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文檔簡介
1、畢 業(yè) 論 文學(xué)生姓名: * 學(xué) 號: * 專 業(yè): 紡織工程 題 目: 菠蘿麻混紡紗的工藝設(shè)計與優(yōu)化 指導(dǎo)教師: *(教授) 評閱教師: * 2014年 6月河北科技大學(xué)畢業(yè)論文成績評定表姓 名*學(xué) 號*成 績專 業(yè) 紡織工程題 目 菠蘿麻混紡紗的工藝設(shè)計與優(yōu)化指導(dǎo)教師評語及成績 指導(dǎo)教師: 年 月 日評閱教師評語及成績 評閱教師: 年 月 日答辯小組評語及成績答辯小組組長: 年 月 日答辯委員會意見 學(xué)院答辯委員會主任: 年 月 日畢 業(yè) 論 文 中 文 摘 要課題選用三種菠蘿麻/棉混紡比(50/50,60/40,70/30)的粗紗為原料,通過測試粗紗的捻度、定量等基本性能,結(jié)合最終成紗的
2、應(yīng)用領(lǐng)域,合理的設(shè)計紡紗工藝。本論文通過改變棉麻混紡比、細(xì)紗捻度、后區(qū)牽伸倍數(shù)三個因子進行正交實驗設(shè)計,根據(jù)對成紗強力、成紗毛羽及條干等性能指標(biāo)的測試與分析,對紡紗工藝進行改善優(yōu)化,最后確定菠蘿麻/棉混紡紗的最佳工藝參數(shù)。通過正交分析實驗,發(fā)現(xiàn)三個因子對紗線的強力不勻率的影響不大,但是捻度對紗線的耐磨性影響顯著。對于外裝飾織物,耐磨性能是一個重要指標(biāo),最終以耐磨為主要性能選出了最優(yōu)方案,即混紡比50/50,捻度63捻/10cm,后區(qū)牽伸1.35。通過成紗性能測試發(fā)現(xiàn),不僅耐磨性能有所提高,強力不勻和強力均得到優(yōu)化,實現(xiàn)了優(yōu)化的目的。關(guān)鍵詞 菠蘿麻 紗線性能 強力不勻 耐磨性能 正交分析畢 業(yè)
3、論 文 外 文 摘 要Title Process design and optimization of pineapple hemp yarnAbstractThe task use three different blends pineapple linen / cotton ratio(50/50 60/40 70/30)roving as raw material, and test decameter weight of roving to count the draft multiple. Then we start to spin the yarn preliminarily an
4、d gain the yarn we need. In the end, it is to do orthogonal analysis test. I find three factors(blending ratio, yarn twist, back zone draft multiple) and three levels to design the orthogonal analysis test program. After the design, I begin to spin the design yarn and test their performance index, t
5、hrough comparing elect the best program.I discover that the three factors is not important to strength irregularity, however yarn twist affect abrasion performance significantly. It is an important indicator to decorative fabric. We use the abrasion performance to elect the best program .when spinni
6、ng the best yarn, it is not only improving the abrasion performance but also the strength and strength irregularity. The experiment realizes optimized purpose. Keywords Pineapple fiber,yarn property,strength irregularity ,abrasion performance,orthogonal analysis 菠蘿麻混紡紗的工藝設(shè)計與優(yōu)化 第 頁 共 頁目 錄 1 引言11.1 菠蘿
7、麻的介紹11.2 菠蘿麻的主要性能11.3 菠蘿麻的應(yīng)用31.4 菠蘿麻的紡紗技術(shù)要領(lǐng)41.5 本課題研究的主要內(nèi)容52 原料性能測試62.1 粗紗定量的檢測62.2 粗紗回潮率的測試72.3 粗紗捻度的測試92.4 粗紗條干不勻率的檢測103 紡紗工藝設(shè)計及試紡103.1 紗線規(guī)格設(shè)計103.2 細(xì)紗工藝設(shè)計104 單因子實驗124.1 紗線強力測試124.2 紗線耐磨性測試135 正交試驗設(shè)計155.1 實際計算155.2 成紗的性能測試與分析205.5 紡紗工藝優(yōu)化23結(jié)論24致謝25參考文獻26附錄28 菠蘿麻混紡紗的工藝設(shè)計與優(yōu)化 第 44 頁 共 44 頁1 引言 1.1 菠蘿麻的
