短/ 长复合纺纱通常指以短纤须条与长丝在纺纱机械上一次加捻复合的纺纱方法。常指采用环锭纺纱方式在前罗拉钳口加捻复合短纤维须条与长丝的纺纱[1]。也是人们常说的但缺乏客观依据的称谓的Sirofil 纺纱。广义上, 两种或两种以上的纤维( 或长丝束)通过复合纺纱的方法在纺纱机械上制成的纱称作复合纱。复合纺纱也是一种纤维混纺技术, 与一般的混纺技术不同的是, 它不是在纤维层次上的混合, 而是在纤维须条上的复合。复合纱的概念应是由一轴系纤维须条与另一轴系( 或另多轴系)的须条或长丝束或纱经同轴加捻合并而成的纱线, 其既可以在传统的环锭纺体系上成形, 亦可以在其他纺纱体系上完成[1]。而各轴系纱条的张力、位置、喂入方式的不同, 导致复合纱的结构和外观特征不同。环锭复合纺应用的范围最广泛, 而且纱线质量好, 是用来开发高档面料的重要途径。尤其是长/ 短复合和多轴系复合, 具有极大的优势, 因此在环锭纺系统上开发多组分复合纱是今后的发展趋势。目前对两组分复合纺的研究已经比较成熟, 而且大部分已经投入工业化应用。并且也有许多文献报道复合纺工艺对成纱性能的影响, 但基于多因素工艺条件的大麻复合纱的讨论较少。由于大麻单纤维长度短、整齐度差、纤维粗硬, 不利于传统的单纤维纺纱。而且纺纱中成纱条干不匀、毛羽多、强力低、成纱断头多, 极难纺细支纱。为了利用大麻纤维, 并在纺纱过程中回避、克服上述缺点, 采用复合纺纱技术解决细、短大麻纤维的纺纱成形[2], 是一种可取的纺纱技术。
为此本文针对这类大麻的短/ 长复合纱做实验研究, 以期得出单一工艺参数对成纱性能的影响, 找出其最佳工艺参数值。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
原料: 大麻粗纱定量13.32g/10m 和40 旦涤纶长丝;
纺纱机械: HF41- 01- 4 多功能纺纱小样机;
机械附件: 导丝盘、张力测试仪、吸尘装置、型号不同的钢丝圈;
1.2 测试
成纱特数测试: YG086、纱线测长仪、电子秤;
强伸性能测试: YG- 061 型单纱强伸度仪, 拉伸速度500mm/min; 隔距500mm
毛羽指数测试: 长岭纺电YG- 172 型毛羽测试仪, 测试速度30m/min, 片断长度l0m, 测试次数
10 次/ 管。本文把4mm 以上毛羽指数之和的十分之一称为长岭毛羽指数。
2 结果与讨论
2.1 纺纱工艺单一因素分析水平表
32tex 大麻/ 涤长丝复合纱, 根据实验设备和实验要求确定大麻的短/ 长复合纺纱工艺单一因素分析水平表如表1 所示。

2.2 预加张力的影响
依据表1, 其它工艺参数保持在3 水平不变的情况下, 改变长丝预加张力, 成纱的性能变化如图1 所示。图中, (a)为长丝预加张力与成纱断裂强力关系; (b)为预加张力与成纱断裂伸长的关系; (c)为预加张力与成纱毛羽指数的关系; (d)为预加张力与成纱条干的关系。



 长丝预加张力与成纱性能关系
 随着长丝预加张力的增加, 大麻的短/ 长复合纱的断裂强力先增加后减小,断裂伸长略微增加。根据大麻的短/ 长复合纺纱强伸性能机理, 长丝预加张力小, 长丝的汇聚角较大, 此时长丝的纺纱张力小, 成纱后长丝对大麻纤维的包缠力不足, 造成作为强伸性能主组分之间抱合力不足而成纱断裂强力较低; 长丝预加张力过大时, 长丝纺纱张力也较大, 长丝趋于纱体轴心而非包缠大麻粗纱, 成纱后纱体中长丝和大麻粗纱的预应力都较大, 因此成纱的断裂强力亦下降。
随着长丝预加张力的增大, 成纱中长丝预应力增大, 成纱松弛后收缩较大, 使得成纱的断裂伸长有增大趋势, 但总体影响不大。由图( c) 可知, 从长岭毛羽指数来看, 随着预加张力的增加毛羽开始下降达到一定值之后有增加的趋势。长丝预加张力增加, 长丝从包缠纤维须条变成须条趋于包缠长丝, 长丝的中心化使得更多短纤在成纱表面, 因此毛羽指数随着预加张力的增大到一定值后而增多。由图(c)可知, 预加张力对大麻的短/ 长复合纱的条干影响总体来看是不大的, 趋势也不明显。
2.3 长丝与须条间距的影响
依据表1, 其它工艺参数保持在3 水平不变的情况下, 改变长丝与须条间的间距, 成纱的性能变化如图2 所示。(a)为间距与成纱断裂强力的关系; (b)为间距与成纱断裂伸长的关系; (c)为间距与成纱毛羽指数的关系; (d)为间距与成纱条干的关系。


