纺织导报-浆纱可织性及经纱织造断头率预测方法的研究进展.pdf
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1、-We a v i n a Je c h n o l o g y织造技术 E E O可舰魁恩绝缈舰拉断魏擎 M022 2 % Uu 摘要: 长 期以来, 人们非常重视浆纱可织性以及经纱织造断头 率预测方法的研究。 文章从经纱织造断裂机理、浆纱可织性的影响因素、浆纱可织性的评价指标和经 纱织造断头率的预测方法等4 个方面进行了 讨论,并介绍了国内外的研究进展。 关键词:装纱;可织性;经纱断头率; 预测方法 中图分类号: T S 1 0 5 . 1 2文献标识码: A 文章编号:1 0 0 3一3 0 2 5 ( 2 0 0 5 ) 0 1 一0 0 3 8 一0 6 河北科技大学赵其明 在织造过
2、程中, 经纱需承受由经纱张力和各种摩擦力 引起的复合应力。 经纱能够承受这些复合应力的能力称为 经纱可织性。 随着喷气织机、 剑杆织机和片梭织机等新型 织机的转速和入纬率不断提高, 对经纱可织性的要求越来 越高。 浆纱工序是织前的最后一道准备工序 上浆的好坏 直接影响经纱可织性。为此研究经纱可织性也就是研究 浆纱可织性。 经纱可织性的优劣一般用“ 经纱织造断头率 这一指标来表征。 经纱织造断头率不仅取决于经纱张力和 所承受的循环应力 而且与织物组织、 经纱质量、 织造速 度、 开口形状及工作环境有关 。 较高的经纱织造断头率 不仅降低织造效率、 增加挡车工的劳动强度而且直接影 响织物质量。为此
3、纺织企业非常重视控制经纱织造断头 率并通过提高浆纱的可织性来降低经纱断头率。 由于影响上浆质量因素的复杂性 至今没有找到合适 的评价浆纱可织性的指标体系。 只有先找到合适的评价浆 纱可织性的指标体系才能制定出合理的上浆质量指标 进而为合理制定浆料配方和上浆工艺参数提供量化依据。 为了全面分析影响浆纱可织性的各种因素. 进而制定合理 的评价浆纱可织性的指标体系 搞清经纱在织造时的断裂 机理是非常必要的。 1 经纱织造断裂机理 经纱在织造过程中受到的复合应力作用可分为两大 作者简介:赵其明,男,1 9 6 4 年生,教授,石家庄, 0 5 0 0 3 1 类: 磨损作用和应变。磨损作用主要来自:与
4、综眼、 停经 片间摩擦引纬时与引纬器间摩擦 打纬时与钢箱和纬纱 间摩擦 开口 过程中相邻经纱间摩擦. 与后梁、 分绞棒间 摩擦等。 应变主要来自上机张力、 周期性的开口和打纬作 用引起的经纱张力, 其中 打纬引起的应变较大。 大多数 断头发生在停经机构和织口之间z 1 . 1 纤维滑移和断裂引 起的经纱断裂 经纱织造断裂是由于纤维的滑移和断裂引起的3 。 经 纱上浆的目的主要是为了提高纤维的耐滑移性和保护纱线 表面的纤维免受各种摩擦引起的纤维断裂。 对于未上浆的 纱当其受到各种摩擦作用时 会使一些纤维从纱线中被 抽拔出来 经纱结构变得较松散, 这势必导致内部纤维滑 移 使经纱产生不可恢复的伸长
5、。 随着磨损作用的持续 越 来越多的纤维被抽拔出来 直至纱中剩下的较少纤维不能 承受所受应力而使纱线解体, 即经纱断头 。 纱线内部纤 维滑移趋势主要受内部纤维摩擦力和纤维间的咬合力所控 制5 。 但对于上浆纱 被覆的浆液使纱线表面的纤维伏贴 毛羽减少, 故纤维不易从纱线中抽拔出来:同时因浸透到 纱线内部的浆液对纱线内的纤维具有粘附作用 延迟了纱 线内纤维的滑移。因此上浆经纱的断裂以纤维断裂为主 纤 维 滑 移 为 辅# 。 1 . 2 纱线中 薄弱环节引 起断裂 在织造过程中 经纱断裂通常是由于纱线中薄弱环节 引起的断裂 5 。短纤纱在通过机器元件时其上粗节和 38 纺 织 导 报C h i