8、介紹 菠蘿麻是從菠蘿葉中加工提取的葉纖維1。通過顯微鏡觀察,菠蘿麻纖維是以集束的形式縱向排列在葉片中,它屬于多細(xì)胞葉脈纖維,菠蘿麻的單根纖維長度約為38mm,其寬度是718um,依目前的紡織技術(shù)我們可以使用純菠蘿麻纖維紡制15tex、21tex的紗線。將菠蘿麻與棉混紡,經(jīng)過后道工序的加工處理,混紡紗線的外觀潔白柔軟爽滑2,其比棉花還要高。與天然纖維和人造纖維混紡織物的容易染色,吸濕透氣能力強,抗菌防臭3不起皺適合制作高檔西服,襯衫,連衣裙禮服,領(lǐng)帶及各種裝飾織物。面對嚴(yán)重的環(huán)境污染,人們保護大自然的意識逐漸增強,并且人們越來越喜歡純天然的綠色商品。菠蘿麻的出現(xiàn)滿足了社會的需求,它是新的純天然植
9、物紡織材料,具有良好的性能和特征,是目前國內(nèi)外開發(fā)的高檔紡織纖維材料。1.2 菠蘿麻的主要性能1.2.1 化學(xué)性能 將菠蘿麻的化學(xué)成分和纖維的化學(xué)成分相互比較,數(shù)據(jù)如表 1-1所示。表 1-1 菠蘿麻與苧麻、亞麻、黃麻的化學(xué)成分對比( % )分類纖維素脂蠟質(zhì)木質(zhì)素果膠物質(zhì)半纖維素菠蘿麻56623.87.291322.51619亞麻7080241.5714811苧麻65750.51.00.81.5451416黃麻50600.3110150.511218從表1-1可以看出,菠蘿麻具有其它麻纖維相同的化學(xué)成分,在含量上有所不同,以木質(zhì)素含量較高,菠蘿麻含有的膠雜質(zhì)較多。菠蘿麻中含有的木質(zhì)素比亞麻高略
10、低于黃麻,說明菠蘿麻的柔軟性和可防性能介于亞麻和黃麻之間。麻纖維中含膠質(zhì)較多,不能直接用于紡紗,在紡紗前應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拿撃z處理,可以有效地改善纖維的可紡性,減少纖維中膠質(zhì)的含量,提高成品紗品質(zhì)4。1.2.2 物理性能菠蘿麻的物理性能與其它麻類纖維的物理性能比較 5,數(shù)據(jù)如表 1-2所示。表 1-2 菠蘿麻與苧麻、亞麻、黃麻的物理性能對比分類單纖維束纖維長度(mm)寬度(um)長度(mm)線密度(tex)密度(g/cm3)菠蘿麻3871810902.54.01.543苧麻602503040906003.05.81.543亞麻1620121730902.53.51.493黃麻261525801502
11、.84.21.211從表1-2數(shù)據(jù)可以看出,菠蘿麻的單纖維長度很短,所以不能直接用于紡紗,必須經(jīng)過集束處理,即在脫膠處理時采用半脫膠工藝,使纖維表面殘留一些膠質(zhì),將很短的單纖維粘連成滿足紗線工藝要求的長纖維(即束纖維或工藝?yán)w維)6。通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)菠蘿麻纖維的粗細(xì)程度比黃麻低而率高于亞麻,與苧麻的線密度基本相同。因為麻纖維的集束纖維長度長,其線密度大,不利于紡紗,為了增加纖維的可紡性能和成紗質(zhì)量,在紡紗前可以切斷纖維,降低線密度。菠蘿麻的回潮率為11.45%。1.2.3 機械性能菠蘿麻的機械性能與其它麻類纖維的機械性能比較7,數(shù)據(jù)如表 1-3所示。表1-3 菠蘿麻和亞麻黃麻纖維的機械性能纖維柔
12、軟度(捻/20cm)伸長率(%)彈性模量(×107Pa)強度(cN/tex)菠蘿麻1863.409.9030.56黃麻863.1410.7926.01亞麻3.928.4547.97苧麻3.7667.30從表1-3中可以看出,菠蘿麻的強度較高,伸長率較小,彈性模量較大,這與前面有關(guān)的化學(xué)成分、微細(xì)結(jié)構(gòu)的測試結(jié)果是相吻合的。從數(shù)據(jù)表還可以發(fā)現(xiàn)菠蘿麻的伸長率比亞麻低而比黃麻高,其可紡性能和成紗質(zhì)量亦是比亞麻低而高于黃麻。根據(jù)以上分析總結(jié)如下:1)菠蘿麻單纖維較短不能紡紗,在紡紗前要采用半脫膠工藝,不能將膠質(zhì)全部去除,使纖維以束纖維的形式存在。菠蘿麻的化學(xué)性能和其他麻類纖維相似,在紡紗時可以
13、參考其他麻纖維。2)菠蘿麻的機械性能與亞麻、黃麻非常相似,從測試結(jié)果來看,其可紡性和成紗質(zhì)量低于亞麻而優(yōu)于黃麻。3)菠蘿麻的性能表明,菠蘿麻完全可以用于紡織加工,是一種優(yōu)良的純天然的紡織材料。1.3 菠蘿麻的應(yīng)用1.3.1 前景預(yù)測由于菠蘿麻獨有的性能和特征,它的出現(xiàn)引起了整個紡織界的關(guān)注,其纖維織物也受到人們的追捧。人們保護環(huán)境的意識越來越強,在購物時總傾向于能夠降解的商品。菠蘿麻一出現(xiàn)就受到了消費者的青睞。隨著我國紡織科技和生產(chǎn)技術(shù)的進步,且經(jīng)過專家們不斷的深入探索和系統(tǒng)的研究,預(yù)計未來菠蘿麻的應(yīng)用會越來越廣泛。1.3.2 服裝及裝飾用布采用民間的純手工技術(shù)可以用菠蘿麻紗線織成菠蘿麻布,或
