菠萝麻混纺纱的工艺设计与优化

1、毕 业 论 文学生姓名： * 学 号： * 专 业： 纺织工程 题 目： 菠萝麻混纺纱的工艺设计与优化 指导教师： *（教授） 评阅教师： * 2014年 6月河北科技大学毕业论文成绩评定表姓 名*学 号*成 绩专 业 纺织工程题 目 菠萝麻混纺纱的工艺设计与优化指导教师评语及成绩 指导教师： 年 月 日评阅教师评语及成绩 评阅教师： 年 月 日答辩小组评语及成绩答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见 学院答辩委员会主任： 年 月 日毕 业 论 文 中 文 摘 要课题选用三种菠萝麻/棉混纺比（50/50，60/40，70/30）的粗纱为原料，通过测试粗纱的捻度、定量等基本性能，结合最终成纱的

2、应用领域，合理的设计纺纱工艺。本论文通过改变棉麻混纺比、细纱捻度、后区牵伸倍数三个因子进行正交实验设计，根据对成纱强力、成纱毛羽及条干等性能指标的测试与分析，对纺纱工艺进行改善优化，最后确定菠萝麻/棉混纺纱的最佳工艺参数。通过正交分析实验，发现三个因子对纱线的强力不匀率的影响不大，但是捻度对纱线的耐磨性影响显著。对于外装饰织物，耐磨性能是一个重要指标，最终以耐磨为主要性能选出了最优方案，即混纺比50/50，捻度63捻/10cm，后区牵伸1.35。通过成纱性能测试发现，不仅耐磨性能有所提高，强力不匀和强力均得到优化，实现了优化的目的。关键词 菠萝麻 纱线性能 强力不匀 耐磨性能 正交分析毕 业

3、论 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 菠萝麻混纺纱的工艺设计与优化 第 页 共 页目 录 1 引言11.1 菠萝

7、麻的介绍11.2 菠萝麻的主要性能11.3 菠萝麻的应用31.4 菠萝麻的纺纱技术要领41.5 本课题研究的主要内容52 原料性能测试62.1 粗纱定量的检测62.2 粗纱回潮率的测试72.3 粗纱捻度的测试92.4 粗纱条干不匀率的检测103 纺纱工艺设计及试纺103.1 纱线规格设计103.2 细纱工艺设计104 单因子实验124.1 纱线强力测试124.2 纱线耐磨性测试135 正交试验设计155.1 实际计算155.2 成纱的性能测试与分析205.5 纺纱工艺优化23结论24致谢25参考文献26附录28 菠萝麻混纺纱的工艺设计与优化 第 44 页 共 44 页1 引言 1.1 菠萝麻的

8、介绍 菠萝麻是从菠萝叶中加工提取的叶纤维1。通过显微镜观察，菠萝麻纤维是以集束的形式纵向排列在叶片中，它属于多细胞叶脉纤维，菠萝麻的单根纤维长度约为38mm，其宽度是718um，依目前的纺织技术我们可以使用纯菠萝麻纤维纺制15tex、21tex的纱线。将菠萝麻与棉混纺，经过后道工序的加工处理，混纺纱线的外观洁白柔软爽滑2，其比棉花还要高。与天然纤维和人造纤维混纺织物的容易染色，吸湿透气能力强，抗菌防臭3不起皱适合制作高档西服，衬衫，连衣裙礼服，领带及各种装饰织物。面对严重的环境污染，人们保护大自然的意识逐渐增强，并且人们越来越喜欢纯天然的绿色商品。菠萝麻的出现满足了社会的需求，它是新的纯天然植

9、物纺织材料，具有良好的性能和特征，是目前国内外开发的高档纺织纤维材料。1.2 菠萝麻的主要性能1.2.1 化学性能 将菠萝麻的化学成分和纤维的化学成分相互比较，数据如表 1-1所示。表 1-1 菠萝麻与苎麻、亚麻、黄麻的化学成分对比（ % ）分类纤维素脂蜡质木质素果胶物质半纤维素菠萝麻56623.87.291322.51619亚麻7080241.5714811苎麻65750.51.00.81.5451416黄麻50600.3110150.511218从表1-1可以看出，菠萝麻具有其它麻纤维相同的化学成分，在含量上有所不同，以木质素含量较高，菠萝麻含有的胶杂质较多。菠萝麻中含有的木质素比亚麻高略

