介绍了转杯纺纱机纺复合纱的原理，对FA601型转杯纺纱实验机进行改造纺制了棉氨纶包芯纱。经成纱性能测试与成纱结构电镜照片分析，转杯纺包芯纱质量指标达到纺织行业标准的技术要求，成纱中氨纶丝与短纤纱相互交缠呈股线状。
0 引言转杯纺纱技术由于其高速高产、大卷装、短流程的特点，成为仅次于环锭纺纱技术的一种较为成熟与广泛应用的新型纺纱技术。特别是近十年来发展尤为迅速。但转杯纱存在强力较低、断裂伸长较小的缺陷，如将化纤长丝与短纤维进行复合纺纱可望解决这一问题。
几乎在转杯纺纱技术诞生的同时，就有人提出了利用转杯纺纺制包芯纱的方法，这一思想最早见诸于1967年捷克斯洛浅克№124．508专利。在此后相当长的一段时间内，它被搁置一边，人们没有对其进行深入研究，直到20世纪80年代初，这项技术又重新引起人们的重视。由捷克斯洛伐克的ELITEX Cerveny Kostelec公司研制的BD200 SCE-T型包芯转杯纺纱机在ATME＇82上展出。2002年瑞士Rieter公司推出了BT904型包芯转杯纺纱机，包芯转杯纺纱技术再次被纺织行业所关注。
转杯复合纺纱技术的原料适应性很强，短纤组分可以是棉等天然纤维，也可以是粘胶等化学纤维，只要是适用于常规转杯纺纱的原料都可以：而长丝组分则可以是普通长丝，也可以是弹力丝。转杯纺复合纱兼具转杯纱和复合纱的优点，具有结构稳定、条干不匀率低和毛羽少的特点，且生产率高、工序比环锭纺短。转杯短纤纱与长丝纱复合，克服了转杯纱强力低的弱点，在纺纱中连续长丝将不被加捻，从而没有捻缩，因此转杯纺复合纱更有可能保持来自长丝部分的强力和它的整个长度。另外转杯纺复合纱的毛羽与环锭复合纱相比要低，蓬松度则要高于环锭复合纱。由于不需经过粗纱和后道络筒工序，使转杯纺复合纱的生产成本大大降低。转杯纺复合纱还有一个重要的特点，那就是它可以加工成大卷装，与加工成管纱的环锭复合纱相比，在后道工序中减少了接头。
国内关于转杯复合纺纱技术的研究还刚刚起步，笔者对FA601型转杯纺纱实验机进行改造使之可纺短纤长丝复合纱，并对纺制的棉氨纶包芯纱进行了物理性能测试。
1 转杯复合纺纱原理及机器改造
转杯复合纺纱技术的基本思想就是使用转杯空心锭子，所谓转杯空心锭子是指具有轴向通孔的转杯轴。在不改变其原有纺纱装置的基础上，在FA601型自排风式转杯纺纱实验机上加装了一套氨纶丝积极喂入装置。氨纶丝退绕采用积极退绕方式可保证氨纶丝从大筒子到小筒子时的牵伸倍数是一致的，这样可有效克服自由退绕时牵伸倍数随筒子大小变化的缺点。转杯复合纺纱原理见图1。
积极送出的氨纶丝通过安装在机架上的导丝罗拉后，在转杯高速回转产生的负压作用下，被吸入额外加装的导丝管内。导丝管为一空心钢管，具有一定的刚度，为了方便开始纺纱时氨纶丝的接头操作，需要将导丝管预弯曲，固定在纺纱机上，并穿过转杯轴的轴向通孔延伸至转杯内，与转杯轴平齐。导丝管外径必须小于转杯轴轴向通孔直径。氨纶丝在气流输送下沿着导丝管被引入转杯内，再与外包纱复合后直接从引纱管中引出。
外包纱(普通转杯纱)的形成则与常规纺纱相同，首先把喂人的纤维条用分梳辊开松成单纤维，使之形成自由端；经分梳后的单纤借助气流作用被输送到高速回转的转杯凝聚槽内，并在凝聚槽内形成凝聚须条。该凝聚须条随同转杯高速回转而加捻成纱，短纤维纱在加捻的过程中包缠到由转杯空心锭子输入的芯纱上，从而形成复合纱，再由引纱罗拉引出，直接绕成筒子。