 间距与成纱性能的关系
 间距从4mm 到16mm 之间, 成纱的断裂强力在很小的范围内波动。由图(b)可知, 除了间距为零, 其它间距条件下成纱的强伸性能都有显著的提高。随着间距的增大, 成纱的断裂伸长有着较明显的上升趋势。由图(c)可知, 间距为零情况下成纱三项毛羽指标都远远高于间距不为零情况下毛羽指标。纺纱过程中间距较小时, 汇聚点以上的须条长度也较短, 毛羽指数较高。随着间距加大, 须条加捻三角区增加对须条中浮游纤维控制, 毛羽指数降低。由图(d)可知, 随间距的增大,大麻的短/ 长复合纱条干CV%值先减小后增大, 所选间距参数范围内有条干不匀的最优点。根据间距作用机理, 间距过长导致须条长度过长, 而使须条过分拉伸恶化条干, 并且导致须条加捻三角区控制力不足, 所以过大的间距导致条干有恶化的趋势。
2.4 钢丝圈重量的影响
依据表1, 其它工艺参数保持在3 水平不变的情况下, 改变钢丝圈重量, 成纱的性能变化如图3所示。(a)为钢丝圈重量与成纱断裂强力的关系; (b)为钢丝圈重量与成纱断裂伸长的关系; (c)为钢丝圈重量与成纱毛羽指数的关系; (d)为钢丝圈重量与成纱条干的关系。
根据钢丝圈重量与成纱性能关系的四个图可知, 钢丝圈对成纱性能影响, 如对成纱的断裂强力、长岭毛羽指数、CV%指标的图形表征均显得规律明显。由图3(a)可知, 成纱断裂强力随钢丝圈重量的增大先变小后变大, 在钢丝圈重量从36mg 到50mg 之间出现最小值。由图(c)和图(d)可知, 钢丝圈重量很轻时, 纺纱张力过小, 不仅纺纱汇聚点极不稳定, 纺纱过程对纤维控制力不足, 因而长岭毛羽指数、CV%值较高, 而且造成两种组分抱合力不足, 影响成纱的强力。钢丝圈很重时, 纺纱张力过大, 此时“V”形区长丝、须条的长度过大, 在较大的纺纱张力作用下, 弱捻的须条条干恶化, 主要表现为CV%增加; 但成纱断裂强力增强, 这是纺纱张力大因而成纱组分间抱合力大的结果。



 钢丝圈重量与成纱性能的关系
2.5 锭速的影响
依据表1, 其它工艺参数保持在3 水平不变的情况下, 改变锭速, 成纱的性能变化如图4 所示。
(a)为锭速与成纱断裂强力的关系; (b)为锭速与成纱断裂伸长的关系; (c)为锭速与成纱毛羽指数的关系; (d)为锭速与成纱条干的关系。


锭速与成纱性能的关系
在锭子速度逐渐变大的过程中, 成纱的断裂强力先变大后变小, 在这之间成纱断裂强力有一个峰值。由图(b)、图(c)可知, 锭速与成纱断裂伸长、长岭毛羽指数、两项指标的规律十分明显。当锭速较低时, 两种组分的纺纱张力都较小, 成纱后两者之间的抱合力较小, 拉伸时纤维间易滑移因而断裂伸长较大; 同样因锭速较低, 纺纱过程对纤维的控制力不足, 造成毛羽较多。反之,锭速较大时, 纺纱张力亦大, 成纱后两组分之间的抱合力(内应力)过大, 成纱断裂伸长减小; 锭速过大, 把“V”形区过分拉长, 条干恶化, 须条加捻三角区对短纤维加捻力矩不足以控制浮游纤维, 造成长岭毛羽指数有增高的趋势。由图(d)可知, 锭子速度与成纱条干的关系比较复杂。
2.6 捻度的影响
依据表1, 其它工艺参数保持在3 水平不变的情况下, 改变成纱捻度, 成纱的性能变化如图5所示。(a)为捻度与成纱断裂强力的关系; (b)为捻度与成纱断裂伸长的关系; (c)为捻度与成纱毛羽指数的关系; (d)为捻度与成纱条干的关系。


捻度与成纱强力的关系
随着捻度的增加, 成纱断裂强力先增大, 增大到一定程度, 强力由下降趋势,说明在所选的参数范围内存在成纱强力的临界捻度。由图(b)可看出, 成纱的断裂伸长率是随着捻度的增大而升高。断裂强力与断裂伸长的增大与两种组分之间捻度增加抱合力增加有关, 达到一定捻度, 成纱断裂强力下降与长丝、短纤的内应力增大有关。由图(c)可看出, 从成纱的毛羽指标来看。测试中发现长岭YG- 172 毛羽测试仪测强捻纱时, 易有“辫子纱”进入测试区, 因此对于强捻纱, 长岭YG- 172 毛羽测试存在一定的局限性。捻度增加, 汇聚点以上长丝、须条的长度减小而汇聚点处捻度增大, 因此须条的捻度增大, 须条毛羽相应减少。由图(d)可看出, 随着成纱捻度的增加, CV%值逐渐下降。较低的捻度时, 成纱加捻力矩不足以克服两组分纺纱张力产生的阻捻力矩, 汇聚点以上须条长度过长, 条干易被恶化, 此时细节较多, 粗节也难以消除。因此较大的捻度对于大麻的短/ 长复合纱的条干有改善作用。

3 结论
通过大量实验观测结合实验数据测试发现长丝预加张力、长丝与须条间距、钢丝圈重量、成纱捻度五项指标单因素变化对大麻的短/ 长复合纱质量有影响。由于试样样本较小, 有些数据波动较大,但基本特征较为明确。可以从此关系曲线中找出工艺参数与成纱质量的回归关系。仅从单因素考虑, 最佳取值为预加张力15.0cN; 间距9.0mm; 钢丝圈重量0.046g; 锭速9000rpm; 捻度850tpm。同时结合它们之间的相互关系得到了纺纱工艺单一因素与成纱性能之间的关系曲线。