10、低于黄麻，说明菠萝麻的柔软性和可防性能介于亚麻和黄麻之间。麻纤维中含胶质较多，不能直接用于纺纱，在纺纱前应采取适当的脱胶处理,可以有效地改善纤维的可纺性，减少纤维中胶质的含量，提高成品纱品质4。1.2.2 物理性能菠萝麻的物理性能与其它麻类纤维的物理性能比较 5，数据如表 1-2所示。表 1-2 菠萝麻与苎麻、亚麻、黄麻的物理性能对比分类单纤维束纤维长度（mm）宽度（um）长度（mm）线密度（tex）密度（g/cm3）菠萝麻3871810902.54.01.543苎麻602503040906003.05.81.543亚麻1620121730902.53.51.493黄麻261525801502

11、.84.21.211从表1-2数据可以看出，菠萝麻的单纤维长度很短，所以不能直接用于纺纱，必须经过集束处理，即在脱胶处理时采用半脱胶工艺，使纤维表面残留一些胶质，将很短的单纤维粘连成满足纱线工艺要求的长纤维（即束纤维或工艺纤维）6。通过数据分析发现菠萝麻纤维的粗细程度比黄麻低而率高于亚麻，与苎麻的线密度基本相同。因为麻纤维的集束纤维长度长，其线密度大，不利于纺纱，为了增加纤维的可纺性能和成纱质量，在纺纱前可以切断纤维，降低线密度。菠萝麻的回潮率为11.45%。1.2.3 机械性能菠萝麻的机械性能与其它麻类纤维的机械性能比较7，数据如表 1-3所示。表1-3 菠萝麻和亚麻黄麻纤维的机械性能纤维柔

12、软度(捻/20cm)伸长率(%)弹性模量(×107Pa)强度(cN/tex)菠萝麻1863.409.9030.56黄麻863.1410.7926.01亚麻3.928.4547.97苎麻3.7667.30从表1-3中可以看出，菠萝麻的强度较高，伸长率较小，弹性模量较大，这与前面有关的化学成分、微细结构的测试结果是相吻合的。从数据表还可以发现菠萝麻的伸长率比亚麻低而比黄麻高，其可纺性能和成纱质量亦是比亚麻低而高于黄麻。根据以上分析总结如下：1）菠萝麻单纤维较短不能纺纱，在纺纱前要采用半脱胶工艺，不能将胶质全部去除，使纤维以束纤维的形式存在。菠萝麻的化学性能和其他麻类纤维相似，在纺纱时可以

13、参考其他麻纤维。2）菠萝麻的机械性能与亚麻、黄麻非常相似，从测试结果来看，其可纺性和成纱质量低于亚麻而优于黄麻。3）菠萝麻的性能表明，菠萝麻完全可以用于纺织加工，是一种优良的纯天然的纺织材料。1.3 菠萝麻的应用1.3.1 前景预测由于菠萝麻独有的性能和特征，它的出现引起了整个纺织界的关注，其纤维织物也受到人们的追捧。人们保护环境的意识越来越强，在购物时总倾向于能够降解的商品。菠萝麻一出现就受到了消费者的青睐。随着我国纺织科技和生产技术的进步，且经过专家们不断的深入探索和系统的研究，预计未来菠萝麻的应用会越来越广泛。1.3.2 服装及装饰用布采用民间的纯手工技术可以用菠萝麻纱线织成菠萝麻布，或

14、者与其他纤维如：苎麻、芭蕉麻、土蚕丝、手工棉纱等纱线织成交织布。实践中使用菠萝麻和棉混纺纱生产牛仔布，它的悬垂性与纯棉牛仔布基本相同，并且菠萝麻和绢丝混纺可以织成高级礼服面料。使用棉和其他纤维的混纺纱线作经纱，选用纯菠萝麻纱作为纬纱，可以生产外装饰用织物，如：家具布和各种功能型织物，如：鞋垫。使用混纺比为45/45/10涤纶/羊毛/菠萝麻混纺纱线可生产西服等外衣面料，这种织物外观好看，手感舒适并且具有良好的覆盖性8。在黄麻设备上生产的菠萝麻/丙纶混纺纱可生产各种服装面料，菠萝麻/棉混纺纱可织制窗帘布、床单、家具布、毛巾、地毯等。用亚麻设备生产的涤纶/腈纶/菠萝麻混纺纱作芯纱生产的包缠纱，可用于

15、生产针织女外衣、袜子等。1.3.3 工业用纺织品使用菠萝麻纤维结合非织造技术生产的土工布，应用于水库、河坝等沿河地域。将土工布铺在堤坝上，在上面撒上植物的种子，待种子长成植物既可以加固堤坝也可以起到绿化的效果。菠萝麻还可以应用在复合材料中，如：在某些橡胶制品中加入纺织品可增加强力和尺寸稳定性。用橡胶做基体，菠萝麻纤维做增强材料，由于菠萝麻纤维的强力高并且毛羽多，橡胶与菠萝麻的结合力紧密，增强了复合材料的应用性能，因此菠萝麻是生产橡胶运输带帘子布、三角胶带芯线的理想材料8；用菠萝麻织成的帆布与同种规格的棉纤维帆布相比强力更高。此外，菠萝麻还可用于造纸、强力塑料、屋顶材料、绳索、渔网及编织工艺品中