14、者與其他纖維如:苧麻、芭蕉麻、土蠶絲、手工棉紗等紗線織成交織布。實踐中使用菠蘿麻和棉混紡紗生產(chǎn)牛仔布,它的懸垂性與純棉牛仔布基本相同,并且菠蘿麻和絹絲混紡可以織成高級禮服面料。使用棉和其他纖維的混紡紗線作經(jīng)紗,選用純菠蘿麻紗作為緯紗,可以生產(chǎn)外裝飾用織物,如:家具布和各種功能型織物,如:鞋墊。使用混紡比為45/45/10滌綸/羊毛/菠蘿麻混紡紗線可生產(chǎn)西服等外衣面料,這種織物外觀好看,手感舒適并且具有良好的覆蓋性8。在黃麻設(shè)備上生產(chǎn)的菠蘿麻/丙綸混紡紗可生產(chǎn)各種服裝面料,菠蘿麻/棉混紡紗可織制窗簾布、床單、家具布、毛巾、地毯等。用亞麻設(shè)備生產(chǎn)的滌綸/腈綸/菠蘿麻混紡紗作芯紗生產(chǎn)的包纏紗,可用于
15、生產(chǎn)針織女外衣、襪子等。1.3.3 工業(yè)用紡織品使用菠蘿麻纖維結(jié)合非織造技術(shù)生產(chǎn)的土工布,應(yīng)用于水庫、河壩等沿河地域。將土工布鋪在堤壩上,在上面撒上植物的種子,待種子長成植物既可以加固堤壩也可以起到綠化的效果。菠蘿麻還可以應(yīng)用在復(fù)合材料中,如:在某些橡膠制品中加入紡織品可增加強力和尺寸穩(wěn)定性。用橡膠做基體,菠蘿麻纖維做增強材料,由于菠蘿麻纖維的強力高并且毛羽多,橡膠與菠蘿麻的結(jié)合力緊密,增強了復(fù)合材料的應(yīng)用性能,因此菠蘿麻是生產(chǎn)橡膠運輸帶簾子布、三角膠帶芯線的理想材料8;用菠蘿麻織成的帆布與同種規(guī)格的棉纖維帆布相比強力更高。此外,菠蘿麻還可用于造紙、強力塑料、屋頂材料、繩索、漁網(wǎng)及編織工藝品中
16、。1.4 菠蘿麻的紡紗技術(shù)要領(lǐng) 1.4.1 紡紗工藝分類及流程 菠蘿麻纖維有兩種紡紗工藝即長紡(純菠蘿麻纖維)紡紗(借用苧麻長紡路線)和短紡(菠蘿麻纖維與棉混紡)紡紗(借用棉紡路線)9。(1)長紡工藝流程軟麻堆倉開松梳麻并條針梳精梳針梳粗紗細(xì)紗。(2)短紡工藝流程開松混棉開清棉梳棉并條粗紗細(xì)紗。從資料中可以看出,由于菠蘿麻纖維長度較長,比較適合采用長紡工藝,而在棉紡設(shè)備上紡制菠蘿麻紗線,基本都是與棉纖維進行混紡,且菠蘿麻的含量較低,因此選用棉紡設(shè)備進行試驗,設(shè)計為短紡工藝流程。1.4.2 各工序纖維長度及細(xì)度變化(1) 長紡中各工序纖維長度、短絨率及細(xì)度變化,如表 1-4所示。表1-4 長紡中
17、各工序纖維長度和細(xì)度變化開松梳麻針麻精梳細(xì)度(Nm)421436450423短纖維率(%)(40mm)9.5714.810.84.9長度(mm)142.8379.79785(2) 短紡中各工序纖維長度、短絨率及細(xì)度變化,如表 1-5所示。表1-5 短紡中各工序纖維長度和細(xì)度變化開松機開松梳麻開松梳棉開松落麻長度(mm)128.01126.9556.9150.68長度不勻(CV%)65.5177.4696.88108.47短纖維率%(15mm)1.162.451.48823.12細(xì)度(Nm)385352.73369.771.4.3 各工序主要工藝要點通過實驗分析發(fā)現(xiàn),菠蘿麻纖維粗、硬,剛性大,在
18、開松工序和梳理工序落纖較多,落纖率一般在8%12%。經(jīng)過開松和梳理后,纖維長度降低,但纖維的細(xì)度和長度整齊度均有所增加,利用梳理機進行開松時,由于針齒密度大、速度高,作用劇烈,使纖維損傷較大,故短纖維率有所增加,為了減少落纖率,可適當(dāng)降低錫林等梳理機件的速度,適當(dāng)放大梳理隔距10。由于菠蘿麻纖維又粗又硬導(dǎo)致其抱合力差,在菠蘿麻纖維與棉纖維混合時,纖維散落率較高,尤其是在纖維較粗時更加嚴(yán)重,有實驗表明,當(dāng)菠蘿麻纖維號數(shù)為21.67tex(500650Nm)時,紡菠蘿麻纖維30/棉70的混紡紗時,投料比應(yīng)為35/65,而當(dāng)菠蘿麻纖維號數(shù)為3.33tex(300Nm)左右時,紡?fù)瑯拥幕旒徏?,其投料?/p>
19、應(yīng)為40/60。在梳棉中,應(yīng)注意適當(dāng)放大錫林蓋板間的隔距,當(dāng)菠蘿麻纖維含量高時,成網(wǎng)困難,可采用皮圈導(dǎo)條裝置予以解決11。由于菠蘿麻纖維抱合力差,紡紗時在前羅拉鉗口處產(chǎn)生較多的飛花,產(chǎn)生的飛花主要是菠蘿麻纖維,在前羅拉鉗口處加裝集合器、增加紗線的捻度、適當(dāng)增加菠蘿麻纖維回潮率等,都可以減少飛花、降低斷頭,達到改善成紗質(zhì)量的目的。1.5 本課題研究的主要內(nèi)容 本課題使用三種菠蘿麻/棉不同混紡比(50/50 60/40 70/30)的粗紗為原料。測試粗紗的捻度、定量等基本性能,結(jié)合最終成紗的應(yīng)用領(lǐng)域,合理的設(shè)計紡紗工藝。本論文通過改變棉麻混紡比、細(xì)紗捻度、后區(qū)牽伸倍數(shù)三個因子進行正交實驗設(shè)計,根據(jù)
