（纺织工程专业论文）Sirofil竹节复合纱工艺及其性能研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 【摘要】 本文是在棉型s i r o f i l 纺纱技术的基础上再结合竹节纱纺纱技术，提出了一种新的 纺纱思路，将环锭细纱机纺纱部件进行适当改造，再加装一套数字式竹节纱控制装置， 实现了纺制s i r o f i l 一竹节复合纱。本文通过对s i r o f “一竹节复合纱与普通竹节纱的性 能指标的对比，得出其各方面性能指标均优越于普通竹节纱的结论，并在此基础上探讨 了s i r o f 订一竹节复合纱的结构与性能的关系。 纺纱过程是受到各种因素的影响而形成一个动态平衡过程，通过选择对成纱性能有 影响的s i r o f i l 纺纱工艺中的长丝与须条间距、长丝预加张力、钢丝圈重量、纱线捻系 数、纺纱锭速等五项工艺因素以及竹节纱的三个基本特征参数即竹节长度、竹节间距、 竹节倍数作为研究对象，全面研究其中的各项因素对纺纱工艺过程及纱线性能的影响， 本文主要分析了对纱线强伸性能及毛羽指数的影响，为生产实践奠定了理论基础。 文中通过选取对成纱性能影响较大的长丝与须条间距、长丝预加张力、纱线捻系数 这三项主要因素作为研究对象做三因子三水平正交组合试验，进行了综合考察，优化出 纺纱最佳工艺参数，具有一定的理论和实际参考价值。 【关键词】s i r o f i l 纺；竹节纱；力学性能；毛羽 江南大学硕： 学位论文 【a b s t r a c t 】 ak i n do fn e wt h o u g h to fs p i 加j n gm e t l l o di sp m p o s e di nt h j sp a p e li tb a s eo nt l l ec o t t o n s 的f ns p i n i l i l l gt e c i l i l i c a lf o u n 血t i o na i l dc o m b i n et l l e s p i l l l l i n gt e c h i l i q u eo fs l u by a 丌l ， c 卸) 晤n g o u tt l l e s p i n i l i n g o ft l l es h _ o f i l s l u b c o m p o s i t ey 锄血m u g hc a i t y i n g o na i l a p p r o p i i a t ea l t c r a t i o no ns o m es p i n n i n gp a n so ft l l er i n gs p i m l i n g 胁e ，a l l da d d i n gas e to f d i g i t a ls l u by a mc o n 仃o ld e v i c e t t l i sp 印e rg o ti n 血ec o n c i u s i o no fe a c hp m p e n i e sa i l di n d e x o ft l l es i m f i l s l u bc o i n p o s i t ey 锄i ss u p e r i o rt om ec o m m o ns l u by 舯t l l m u g ht t l ec o n 仃a s to f t i l ep m p e n i e sa i l di n d e x e so f l es i m f i l s l u bc o m p o s i t ey a ma n dt t l ec o m m o ns l u by a m ，a 1 1 d d i s c u s s e dt l l er e l a t i o nb e t w e e nt l l es m l c 眦卸dp m p 咖e so f 廿l es i m f i l s l u bc o m p o s i t ey a n l i nt h j sf o u n d a t i o n n es p i n l l i n gp m c e s si si n f l u e n c e db yv 撕o u s 幽d so ff a c t o r sa n df o m sad y n a r i l i c e q u i l i b r i u m 1 1 1 】u g hs e l e c t e df i v et e c h n i q u ef k t o r so fs i r o f i ls p i n n i n gs u c ha st l l es p a c e b e t w e e ns i n g l ey 锄a n df i l 锄e n t ，f i l 锄e n tp r e t e n s i o n ，w e i g h to f 仃a v e l e r ，t w i s to ft l l ey a n l a i l ds p e e do fs p i n d l e ，a i l