包芯纱的特性、分类、纺制和产品开发

包芯纱的特性、分类、纺制和产品开发

刘荣清张伟敏

包芯纱从上世纪60年代中期生产，已有40余年历史。包芯纱的需求不断增加，品种层出不穷。据有关资料，全世界约有1千余万锭在生产包芯纱。预期每年还将增长20~30万锭。包芯纱获得市场的青睐，前景看好，经久不衰，是纺纱边缘品种的常青树。

由于包芯纱的广泛使用，USTER公司已在2007年发表了棉/氨97~90/3~10包芯纱的统计值。

1.包芯纱的特性：包芯纱是指通过芯纱和鞘纱组合的一种复合纱；一般以长丝为芯纱，短纤为外包纤维——鞘纱。其特点为通过外包纤维与芯纱的结合，可以发挥各自的优点，弥补双方的不足，扬长避短优化成纱的结构和特性。

一般短纤维与长丝及其织物性能的比较见表1

表1 短纤纱与长丝及其织物的性能对比

由此可见，一般长丝与短纤纱相比，具有条干均匀，强度高，伸长、弹性好等优点，适宜作包芯纱的骨干，使充分发挥成纱强力高、弹性好以及特殊长丝功能等特点。短纤是包芯纱的外包纤维，可充分发挥纤维的功能和表观效应，如新纤维的光彩美丽，纤维优良的吸水、吸湿性、耐热性、保暖性、柔软性、抗起球性等优良特长。两者择优结合就可生产一般短纤纱和长丝无法比拟的包芯纱。如弹力包芯纱，

高强度、高模量、耐高温的缝纫包芯纱，烂花包芯纱，中空包芯纱功能性，高功能包芯纱等。此外两种纤维的组合、包芯也常有利于可纺性和可织性，例如不锈钢导电纤维因有明火产生不能纺纱，但可用作芯纱制成包芯纱，同样能发挥导电和屏蔽电磁波功能。包芯纱可织性一般优于长丝。包芯纱配置两种纤维合适的混纺比例，也可以节省原料成本和纺纱成本。

2. 包芯纱分类

2.1 按产品用途分类

可分为缝纫用包芯纱、烂花布用包芯纱、弹力织物（包括针织物、机织物）包芯纱、花式包芯纱（如中空包芯纱、彩色包芯纱、赛洛菲尔包芯纱、竹节包芯纱等）、功能性、高性能织物包芯纱等。

2.2 按芯纱长丝分类

一般可分为刚性包芯纱和弹性包芯纱两大类，前者有涤纶、腈纶、维纶（包括水溶性维纶）、锦纶等，后者有氨纶、PTT纤维、PBT纤维、DOW XLA弹性纤维等。以氨纶使用最广泛。

2.3 按鞘纱纤维分类

通常棉、毛、丝、麻（包括苎麻、亚麻、大麻等）、彩棉等天然纤维；粘纤、MODAL、TENCEL、大豆纤维、牛奶纤维、竹浆纤维、涤纶纤维、腈纶纤维以及各种有色化纤均可用于包芯纱的包覆纤维。

2.4 按纺纱设备分类

目前环锭纺、转杯纺、摩擦纺、喷气纺等都可加装包芯纱纺纱装置，生产各类包芯纱。纺纱装置基本类同。

2.5 按长丝（芯纱）含量分类

长丝在包芯纱中含量是包芯纱主要指标，它对成纱性能和成本有很大的影响。一般长丝含量在10%以下称低比例包芯纱；10%~40%称中比例包芯纱；40%以上称高比例包芯纱。弹力包芯纱含量一般小于10%，在3%~5%，比例愈高，成本愈大。纯涤纶缝纫用包芯纱，芯纱比例达50~60%。烂花织物用芯纱的含量为40~60%，一般刚性包芯纱含量在20~40%。芯纱含量不能太高，是受制约的。理论上外包纤维的包覆宽度应大于芯纱表面的周长，否则会产生“露丝”的疵点。

2.5 按纺纱线密度分类

与传统纱线分类相同，包芯纱将32tex及以上划为粗特包芯纱，21~30tex称中特包芯纱，11~20tex称细特包芯纱。常纺包芯纱为16~70tex。

3包芯纱装置

两种包芯纱装置

包芯纱装置按喂入机构的不同，一般有两种形式

图1 为长丝管状卷装消极喂入型。其特点是长丝直接从卷装径向或者头端引出。结构简单，不需要设置传动机构，适用涤纶等刚性长丝。但要防止退绕时张力波动。为此需加装张力控制器。

图2为圆柱形卷装积极喂入型，如图2长丝由一对喂入辊摩擦传动筒纱喂入，适用氨纶等弹性长丝的喂入和圆柱形长丝的喂入。喂入辊与前罗拉间施加一定的牵伸倍数。

包芯纱装置安装、传动、张力和芯纱的定位

包芯纱装置一般加装在纺纱机架上，安装时注意操作方便，防止与原粗纱相碰。一般喂入卷装重3~5kg，一台机器的负荷要增加1.5t 以上，要控制纱架受力均衡，防止变形，必要时要加纱架支撑连杆。

