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文档简介
纬平针织物纵行歪斜的机理分析及控制探讨 摘要 随着生活水平的提高,人们对服装的舒适性和外观的要 求也越来越高。针织物的布面歪斜变形一直困扰着很多企 业,给服装裁剪加工带来很大的困难,也对服装的外观产生 了不良影响。目前国内外有不少纺织工作者在探索解决单面 纬平针织物的纵行歪斜问题,但仍未有彻底解决的办法。本 论文旨在采用汽蒸的方法减小纬平针织物的纵行歪斜程度。 本课题以纯棉纱和涤棉纱为针织原料,在小圆机上编织 成纬平针织物。分析设计了测试纱线捻度活性的方法和衡量 织物纵行歪斜角的指标。 论文分析了捻度活性是由于纱线在加捻时产生了得不 到释放的内应力而形成的。相同原料条件下,捻度越大的纱 线其捻度活性越大,捻度活性越大的纱线其织物的纵行歪斜 角会越大。所以要减小织物的纵行歪斜角就得找到能减小纱 线捻度活性的办法。 在研究纱线捻度、捻向及其他参数对织物纵行歪斜的影 响程度时,得出了涤棉纱的纵行歪斜程度随纱线中涤纶混纺 比的提高而增大的结论。 本课题采用汽蒸的方式来对纱线的捻度进行定型,从而 达到减小纱线捻度活性的目的。对纱线进行汽蒸处理后,比 较未汽蒸纱和汽蒸纱的性能时,发现汽蒸对纱线的强伸性和 残余扭应力都有影响。汽蒸对纱线强伸性的影响因纱线品种 而异,汽蒸能很好地稳定纱线的捻度活性,关于这一点,其 对涤棉纱的效果要优于对棉纱的效果。 本论文比较了光坯织物和毛坯织物的性能。发现光坯织 物要比毛坯织物紧密,有利于纵行歪斜程度的减小。论文比 较了活性染料和分散染料对涤棉织物的染色效果,发现对织 物进行染色处理能改善纵行歪斜情况,且染色工艺对织物纵 行歪斜程度有一定的影响。 论文比较了汽蒸松弛和自然松弛对于改善纬平针织物 纵行歪斜的效果。汽蒸松弛不仅节约了大量的时间,而且效 果是自然松弛四个月的一到两倍。实验证明汽蒸确实起到了 稳定纱线捻度的作用。 关键词纬平针织物,纵行歪斜,残余扭应力,捻度活性, 汽蒸工艺,应力松弛 t h ea n a i y s i s0 f 匝c h a n i s mo ns p i r a l i t y0 f s i n g l ej e r s e y f a b r i ca n dt h ed i s c u s s i o na b o u t h o wt oc o n t r o li t a b s t r a c t a l o n gw i t ht h ei m p r o v i n go fl i v i n gs t a n d a r d ,t h ed e m a n do fb o t h c o m f o r ta n da p p e a r a n c eo fg a r m e n tb e c o m e sh i g h e ra n dh i g h e r s p i r a l i t y k n i t t i n gf a b r i ch a s b o t h e r e de n t e r p r i s e sf o ral o n gt i m e ,a n dh a sm a d eb a d i n f l u e n c e st ot h ea p p e a r a n c eo fg a r m e n t t h o u g hag r e a tm a n yo f r e s e a r c h e r sh a v eb e e nm a d et os o l v et h i sp r o b l e m ,t h e r ei sn ot h o r o u g h s o l u t i o n t h i st h e s i s w i l lt r yt od e c r e a s es p i m l i 够b yu s i n gs t e a m i n g p r o c e s s t h i st h e s i su s e sc o t t o ny a m sa n dp o l y e s t e r c o t t o nb l e n d e dy a m sa s k n i t t i n gm a t e r i a l ,a n dk n i t t ss i n g l ej e r s e yf a b r i c s o nc i r c u l a rk n i t t i n g m a c h i n e i ta n a l y s e sa n dd e s i g n st h em e t h o dt ot e s tt h et w i s tl i v e l i n e s so f y a m sa n dt h ei n d e x t ot e s tt h es p i r a l i t ya n g l eo f t h ef a b r i c t h et h e s i sa n a l y s e st h a tt h et w i s tl i v e l i n e s sw a sa r i s e nf r o mt h e s t r e s st h a th a s h tr