ds e l e c t e d 廿l 】陀eb a s i cc h a r a c t e r i s t i cp a r 锄e t e r so fs l u by 锄s u c ha s s l u bl e n g 山，t h es p a c eb e t w e e nt w os l u b ，s l u bm u l t i p l ew l l i c hh a v ei n n u e n c eo fm ec o m p o s i t c y a n la sr c s e a r c ho b j e c t s ，w er e s e a r c h e dm ei m p a c t s o nt i l es p i n l l i n gp m c e s sa n dp e r f o m a n c e o ft l l ey 帅o fv a r i o u sf a c t o r sa i i l o n g 血e mt l l o r o u g h l y t h j sp a p e rm a i n l ya n a l y z e di t si n t e n s i t y e l o n g a t i o na n dh 枷n e s s ，w h i c hl a yt l l et l l e o n e sf o u n d a t i o nf o rp m d u c t i o n i l l 山ep a p e r ，i ts e l e c t e d 血r e em a i nf a c t o r ss u c ha sm es p a c eb e t w e e ns i n g l ey a r i la i l d f i l a m e n t ，脚a m e n tp r e t e 矗s i o na i l dt l l et w i s to fm ey 踟a sr e s e a r c ho b j e c t sw h i c hp u ta i l i m p o r t 柚te 仃e c to np m p e n i e so ft l l es 曲f i ly a m ，a l l dd i dm e l r e ef a c t o r sa n dm et h r e el e v e l s o n l l o g o n a lc o n l b i n a t i o ne x p e r i m e n t ，c a m e do nac o m p r e h e n s i v ei n v e s t i g a t i o n ，b e s ts p i n i l i n g c r a f tp a 姗e t e r sw e r eo p t i l l l i z e d ，t l l i sh a dt l l ec e n a i nt l l e o r i e sa i l da c t u a lr e f e r e n c ev a l u e 【k e y w o r d s 】 s i r 0 6 i ； s l u by a r n ；m e c h a n i c sp r o p e r t y ；h a i r i n e s s i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：日期：矿缉月1 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将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、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：圣盏2 鱼 导师签名： 日期：妒 第一章绪论 1 1 前言 第一章绪论 近年来，复合纺纱为生产各种纺织产品提供了无限的创造力，而对花式或特种复合 纺纱而言，则呈现出极具吸引力的商业前景。在2 0 世纪的最后1 0 年间，混纺及复合纺技 术得到了很大的发展。未来的几年将会成为“复合纺”的时代，而这个事实已经由世界 纤维消耗量的趋势得到证实。 时代在不断前进，服装面料在不断的翻新，装饰织物日新月异，我国已正式加入w t o ， 这给纺纱工业也带来了新的机遇和挑战，高新技术的应用将是纺织业能否走在世界前列 的关键，利用高新技术改善传统产业，特别是将智能技术与机电一体化结合的自动控制 系统应用于新产品开发是提升传统纺织产业技术水平的关键。近年来不断涌现的纺织新 工艺、新原料使企业为能满足市场需求而不断开发生产新型纱线和服装面料，随着复合 纺纱技术的不断完善和发展起来的s i r o f i l 纺纱工艺以其良好的经济效益和独特的纱线 性能，也逐渐被消费者所关注。另外随着纺织品市场的不断变化，特别是服装和装饰等 纺织材料的不断更新，人们除了对织物的内在质量有适度的要求外，对织物的外观、结 构和触感等方面也有较高的要求“1 。