6、n a T e x t ile L e a d e r . 2 0 0 5 N o . 1 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 织 造 技 术 细节部位会产生摩擦和应力集中从而在薄弱环节引起 断头。织机织造效率的降低与经纱中薄弱环节的增加有 极大的相关性 6 1 1 . 3 疲劳引起断裂 在循环应力作用下纱线的断裂称为疲劳断裂。 在经纱 受较小的应力作用时, 甚至在应力远远小于其断裂强度时, 反复加载和卸载常常引起纱线上某些部位应力集中, 进而 降低其
7、抵抗性直至纱线断裂3 1 。 由于破坏的累积作用. 随 着应力循环次数的增加. 经纱抵抗断裂的能力逐渐降低。 为此 经纱断裂的根本原因不是因为加在经纱上的负荷太 高而是由于累积破坏使纱线变得太弱。 1 . 4 起球引起断裂 因织造过程中持续的磨损作用表面纤维脱离纱体. 纱的结构变得松散. 进而形成围绕纱线的环或球 并随着 织造的进行而增多、 增大. 最终导致经纱断裂7 1 。 对于浆 料被覆率很低的浆纱, 其耐磨性较差 在织造过程中将产 生大量毛羽很容易因出现严重的起球现象而引起断裂。 1 . 5 纱疵与接头引起断裂 纱疵是引起经纱织造断头的一个主要原因。一些疵 点特别是那些长而大的疵点, 其
8、强度和伸长率很低. 在 承受织造负荷时, 会持续或间断地松开a l 。 纱线上的瘤节, 如粗节、 棉结或其它结节的存在会影响开口时相邻经纱的 运动当其导致经纱张力非常高时,将引起经纱断头 2 1 因此. 在织造前消除经纱上的粗节是非常必要的4 1 。 大约 3 0 %一7 0 %经纱断头是由于纱线中的粗节和打结接头造 成的。 为此要正确预测经纱织造断头必须考虑纱线上疵点 的出现频率ts l 。 接头包括打结和捻接接头目 前基本上采 用后者因为捻接与打结相比不仅可减少经纱断头. 而且 还可提高织物外观质量。 捻接纱的断裂强度、 断裂伸长和 断裂功低于原纱9 1 。 捻接纱的强度是原纱的6 0 %
9、一9 0 %, 捻接处直径增加 2 5% 一 3 6%而纱线毛羽则大大减 少 【 10 。 当捻接纱在捻接区域断裂时, 在拉伸曲线上 当达 到最大负荷时出现明显的粘滑现象, 最后像正常纱一样断裂。 但当在捻接区域以外断裂时, 几乎不会出现粘滑现象! 川。 与采用打结接头相比 经纱和纬纱均采用捻接接头时可 减少约5 0 %的经纱断头率 7 1 捻接接头导致的经纱断头 占总断头的1 0 %左右 ( 而打结接头占2 5 %左右) 10 1 2 浆纱可织性的影响因素 除了织造条件外, 浆纱可织性主要受原纱质量和浆纱 工序影响。为了降低经纱织造断头率、 提高织造效率、 生 产高质量的产品. 经纱需通过上