16、。1.4 菠萝麻的纺纱技术要领 1.4.1 纺纱工艺分类及流程 菠萝麻纤维有两种纺纱工艺即长纺(纯菠萝麻纤维)纺纱(借用苎麻长纺路线)和短纺(菠萝麻纤维与棉混纺)纺纱(借用棉纺路线)9。（1）长纺工艺流程软麻堆仓开松梳麻并条针梳精梳针梳粗纱细纱。（2）短纺工艺流程开松混棉开清棉梳棉并条粗纱细纱。从资料中可以看出，由于菠萝麻纤维长度较长，比较适合采用长纺工艺，而在棉纺设备上纺制菠萝麻纱线，基本都是与棉纤维进行混纺，且菠萝麻的含量较低，因此选用棉纺设备进行试验，设计为短纺工艺流程。1.4.2 各工序纤维长度及细度变化(1) 长纺中各工序纤维长度、短绒率及细度变化，如表 1-4所示。表1-4 长纺中

17、各工序纤维长度和细度变化开松梳麻针麻精梳细度(Nm)421436450423短纤维率(%)(40mm)9.5714.810.84.9长度(mm)142.8379.79785(2) 短纺中各工序纤维长度、短绒率及细度变化，如表 1-5所示。表1-5 短纺中各工序纤维长度和细度变化开松机开松梳麻开松梳棉开松落麻长度(mm)128.01126.9556.9150.68长度不匀(CV%)65.5177.4696.88108.47短纤维率%(15mm)1.162.451.48823.12细度(Nm)385352.73369.771.4.3 各工序主要工艺要点通过实验分析发现，菠萝麻纤维粗、硬，刚性大，在

18、开松工序和梳理工序落纤较多，落纤率一般在8%12%。经过开松和梳理后，纤维长度降低，但纤维的细度和长度整齐度均有所增加,利用梳理机进行开松时，由于针齿密度大、速度高，作用剧烈，使纤维损伤较大，故短纤维率有所增加，为了减少落纤率，可适当降低锡林等梳理机件的速度，适当放大梳理隔距10。由于菠萝麻纤维又粗又硬导致其抱合力差，在菠萝麻纤维与棉纤维混合时，纤维散落率较高，尤其是在纤维较粗时更加严重，有实验表明，当菠萝麻纤维号数为21.67tex(500650Nm)时，纺菠萝麻纤维30/棉70的混纺纱时，投料比应为35/65，而当菠萝麻纤维号数为3.33tex(300Nm)左右时，纺同样的混纺纱，其投料比

19、应为40/60。在梳棉中，应注意适当放大锡林盖板间的隔距，当菠萝麻纤维含量高时，成网困难，可采用皮圈导条装置予以解决11。由于菠萝麻纤维抱合力差，纺纱时在前罗拉钳口处产生较多的飞花，产生的飞花主要是菠萝麻纤维，在前罗拉钳口处加装集合器、增加纱线的捻度、适当增加菠萝麻纤维回潮率等，都可以减少飞花、降低断头，达到改善成纱质量的目的。1.5 本课题研究的主要内容 本课题使用三种菠萝麻/棉不同混纺比（50/50 60/40 70/30）的粗纱为原料。测试粗纱的捻度、定量等基本性能，结合最终成纱的应用领域，合理的设计纺纱工艺。本论文通过改变棉麻混纺比、细纱捻度、后区牵伸倍数三个因子进行正交实验设计，根据

20、对成纱强力、成纱毛羽及条干等性能指标的测试与分析，对纺纱工艺进行改善优化，最后确定菠萝麻/棉混纺纱的最佳工艺参数。纺出最优纱线与之前的纱线进行性能比较，记录纱线的实验数据为以后纺制菠萝麻混纺纱提供参考。2 原料性能测试2.1 粗纱定量的检测2.1.1 使用仪器及测试原理 （1） 实验原料及仪器实验原料：菠萝麻和棉混纺的粗纱若干实验仪器：Y301型条粗测长仪，分辨率0.01g的电子天平（2） 检测原理轻轻摇动手柄带动滚筒旋转，粗纱试样在压辊的重力作用下带动粗纱向前运动12。仪器装有刻度计数器，滚筒旋转（每圈1m）的过程中记录转过的圈数来记录试样的长度。然后称重，记录试样的重量。2.1.2 检测步