20、對成紗強力、成紗毛羽及條干等性能指標(biāo)的測試與分析,對紡紗工藝進行改善優(yōu)化,最后確定菠蘿麻/棉混紡紗的最佳工藝參數(shù)。紡出最優(yōu)紗線與之前的紗線進行性能比較,記錄紗線的實驗數(shù)據(jù)為以后紡制菠蘿麻混紡紗提供參考。2 原料性能測試2.1 粗紗定量的檢測2.1.1 使用儀器及測試原理 (1) 實驗原料及儀器實驗原料:菠蘿麻和棉混紡的粗紗若干實驗儀器:Y301型條粗測長儀,分辨率0.01g的電子天平(2) 檢測原理輕輕搖動手柄帶動滾筒旋轉(zhuǎn),粗紗試樣在壓輥的重力作用下帶動粗紗向前運動12。儀器裝有刻度計數(shù)器,滾筒旋轉(zhuǎn)(每圈1m)的過程中記錄轉(zhuǎn)過的圈數(shù)來記錄試樣的長度。然后稱重,記錄試樣的重量。2.1.2 檢測步
21、驟 (1)將粗紗依次放在試樣架上,轉(zhuǎn)動粗紗管引出試樣頭,喂入導(dǎo)條器、壓輥和滾筒之間,順時針搖動滾筒,壓輥壓住試樣向前運動,對滾筒起始點標(biāo)記。(2)防止意外牽伸在開始轉(zhuǎn)動時用手幫助粗紗管轉(zhuǎn)動,并且手搖速度要勻速,搖取粗紗長度10圈(10米)。等到試樣搖過10圈后停止轉(zhuǎn)動,對準(zhǔn)起始點(如果在搖紗過程中出現(xiàn)斷裂、打結(jié)、牽伸,試樣應(yīng)該舍棄,重新?lián)u取一組紗線)。(3)逐根搖取紗線試樣,并且記錄紗線的序號,按序號排列在天平上逐一稱取粗紗重量并記錄數(shù)據(jù)。2.1.3 實驗結(jié)果 實驗結(jié)果經(jīng)計算處理(表格中為試樣干重),如表 2-1所示。表 2-1 粗紗定量(g/10m)粗紗品種50/5060/4070/30測量
22、一4.6004.6624.534測量二4.6244.6454.546測量三4.6094.6894.519測量四4.6254.6334.457平均值4.6144.6584.515從表2-1可以看出,三種紗線的10米重量略有差異,針對于設(shè)計的紗線機械牽伸會有所不同,所以在試紡時對于不同混紡比的紗線,參數(shù)設(shè)置時要有所不同。表2-2 粗紗重量不勻率粗紗品種50/5060/4070/30重量不勻率(%)0.210.400.64通過計算粗紗的重量不勻,得到不同混紡比的紗線的不勻率為如表2-2所示,從數(shù)據(jù)可以看出,隨著菠蘿麻纖維含量的增加粗紗的不勻率逐漸增加,主要原因是由于菠蘿麻纖維的剛性較大,纖維存在顯著
23、的細(xì)度不勻,在混紡紗中的含量增大后,紗條中纖維分布的均勻度下降,導(dǎo)致粗紗條干及重量均勻度變差。2.2 粗紗回潮率的測試2.2.1 試驗儀器與實驗材料 實驗儀器:Y802A型八籃恒溫烘箱,精度為0.01g的電子天平,干濕球溫度計實驗材料:粗紗若干2.2.2 測試原理 試樣在加熱至規(guī)定溫度的烘箱中烘燥,水分蒸發(fā)直至達到恒量。烘燥過程中試樣的質(zhì)量在減小,規(guī)定把減少的全部質(zhì)量都作為水分,通過原始試樣質(zhì)量和烘干質(zhì)量計算公式可以計算出粗紗的回潮率。2.2.3 操作步驟 2.2.3.1 烘箱調(diào)試準(zhǔn)備(1)開啟烘箱電源開關(guān),直至烘箱溫度達到105。(2)檢查烘箱上鏈條天平水平、空稱平衡后,校正鉤籃器及烘箱使之
24、與天平右秤盤相平衡。2.2.3.2 稱取試樣的濕重先將粗紗放在恒溫恒濕室中24小時,讓粗紗的濕度和溫度達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)。從紗管上快速取出樣品,剝?nèi)ピ嚇颖韺樱〕鲋虚g濕度穩(wěn)定的部分,用電子天平快速稱取試驗試樣的重量并記錄烘燥前的質(zhì)量G和試樣的序號。烘燥前的濕重數(shù)據(jù)如表 2-3表 2-3粗紗的濕重(g)粗紗品種50/5060/4070/30測量一7.0966.6616.969測量二4.7335.7027.157測量三6.3616.2396.560測量四8.6287.6487.768(三) 稱取粗紗的干重將已經(jīng)稱好的試樣分別裝入烘籃中,等烘燥時間到達90min,取出烘籃稱取烘干粗紗的質(zhì)量,并記錄紗
25、線序號和實驗數(shù)據(jù),稱重完將紗線再次放入烘箱中,15min后再次稱重,直至達到恒量試樣干重G0。試樣的干重數(shù)據(jù)如表2-4表 2-4 烘干后粗紗的重量(g)粗紗品種50/5060/4070/30測量一6.6396.2376.515測量二4.4615.3436.684測量三5.9475.8366.136測量四8.0647.1367.1192.2.4 數(shù)據(jù)計算 (1) 計算回潮率的公式: W回潮率G烘燥前質(zhì)量G0烘燥后干重(2)根據(jù)烘燥前的質(zhì)量和烘燥后的質(zhì)量,回潮率的計算結(jié)果如表 2-5表 2-5 回潮率計算結(jié)果統(tǒng)計表(%)粗紗品種50/5060/4070/30測量一6.8846.7986.969測量
26、二6.0976.7197.077測量三6.9616.9056.910測量四6.9947.1749.116平均值6.7346.8996.985菠蘿麻的回潮率為11.45%,棉的回潮率為8.5%,而實驗檢測得到的麻棉混紡粗紗的回潮率比查閱文獻的回潮率要低很多,出現(xiàn)這么大的誤差可能是因為實驗條件的差異,也有可能是實驗器材,對于數(shù)據(jù)的差異我們可以經(jīng)過多次測試來減少誤差。2.3 粗紗捻度的測試2.3.1 實驗儀器與材料 實驗儀器:Y321型手搖式捻度機,分析針實驗材料:粗紗若干2.3.2 測試原理 本儀器通過一對齒輪傳動帶動紗線夾頭轉(zhuǎn)動,同時帶動技術(shù)盤計數(shù),從而測出紗線的捻回數(shù),即直接計數(shù)法。2.3.3
