纺制工艺对苎麻波形线性能的影响上科技模板

纺制工艺对苎麻波形线性能影响叶汶祥1，周湘祁2，刘洪涛1（1新型纺织材料绿色加工及其功效化教育部关键试验室，武汉科技学院，湖北武汉430073；2湖南华升株洲雪松，湖南株洲41）摘要：文章基于苎麻波形线纺制试验，介绍了其组成成份、纺制设备和纺制原理。制订了七种纺纱方案纺制了苎麻波形线并测试了各自样品实际线密度、实际捻度、断裂强力和断裂伸长。具体探讨了上空芯锭转速、超喂率、退捻率对苎麻波形线实际线密度、实际捻度、断裂强力、断裂伸长等性能影响，研究结果会对苎麻波形线工艺设计有一定参考价值。关键词：苎麻波形线；超喂比；退捻率；上空芯锭转速；工艺参数；性能中图分类号：TS104.7文件标识码：B文章编号：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苎麻纤维是一个性能优良天然纤维,长度长、强力高、吸放湿快,其制品含有清凉、透气、挺括、干爽、利汗、天然抗菌防腐性能等优良服用性能，可单纤维纺纱，不过麻类纤维加工技术和装备落后，从业人员和研究力量微弱，加之其粗、硬，仅限于粗支纱和面料生产，品种开发不够，且加工步骤长，严重制约了其产品及其应用领域发展［1］。近几年来，即使中国有些企业利用水溶性纤维作为载体,采取伴纺减量技术成功开发了超高支苎麻纱线[2]，而且麻类Sirofil复合纱在中国也已面世，但品种开发力度和棉、毛等纺织企业还是有相当大差距。另外，因为苎麻纤维大分子取向度和结晶度较高,造成其刚度大、弹性小。纱线和织物存在毛羽多、难染色、易起皱、有刺痒感等弊病。所以，努力拓宽苎麻纱线品种、改善苎麻纱线和织物服用性能应该引发纺织科技工作者高度重视。花式纱线作为纱线独特分支花式纱线，以其不停创新、千变万化结构和色彩缤纷外观、永无止境设计能力，对开拓苎麻纱线品种、丰富苎麻产品种类和风格，进而对提升苎麻产品深加工水平和附加值起到助推作用。在琳琅滿目标花式纱线产品中，作为市场需求最为旺盛，用途也最广波形线，应该成为中国苎麻纱线生产企业优先开发苎麻类花式纱线产品。笔者利用HN43-02-12型花式捻线机，采取“连续”工作方法，经过采取合适饰纱、芯纱、包纱原料和合理工艺设计，开发出苎麻波形线，下面就其纺制工艺对其性能影响进行了具体讨论。1试验原料1.1饰纱原料因本款花式线属于纤维型花式线，我们选择435tex，3.82捻/10cm纯苎麻粗纱，其纤维平均长度为100mm,使其在花捻机牵伸系统上受到一定程度牵伸，使牵伸后输出每小段粗纱须条附着在芯纱和包纱中间来作为饰纱,所以必需在带有牵伸机构花捻机上进行生产。1.2芯纱原料芯纱也称基纱，是组成花式线主干，被包在花式线中间，是饰纱依附件，它和固纱一起形成花式线强力。在捻制和织造过程中，芯纱承受着较大张力，所以通常选择强力很好材料。为此，选择32tex白色缝纫线作为本款波形线芯纱，所选择芯纱强度较高，表面有一定毛羽，饰纱在芯纱上保形性良好。1.3固结纱原料选择33dtex涤纶低弹长丝作为固结纱。其断裂强度和弹性模量高，细度细，回弹性适中，热定形性能优异，有很好耐热性、耐腐蚀性和耐弱酸碱性等，包缠在饰纱外面既不影响饰纱花型，又能很好固定花型，合乎固结纱工艺要求。2试验设备采取苏州华飞企业生产HN43-02-12型双牵伸双空心锭双卷绕花式捻线机来加工苎麻波形线，该机配有HFDK302纺纱专用控制器，可方便、快速地变频调整牵伸、卷捻关键机件速度。3苎麻波形线纺制试验3.1苎麻波形线生产方法本款波形线属于纤维型花式线，可在HN43－02－12型花捻机上经过“连续”工作方法一次纺制成形。其具体生产方法为：悬在吊锭上苎麻粗纱退绕后经过喇叭口进入第四罗拉，经过第四罗拉～中罗拉后区预牵伸和中罗拉～前罗拉滑溜牵伸，自前钳口输出牵伸后苎麻粗纱须条。在前钳口下方装有1根芯纱瓷管，在瓷管出口,饰纱须条和随输出罗拉线速输出芯纱并合后一起穿过上空心锭。