紡制工藝對(duì)苧麻波形線性能的影響上科技模板

紡制工藝對(duì)苧麻波形線性能影響葉汶祥1，周湘祁2，劉洪濤1（1新型紡織材料綠色加工及其功效化教育部關(guān)鍵試驗(yàn)室，武漢科技學(xué)院，湖北武漢430073；2湖南華升株洲雪松，湖南株洲41）摘要：文章基于苧麻波形線紡制試驗(yàn)，介紹了其組成成份、紡制設(shè)備和紡制原理。制訂了七種紡紗方案紡制了苧麻波形線并測(cè)試了各自樣品實(shí)際線密度、實(shí)際捻度、斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)。具體探討了上空芯錠轉(zhuǎn)速、超喂率、退捻率對(duì)苧麻波形線實(shí)際線密度、實(shí)際捻度、斷裂強(qiáng)力、斷裂伸長(zhǎng)等性能影響，研究結(jié)果會(huì)對(duì)苧麻波形線工藝設(shè)計(jì)有一定參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：苧麻波形線；超喂比；退捻率；上空芯錠轉(zhuǎn)速；工藝參數(shù)；性能中圖分類號(hào)：TS104.7文件標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：InfluenceoftheSpinningTechnologyofRamieWave-likeThreadonItsPropertiesYeWen-xiang1,ZhouXiang-qi2,LiuHong-tao1(1Keylaboratoryofgreenprocessing&functionaltextilesofnewtextilematerial,WuhanUniversityofScience&Engineering,WuhanHubei,430073;2HunanHuashengZhuzhouCedarCo.,Ltd,ZhuzhouHunan,41Abstract：Basedonthespinningexperimentoframiewave-likethread,thecomprisingcomponent,thespinningequipment,thespinningprincipleofthethreadareintroducedinthispaper.Accordingtothesevenkindsofworking-outspinningschemes,thecorrespondingramiewave-likethreadswerespun,andtheiractuallineardensities,actualtwists,breakingforcesandbreakingelongationsweremeasured.Theeffectsofsuchtechnologyparametersastherotationspeedofthetophollowspindle,theoverfeedingratio,theuntwistingratio,ontheiractuallineardensities,actualtwists,breakingforcesandbreakingelongationswerediscussedindetail.Theresearchresultwouldprovideacertainreferencevalueforthetechnologydesigninspinningtheramiewave-likethread.Keywords：ramiewave-likethread;overfeedingratio;untwistingratio;rotationspeedoftophollowspindle;technologyparamete;property苧麻纖維是一個(gè)性能優(yōu)良天然纖維,長(zhǎng)度長(zhǎng)、強(qiáng)力高、吸放濕快,其制品含有清涼、透氣、挺括、干爽、利汗、天然抗菌防腐性能等優(yōu)良服用性能，可單纖維紡紗，不過(guò)麻類纖維加工技術(shù)和裝備落后，從業(yè)人員和研究力量微弱，加之其粗、硬，僅限于粗支紗和面料生產(chǎn)，品種開(kāi)發(fā)不夠，且加工步驟長(zhǎng)，嚴(yán)重制約了其產(chǎn)品及其應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展［1］。