27、 測試方法與步驟 (1) 將紗線的測試長度定位到25cm,指針調(diào)到零刻線。(2) 將粗紗水平方向引出。經(jīng)過導(dǎo)紗輪和張力盤,將粗紗的一端夾在夾紗器上(應(yīng)該注意待粗紗加好后紗線要處于拉直但不緊繃的狀態(tài))。(3) 右手搖動手柄,當(dāng)紗線捻度要退完時用分析針沿紗條從左向右逐剝離,纖維平行無扭曲時記錄此時的數(shù)據(jù)。 分析統(tǒng)計數(shù)據(jù)記錄如表2-6。表2-6 三種粗紗的捻度記錄試樣品種50/5060/4070/30平均值(捻/25cm)15.015.114.8通過測試粗紗的捻度發(fā)現(xiàn),三種不同混紡比的粗紗捻度基本相同,在接下來的試紡試驗中應(yīng)合理設(shè)置細(xì)紗的捻度參數(shù)。2.4 粗紗條干不勻率的檢測使用USTER
28、條干均勻度測試儀檢測粗紗的條干不勻,實驗數(shù)據(jù)如表2-7所示。表2-7 三種粗紗的條干不勻率試樣品種50/5060/4070/30平均值(%)5.36.56.7從表2-7可以看出,菠蘿麻所占的比率越高,粗紗的條干不勻率越高,其原因可能是麻纖維的剛性較大,在紡紗過程中不容易控制所致。3 紡紗工藝設(shè)計及試紡3.1 紗線規(guī)格設(shè)計在試紡紗線之前要紡紗線進行調(diào)查了解,本次實驗主要是研究外裝飾用紡織品,麻纖維可以做涼席、窗簾、座椅套等,我們以沙發(fā)套為例進行試紡,查閱相關(guān)資料,從資料中選取50tex,捻系數(shù)為374.8。經(jīng)過計算,捻度為53捻/10cm,以此為依據(jù)進行紗線的試紡。試紡的目的了解小樣機的使用方法
29、,掌握紡紗技術(shù)和技巧,記錄試紡參數(shù),在后續(xù)的工作中,能夠穩(wěn)定的紡出50tex的紗線,為下面的實驗做準(zhǔn)備3.2 細(xì)紗工藝設(shè)計 選用50/50(麻/棉)粗紗試紡,通過Y301型條粗測長儀測試粗紗的密度,得到粗紗定量4.614g/10m。根據(jù)粗紗定量:4.614g/10m;細(xì)紗:50tex。機械牽伸倍數(shù)為E=9.228倍,取9.2倍。使用環(huán)錠紡細(xì)紗機進行試紡,嘗試不同工藝設(shè)置,不同工藝設(shè)置下均試紡出1000m左右紗線,通過YG086型縷紗測長器測試所紡紗線,對得到數(shù)據(jù)進行分析,經(jīng)過反復(fù)測試得出紡制50特紗線時設(shè)置總牽伸倍數(shù)為6.8。由于菠蘿麻纖維的摩擦系數(shù)較大,牽伸比較困難,故選擇的牽伸倍數(shù)較小,以
30、利于提高細(xì)紗條干的質(zhì)量。適當(dāng)?shù)胤糯蠛鬆可毂稊?shù),以利于降低牽伸力,減小牽伸力的波動情況,利于減少硬頭;但后牽伸倍數(shù)過大會對條干的均勻度有影響,即較小的后區(qū)牽伸隔距可提高紗線的均勻度和質(zhì)量,細(xì)紗的后區(qū)牽伸倍數(shù)一般為1.251.5倍牽伸14,所以我們根據(jù)總牽伸倍數(shù)與原料性質(zhì),選擇后區(qū)牽伸為1.35。成功試紡出50tex、53捻/10cm紗線,環(huán)錠紡細(xì)紗機具體參數(shù)設(shè)置見表3-1所示。 表3-1 細(xì)紗工序工藝設(shè)計參數(shù)名稱設(shè)置參數(shù)捻度53捻/10cm細(xì)紗50tex機械牽伸倍數(shù)6.8倍錠速5000rpm捻向Z向后區(qū)牽伸1.35倍成型級升1.42mm始紡高度15mm正常動程46mm錠帶滑溜3.0%成型次數(shù)18
31、次級升修正0.7mm落紗高度170mm初始動程40mm牽伸效率100.0%生產(chǎn)效率71.31%4 單因子實驗 經(jīng)過多次的試紡已經(jīng)能夠穩(wěn)定的紡制50tex的紗線,利用試紡過程中獲得的紡紗經(jīng)驗,設(shè)計單因子實驗,在實驗過程中只改變捻度大小,其它參數(shù)不變,最終確定紗線的臨界捻度,為正交試驗選因子水平。4.1 紗線強力測試把紗線斷裂強力變異系數(shù)和紗線斷裂強度作為紗線評等的重要技術(shù)指標(biāo)。單紗斷裂強力不勻是影響后道加工的關(guān)鍵,是紗線內(nèi)在質(zhì)量的一個主要指標(biāo)。紗線強力不勻是條干不勻、線密度不勻、加捻不勻等諸多不勻的綜合反映,因此,單強CV值更能反映紗線實際內(nèi)在質(zhì)量,體現(xiàn)織造對紗線的要求。4.1.1 實驗儀器及材
32、料實驗儀器:YG020B型電子單紗強力儀實驗材料:紗線若干4.1.2 試驗步驟(1)連接電源,打開儀器和打印機,檢查打印紙(2)設(shè)置工藝參數(shù):試驗速度250mm/min,試驗次數(shù)20次,細(xì)度50tex,定伸長設(shè)定10%。(3)引出紗線進過導(dǎo)紗鉤,固定上夾持器,過程中不能松開紗線末端防止退捻,把紗線另一端加在預(yù)張力器后,固緊在下夾持器。(4)按下啟動鍵(第一次測試需要按兩次),紗線開始拉伸,直至斷裂。發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)不對,選擇刪除鍵,刪除上次數(shù)據(jù),并補做相應(yīng)試驗次數(shù)次數(shù)。等紗線全部測試完畢,打印出完整的測試報告。4.1.3 試驗結(jié)果選擇不同的捻度,測得紗線的強力指標(biāo),結(jié)果如表4-1和圖4-1所示。表4-