图2为加装的氨纶长丝退绕机构的传动示意图，长丝退绕罗拉R1、R2同向同速回转，其转速通过单独的变频器控制。定义氨纶丝的牵伸倍数为卷绕罗拉线速度与长丝退绕罗拉线速度的比值。通过改变变频器I的频率就可以改变长丝退绕罗拉速度，从而控制氨纶丝的牵伸倍数。
从以上分析可以看出，转杯复合纺纱技术保持了常规转杯纺纱系统的绝大部分设计特征，也保持了它原来纺制常规转杯纱的功能。转杯复合纺纱系统与常规转杯纺纱系统相比，主要不同是：(1)增加了长丝筒子架；(2)增加了长丝退绕传动装置；(3)增加了导丝管；(4)使用了转杯空心锭子。
2 纺纱试验与性能测试
根据上述原理，我们对FA601型转杯纺实验机进行了改造，并利用它纺制了57．36 tex及37．45 tex棉氨纶弹力复合纱。试验中，选用21g／5 m棉条为外包短纤纱原料、77 dtex氨纶长丝为芯纱原料；转杯速度为36 000 r／min，分梳辊速度为 7500 r／min，57．36 tex复合纱设计捻系数为460，氨纶长丝的牵伸倍数为3．5倍；37．45 tex复合纱设计捻系数为490，氨纶长丝的牵伸倍数为3．0倍。
表1中列出了棉氨纶包芯纱的性能测试结果。其中,测纱线号数时采用YG086型缕纱测长仪，摇纱张力为12 cN／tex±0．2 cN／tex；纱线断裂强度和断裂伸长率采用XL-1纱线强伸度仪测试，预加张力为1．0 cN／tex±0．1 cN／tex；纱线条干CV、粗节、细节和棉结数等指标使用Uster Tester 3型测试仪测试，测试速度为200 m／min；捻度采用Y331A型纱线捻度仪测试，预加张力为0．5 cN／tex±0．05 cN／tex。另外，为了进行比较，在表1中还给出了纺织行业标准《棉氨纶包芯本色纱》中梳棉氨纶包芯本色纱优等品的相应技术要求。
由表1可以看出，使用改进的转杯纺纱机生产的弹力复合纱强度分别为10．78 cN／tex和11．41 cN／tex，高于标准要求，强力不匀也比标准要低，达到了优等品评定的要求。
57．36 tex转杯纺包芯纱的百米重量差异较小，百米重量变异系数为1．3，符合标准中不大于2．5的要求。对于37．45 tex复合纱来说，由于纱线变细，其百米重量差异等性能指标有所恶化。
Uster条干CV和其他纱疵指标也较为理想，这表明转杯复合纺纱过程对纱线均匀度和纱疵没有负面影响。
从测试结果看，采用改进的转杯纺纱机纺制出的弹力复合纱的质量水平能达到行业标准要求，可以满足织造的需要。
3 转杯复合纱的纱线结构
为了进一步优化纺纱工艺，提高纱线质量，我们使用JSM-5600LV型扫描电子显微镜对转杯复合纱的纱线结构进行了初步研究。
图3为57．36 tex转杯纺包芯纱的纵向放大图。从图3可以看出，氨纶长丝并没有完全被短纤纱所包覆，而是与短纤纱相互交缠出现，形似股线，这可能是由于采用的氨纶长丝牵伸倍数还较小的原因(氨纶丝预牵伸倍数为3．5倍)。在小张力下，氨纶长丝还处于弹力松弛状态，从而在短纤纱加捻过程中与之交互包缠。
4 结束语
通过采用空芯锭子转杯以在常规转杯纺纱机上实现复合纱的纺制是可行的；从纺制的棉氨包芯纱质量指标来看，均能达到纺织行业标准的技术要求。另外，通过对纱线结构的研究可以看到，在氨纶长丝牵伸倍数较小的情况下，氨纶长丝和短纤纱交互包缠，呈股线状。纺纱工艺的进一步优化，氨纶长丝牵伸倍数对纱线结构的影响将是我们下一步的研究重点。