10、浆实现增强、 耐磨、 保伸 和毛羽伏贴。 在大多数情况下 人们期望上浆后强力增大 一点但更为重要的应是浆纱过程中尽量减少伸长损失。 假如浆纱引起过大的伸长损失, 其弹性变差, 这势必抑制 其抵抗织造时反复应力作用的能力。随着浆纱毛羽增多, 织造时相邻经纱间纠缠倾向增加. 在喷气织造时易引起纬 纱断头 1 2 1 。 对提高浆纱可织性来说, 浆纱是一至关重要的 工序。 大约3 8 %的经纱断头是由于浆纱工序造成的4 1 。 为 此, 许多研究者从各种角度研究了浆纱工序对浆纱可织性 的影响。 2 . 1 浆料质量对浆纱可织性的影响 合适的浆料浸透与被覆是提高浆纱可织性的关键所 在。 被覆保护浆纱表
11、面免受磨损和伏贴毛羽; 浸透不仅提 高浆膜与纤维间的结合及阻止纱线结构解体, 而且使被覆 可靠 5 1 。浆料浸透率优化范围在2 0 %一3 0 %之间,当 浸透率超过4 0 %时 浆纱弹性大大降低! 12 1 。当浸透率太 低时 浆纱耐磨性差且织造落物多 但当浆料浸透太高时, 会导致浆纱脆而硬. 容易产生应力疲劳和断裂. 甚至于不 能进行织造。 通过浆料被覆来伏贴毛羽是非常重要的, 尤 其是在用喷气织机织造时。 S t r a u s s 测试发现. 随着浆膜完 整度的增大, 经纱能更好地承受织造时的摩擦力 浆纱可 织性能得到提高 1 3 1 。 浆纱被覆差且扁平时 易引起织造问 题及影响织
12、物质量! 14 1 。 当浆料浸透较少 却又主要集中在 纱线周围时限制了其保护浆纱抵抗磨损的能力 15 1 2 . 2 浆膜性能对浆纱可织性的影响 柔韧、延伸性好及均匀的浆膜与纱线表面的粘着性 好, 可保护纱线抵抗织造时的复合应力 16 1 。 浆膜强度与浆 纱可织性间的相关性较小。 研究浆膜物理机械性能对浆纱 的耐磨性的影响时必须同时考虑浆料对纱线的粘着性。 假如某浆料具有优良的浆膜性能, 但其与纱线的粘着力很 小时 则当浆膜在承受织造过程中反复弯曲和磨损作用时. 会很容易从纱线上脱落下来 这就导致了浆纱的耐磨性能 很差。 2 . 3 原纱质量对经纱可织性的影响 H a r i 发现, 上浆
13、率变化对弱纱的增磨率影响很小。 尽 管浆纱的耐磨性平均值比原纱提高较多, 但浆纱后, 耐磨 次数低于其均值的比例有所增大 这些耐磨性较差的浆纱 是经纱断头的潜在来源 1 7 1 。 纱线中的薄弱纱段不会通过上 浆而得到显著的增强。 与耐磨性好的纱相比. 耐磨性差的 纱上浆后其耐磨性的改善较小。对于捻接纱, 与强度较 纺织导 报 C h in a T e x t ile L e a d e r - 2 0 0 5 N o . 13口 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the wa
14、termark -We a v i n c l T e c h n o l o g y织造技术 大的捻接接头相比, 薄弱捻接接头的浆纱增强率很小。 这 意味着浆纱工艺不能很好地改善薄弱的捻接接头纱的强度, 故其易于在织造时断头。 捻接工艺不仅减小了浆纱拉伸强 度和 耐磨性 指标的 平均 值, 还增加了 纱的 弱 环 频率 1 1 1 不同种类的疵点纱线, 上浆效果不同。 较大疵点获得 较大的上浆增强率归结于其较蓬松。 因为较蓬松的结构 可吸收更多的浆液,因而获得较高的上浆率和强度 【 1 8 1 2 . 4 浆纱工艺参数对浆纱可织性的影响 上浆率过大或过小都会导致经纱断头率迅速增大。 上 浆率
