一种MC混纺的转杯纺工艺
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，尤其涉及一种MC混纺的转杯纺工艺。
背景技术
莫代尔(Modal)纤维是奥地利兰精公司开发的一种新的高湿模量粘胶纤维素再生纤维，该产品原料采用的是欧洲的榉木，先将其制成木浆，再通过专门的纺丝工艺加工成纤维，对人体和环境无害，并能够自然分解，被誉为绿色环保纤维，具有吸湿透气、强力高、光泽度好、手感柔软、悬垂性好、色牢度高等诸多优点。棉纤维作为天然纤维素纤维，具有细长柔软，吸湿性好，耐强碱等优点；但弹性及弹性恢复性较差，耐磨性较一般，强度方面较其他合成纤维也略显逊色。
莫代尔纤维与棉纤维混纺不仅可以弥补棉纤维耐磨、强度等方面的不足，还可以改善纯莫代尔产品挺括性差的缺点，从而改善织物的外观，使面料保持柔软、滑爽，是一种全新的高档服装面料，具有广阔的市场发展前景。
目前，混纺纱的制造方法主要有环锭纺、摩擦纺等。但是，传统的环锭纺法存在速度较慢、卷装不大、成纱不够蓬松和条干不均匀等问题。
而摩擦纺法存在以下问题：摩擦纱中纤维排列不规则，对折、打圈、弯钩纤维较多，其数量远多于转杯纺，更多于环锭纺；摩擦纱中按圆锥形和圆柱形螺旋线排列的纤维只占3％～4％，其他有缺陷或不规则排列的纤维占96％左右，纤维排列形态的众多缺陷，这些缺陷必然会影响摩擦纱的强力。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种MC混纺的转杯纺工艺。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
一种MC混纺的转杯纺工艺，包括以下步骤：
S1、原料选用：按照配方比例：所述Modal/棉混纺纱由以下重量百分比的各组分组成：Modal纤维55～85％，棉纤维15％～45％；所述的Modal纤维与棉纤维的细度为：2.2dtex～3.2dtex；
S2、卷棉：开清棉成卷联合机将Modal纤维与棉纤维分别进行开松、除杂、混合加工，制成均匀的棉卷；
S3、梳棉：将得到的棉卷喂入梳棉机进行梳棉，梳理成条，形成生条；
S4、混并：将得到的生条在并条机上经过二道并条，形成熟条；
S5、转杯纺：将得到的熟条在转杯纺纱机上进行纺纱，形成Modal/棉纤维混纺纱；其中，转杯纺的参数控制：
捻度：360～450T/m；
转杯速度：20000～45000r/min；
分梳辊速度：5500～7500r/min。
优选的，步骤S1中，所述Modal/棉混纺纱由以下重量百分比的各组分组成：Modal纤维65～75％，棉纤维25％～35％。
优选的，步骤S1中，所述的Modal纤维与棉纤维的细度为：2.6dtex～3.0dtex。
优选的，步骤S4中，采用二道并条：头并的原则是混合，二并的原则是牵伸；
头并,选用的是HISD961高速并条机；罗拉隔距10X9X18mm,总牵伸倍数5.8～6.09，出条速度120～200m/min；
二并采用的是特吕茨勒TD03高速并条机，罗拉隔距采用43X51mm,输入号数3.0～3.6ktex，棉条干重2～3.03g/m。
本发明的目的之二在于提供一种Modal/棉纤维混纺纱，所述Modal/棉纤维混纺纱由上述MC混纺的转杯纺制备工艺得到。
优选的，所述Modal/棉纤维混纺纱的线密度为25～35tex。