e l e a s e dw h e ny a m sw e r et w i s t e d w h e nt h em a t e r i a li s t h es a m e ,t h eb i g g e ry a mt w i s ti s ,t h eb i g g e rt w i s tl i v e l i n e s si s ,a n dt h e b i g g e rs p i r a l i t yo ft h ef a b r i ci s t h e r e f o r e ,i fy o uw a n tt od e c r e a s et h e s p i r a l i t y , y o us h o u l df i n dam e t h o dt od e c r e a s e t h ey a r nt w i s tl i v e l i n e s s - a f t e rs t u d y i n gt h ee f f e c to fs p i r a l i t yt h a ty a mt w i s ta n dt w i s t d i r e c t i o nc a u s e d ,w ec a l lc o n c l u d et h a tt h es p i r a l i t yo fp o l y e s t e r c o t t o n b l e n df a b r i c sw i l le n l a r g ew h i l et h eb l e n d e dp e r c e n t a g eo fp o l y e s t e r b e c o m e sh i g h e r i nt h i st h e s i s ,s t e a m i n gp r o c e s si su s e dt os t e a d yt h ey a mt w i s t , a n d t h es p i r a l i t yc a nb ed e c r e a s e d a f t e rs t e a m i n g , w ec a l lf i n dt h a ty a r n i n t e n s i t ya n dt e n s i b i l i t ya r ea f f e c t e d t h e r ea r ed i f f e r e n ti n f l u e n c e sf o r d i f f e r e n tk i n d so fy a r n s s t e a m i n gc a ns t e a d yt h ey a r nt w i s tl i v e l i n e s s v e r yw e l l ,a n di th a sb e t t e re f f e c to np o l y e s t e r c o t t o nb l e n dy a m st h a n c o t t o ny a m s c o m p a r e dr o u g hf a b r i c sw i t hd y e df a b r i c s ,w ec a l lf m dt h a td y e d f a b r i c sa r et i g h t e rt h a nr o u g ho n e s ,w h i c ha r eg o o df o rd e c r e a s i n g s p i r a l i t y t h ep o l y e s t e r c o t t o nb l e n df a b r i c s w h i c ha r ed i s p e r s e _ d y e dh a v e s m a l l e rs p i r a l i t yt h a nw h i c ha r ea c t i v e d y e d i nt h et h e s i s ,w ec o m p a r e d t h ee f f e c to fa c t i v e d y e dp o l y e s t e r c o t t o nb l e n d e dy a m sw i t ht h a t o f d i s p e r s e d y e do n e s w ef o u n d t h a td y i n gp r o c e s sc o u l dd e c r e a s es p i r a l i t y a n dd i f f e r e n tp r o c e s s e sw i l lm a k ed i f f e r e n te f f e c t so ns p i r a l i t y a f t e rc o m p a r i n gt h ee f f e c to fs t e a m i n gp r o c e s st h a tt or e l e a s ey a m s t r e s sw i t ht h a to fn a t u r a lr e l e a s i n g ,t h ef i r s ts a v e sal o to f t i m ea n dh a s b e t t e re f f e c t t h ee x p e r i m e n t sf i n dt h a ts t e a m i n gc a ns t e a d yy a mt w i s t l i v e l i n e s s c h e n y a n ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db ys h e nw e i k e y w o r d s :s i n g l ej e r s e yf a b r i c ,s p i r a l i t y , t h er e s tt o r s i o n a ls t r e n g t h , t w i s tl i v e l i n e s s ,s t e a m i n gp r o c e s s ,s t r e n g t hr e l e a s i n g 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明:我恪守学术道德,崇尚严谨学风。所呈交的学位论文,是本人在导师的 指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中己明确注明和引用的内容外,本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写,我对 所写的内容负责,并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名:1 巧辛l l 日期:撕,年,) 月动日 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有 关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以 将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 保密口,在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密6 彰 学位论文作者签名:7 写、j j 指导教师签名:池2 - o 日期:岁匀z i , , e j z oe l e t 期:or 年- a 7 1 珈1 3 第一章绪论 第一章绪论 随着科技的飞快进步、经济的高速增长,人们生活水平和文化品 味日益提高,着装方式也有了新的变化。这主要表现在人们着装由最 初的注重保暖、实用到崇尚休闲、舒适,强调拥有舒适合体、随意自 然又能在外观和艺术效果上更为完美、品质超群的服装,可见服装对 人们生活的影响越来越大。 而另一方面,激烈的市场竞争对针织物的精深加工技术要求越来 越高【。针织服装不断地向外衣化、时装化方向发展【2 1 ,这就对面料 提出了更高的要求,它除了在强力、弹性、缩水率、色牢度等内在质 量方面有高要求外,对手感、悬垂性、折皱、扭曲变形等外观质量也 有新要求3 ,4 1 。因此,为适应国内外市场的需要,我们不仅要在提高 内在质量上下功夫,还要在改进外观质量方面有突破,提高产品档次。 针织坯布的布面歪斜变形常常困扰着很多企业1 5 1 ,由于布面纬斜和纵 行歪斜的存在,给服装裁剪加工带来很大的困难,也对服装的外观产 生不良的影响【l 】。目前国内外有不少企业和高校等科研机构在这方面 进行研究,但对圆筒形针织物及水洗后的针织服装出现的扭曲变形尚 未有有效地解决方法。 1 1 国内外纬平针织物纵行歪斜的研究概况 纬平针织物的纵行歪斜一直以来就受到人们的特别关注,这是由 于纬平针针织服装在洗涤及穿着过程中存在着不同程度的变形问题, 主要表现在纬平针针织服装经洗涤后织物出现纵行歪斜,侧缝发生偏 转。这一问题一直是针织生产商和消费者关心的问题,同时这一问题 也在学术界和工业界得到广泛的探讨和研究。随着针织技术的发展, 人们使用了许多能控制针织物纵行歪斜的方法和技术,纬平针针织服 装的纵行歪斜问题得到了一定程度的控制。但由于针织物生产过程中 织物成形机理的复杂性以及不同织物原料和不同后整理工艺过程的 影响,纬平针织物的纵行歪斜现象依然是人们特别关心的问题。 第一章绪论 1 1 1 纬平针织物纵行歪斜的机理 纬平针织物由一系列互相串套的线圈组成,当选用短纤纱为原料 时,纱线中的残余扭应力使纱线力图解捻,从而引起线圈歪斜1 5 - 8 1 。 图卜1 是在z 捻纱所织成线圈横列中截取圆弧部分的圈柱。由圈柱1 和2 所产生的退捻力矩为m l = 2 f p ( f 为纱线在自由状态下的直径) ; 而由圈柱2 与3 所产生的退捻力矩为m 2 = 2 f p 。在退捻力矩的作用下, 针编弧力图按逆时针方向扭转,而沉降弧力图按顺时针方向扭转。结 果使圈柱1 和3 扭向织物正面,而圈柱2 则扭向针织物的反面。由于 针编弧n 作顺时针方向扭转,使沉降弧s 在其左端a 处比其在右端 b 处具有更大的弯曲,使圈柱2 长度缩短,因而在针织物正面,线圈 表现为从左下向右上的倾斜( 参见图1 2 ) 。