21、骤 （1）将粗纱依次放在试样架上，转动粗纱管引出试样头，喂入导条器、压辊和滚筒之间，顺时针摇动滚筒，压辊压住试样向前运动，对滚筒起始点标记。（2）防止意外牵伸在开始转动时用手帮助粗纱管转动，并且手摇速度要匀速，摇取粗纱长度10圈（10米）。等到试样摇过10圈后停止转动，对准起始点（如果在摇纱过程中出现断裂、打结、牵伸，试样应该舍弃，重新摇取一组纱线）。（3）逐根摇取纱线试样，并且记录纱线的序号，按序号排列在天平上逐一称取粗纱重量并记录数据。2.1.3 实验结果 实验结果经计算处理（表格中为试样干重），如表 2-1所示。表 2-1 粗纱定量（g/10m）粗纱品种50/5060/4070/30测量

22、一4.6004.6624.534测量二4.6244.6454.546测量三4.6094.6894.519测量四4.6254.6334.457平均值4.6144.6584.515从表2-1可以看出，三种纱线的10米重量略有差异，针对于设计的纱线机械牵伸会有所不同，所以在试纺时对于不同混纺比的纱线，参数设置时要有所不同。表2-2 粗纱重量不匀率粗纱品种50/5060/4070/30重量不匀率（%）0.210.400.64通过计算粗纱的重量不匀，得到不同混纺比的纱线的不匀率为如表2-2所示，从数据可以看出，随着菠萝麻纤维含量的增加粗纱的不匀率逐渐增加，主要原因是由于菠萝麻纤维的刚性较大，纤维存在显著

23、的细度不匀，在混纺纱中的含量增大后，纱条中纤维分布的均匀度下降，导致粗纱条干及重量均匀度变差。2.2 粗纱回潮率的测试2.2.1 试验仪器与实验材料 实验仪器：Y802A型八篮恒温烘箱，精度为0.01g的电子天平，干湿球温度计实验材料：粗纱若干2.2.2 测试原理 试样在加热至规定温度的烘箱中烘燥，水分蒸发直至达到恒量。烘燥过程中试样的质量在减小，规定把减少的全部质量都作为水分，通过原始试样质量和烘干质量计算公式可以计算出粗纱的回潮率。2.2.3 操作步骤 2.2.3.1 烘箱调试准备（1）开启烘箱电源开关，直至烘箱温度达到105。（2）检查烘箱上链条天平水平、空称平衡后，校正钩篮器及烘箱使之

24、与天平右秤盘相平衡。2.2.3.2 称取试样的湿重先将粗纱放在恒温恒湿室中24小时，让粗纱的湿度和温度达到一个稳定的状态。从纱管上快速取出样品，剥去试样表层，取出中间湿度稳定的部分，用电子天平快速称取试验试样的重量并记录烘燥前的质量G和试样的序号。烘燥前的湿重数据如表 2-3表 2-3粗纱的湿重（g）粗纱品种50/5060/4070/30测量一7.0966.6616.969测量二4.7335.7027.157测量三6.3616.2396.560测量四8.6287.6487.768（三） 称取粗纱的干重将已经称好的试样分别装入烘篮中，等烘燥时间到达90min，取出烘篮称取烘干粗纱的质量，并记录纱

25、线序号和实验数据，称重完将纱线再次放入烘箱中，15min后再次称重，直至达到恒量试样干重G0。试样的干重数据如表2-4表 2-4 烘干后粗纱的重量（g）粗纱品种50/5060/4070/30测量一6.6396.2376.515测量二4.4615.3436.684测量三5.9475.8366.136测量四8.0647.1367.1192.2.4 数据计算 （1） 计算回潮率的公式： W回潮率G烘燥前质量G0烘燥后干重（2）根据烘燥前的质量和烘燥后的质量，回潮率的计算结果如表 2-5表 2-5 回潮率计算结果统计表（%）粗纱品种50/5060/4070/30测量一6.8846.7986.969测量

26、二6.0976.7197.077测量三6.9616.9056.910测量四6.9947.1749.116平均值6.7346.8996.985菠萝麻的回潮率为11.45%，棉的回潮率为8.5%，而实验检测得到的麻棉混纺粗纱的回潮率比查阅文献的回潮率要低很多，出现这么大的误差可能是因为实验条件的差异，也有可能是实验器材，对于数据的差异我们可以经过多次测试来减少误差。2.3 粗纱捻度的测试2.3.1 实验仪器与材料 实验仪器：Y321型手摇式捻度机，分析针实验材料：粗纱若干2.3.2 测试原理 本仪器通过一对齿轮传动带动纱线夹头转动，同时带动技术盘计数，从而测出纱线的捻回数，即直接计数法。2.3.3

