近年来，随着现代电子信息技术与控制技术的进步，借鉴花式捻线机的技术特征并结合环锭纺细纱机的特点，对传统细纱机进行技术改造，从而满足花式纱线生产需求，形成了一系列环锭纺花式纱线纺纱方法［1⁃2］。环锭纺花式纱线以其产量高、成本低、产品新颖、适用性广，成为环锭纺纱线产品开发的一个重要方向。聚酰亚胺纤维作为一种高性能纤维，具有良好的阻燃、隔热等性能，能够满足保暖服装与家居产品开发的性能要求。近些年来聚酰亚胺纤维在民用领域也广受关注，并进行了相关产品的开发和研究。但受限于聚酰亚胺独特的分子结构，其染色加工不易，色彩单一，又限制了其在民用领域的应用［3⁃5］。因此，针对聚酰亚胺纤维色彩单一的问题，通过与多色纤维混纺，进行花式纱线产品开发，在保持一定功能的基础上，通过纱线结构的变化产生色彩多元化，使纱线具有更好的设计、更美的色彩、更好的观瞻性，不失为一条可探索的产品开发路径［6⁃7］。本次聚酰亚胺纱线产品开发，采用聚酰亚胺纤维与粘胶、山羊绒进行混和，在环锭细纱机上进行功能性花式纱线产品的设计与开发，成功生产出聚酰亚胺/粘胶/山羊绒 40/40/20 18.5 tex半竹节AB纱。1 半竹节AB纱结构设计竹节段彩纱纺纱技术中两根粗纱存在主、辅纱的关系；渐变段彩纱纺纱技术中两种粗纱轮流喂入，已经没有主、辅纱的差别；竹节纱是一种在纱线轴向粗细不断变化的纱线；赛络纺是通过一种采用两根粗纱分别经过牵伸然后并合加捻形成一根纱线的纺纱技术。把这4种纱线结构特征结合在一起，则可以形成很多种纱线结构设计。半竹节AB纱就是基于上述纺纱技术，融合多种纱线结构特征，提出的一种新型纱线结构设计。半竹节AB纱的纺纱原理是采用两根不同原料、不同色彩的粗纱，利用两个不同的牵伸系统分别进行牵伸，一根粗纱变速牵伸时另一根粗纱匀速牵伸，两根纱在前罗拉处并合加捻形成一根一半是竹节纱、一半是常规纱组成的半竹节AB纱，经过一定时间后两根粗纱的运动规律相互对换，形成另一种色彩风格的半竹节AB纱，如此循环往复，就构成了一种结构独特、色彩变化丰富的半竹节AB纱［8⁃9］。2 半竹节AB纱产品设计2.1　纤维原料选择聚酰亚胺纤维（江苏奥神新材料股份有限公司），规格1.6 dtex×38 mm，颜色为金黄色。聚酰亚胺纤维主要质量指标：实际长度38.23 mm，实际线密度1.62 dtex，实际断裂强力7.11 cN，断裂强度4.39 cN/dtex，断裂伸长率13.5%。粘胶纤维（宜宾丝丽雅集团有限公司），规格1.56 dtex×38 mm，粘胶纤维经过染色加工，颜色分别为枣红色、黄色。山羊绒纤维（内蒙古鄂尔多斯投资控股集团有限公司），长度30 mm~40 mm，细度15 μm~16 μm，单纤维强力3.4 cN，山羊绒纤维经过染色加工，颜色为玫红色。2.2　纱线设计方案本次研发的功能性半竹节AB纱的具体规格为：聚酰亚胺/粘胶/山羊绒40/40/20 18.5 tex。其中A纱的纤维组合为聚酰亚胺/粘胶 80/20，聚酰亚胺纤维为金黄色，粘胶纤维为黄色，两种纤维混纺而成。B纱的纤维组合为粘胶/山羊绒 60/40，粘胶纤维为枣红色，山羊绒纤维为玫红色，两种纤维混纺而成。功能性半竹节AB纱的结构设计：A纱的竹节分布规律设计，节距500 mm、70 mm、100 mm、80 mm、90 mm，节长50 mm，节粗2.0倍；B纱的竹节分布规律设计，节距90 mm、60 mm、80 mm、70 mm、540 mm，节长50 mm，节粗2.0倍。