因此,纤维的内应力导致 了纬平针针织物的歪斜变形1 8 1 。 图1 - 1线圈截去圆弧部分的圈柱图1 - 2线圈歪斜图 以上是从力矩的角度分析线圈歪斜的机理,下面再从直观的纱线 交叉点间的相互作用力来看看线圈歪斜的原因。 图卜3 和图卜4 为线圈横列截去圆弧部分的圈柱交叉图( 从织物 正面看) 。假定纱线为z 捻纱,从图1 - 3 ( 左边圈柱) ,可以看到,两 个圈柱相交相当于s 捻,由于纱线本身退捻力的作用,圈柱有拧紧趋 势;图卜4 ( 右边圈柱) 两个圈柱相交相当于z 捻,圈柱有退捻分开 趋势,因此左边线圈圈柱间间隙小于右边线圈圈柱问间隙,表现在布 面上为线圈针编弧向左偏斜,沉降弧向右边偏斜,如图卜5 所示 5 , 6 1 。 2 第一章绪论 铀 图1 - 3纱线捻度扭曲图图1 - 4纱线捻度扭曲图 此时,由于线圈间张力较大,纵行歪斜还不太明显,倾斜角不大。 织物经水洗后纱线间的张力得到充分松弛,纵行歪斜严重化,倾斜角 变大。图卜6 为水洗后线圈的倾斜情况【5 ,6 1 。 图1 5 织物线圈倾斜图图1 - 6 水洗后的线圈倾斜图 织物的纵行歪斜严重化主要是由于纱线在纺纱和织造过程中储 存了大量能量,只经染整不经水洗处理,这种能量尚不能完全释放, 表现出的扭曲还不太严重;经水洗后,纱线残余应力得到完全释放, 织物会表现出越来越严重的纵行歪斜。并线产品除纵向有点变形外, 纵行歪斜较小。这是因为并线的捻度本身很小。 1 1 2 由纱线捻度的不稳定性引起的线圈歪斜理论 当加捻的短纤维弯曲成圈时,产生的弯曲和扭转应力使线圈极不 稳定。在这些应力条件下,织物产生了歪斜,使线圈向织物平面旋转, 第一章绪论 线圈的转向取决于纱线捻度的方向。 由于纱线的捻度有优先选择定向性,使线圈的左右圈柱产生力的 不平衡。这种不平衡是由于捻度的重新分配( 移动) 。即使在成圈以 前纱线没有打扭趋向,也会在成圈以后发生旋转倾向,这是因为纱线 中纤维的螺旋几何结构发生了变化,在圈干区域引起线圈外侧纤维伸 长,内侧线圈纤维压缩,使线圈产生不稳定 9 a o 。 织物中线圈相互串套,限制了线圈的转动,紧密织物线圈的转动 更困难。z 捻纱线圈的右边圈柱转向左面圈柱的上方,使右边圈柱更 凸出在织物的正面,这样线圈将向右面倾斜。s 捻纱则产生同样的机 理,但在相反方向,即左面圈柱转向右面圈柱的上方,使左面圈柱更 凸出在织物的正面,线圈将向左面倾斜。 z 捻纱线圈的右面圈柱的纤维同纱线轴线成一个角度,沿着一个 纵行邻接线圈右边圈柱以z 向捻合在一起,形成类似于合股纱的结 构,这种合股纱的捻度与细纱捻度同方向,这就产生一种弹力和不稳 定的纱线,实际上织物正面存在扭转的很不稳定的线圈圈柱。 a b c a 稳定的合股纱( z 捻纱s 向合股) 不稳定的合股纱( z 捻纱z 向合股) 由z 捻纱生产的单面织物 图1 7 线圈圈柱的舍股效应 另一方面,线圈左边圈柱的纤维是平行于纱线轴线的,沿着一个 纵行邻接线圈,左边圈柱以s 向右捻合在一起,形成类似合股纱的结 构,合股捻度是细纱捻度的相反方向,形成了稳定纱线结构,在实际 4 第一章绪论 织物中,形成十分稳定圈柱,不显示旋转的倾向。因此,织物向右的 歪斜角可以被理解为线圈右边圈桂扭曲( 捻度收缩) 造成的。对s 捻 纱其效果类似,但在相反方向 9 - t 2 。 1 1 3 成圈系统数对织物纵行歪斜影响的分析 图l - 8 表示在单面多系统圆纬机上按顺时针回转时编织的单面织 物歪斜角的情况 9 ao l 。 设d d = 总的歪斜出现时的纵行位置。 x x = 总的歪斜出现时的横列位置。 b b7 = 由于系统数的原因,外斜出现时的纵行位置。 x a = 由于系统数的原因,外斜出现时的横列位置。 x a = 妥= 针织物中同一喂纱系统二个连续横列间的移位。 l 面= 万n = 织物开幅宽。 f = 针织机总的系统数。 n = 针织机总的针数。 c = 单位长度横列数。 图1 - 8 将筒状织物开幅后的图示 井囊剩 第一章绪论 w = 单位长度纵行数。 0 = 由于纱线形成的歪斜角。 砟= 由于编织系统形成的歪斜角。 = 总的歪斜角。 则一去t a n 砟。糕 :旦 ( 1 ) c n 若w :罢! - ,和 ( 2 ) c :一k c ( 3 ) l 式中k - 和k 。为无量纲参数,其值由织物的松弛状态决定,l 为 线圈长度( 厘米) 则,线圈形态系数= k c ,w = 粤 ( 4 ) - 并代入方程( 1 ) ,得: t a n 郇2 击,则郎2 恤- i 击 ( 5 ) 方程( 5 ) 表示,由于针织机系统数的原因形成的歪斜角一方面取决 于系统数,而且还和织物一定的松弛状态下的线圈形态和工作织针数 有关,这些依次取决于机器的机号和针筒直径。 如果我们设想单面纬平针织物有稳定的尺寸,即k c ,- 为定值,由 方程( 5 ) 可说明机号和系统数对织物歪斜角是有影响的。许多工作者研 究的结果表明,对于织物歪斜角而言,在大多数情况下,纱线的捻度 和扭矩的影响要比系统数的影响要大得多。 图卜8 表示,如果是z 捻纱线,机器是顺时针方向回转,那么, 由于系统数对歪斜角的影响( 使纵行向左倾斜) 将部分地消除纱线捻 度和扭矩( 使纵行向右倾斜) 对歪斜角的影响,在大多数情况下,可 造成织物总的向右倾斜。 