竹节纱作为花式纱线的一种，它可使织物具有独特 的立体花式效应，广泛适用于色织、毛织的服装面料以及装饰织物，具有很好的设计性 和品种的多样性，在新面料的设计与开发中得以广泛地应用，尤其是在注重视觉与触觉， 功能与性能相结合，体现个性化与环境协调一致的今天，竹节纱面料的开发和应用日益 受到国内外的重视。 ? 通过利用新工艺和不同的原料，在配有竹节纱装置的细纱机上开发一些新型竹节 纱，这不仅丰富竹节纱的品种，也为有关从事花式纱线的技术人员提供参考和对花式线 的进一步发展起到推动和促进作用。新型竹节纱产品通过改变纱线的结构，进而形成了 独特的产品风格，并增加了织物的质感，使其具有鲜明的外观效应和丰富的色彩，确切 地表达了人们追求个性化的流行趋势，对有关从事竹节纱的技术人员和面料设计及开发 人员来说也起到启示和参考作用。 复合纺纱技术的不断发展和完善，国内花式纱线市场的日渐繁荣，纺织机械的不断 发展，加快了2 l 世纪初各种复合花式纱线的发展步伐，复合式花式纱的发展，推动了 纺织机械的进一步发展，促进了花式线产品的开发和应用。 1 2s ir o f il 纺纱及竹节纱概述 1 2 1s ir o f i l 纺纱概述 1 2 1 1 复合纱的定义与分类 两种以上纤维( 或长丝) 复合( 纺制或其它方法) 制成的纱线，称为复合纱。它是通过 江南大学硕士学位论文 纤维与纤维之间的摩擦，相互缠合等作用复合在一起的。一般可以分为以下几种类型： ( 1 ) 各种短纤维一般通过纺纱方法( 传统环锭纺、新型纺、s i r o s p u n ) 复合在一起， 可以是不同的天然纤维，或不同的化学纤维，或天然纤维与化学纤维，一般称混纺短纤 纱( b l e n ds t a p l ef i b e ry a r n ) 。这类复合纱研究的较多。 ( 2 ) 各种不同的长丝一般通过并合加捻，假捻变形，空气变形等方法复合在一起， 主要是各种化学纤维，一般称混纤纱( b 1e n df 订a m e n ty a r n ) 。这类复合纱近2 03 0 年研 究的比较多。 ( 3 ) 各种不同的长丝、短纤维一般通过加捻并合、各种变形和包缠纺，s i r o f i l 等方 法复合成纱或线。从狭义来讲，这种才是真正的复合纱。这类复合纱研究的比较少，以 下本文的研究以该类的复合纱为研究对象。 1 2 1 2 复合加工的目的 纺织纤维的复合纺纱是一项古老的工艺，它能达到以下目的： ( 1 ) 同时提供不同纤维的风格特征，适于兼顾不同纤维、不同集合体形式的各自优 势，使不同的纤维互相取长补短，并由此提高其服用性能； ( 2 ) 提高纤维的可纺性，使纱线获得符合特定使用要求的特性。某些纤维由于其长 度短、长度不匀、强度小等诸多因素的影响而使其可纺性较差，通过不同纤维的混纺复 合可以改善其可纺性； ( 3 ) 结合新设备，利用新工艺可以纺制出具有特定风格和功能的纱线，使纱线获得 全新的效果； ( 4 ) 充分利用原材料，降低混合成本。 1 2 1 3 s ir o s p u n 纺纱与s ir o f i 纺纱 s i r o f i l 纺纱是国际羊毛局在s i r o s p u n 纺纱的基础上于1 9 8 6 年开发而成的纺纱方 法，目前国内外己有相关毛纺产品在生产，许多研究者对某些工艺参数有所研究。 1 2 1 3 1 纺纱工艺简介 s i r o s p u n 纺纱是指：两根经过细纱机牵伸装置的短纤须条，保持一定间距从前罗拉 钳口输出，在加捻三角区复合加捻成一根复合纱。这两根须条可以是同种组分也可以是 异种组分n ，。 s i r o f i l 纺纱是指：一根经过细纱机牵伸装置形成的须条和另一根只经过张力装置 和导纱器、不经牵伸装置的长丝，两者保持一定间距从前罗拉钳口输出，在加捻三角区 复合加捻成一根复合纱。由于s i r o f i l 纱线必须是两种组分组成的复合纱，所以s i r o f 儿 纺纱也叫双组分纺纱”1 。 s i r o s p u n 纺纱与s i r o f i l 纺纱的工艺简图如下： 第一章绪论 图卜ls i r o s d u n 纺纱工艺简图 图卜2s i r o f i l 纺纱工艺简图 1 2 1 3 2s ir o f i 纺纱的工艺特点 s i r o f i l 纺纱是由s i r o s p u n 纺纱衍生而来，由于一根长丝替代了须条，s i r o f i l 纺纱 两组分之间没有了s i r o s p u n 纺纱对称性( 如图卜3 ) ，使得纺纱加捻三角区的形态和受力 作用复杂化。s i r o f i l 纺纱比s i r o s p u n 纺纱多一个“长丝的预加张力”的工艺参数。因 此，s i r o f i l 纺纱的工艺特点在于从前罗拉钳口输出的长丝与棉纤维须条之间各种结构 性能与力学性能的不对称性： ( 1 ) 长丝与短纤须条直径、质量不同； ( 2 ) 长丝与短纤须条张力不同： ( 3 ) 长丝与短纤须条弹性模量不同； ( 4 ) 长丝与短纤须条弯曲、扭转模量不同，等等。 