本发明的目的之三在于提供一种Modal/棉纤维混纺纱的应用，所述Modal/棉纤维混纺纱应用于内衣生产用纱。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明采用转杯纺工艺加工Modal/棉纤维混纺纱，采用条子喂入，且能直接卷绕成筒子纱，省去粗纱和络筒两个工序，从而简化了工艺流程，提高了生产效率，还节省了成本，同时又可以有效地将Modal纤维和棉纤维的优劣性能互补，使成纱条干均匀，表面光洁，结杂少，纱疵少。
(2)本发明转杯纺工艺对长度差异大、含杂多的原料具有良好的适应性，适合长、短、粗、细纤维的混纺，排杂效果好，具有高效并合的优点，能进行多种纤维的混合利用，采用本发明转杯纺工艺纺制的Modal/棉混纺纱线，在织造成三平织物时的综合性能最优，适宜用于内衣的生产。
附图说明
图1为断裂强力与捻系数的关系图；
图2为断裂强力与分梳辊转速的关系图；
图3为断裂强力与转杯转速的关系图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
本发明提出的一种MC混纺的转杯纺工艺，包括以下步骤：
S1、原料选用：按照配方比例：所述Modal/棉混纺纱由以下重量百分比的各组分组成：Modal纤维55～85％，棉纤维15％～45％；所述的Modal纤维与棉纤维的细度为：2.2dtex～3.2dtex；
S2、卷棉：开清棉成卷联合机将Modal纤维与棉纤维分别进行开松、除杂、混合加工成均匀的棉卷供梳棉机使用：
S3、梳棉：将得到的棉卷喂入梳棉机进行梳棉，梳理成条，形成生条；
S4：混并：将得到的生条在并条机上经过三道并条，形成熟条；
S5：转杯纺：将得到的熟条在转杯纺纱机上进行纺纱，形成Modal/棉纤维混纺纱；其中，转杯纺的参数控制：
捻度：360～450T/m；
转杯速度：20000～45000r/min；
分梳辊速度：5500～7500r/min。
在以下实施例中，选用的试验原材料为Modal纤维和棉纤维，按混纺比为70/30制定所用的熟条，条干定量为11.85g/5m。试验设备为FA601A型转杯纺纱试验机，用以纺制线密度为28tex的Modal/棉混纺纱。测试仪器为YG061F型电子单纱强力仪以及CT200条干均匀度测试分析仪。
(1)本发明人首先通过单因子试验方法，探讨在不同分梳辊型号上捻系数、分梳辊转速和转杯转速的取值范围，比较分析各工艺参数对成纱质量的影响，确定最佳捻系数的值及分梳辊转速和转杯转速的三个适宜取值。
首先，保持工艺参数条干定量和张力牵伸倍数不变，其中，条干定量为11.85g/5m，张力牵伸倍数选用1.01倍。将捻系数的变化范围定位在360～450之间，分梳辊转速的变化范围定位在5500～7500r/min之间，转杯转速的变化范围定位在20000～45000r/min之间。本发明提供三种型号的分梳辊，分别为锯齿辊78°、锯齿辊92°、针辊，在这里，以下单因子试验采用的分梳辊型号为锯齿辊78°。
(Ⅰ)在本发明的转杯纺工艺中，捻系数的选择十分重要，它决定着成纱结构与质量。为此，本发明设计了实施例1-10，保持其他条件不变的情况下，改变捻系数，测得捻系数与纱线断裂强力的关系，从而确定最佳捻系数的值。其中，分梳辊转速取值为6500r/min，转杯转速取值为25000r/min。由YG061F型电子单纱强力仪测得的不同捻系数下的纱线断裂强力，结果见表1和图1。
表1
参照表1结果和图1可知，在360～450的捻系数范围内，随着捻系数增大，成纱断裂强力先增加，达到峰值后逐渐下降。这是由于捻系数较小时，纤维卷曲少，纤维间摩擦力小，抱合力差。而随着捻系数的增加，纤维间的摩擦阻力增加，纱线由于纤维间滑脱而断裂的可能性减少，同时加捻使纱线在长度方向的强力不均匀性降低，从而成纱断裂强力增加。但捻系数过高，超过临界捻系数取值为380时，加捻作用主要表现为增加纱中纤维的预应力，减小纤维强度的轴向分力，使断裂强力下降。