因此在某些情况下,建议选用具有一个特定方向歪斜角的纱线和 一定编织系统数的针织机,在编织时获得与纱线相反方向的歪斜角, 以全部消除织物的歪斜角。然而,在有些情况下可以设计没有歪斜角 6 第一章绪论 的纱线,这样,织物总的歪斜角是左向的。 因此可以推论出,从减小纬平针织物纵行歪斜角的观点看,在针 织机上多系统编织是极有利而无害的。不过目前系统数的密度在实践 上是有限制的,例如受到三角角度的限制( 角度不能超过一定限度, 一般三角角度随系统数的增加而增加) 。 1 1 4 纬平针织物纵行歪斜的控制原理和方法 纵行歪斜是由纱线加捻时产生的内应力引起的,要控制和消除纵 行歪斜就必须设法使纱线应力松弛或想办法消除、抵消纱线的内应 力。国内外生产企业对纬平针织物( 主要是针对棉织物的) 纵行歪斜 的研究一直没有停止过,到目前为止,纬平针织物纵行歪斜的控制原 理和方法可以概括如下。 ( 1 ) 采用弹性模量较小的棉纤维 棉纤维的弹性模量大,棉纱的内应力必然会大,产生的剩余扭力 矩也大,织物的扭曲会严重些。当制作高档针织服装时,选择细而长 的棉纤维有利于改善扭曲状况。 ( 2 ) 采用合适的纱线结构和参数 短纤维通过加捻而形成纱线,纱线捻度的不稳定性是造成织物产 生纵行歪斜的主要原因【引。捻度大的纱线其捻度活性就大,织物的纵 行歪斜程度也越大,因此在纱线强度允许的条件下,尽可能选择弱捻 纱有利于减小纬平针织物纵行歪斜程度。但目前纱线捻度的减小是很 有限的,它只能部分地减小纵行歪斜程度。所以说选择弱捻纱只能减 小纵斜程度而不能完全消除它【9 10 1 。 纺纱的方式有很多,不同纺纱工艺纺得的纱线在几何形态和物理 性质上有很多差异。环锭纺、气流纺还有赛络纺制成的纱线生产出的 织物不同程度影响着纬平针织物的纵行歪斜大小。我们要选择捻度小 而稳定的纱结构,这样生产出来的织物纵行歪斜变形较小。当采用无 捻纱、弱捻纱、股线来生产时,可基本消除织物歪斜变形。 目前针织内衣所用的原料,主要以环锭单股棉纱为主。我们来着 重看看这种纺纱方式。环锭纺纱是将牵伸、加捻和卷绕同时进行的一 第一章绪论 种纺纱方法,纤维靠加捻抱合成纱1 13 。加捻使纤维变形,纱线内会 产生一个与加捻方向相反的内应力,当纱线在单面圆纬机的织针上弯 曲形成线圈后,这个内应力需要释放,这时纱线力图解捻【】。该内 应力抵消了纱与纱间接触点的摩擦阻力后,还会使线圈产生歪斜变 形。无数个变形线圈相互串套叠加,造成了织物纵行( 纵向纹路) 的 歪斜,使圆筒织物发生扭转。在后整理过程中,虽能借助外力纠正纵 向纹路的歪斜,但都是不稳定的。当织物在下游的缝制过程中;不断 被翻动时,它仍会向原来歪斜的方向转移,尤其在水洗后,歪斜会恢 复得更多。 ( 3 ) 优选织物的结构和参数 未充满系数是线圈长度与纱线直径之比。未充满系数越大,织 物密度越小,线圈纵行歪斜越明显;未充满系数越小,织物越紧密, 纵行歪斜越小。这是因为织物紧密时,单位面积内线圈问纱线接触点 增多,摩擦阻力的加大制约了其解捻应力。也可以这样理解,线圈上 的残余扭应力会随着圈柱的加长而增加【6 1 ,而导致织物的纵行歪斜严 重化。所以织物结构的紧密度也影响纬平针织物的纵行歪斜程度,紧 密织物的纵行歪斜程度要小于疏松织物的纵行歪斜程度。但织物密度 的增加也是很有限的,这也只能一定程度上减少纵行歪斜程度。 采用具有相同捻度的z 捻和s 捻两种纱一隔一路的方式配置编 织纬平针单面织物,这样相间横列的线圈都向相反方向倾斜,整个织 物上的剩余扭力矩基本平衡,从宏观上消除了织物的纵行歪斜。不过 坯布外观效果很差,有横条感,纵向纹路不清。另外s 捻纱很难购得, 且上机配置绝不能搞错,这样会大大增加操作难度,人员配备上也要 增加。因此这种纠斜方法较难实施,且布面不理想【i5 1 。 通过合股两根捻度大小相同,捻向相反的单纱是减小纱线捻度 活性的一种方法。此外,如果再经卷装染色,这种合股纱线的捻度可 以更稳定。经过这样处理的纱线没有打扭趋势,织物在干松弛和全松 弛状态的两种情况下歪斜角为零。这方法几乎是一种有效的完全避免 纵行歪斜的方法,但其成本的增加让很多企业望而却步。 8 第一章绪论 相同捻度的z 捻纱做添纱,与s 捻纱进行编织的织物,不论是 在千松弛或是全松弛状态都没有歪斜角产生。这是由于s 捻纱和z 捻纱线以添纱关系编织而使纱线扭应力平衡稳定。添纱编织是生产无 歪斜织物的有效方法,但与合股同样的问题使它也不被企业所亲睐。 在三线起绒织物生产中,地纱和接结纱之间的关系类似于在添纱 织物中地纱和面纱的关系。使用不同捻向的添纱和地纱,可以显著降 低织物的纵行歪斜角。这种方法的确定是一个有价值的尝试,因为它 对成本影响大,而收到效果巨大【9 ,”l 。 ( 4 ) 采用化学方法对纱线进行处理 对于棉纤维,浓碱能使其发生溶胀而消除其内应力,因此经浓 碱处理的碱缩和丝光单面织物,纱线的内应力被消除,因此就不会出 现纵斜。高温湿热也有助于纤维得溶胀而消除内应力,织物在高温氢 氧化钠液中煮练达到一定得时闻也能消除纱线得内应力 1 2 , 1 6 1 7 。 由单机双氧水漂煮一浴法再染色的全棉织物或涤棉混纺织物, 由于前期处理不足以消除纱线的内应力,经烘燥后的织物有明显的纵 斜。因而只能设法通过后整理来进行控制和消除。其途径仍然是从消 除纱线的内应力来考虑。