孓孓 图卜3s i r o s p u n 纺纱与s i r o f 订纺纱加捻示意图 1 2 1 3 3 棉型s jr o f i l 纺纱与毛型s ir o f i i 纺纱 早在8 0 年代就开始对s i r o s p u n 纺纱在毛型与棉型纺纱系统的应用研究，而s i r o f i l 纺纱九十年代初才在毛纺系统中有所研究，2 0 0 0 年初苎麻s i r o f i l 纺纱国内亦开始有人。3 研究。目前国内外对于棉型系统研究中，长丝作为纱芯的包芯纺纱研究“”较多，长丝与 棉纤维存在间距的真正意义上的棉型s i r o f i l 纺纱研究还较少。棉型s i r o f i l 纺纱与毛型 s i r o f il 纺纱之间存在的差异如下： ( 1 ) 原料性质不同。两种纤维本质上的不同决定了它们在纤维细度、品质长度、外 观形态、各种模量等物理性能均有很大的差异，因此导致在工艺研究中各参数的权重不 同，某些方面的机理也有所不同。例如，由于棉纤维的品质长度短于毛纤维的，因此间 江南大学硕士学位论文 距对纱线性能的影响将存在不同。 ( 2 ) 工艺设备不同。一般毛纺细纱机上皮辊的直径与宽度均大于棉纺的，这就直接 影响到对s i r o f i l 纺纱中重要工艺参数间距的选取范围。毛纺细纱机的锭速通常低于棉 纺的，而且毛纱的捻度一般也低于棉纱。 综上所述，棉型s i r o f i l 纺纱的工艺与毛型s i r o f i l 纺纱的工艺既有相通之处，但在 具体的机理、参数作用规律等方面又有不同之处，因此值得对棉型s i r o f i l 纺纱应用于 竹节纱上的纺纱工艺与纱线性能方面做深入的探讨。 1 2 2 竹节纱概述 1 2 2 1 竹节纱的定义 在纺纱过程中通过改变瞬时牵伸倍数或增加附加纤维，使在纱线长度方向上产生符 合一定要求的粗节的纱线称为竹节纱。其中所产生粗节的称为竹节，两粗节之间的这段 纱线称之为基纱。要纺制某一品种的竹节纱，必须具备四个基本特征参数，即基纱特数， 竹节倍数( 节粗) ，竹节长度( 节长) ，竹节间距( 节距) 。节粗即竹节定量与粗纱定量之比， 一般在1 5 6 范围内；节长即每个竹节的长度；节距即相邻两个竹节间的基纱长度。 1 2 2 2 竹节纱的分类 由于竹节纱纺纱方法及原料成分的不同，竹节纱的种类也各不相同，下面介绍几种 典型的竹节纱m ，。 ( 一) 按竹节的分布规律分类 ( 1 ) 有规律竹节纱：在这类竹节纱上，除基纱的特数不变外，竹节长度，竹节倍数， 竹节间距这三个基本参数按一定的规律重复变化；或是在竹节纱上重复出现四个不变的 竹节纱特征参数。 ( 2 ) 无规律竹节纱：在这类竹节纱上，除基纱的特数不变外，竹节长度，竹节倍数， 竹节间距这三个基本参数呈无规律变化；或是竹节长度，竹节倍数，基纱的特数保持不 变，仅是竹节间距呈无规律变化。 ( 二) 按所用的原料分类 ( 1 ) 长丝竹节纱：用一根或数根长丝，喂入到纺纱牵伸装置中，经一定的纺纱工艺， 当长丝输出时，产生粗节，从而纺成长丝竹节纱。它采用的主要原料有涤纶长丝、腈纶 长丝、粘胶长丝等。 ( 2 ) 可纺短纤维竹节纱：它的制作是先将可纺短纤维纺制成符合一定工艺要求的粗 细均匀的须条，再将须条喂入到牵伸装置中，通过改变牵伸装置的机械牵伸倍数或实际 牵伸倍数，从牵伸装置输出的须条上便形成粗节，这就是可纺短纤维竹节纱。它采用的 主要原料有棉、麻、涤纶、粘胶等，可纯亦可混纺。 ( 3 ) 包芯竹节纱：它是由一根或数根长丝和可纺短纤维纺制而成。这类竹节纱在纺 制过程中，长丝匀速通过牵伸装置，短纤维须条在喂入牵伸装置过程中，其喂入量发生 增减的变化，使缠绕在长丝上的短纤维形成粗节，从而纺出包芯竹节纱。短纤维有棉、 4 第一章绪论 麻、粘胶等；长丝有涤纶、粘胶、氨纶等。 ( 三) 按竹节的外观形状分类 ( 1 ) 螺旋式竹节纱：这是一种长丝竹节纱，它是在纺纱管道内利用空气旋转对长丝 产生负压，同时压缩空气将短纤维分离开，然后问歇的输至纺纱管道内，并卷绕在长丝 上形成竹节，即为螺旋式竹节纱。 ( 2 ) 羽毛状竹节纱：它是将容易拉断或不容易拉断的两种长丝混合起来，供给第一 段紊流，将容易拉断的长丝的一部分或全部拉断，形成羽毛状粗节，再用第二段紊流使 长丝互相抱合而固定，从而形成羽毛状竹节纱。 ( 3 ) 不规则粗度的竹节纱：它是用两根或两根以上的复合长丝经过流体缠节区，施 以张力并进行牵伸和松弛形成的。纺制此纱时可通过变化旦数，产生染色性能不同的多 股复合纱。 ( 4 ) 圈状竹节纱：它是将长丝连续地喂入喷嘴装置的入口，并从出口连续不断的引 出，长丝保持一定的超喂。通过特定的喂入装置，把纱吸入喷气装置内并在气流中形成 纱圈。纱线在喷嘴装置内受高速气流的作用而产生竹节。 ( 5 ) 普通竹节纱：在传统细纱机附加罗拉变速与控制装置，可生产出不同节距、不 同节长、不同粗节倍数的短纤维竹节纱。 1 2 2 3 竹节纱的质量要求 竹节纱同正常纱线一样，必须能够顺利通过加工制造过程中的各种工序，由于竹节 纱在整个长度方向上分布着许多等节距或不等节距的粗节，在纺纱过程中反映出加捻的 不均匀性，纱线结构和强力的不稳定性，在络筒、整经及织造中直接影响产品的质量和 生产率。