(Ⅱ)分梳辊在转杯纺纱中所起的主要作用是分梳纤维、提高纤维分离度和去除杂质，分梳辊的转速对成纱质量影响显著。为此，本发明设计了实施例11-15，保持其他条件不变，改变分梳辊转速，测出分梳辊转速与纱线断裂强力的关系，找到最佳分梳辊转速值。结合上一步的试验结果，将捻系数取值为380，转杯转速取值为25000r/min。由YG061F型电子单纱强力仪测得的不同分梳辊转速下的纱线断裂强力，测试结果见表2和图2。
表2
参照表2结果和图2可知，当分梳辊转速在5500～7500r/min之间时，随着分梳辊转速的增加，纱线断裂强力先增大后减小，当分梳辊转速为6500r/min时纱线断裂强力达到峰值。这是由于分梳辊转速的提高使分梳作用增强，纤维分离度好，单纤维百分率大，单纱强力也逐渐提高。但分梳辊转速超过一定临界值后继续增加，纤维经梳理后的平均长度降低，短绒率增加，纤维不断损伤。另外，分梳辊转速对输送管气流速度有显著影响，而且与转杯负压有关。转杯速度低时，负压小，分梳辊转速越高，输送管出口气流速度越低，纤维作减速运动，使纤维粘结，纤维束增加，单纱强力降低。
(Ⅲ)转杯转速在转杯纺纱过程中直接影响着转杯纱的成纱质量和产量。为此，本发明设计了实施例16-21，保持其他条件不变，改变转杯转速，测出转杯转速与纱线断裂强力的关系，找到最佳转杯转速，结合上述测试结果，将捻系数取值为380，分梳辊转速取值为6500r/min。由YG061F型电子单纱强力仪测得的不同转杯转速下的纱线断裂强力，其结果见表3和图3。
表3
参照表3结果和图3可知，转杯转速在20000～45000r/min之间时，纱线断裂强力随转杯转速的增加先增大后减少，在转杯转速取30000r/min时断裂强力达到峰值。增加转杯转速可提高转杯真空度，使纤维在输送管到转杯凝聚槽的过程中进一步定向伸直，成纱断裂强力提高。但当转杯转速过大，由于条子喂入速度加快，分梳作用减弱，束纤维数量增多，使纤维分离度、定向度变差，成纱强力开始逐步下降。
采用此方法对92°锯齿辊和针辊条件下的捻系数，分梳辊转速，转杯转速进行单因子测试。根据单因子试验结果可知，当分梳辊型号为锯齿辊92°时，捻系数取380，分梳辊转速取6000r/min，转杯转速取30000r/min，分别使得纱线断裂强力达到峰值；而当分梳辊型号为针辊时，则是捻系数取420，分梳辊转速取6000r/min，转杯转速取30000r/min，才分别使得纱线断裂强力达到峰值。
由上述试验结果可知，捻系数、分梳辊转速和转杯转速是影响转杯纱成纱结构与质量的三个重要参数，通过单因子试验可知，加工Modal/棉混纺转杯纱时，应合理选择工艺参数，才能纺出高质量的纱线。
(2)本发明人通过三因子(分梳辊型号、分梳辊转速、转杯转速)三水平的正交试验设计，找到最佳工艺参数配置，使得纺制出的Modal/棉纤维混纺转杯纱的性能最优。
结合上述三种不同型号分梳辊下的单因子试验结果，发明人将捻系数的值取值固定为380，进而进行三因子三水平的L27(313)正交试验设计。编码水平表见表4，表头设计见表5，正交试验表见表6。
表4 L27(313)编码水平表。
表5 L27(313)表头设计
表6 L27(313)正交试验表
根据所设计的正交试验方案纺制Modal/棉混纺纱，测得纱线性能，结果见表7。
