色纺纱织制的面料不仅仅只是穿着舒适、鲜明，更兼具许多功能性特色，可满足人们越来越个性化的穿着要求。色纺纱是采用纤维先染色后纺纱的一种新颖纱线，它颠覆了长期以来采用先纺纱后染色再织造的传统工艺［1］。但市场上有色纤维种类繁多，生产不同规格的色纺纱线给生产企业的管理与质量控制带来很多困难，既要防止有色纤维混入其他品种，还要确保生产工艺顺畅，混和效果优良。本研究采用黑色石墨烯改性莫代尔纤维（以下简称石墨烯纤维），以生产莫代尔纤维/石墨烯纤维 85/15 9.8 tex集聚纱为例，探讨生产色纺纱的纺纱工艺［2］。1 原料的选择在常规有色纤维中，根据用户对质量的需求，我们一般选择规范企业生产常用规格、断裂强度适中、回潮率稳定、色度单一的有色纤维［3］。采用常规有色纤维生产的混纺纱，色差小，强力CV小，布面色泽视觉感好。本研究例举品种原料主要性能指标见表1。.T001表1原料主要性能指标原料（颜色）细度/dtex长度/mm回潮率/%断裂强度/（cN·dtex-1）断裂伸长率/%体积比电阻/（Ω·cm）莫代尔纤维（本色）1.303911.553.1212.031.16×108石墨烯纤维（黑色）1.333811.573.2411.253.59×1082 有色纤维的预处理有色纤维性能差异大，有的纤维可以直接在清棉生产，而许多纤维因其体积比电阻较大，需要对其做预处理（如防静电处理）方能正常生产，否则会在生产中产生静电而缠绕罗拉、胶辊等，如芳纶1313等纤维要通过抗静电剂FK⁃35来做预处理，而亚麻纤维则需要和麻油的处理来增加其适纺性能。当这些纤维经过处理后，方可与其他纤维混和堆包或单独堆包，经过清棉的抓取、开松、混和、排除部分短绒或杂质后，制成满足质量要求的卷，供梳棉机使用。在生产莫代尔纤维/石墨烯纤维85/15 9.8 tex集聚纱时，这两种纤维均不必做纺前预处理（如果有色纤维为石墨烯改性锦纶时，则必须要做纺前预处理），可以直接独自堆包打卷，也可以按比例混和堆包打卷。3 混和方式在生产色纺品种之前，首先要根据订单量的多少、各纤维的特性（纤维回潮、扭曲度等）、个别纤维的适纺难度及梳棉工序分梳纤维时的状况等，来确定更合适的混和工艺［4］。做好色纺纱的关键点就是如何将有色纤维与其他的纤维混和均匀，以达到分梳顺畅、生产便捷、质量达标的要求，使色织布面的色纤维分布均匀，布面棉结或短粗节少。在常见的混纺品种生产中，一般为清棉圆盘内混和（包混）与并条导条混和（条混），但对于色纺纱品种，为达到混和均匀的效果，在没有专门的有色纤维混和设备、或专门的打样机的条件下，我们根据生产订单量及订单质量要求、品种适纺难易程度等，常采取以下几种混和方式。3.1　包混小批量打样生产时，可由人工将两种或多种纤维按比例堆入圆盘内，如果纤维总投入量少（200 kg左右），采用人工混和后直接堆包打卷生产；投入纤维量较多时，人工混和费力耗时，且不易混和均匀时，可由抓棉机抓取盘内均匀堆放的各色纤维，并进行打包后再堆入圆盘内，然后进行正常打卷生产。包混多用于纤维性能差异较小或中粗号混纺品种。若莫代尔纤维/石墨烯纤维 85/15 9.8 tex集聚纱采用这种混和方式生产时，因各纤维特性有差异，混和卷在梳棉分梳状况不太好，如棉网清晰度差等。所以大批量生产莫代尔纤维/石墨烯纤维 85/15 9.8 tex集聚纱时，为提升包混卷的棉网质量，我们并不采取直接包混，而是对这两种纤维采取各自堆包打卷，再制成生条的工艺，即按下面的条混方式进行生产。3.2　条并精工序混和不论是对于棉型精梳机还是化纤型精梳机，当采用条并精工序混和方式生产有色纤维时，将有色纤维与其他纤维先经条并卷工序混和后，再经精梳工序分梳混和，做成含有色纤维的精梳条。该混和方式仅用于特殊纤维的品种，一般使用的不多。