27、 测试方法与步骤 （1） 将纱线的测试长度定位到25cm，指针调到零刻线。（2） 将粗纱水平方向引出。经过导纱轮和张力盘，将粗纱的一端夹在夹纱器上（应该注意待粗纱加好后纱线要处于拉直但不紧绷的状态）。（3） 右手摇动手柄，当纱线捻度要退完时用分析针沿纱条从左向右逐剥离，纤维平行无扭曲时记录此时的数据。 分析统计数据记录如表2-6。表2-6 三种粗纱的捻度记录试样品种50/5060/4070/30平均值（捻/25cm）15.015.114.8通过测试粗纱的捻度发现，三种不同混纺比的粗纱捻度基本相同，在接下来的试纺试验中应合理设置细纱的捻度参数。2.4 粗纱条干不匀率的检测使用USTER

28、条干均匀度测试仪检测粗纱的条干不匀，实验数据如表2-7所示。表2-7 三种粗纱的条干不匀率试样品种50/5060/4070/30平均值（%）5.36.56.7从表2-7可以看出，菠萝麻所占的比率越高，粗纱的条干不匀率越高，其原因可能是麻纤维的刚性较大，在纺纱过程中不容易控制所致。3 纺纱工艺设计及试纺3.1 纱线规格设计在试纺纱线之前要纺纱线进行调查了解，本次实验主要是研究外装饰用纺织品，麻纤维可以做凉席、窗帘、座椅套等，我们以沙发套为例进行试纺，查阅相关资料，从资料中选取50tex，捻系数为374.8。经过计算，捻度为53捻/10cm，以此为依据进行纱线的试纺。试纺的目的了解小样机的使用方法

29、，掌握纺纱技术和技巧，记录试纺参数，在后续的工作中，能够稳定的纺出50tex的纱线，为下面的实验做准备3.2 细纱工艺设计 选用50/50（麻/棉）粗纱试纺，通过Y301型条粗测长仪测试粗纱的密度,得到粗纱定量4.614g/10m。根据粗纱定量：4.614g/10m；细纱：50tex。机械牵伸倍数为E=9.228倍，取9.2倍。使用环锭纺细纱机进行试纺，尝试不同工艺设置，不同工艺设置下均试纺出1000m左右纱线，通过YG086型缕纱测长器测试所纺纱线，对得到数据进行分析，经过反复测试得出纺制50特纱线时设置总牵伸倍数为6.8。由于菠萝麻纤维的摩擦系数较大，牵伸比较困难，故选择的牵伸倍数较小，以

30、利于提高细纱条干的质量。适当地放大后牵伸倍数，以利于降低牵伸力，减小牵伸力的波动情况，利于减少硬头；但后牵伸倍数过大会对条干的均匀度有影响，即较小的后区牵伸隔距可提高纱线的均匀度和质量，细纱的后区牵伸倍数一般为1.251.5倍牵伸14，所以我们根据总牵伸倍数与原料性质，选择后区牵伸为1.35。成功试纺出50tex、53捻/10cm纱线，环锭纺细纱机具体参数设置见表3-1所示。 表3-1 细纱工序工艺设计参数名称设置参数捻度53捻/10cm细纱50tex机械牵伸倍数6.8倍锭速5000rpm捻向Z向后区牵伸1.35倍成型级升1.42mm始纺高度15mm正常动程46mm锭带滑溜3.0%成型次数18

31、次级升修正0.7mm落纱高度170mm初始动程40mm牵伸效率100.0%生产效率71.31%4 单因子实验 经过多次的试纺已经能够稳定的纺制50tex的纱线，利用试纺过程中获得的纺纱经验，设计单因子实验，在实验过程中只改变捻度大小，其它参数不变，最终确定纱线的临界捻度，为正交试验选因子水平。4.1 纱线强力测试把纱线断裂强力变异系数和纱线断裂强度作为纱线评等的重要技术指标。单纱断裂强力不匀是影响后道加工的关键，是纱线内在质量的一个主要指标。纱线强力不匀是条干不匀、线密度不匀、加捻不匀等诸多不匀的综合反映，因此，单强CV值更能反映纱线实际内在质量，体现织造对纱线的要求。4.1.1 实验仪器及材

32、料实验仪器：YG020B型电子单纱强力仪实验材料：纱线若干4.1.2 试验步骤（1）连接电源，打开仪器和打印机，检查打印纸（2）设置工艺参数：试验速度250mm/min，试验次数20次，细度50tex，定伸长设定10%。（3）引出纱线进过导纱钩，固定上夹持器，过程中不能松开纱线末端防止退捻，把纱线另一端加在预张力器后，固紧在下夹持器。（4）按下启动键（第一次测试需要按两次），纱线开始拉伸，直至断裂。发现数据不对，选择删除键，删除上次数据，并补做相应试验次数次数。等纱线全部测试完毕，打印出完整的测试报告。4.1.3 试验结果选择不同的捻度，测得纱线的强力指标，结果如表4-1和图4-1所示。表4-