表7
本发明采用正交表极差分析法(直观分析法)和方差分析法(变异分析法)，对试验所测得的纱线断裂强力的极差与方差进行统计与分析，分别得到断裂强力直观分析表(见表8)以及断裂强力方差分析表(见表9)。
表8
表9
由表8和表9结果可得，因素A即分梳辊型号对纱线断裂强力的影响最为显著，且分梳辊型号采用水平2即锯齿辊92°时，纱线断裂强力相对较好。因素C即分梳辊转速较因素B即转杯转速来说对纱线断裂强力的影响更大些，最佳纺纱工艺为A2B1C1。
然后，对试验所测得的纱线伸长率的极差与方差进行统计与分析，分别得到伸长率直观分析表(见表10)和伸长率方差分析表(见表11)。
表10
表11
由表10和表11可知，影响纱线伸长率的的各因素的主次顺序为A>C>B，即分梳辊型号对纱线伸长率的影响最为显著，最佳纺纱工艺为A2B3C1。
然后，对试验所测得的纱线断裂功的极差与方差进行统计与分析，分别得到断裂功直观分析表(见表12)和表13。
表12
表13
由表12和表13可知，影响纱线断裂功的的各因素的主次顺序为A>C>B，即分梳辊型号对纱线断裂功的影响最为显著，最佳纺纱工艺为A2B2C3和A2B3C1。
然后，对试验所测得的纱线毛羽指数的极差与方差进行统计与分析，分别得到毛羽指数直观分析表(见表14)和毛羽指数方差分析表(见表15)。
表14毛羽指数直观分析表
表15毛羽指数方差分析表
由表14和表15可知，影响纱线毛羽指数的的各因素的主次顺序为A>B>C，即分梳辊型号对纱线毛羽指数的影响最为显著，最佳纺纱工艺为A2B1C2。
然后，对试验所测得的纱线条干不匀率的极差与方差进行统计与分析，分别得到条干不匀率直观分析表(见表16)和条干不匀率方差分析表(见表17)。
表16条干不匀率直观分析表
表17条干不匀率方差分析表
由表16和表17结果可知，影响纱线条干不匀率的的各因素的主次顺序为A>B>C，其中分梳辊型号与转杯转速对纱线条干不匀率的影响均较为显著，最佳纺纱工艺为A2B2C3。
然后，对试验所测得的纱线细节的极差与方差进行统计与分析，分别得到细节直观分析表(见表18)和细节方差分析表(见表19)。
表18细节直观分析表
表19细节方差分析表
由表18和表19结果可知，影响纱线细节的的各因素的主次顺序为C>A>B，其中分梳辊转速及其与转杯转速的交互作用对纱线细节的影响较为显著，最佳纺纱工艺为A2B2C3。
然后，对试验所测得的纱线粗节的极差与方差进行统计与分析，分别得到粗节直观分析表(见表20)和粗节方差分析表(见表21)。
表20粗节直观分析表
表21粗节方差分析表
由表20和表21可知，影响纱线粗节的的各因素的主次顺序为A>B>C，其中分梳辊型号、转杯转速及二者的交互作用对纱线粗节的影响较为显著，最佳纺纱工艺为A2B1C3。
然后，对试验所测得的纱线棉结的极差与方差进行统计与分析，分别得到棉结直观分析表(见表22)和棉结方差分析表(见表23)。
表22棉结直观分析表
表23棉结方差分析表
由表22和表23可知，影响纱线棉结的的各因素的主次顺序为A>B>C，其中分梳辊型号及其与转杯转速的交互作用对纱线棉结的影响较为显著，最佳纺纱工艺为A2B1C3。
然后，采用加权Borda数法进行分析。根据纱线性能的各项指标对成纱质量及后续所要织造的内衣面料的重要程度，我们分别赋予其不同的权重系数，其中，断裂强力与条干不匀率各占20％，伸长率与断裂功各占16％，毛羽指数、细节、粗节与棉结各占7％，统计结果见下表24：
表24加权Borda数法统计表