积极喂入型喂入辊应采用重量轻，与长丝摩擦较大而耐磨的材料如铝合金等制成，以减少传动滑溜，并将表面涂色，与长丝形成反差较强的色差，便于识别“断丝”。

喂入辊一般由前罗拉经链轮、链条或齿形带传动，考虑两者牵伸倍数的变化，需加装传动带张力调整装置。新型包芯纱装置喂入辊采用变频电动机附减速箱直接驱动，无级变速，不用链条和齿形带，喂入牵伸可直观显示。

一般包芯纱喂入粗纱喇叭头固定（不横动），也有设计须条与芯纱能同步移动的横动装置，以改善胶辊的线状磨损。喂入长丝需确保加捻长丝成纱时置于须条的中心，为此需加装长丝导纱器，一般装在前罗拉上方。Sucssen公司设计特殊的陶瓷长丝导纱器，由前胶辊传动，可正确调整长丝进入前罗拉的定位，如图3。推荐采用图4的国产陶瓷张力控制器。

4.包芯纱纺制关键

4.1 芯纱定位要正确

芯纱长丝必须置放在前罗拉输出须条中间；由于加捻捻矩的作用，纺Z捻包芯纱时长丝位置应在中心偏左，纺S捻时应在中心偏右。

4.2 合适控制芯纱张力及预牵伸倍数

刚性长丝喂入型应设置导纱张力控制器，长丝喂入张力略大于须条的牵伸张力。Sucssen公司推荐纺一般纱张力为20cN。紧密纺纱为50cN。

弹性长丝喂入型的预牵伸倍数一般为2.5~4倍，需根据芯纱密度、产品强力和弹性需求设定。

一般芯纱线密度愈大，长丝含量愈高、成纱强力愈佳，芯纱预牵伸应愈大，但预牵伸过大容易产生断丝。

实际预牵伸对不同材料长丝、不同线密度长丝、长丝卷装的大小会产生变异；变异过大会产生包芯纱缩率和弹性的差异，形成疵品。实际预牵伸稳定直接影响成纱质量和线密度的稳定。

表2所示预牵伸的选用，可供参考。

表2 弹力包芯纱预牵伸的选用

4.3 优选捻系数

一般刚性包芯纱捻系数比普通纱大10%左右，常用捻系数范围350~400，弹力包芯纱捻系数比普通纱大10~20%，一般范围为350~400。棉型中空包芯纱如捻系数偏低，则鞘纱与芯纱结合松弛，强力偏低易产生露白纱。捻度过高容易产生缺芯纱，并形成熔丝困难。过高的捻度在织造时易产生纬缩小疵点以及纺织品纬斜。

4.4 防止出硬头

纺制包芯纱时，芯纱的引纱张力增加了前罗拉的引导力，因此如果前罗拉握持力不足，容易产生“出硬头”，鉴此必须调整纺纱工艺，采用加大前罗拉压力，增大钳口隔距，适当放大前中罗拉隔距等措施，减少牵伸力，防止前胶辊后向滑溜造成出硬头。

4.5优选钢丝圈

纺制包芯纱时钢丝圈的优选十分重要，一般长丝热熔性差，熔点较低，在钢丝圈的运行中易形成热损坏而断丝或磨损。造成疵纱及后加工断头。选型时应选择通道较宽畅，防止其通道与磨损处形成交叉而损伤长丝。钢丝圈调换周期可适当减短。刚性包芯纱推荐采用扁平形或半圆形截面钢丝圈，弹性包芯纱采用半圆形截面钢丝圈。前者型号可比传统细纱加重1~2号，后者宜比传统纱线减轻1~2号。

4.6包芯纱的定捻

定捻的目的是稳定成纱的捻度和弹性，防止织造生产过程中产生扭结及张力不匀，纬缩等。定型温度一般为85~90°。弹力包芯纱可

偏低掌握，过高的温度会影响包芯纱的强度和弹性。定型时间与真空度及温度有关，可酌定。

5包芯纱疵点及其防治对策（表3）

表3 包芯纱疵点及其防治对策

6包芯纱产品开发

常见包芯纱产品见表4

表4 包芯纱产品一览

由此可见包芯纱产品十分广泛，各种原料天然纤维、传统化纤、新型纤维、功能性纤维高性能纤维等都可应用。产品有关服装、家饰产业诸领域，涉及民用、军工各方面，并在不断发展中，前景看好。

7结语

随着人类文明进步和物质文化水平提高。纺织品需求日益旺盛。纺织品呈个性化、多元化、功能化的发展趋势。具有短纤维和长丝复合功能，优势互补的包芯纱能满足这方面的要求。专家预测：兼具长丝、短纤优势的面料将是未来大行其道的产品。包芯纱属中、高端产品，是棉、毛、丝、麻等各种纤维纺的边缘产品，具备较高的技术含量和较高的附加值，值得研究开发并不断创新。

本文汇集包芯纱现状，分析发展趋势；综合实践体会，论述产品特点和纺纱关键；旨在为已涉及包芯纱的同仁，提供发展信息，扩大

视野，开拓未来。对未研发包芯纱的同仁提供现状，展望未来，期待共同发展，不断创新。如有不当，敬请指正。

图1