欧阳微微 李艳清 田伟 刘向东 祝成炎

摘要：为研究纤维规格对喷气涡流纺纱线中纤维径向分布的影响规律，将两种不同规格的羊绒纤维和同一棉型涤纶纤维分别以相同比例混纺，经喷气涡流纺纱机MVS861制备了两种羊绒/涤纶纤维混纺纱线。运用哈氏切片器切取两种混纺纱线的横截面样本，借助扫描电子显微镜观察并采集纱线样品横截面的纤维分布图，结合汉密尔顿指数分析法和Onion指数法分析，得到喷气涡流纺混纺纱中羊绒纤维和涤纶纤维在纱线横截面内的内外转移趋势和分布规律。结果表明，利用喷气涡流纺纱技术制得的羊绒/涤纶混纺纱线中，羊绒纤维因其初始模量更小、长度更长有向外转移趋势，初始模量更大、长度更短的涤纶纤维则有向内转移趋势;但混纺纱的最外层纤维由纤维含量和纤维规格共同决定。该结论可帮助纺制喷气涡流纺羊绒混纺纱时根据需要来选择纤维原料的规格。

关键词：喷气涡流纺;混纺纱;纤维分布;汉密尔顿转移指数;Onion指数

中图分类号：TS131.8文献标志码：A文章编号：1009-265X（2020）01-0031-05

Fiber Radial Distribution of Airjet Vortex Spinning

Cashmere/Polyester Blended Yarn

OUYANG Weiwei， LI Yanqing， TIAN Wei， LIU Xiangdong， ZHU Chengyan

Abstract：In order to study the influence rule of fiber specifications on radial fiber distribution in airjet vortex spinning yarn， cashmere fibers of two different specifications were blended with polyester fiber of the same cotton type in the same proportion respectively， and two types of cashmere/polyster fiber blended yarns were prepared with airjet vortex spinning machine MVS861. Sectional samples were taken from the two types of blended yarns with Harrington slicer， scanning electron microscope was employed for observing and collecting the fiber distribution diagrams of the samples， and the trend of internal and external transfer and distribution rule of cashmere fibers and polyester fibers in airjet vortex spinning blended yarns inside the cross section of the yarns were figured out via Hamilton index analysis and Onion index analysis. The results show that as to cashmere/polyester blended yarns made with airjet vortex spinning technology， cashmere fibers take on a trend of transferring outwards due to their small initial modulus and large length， while polyester fibers take on a trend of transferring inwards due to their big initial modulus and small length. Nevertheless， the outermost fibers of the blended yarns are determined by fiber content and fiber specifications jointly. This conclusion is helpful for selecting fibrous materials of proper specifications when spinning airjet vortex cashmere blended yarns as required.

Key words：airjet vortex spinning; blended yarn; fiber distribution; Hamilton transfer index; Onion index

噴气涡流纺（MVS）是一种新型高效短流程纺纱技术[1]，主要用于棉型纯化纤纺纱或化纤与棉、麻纤维为主的天然纤维混纺[23]，在毛纺上的应用较少[4]。喷气涡流纺纱线外观类似环锭纱，但毛羽较环锭纺纱线大大减少[5]，纱线耐磨性好，制得的织物具有良好的抗起球性，这一性能特点对开发毛类针织物尤其是羊绒针织物十分有益[6]。

纤维在混纺纱中的径向转移分布特征对织物的服用性能有较大的影响[7]，因此有必要对混纺纱中纤维的径向分布情况及其影响因素进行探究。现有研究表明，纤维性状、加工工艺条件、纤维混纺比是影响混纺纱中纤维径向转移分布的主要因素[8]。覃修信[9]从汉密尔顿转移指数（Hamilton）的概念入手，经过理论推导和试验验证后发现纤维性状及混纺比对纤维的径向转移分布都能产生影响，最终影响织物性能;仲岑然等[10]通过切片法、图像处理法和汉密尔顿指数分析法提出了定量描述混纺纱径向结构参数的方法，并分析了结构参数对纱线性能的影响;邹专勇等[11]通过构建纤维在喷气涡流纺纱线中的空间运动轨迹，分析得出纺纱速度、纤维长度、纱线直径等参数对纤维空间构象的影响规律，为研究纤维的径向转移分布提供了理论指导;周梦岚等[12]采用Photoshop像素法分析了环锭纺混纺纱中纤维的径向分布规律，提出了探究纤维径向转移分布的新方法。除此之外，焦玉玲等[13]对比分析了相同组分的环锭纺混纺纱和集聚纺混纺纱的纤维径向转移分布情况，发现二者具有相反的纤维转移趋势;苏旭中等[14]发现紧密纺混纺纱中纤维径向转移分布趋势不如传统环锭纺混纺纱明显，且分布也更随机。由此可见，关于混纺纱中纤维径向转移分布相关方面的理论研究十分丰富，不同的成纱方式下纤维的径向转移分布情况各有特点。但是目前就关于喷气涡流纺纱线中纤维在纱线横截面内的转移分布研究还较少。

本文采用纤维切片法、汉密尔顿指数分析法、Onion指数分析法和Photoshop图形处理技术，分析了两种喷气涡流纺羊绒/涤纶混纺纱横截面中纤维的分布情况，探究纤维性状对喷气涡流纺纱中纤维径向转移分布规律的影响，为今后开发喷气涡流羊绒混纺纱线时选择原料规格提供一定的参考。

1试验

1.1纤维选择及纱线准备

为分析纤维性状对喷气涡流纺纱线中纤维转移分布规律的影响，本文分别选用粗梳羊绒纤维和精梳羊绒纤维与同种三角异形涤纶纤维纺制了20/80喷气涡流羊绒/涤纶混纺纱。其中，选用三角异形涤纶纤维的目的在于提高羊绒/涤纶混纺纱的导湿性能。混纺纱中纤维原料规格见表1。

