摘 要：针对棉汉麻混纺纱强力低、毛羽多等缺点，通过捻合为股线来增强纱线的性能。为探究棉汉麻混纺纱合股时捻系数比对股线性能的影响，将棉/汉麻混纺比为 65/35 的单纱以不同的捻系数比反向加捻为股线，并对股线的强力、毛羽、条干、耐磨等性能进行测试。试验结果表明：在捻系数比为 0.5～1.1 范围内，随着捻系数比的增大，股线的断裂强力和断裂伸长率表现为先减小后增大，当捻系数比为 0.7 时达到最小值；股线毛羽逐渐减小，耐磨性能逐渐提高。最后对试验测试结果进行模糊综合评价，当捻系数比为 0.95 时，棉汉麻混纺股线的综合性能表现得最好，考虑针织物织造需求和风格，可选择捻系数比为0.90～0.95 的股线。
关键词：捻系数比；股线；棉汉麻混纺纱；强伸性能；反向加捻；模糊综合评价
棉汉麻混纺织物具有抗菌、防紫外、透湿凉爽等特性。但单纱条干不匀率大，毛羽多，织造过程中断头率高，对织物性能造成影响。通过将单纱合股并捻成股线来减少毛羽的数量，提高可织性，进而改善产品质量[1]。
在进行股线的加捻过程中，捻系数比（即股线捻系数与单纱捻系数的比值，以下简称为捻比）对股线的性能具有很大的影响。一般来说，当股线反向加捻，且捻比为√2时，双股线的强力达到最大；当捻比为√2/2时，股线的光泽和手感达到最好[2]。倪洁等用不同线密度的粘胶纱线进行反向加捻，结果表明股线强力存在 2 个临界捻比，分别为 0.7 和 1.5[3]。曹竹燕等将不同线密度的黄麻纱与粘胶纱反向加捻，当捻比为 1.4 时综合性能最好[4]。孙晶等将纯棉单纱反向加捻成股线，表明股线断裂强力存在两个捻比，分别为 0.4 和1.5 [5]。张美忠等将同一线密度的涤棉混纺纱进行反向加捻，随着捻比的增加，其断裂强度出现4 个极大值[6]。因此，不同规格单纱合股时，捻比对纱线的性能影响也不一样，故有学者通过数学模型来预测股线最佳的捻比[7-8]。目前对捻比的研究一般选择同一种纤维原料的纱线合股或者不同线密度的纯纺纱线进行合股，但对于混纺纱合股的研究较少，且对不同捻比股线的性能差异缺乏综合评价。故本研究将棉汉麻混纺纱进行合股，探究不同捻比对棉汉麻混纺股线性能的影响，通过对相关重要参数进行模糊综合评价，结合实际需求，评价出最为合适的捻比范围，进而为实际生产提供借鉴。
1 方案设计
1.1 试验方案设计
针织面料具有较好的弹性和吸湿透气性，手感柔软舒适，在夏季面料中广泛应用。本研究考虑到针织用股线手感好、光泽柔和等特性，兼顾一定的强力的同时避免股线发生扭结[9]，因此对股线与单纱的捻比进行试验优化设计。本研究设计单纱捻向为 Z 捻，股线为 S 捻，单纱线密度为18.4 tex，棉/汉麻混纺比为 65/35，捻系数为330，纺纱方式为集聚纺。试验首先将单纱在HXJD-02 型并纱捻线一体机合股并线，按照一定的捻度进行反向加捻，测得实际的捻比见表 1，分别用 A、B、C、D、E、F、G、H 对应表示。然后对股线的毛羽、条干、强力、耐磨等性能进行测试分析，最后对主要测试结果进行模糊综合评价，选出综合性能相对最好的一种股线。
表1 股线实际捻比
1.2 试验测试环境与仪器
参照 GB/T 6529—2008《纺织品调湿和试验用标准大气》对股线进行调湿处理。测试环境温度(20±2)℃，相对湿度（65±4）%。
参考 GB/T 2543.1—2015《纺织品 纱线捻度的测定 第 1 部分：直接计数法》，在 YG155A 型纱线捻度仪上测量股线捻度，每个样品测试 50次，取平均值。
参照 GB/T 3916—2013《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定（CRE 法）》对股线强力进行测试。测试仪器为 YG068C 型全自动单纱强力仪，测试次数 100 次，拉伸速度500 mm/min，结果取平均值。
参照 FZ/T 01086—2020《纺织品 纱线毛羽测定方法 投影计数法》对股线毛羽进行测试。测试仪器为 USTER ZWEIGLE HL400 型兹韦格毛羽仪，测试距离 400 m，测试速度 400 m/min，测试次数 10 次，结果取平均值。
参照 GB/T 3292.1—2008《纺织品 纱线条干不匀试验方法 第 1 部分：电容法》对股线条干进行测试。测试仪器为 USTER UT-5 型纱线条干均匀度测试仪，测试速度 400 m/min，测试时间1 min，测试次数 10 次，结果取平均值。
