粘胶纤维由于具有良好的性能一直为人类所使用。以前因为纺纱技术的局限性，其主要应用于传统的环锭纺和转杯纺。随着科技的发展，诞生了新的纺纱技术。其中具有代表性的便是喷气涡流纺［1］。其原理就是利用空气涡流作用，使纤维束开松成单根状态在喷气涡流管内凝聚加捻成纱。现阶段国内外主要研究了喷气涡流纺纺粘胶纤维的工艺，而对粘胶本身的几何形态是否适用于喷气涡流纺的研究较少。本研究从粘胶纤维的长度和细度两方面进行了试验［2］，不同长度和细度的纤维经过涡流纺加捻成纱线，再通过测试纱线的断裂强力、毛羽指数、条干均匀度等指标，采用灰色近优综合判定的方式来寻找最佳的粘胶纤维成纱长度和细度，并使用SPSS Statistics 22.0软件对纤维长度、纤维细度和成纱强度三者之间的相关性进行检验，最终探究出最适合喷气涡流纺的粘胶纤维几何模型。1 喷气涡流纺纱线结构喷气涡流纺具有纺纱流程短、生产效率高、设备自动化程度高等优势［3］。在投入使用之后，引起了国内外纺织企业的广泛关注。由于喷气涡流纺是一种通过气流对纤维进行加捻的自由端纺纱方式，纺成纱线一般由外层纤维与内层纤维两部分组成，内层大约30%的平行纤维并没有被加捻，由外层被加捻的短纤维包覆成纱［4］。基于喷气涡流纺的纺纱原理，利用SOLIDWORKS 2020模拟软件建立喷气涡流纺纱线理想模型，见图1。.F001图1喷气涡流纺纱线的理想模型由图1可以看出，喷气涡流纺纱线内层存在平行纤维。这是由于喷气涡流纺是一种通过气流加捻的自由端纺纱方式，在加捻过程中须条的尾部纤维在涡流场的作用下产生定向移动，但纤维头端并未完全加捻，作为无捻度的纱线内层平行排列而被外层纤维所包覆，以此形成了一种喷气涡流纺纱线独特的包缠结构。2 喷气涡流纺粘胶纤维长度和细度的测试粘胶纤维的长度和细度对成纱质量有很大的影响。纱线的质量指标是一个灰色系统［5⁃6］，但纤维的长度、细度与纱线的质量之间的关系缺乏明确的物理模型。为了更加准确地建立最优粘胶纤维几何模型，本研究采用灰色近优综合判定的方式来寻找最佳的粘胶纤维长度和纤维细度。2.1　长度优化测试选取山东雅美科技有限公司的32 mm、34 mm、36 mm、38 mm、40 mm等5种粘胶纤维，纤维规格见表1。经过开松、梳棉、并条（两道）、纺纱等工序纺制14.8 tex粘胶纱线。.T001表1试验用粘胶纤维规格纤维长度/mm干态断裂强度/（cN·dtex-1）湿态断裂强度/（cN·dtex-1）纤维细度/dtex超长纤维率/%含油率/%白度/%回潮率/%322.541.251.330.30.3288.19.9342.511.251.330.30.2488.07.2362.481.251.330.30.2987.910.9382.501.251.330.30.3487.910.5402.401.231.330.30.2588.211.92.1.1　开松工艺粘胶纤维具有整齐度好、短绒率低、含杂率低等特点。采用FK⁃500型双单元开松机。工艺参数：锡林速度480 r/min，给棉罗拉转速12 r/min，给棉罗拉与锡林间隔距0.3 mm，风扇速度1 235 r/min。2.1.2　梳棉工艺梳棉工序遵循“充分梳理，加强转移”的原则，采用A186H型梳棉机，锡林与刺辊的速度应适当降低，以减少刺辊返花和棉结产生。为提高棉网质量和清晰度，适当增加锡林与盖板隔距，防止纤维缠绕锡林堵塞盖板。工艺参数：锡林速度330 r/min，刺辊速度800 r/min，道夫速度25 r/min，盖板速度224 mm/min，刺辊锡林隔距0.18 mm，生条定量20.2 g/5 m。锡林道夫隔距0.13 mm，锡林盖板五点隔距0.25 mm、0.23 mm、0.23 mm、0.23 mm、0.25 mm。2.1.3　并条工艺并条工序是纺纱过程的关键工序，通过并条可以将粘胶纤维充分混和，改善棉条不匀率，从而提高纱线质量。