因此，对竹节纱的一般质量要求是：单纱强力能基本满足后道加工的要求，避 免出现竹节前后的强力不匀；粗节处必须光滑，且粗度尽量一致，竹节牢固，经得住加 工中的摩擦，并且经染色与整理后磨损与起毛少，整个布面分布均匀，避免竹节在布边 处集中出现。 1 2 2 4 竹节纱的加工方法 ( 1 ) 传统纺普通竹节纱 由环锭细纱机纺出的竹节纱称为传统纺普通竹节纱。它是通过瞬间改变细纱机的牵 伸倍数或改变单位时间内的粗纱输入量，从而达到产生竹节的目的。 ( 2 ) 传统纺包芯竹节纱 在环锭细纱机上加工包芯竹节纱的方法是在同个牵伸装置中喂入长丝和短纤维， 使长丝得到均匀的牵伸，成为芯纱或底纱，短纤维被扯碎而形成竹节并附在芯纱上。由 于这种方法纺制的竹节容易在芯纱上滑移，后来便改成对纺成的竹节纱再与长丝或短纤 纱并捻，将竹节捻住；也有采用包线机包覆，将竹节包住。 ( 3 ) 自捻纺竹节纱 在自捻纺纱机上纺制竹节纱的基本原理是，由两根相反捻向的纱条靠自捻作用使竹节能 较牢固地附在芯纱上。这样纺成的竹节不易在纱上滑移。 江南大学硕士学位论文 ( 4 ) 转杯纺竹节纱 转杯纺纱在国内又称气流纺纱，利用转杯内的负压气流输送纤维和转杯的高速回转 凝聚纤维成条并加捻成为转杯纱。转杯纺纱机纺制竹节纱是随机地改变转杯内纤维环的 纤维量而获得的。一般采用以下两种方式来实现：改变粗纱( 或条子) 的喂入速度和改变 成纱的弓 纱速度”3 如图卜4 所示。 图卜4 转杯纺竹节纱形成示意图 在上图中的普通转杯纺机上附加专门的装置，则可纺制转杯花色纱和转杯竹节纱 等。 此外，竹节纱的加工方式还有许多种，譬如：摩擦纺纱机纺制花式纱线，涡流纺纱 机纺制花式纱线等，由于篇幅有限在此就不一一详述了。 1 3sir o fi 卜竹节复合纱的研究开发现状及意义 1 3 1s ir o f il 纺纱工艺参数与纱线性能的研究现状 1 3 1 1 概述 由于s i r o f n 纺纱方法是在s i r o s p u n 纺纱方法基础上衍生而来的，因此s i r o f i l 纺纱 的研究现状分析必须与s i r o s p u n 纺纱的研究现状相结合。在8 0 一9 0 年代期间对s i r o s p u n 纺纱方法研究的比较多，而且s i r o s p u n 成纱机理至今尚有很多争论。近年来研究者对 s i r o f i l 纺纱研究增多，但主要集中于s i r o f i l 纺纱在毛纺上的研究，对于其在棉纺上应 用的研究仍很少。 1 3 1 2s ir o f ii 纺纱各工艺参数与纱线性能的研究现状 目前国内外研究最多的工艺条件是须条之间( 或须条与长丝之间) 的间距，文献都认 为存在一个最优的间距参数使s i r o s p u n 或s i r o f i l 成纱性能最优，但对最佳间距的大小 却有不同的观点。在研究毛s i r o s p u n 纱上，p l a t e 等人”1 认为是1 4 ，s a l h o t r a “1 认为是 4 瑚，而m u k h o p a d h y a y “”则认为是1 0 m 或1 2 啪。在研究棉s i r o s p u n 纱上，c h u “，c h e n g 等人“2 1 43 认为是9 m ，s u b r a m a n i a m 等“”认为是9 4 咖，i s h t i a q u e 等人“6 手旨出短纤维原料 6 第一章绪论 的长度不同，最佳间距也不同。在研究s i r o f i l 纺纱上，钱军等人“7 j 认为毛型s i r o f i l 是 1 2 1 6 咖，张尚勇等人“”认为涤粘s i r o f i l 是1 4 咖。 目前国内外几乎没有人研究s i r o f i l 一竹节复合纱纺纱过程中两组分间距、长丝预加 张力等纺纱工艺参数对纱线性能的影响，只有侯组龄“”认为毛型s i r o f i l 纺纱中普通低 弹锦纶的预加张力为1 5 9 最优，文中没有给出理论或实践依据。尹静1 在苎麻涤纶 s i r o f i l 纺工艺研究中认为长丝张力是非显著性因素，但仍给出了优化的张力片重量为 7 o g ，没有给出长丝的最优张力具体是多少。 s i r o s p u n 纺纱的研究中，对纱线捻度( 捻系数) 的研究“2 ”也较多。在s i r o f i l 纺 纱的研究中，尹静啪1 认为苎麻s i r o f i l 纱线的最优捻系数为1 3 5 8 ，张尚勇等人“”认为涤 粘s i r o f i l 的最优捻系数为2 5 0 。 对于s i r o s p u n 纺纱的锭速“1 2 5 。2 ”、后区牵伸倍数“、钢丝圈重量。”驯、粗纱定量。” 等工艺参数也有一定的研究。 许多研究者得到的s i r o s p u n 或s i r o f i l 的最佳工艺都是在特定环境、特定原料、特 定工艺下的最优参数。而本文中涉及的是新的纱线结构形态一竹节纱的s i r o f i l 纺的工 艺参数，与之相比将有明显的区别，这点也是前面研究者从未涉及研究过的。 1 3 2 竹节纱的研究开发现状及意义 ；： 在普通的环锭细纱机上纺制竹节纱的装置早在七十年代就引起了国内外专家的重 视，曾出现了直流伺服电机和交流伺服电机控制装置。