两种纱线的纺纱工艺相同：羊绒纤维和涤纶纤维分别成条后，按设计比例经并条工艺混条;将羊绒/涤纶纤维混合条喂入MVS861喷气涡流纺纱机，纺得羊绒/涤纶纤维混纺喷气涡流纱。

其中粗梳羊绒纤维与涤纶纤维混合纺制的纱线为1号纱，最终成纱线密度为26 tex;精梳羊绒纤维与涤纶纤维混合纺制的纱线为2号纱，最终成纱线密度为24 tex。由于羊绒纤维和三角异形涤纶纤维的制成率不同，最终成纱中羊绒含量略小于20%。

1.2試验方法

1.2.1试验材料与仪器

试验材料：火棉胶（4%～8%，Xiya Reagent ResearchCenter）、丙三醇（100%，杭州高晶精细化工有限公司）。

试验仪器：Y172型哈氏切片器（常州德普纺织科技有限公司），JSM5610LV扫描电子显微镜（日本电子（JEOL））。

1.2.2纱线横截面切片制作

试验采用Y172型哈氏切片器（用棉纤维包埋纱线）制备纱线切片，在JSM5610LV扫描电子显微镜下放大450倍获取纱线横截面照片，如图1所示。为保证实验的准确性，每种纱线选取了20处不同位置进行切片并进行拍摄。

由图1可知，用作包埋材料的棉纤维截面呈腰圆形，可见中腔。涤纶纤维截面呈三角形，羊绒纤维截面为圆形，且羊绒纤维多分布在纱线外层。

1.2.3汉密尔顿转移指数分析法

为了定量分析混纺纱线中纤维的转移分布规律，试验运用汉密尔顿转移指数法，并用M表示汉密尔顿转移指数。M为一个介于-100%～+100%的百分数。M值等于零时，表明两种纤维均匀分布在纱线的横截面内。当M值大于零时，表示该种纤维向纱线外层转移;当M值小于零时，表示该种纤维向纱线内层转移。M的绝对值越大，则纤维向混纺纱外层或内层转移的趋势越大。当M=±100%时，表示纤维在纱线的横截面内完全分离，M=100%的纤维集中分布在纱线外层，M=-100%的纤维集中分布在纱线内层[15]。

根据汉密尔顿转移指数分析法，运用Photoshop软件对纱线横截面进行处理[16]，采用“半径5等分法”作外接圆，然后分割此圆成5个同心圆，如图2所示。由内向外将纱截面的5层依次编号为1、2、3、4、5，分别记下每层中不同纤维的数量。最后将每种纱线20个样品的平均值作为各自纱线每层纤维的频度分布。

由于涤纶纤维A和羊绒纤维B的横截面积不等，此时应将各层纤维的根数之比换算成体积（横截面积）之比，转换式为：

CA=VAVB=dAρBdBρA（1）

式中：d为不同纤维的直径，ρ表示不同纤维的比重，CA为涤纶纤维体积与羊绒纤维体积的比值。将各层中的A、B纤维根数分别乘上CA、CB即得纤维的相对体积。

根据纤维相对体积分布数据分别计算出涤纶纤维和羊绒纤维相对第三层（中间层）的分布矩FMA、FMB，由理论混合比计算出两种纤维均匀分布时的分布矩[FMU]A、[FMU]B。比较FMA和FMU的大小，若[FMA]>[FMU]，表示涤纶纤维向外转移，则需计算出涤纶纤维的最大向外分布一次矩[FMO]A，此时将总的涤纶纤维根数按照从外到内的顺序依次填充，即先将第5层填满，余下的纤维再填充第4层，若纤维还有剩余则再继续填充第3层直至纤维全部填充完毕;若[FMA]<[FMU]，表示涤纶纤维向内转移，则需计算出涤纶纤维的最大向内分布一次矩[FMI]A。此时将总的涤纶纤维根数按照从内到外的顺序依次填充，即先将第1层填满，余下的纤维继续填充第2层，若纤维仍有剩余则再继续填充第3层直至纤维全部填充完毕。

最后根据Hamilton指数的定义，如式（2）、式（3）所示，求出两种纤维各自的转移指数。

MO=FMA-FMUFMO-FMU（2）

MI=FMA-FMUFMU-FMI（3）

式中：MO和MI分别为纤维的向外和向内转移指数，且MO>0;MI<0。

1.2.4Onion指数

Onion指数用来表征混合纱线表层纤维的混合比，直接与纱线的外观及触感相关[17]。当混纺纱包含两组分时，如A纤维和B纤维混合，混合比为x∶y，且x=1-y。实测纱线表层两纤维的根数，A纤维根数为p，B纤维根数为q，则Onion指数OnI由式（4）求出

OnI=xqyp（4）

当OnI>1时，表明A纤维较多地分布在纱线表层;当OnI<1时，表明B纤维较多地分布在纱线表层。

2结果与讨论

2.1纤维转移指数M

喷气涡流纺羊绒/涤纶混纺纱中纤维的相对体积分布如表2所示。

经计算，喷气涡流纺羊绒/涤纶混纺纱中纤维体积分布矩如表3所示。表2喷气涡流纺羊绒/涤纶混纺纱中纤维相对体积分布

纱线代号纤维类别各层纤维相对体积12345总计纱线1涤纶纤维4.3712.1517.1615.445.1254.25羊绒纤维3.509.5115.1513.4010.8752.43每层纤维数7.8721.6632.3128.8416.00106.68纱线2涤纶纤维5.2815.0019.8319.217.7567.08羊绒纤维1.206.149.8812.694.0133.93每层纤维数6.4921.1529.7131.9011.76101.00