张新宇 吴仕奇 徐 超

（浙江雅娜纺织有限公司，浙江嘉兴，314413）

包覆纱又称包缠纱，它是以长丝或短纤纱为芯纱，外包另一种长丝或短纤纱而成的一种复合结构纱线。目前市场上绝大多数包覆纱采用空心锭花式捻线机生产加工，其工艺过程是芯纱在一定的速度下通过喂入罗拉进入空心锭子，而外包纱则从空心锭纱管上退绕下来，并在芯纱上形成真捻起到固定作用[1]。

包覆纱有单包与双包之分。在双包包覆纱中，由于外包的两层包覆纱包缠方向分别为Z向、S向，组成“X”形的包覆，纱线受到一定的外部载荷时，双向的包缠长丝能够向内部挤压，从而使芯纱始终保持着伸直的状态，有利于提高纱线的断裂强力，并能很好消除单层包覆时发生的变形和捻度不匀等问题，在服用和产业用纺织品开发方面具有广泛的应用前景。然而生产中发现双包包覆纱生产工艺对成纱质量有不确定的影响，有时甚至会导致用户索赔。为此，本文采用二次通用旋转组合设计安排试验，通过建立数学模型，分析包覆工艺参数对纱线质量的影响，讨论其变化规律[2]，结合生产实践与市场需求建立一种新的纱线设计理念与设计方法。

1 试验

1.1 原料和试验仪器

芯纱为14.5 tex粘胶短纤纱，外包的两种包覆纱均为111 dtex/36 F涤纶低弹丝。

纱线强力测试：YG021B型电子单纱强力仪，拉伸速度500 m/min，样本数20个。条干测试：YG137型条干均匀度测试分析仪，测试速度200 m/min，样本数20个。毛羽测试：YG171B-2型毛羽测试仪，测试速度30 m/min，样本数20个。测试条件：温度18℃，相对湿度60%。

1.2 试验设计

以卷绕速度、上排捻度（Z）、下排捻度（S）等包覆工艺参数为研究对象，采用二次通用旋转组合设计安排试验[3]，其因素水平编码表见表1。

1.3 试验结果

在WF系列双层双面包覆机上，根据表1试验安排，选用试验方案20次（中心点试验次数选用6次）。考察包覆纱质量的指标为纱线断裂强力、条干CV值、3 mm毛羽数。

首先对原始数据进行剔除异常值处理，进行正态性检验及方差一致性检验。检验结果表明，剔除异常值后的每个方案各指标数据均在不同程度上满足正态性，方案间相应指标数据也都在不同程度上满足方差一致性。然后分别求取各方案指标数据的平均值，具体纺纱方案及测试结果见表2。

表1 三因素水平编码表

表2 纺纱方案及测试结果

2 分析与讨论

2.1 回归方程的建立

采用Origin8.0软件，经运算分析，并对回归系数、回归方程的显著性进行检验，获得包覆工艺参数对纱线质量影响的有效回归方程。断裂强力的回归方程Y1=1 007.3-38.60X1-0.49X2+3.7e-4X32，条干CV值的回归方程Y2=31.5-1.8X1-0.019 5X2-0.015 8X3+0.06X12，3 mm毛羽数的回归方程Y3=12.67-0.033X3+2.6e-5X32。

2.2 包覆工艺对纱线断裂强力的影响

包覆工艺对纱线断裂强力的影响见图1。由图1可见，随着卷绕速度的增加，纱线的断裂强力呈下降的趋势。这是因为卷绕速度增加时，纱线会绷紧，而包覆纱主要的强力来源是芯纱，生产过程中张力过大会使芯纱预伸长增大而造成成纱断裂强力的降低。图1（a）显示上排捻度对于纱线断裂强力的变化是随着捻度的升高而降低，其影响基本呈线性变化；图1（b）显示下排捻度对纱线断裂强力的变化是随着捻度的升高而变大，其变化幅度是开始慢，后来增加得快。这是因为下排包覆的是芯纱层，主要是和芯纱接触，而捻度大的时候，芯纱断裂强力变得快的原因是由于纱线包覆紧密之后，外包丝对纱线的内部压力就会起到一定作用，而不是仅仅依靠芯纱的断裂强力。当包覆纱线密度变大时，这个效果就会越来越显著。

图1 包覆工艺对纱线断裂强力的影响

2.3 包覆工艺对纱线条干均匀度的影响

包覆工艺对纱线条干均匀度的影响见图2。由图2可见，纱线的条干均匀度与卷绕速度、上排捻度、下排捻度都有关系且互相制约。一般随着卷绕速度的升高，纱线条干CV值呈现先降低后增大的规律，这是因为在松弛卷绕的时候，如果卷绕速度较快，纱线会因受到张力而张紧，条干均匀度就会比较好，但如果卷绕速度过快的话，纱线反而会因较大的张力而产生意外伸长，导致纱线条干均匀度的恶化。

上排捻度、下排捻度对纱线条干影响的差异效果相差不大，并且纱线条干CV值随着上下排捻度的升高而变小，这主要是因为在纱线合股过程中，捻度升高，一段纱线的外包丝覆盖圈数就比较多，这样会产生以下几个好处。一是捻度升高，纱线表面包覆的涤纶低弹丝属于长丝，表面光滑均匀，且覆盖率较大，可使得条干较为均匀。二是捻度较高，使得纱线的捻度均匀率变得比低捻的时候高，因为单位长度内圈数多，导致长丝的滑脱几率比较小，从而也从另一方面使得条干变好。

图2 包覆工艺对纱线条干均匀度的影响

2.4 包覆工艺对纱线毛羽的影响

从包覆工艺对纱线3 mm毛羽数影响的回归方程来看，纱线毛羽只与下排捻度有关。这是因为在第一次包覆过程中的包覆捻向为S向，就可以比较好地贴伏毛羽，包覆丝和纱线的毛羽刚好贴合在一起。而第二次包覆的效果是一种锦上添花的效果，给纱线一种蓬松感，而真正的贴伏或者覆盖毛羽是在下排包覆的时候就基本完成了。

3 结语

在WF系列双层双面包覆机上，卷绕速度、上排捻度、下排捻度等包覆工艺参数对涤纶低弹丝双包粘胶短纤复合纱性能均有不同程度的影响。随着卷绕速度的降低或下排捻度的增加，纱线的断裂强力呈增大趋势；随着卷绕速度的升高，纱线条干CV值呈现先降低后增大的规律；随着上下排捻度的增加，纱线条干CV值逐渐降低；纱线毛羽只与下排捻度有关。

研究同时发现，从包覆纱的成纱性能和包覆覆盖效果来看，包覆捻度应当偏大为好，但包覆太大时会导致纱线手感发硬，生产成本增加。因此在生产中，在保证成纱指标符合要求及最大限度提高设备生产率的条件下，应合理选取包覆捻度。