我国从八十年代初起，研究开发 出了牵引磁铁、电磁离合器、牵伸罗拉速度切换等纺制竹节纱的控制机构。它们都具备 了较好的纺制竹节纱的性能，但也存在一些问题，如品种更换不方便，在竹节后还出现 比基纱更细的微段细节等，影响成纱的性能。 “ 在现有环锭细纱机上通过控制中、后罗拉来纺制竹节纱的控制装置，大体上有以下 三种形式”： ( 1 ) 机械式控制装置：该机构是通过对中、后罗拉传动采用缺齿齿轮；对牵伸机构 的皮辊进行改造等方法来产生竹节纱。 ( 2 ) 电子式控制装置：该机构的原理是采用变速电机和离合器的方法，通过控制中、 后罗拉变速来产生竹节纱。 ( 3 ) 全数字式控制装置：该机构工作原理是采用交流伺服电机控制中、后罗拉变速， 微电脑在线智能控制的方案，使竹节纱在生产过程中，竹节呈现有规律或随机的变化， 满足各品种的需要。 目前已有四种竹节纱品种开发问世，分别是弹力竹节纱、包芯竹节纱、a b 竹节纱以 及彩点竹节纱“”。 至今为止只有在张梅“1 在论文中对竹节纱做了系统的概括和总结，得出了在环锭细 纱机上纺制竹节纱的最佳方法。文中对竹节纱的捻度、追加捻度、强力及伸长进行了测 试和分析，主要研究了竹节纱的三个基本参数，即节距、节长和竹节倍数对上述参数的 江南大学硕士学位论文 影响，分析了影响竹节纱捻度的主要因素和竹节纱的断裂机理，得出了纺制竹节纱的最 佳工艺方案，为满足竹节纱的各项质量标准及纺纱与织造提供了一定的理论依据。通过 对竹节纱的捻度、强力和伸长的测试和分析得出了以下结论： ( 1 ) 当增加竹节倍数时为避免竹节部分捻度过低可以适当增加竹节长度；节距对捻 度不形成影响。 ( 2 ) 仅靠增加捻系数来提高竹节部分捻度的效果不明显。 ( 3 ) 竹节倍数和节长对竹节纱强力的影响存在临界值竹节倍数的临界值是2 5 倍，节 长的临界值是3 5 c m ，节距和竹节纱的强力成正比关系。 但是以上的只是对环锭纺的普通竹节纱进行概述性的研究，跟本课题中所研究的 s i r o f i 卜竹节复合纱又有许多不同之处。 1 4 本课题研究的目的、意义与主要内容 1 4 1 本课题研究的目的与意义 本课题主要研究如何在传统环锭细纱机上通过安装竹节纱控制装置和其他纺纱部 件将s i r o f “纺纱技术与竹节纱纺纱技术相结合来生产s i r o f i 卜竹节复合纱线，解决普 通竹节纱的强力弱环以及难纺高倍率竹节纱的难题，本文比较全面地反映s i r o “l 纺纱 工艺参数及竹节纱特征参数对纱线性能的影响。研究纺纱各单一工艺因素对s i r o f “一竹 节复合纱线性能的影响，经正交试验优化得出最优工艺对实际生产具有参考价值。通过 对其产品的开发等，增加纺织产品的花色品种，满足市场的需求的同时也将会给企业带 来显著的经济效益。其次在理论上，本课题在探索s i r o f i l 一竹节复合纱成纱技术的同时 还研究s i r o f i 卜竹节复合纱的成纱强力增强机理和毛羽减少机理。 1 4 2 本课题研究的主要内容 ( 1 ) s i r o f i1 一竹节复合纱成纱工艺研究，对传统环锭细纱机进行必要的技术改造进 行纺纱，在保证成纱质量的前提下纺制出具有特定风格的纱线，并在此基础上进行本课 题的研究。 ( 2 ) 研究s i r o f i l 一竹节复合纱与普通环锭纺竹节纱在不同捻系数下强伸性能及长岭 毛羽指数的对比情况，理论分析产生现象的原因，并在此基础上分析s i r o f i 卜竹节复合 纱的纵向、横向的成纱结构并对成纱性能作研究分析。 ( 3 ) 对s i r o f i 卜竹节复合纱纺纱中s i r o f i l 纺纱工艺中的长丝与须条间距、长丝预加 张力、钢丝圈重量、锭速、捻系数等五项工艺因素以及对竹节纱的三个基本特征参数即 竹节长度、竹节间距、竹节倍数作单一因素分析，全面分析这八项因素对s i r o f i 卜竹节 复合纱纺纱过程以及成纱的强伸性能和长岭毛羽指数的影响。 ( 4 ) 选取影响s i r o f i l 纺的三个主要工艺参数：长丝与须条间距、长丝预加张力、捻 系数，采用三因子三水平正交组合试验，利用s a s 程序综合优化s i r o f i 卜竹节复合纱的 工艺参数，得出某一具体竹节纱配置方案下s i r o f i l 一竹节复合纱纺纱的最优工艺参数。 第二章细纱机改造方案及s i r o f i l 一竹节复台纱的纺制原理 第二章细纱机改造方案及s ir o f i 一竹节复合纱的纺制原理 2 1 环锭细纱机的改造 2 1 1 概述 环锭纺纱机纺制竹节纱是通过对其牵伸系统的改造来实现的，主要有以下三种改造 方案1 ： ( 1 ) 前罗拉变速传动 p l c 或单片机为核心的控制装置一步进电机或伺服电机一前罗拉； ( 2 ) 中后罗拉变速传动 p l c 或单片机为核心的控制装置一伺服电机或步进电机一中、后罗拉； ( 3 ) 前罗拉与中后罗拉双变速传动 眦或单片机擞心的控制装置一 步冀嚣霎器鞒三濡笋； 改造后可实现静态、动态实时任意调节牵伸倍数，从而实现各种规格竹节纱的开发 与纺制。