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论捻系数比对纯棉股线性能的影响

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摘要:研究不同捻系数比对纯棉7.3tex×2股线性能的影响。通过对捻系数为350和390的集聚纺单纱分别反向加捻成股线,并表征了股线在不同捻系数比下的表面形貌、断裂强力、强力不匀率、断裂伸长率和条干不匀率。结果表明,在一定范围内,随着捻系数比的增大,股线的强伸性和条干均有所改善;两种单纱捻系数的股线性能变化趋势相似,但单纱捻系数390的股线整体性能较好;捻系数比在0.3~0.5和1.2~1.5之间时,两种股线性能均较好。

关键词:纯棉股线;捻系数比;线密度;力学性能;条干不匀率

随着人们消费水平的不断提高,对优质和耐用纯棉织物的需求也不断增加[1]。当单纱的性能不能满足织物的要求时,通常采用倍捻工艺将单纱合股反向加捻,使股线内外应力平衡,以满足纱线的质量和风格[2]。单纱合股加捻可以提高纱线的品质,例如增大断裂强力、提高断裂伸长率、改善条干均匀度、减少毛羽和增强耐磨性等[3]。捻系数比是股线捻系数与单纱捻系数的比值,由单纱捻度、股线捻度、单纱线密度和股线线密度4个因素共同决定,所以使用捻系数比衡量股线的加捻程度更科学、更准确。捻系数比配置是影响股线结构的决定性因素,从而影响股线的性能以及织物的服用性能[4-5]。因此,对纯棉股线的结构与性能进行研究具有重要意义。

1试验过程

由于JC7.3tex单纱纱号较细,为保证成纱质量的要求和节约成本,采用长绒棉和细绒棉以50∶50的比例纺制两种集聚纺单纱,再分别将其并线反向加捻为不同捻系数比的股线。通过试验表征不同捻系数比股线的表面形貌、断裂强力、断裂强力不匀率、断裂伸长率和条干不匀率,分析捻系数比对股线性能的影响规律,为实际生产提供理论依据。

1.1试验原料

所用棉纤维的主要性能指标:新疆长绒棉的上半部长度37.87mm,细度1.02dtex,马克隆值4.47,含杂率2.2%,成熟度比0.88,断裂比强度41.4cN/tex;新疆细绒棉的上半部长度28.41mm,细度1.15dtex,马克隆值5.17,含杂率1.1%,成熟度比0.88,断裂比强度28.1cN/tex。

1.2工艺流程

A186G/FKW-350H型清梳联合机→DS-Dr-01型数字式小样并条机→DSCo-01型数字式小样精梳机→DSDr-01→型数字式小样并条机DSRo-01型数字式小样粗纱机→YFJ-5型数字式小样细纱机→TTS008-2型络筒机→GB1606-61型并线机→GB1606-32型倍捻机试纺过程中发现,当单纱的捻系数小于325时,纱线断头多;当单纱的捻系数大于415时,纱线易出现“小辫子”。为保证试验数据的准确性和一般规律性,选择捻系数350和390作为单纱的捻系数。

1.3测试方法

在标准温度(20±2)℃、相对温度(65±2)%下平衡24h后,对单纱和股线的主要物理性能指标进行测试。根据GB/T4743—2009《纺织品卷装纱绞纱法线密度的测定》标准,使用YG086型缕纱测长机绞绕5组100m的纱线,将烘干纱线的质量结合公定回潮率算出纱线的实际线密度。使用Y331N型纱线捻度机,采用退捻加捻法测试单纱捻系数,采用直接计数法测试股线捻系数,分别测试10次,取平均值。使用YG029G型全自动单纱强力仪测试单纱断裂强力和断裂伸长率,夹持长度500mm,拉伸速度500mm/min,测试12次。使用CT200型条干测试仪测试纱线条干不匀率,设置试样长度400m,测试速度400m/min,测试时间1min,测试3次。两种捻系数单纱的测试指标如下。