33、1 紗線強力數(shù)據(jù)紗線捻度(捻/10cm)435363738393紗線強力(cN)661.25716.97719.32700.45653.38503.39圖4-1 紗線強力變化圖從表4-1和圖4-1可以看出,當(dāng)紗線的捻度增加時紗線的強力也在增加,但是當(dāng)捻度達到一定值,紗線強力反而開始下降。其原因可能是紗線內(nèi)部纖維與軸線的夾角逐漸增大,開始時由于夾角的增加,增加了纖維間的摩擦力,紗線的強力增加,當(dāng)夾角過大時內(nèi)外應(yīng)力分布不勻,并且出現(xiàn)內(nèi)部纖維的損傷,所以紗線的強力開始下降。在強力開始下降時的紗線捻度就是紗線的臨界捻度,我們可以利用紗線的這個特點,再生產(chǎn)實踐中適當(dāng)增加紗線的捻度來增強紗線強力,以利于后
34、道工序順利進行。由試驗數(shù)據(jù)可知捻度為63捻/10cm時,紗線強力最大,捻度為93捻/10cm時強力最小,臨界捻度是63捻/10cm。4.2 紗線耐磨性測試4.2.1 測試儀器與材料測試儀器:Y731型抱合力機材料:紗線若干4.2.2 實驗原理 紗線的一端系在儀器左端的拴柱上,引紗到另一側(cè)繞過掛鉤,然后引紗回到左側(cè)繞過左側(cè)的掛鉤,以此類推使紗線呈V型均勻的繞在兩側(cè)的掛鉤上。紗線中間蓋上帶有金屬刀片的金屬板,金屬刀片與紗線下側(cè)的金屬刀片錯位鑲嵌,擠壓紗線使紗線處于凹凸的緊繃狀態(tài)。儀器啟動后,金屬刀片開始往復(fù)運動,紗線在金屬刀片的摩擦下開始松弛,右側(cè)掛鉤的連板上掛一定重量的重錘,連板在重力
35、作用下向右側(cè)移動,使紗線重新緊繃。經(jīng)過反復(fù)的松弛緊繃,紗線最終斷裂,儀器會自動的記錄摩擦的次數(shù)。記錄前后摩擦次數(shù)的差值可以計算一次實驗的數(shù)據(jù)。4.2.3 實驗步驟1)連接電源,檢查實驗儀器是否運轉(zhuǎn)正常,檢查重錘的張力是符合實驗用紗的要求,記下儀器轉(zhuǎn)數(shù)。2)纏繞紗線:固定左右兩側(cè)的距離,把紗線一端固定在左側(cè)栓住上,引紗到右端的掛鉤上,繞過另一側(cè)第一個掛鉤,繼續(xù)引紗到左端成V形纏繞直到最后一個掛鉤,最后把紗線末端固定在另一個栓住上。3)打開儀器開關(guān)開始實驗,紗線出現(xiàn)大量毛羽并開始松弛,固定重錘的一端開始移動使紗線處于拉直狀態(tài),金屬刀板繼續(xù)往復(fù)運動直到紗線斷裂,儀器自動關(guān)閉,實驗結(jié)束,記錄計數(shù)器顯示
36、的轉(zhuǎn)數(shù)。4)取走試驗過的紗線,用刷子清理金屬刀板和儀器上的毛羽,避免影響實驗的準(zhǔn)確性和實驗儀器的靈敏度。5)纏繞另一組紗線,重復(fù)實驗。6)等做完所有實驗,注意清理儀器。4.2.4 實驗結(jié)果分析實驗數(shù)據(jù)如表4-2和圖4-2所示。表4-2 紗線耐磨次數(shù)紗線捻度(捻/10cm)435363738393耐磨性能(次數(shù))20.9260.43112.54118.7299.5670.34圖4-2 耐磨性能的變化曲線由表4-2和圖4-2分析得知,隨著捻度的增加,紗線耐磨性能增加,但到一定捻度之后,耐磨次數(shù)反而下降,所以捻度能無限的增加,而是存在一個最優(yōu)值,這可能是紗線中纖維之間的抱合力增加和纖維排布方向的變化
37、造成的,雖然不知道紗線耐磨性能隨捻度增加先增加后減小的具體原因,但是我們可以利用這一特點,在適當(dāng)?shù)奶岣呒喚€捻度來增加紗線的耐磨性能,來提高紗線的可織造性15。通過單因子試驗發(fā)現(xiàn),耐磨性能和單紗強力的臨界捻度不同,可能是因為捻度對兩種性能的影響機理不同。5 正交試驗設(shè)計影響細(xì)紗成紗的工藝因素有很多,主要有羅拉速度、細(xì)紗機后區(qū)牽伸倍數(shù)、粗紗捻度、細(xì)紗捻度等,本實驗應(yīng)用的是三因子三水平的設(shè)計試驗,試驗選用細(xì)紗機后區(qū)牽伸倍數(shù)、菠蘿麻與棉的混紡比和捻度三個因子進行正交試驗設(shè)計。因為本次試驗是三個因子三個水平,所以應(yīng)該選用L9(34)正交表16。如表5-1所示。表5-1 三因子三水平正交驗試表頭ABC試驗
38、號列號123111121223133421252236231731383219332正交表選定,根據(jù)正交表繼續(xù)紡紗,通過試紡時收獲的經(jīng)驗準(zhǔn)確的紡出實驗需要的九種紗線,并且對九種實驗紗線進行強力和耐磨性能測試,記錄并統(tǒng)計數(shù)據(jù)。5.1 實際計算離差平方和公式:方差分析中符號規(guī)定如下:N;i;i;i;n;T,即T=i+i+i;Qi;本次分析用了三個因子三水平分別為菠蘿麻與棉混紡比(50/50 60/40 70/30)、捻度(捻/10cm)(43 53 63)、后區(qū)牽伸(1.20 1.35 1.50)列出因子水平表,如表5-2所示。根據(jù)正交實驗表是L9(34),設(shè)計表頭如表5-3所示。表5-2 因子水