2.3　纱线设计效果采用上述A、B两种粗纱在经过集聚纺、段彩纱等纺纱技术改造的EJM128A型细纱机上，纺制出聚酰亚胺/粘胶/山羊绒 40/40/20 18.5 tex半竹节AB纱，该纱线的外观实物效果见图1。.F001图1半竹节AB纱黑板样照图2为聚酰亚胺/粘胶/山羊绒 40/40/20 18.5 tex半竹节AB纱的纱线结构。从图2中可以明显看出半竹节AB纱的具体结构状况，两张图中都展现出了AB纱的二元结构。其中图2（a）中B纱出现明显变粗的竹节，A纱缠绕在B纱的竹节上。图2（b）中A纱出现显著变粗的竹节，B纱缠绕在A纱的竹节处。因为A纱、B纱的竹节设计，在图2中的纱线外观上出现了色彩的变化，通过这种纱线设计丰富了面料设计。图2半竹节AB纱的纱线结构.F002（a）B纱出现粗节.F003（b）A纱出现粗节3 纺纱工艺流程我校纺织实训中心具有完整的纺纱打样设备，由于本次试纺纱线采用多种原料纺制了两种粗纱，纺纱流程较为复杂，分3步进行纺纱，具体的纺纱流程及设备配置如下。步骤1：A粗纱，聚酰亚胺纤维80%+粘胶纤维20%。数字式小样清梳联合机（由DSOp⁃01型小样开松机、DSFa⁃01型输棉风机、DSFe⁃01型自动喂棉机和DSCa⁃11A型梳棉机组成）→DSDr⁃01型数字式小样并条机（两道）→DSRo⁃01型数字式小样棉纺粗纱机。步骤2：B粗纱，粘胶纤维60%+山羊绒纤维40%。纺纱流程及设备配置同步骤1。步骤3：A粗纱+B粗纱。EJM128A型细纱机（集聚纺、段彩纱改造）→1332MD型络筒机。4 纺纱各工序要点4.1　纤维预处理由于聚酰亚胺纤维的回潮率较低、刚性大，在纺纱生产中存在一定的困难，聚酰亚胺纤维通过预处理后与经过调湿处理的染色粘胶纤维混和，可纺性得到较为明显的改善。而山羊绒纤维密度小、细而柔软，表面圆润、光滑、顺直，在纺纱生产过程中容易形成飞花，为了提高山羊绒纤维的可纺性能，对山羊绒纤维添加和毛油、抗静电剂、调湿处理后，与染色粘胶纤维进行人工混和，混和后放置6 h~8 h以达到湿度均匀。4.2　梳棉工序由于本次是小样试纺，采用人工撕扯混和后，把聚酰亚胺短纤与粘胶纤维混和料、粘胶纤维与山羊绒纤维混和料，分别通过纤维开松机进行开松与混和以提高纤维混和的均匀性。针对聚酰亚胺纤维抱合性差、成网成条困难的问题，梳棉工艺设计中采用“低速度，大隔距”的指导原则，降低刺辊、道夫的速度，放大给棉板与刺辊、锡林与盖板等部位的隔距以降低对纤维的损伤。由于山羊绒纤维非常纤细、蓬松，在梳棉机中破网、飞花严重，成条困难，因此梳棉机棉网张力不易过大，出条速度不宜过高，同时采用较大的锡林与刺辊线速比，以防止刺辊返花，提升纤维的转移率［10⁃11］。梳棉工序主要质量指标：A纱生条干定量16 g/5 m，棉结2粒/g，重量不匀率3.5%；B纱生条干定量14 g/5 m，棉结6粒/g，重量不匀率4.3%。4.3　并粗工序A纱、B纱的并条工序均采用两道并条进行并合，在本次打样中两种纱的并条工艺基本一致。并条机的主要工艺参数：头并并合数6根，罗拉隔距16 mm×25 mm，后区牵伸1.72倍；二并并合数8根，罗拉隔距14 mm×22 mm；后区牵伸1.19倍；两道并条机速度均为25 m/min。并条工序主要质量指标：A纱熟条干定量3.5 g/5 m，重量不匀率1.3%；B纱熟条干定量3.5 g/5 m，重量不匀率1.1%。