由表24结果可知，编号15的实验方案的加权Borda数最高，即最佳纺纱工艺为A2B2C3，也就是说，当分梳辊型号采用锯齿辊92°，转杯转速取30000r/min，分梳辊转速取6500r/min时，所纺制的Modal/棉混纺转杯纱的成纱质量最高。
采用上述最优方案(编号15)纺制的Modal/棉混纺转杯纱(线密度为28tex)在横编针织机上进行产品开发，分析不同针织物组织对织物服用性能的影响，探讨最适宜用作内衣生产的针织物面料组织。(注：由于所纺制的纱线较细，而试织所用的横编针织机机号相对较小，故本实施例采用两根纱线并在一起进行试织。)
本发明选用四种针织物组织进行小样试织，分别是1+1罗纹、1+1罗纹半空气层、四平(又称满针罗纹、勿针)、三平(俗称半转圆筒半转平，又称满针罗纹半空气层)。探讨适宜用作内衣生产的面料组织，故在这里针对性地对五种织物服用性能进行测试，分别是透气性、悬垂性、耐磨性、顶破性和低应力伸长。
本发明选用YG(B)461E型数字式织物透气性能测定仪测定织物的透气性，试验面积为20cm2，服用试样压差为100Pa，测试结果见表25。
表25不同织物组织的透气率
织物的透气性对服装面料尤其是内衣面料具有重要意义，透气率越高，织物的透气性就越好。故由上述表25的结果可知，1+1罗纹半空气层织物的透气率最高，其透气性最好，而三平织物的透气率最低，透气性相对较差。
选用YG811L型织物动态悬垂性风格仪对织物的悬垂性进行测试，试样剪取直径为240mm的圆，测试结果见表26。
表26不同织物组织的动态悬垂系数
织物的悬垂性是决定织物视觉美感的一个重要因素，悬垂系数越大，织物的悬垂性就越差。故由上述表26的结果可知，四平织物动态悬垂系数最小，其悬垂性最好，而1+1罗纹半空气层织物动态悬垂系数最大，其悬垂性反而最差。
选用YG(B)522型织物耐磨仪测试织物的耐磨性，摩擦次数设定为80次，试样剪取直径为116mm的圆，测试结果见表27。
表27不同织物组织的耐磨情况
织物的耐磨性是指织物抵抗与另一物体摩擦而磨损的性能。显而易见的，摩擦前后质量损失越多，织物的耐磨性就越差。故由上述表27结果可知，三平织物质量损失百分比最小，其耐磨性最好，而1+1罗纹织物质量损失百分比最大，其耐磨性反而最差。
采用YG(B)031PC型台式电子织物顶破强力机对织物的顶破性进行测试，试样剪取直径为81mm的圆，测试结果见表28。
表28不同织物组织的顶破强力
顶破强力直接反映了针织物在受外力顶压作用变形和破裂时的耐用性指标。由上述表28结果可知，三平织物的顶破强力最高，即顶破性最好，而1+1罗纹织物的顶破强力最低，顶破性相对较差。
采用CSIRO-FAST型织物风格仪测试织物的低应力身长，加压负荷选择5cN/cm，试样剪取50mm×130mm的矩形，测试结果见表29。
表29不同织物组织的低应力伸长
织物在低应力下的拉伸性能反映了织物在生产、缝纫加工及使用中常规受力时织物的变形特性。低应力伸长越小，即拉伸变形量越少，织物的拉伸弹性就越好。故由上述表29结果可知，三平织物的低应力伸长最小，拉伸弹性最好，而1+1罗纹织物的低应力伸长最大，拉伸弹性相对较差。
然后，采用Borda数法对不同组织织物的服用性能综合分析，统计结果见表30。
表30 Borda数法统计表
由上述表30结果可知，三平织物的Borda数最高，即通过转杯纺纺制的Modal/棉混纺纱线在织造成三平织物时的综合性能最优，较适宜用于内衣的生产。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