近幾年來(lái)，即使中國(guó)有些企業(yè)利用水溶性纖維作為載體,采取伴紡減量技術(shù)成功開(kāi)發(fā)了超高支苧麻紗線[2]，而且麻類Sirofil復(fù)合紗在中國(guó)也已面世，但品種開(kāi)發(fā)力度和棉、毛等紡織企業(yè)還是有相當(dāng)大差距。另外，因?yàn)槠r麻纖維大分子取向度和結(jié)晶度較高,造成其剛度大、彈性小。紗線和織物存在毛羽多、難染色、易起皺、有刺癢感等弊病。所以，努力拓寬苧麻紗線品種、改善苧麻紗線和織物服用性能應(yīng)該引發(fā)紡織科技工作者高度重視?；ㄊ郊喚€作為紗線獨(dú)特分支花式紗線，以其不停創(chuàng)新、千變?nèi)f化結(jié)構(gòu)和色彩繽紛外觀、永無(wú)止境設(shè)計(jì)能力，對(duì)開(kāi)拓苧麻紗線品種、豐富苧麻產(chǎn)品種類和風(fēng)格，進(jìn)而對(duì)提升苧麻產(chǎn)品深加工水平和附加值起到助推作用。在琳瑯滿目標(biāo)花式紗線產(chǎn)品中，作為市場(chǎng)需求最為旺盛，用途也最廣波形線，應(yīng)該成為中國(guó)苧麻紗線生產(chǎn)企業(yè)優(yōu)先開(kāi)發(fā)苧麻類花式紗線產(chǎn)品。筆者利用HN43-02-12型花式捻線機(jī)，采取“連續(xù)”工作方法，經(jīng)過(guò)采取合適飾紗、芯紗、包紗原料和合理工藝設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出苧麻波形線，下面就其紡制工藝對(duì)其性能影響進(jìn)行了具體討論。1試驗(yàn)原料1.1飾紗原料因本款花式線屬于纖維型花式線，我們選擇435tex，3.82捻/10cm純苧麻粗紗，其纖維平均長(zhǎng)度為100mm,使其在花捻機(jī)牽伸系統(tǒng)上受到一定程度牽伸，使?fàn)可旌筝敵雒啃《未旨嗧殫l附著在芯紗和包紗中間來(lái)作為飾紗,所以必需在帶有牽伸機(jī)構(gòu)花捻機(jī)上進(jìn)行生產(chǎn)。1.2芯紗原料芯紗也稱基紗，是組成花式線主干，被包在花式線中間，是飾紗依附件，它和固紗一起形成花式線強(qiáng)力。在捻制和織造過(guò)程中，芯紗承受著較大張力，所以通常選擇強(qiáng)力很好材料。為此，選擇32tex白色縫紉線作為本款波形線芯紗，所選擇芯紗強(qiáng)度較高，表面有一定毛羽，飾紗在芯紗上保形性良好。1.3固結(jié)紗原料選擇33dtex滌綸低彈長(zhǎng)絲作為固結(jié)紗。其斷裂強(qiáng)度和彈性模量高，細(xì)度細(xì)，回彈性適中，熱定形性能優(yōu)異，有很好耐熱性、耐腐蝕性和耐弱酸堿性等，包纏在飾紗外面既不影響飾紗花型，又能很好固定花型，合乎固結(jié)紗工藝要求。2試驗(yàn)設(shè)備采取蘇州華飛企業(yè)生產(chǎn)HN43-02-12型雙牽伸雙空心錠雙卷繞花式捻線機(jī)來(lái)加工苧麻波形線，該機(jī)配有HFDK302紡紗專用控制器，可方便、快速地變頻調(diào)整牽伸、卷捻關(guān)鍵機(jī)件速度。3苧麻波形線紡制試驗(yàn)3.1苧麻波形線生產(chǎn)方法本款波形線屬于纖維型花式線，可在HN43－02－12型花捻機(jī)上經(jīng)過(guò)“連續(xù)”工作方法一次紡制成形。