参照 JJ/F（纺织）050—2015《纱线耐磨性能测试仪校准规范》对纱线的耐磨性能进行测试。测试仪器为 LFY-109 型电脑纱线耐磨仪，测试次数 60 次，速度 60 次/min，砂纸型号为 600Cw，砝码质量为 25 g，结果取平均值。
2 测试结果与分析
2.1 不同捻比对股线强伸性能的影响
对于股线来说，加捻使得单纱间摩擦力增大，进而引起股线强力的增强[10]。而股线的断裂强力和断裂伸长率受到纤维间和纱线间抱合力的影响，股线的捻幅则影响纤维间的抱合力，以及纱线与纤维平行于轴向的分力。纱线内两种纤维本身的断裂强力及断裂伸长率同样会对棉麻混纺股线的强伸性能造成影响。不同捻比对股线强伸性能的影响见图 1。
图1 捻比对股线强伸性能的影响
由图 1 可以看出，当捻比在 0.5～0.7 时，股线的断裂强力和断裂伸长率逐渐减小，原因为汉麻纤维长度不匀率大而此时的捻比较小，单纱退捻使得股线平均捻幅变小，纤维之间抱合力减小，纤维易发生滑移使得股线强力逐渐减小，股线断裂伸长率降低。捻比在 0.7 左右时，断裂强力和断裂伸长率为最低点，此时股线的表面捻幅为零，纤维平行于轴向，纤维间抱合力小，受力时易发生滑移，部分纤维还未受力股线就发生断裂，此时断裂强力和断裂伸长率都表现为最小。捻比在 0.7～1.1 时，股线的断裂强力不断增大。随着捻比的增大，纱线与股线同向加捻的程度增强，股线平均捻幅增大，纤维之间抱合紧密，细节和弱捻数量减少，纱轴倾斜使得轴向分力减小，进而造成纱线断裂强力的增大[10]。断裂伸长率在捻比为 0.70～0.95 之间逐渐增大，但由于汉麻模量大、脆硬，加捻过程中纤维易损伤，在捻比为 0.95 之后，随着捻幅的进一步增大，在拉伸受力过程中，径向分力减小，麻纤维模量大于棉纤维，麻纤维发生断裂后，其纱线拉伸应力大于棉纤维的断裂应力而发生断裂，故而在捻比大于1.0 之后，纱线的断裂伸长率表现为减小趋势。
2.2 不同捻比对股线条干及毛羽的影响
股线加捻会发生捻缩效应，不同捻比对股线条干及毛羽的影响见表 2。
表2 不同捻比对股线条干及毛羽的影响
由表 2 可以看出，随着捻比的增大，股线的细节和棉结数量先增后减，粗节数量逐渐增大。棉汉麻混纺纱的毛羽较多，从理论上说合股能够有效减少毛羽的数量。由表 2 可以看出，随着捻比的增大，3 mm 毛羽数呈现出先增后减的趋势。在捻比为 0.5～0.7 时，随着捻比的增大，股线反向加捻使得单纱解捻，纤维裸露出来，此时股线捻度较小，单纱之间的纠缠程度小进而使得有害毛羽数增多，条干不匀率增大。当捻比为 0.7时，股线表面捻幅几乎为 0，纤维之间平行于轴向排列，裸露出来的纤维根数增多，条干不匀率最大，3 mm 毛羽数最多。当捻比大于 0.7 时，股线和单纱加捻方向一致使得股线捻幅增大，单纱纠缠程度增强，纱线表面毛羽减少，条干不匀率减小。但当捻比大于 0.95 以后，股线捻度增大，股线在卷绕过程中受到的阻力增大，与机件摩擦剧烈使得 3 mm 毛羽数反而增大，因此在实际生产中应避免出现此种状况。
2.3 不同捻比对股线耐磨性能的影响
不同捻比对股线耐磨性能的影响见图 2。
图2 捻比对股线耐磨性能的影响
由图 2 中可以看出，随着捻比的增大，股线的耐磨次数逐渐增大。股线加捻使得纱线之间接触紧密，纤维之间抱合力增加，在摩擦时纤维不易从纱线中抽拔出来，且弱环数量减小，因此股线耐磨次数增大。耐磨次数 CV 值表现为先升后降，在捻比为 0.7 时最低。在 0.5～0.7 阶段反向加捻单纱解捻，股线捻幅较小，造成捻比CV 值较大，条干不匀率大，故耐磨次数 CV 值逐渐增大；当捻比为 0.7～1.1 时，随着捻比的增大，股线捻幅增大，纱线之间抱合紧密，裸露出来的毛羽较少，在摩擦时受力纤维根数增多且不易被抽拔出来，故耐磨次数 CV 减小。结合表 2可以看出，当条干均匀度好，弱环数量少时，股线的耐磨次数 CV 值也同样减小。
2.4 股线性能的模糊综合评价
由于不同的捻比对纱线各个性能的影响程度不同，单独考虑不能很好的对股线综合性能优劣进行评价。为探究不同捻比股线的综合性能差异，本文选取 8 种股线的主要性能测试结果进行模糊综合评价，具体见表 3。
表3 不同捻比股线的性能
由以上各项性能测试结果组建矩阵，以股线种类为列数，测试指标为行数，构建矩阵 X，记为 Xij，根据表可知股线种类为 8 种，测试指标为5 种，可得矩阵