15、过小时, 纱线不具有抵抗织造时摩擦的能力; 过大的 上浆率会导致浆纱脆、 无弹性, 使浆纱在织造时快速产生 应力疲劳和断头! 12 1 。 超过最佳的上浆率时, 不再改善浆纱 的耐磨性 1 9 H a r i 发现, 纱线中水分可较大地改善使用淀粉上浆的 棉纱性能7 1 。 这主要是由于纱线中水分改善了浆料的浆膜 和粘着性能。 浆纱过程中浆纱的伸长率过大时, 不仅会降低浆纱的 断裂伸长率 还会增加很多新的弱节 进而导致过多的经 纱织造断头 7 原纱的圆整度不太好时, 低压上浆导致纤维和浆膜表 面的圆整度更差 但高压上浆没有降低其纤维和浆膜表面 的圆整度。因而 高压上浆不但没有引起纱线扁平, 而
16、且 上浆均匀。 另外 高压上浆后 纤维表面的直径比原纱小 使纱线结构更为紧凑。 高的纱线堆砌密度可增加纤维间粘 接力 减少内部纤维滑移, 进而提高高压上浆纱的可织性。 在同样上浆率的情况下, 与低压上浆相比. 高压上浆纱的 浆膜厚度变薄, 但浸透增加。 较高的浸透有利于纱线内部 纤维间粘接和使浆膜有可靠的基础, 因而耐磨性得到较大 的改善。总之高压上浆提高了浆纱可织性, 是由于均匀 的被覆、较大的浸透和较高的纤维堆砌密度 2 0 1 预湿上浆是最近发展起来的一种新型上浆技术 其不 仅可大大降低粗特棉纱的上浆成本, 而且提高了浆纱强度 和耐磨性 毛羽大大减少, 大大改善了浆纱的可织性 2 1 1
17、 但其提高浆纱可织性的机理尚未完全搞清楚。 3 浆纱可织性的评价指标 多年来研究人员一直在探索合理的评价浆纱可织性的 指标体系 但尚未找到较完善的评价体系。 如S t r a u s s 提出 评价浆纱可织性需进行5 项基本测试: 上浆率、 浆料浸透、 浆料被覆、 伸长和毛羽 1 2 1 o H a r i 提出 浆纱可织性由耐磨 寿 命 ( W ) 和 耐磨过程中 纱线伸 长 ( E P ) 确定 可织 性可 用 了 丙 了 凡来 评 价 17 1 o B a r e l l a 建 议 采 用 刚 度、 减 伸 率、 断 裂伸长率C V 值、耐磨性、耐疲劳性等指标来评价浆纱的 可织性 并发
18、现在上述指标中, 只有耐疲劳性与浆纱可织 性有很好的相关性4 1 o R o b e r t 提出的评价浆纱可织性的指 标为: 落浆、 浸透、 被覆、 毛羽、 强度. 伸长和耐磨性2 2 1 3 . 1 浆纱强伸度、 耐磨性、毛羽指数和粗细节 为使经纱能顺利地织造 经纱必须具有一个最低限度 的强度值, 以抵抗织造时所承受的应力。 但纱线强度可 能不是关键性的指标, 因为在织造时 作用在经纱上的拉 伸力仅为原纱 ( 未上浆纱)断裂强力的2 0 %。另一方面 考虑到经纱在织造时需承受反复拉伸和磨损, 浆纱伸度可 能更为重要【 1 3 1 o F a s s e n 发现原纱的疲劳强度仅是其静态强
19、度的4 0 % 但浆纱的动态强度高达其静态强度的8 0 %, 故 测试浆纱的疲劳强度对于确定浆纱可织性是不重要的7 1 原纱强度测量的是一组纱线中的弱纱强度。 原纱品质 支数 ( C S P )被认为是反映纱线质量的综合指标。原纱的 品质支数与单纱强度、 伸长、 纱线均匀度和疵点间具有很 好的 相关 性。 可 织性 指 标j 丙 / 凡表 征17 1 与C S P 具有 很 好的相关性 ( 原纱为0 .7 7 , 浆纱为0 . 9 9 ) , 与粗细节也有非 常 好的 相关 性 ( 原 纱0 .9 9 , 浆 纱0 .9 3 ) 17 1 o H o w a n d 发 现 某纱线可织性较差是
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