39、平表品種水平A(麻棉混紡比)B(后區(qū)牽伸)C(捻度,捻/10cm)150/501.2043260/401.3553370/301.5063表5-3 表頭設(shè)計因子ABC誤差列號12345.1.1 三種因素對強力不勻的影響本次試驗,研究混紡比、捻度、后區(qū)牽伸對菠蘿麻纖維強力不勻率的影響,實驗數(shù)據(jù)詳見附錄211。正交試驗結(jié)果如表5-4所示。表5-4 正交試驗結(jié)果試驗號列號A1B2C3誤差列4數(shù)據(jù)Xi(%)Xi-10(%)111119.05-0.95212228.23-1.773133310.190.19421239.52-0.485223110.880.886231214.934.937313213
40、.403.408321319.129.129332110.680.68i-2.531.9713.100.61T=i+i+i=16=28.44i5.338.23-1.576.56i13.205.804.478.83209.05105.25194.06121.3741.246.6436.2412.01fi22225.1.1.1 誤差估計Qe=Qb+Q4=6.64+12.01=18.65 fe=f2+fB=2+2=4 Se2= Qe/ fe=18.65/4=4.662. 顯著性檢測:=4.42=3.89 方差分析如表5-5所示。表5-5 方差分析誤差來源離差平方和自由度方差F值F0.05F0.01顯
41、著性因子A41.24220.624.426.9418.00因子C36.24218.123.896.9418.00誤差e18.6544.665.1.1.2 最優(yōu)工藝的選擇紗線的強力不勻率應(yīng)該越小越好。從方差分析表可以看出三個因子對菠蘿麻混紡紗強力不勻的影響都不顯著,所以可以得出結(jié)論,混紡比、捻度和后區(qū)牽伸對于強力不勻率影響不是很明顯,但是從最優(yōu)工藝角度來分析,不勻率選較小的工藝組合,即A1B1C2:混紡比為50/50,捻度53捻/10cm,后區(qū)牽伸1.20。分析影響都不顯著的原因:查看試驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)紗線的強力不勻率沒有明顯的變化,菠蘿麻纖維剛性大,纖維硬,在紡紗時不容易控制,最終導(dǎo)致紡出的紗線強力
42、不勻率都不理想。5.1.2 三種因素對耐磨性能的影響從實際方面考慮紡紗用于織造沙發(fā)套,耐磨性要強,因此還需要研究三個因子對耐磨性的影響,對耐磨性進行正交分析。實驗數(shù)據(jù)詳見附錄12。正交試驗結(jié)簡化表5-6所示。表5-6 三水平正交設(shè)計計算列號試驗號A1B2C3誤差列4數(shù)據(jù)Xi(%)Xi-30(%)i86.8920.65-34.0378.08T=i+i+i=178.83=3553.35i76.5982.2222.7630.25i15.3575.96190.1070.501365.5212956.4737814.071181.80997.16765.479051.34440.58fi22225.1.
43、2.1 誤差估計: Se2= Qe/ fe=440.58/2=220.292. 顯著性檢測:=2.26=1.74=20.54表5-7 方差分析誤差來源離差平方和自由度方差F值F0.05F0.01顯著性因子A997.162498.582.2619.0099.00因子B765.472382.741.7319.0099.00因子C9051.3424525.6720.5419.0099.00 *誤差e440.582220.295.1.2.2 最優(yōu)工藝的選擇:對于紗線的耐磨性應(yīng)該越大越好。(1) 因子C顯著,因i>i>i,所以應(yīng)該選C3。(2) 因子A與B不顯著,其水平可以任選,為了方便一概
44、選A1B2。綜合起來看,最有工藝應(yīng)該是A1B2C3(混紡比50/50 后區(qū)牽伸1.35 捻度63捻/10cm)?;旒彵龋ˋ)和后區(qū)牽伸(B)對耐磨的影響不大,改變捻度能得到耐磨性更好的紗線。分析捻度顯著的原因:捻度增加纖維與纖維之間的摩擦力增加,所以增加紗線捻度能有效的增加耐磨性能。比較紗線的強力不勻率和紗線的耐磨性,對這兩個性能分析后發(fā)現(xiàn)所對應(yīng)最有工藝不同。強力不勻只要是不影響織造,就不會對織物造成很大的影響。然而我們從日常生活的角度考慮,作為沙發(fā)套必然離不開與人或其他物品的摩擦,所以最終選擇耐磨性為主要的分析對象,選擇的最優(yōu)工藝是A1B2C3(混紡比50/50,后區(qū)牽伸1.35,捻度63捻
45、/10cm)。5.2 成紗的性能測試與分析選擇菠蘿麻與棉混紡比為50/50的粗紗,將環(huán)錠紡紗機的參數(shù)設(shè)置為:機械牽伸6.8,后區(qū)牽伸1.35,捻度為63捻/10cm,其他參數(shù)與試紡相同時相同紡出最優(yōu)的紗線,然后進行強力測試、耐磨測試、捻度測試、烏斯特條干不勻測試、粗節(jié)、細(xì)節(jié)、棉結(jié)及百米重量變異系數(shù)的計算。5.2.1 成紗條干均勻度測試與分析5.2.1.1 儀器用具與試樣材料實驗儀器:YG136型條干均勻度測試分析儀實驗材料:紗線若干5.2.1.2 檢測方法與實驗步驟(1)打開電源開關(guān),儀器預(yù)熱半小時時間,然后繼續(xù)進行操作。(2)半小時后,參數(shù)設(shè)置試樣類型:選擇棉型;測試速度:100米/分鐘;試