呢毯定型是可选的一个环节,有温度、有湿 度,有一定横向拉伸张力( 具备了松弛和消除棉纱内应力的条件) 。 而对于t c 混纺中的涤纶纤维在其玻璃化温度以上,引起纤维内部分 子链间部分原有次价键拆开和在新的位置重建,冷却后,纤维和织物 的形状就会在新的分子排列状态下稳定下来,这样涤纶纤维也就定形 了。为了在昵毯定形上机时达到坯布的线圈纵行与边缝保持平行这种 状态,可以通过增加一道三辊轧车热轧工序加以实现。三辊轧光对坯 布有很好的直丝梳理作用,而带滚动刺毛果的撑板的直丝梳理作用比 普通撑板更加好。凡是烘燥之后,有纵斜的坯布,只要经过三辊轧车 热轧后,坯布的直丝即被理直,线圈纵行就能与边缝保持平行,纵斜 能暂时消除,但它只是暂时的纱线的内应力还没有消除,但这暂时的 纠斜足以使坯布在昵毯定形上机时保持这种良好现状,经昵毯定形的 高温高湿作用之后,棉纱线的内应力得以消除,t c 中的涤纶纤维分 9 第一章绪论 子键达到位置重建,这样全棉和t c 混纺织物就定形在这个没有纵斜 的理想状态了 15 , t 8 , 1 9 1 。 ( 5 ) 配合织机旋转方向选择纱线捻向 纵行歪斜方向与纱线捻向有关。z 捻纱使织物纵行向右呈z 向倾 斜( 从左下至右上) ,s 捻纱使织物纵行向左呈s 向倾斜( 从左上至 右下) 。当织机针筒顺时针方向转动时,s 捻纱织成的织物,其线圈 纵行歪斜程度有所减小;z 捻纱织成的织物,其歪斜程度有所增大。 当织机针筒顺时针方向转动时,影响刚好相反。因此,为了尽量减小 织物的纵行歪斜角,z 捻纱在机器上应按逆时针方向回转编织,而s 捻纱则应按顺时针方向回转进行编织。 ( 6 ) 衣服样板矫形 对于已经做成的光坯布,可以测试成衣侧缝的纵行歪斜程度,如 结果超过了客户的允许值,则可以将成衣的样板形状作与歪斜方向相 反的变形( 这时矩形可能就变成为平行四边形) ,从而保证成衣后的 歪斜变形达到较小的值,但在生产中控制不好,容易出现质量事故。 采用无侧缝工艺,如果避免了侧缝,就不存在侧缝扭转的问题, 这在针织工艺上可以做到,只需要选用合适的针筒尺寸来做大身料就 可以了。 将纬平针织物在拉幅定型机上进行拉幅定型,强行拉直纵行进行 湿热定型。但这种方法虽保证了纵行不歪斜,但会使纬斜恶化,布面 效果仍然不理想。 ( 7 ) 高温高湿的环境利于纱线内应力残余扭矩的释放 2 0 - 2 2 1 ,这一点 有利于纱线捻度的稳定,从而减小纬平针织物的纵行歪斜程度。 1 2 本课题的研究方法 由于织物扭曲主要取决于纱线捻度的活性,在同样的密度条件 下,纱线捻度活性越小。纬平针织物的扭曲变形就越小。因此,要解 决扭酋就得找到减小捻度活性的方法i 】。查阅了多份文献后,本课 题拟采用汽蒸的方法来稳定纱线捻度,从而达到减轻纵行歪斜的目 的。由纵行歪斜变形机理可知 t 2 , 2 0 1 ,有效地减少棉纱的内应力,加速 1 0 第一章绪论 棉纤维的松驰,是改善织物扭曲变形的途径。减少内应力,可以考虑 对棉纱施加湿、热处理。汽蒸的高温高湿的环境利于消除纱线的内应 力或说是残余扭矩 2 3 , 2 4 1 。 1 3 本课题的研究内容 本课题拟从纱线原料、结构、纱线捻度活性、汽蒸工艺等方面探 讨改善纬平针织物纵行歪斜的方法。主要包括一下内容: ( 1 ) 研究纱线捻度活性的测定方法和衡量织物纵行歪斜的指标。 ( 2 ) 选用纯棉纱及不同混纺比的涤棉纱为材料,研究它们在汽 蒸前后的捻度活性及织物纵行歪斜角的变化。 ( 3 ) 汽蒸工艺对纱线拉伸性能和捻度活性的影响。 ( 4 ) 纱线捻度活性与纬平针织物纵行歪斜的关系。 ( 5 ) 染色工艺、针织机转向等与纬平针织物纵行歪斜的关系。 ( 6 ) 不同结构( 环锭纺、赛络纺) 纱线的捻度活性及织物纵行 歪斜的关系。 ( 7 ) 纱线汽蒸后应力的松弛与自然放置松弛效果的比较。 第二章纱线残余扭应力和织物纵行歪斜的衡量指标 第二章纱线残余扭应力和织物纵行歪斜的衡量指标 纱线中扭矩的大小及扭应力的松弛行为对于单纱中捻度的分布、 合股线中捻度的平衡及其纬平针织物产生歪斜变形的趋势都有影响 1 2 5 1 。许多织物的性能如织物的悬垂性、起绉效果等都与纱线中残余 扭矩的大小有关。可见,纱线中的剩余扭矩对织物的外观特征及手感 都有重要的影响,因此,对纱线的扭应力的研究就显得相当重要。 2 1 纱线中的扭应力的形成和释放 2 1 1 环锭纱中扭应力的形成 当短纤维被加捻成纱后,纤维与纤维间的作用使纱线内产生了扭 应力,其方向是沿着纱线轴向呈螺旋状。由于加入了这对扭应力,纱 线中便相应地会产生与加捻方向相反的另一对扭应力使纱线力图退 捻。如果将一段纱线的一端释放,它便会沿着加捻的反方向旋转( 即 “退捻”) 。当纱线中潜在扭曲能量被释放一部分后,退捻行为就会明 显减缓下来。纱线中的残余扭应力取决于它在加捻时的初始扭矩。初 始捻度越高,纱线中扭曲能量就越大。将一段纱线的两端紧紧握持住, 然后将两握持端慢慢靠近,这样就给了纱线一定程度的松懈,这时纱 线的残余扭应力就会以打扭的方式来释放能量。打扭的方向是加捻方 向的反方向,即z 捻纱会打s 捻的扭。 2 1 2 克服纱线中扭应力的方法 2 1 2 1 并线编织 生产无纵行歪斜单面纬平针织物的最有效的办法是采用并线编 织,因为单纱中方向相反的扭应力会使并线最终平衡。