33、1 纱线强力数据纱线捻度（捻/10cm）435363738393纱线强力（cN）661.25716.97719.32700.45653.38503.39图4-1 纱线强力变化图从表4-1和图4-1可以看出，当纱线的捻度增加时纱线的强力也在增加，但是当捻度达到一定值，纱线强力反而开始下降。其原因可能是纱线内部纤维与轴线的夹角逐渐增大，开始时由于夹角的增加，增加了纤维间的摩擦力，纱线的强力增加，当夹角过大时内外应力分布不匀，并且出现内部纤维的损伤，所以纱线的强力开始下降。在强力开始下降时的纱线捻度就是纱线的临界捻度，我们可以利用纱线的这个特点，再生产实践中适当增加纱线的捻度来增强纱线强力，以利于后

34、道工序顺利进行。由试验数据可知捻度为63捻/10cm时，纱线强力最大，捻度为93捻/10cm时强力最小，临界捻度是63捻/10cm。4.2 纱线耐磨性测试4.2.1 测试仪器与材料测试仪器：Y731型抱合力机材料：纱线若干4.2.2 实验原理 纱线的一端系在仪器左端的拴柱上，引纱到另一侧绕过挂钩，然后引纱回到左侧绕过左侧的挂钩，以此类推使纱线呈V型均匀的绕在两侧的挂钩上。纱线中间盖上带有金属刀片的金属板，金属刀片与纱线下侧的金属刀片错位镶嵌，挤压纱线使纱线处于凹凸的紧绷状态。仪器启动后，金属刀片开始往复运动，纱线在金属刀片的摩擦下开始松弛，右侧挂钩的连板上挂一定重量的重锤，连板在重力

35、作用下向右侧移动，使纱线重新紧绷。经过反复的松弛紧绷，纱线最终断裂，仪器会自动的记录摩擦的次数。记录前后摩擦次数的差值可以计算一次实验的数据。4.2.3 实验步骤1）连接电源，检查实验仪器是否运转正常，检查重锤的张力是符合实验用纱的要求，记下仪器转数。2）缠绕纱线：固定左右两侧的距离，把纱线一端固定在左侧栓住上，引纱到右端的挂钩上，绕过另一侧第一个挂钩，继续引纱到左端成V形缠绕直到最后一个挂钩，最后把纱线末端固定在另一个栓住上。3）打开仪器开关开始实验，纱线出现大量毛羽并开始松弛，固定重锤的一端开始移动使纱线处于拉直状态，金属刀板继续往复运动直到纱线断裂，仪器自动关闭，实验结束，记录计数器显示

36、的转数。4）取走试验过的纱线，用刷子清理金属刀板和仪器上的毛羽，避免影响实验的准确性和实验仪器的灵敏度。5）缠绕另一组纱线，重复实验。6）等做完所有实验，注意清理仪器。4.2.4 实验结果分析实验数据如表4-2和图4-2所示。表4-2 纱线耐磨次数纱线捻度（捻/10cm）435363738393耐磨性能（次数）20.9260.43112.54118.7299.5670.34图4-2 耐磨性能的变化曲线由表4-2和图4-2分析得知，随着捻度的增加，纱线耐磨性能增加，但到一定捻度之后，耐磨次数反而下降，所以捻度能无限的增加，而是存在一个最优值，这可能是纱线中纤维之间的抱合力增加和纤维排布方向的变化

37、造成的，虽然不知道纱线耐磨性能随捻度增加先增加后减小的具体原因，但是我们可以利用这一特点，在适当的提高纱线捻度来增加纱线的耐磨性能，来提高纱线的可织造性15。通过单因子试验发现，耐磨性能和单纱强力的临界捻度不同，可能是因为捻度对两种性能的影响机理不同。5 正交试验设计影响细纱成纱的工艺因素有很多，主要有罗拉速度、细纱机后区牵伸倍数、粗纱捻度、细纱捻度等，本实验应用的是三因子三水平的设计试验，试验选用细纱机后区牵伸倍数、菠萝麻与棉的混纺比和捻度三个因子进行正交试验设计。因为本次试验是三个因子三个水平，所以应该选用L9（34）正交表16。如表5-1所示。表5-1 三因子三水平正交验试表头ABC试验