其具體生產(chǎn)方法為：懸在吊錠上苧麻粗紗退繞后經(jīng)過(guò)喇叭口進(jìn)入第四羅拉，經(jīng)過(guò)第四羅拉～中羅拉后區(qū)預(yù)牽伸和中羅拉～前羅拉滑溜牽伸，自前鉗口輸出牽伸后苧麻粗紗須條。在前鉗口下方裝有1根芯紗瓷管，在瓷管出口,飾紗須條和隨輸出羅拉線速輸出芯紗并合后一起穿過(guò)上空心錠。上空心錠回轉(zhuǎn)所產(chǎn)生假捻將飾紗纏于芯紗之外，初步形成假捻和花形。上空芯錠外面套有用30D滌綸長(zhǎng)絲倒成固結(jié)紗筒子，在其入口處，固結(jié)紗和由芯紗、飾紗組成假捻花式線一起平行穿過(guò)上空心錠，而且均在加捻鉤上繞過(guò)1～2圈。這么，上空芯錠每回轉(zhuǎn)一周，在加捻鉤以前取得假捻和花形在經(jīng)過(guò)加捻鉤后完全退掉，形成另一個(gè)花形，再被從加捻鉤取得真捻固結(jié)紗加以包纏固定，然后經(jīng)輸出羅拉往下輸至環(huán)錠進(jìn)行退捻，使固結(jié)紗退去1/2真捻，同時(shí)使芯紗和飾紗產(chǎn)生真捻。這時(shí)因?yàn)橥巳?/2真捻，使飾紗和芯紗形成真捻時(shí)，超喂飾紗恰好嵌在固結(jié)紗和芯紗捻度中間向兩邊彎曲，而形成波形線并卷繞在套在環(huán)錠上筒管上［3］。3.2工藝設(shè)計(jì)在相同固結(jié)紗、芯紗原料、相同牽伸工藝（總牽伸為6倍，后區(qū)牽伸為1.4倍）、相同車間溫濕度（溫度22℃，相對(duì)濕度65%）條件下,包含苧麻波形線性能關(guān)鍵有上空芯錠轉(zhuǎn)速、超喂比、退捻率3個(gè)工藝參數(shù)。為了探索它們對(duì)苧麻波形線性能影響，在保持其中兩個(gè)工藝參數(shù)不變情況下，改變另一個(gè)工藝參數(shù)，我們?cè)O(shè)計(jì)如表1所表示紡紗工藝方案。表1紡紗工藝方案方案上空芯錠轉(zhuǎn)速退捻率/%超喂比16000501.0526000501.0836000501.1446000401.0856000451.0865400501.0876600501.084試驗(yàn)結(jié)果在上述七個(gè)個(gè)方案確定工藝下,就相同原料和同一空芯錠下紡紗60分鐘左右。然后對(duì)每個(gè)方案所紡出苧麻波形線進(jìn)行隨機(jī)取樣，每個(gè)方案其取5個(gè)試樣，并在溫度為20℃，相對(duì)濕度為60%測(cè)試環(huán)境條件下，測(cè)試了各個(gè)試樣實(shí)際平均線密度、實(shí)際平均捻度和實(shí)際平均斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)［4］，具體測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2～表4。4.1實(shí)際線密度采取絞紗稱重法測(cè)量每個(gè)方案所紡苧麻波形線實(shí)際細(xì)度。具體方法是：利用YG(B)086型細(xì)紗測(cè)長(zhǎng)機(jī)，在周長(zhǎng)為1m紗框測(cè)長(zhǎng)儀上，將每個(gè)方案所紡苧麻波形線隨機(jī)搖取5小絞試樣，每小絞試樣實(shí)際卷繞長(zhǎng)度設(shè)定為10m；然后用鑷子夾取，逐絞在電子天平上稱重，即可測(cè)得每小絞試樣實(shí)際平均重量進(jìn)而可算出其實(shí)際線密度,如表2所表示。表2實(shí)際線密度測(cè)試結(jié)果方案1234567設(shè)計(jì)線密度/tex111.46113.63117.98113.63113.63113.63113.63實(shí)際線密度/tex110.13112.22116.96112.87112.41111.86112.94a4.2實(shí)際捻度在測(cè)試環(huán)境條件下，對(duì)每個(gè)方案所紡苧麻波形線隨機(jī)取樣，然后利用Y311N型紗線捻度儀，采取直接計(jì)數(shù)法測(cè)量紗線捻度。