46、驗時間:1分鐘;實驗號數(shù):50(3) 根據(jù)測試?yán)w維的粗細(xì),選擇合適的測試槽,為了測試數(shù)據(jù)正確、穩(wěn)定,試樣通過測試槽時,平行板電容器內(nèi)電場分布均勻,本次試驗用測試槽5。(4)用鼓風(fēng)器將測試槽吹干凈,按正確的方法將紗線安裝完畢,開始的測試。(5)測試結(jié)束后,儀器自動進行報表打印。關(guān)閉主處理機電源開關(guān),清理儀器。實驗中應(yīng)該注意:需經(jīng)常用鼓風(fēng)器清理測試槽周圍的毛羽和測試槽內(nèi)的雜物,防止毛羽和雜物對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。5.2.1.3 實驗結(jié)果實驗結(jié)果分析如表5-8所示。表5-8 測試報告分析項CVm%粗節(jié)+35%細(xì)節(jié)-30%棉結(jié)+140%數(shù)據(jù)24.00444742461因為菠蘿麻纖維的應(yīng)用還不廣泛,沒有對
47、比的對象。選擇苧麻/棉混紡比55/45,50tex的紗線比較。實驗分析,本次試驗測得的CV值與苧麻混紡紗相比略顯不足,苧麻混紡紗的CV值為16.25%,而本次試驗測得的CV值是24%,在以后的紡紗過程中應(yīng)該注意分析研究,優(yōu)化紗線的條干不勻。5.2.2 成紗紗線毛羽測試與分析5.2.2.1 儀器用具均試樣材料實驗儀器:YG171-2型紗線毛羽測試儀實驗材料:紗線若干5.2.2.2 檢測方法與操作步驟(1)接通電源讓儀器預(yù)熱20分鐘。 (2) 預(yù)熱結(jié)束,設(shè)置工藝參數(shù): 10米、測試速度30/min、試驗次數(shù)5。 (3) 將試樣放在架子上,引出紗線并按正確的引紗路徑安裝紗線,拉出至少10米的紗線舍棄
48、,防止試驗片段表層及纏紗部分紗線對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。 (4) ,進行測試。5.2.2.3 結(jié)果分析 試驗結(jié)果如表5-9所示。表5-9 打印的紗線的實驗報1MM2 MM3 MM4 MM5 MM6 MM7 MM毛羽指數(shù)2171.20967.60461.40238.40135.8066.4025.00不勻率6.657.388.139.3612.198.3117.60極差65626210956561712通過實驗總結(jié),在整個紡紗過成中,從試紡到紡最優(yōu)紗線,紗線的毛羽一直很多,在紡紗過程中發(fā)現(xiàn),毛羽量隨著捻度的增加稍微有所減少,但是不是很明顯,對于菠蘿麻纖維來說,原紗毛羽量不能作為一個重要的性能指標(biāo),需
49、要進一步處理從而減少毛羽量。5.2.3 紗線的重量不勻率和重量偏差的測試重量不勻率和重量偏差是放映紗線不勻的重要指標(biāo),反應(yīng)紗線的長片段不勻率用百米重量變異系數(shù)表示,重量偏差用百米重量偏差表示,通過實驗方法計算紗線的這兩個指標(biāo)17。5.2.3.1 儀器用具與試樣材料實驗儀器:YG086型縷紗測長器,精度值為0.001g的天平實驗材料:紗線若干5.2.3.2 檢測方法與操作步驟使用YG086型縷紗測長器,搖取百米紗線,記錄數(shù)據(jù)。5.2.3.3 結(jié)果分析紗線的百米重量偏差和重量不勻率的計算公式如下: 紗線百米重量記錄結(jié)果如表5-10所示。表5-10 紗線的百米重量序號1234平均值百米重量(g)4.
50、9495.0345.1215.0665.0425紗線干重(g)4.6374.7164.7984.7464.725統(tǒng)計實驗數(shù)據(jù),計算百米重量偏差和百米重量不勻率=3.9%1.01%相似規(guī)格的苧麻混紡紗的重量偏差為+1.3,重量不勻率為1.8%所紡紗線的重量偏差為+3.9,苧麻混紡紗的重量偏差為+1.3,從數(shù)據(jù)顯示重量偏差偏高,原因可能是實驗室中的溫室度與標(biāo)準(zhǔn)要求相差較大。資料中重量不勻率為1.8%,實驗的紗線重量不勻率低于1.8%,對于重量不勻測試紗線質(zhì)量還可以。5.2.4 成紗強力的測試與分析使用YG020B型電子單紗強力儀測試最優(yōu)紗線的力學(xué)性能,記錄數(shù)據(jù)并且與正交試驗紡的強力最好的紗線(混紡
51、比50/50 后區(qū)牽伸1.35 捻度53)對比,結(jié)果如下表4-12所示。表5-11 最優(yōu)紗線的強力與正交試驗強力最好的紗線比較斷裂強力(cN)斷裂強力不勻率%斷裂強度cN/t斷裂強度不勻率%正交實驗紗719.028.2314.388.20最優(yōu)紗線724.256.9114.486.90通過比較我們發(fā)現(xiàn),最優(yōu)紗線的斷裂強力、斷裂強力不勻率、斷裂強度以及斷裂強度不勻率都得到了優(yōu)化,達到了紗線優(yōu)化的目的。5.2.5 成紗耐磨性能的測試與分析使用Y731型抱合力機測試最優(yōu)紗線的耐磨性能,記錄數(shù)據(jù)并且與正交試驗的九種紗線比較。數(shù)據(jù)詳細(xì)看附錄12。最優(yōu)紗線與正交試驗紡的九種紗線的耐磨性能的比較,如表5-12表5-12 最優(yōu)紗線與正交試驗紡的九種紗線的耐磨性能
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