测试数据。

从表 3 可知，PR-SU浆料的断裂强度和其他常用变性淀粉浆料基本接近，但是磨耗明显偏小，表明PR-SU浆料的浆膜耐磨性更好。

无论是浆液的黏附性，还是浆膜的耐磨性，相比常用变性淀粉浆料，PR-SU浆料的性能更为突出，说明该浆料的应用前景更为广阔，这也为探讨PR-SU浆料取代PVA浆料的研究提供了基础。

2.2 PR-SU与PVA浆料混合浆的性能

浆料与浆料的混合并不是简单的加和，它们之间会发生增塑作用；另外混合浆料可能会分层，存在不相容现象。所以浆料之间的混合会使浆液和浆膜的性能产生变化。

本部分主要通过改变PR-SU与PVA浆料的配比测试混合浆料浆液、浆膜性能，研究PR-SU浆料取代PVA浆料的可能性。

2.2.1 浆液黏度和黏度热稳定性

表 4 是不同比例的PR-SU与PVA混合浆料的黏度和黏度热稳定性。

表 4 的测试结果表明：所有配比的混合浆的黏度热稳定性均较好，保证浆纱过程中混合浆的上浆均匀一致。

2.2.2 浆液黏附性

混合浆料对纤维的黏附更应注重相似相溶原理，该原理是保证浆料对纤维产生良好黏附的前提条件，会直接影响浆料与纤维大分子之间分子尺度上通过相互作用产生的结合。表 5 是PR-SU与PVA混合浆液对14.5 tex纯棉和13 tex涤/棉（65/35）粗纱的黏附性能测试数据。

从表 5 可以看出：随着PR-SU比例的增加，混合浆对棉粗纱的黏附能力下降，主要因为PR-SU是酯性变性淀粉浆料，呈现疏水性特征。

混合浆对棉、涤/棉的黏着力数值比较接近，表明不同比例的PR-SU与PVA混合浆对棉、涤/棉的黏附性能差距并不明显。因此，就黏附而言，PR-SU浆料可以取代PVA浆料。

2.2.3 浆膜强伸性和耐磨性

无论是淀粉类、变性淀粉类浆料，还是PVA浆料，甚至丙烯类浆料，单一的浆料难以满足上浆的要求，达到最佳的上浆效果。为了弥补单一浆料性能不足，一般情况下上浆时均需采用混合浆料，能够充分发挥浆料的浆液、浆膜性能，PR-SU与PVA也不例外。改变PR-SU与PVA的比例形成混合浆料不仅有助于了解PR-SU浆料的浆膜性能，也能更好地探讨PR-SU浆料取代PVA浆料的可能性。表 6 是PR-SU与PVA混合浆的浆膜强伸性和耐磨性。

从表 6 看出，PR-SU与PVA混合浆比例改变时，浆膜断裂强度的差异并不明显；混合浆中PR-SU浆料的比例逐渐增加时，磨耗值并未发生太大变化，表明PR-SU浆料的浆膜耐磨性能良好，说明PR-SU浆料可完全取代PVA浆料。

3 结论

（1）PR-SU浆料的浆液黏附性、浆膜耐磨性能均优于常用变性淀粉浆料，而浆膜断裂强度与其接近。

（2）不同配比的PR-SU浆料与PVA浆料的混合浆对棉、涤/棉的黏附性能差距并不明显，表明PR-SU浆料完全可以取代PVA浆料。

（3）不同配比的PR-SU浆料与PVA浆料混合浆浆膜断裂强度的差异并不明显，耐磨性能比较接近，表明PR-SU浆料可完全取代PVA浆料。

参考文献

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[2] 于勤，范雪荣，王强.阳离子淀粉浆液浆膜性能试验[J].棉织技术，2006，34（3）：14-16.

[3] 于勤，范雪荣，王强.阳离子淀粉浆料性能的研究[J].上海纺织科技，2006，34（8）：4-5.