捻度相当的两 种单纱编织而成的织物,其形态参见图2 1 ( a ) 。t 恤一类的服装,如 果采用并线编织,会比那些用单纱编织的厚一些。用于织制较轻薄织 物的并线需要用较细的单纱,这样它们的生产成本就大大增加了,所 以这种方法的商业化可行性不大 12 1 。 第二章纱线残余扭应力和织物纵行歪斜的街量指标 理论上讲,当两根捻度相同,捻度稳定性相当、捻向相反的单纱 被一同喂入到针织机的给纱装置中时,它们会使针织线圈朝s 或z 向扭曲的趋势中和,这样就会形成纵行很直的织物。但实际上,生产 捻度稳定性相似的纱线是非常困难的,所以这种组合织物会呈现出纱 一一 线中捻度活性较大者的捻向。这种方法,与编辫子类似,是一种将线 圈扭曲限制在最小水平的有效的技巧。此外,当交替编织两根捻度相 同、捻度稳定性相当、捻向相反的单纱时,可生产出一块不规则的、 密度不均匀的、整体无歪斜变形的织物,但这种织物表面会呈现出“鱼 骨头”效应,参见图2 - l ( b ) 。虽然这种方法不适合于生产棉或羊毛的纬 平针织物,但它经常被用于细的尼龙丝织造袜子,因为这种“鱼骨头” 效应可给织物一种很大的级向拉伸的潜力h 2 1 。 在实际生产中,上面两种技术都是需要增加劳动力豹,因为要达 到最好的效果就要确保编织中用到的两种纱线的捻度和捻度稳定性 都相当,而且要不断地检查以避免在织物生产过程中出现的纱线混 乱。 2 1 2 2 化学方法 我们知道的最早的用以解决织物歪斜问题的化学方法,可能就是 用于杂交毛纱织成的织物上的。其原理是用冷煮昵的方式来改善这种 不良的现象。其不足之处是该方法会导致羊毛纤维的部分再混合,致 使织物变脆。 b a n c r j c e 研究表明f 2 6 1 ,对棉纱进行丝光处理可降低捻度活性 第二章纱线残余扭应力和织物纵行歪斜的衡量指标 4 5 ,并可使干松弛织物的纵行歪斜降低1 0 - 13 。此外,当对线圈不 匀较大的织物进行丝光处理时,织物的纵行歪斜程度会减小2 0 3 0 。 虽然丝光是一种有效的湿松弛处理工艺,与其它方法相比较它的改善 效果最好,但它并不能完全解决单面纬平针织物的纵行歪斜问题。 在棉纤维中混纺一小部分低熔涤纶纤维,然后对这种纱线进行加 热处理,这样可降低织物的纵行歪斜程度。但这种织物的手感不能令 人满意,因为纱线和织物都会变得很硬。此外,对针织物进行树脂整 理可以减少其纵行歪斜,并可改善尺寸稳定性、外观及手感,但它会 导致棉织物易脆。 所有上述方法都有其不尽人意的地方。 2 1 _ 2 3 定捻方式 由于纱线捻度稳定性的大小直接影响织物纵行歪斜的大小,如果 能将纱线的捻度稳定下来,那么这一问题就可得以解决了。纱线捻度 的定型( 或纱线应力的松弛) 会改善纱线的机械稳定性,因为定捻可 以释放纺织纤维加捻时产生的内应力,这能在保持高捻度纱线捻度的 同时使捻度稳定下来 2 0 l 。 定捻工艺是将纱包贮存在一定的高温和适当的湿度的环境中一 段时间或者将纱包放置于一个绝对密闭的房间,并向房间给一定的湿 空气( 热空气和湿度) 。在1 0 0 c 标准大气压下汽蒸实际上相当于将 纱线放置在水中煮沸。现代精密真空高压釜可以使蒸汽均匀的渗透于 纱包的各个部分。汽蒸工艺看似简单,但仍需要注意很多问题来避免 诸如白色混纺纱变黄、色纱退色或沾污等损坏。 2 2 纱线残余扭应力的测量方法 纱线的抗扭刚度是衡量纱线残余扭应力的较微观的量,抗扭刚度 大的纱线其残余扭应力大,抗扭刚度小的纱线其残余扭应力小。纱线 捻度活性是反映纱线残余扭应力的宏观的量,捻度活性大的纱线其纱 线残余扭应力大,捻度活性小的纱线其残余扭应力小。下面分别介绍 测试纱线抗扭刚度和捻度活性的方法。 1 4 第二章纱线残余扭应力和织物纵行歪斜的衡量指标 2 2 1 纱线抗扭刚度的测试方法 测试纱线的抗扭刚度及研究其扭转性能,不像测试纱线的强伸性 有商用测试仪器那么方便,往往需要在实验室搭建测试装置( 虽然目 前已有k e s y n 一1 商用纱线扭矩测试仪,但是价格非常昂贵) 。纱线抗 扭刚度的测试方法与原理基本可分为两类:( a ) 扭摆法;( b ) 扭力秤 型 2 5 1 。 2 2 1 1 扭摆法 测量纤维和纱线的扭转性能的扭摆型装置设计得复杂多样,但其 基本原理大致相同。原理示意图如图2 - 2 所示。 扭摆法是研究纤维和纱线扭转性能最基本也是最方便的方法。当 纤维试样被加捻再放开,摆动会逐渐衰减。它可通过测量与纤维相挂 的棒或圆盘低频下摆动周期,从而计算得到 纤维的抗扭刚度( r ) , r :8 3 ,三( 1 ) l 式中,j :悬挂棒( 或圆盘) 沿纤维轴向惯性 矩,1 :纤维自由的长度,n 扭摆周期( 忽 略阻尼) 。 由式( 2 ) 可获得剪切模量( 口) : 占:r 三1 e( 2 ) 式中,s ;纤维截面积,e :是形态系数( 对 图2 - 2 单扭摆原理示意图 于圆截面,e = 1 :对于非圆形实心截面,e 1 ) 。 2 2 1 2 扭力秤法 图2 3 所示是扭力秤方法原理示意图。试样居于下端的加捻头和 上端已知其扭转性能的扭丝之间。平衡指针或其他指示装置介于样品 与扭丝之间。当样品被加捻时,由指针或其他指示装置( 如光杠杆方 法) 来表征样品扭矩的大小。 