20世纪以来,人类环保意识日益增强,普通天然纺织品加工过程中经漂白和印染后常残留较多的甲醛、合成染料等对人体有害的物质,而天然彩棉避开了传统加工工艺中的染色工序,研究和开发天然彩棉产品无疑是跨过国际纺织品贸易绿色壁垒的有效方法。但从目前的现状看,天然彩棉在传统纺纱过程中仍存在强力低、毛羽多及手感过软等问题,针对彩棉纱线所存在的缺陷,本课题希望采用新型纺纱工艺改善彩棉产品性能。喷气涡流纺是近几年来出现的新型纺纱,该纱线具有毛羽少、刚度大等显著特点,因此本课题采用该纺纱方法改善彩棉纱线性能。鉴于天然彩棉的品质特点,通过与白棉混纺的方式进行纺纱,采用80/20和15/85两种混纺比,同时设计环锭纺、转杯纺、喷气纺及喷气涡流纺四种纺纱方式,对彩棉纱线结构、性能及织物性能进行较全面的对比分析,旨在为彩棉新产品开发提供一些指导作用。本课题首先简要介绍了四种纺纱技术的基本原理,着重分析了喷气涡流纺成纱过程中螺旋喷丝针、空心纺锭等部件,主喷嘴压力、纺纱速度及前罗拉口到纺锭顶端距离等参数对喷气涡流成纱性能的影响。其次通过对喷嘴压力、纺纱速度及纺锭距离三个纺纱工艺参数进行二次通用旋转组合设计进行了回归试验,寻求彩棉喷气涡流纺纱的最佳工艺参数组合。试验表明:P=0.4MPa;L=19mm;V=320m/min使成纱综合性能达到最优。然后围绕纱线基本力学性能及CV值、摩擦系数、耐磨性、毛羽、膨松性能等指标及纱线松弛和扭转性能对四种纱线性能进行了对比。实验结果表明在几种新型纺纱中,喷气涡流纺纱线表面纤维排列紧密,纤维与轴线有一定的倾斜夹角,外部包缠纤维多呈螺旋轨迹分布,类似环锭纺的捻回结构,且纱条光洁。纱线的结构决定纱线的性能,使得该纱线相对于其他新型纱线强力优势明显,约为环锭纺纱强力的80%;CV值仅次于环锭纺纱,摩擦系数最大,而纱线耐磨性则是仅次于转杯纺纱线,而优于环锭纺及MJS纱;膨松性也是仅次于转杯纺纱,而要好于环锭纺纱;纱线基本无3mm以上的有害毛羽,纱线较为光洁,可有效解决彩棉纱线的毛羽问题;与环锭纺纱相比,喷气涡流纺纱线残余扭矩小于环锭纺纱,能够有效改善单面针织物的歪斜性。接着在测试及理论分析的基础上,利用四元件模型对纱线松弛性能进行了分析,在波尔兹曼原理的基础上得出了纱线松弛过程中应力变化的回归方程,相对于环锭纺纱线,喷气涡流纺纱线松弛时间τ更短,使得纱线内应力下降较快,容易在新的状态下趋于稳定。最后对不同纱线的彩棉针织物性能进行了测试分析。不同纱线结构赋予织物不同的性能及风格,喷气涡流纺织物顶破强力较好,织物耐磨性能相对较大,且可有效改善织物的起毛起球,其外观形态的稳定性显然也具有优势,织物透气性明显优于环锭纺及转杯纺织物;弯曲刚度及悬垂系数较大,因此该织物能够有效改善彩棉手感较烂的缺点;其蓬松性也优于其它织物。