其中方案一适纺短竹节长度的竹节纱，但由于前罗拉降速，导致气圈形态、纺 纱张力、捻度均产生波动，生产效率下降；方案二适纺2 5 c m 以上竹节长度的竹节纱， 该方案能确保纺纱时卷捻工艺参数不会改变，生产效率也高，对目前市场上大量需求的 竹节纱品种生产适应性也强，是当前竹节纱改造的主流方案；方案三是一个完善系统， 可以任意设定竹节纱各主要工艺参数，静、动态下的前罗拉与中后罗拉的速度，任意设 定动态牵伸倍数，纺制各种类型的竹节纱或常规纱，很大程度上提高了生产效率和产品 质量，但改造成本较高。 2 1 2 s ir o f _ j 一竹节复合纱纺纱装置的设计及设备改造 本课题所研究的s i r o f i 卜竹节复合纱纺纱试验是在上海第二纺机厂所生产的 e j m l 2 8 k 型环锭纺细纱机上纺制的，由于纺s i r o f i 卜竹节复合纱将s i r o f i l 纺纱技术与竹 节纱纺纱技术相结合的一种纺纱技术，必将对e j 】1 1 1 2 8 k 型细纱机加以适当改造才能进行 纺纱，首先在细纱机机头加装一套竹节纱控制装置，用以纺制在前罗拉与涤纶长丝复合 的竹节纱。而目前在环锭细纱机上纺制竹节纱的方法主要有两种：一种是保持前罗拉转 速不变，频繁变换中后罗拉速度以改变总牵伸倍数，另一种是保持中后罗拉恒速转动， 频繁地使前罗拉停顿或减速以改变总牵伸倍数。由于纺s i r o f i l 一竹节复合纱，前罗拉打 顿式产生竹节必然影响前罗拉的涤纶长丝的顺利引入，还会引起长丝张力的突变而影响 成纱性能，因而不可取，故为了保持前罗拉与导丝轮之间长丝的张力恒定，采用中后罗 拉超喂式竹节纱装置。再加之考虑到改造成本问题，因此本课题选用的是2 1 1 中的第 二种试验方案进行s i r o f i 卜竹节复合纱的纺制。本课题中所使用的是江南大学研究开发 9 江南大学硕士学位论文 并产业化生产的z j 一5 型全数字式智能数字竹节纱生产装置，它是通过前一种原理( 即中 后罗拉变速型) 来纺制竹节纱的。在e j m l 2 8 k 型细纱机上加装z j 一5 型数字式竹节纱生产装 置，具体改造步骤和改造方案如图2 1 所示。 5 7 t 主电机动力 罗拉 拉 ”7 卜一前罗拉 图2 一l改造方案示意图 将细纱机上的蝴蝶牙( 1 0 9 7 ) 连同轴承卸下，重新装上带轴承的蝴蝶牙( 1 0 9 7 ) ，使 中后罗拉的传动从主电机传动链中分离，延长蝴蝶牙轴，装上同步带轮z ，( 5 9 7 ) ，再固 定伺服电机，连接好同步皮带，改装便完成了，如图2 2 所示。由图看出1 0 9 7 齿轮与传 动轴之间由原来销键固定接触变为由超越离合器衔接。中罗拉由变频电机单独传动，然 后中罗拉通过齿轮传动后罗拉，其前罗拉仍由主电机通过齿轮和皮带传动，其它部分均 无变化。 改带轴承 图2 2 改造后示意图 此外在细纱机牵伸部位安装长丝喂入装置( 有导纱杆、导纱钩等) 、张力调节装置( 采 用油阻尼张力器) 、打断器( 用以防止连续纺纱过程中任一种组分的断头) 、导丝轮( 引导 长丝经固定的位置喂入前罗拉钳口，同时保证了前罗拉处竹节纱与长丝保持一定的间 距) 。 2 1 3 s ir o f ；i _ 竹节复合纱的纺制原理 结合s i r o f i l 纺纱原理与竹节纱纺制原理b 1 1 ，便可得出s i r o f i 卜竹节复合纱的纺纱 原理：通过对传统细纱机的改造，在细纱机的牵伸区内生产出竹节纱，在前罗拉处与经 过导丝装置而未经牵伸的长复丝在加捻三角区复合加捻形成复合竹节纱线。 1 0 第二章细纱机改造方案及s i r o f i 卜竹节复合纱的纺制原理 2 2 在环锭细纱机上纺制s ir o f i 一竹节复合纱的设计方案 文中首先以纺制平均号数为2 0 5 t e x 的s i r o f i l 一竹节复合纱为例与相同号数的普 通竹节纱进行性能对比( 具体参照此文第三章节内容) ；其次以纺制平均号数为4 0 o t e x 的s i r o f i l 一竹节复合纱为例将对其各个纺纱工艺及参数对纺纱过程及成纱性能的影响 进行全面的分析和研究( 参见文中第四章节内容) 以及对其相关纺纱工艺进行综合优化 ( 参见文中第五章节内容) 。 2 2 1 原料特点的分析及选用 棉纤维具有柔软、吸湿、穿着舒适的特点，但纤维强力较低、耐磨性较差，纱线表 面毛羽多，且易缩水、变形，特别是短纤维所纺纱线毛羽多且条干差；而涤纶长丝具有 强度高、耐磨性好、弹性好的特点，用棉纤维与涤纶长丝作为原料，采用s i r o f i l 纺纱 技术在棉纺设备上试纺棉涤s i r o f 订一竹节复合纱。利用涤纶长丝的骨架支撑作用，很大 程度上提高了竹节纱的强力和表面光洁度，从而能提高织造效率，同时通过改变涤纶长 丝的颜色再加以配合棉纤维上染的不同颜色以达到增加织物的花式效应，改善织物的其 他服用性能。 2 2 2sir o fi 卜竹节复合纱中纺竹节纱主要参数及其设定特点 竹节纱主要参数包括基纱线密度、竹节粗度、竹节长度及竹节间距，由于竹节纱的 特殊结构，布面风格与上述四参数密切相关，其各种各样的组合决定了它在布面上特殊 的风格，利用竹节纱竹节部分的长短不同、粗细不同、节距不同、原料不同，可开发出 丰富多彩、风格各异的品种，以满足各类不同消费者的需要。