2结果与分析

2.1表面形貌

图1为单纱捻系数390的股线在捻系数比为0.4、0.7、1.1和1.4时的电镜照片(×250)。由图1可以看出,捻系数比为0.4时,单纱的捻向与股线的捻向相反,单位长度内捻回数较少,单纱中的纤维排列紧密;捻系数比为0.7时,股线表面的纤维与股线轴向平行,表面捻幅为0,此时股线表面疏松手感柔软,光泽最好;捻系数比为1.1时,股线表面的纤维倾斜方向与股线捻度的方向一致,而单纤维本身的扭转仍为Z捻方向,股线表面较为疏松;捻系数比为1.4时,股线表面纤维的倾斜方向与股线捻度方向一致,单位长度内捻回最多,纤维间和单纱间接触紧密。

2.2实际线密度线密度是纱线的重要指标之一。

股线反向加捻导致线密度的变化往往被忽视,然而实际线密度随着股线捻系数比的增加具有一定的规律性。图2为股线的捻系数比与实际线密度的关系。由图2可以看出,两种股线的线密度变化规律相似,可以将其划分为三个阶段。捻系数比<0.3时为第一阶段,股线的线密度随着捻系数比的增大而减小,这是由于单纱的退捻程度大于股线的加捻程度,导致股线的线密度减小;当0.3≤捻系数比<0.6时为第二阶段,股线的线密度随着捻系数比的增大而增大,此时单纱的退捻程度小于股线的加捻程度;捻系数比>0.7时为第三阶段,股线线密度的增大程度较第二阶段更为明显,由于单纱和股线的加捻方向一致,随着捻系数比的增加,产生的捻缩较大,故线密度增长较快;另外,此阶段单纱捻系数390的股线线密度增长相对较快,是由于在相同捻系数比的情况下,单纱捻系数较大的股线中纤维扭转程度更大,导致股线越紧密[6]。在生产中,股线的实际线密度对织造过程和织物规格具有一定影响,因此当股线的捻系数较大时,应该将股线的实际线密度考虑在内。

2.3股线的强伸性能

2.3.1断裂强力断裂强力是衡量纱线质量的重要指标之一。纱线强力高且强力不匀率小时,可以减少织造过程中的经纱断头,保证织造过程顺利进行。图3为同一纺纱和并线工艺条件下,不同单纱捻系数的两种股线断裂强力和强力不匀率随捻系数比的变化趋势。由图3(a)可以看出,捻系数比相同时,单纱捻系数390的股线比单纱捻系数350的股线断裂强力大;两种股线的断裂强力变化趋势相似,即随着捻系数比的增加,单纱捻系数不同的两种股线的断裂强力均出现两个极大值,一个极小值。结合图1分析,捻系数比较小时,股线的捻度较小,单纱间容易滑动,股线中单纱的断裂同时性差[7];当捻系数比为0.7时,股线表面纤维与其轴向平行,当受到拉力时,因为纤维间存在滑移,导致部分纤维未完全受力而断裂[8],并且滑脱纤维的数量较多,故此时股线的断裂强力达到极小值;捻系数比较大时,单纱之间由于相互交缠紧密,增大的抱合力减少了滑移现象,综合因加捻引起的纱轴倾斜使轴向分力减小的效应,从而使股线断裂强力增大[9]。由图3(b)可以看出,股线的强力不匀率与断裂强力的变化趋势相反,即断裂强力增大时强力不匀率减小,断裂强力减小时强力不匀率增大。当捻系数比为0.7时,股线的强力不匀率最大;捻系数比为0.4和1.5左右时,股线的强力不匀率出现极小值。纱线的断裂是由纤维的断裂和滑脱引起的,当股线受到外界的拉力时,外层纤维逐渐滑脱或断裂,由外向内第二层纤维滑脱或断裂,直至纱线断裂[10]。当捻系数比为0.7时,股线外层的部分纤维摩擦力小于纤维的断裂强力,而这部分纤维的比例波动较大,导致强力不匀率变大;捻系数比为0.4和1.5左右时,纤维接触紧密,减少纱线中的细节和弱捻,使股线断裂强力不匀率减小。实际生产中,在考虑股线断裂强力和强力不匀率的同时要考虑生产效率和生产成本,随着捻系数比的增加,单位时间内股线的生产速度降低,生产一批股线的时间相对较长,运转周期大,这样大大增加了生产成本。2.3.2断裂伸长率图4为股线的捻系数比与断裂伸长率的关系。从图4可知,单纱捻系数为390的股线断裂伸长率整体较大,随着捻系数比的增加断裂伸长率出现2个极大值和1个极小值。当捻系数比较小时,股线捻度的增加有助于增大单纱间的接触,从而增大纤维间的摩擦力,所以股线的断裂伸长率有增大的趋势;当捻系数比为0.7时,断裂伸长率达到极小值,此时股线表面捻幅为0,纤维滑移增大,导致股线断裂伸长率减小;当捻系数比继续增大时,股线的平均捻幅随着捻系数比的增加而增大,股线的断裂伸长率也随之增加。当捻系数比超过一定值时,股线中部分纤维结构受损,影响其断裂伸长率。