两道并条均采用FA302型并条机，熟条定量18.27 g/5 m，并合根数5根，牵伸5.8倍。2.1.4　纺纱工艺本次纱线纺制过程均在山东高密元信纺织有限公司进行，采用Vortex3型喷气涡流纺纱机。集棉器规格8 mm，空心管内径1.4 mm，纺纱速度320 m/min。卷绕比0.98，超喂比0.96，纺纱气压0.45 MPa。2.1.5　结果及分析采用YG061F型纱线拉伸强力测试仪、YG172C型纱线毛羽测试仪、USTER ME6型条干测试仪分别测出纱线的强力、毛羽、条干等基本成纱质量，进而选出适合喷气涡流纺粘胶纤维的最优长度。首先，统计纺纱测试结果，见表2；然后列出成纱质量关于不同纤维长度方案的白化灰矩阵［7］，见式（1）。.T002表2纺纱试验结果纤维长度/mm断裂强度/（cN·tex-1）断裂伸长率/%毛羽指数/（根·m-1）条干CV/%细节/（个·km-1）粗节/（个·km-1）3213.955.939.2322.482 2755803414.737.005.0720.751 8385903616.816.897.0319.491 5313893816.816.802.1217.879003254012.955.181.9819.20973449        ⊗R6×5=13.9514.7316.8116.8112.915.937.006.896.805.189.235.077.032.121.9822.4820.7519.4917.8719.202 2751 8381 531900973580590389325449 （1）式中：第1、2、3、4、5列分别是32 mm、34 mm、36 mm、38 mm、40 mm纤维方案。第1、2、3、4、5、6行分别是断裂强度、断裂伸长率、毛羽指数、条干、细节、粗节数值。然后，把上述白化灰矩阵映射到［0，1］区间，列出相应的灰色近优白化灰矩阵，见式（2）。根据式（3）计算各方案的近优度。⊗'R6×5=0.829 90.876 3110.767 90.979 70.830 00.843 30.854 410.214 50.390 50.281 60.933 910.794 90.861 20.916 810.930 70.395 60.489 70.587 810.924 90.560 30.550 80.835 510.723 8 （2）Sj=16∑i=16⊗'ij （3）式中：i为矩阵行数，j为矩阵列数。由上述公式可以得出，32 mm纤维的近优度值为0.629 2，34 mm的近优度值为0.666 4，36 mm纤维的近优度值为0.744 2，38 mm纤维的近优度值为0.964 7，40 mm纤维的近优度值为0.891 2。即喷气涡流纺粘胶纤维所得纱线的长度近优排列（从优到劣）为38 mm40 mm36 mm34 mm32 mm。通过灰色近优判定的方法分析，38 mm粘胶纤维喷气涡流纺纱线的近优度值为0.964 7，最接近1。综合考虑，38 mm粘胶纤维最适宜于喷气涡流纺，其次为40 mm粘胶纤维，虽然在断裂强度与条干均匀度方面稍微有所下降，但其毛羽指数要低于38 mm纤维纺成纱线，存在一定可取性。在实际生产中运用这一特点可以生产具有一定针对性的产品，如对毛羽要求较高，但对纱线强力要求不是很高的情况下可以尝试加大粘胶纤维的长度，来减少毛羽。36 mm粘胶纤维虽存在白度“1”，但其毛羽指数过大，不适合后续的加工过程。从现有试验来看，32 mm、34 mm、36 mm的粘胶纤维不太适用于喷气涡流纺。2.2　细度优化测试本次试验采用的粘胶纤维同样来自山东雅美科技有限公司，细度分别为1.33 dtex，1.44 dtex，1.55 dtex，1.67 dtex，2.00 dtex，纤维规格见表3。