38、号列号123111121223133421252236231731383219332正交表选定，根据正交表继续纺纱，通过试纺时收获的经验准确的纺出实验需要的九种纱线，并且对九种实验纱线进行强力和耐磨性能测试，记录并统计数据。5.1 实际计算离差平方和公式：方差分析中符号规定如下：N；i；i；i；n；T,即T=i+i+i；Qi；本次分析用了三个因子三水平分别为菠萝麻与棉混纺比（50/50 60/40 70/30）、捻度(捻/10cm)（43 53 63）、后区牵伸（1.20 1.35 1.50）列出因子水平表，如表5-2所示。根据正交实验表是L9（34），设计表头如表5-3所示。表5-2 因子水

39、平表品种水平A(麻棉混纺比)B(后区牵伸)C(捻度，捻/10cm)150/501.2043260/401.3553370/301.5063表5-3 表头设计因子ABC误差列号12345.1.1 三种因素对强力不匀的影响本次试验，研究混纺比、捻度、后区牵伸对菠萝麻纤维强力不匀率的影响，实验数据详见附录211。正交试验结果如表5-4所示。表5-4 正交试验结果试验号列号A1B2C3误差列4数据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 误差估计Qe=Qb+Q4=6.64+12.01=18.65 fe=f2+fB=2+2=4 Se2= Qe/ fe=18.65/4=4.662. 显著性检测：=4.42=3.89 方差分析如表5-5所示。表5-5 方差分析误差来源离差平方和自由度方差F值F0.05F0.01显

41、著性因子A41.24220.624.426.9418.00因子C36.24218.123.896.9418.00误差e18.6544.665.1.1.2 最优工艺的选择纱线的强力不匀率应该越小越好。从方差分析表可以看出三个因子对菠萝麻混纺纱强力不匀的影响都不显著，所以可以得出结论，混纺比、捻度和后区牵伸对于强力不匀率影响不是很明显，但是从最优工艺角度来分析，不匀率选较小的工艺组合，即A1B1C2：混纺比为50/50，捻度53捻/10cm，后区牵伸1.20。分析影响都不显著的原因：查看试验数据发现纱线的强力不匀率没有明显的变化，菠萝麻纤维刚性大，纤维硬，在纺纱时不容易控制，最终导致纺出的纱线强力

42、不匀率都不理想。5.1.2 三种因素对耐磨性能的影响从实际方面考虑纺纱用于织造沙发套，耐磨性要强，因此还需要研究三个因子对耐磨性的影响，对耐磨性进行正交分析。实验数据详见附录12。正交试验结简化表5-6所示。表5-6 三水平正交设计计算列号试验号A1B2C3误差列4数据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 误差估计： Se2= Qe/ fe=440.58/2=220.292. 显著性检测：=2.26=1.74=20.54表5-7 方差分析误差来源离差平方和自由度方差F值F0.05F0.01显著性因子A997.162498.582.2619.0099.00因子B765.472382.741.7319.0099.00因子C9051.3424525.6720.5419.0099.00 *误差e440.582220.295.1.2.2 最优工艺的选择：对于纱线的耐磨性应该越大越好。（1） 因子C显著，因i>i>i，所以应该选C3。（2） 因子A与B不显著，其水平可以任选，为了方便一概

44、选A1B2。综合起来看，最有工艺应该是A1B2C3（混纺比50/50 后区牵伸1.35 捻度63捻/10cm）。混纺比（A）和后区牵伸（B）对耐磨的影响不大，改变捻度能得到耐磨性更好的纱线。分析捻度显著的原因：捻度增加纤维与纤维之间的摩擦力增加，所以增加纱线捻度能有效的增加耐磨性能。比较纱线的强力不匀率和纱线的耐磨性，对这两个性能分析后发现所对应最有工艺不同。强力不匀只要是不影响织造，就不会对织物造成很大的影响。然而我们从日常生活的角度考虑，作为沙发套必然离不开与人或其他物品的摩擦，所以最终选择耐磨性为主要的分析对象，选择的最优工艺是A1B2C3（混纺比50/50，后区牵伸1.35，捻度63捻

45、/10cm）。5.2 成纱的性能测试与分析选择菠萝麻与棉混纺比为50/50的粗纱，将环锭纺纱机的参数设置为：机械牵伸6.8，后区牵伸1.35，捻度为63捻/10cm，其他参数与试纺相同时相同纺出最优的纱线，然后进行强力测试、耐磨测试、捻度测试、乌斯特条干不匀测试、粗节、细节、棉结及百米重量变异系数的计算。5.2.1 成纱条干均匀度测试与分析5.2.1.1 仪器用具与试样材料实验仪器：YG136型条干均匀度测试分析仪实验材料：纱线若干5.2.1.2 检测方法与实验步骤（1）打开电源开关，仪器预热半小时时间，然后继续进行操作。（2）半小时后，参数设置试样类型：选择棉型；测试速度：100米/分钟；试