上空心锭回转所产生假捻将饰纱缠于芯纱之外，初步形成假捻和花形。上空芯锭外面套有用30D涤纶长丝倒成固结纱筒子，在其入口处，固结纱和由芯纱、饰纱组成假捻花式线一起平行穿过上空心锭，而且均在加捻钩上绕过1～2圈。这么，上空芯锭每回转一周，在加捻钩以前取得假捻和花形在经过加捻钩后完全退掉，形成另一个花形，再被从加捻钩取得真捻固结纱加以包缠固定，然后经输出罗拉往下输至环锭进行退捻，使固结纱退去1/2真捻，同时使芯纱和饰纱产生真捻。这时因为退去1/2真捻，使饰纱和芯纱形成真捻时，超喂饰纱恰好嵌在固结纱和芯纱捻度中间向两边弯曲，而形成波形线并卷绕在套在环锭上筒管上［3］。3.2工艺设计在相同固结纱、芯纱原料、相同牵伸工艺（总牵伸为6倍，后区牵伸为1.4倍）、相同车间温湿度（温度22℃，相对湿度65%）条件下,包含苎麻波形线性能关键有上空芯锭转速、超喂比、退捻率3个工艺参数。为了探索它们对苎麻波形线性能影响，在保持其中两个工艺参数不变情况下，改变另一个工艺参数，我们设计如表1所表示纺纱工艺方案。表1纺纱工艺方案方案上空芯锭转速退捻率/%超喂比16000501.0526000501.0836000501.1446000401.0856000451.0865400501.0876600501.084试验结果在上述七个个方案确定工艺下,就相同原料和同一空芯锭下纺纱60分钟左右。然后对每个方案所纺出苎麻波形线进行随机取样，每个方案其取5个试样，并在温度为20℃，相对湿度为60%测试环境条件下，测试了各个试样实际平均线密度、实际平均捻度和实际平均断裂强力及断裂伸长［4］，具体测试结果见表2～表4。4.1实际线密度采取绞纱称重法测量每个方案所纺苎麻波形线实际细度。具体方法是：利用YG(B)086型细纱测长机，在周长为1m纱框测长仪上，将每个方案所纺苎麻波形线随机摇取5小绞试样，每小绞试样实际卷绕长度设定为10m；然后用镊子夹取，逐绞在电子天平上称重，即可测得每小绞试样实际平均重量进而可算出其实际线密度,如表2所表示。表2实际线密度测试结果方案1234567设计线密度/tex111.46113.63117.98113.63113.63113.63113.63实际线密度/tex110.13112.22116.96112.87112.41111.86112.94a4.2实际捻度在测试环境条件下，对每个方案所纺苎麻波形线随机取样，然后利用Y311N型纱线捻度仪，采取直接计数法测量纱线捻度。每次待测试样夹持长度为250mm，预加张力为0.25cN/tex，共测5次。测得每个方案所纺苎麻波形线实际平均包缠捻度及其捻度不匀率如表3所表示。表3实际捻度测试结果方案1234567实际捻度/26.9826.3526.2931.5929.8224.2529.71捻度不匀率/%7.098.386.777.216.897.487.924.3强伸性能在测试环境条件下，对每个方案所纺苎麻波形线随机取5个试样，然后利用Instron5566万能材料强力仪（拉伸速度为40mm/s，夹距为40mm），测量每个试样最大断裂强力和最大断裂伸长，经过加权平均，测得各方案所纺苎麻波形线实际平均断裂伸长和断裂强力见表4。表4实际强伸性能测试结果方案1234567断裂强力/N48.3447.8551.5651.2548.8646.9548.69断裂伸长/mm8.398.538.616.847.118.967.025结果分析5.1超喂比对苎麻波形线性能影响在维持上芯锭转速为6000rpm、输出罗拉（其直径为50mm）转速为70rpm、退捻率为50%不变条件下，为了探索超喂比对苎麻波形线性能影响，方案1，2，3所采取超喂比依次为1.05，1.08，1.14。经过比较方案1，2，3所纺苎麻波形线各项测试数据可见:三者之间实际线密度大小排列次序是：方案3＞方案2＞方案1。这是因为苎麻波形线设计特数≈芯纱特数+包纱特数+超喂比×苎麻粗纱特数÷总牵伸倍数，故在芯纱特数、固结纱特数和饰纱总牵伸一定条件下，苎麻波形线实际线密度随其超喂比增大而增大。