每次待測(cè)試樣夾持長(zhǎng)度為250mm，預(yù)加張力為0.25cN/tex，共測(cè)5次。測(cè)得每個(gè)方案所紡苧麻波形線實(shí)際平均包纏捻度及其捻度不勻率如表3所表示。表3實(shí)際捻度測(cè)試結(jié)果方案1234567實(shí)際捻度/26.9826.3526.2931.5929.8224.2529.71捻度不勻率/%7.098.386.777.216.897.487.924.3強(qiáng)伸性能在測(cè)試環(huán)境條件下，對(duì)每個(gè)方案所紡苧麻波形線隨機(jī)取5個(gè)試樣，然后利用Instron5566萬(wàn)能材料強(qiáng)力儀（拉伸速度為40mm/s，夾距為40mm），測(cè)量每個(gè)試樣最大斷裂強(qiáng)力和最大斷裂伸長(zhǎng)，經(jīng)過(guò)加權(quán)平均，測(cè)得各方案所紡苧麻波形線實(shí)際平均斷裂伸長(zhǎng)和斷裂強(qiáng)力見(jiàn)表4。表4實(shí)際強(qiáng)伸性能測(cè)試結(jié)果方案1234567斷裂強(qiáng)力/N48.3447.8551.5651.2548.8646.9548.69斷裂伸長(zhǎng)/mm8.398.538.616.847.118.967.025結(jié)果分析5.1超喂比對(duì)苧麻波形線性能影響在維持上芯錠轉(zhuǎn)速為6000rpm、輸出羅拉（其直徑為50mm）轉(zhuǎn)速為70rpm、退捻率為50%不變條件下，為了探索超喂比對(duì)苧麻波形線性能影響，方案1，2，3所采取超喂比依次為1.05，1.08，1.14。經(jīng)過(guò)比較方案1，2，3所紡苧麻波形線各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)可見(jiàn):三者之間實(shí)際線密度大小排列次序是：方案3＞方案2＞方案1。這是因?yàn)槠r麻波形線設(shè)計(jì)特?cái)?shù)≈芯紗特?cái)?shù)+包紗特?cái)?shù)+超喂比×苧麻粗紗特?cái)?shù)÷總牽伸倍數(shù)，故在芯紗特?cái)?shù)、固結(jié)紗特?cái)?shù)和飾紗總牽伸一定條件下，苧麻波形線實(shí)際線密度隨其超喂比增大而增大。另外，各方案所紡苧麻波形線實(shí)際線密度均在一定程度上略小于設(shè)計(jì)線密度。其原因是前鉗口離上空芯錠入口還有一定距離，加之花捻機(jī)在此處未采取捕捉器，這么自前鉗口輸出牽伸后苧麻須條極難全部進(jìn)入上空芯錠錠腔而有所逃逸，加之牽伸過(guò)程中尤其是長(zhǎng)度較短苧麻纖維散失，造成各方案所紡苧麻波形線實(shí)際線密度略比其設(shè)計(jì)線密度小。三者之間實(shí)際捻度大小排列次序是：方案1＞方案2＞方案3，但它們之間差異甚小。這是因?yàn)榘殡S超喂比增大，苧麻波形線實(shí)際線密度也隨之增大，造成其扭矩增大、加捻效率降低，故其實(shí)際捻度有所減小，但三者之間由超喂比改變引發(fā)實(shí)際線密度差異很小，所以三者實(shí)際捻度隨超喂比增大而略微減小。三者之間平均斷裂強(qiáng)力大小排列次序是：方案3＞方案1＞方案2。這是因?yàn)槠渌鼦l件恒定時(shí)，苧麻波形線斷裂強(qiáng)力關(guān)鍵和其包纏捻度和其線密度成正比。因?yàn)榉桨?和方案1所紡波形線之間實(shí)際捻度很靠近，但因前者實(shí)際線密度較大，故其斷裂強(qiáng)力高于后者；至于方案1和方案2所紡波形線之間斷裂強(qiáng)力差異，即使前者實(shí)際線密度略小于后者，但前者實(shí)際捻度大于后者，在二者實(shí)際線密度差異很小時(shí)，包纏捻度對(duì)斷裂強(qiáng)力起主導(dǎo)作用，因以前者斷裂強(qiáng)力略大于后者。