由于各测试指标的单位和数值不一样，要进行量化处理，使得数据标准化到[0，1]闭区间。本研究采取极差标准化处理，对于针织纱来说，其断裂强力、耐磨性和断裂伸长率越大越好，用公式（2）进行处理；3 mm 毛羽数和条干 CV 值越小越好，因此按照公式（1）进行处理。经过处理后的矩阵为 Y
对各项性能赋予权重。由于用于针织用股线，目的减少织造过程中的断头，同时减小纱线的毛羽数和条干不匀率，故对断裂伸长率和毛羽的权重系数偏大设置为 0.25，断裂强力和耐磨性等权重系数偏小设置为 0.15，条干 CV 设置为 0.2，则权重 W 为
通过公式??? = ??? · ??? 计算综合判定值
评价值越大的股线，表示其综合能越好，股线的品质越好。对 8 种股线的综合性能排序为F>A>G>H>D>E>B>C，表现为捻比为 0.95 时，股线的综合性能最好。结合上文纱线性能优劣，考虑到针织用股线的光泽和手感，可选择捻比为0.90～0.95 之间的股线来满足实际生产的需求。
3 结论
本研究将棉/汉麻 65/35 18.4 tex 纱按照不同捻比进行反向合股，并对测试结果进行分析，以此探究捻比对股线性能的影响，通过前述分析选取主要性能指标，采用模糊综合评价方法评价股线性能。得出如下结论。
（1）在捻比为 0.50～0.70 范围内，股线的断裂强力和断裂伸长率表现为逐渐减小的趋势，在 0.70 左右时达到最低点；股线的的条干 CV 和3 mm 毛羽数表现为逐渐增大，在捻比为 0.7 时，股线的各类性能表现为最差，但此时股线手感柔软，光泽柔和，可根据实际需求进行考虑。
（2）当捻比为 0.7～1.1 范围内时，股线断裂强力和股线耐磨次数逐渐增大，同样 3 mm 毛羽数和条干 CV 逐渐减小。断裂伸长率持续升高，但捻比为 0.95 以后，由于汉麻纤维脆硬的特性，表现逐渐减小的趋势。
（3）通过模糊综合评价表明，当捻比为0.95 时，股线的综合性能表现最好，考虑到针织用股线后续织物的风格，建议选择捻比为0.90～0.95 之间的股线来满足生产需求。
参考文献
[1] 张泽扬，刘定会，张纯芳.棉汉麻粘胶混纺纱及其股线的开发[J].棉纺织技术，2014，42(1)：59-62.
[2] 谢春萍，王建坤，任家智.纺纱工程[M].北京：中国纺织出版社，2019：371-372.
[3] 倪洁，杨建平，郁崇文.股线与单纱捻系数比对粘胶股线性能的影响[J].纺织学报，2021，42(5)：46-50.
[4] 曹竹燕，陈平南，郁崇文，等.黄麻/粘胶股线与单纱捻系数比对其性能的影响[J].上海纺织科技，2022，50(9)：58-61.
[5] 孙晶，王瑞，孙红玉，等.捻系数比对纯棉股线性能的影响[J].棉纺织技术，2018，46(12)：23-26.
[6] 张美忠，姚穆，张一心.涤/棉混纺股线拉伸力学性能与捻度关系的研究[J].西北纺织工学院学报，2001(2)：154-160.
[7] GU Hongbo，MIAO Menghe.Optimising fibre alignment in twisted yarns for natural fibre，composites[J].Journal of Composite Materials，2014，48(24)：2993-3002 .
[8] HUANG Wei，FU Ting，ZHANG Yuze，et al.An approach to predict the tensile strength of a two-ply yarn from single filament yarn[J].The Journal of the Textile Institute，2017，108(3)：412-417.
[9] 宋均燕，赵阳，何小东，等.集聚纺股线捻系数与强伸性能的关系[J].棉纺织技术，2017，45(10)：16-19.
[10] 黄伟，汪军.双股线几何强力模型的建立及其影响因素[J].纺织学报，2015，36(2)：25-29，34.
文章摘自：田苏杰，吉宜军，高鹂等.捻系数比对针织用棉汉麻混纺股线性能的影响[J/OL].棉纺织技术：1-5[2023-09-05].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/61.1132.TS.20230804.1032.004.html.