竹节纱几个主要参数的工 艺设计要点如下n “： ( 1 ) 竹节纱号数设计 竹节纱有三种号数：第一是平均号数( 一般是用户要求的号数) 即竹节纱的百米定 量，取决于竹节、节距的长度和竹节段粗细的加权平均，换算成百米定量，是一个虚的 定量( 竹节纱上几乎所有的截面的定量均比它轻一基纱；或比它重一竹节) ，但必须仿制 准确。第二是基纱号数：是竹节纱实实在在要纺的号数，做竹节纱牵伸工艺设计时必须 按基纱定量进行设计；第三是竹节定量：一般本系统直接输入竹节倍率，系统会自动参 照基纱定量将竹节定量加大到输入的倍率。即竹节与基纱的定量比始终等于倍率，基纱 加重竹节也会变重，反之也成立。由于竹节部分和基纱部分有一粗细过渡态，因此理论 计算重量和实际重量间会有一定的差异，实际生产中应根据大面积定量进行微调。在纺 制竹节纱时，按基纱号数设计牵伸工艺，竹节倍率直接输入由电脑自动控制；纺纱时先 将竹节各段长度效验准确，然后比照样纱效验竹节粗度进行微调；再摇竹节纱百米定量， 在竹节纱控制器的面板上直接调整轮系系数效准。粗度和百米定量会相互影响，当调节 过大时须再效准另一参数。 ( 2 ) 竹节长度和粗度的设定 竹节纱的竹节长度和粗度的设定与织物用途有密切的关系。如用作服装，要显示出 江南大学硕士学位论文 “隐条”风格的竹节布，要求竹节的颗粒凸纹不需太突出，竹节的长度应在5 0 m 以下， 竹节较细，粗度应选择在1 4 倍一2 o 倍。机织生产时，竹节纱的竹节不能太粗，因为用 作纬纱时，竹节的捻度小，强力低，喷气织机气流引纬时易吹断纬纱，有梭织机易堵塞 梭眼，造成断头。用作经纱时，整经机和浆纱机的伸缩筘，织布机的停经片、综丝、钢 筘等部件易阻断纱。用纬向竹节布做服装时，竹节不能太长，否则横向视觉加强，影响 穿着美感。仿丝绸宫绸风格的竹节布，要求竹节颗粒饱满、粗犷，竹节的粗度可略粗， 粗度掌握在2 0 倍一2 5 倍。用作装饰台布等时，为了突出凹凸立体感风格，竹节的粗度 可偏粗掌握。用于装饰窗帘布时，要求有较密集而细长的竹节，这样从室内透光部分看 去，具有水纹样的飘逸感。 ( 3 ) 周期的设定 竹节纱周期长度的设定是竹节纱工艺设计中一个非常重要的参数，因为该参数一方 面与竹节布的竹节密度有关，另一方面，若设计不合理，就会产生纬向有规律的竹节布 而成为疵布。设定竹节纱周期长度应注意以下两个条件：每一组竹节纱的小周期( 即 节长加节距) 不相等，且互相不能整除：一个周期长度不能接近竹节布的筘幅，且不 能是其整倍数。 2 3s ir o f ii - 竹节复合纱纺制的相关工艺计算 下面以纺制平均纱号为4 0 0 t e x ，捻系数为3 1 0 ，粗纱定量4 3 1 9 1 0 m 为例，其中竹 节与基纱循环配置如表2 1 ，竹节倍数d = 1 7 ，锭子直径d = 2 2 唧，细纱机主轴转速 n ，= 8 8 0 r m i n 为例计算相关纺s i r o f i 卜竹节复合纱的工艺参数，具体步骤如下。3 1 “1 ： 表2 一l竹节与基纱循环配置 i 竹节纱与基纱长度循环配置i 竹节l2 4 2 7 l 2 42 62 22 3 2 4 【2 52 2 【 ( m m ) 1 基纱l2 4 2 72 42 62 22 3 2 4 】2 5 2 2 ( 1 ) 计算s i r o f il 一竹节复合纱捻度 l = 口，= 3 1 0 4 0 = 4 9 0 1 ( 捻1 0 c m ) 查e j m 一1 2 8 ks m 得到与之接近的提供捻度i 。= 4 8 6 3 捻1 0 c m ，取z 3 = 7 9 ，z 4 = 5 2 ， 由此得修正捻系数a ： 口= l ，= 4 8 6 3 4 0 = 3 0 7 5 6 ( 2 ) 计算前罗拉转速n ， 一卜i 一 z 1 = 一 图2 3 前罗拉传动图 第二章细纱机改造方案及s i r o f i l 一竹节复合纱的纺制原理 其中：z l = 1 9 ，z 2 = 4 8 ，z 3 = 7 9 ，z 4 5 5 2 ，z 5 2 2 8 ，z 6 2 1 0 9 ，z 7 2 5 8 ： n ，= 乏罢毒考= s s 。罢兰需等= z s s 文r ，嘶吣 ( 3 ) 计算基纱号数和竹节号数 由公式 ，= 等，+ 孚，2 得： 式中：工一单位循环基纱总长度，岛一单位循环竹节总长度，工一单位循环纱线总 长度，f 。一基纱号数，m ：一竹节号数，。一复合纱中棉竹节纱组分的平均号数。 f 1 = 高州，2 面炳观a 曩舰， = 尚州；= 面考高娜6 “s q 舰， ( 4 ) 计算牵伸倍数e e = 翱。1 = 4 3 l 2 6 7 = 1 6 1 4 ( 倍) 式中：相一粗纱号数。 ( 5 ) 计算后罗拉转速r = nr e = 2 5 5 5 1 6 1 4 = 1 5 8 ( r m i n ) ( 6 ) 计算纺基纱时伺服电机与前罗拉间轮系比r 。( 改品种时需输入前罗拉转速n ， 轮系比r ，) 罗拉 拉 ”t 卜一前罗拉 图2 4伺服电机传动图 设：啊一纺竹节纱基纱时的伺服电机速度； 璩一纺竹节纱基纱时的后罗拉理论速度； m 一纺竹节纱竹节时的伺服电机速度。 则：纺竹节纱基纱时的伺服电机速度 啊：垒! ! ! 刍! !