三者之間平均斷裂伸長(zhǎng)大小排列次序是：方案3＞方案2＞方案1。這是因?yàn)槠r麻波形線斷裂伸長(zhǎng)隨其包纏捻度增大而有所減小。當(dāng)苧麻波形線包纏捻度大時(shí)，其包紗對(duì)其芯紗、飾紗須條包纏愈緊，拉伸時(shí)纖維間摩擦阻力和滑脫阻力愈大，故其斷裂伸長(zhǎng)減小。所以，總體而言，苧麻波形線平均斷裂強(qiáng)力隨其包纏捻度增大而增大，斷裂伸長(zhǎng)隨其包纏捻度增大而減小，在包纏捻度相當(dāng)初，其平均斷裂強(qiáng)力還隨其實(shí)際線密度增大而有所增強(qiáng)。退捻率對(duì)苧麻波形線性能影響在維持上空芯錠轉(zhuǎn)速為6000rpm、輸出羅拉轉(zhuǎn)速為70rpm、超喂比為1.08不變條件下，為了探索退捻率對(duì)苧麻波形線性能影響，方案4，5，2所采取退捻率依次為40％、45％、50％。經(jīng)過(guò)比較方案4，5，2所紡苧麻波形線各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)可見(jiàn):三者之間實(shí)際線密度、實(shí)際包纏捻度、斷裂強(qiáng)力大小排列次序均是：方案4＞方案5＞方案2，但實(shí)際線密度差異微乎其微。因?yàn)?，此三個(gè)方案所采取固結(jié)紗、芯紗、飾紗原料一致，超喂比和飾紗承受總牽伸亦不變，所以三者實(shí)際線密度理論上應(yīng)該一致，但因它們之間退捻率不一，包纏捻度有一定差異。當(dāng)退捻率小、包纏捻度大時(shí)，單位長(zhǎng)度波形線所耗用固結(jié)紗長(zhǎng)度長(zhǎng)些、重量亦重些，故三者之間實(shí)際線密度因其包纏捻度大小而存在一定差異，但這種差異在擬紡工藝下是微乎其微，而退捻率存在高達(dá)10％差異，故三者之間實(shí)際包纏捻度和斷裂強(qiáng)力差異相對(duì)較大。如前所述，因苧麻波形線斷裂強(qiáng)力和其包纏捻度成正比，斷裂伸長(zhǎng)和其包纏捻度成反比，故如表4所見(jiàn)，此三個(gè)方案所紡苧麻波形線斷裂強(qiáng)力大小排列次序是：方案4＞方案5＞方案2，其斷裂伸長(zhǎng)大小排列次序是：方案2＞方案5＞方案4。5.3上空芯錠轉(zhuǎn)速對(duì)苧麻波形線性能影響在維持退捻率50%、超喂比1.08、輸出羅拉轉(zhuǎn)速70rpm條件下，為了探索上空芯錠轉(zhuǎn)速對(duì)苧麻波形線性能影響，方案6,2,7所采取上空芯錠轉(zhuǎn)速依次為5400rpm，6000rpm，6600rpm。經(jīng)過(guò)比較方案6，2，7所紡苧麻波形線各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)可見(jiàn):三者之間實(shí)際線密度、實(shí)際捻度、平均斷裂強(qiáng)力大小排列次序均是：方案7＞方案2＞方案6，但三者之間實(shí)際線密度差異相對(duì)較??；三者之間斷裂伸長(zhǎng)大小排列次序是：方案6＞方案2＞方案7。因?yàn)椋?dāng)退捻率、超喂比、輸出羅拉轉(zhuǎn)速保持不變時(shí)，固結(jié)紗包纏捻度和上空芯錠轉(zhuǎn)速成正比，因?yàn)榉桨?上空芯錠轉(zhuǎn)速最高，方案2其次，方案6最低，故此三個(gè)方案所紡苧麻波形線實(shí)際捻度大小排列次序是方案7＞方案2＞方案6。因?yàn)槠r麻波形線斷裂強(qiáng)力和其包纏捻度成正比，斷裂伸長(zhǎng)和其包纏捻度成反比，故如表4所見(jiàn)，此三個(gè)方案所紡苧麻波形線斷裂強(qiáng)力大小排列次序是：方案7＞方案2＞方案6，斷裂伸長(zhǎng)大小排列次序是：方案6＞方案2＞方案7。結(jié)論1.開(kāi)發(fā)苧麻波形線