A纱、B纱粗纱工序的主要工艺参数：粗纱锭翼转速600 r/min，钳口隔距块4.0 mm，后区牵伸1.30倍； A纱粗纱捻系数54，B纱粗纱捻系数59。粗纱工序主要质量指标：A纱干定量3.7 g /10 m，重量不匀率1.5%；B纱干定量3.8 g/10 m，重量不匀率1.3%。4.4　后纺工序为了满足聚酰亚胺粘胶山羊绒半竹节AB纱的生产要求，在细纱机上需要做赛络集聚纺纺纱装置和双通道段彩纱纺纱装置两个方面的改造。其中：赛络集聚纺纺纱装置采用无锡万宝纺织机电有限公司生产的四罗拉式赛络集聚纺系统，双通道段彩纱纺纱装置采用南通金驰机电有限公司生产的JC⁃SF型双伺服控制渐变段彩纺纱装置［12］。细纱机经过上述两项改造后，A纱、B纱两根粗纱经过分别独立控制的牵伸区牵伸后，再分别经过异形管两个集聚槽的集聚，然后通过并合、加捻形成一根半竹节AB纱。由于经过了集聚槽的集聚，有效控制了聚酰亚胺、山羊绒纤维在纱线中的毛羽，降低细纱飞花与断头，提高纱线品质，而且A、B两根纱体更加光滑，AB纱结构与半竹节特征显著。聚酰亚胺粘胶山羊绒半竹节AB纱细纱工序的主要工艺参数：锭速12 000 r/min，罗拉隔距22 mm×26 mm，钳口隔距块3.0 mm，捻系数340，PG1 4254型钢领，772 2/0#钢丝圈。试纺中络筒设备为1332MD型络筒机，采用了金属槽筒与电子清纱器。络筒工序的工艺参数：槽筒速度500 m/min，张力片质量7.2 g×2。电清工艺参数设置：S 250%×6.0 mm，L 40%×50 cm，T -50%×40 cm。5 产品性能测试通过试纺得到聚酰亚胺/粘胶/山羊绒40/40/20 18.5 tex半竹节AB纱，并对该纱线的百米重量、强伸性能、捻度以及保暖性能分别进行了测试。纱线的主要质量指标：实际号数18.2 tex，百米重量CV 3.5%，断裂强度17.6 cN/tex，强力CV 9.3%，断裂伸长率9.3%，纱线实际捻度74.9捻/10 cm，捻度不匀率4.6%。为了测试聚酰亚胺粘胶山羊绒半竹节AB纱的保暖性能，利用所纺纱线试织经密433.1根/10 cm、纬密315.0根/10 cm的平纹织物，编号为1，并以相同线密度的纯棉纱试织了经纬密和组织相同的对比用织物，编号为2。依据 GB/T 11048—2008《纺织品 生理舒适性 稳态条件下的热阻和湿阻的测定》，在YG（B）606N型纺织品热阻测试仪上进行织物的保暖性能测试，测试结果见表1。测试结果表明：聚酰亚胺粘胶山羊绒面料的保暖性能显著提高，其热阻值为纯棉织物的1.88倍，保暖性优异，适合应用于保暖产品。.T001表1织物保暖性能测试编号热阻/m2·K·W-1克罗值/clo热导率/W·（m·K）-1传热系数/W·(m2·K)-110.023 170.152 800.003 2043.18820.012 310.070 230.007 8681.2356 结束语在聚酰亚胺、粘胶与山羊绒混纺半竹节AB纱的开发过程中，聚酰亚胺与山羊绒两种纤维虽然经过预处理后再分别与粘胶纤维混纺，但是聚酰亚胺仍然存在梳棉成网困难、断条落网等现象，而山羊绒纤维过于蓬松导致纺纱过程中棉网破损、飞花等情况较多。在细纱工序中，由于两根粗纱都是单区牵伸，粗纱的捻度不能过大，否则会出现牵伸不开问题，特别是在竹节段尤其严重。为了纺纱生产顺利，减少静电与飞花，生产环境的相对湿度一般要控制在55%~65%之间，有利于产品质量的稳定。