46、验时间:1分钟；实验号数：50（3） 根据测试纤维的粗细，选择合适的测试槽，为了测试数据正确、稳定，试样通过测试槽时，平行板电容器内电场分布均匀，本次试验用测试槽5。（4）用鼓风器将测试槽吹干净，按正确的方法将纱线安装完毕，开始的测试。（5）测试结束后，仪器自动进行报表打印。关闭主处理机电源开关，清理仪器。实验中应该注意：需经常用鼓风器清理测试槽周围的毛羽和测试槽内的杂物，防止毛羽和杂物对实验结果产生影响。5.2.1.3 实验结果实验结果分析如表5-8所示。表5-8 测试报告分析项CVm%粗节+35%细节-30%棉结+140%数据24.00444742461因为菠萝麻纤维的应用还不广泛，没有对

47、比的对象。选择苎麻/棉混纺比55/45，50tex的纱线比较。实验分析，本次试验测得的CV值与苎麻混纺纱相比略显不足，苎麻混纺纱的CV值为16.25%，而本次试验测得的CV值是24%，在以后的纺纱过程中应该注意分析研究，优化纱线的条干不匀。5.2.2 成纱纱线毛羽测试与分析5.2.2.1 仪器用具均试样材料实验仪器：YG171-2型纱线毛羽测试仪实验材料：纱线若干5.2.2.2 检测方法与操作步骤（1）接通电源让仪器预热20分钟。 (2) 预热结束，设置工艺参数： 10米、测试速度30/min、试验次数5。 (3) 将试样放在架子上，引出纱线并按正确的引纱路径安装纱线，拉出至少10米的纱线舍弃

48、，防止试验片段表层及缠纱部分纱线对实验结果产生影响。 (4) ，进行测试。5.2.2.3 结果分析 试验结果如表5-9所示。表5-9 打印的纱线的实验报1MM2 MM3 MM4 MM5 MM6 MM7 MM毛羽指数2171.20967.60461.40238.40135.8066.4025.00不匀率6.657.388.139.3612.198.3117.60极差65626210956561712通过实验总结，在整个纺纱过成中，从试纺到纺最优纱线，纱线的毛羽一直很多，在纺纱过程中发现，毛羽量随着捻度的增加稍微有所减少，但是不是很明显，对于菠萝麻纤维来说，原纱毛羽量不能作为一个重要的性能指标，需

49、要进一步处理从而减少毛羽量。5.2.3 纱线的重量不匀率和重量偏差的测试重量不匀率和重量偏差是放映纱线不匀的重要指标，反应纱线的长片段不匀率用百米重量变异系数表示，重量偏差用百米重量偏差表示，通过实验方法计算纱线的这两个指标17。5.2.3.1 仪器用具与试样材料实验仪器：YG086型缕纱测长器，精度值为0.001g的天平实验材料：纱线若干5.2.3.2 检测方法与操作步骤使用YG086型缕纱测长器，摇取百米纱线，记录数据。5.2.3.3 结果分析纱线的百米重量偏差和重量不匀率的计算公式如下： 纱线百米重量记录结果如表5-10所示。表5-10 纱线的百米重量序号1234平均值百米重量（g）4.

50、9495.0345.1215.0665.0425纱线干重（g）4.6374.7164.7984.7464.725统计实验数据，计算百米重量偏差和百米重量不匀率=3.9%1.01%相似规格的苎麻混纺纱的重量偏差为+1.3，重量不匀率为1.8%所纺纱线的重量偏差为+3.9，苎麻混纺纱的重量偏差为+1.3，从数据显示重量偏差偏高，原因可能是实验室中的温室度与标准要求相差较大。资料中重量不匀率为1.8%，实验的纱线重量不匀率低于1.8%，对于重量不匀测试纱线质量还可以。5.2.4 成纱强力的测试与分析使用YG020B型电子单纱强力仪测试最优纱线的力学性能，记录数据并且与正交试验纺的强力最好的纱线（混纺

51、比50/50 后区牵伸1.35 捻度53）对比，结果如下表4-12所示。表5-11 最优纱线的强力与正交试验强力最好的纱线比较断裂强力（cN）断裂强力不匀率%断裂强度cN/t断裂强度不匀率%正交实验纱719.028.2314.388.20最优纱线724.256.9114.486.90通过比较我们发现，最优纱线的断裂强力、断裂强力不匀率、断裂强度以及断裂强度不匀率都得到了优化，达到了纱线优化的目的。5.2.5 成纱耐磨性能的测试与分析使用Y731型抱合力机测试最优纱线的耐磨性能，记录数据并且与正交试验的九种纱线比较。数据详细看附录12。最优纱线与正交试验纺的九种纱线的耐磨性能的比较，如表5-12表5-12 最优纱线与正交试验纺的九种纱线的耐磨性能