2.4股线条干纱线条干均匀度是

成纱质量的一项重要指标,纱线条干均匀度较好时,可以改善织物外观质量,所以降低成纱条干不匀率是企业亟待解决的质量问题。图5为相同纺纱工艺条件下,两种股线的条干不匀率随着捻系数比的变化趋势。与图3(b)比较分析发现,股线的条干CV与强力不匀率的变化趋势相似,说明股线条干均匀度影响强力不匀率。从图5中可以看出,两种捻系数的单纱合股后的条干CV均存在两个极小值和两个极大值,但条干不匀率的整体趋势随着捻系数比的增加而减小。这是因为捻系数比增加,股线中两根单纱接触越紧密,故股线的条干均匀度越好;另外,随着捻系数比的增加,单纱先退捻再加捻,在这个过程中股线表面捻幅先减小后增大,单纱捻幅的变化与股线捻度的变化共同作用,导致股线的条干不匀率波动较大。

3结束语

(1)通过扫描电镜观察股线表面形貌发现,捻系数比的增大可以加强股线中单纱与单纱之间的联系,改变纤维的倾斜程度和方向,改善纱线结构,影响股线的手感和其他物理性能。(2)双股反向加捻的纯棉股线线密度随着捻系数比的增加存在一个极大值,当捻系数比大于1.2时,对线密度的影响越大,且单纱的捻系数对股线的实际线密度影响越显著。所以在实际生产中如果对股线的线密度要求严格时,可以适当调节单纱的捻系数改变股线的线密度。(3)随着捻系数比的增加,纯棉股线断裂强力存在两个临界捻系数,分别在捻系数比为0.4和1.5左右,单纱捻系数越大,临界捻系数相对越小,并且单纱捻系数较大比单纱捻系数较小的股线强伸性和强力不匀率要好。在生产中,当股线的捻度一定时,可以提高单纱的捻系数改善股线的断裂强力。(4)在一定的范围内,纯棉股线的条干不匀率随着捻系数比的增大呈减小的趋势,且单纱捻系数较大的股线条干较好。(5)当捻系数比为0.7左右时,股线的强伸性和条干均匀度均较差,在没有对股线捻系数和风格有特定要求时,应尽量避免使用此时的捻系数比。(6)在一定的范围内,捻系数比的增加可以有效改善股线的强伸性和条干均匀度,但在保证安全生产和股线质量的前提下,捻系数比的增加必然会降低倍捻机的生产速度,不仅影响工艺的效果,同时也会增加生产成本。因此,实际生产中应该综合考虑选择适当的捻系数比,满足股线质量要求,同时控制好生产成本。

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[10]孙晶,徐磊,王瑞.基于结构参数的织物抗皱性研究进展[J].西部皮革,2017,39(18):143.

作者:孙晶 王瑞 孙红玉 徐磊 夏燕茂 单位:天津工业大学

棉纺织技术杂志责任编辑:张雨    阅读:人次