3.3　条混条混作为常见的混和方式分为两种：一是直接混和，即将两种或多种纤维生条按比例在并条头道直接并合混和，在经2道~3道（或更多道）并合做成熟条；二是渐进递增混和，即先将要混和的部分有色纤维生条与主导纤维生条先预混做成预并条，然后将其与主导纤维生条再经两道并合，做成熟条。如批量生产莫代尔纤维/石墨烯纤维85/15 9.8 tex集聚纱时，将莫代尔纤维与石墨烯纤维各自堆包生产打成卷子，经梳棉制成不同定量的生条，分别采取以下两种混和方式：一是直接混和方式，即头并用6根莫代尔纤维生条和1根石墨烯纤维生条上机混和；二是渐进递增混和方式，即预并用5根莫代尔纤维生条和3根石墨烯纤维生条制成预并条，头并再用4根莫代尔纤维生条和3根莫代尔纤维/石墨烯纤维预并条再进行混和。条混中的直接混和操作简单，但并合道数较多，易增加并合时的纱疵；而渐进递增混和方式的操作稍显麻烦，但混和更均匀。生产莫代尔纤维/石墨烯纤维 85/15 9.8 tex集聚纱时，通过观察两种条混方式纱线的纤维分布形态，发现直接混和的粗纱与细纱表面偶有或白或黑的纤维集聚，即混和不匀现象。因此对于该品种，我们逐步由直接混和方式改为渐进递增混和方式，混和的均匀性得到了保证。3.4　包混加条混的混和对于两种纤维在混纺比例相差较大时，可以先将占比例较大的部分纤维与另一种纤维在圆盘内按比例堆包、打卷制成混和生条，占比例大的另一部分纤维也单独打卷制成生条，然后将这两种生条再在并条机上按比例进行混和，以达到混和均匀的效果。如采用这种混和方式生产莫代尔纤维/石墨烯纤维 85/15 9.8 tex集聚纱时，先将莫代尔纤维与石墨烯纤维按60/40的配比在圆盘内堆包打卷，制成混和卷子，再经梳棉做成混和生条，先预并一道；而另一部分莫代尔纤维也单独打卷做成生条，该生条与前述预并混和条再在并条机上按照设计并合数进行3道~4道混和，从而达到85/15的混纺比。采用这种混和方式时，要求在清棉圆盘内不同纤维种类堆包务必要均匀排放，还要将开始和快结束时生产的卷子与中间生产的卷子分开放置，分开做成生条，然后在预并时，将有色差的生条按颜色深浅搭配并合。这种混和方式的混和效果较好，但操作时的工作量很大且麻烦，多适于小批量色混纺订单。因此，大批量生产莫代尔纤维/石墨烯纤维 85/15 9.8 tex集聚纱时，不宜采用该混和方式。综上所述，色纺纱的混和方式：一是包混，主要针对打样品种、纤维适纺难度大的品种或纤维特性接近的中粗号纱品种，混和过程简单但影响分梳效果；二是条并精工序混和，适用于部分需要经过精梳的色纺纱品种，其混和流程长，混和均匀，但品种生产受限；三是条混，可以采用直接混和，即将两种及以上纤维的生条在并条机上直接混和，混和过程简单但混和不太均匀；也可以采用渐进递增混和，其混和过程稍麻烦但混和均匀，大多数品种均按条混方式生产；四是包混加条混，适合生产两种纤维配比差异较大的且订单量较少的品种，混和过程麻烦但混和均匀。4 生产工艺要点及相关参数的选择在生产色纺纱品种过程中，因各纤维特性的差异，导致各工序的生产工艺也各有差异，但关键要素就是通过实施合理的生产工艺［5］，达到混和便利、开松容易、分梳顺畅、并合有序、牵伸合理、色差均匀、质量上乘的效果。具体生产工艺流程及相关工艺参数如下。4.1　清棉工序无论是包混还是条混，在第一道工序生产色纺品种时，以莫代尔纤维/石墨烯纤维85/15 9.8 tex集聚纱为例，A002D型抓棉机的打手转速基本固定在950 r/min左右，且采用短流程，即A002D型抓棉机→A036型豪猪开棉机→A076型成卷机。为便于开松纤维并避免纤维损伤，A036型豪猪开棉机选用梳针打手，转速一般设定在420 r/min，在凝棉器风压保证供应畅通的条件下，清棉车间的相对湿度控制在65%上下，有色纤维卷的正卷率必须达到100%，并视生产量的多少，确保重量不匀率在1.3%以内。