纺纱工艺及参数设置同2.1，进而选出适合喷气涡流纺的粘胶纤维最优细度。首先，统计纺纱测试结果，见表4；然后列出成纱质量关于不同纤维细度方案的白化灰矩阵，见式（4）。.T003表3不同细度粘胶纤维规格表纤维细度/dtex干态断裂强度/（cN·dtex-1）湿态断裂强度/（cN·dtex-1）纤维长度/mm超长纤维率/%含油率/%白度/%回潮率/%1.332.201.25380.30.3487.910.51.442.441.22380.30.2887.810.51.552.371.21380.30.2887.97.91.672.361.22380.30.2886.911.92.002.371.21380.30.2388.39.3.T004表4纺纱试验结果纤维细度/dtex断裂强度/（cN·tex-1）断裂伸长率/%毛羽指数/（根·m-1）条干CV/%细节/（个·km-1）粗节/（个·km-1）1.3313.955.932.1217.879003251.4413.235.522.1421.832 5406601.5514.536.252.0419.291 2893921.6714.505.622.8622.482 2695662.0012.715.175.6025.132 018659         ⊗R6×5=13.9513.2314.5314.5012.715.935.526.255.625.172.122.142.042.865.6017.8721.8319.2922.4825.139002 5401 2892 2692 018325660392566659 （4）式中：第1、2、3、4、5列分别是1.33 dtex、 1.44 dtex、1.55 dtex、1.67 dtex、2.00 dtex纤维方案，第1、2、3、4、5、6行分别是断裂强度、断裂伸长率、毛羽指数、条干、细节和粗节数值。然后，把上述白化灰矩阵映射到［0，1］区间，列出相应的灰色近优白化灰矩阵，见式（5）。⊗'R6×5=0.960 10.912 410.997 90.874 70.871 80.931 50.827 20.919 910.912 30.952 310.713 30.364 310.818 60.926 40.794 90.711 110.354 30.871 80.796 70.445 910.541 70.828 10.574 20.493 1（5）根据公式（3）计算各方案的近优度，可得1.33 dtex纤维的近优度值为0.956 7，1.44 dtex纤维的近优度值为0.748 3，1.55 dtex的近优度值为0.910 0，1.67 dtex的近优度值为0.798 3，2.00 dtex纤维的近优度值为0.646 7。分析可知，不同细度的粘胶纤维可纺性优先等级为1.33 dtex1.55 dtex1.67 dtex1.44 dtex2.00 dtex。整体而言，1.33 dtex粘胶纤维是最优选择，但在分析过程中起主导因素的是纱线条干均匀度部分，在纱线强度以及毛羽指数方面最优的纤维是1.55 dtex。通过本次试验，针对实际生产，若对喷气涡流纺纱线强力有所要求，可以选择1.55 dtex的粘胶纤维，此细度的粘胶纤维所纺成纱线在力学性能与纱线毛羽指数等方面较其他细度纤维有明显优势；若对喷气涡流纺纱线条干均匀度指标有较高要求，可以选择1.33 dtex粘胶纤维，此细度粘胶纤维所纺纱线条干均匀，纱线粗节细节等指标均较佳。3 模型的构建根据以上试验数据分析，得出了最佳的纤维长度与纤维细度。而要具体得出在喷气涡流纺加捻过程中的最佳成纱理想纤维模型，还需验证两者之间是否存在交互作用。本研究采用SPSS Statistics 22.0软件进行相关性检验。由于相关性检测需要3个自变量。