第二章纱线残余扭应力和织物纵行歪斜的衡量指标 萋鬻錾茧囊重 2 2 1 3对扭摆 图2 - 3扭力秤型原理示意图法和扭力秤法的评价 扭摆法澳6 量装置主要为单摆、双摆和复合摆,均可简单快速的测 量试样抗扭刚度,但该方法: ( 1 ) 仅限于小的扭应变及较短的扭摆周期; ( 2 ) 无法准确测量试样扭应力的松弛; ( 3 ) 无确定的扭转方向; ( 4 ) 由于其下端可自由摆动,不适合测试有捻纱线的扭转性能。 因此,由于其测试试样受到相当限制,研究者主要用此法来研究 纤维的抗扭刚度。 扭力秤方法克服了扭摆法的上述缺陷,因此,目前已广泛用于研 究纤维及纱线的抗扭刚度,扭转滞后曲线( 扭矩一捻度关系曲线 t = f ( t w is t ) ) 及扭应力松弛性能( t = f ( t i m e ) ) 。 连接试样的扭丝、加捻装置和试样与扭丝问的测量扭丝转角的检 测装置是扭力秤装置的三个主要部分。检测装置为其关键部件,它决 定了扭力秤法信号拾取和记录的准确性和自动化程度。常见有平衡指 针型、光杠杆法、检流计型等。改变扭丝的刚度可改变扭力秤法的测 试灵敏度,当然也取决于整个检测装置系统的灵敏度大小 2 5 1 。 2 2 2 纱线捻度活性的测试方法 在a r a u j o 和s m i t h 等的文章 9 , 1 0 , 1 6 中,他们采用如下图2 4 的 方法测定纱线的扭应力大小。 1 6 第二章纱线残余扭应力和织物纵行歪斜的衡量指标 b w 图2 4 纱线扭矩测量图( 打扭趋势) 从试样中细心剪取大于5 0 厘米的纱线长a b ,务必使不失去或增 加捻度。重锤( w ) 附加在纱线的一端,另一端固定,将0 1 9 5 克的 小重锤放置在距一端2 5 厘米的地方,重锤固定地握住在两个指尖a 和c 之间,将c 端移向a ,直到纱线开始阿其中心打捻,测量a 和c 之间的距离,这个过程重复5 次,取其平均值。 这个方法,虽然是实用的,但还有某些不足的地方。而且对于悬 挂物重量的选择作者还有许多不甚理解之处,本试验采用另一种更简 易的办法来测试比较各加捻纱线的扭应力大小。 影响纬平针织物纵行歪斜的主要因素是捻度活性的大小t l ,但 目前并没有标准的测量扭应力的仪器和方法。通常主观评价是通过让 一段纱线的两端靠拢,测量其自捻捻数来衡量的h o l 。本文即按照此 种方法来测量纱线捻度活性的相对值( 见图2 5 ) 。取一段纱线,两 手握持其两端,注意不能有任何捻度的损失,让其两端慢慢靠拢,从 某一时刻起纱线会发生自捻,待其停止后,测量其自捻的捻数n ( 捻) , 并将自捻结束时的纱线两端做上记号,测出记号内纱线的长度1 ( c m ) 。 本文将n 1 ( 捻c m ) 的数值定义为自捻捻度。并用自捻捻度来衡量 比较纱线捻度活性的大小。 捻数n 反映了此段纱线捻度活性的绝对大小,但它不能作为比较 两种或多种纱线捻度活性的客观标准。而选择n 1 ( 捻c m ) 来作为 比较捻度活性大小的量,就可避免纱线长度的影响,它反映了单位长 度内的自捻捻数,是个与长度无关的独立的量。 t 7 第二章纱线残余扭应力和织物级行歪籍的衡量指标 誊自捻结束处 圈2 5自捻捻数泓定甄理摘图 这种方法能直观地看出各纱线的打扭趋势强弱,也能简洁地计算 各纱线自捻捻数。本课题后面实验部分均采用此法比较各纱线残余扭 应力( 即捻度活性) 大小。 2 3 衡量纬平针织物纵行歪斜的指标 2 3 。1 纵行歪斜率 纵行歪斜率是衡量纬平针织物纵向( 线圈圈柱方向) 偏移垂直方 向的程度。它的数值表示为纬平针织物纵向单位长度内的横向偏移量 与纵向单位长度比值的百分数 l t s l ,如图2 - 6 。 纵行歪斜率:里。1 0 0 图2 - 6z 捻纱织物纵行歪斜示意图 2 3 2 纵行歪斜角 纵行歪斜角是直观表示纬平针织物纵向( 线圈圈柱方向) 偏移垂 1 8 第二章纱线残余扭应力和织物纵行歪斜的衡量指标 直方向角度的量。本实验中我们用0 表示纵行歪斜角,如图2 - 7 。 2 4 本章小结 纵行歪斜角o = a r c t a n ( 詈) b 图2 - 7z 捻纱织物纵行歪斜示意图 关于纱线抗扭刚度和纱线捻度活性的研究还不多、不够深入。目 前没有测量纱线捻度活性的仪器,也没有关于这一指标统一的评价标 准。本课题自己设计了测量捻度活性的方法,给出了测定纬平针织物 纵行歪斜程度的指标,以便后面做比较分析。 1 9 第三章汽蒸工艺对织物纵行歪斜的影响 第三章汽蒸工艺对织物纵行歪斜的影响 3 1 实验用材料 关于棉平针织物纵行歪斜的问题许多工作者傲过大量的研究,本 论文着重研究比较汽蒸工艺对棉平针织物和涤棉平针织物纵行歪斜 的影响。本文选取三种不同纱线来研究涤棉混纺比、捻度活性等因素 对织物纵行歪斜的影响。 3 1 1 实验用纱线基本参数和捻度活性的测定 本文选用了同一细度的三种纱线来研究其织物的纵行歪斜情况, 其基本参数见表3 1 : 表3 - 1 纱线基本参数 细度捻度摩擦系数强力断裂伸长 捻向 ( t e x ) ( 捻l o c m )( 纱线间) ( c n )( ) 棉纱 2 81 2 4 0 3 24 2 8 0 7 4 s 涤6 5 棉3 52 81 2 40 3 45 9 6 11 0 9z 涤4 0 棉6 02 81 3 2 o
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