4.2　梳棉工序梳棉工序是做好色纺纱的关键工序，将杂乱无序的有色纤维分梳成有序的单纤维状，梳棉机的设备状况、工艺上车参数设置等显得尤为关键。为使单纤维状的生条条干均匀，质量稳定，首先是在状态良好的机台上使用合适的锡林、道夫及盖板针布。如纯纺石墨烯纤维时，因其纤维较细，断裂强度较低，为提高棉网清晰度，减少纤维受损，控制生条短绒率，我们选择锡林针布型号AC2030×1740，道夫针布型号AD4030×01890，盖板针布型号MCH52；在工艺上采取“收紧隔距，适度分梳，降低速度”的原则，即适当加大握持分梳隔距，给棉板与刺辊隔距放至0.46 mm；减小自由分梳隔距，锡林与活动盖板隔距做到0.23 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.20 mm、0.23 mm；设计的生条干定量为18 g/5 m，锡林转速290 r/min，刺辊转速580 r/min，在相对湿度偏大（约60%）的环境下，石墨烯纤维的棉网可达到一级，棉结不超过4粒/g，生条短绒率控制在3%以下。4.3　并粗工序并粗工序是影响成纱条干与纱疵的重要工序。对于色纺纱的混纺并合，一方面先对有色纤维生条进行预并，即通过调整有色纤维生条的定量，达到与其他纤维并合后的混纺比和降低重量不匀率的目的；另一方面，通过多道并合，将色差不一致的条子进行搭配，达到每筒熟条色差均趋于一致的效果。在并条工序，从预并到其后几道并条的并合牵伸中，掌握的一般原则：总牵伸倍数大于并合根数；各道并条定量、后区牵伸倍数及罗拉握持距逐步递减，以提高并条内纤维的伸直度，减少后弯钩纤维；总的并条道数不宜过多，设计适宜的并条定量，并按中速开车。并条工序主要工艺参数见表2。.T002表2并条工序主要工艺参数项目机型干定量/［g·（5 m）-1］并合数/根总牵伸/倍后区牵伸/倍罗拉握持距/mm预并FA31119.088.301.87650×50×54头并FA31718.577.271.82149×52二并FA31718.088.371.66248×52三并FA306A18.088.191.35048×52在粗纱工序生产时，根据成纱号数，粗纱定量可偏轻设计，选择较小的后区牵伸倍数、隔距块及锭翼转速，重点要偏大控制胶辊的压力。为预防某种有色纤维的静电现象，要对胶辊进行必要的防静电处理。由于有色纤维之间的抱合普遍比本色纤维差，粗纱捻系数可偏大掌握，以减少生产中断粗纱及意外牵伸造成的粗细条。粗纱工序主要工艺参数：干定量4.5 g/10 m，后区牵伸1.2倍，锭翼速度600 r/min，捻系数75，隔距块5.0 mm。粗纱条干CV控制在5.0%以内，且确保无机械波。4.4　细纱工序对于色纺纱品种，无论是采用普通环锭纺还是集聚纺，首先是细纱车速的选择要低于同号数品种；然后根据色纺纤维的长度，确定细纱牵伸隔距和后区牵伸倍数，并选择适纺的钢领与钢丝圈型号。胶辊硬度选择邵尔A65度~邵尔A68度，即偏小掌握，以增加对纤维的握持。生产色纺品种时，胶辊极易染上纤维颜色，需缩短胶辊磨砺周期。此外，由于有色纤维的抱合力较差，牵伸区的罗拉、胶辊、上销等专件易积聚飞花，必须将揩车周期缩短至12天以内。细纱工序主要工艺参数：总牵伸46倍，后区牵伸1.15倍，前罗拉速度130 r/min，捻系数385，隔距块3.0 mm，使用PG1/2⁃3854型钢领。4.5　络筒工序色纺品种在络筒工序生产时，由于有色纤维大多数是改性纤维，为了生产安全，不建议用电容式电子清纱器，可安排在采用光电式电子清纱器的自动络筒机上生产，如选用洛菲电子清纱器。