成纱强度作为纱线质量指标之一，在实际的生产过程中起到重要的作用。因此，选择上文中测得的最优长度38 mm粘胶纤维，与最优细度1.55 dtex粘胶纤维作为置信水平，分别选择上梯度与下梯度的粘胶纤维水平作为试验组方案，共9种纤维模型，测试出9种纤维喷气涡流纺纱线的成纱强度。此三者作为相关性分析的自变量，将9种纤维模型的灰色近优综合判定灰白度作为因变量，从而分析四者之间两两相关以及总体相关性，具体数值见表5。.T005表5SPSS灰白度测定性能表纤维长度/mm纤维细度/dtex成纱强度/（cN·tex-1）灰白度361.3316.810.912 1361.5514.300.871 5361.6714.250.801 3381.3316.810.997 5381.5514.531381.6714.500.713 5401.3312.950.573 7401.5511.870.591 6401.6710.350.442 5回归分析用于研究X（自变量）对Y（因变量）的影响关系。回归分析之前，可使用箱盒图查看是否有异常数据［8］，或使用散点图直观展示X和Y之间的关联关系；回归分析之后，可使用正态图观察和展示保存的残差值正态性情况，或使用散点图观察和展示回归模型异方差情况（残差与X间的散点完全没有关系则无异方差）。将粘胶纤维长度、纤维细度作为自变量，成纱强度作为因变量，对相关数据进行Pearson相关性检验，检验结果：成纱强度和纤维长度之间的相关系数为-0.699、P值为0.036 0（0.05），成纱强度和纤维细度之间的相关系数为-0.533、P值为0.013 9（0.05）。可以得出：成纱强度和纤维长度、纤维细度之间有着显著的相关关系。验证以上因变量相关性之后，将9组喷气涡流纺纱线灰白度作为因变量，对数据进行线性回归分析，线性回归分析结果见表6，方差分析见表7，得出的回归方程见式（6）。.T006表6线性回归分析结果 （n=9）模型非标准化系数B标准误差标准化系数BetaPVIF常数-0.3482.4740.089 4纤维长度-0.0090.041-0.0810.082 83.154纤维细度0.1820.3980.1370.066 62.255成纱强度0.0850.0400.8980.084 04.408.T007表7方差分析项目平方和自由度均方差F值P回归0.25430.0856.7510.033残差0.06350.013H=-0.348-0.009d+0.182S+0.085F （6）式中：H为纱线灰白度，d为纤维长度，S为纤维细度，F为纱线断裂强度。从表6可知，P0.05，表明与正态分布无差异，即符合正态分布，可以构建线性回归方程；VIF10，表明该模型没有多重共线性问题，此模型构建良好。从表7可知，该模型通过F检验（F=6.751，P=0.0330.05），说明建立的回归方程是显著的。经计算，线性回归的相关系数为0.802，说明建立的回归方程拟合度较好，意味着纤维长度、纤维细度、成纱强度可以解释灰白度的80.2%变化原因，剩余的19.8%可能是受纤维的其他性能以及纺纱工艺影响所致。根据公式（6）计算，成纱质量最优的纤维为细度1.55 dtex、长度38 mm的粘胶纤维。4 结语为建立喷气涡流纺粘胶纤维可纺性最优化纤维模型，采用SPSS软件进行相关性分析。量化评定纱线质量综合指标为纱线质量灰白度，并将其作为因变量，自变量选取粘胶纤维长度、粘胶纤维细度以及成纱强度。通过线性回归分析可知，纤维长度、纤维细度、成纱强度与喷气涡流纺纱线质量灰白度之间存在显著关系，灰白度与纤维长度呈负相关，与纤维细度呈正相关，与成纱强度呈正相关。纤维长度、纤维细度、成纱强度可以解释灰白度的80.2%变化原因。根据纤维长度、纤维细度、成纱强度与纱线灰白度之间的模型公式计算得出粘胶纤维喷气涡流纺可纺性最优纤维规格为38 mm×1.55 dtex。