另外，各方案所纺苎麻波形线实际线密度均在一定程度上略小于设计线密度。其原因是前钳口离上空芯锭入口还有一定距离，加之花捻机在此处未采取捕捉器，这么自前钳口输出牵伸后苎麻须条极难全部进入上空芯锭锭腔而有所逃逸，加之牵伸过程中尤其是长度较短苎麻纤维散失，造成各方案所纺苎麻波形线实际线密度略比其设计线密度小。三者之间实际捻度大小排列次序是：方案1＞方案2＞方案3，但它们之间差异甚小。这是因为伴随超喂比增大，苎麻波形线实际线密度也随之增大，造成其扭矩增大、加捻效率降低，故其实际捻度有所减小，但三者之间由超喂比改变引发实际线密度差异很小，所以三者实际捻度随超喂比增大而略微减小。三者之间平均断裂强力大小排列次序是：方案3＞方案1＞方案2。这是因为其它条件恒定时，苎麻波形线断裂强力关键和其包缠捻度和其线密度成正比。因为方案3和方案1所纺波形线之间实际捻度很靠近，但因前者实际线密度较大，故其断裂强力高于后者；至于方案1和方案2所纺波形线之间断裂强力差异，即使前者实际线密度略小于后者，但前者实际捻度大于后者，在二者实际线密度差异很小时，包缠捻度对断裂强力起主导作用，因以前者断裂强力略大于后者。三者之间平均断裂伸长大小排列次序是：方案3＞方案2＞方案1。这是因为苎麻波形线断裂伸长随其包缠捻度增大而有所减小。当苎麻波形线包缠捻度大时，其包纱对其芯纱、饰纱须条包缠愈紧，拉伸时纤维间摩擦阻力和滑脱阻力愈大，故其断裂伸长减小。所以，总体而言，苎麻波形线平均断裂强力随其包缠捻度增大而增大，断裂伸长随其包缠捻度增大而减小，在包缠捻度相当初，其平均断裂强力还随其实际线密度增大而有所增强。退捻率对苎麻波形线性能影响在维持上空芯锭转速为6000rpm、输出罗拉转速为70rpm、超喂比为1.08不变条件下，为了探索退捻率对苎麻波形线性能影响，方案4，5，2所采取退捻率依次为40％、45％、50％。经过比较方案4，5，2所纺苎麻波形线各项测试数据可见:三者之间实际线密度、实际包缠捻度、断裂强力大小排列次序均是：方案4＞方案5＞方案2，但实际线密度差异微乎其微。因为，此三个方案所采取固结纱、芯纱、饰纱原料一致，超喂比和饰纱承受总牵伸亦不变，所以三者实际线密度理论上应该一致，但因它们之间退捻率不一，包缠捻度有一定差异。当退捻率小、包缠捻度大时，单位长度波形线所耗用固结纱长度长些、重量亦重些，故三者之间实际线密度因其包缠捻度大小而存在一定差异，但这种差异在拟纺工艺下是微乎其微，而退捻率存在高达10％差异，故三者之间实际包缠捻度和断裂强力差异相对较大。如前所述，因苎麻波形线断裂强力和其包缠捻度成正比，断裂伸长和其包缠捻度成反比，故如表4所见，此三个方案所纺苎麻波形线断裂强力大小排列次序是：方案4＞方案5＞方案2，其断裂伸长大小排列次序是：方案2＞方案5＞方案4。5.3上空芯锭转速对苎麻波形线性能影响在维持退捻率50%、超喂比1.08、输出罗拉转速70rpm条件下，为了探索上空芯锭转速对苎麻波形线性能影响，方案6,2,7所采取上空芯锭转速依次为5400rpm，6000rpm，6600rpm。经过比较方案6，2，7所纺苎麻波形线各项测试数据可见:三者之间实际线密度、实际捻度、平均断裂强力大小排列次序均是：方案7＞方案2＞方案6，但三者之间实际线密度差异相对较小；三者之间断裂伸长大小排列次序是：方案6＞方案2＞方案7。因为，当退捻率、超喂比、输出罗拉转速保持不变时，固结纱包缠捻度和上空芯锭转速成正比，因为方案7上空芯锭转速最高，方案2其次，方案6最低，故此三个方案所纺苎麻波形线实际捻度大小排列次序是方案7＞方案2＞方案6。因为苎麻波形线断裂强力和其包缠捻度成正比，断裂伸长和其包缠捻度成反比，故如表4所见，此三个方案所纺苎麻波形线断裂强力大小排列次序是：方案7＞方案2＞方案6，断裂伸长大小排列次序是：方案6＞方案2＞方案7。结论1.开发苎麻波形线