清纱参数设置要视纱疵情况或纱疵分布予以设定，适当降低车速，确保空气捻接结头正常，并最大限度地消除有害疵点。色纺纱与常规本色纺纱比较，纱疵中色结明显，为此需打开洛菲电子清纱器异纤深色中切浅色功能，切除色结，保证布面均匀，无明显纱疵。5 生产质量控制5.1　生产防护隔离如果从前到后有专设的色纺车间，就可以不做防护措施。而大部分企业在做非连续色纺纱订单或临时打样等时，为避免有色纤维混入其他纤维，就必须在各工序做好防护隔离。即从清棉设备开始，生产的机台与其他设备用帘子或彩条布隔开，生产中的卷子与机台上其他备用卷更要注意隔离，防止混色。5.2　生产前后的清洁在生产色纺品种前先做好设备清洁，而在每道工序完成色纺半制品后，就必须要对生产过的设备再做彻底清洁，其中最难清除干净的就是整台清棉设备。从A002型抓棉机到A076型成卷机，其管道内接口、各打手上的刀片与梳针、传动输棉帘子、罗拉轴头、墙板内壁等机件，都易缠黏上有色纤维，且数量多，做清洁时单靠清洁刷或气枪吹是很难干净的，必须组织保全工拆除管道、打手、帘子、罗拉等，像大平车拆车一样逐一地将其拆下来，再逐一的清扫干净，做完后再进行组装。当该设备生产其他纤维品种时，必要时可用同纤维的斩刀花、除尘花等堆入圆盘内，从抓棉机到成卷机反复过一至两遍，以便带走遗漏的色纤维。后续在梳棉到细纱各工序的机台都要清扫到位。卸下被染上色的胶辊、胶圈等牵伸传动件，换上新的机件，以确保生产其他品种时不被污染。5.3　质量测试对色纺纱品种在各工序半制品的测试，首先是半制品的实物质量检测，不仅包括棉网棉结的目测，还包括熟条的纤维伸直状态、粗纱的混和均匀程度及管纱表面的黑白棉结等；其次，在批量生产时，棉卷的重量不匀率及正卷率，梳棉到细纱各工序的定量务必按设计要求来控制，而并粗到络筒各工序的质量指标测试，可视有色纤维和条干仪的特性（是否为电容式），来酌情测试管纱与筒纱的主要质量指标，如含导电纤维的品种，就不必做条干CV。5.4　生产工艺的优化因色纺面料质量重在纱疵少、混和均匀，但在生产中存在订单量少的问题。如打样生产与批量生产，因其混和的工艺不同，生产的成纱质量也各有差异。因此，在生产前要根据订单量确定混和工艺路线，对不同的工艺路线要善于总结，并不断对其进行调整和优化，以达到相对最佳的工艺效果［6］。如做小样品种时，可通过自制的开松机，跳过清棉工序，直接经梳棉机制成生条，生产出的生条再经过预并，使其预并条达到设计定量标准，然后再与其他纤维进行条混，最终达到了质量要求，从而节省人力与物力成本。本研究生产莫代尔纤维/石墨烯纤维 85/15 9.8 tex集聚纱时，从最先的打样到后来的批量生产，我们均对生产过程进行跟踪和监控，对上机工艺进行多次优化，做完后再进行归纳和总结，最终将影响质量的混和工艺优化为条混的渐进递增混和方式。即两种不同的纤维原料各自堆包打卷制成生条，再将两种生条按“渐进混和，增加渗透”的方式进行混和，使熟条中的两种黑白纤维相互渗透，均匀分布，成纱质量及布面疵点大为改善。6 结语综上所述，生产色纺纱时，需要做好以下几个方面的工作，就可有效地提高色纺纱的品质，达到高档面料用纱的质量要求。（1）要根据各纤维的性能特征及品种适纺性、生产订单量等因素，确定是否需要对有色纤维进行纺前预处理，并选择适宜的纤维混和方式，确保混纺纱组分纤维混和均匀，这是做好色纺纱的首要条件。（2）通过优选各工序的工艺参数，做好混纺纤维的有效分梳和合理牵伸，这是做好色纺纱的重要因素。（3）生产现场的防护措施、生产过程的质量监控与检测，是保证色纺纱质量的有效手段。（4）各工序生产设备要保持良好的运行状态，纺专器材等要满足色纺纱的生产要求。（5）加强运转操作管理，按照清洁进度和清洁重点做好各生产机台的清洁工作。