（纺织工程专业论文）高速经编机编织时棉纱毛羽的研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

中文摘要 中文摘要 论文主要对高速经编机编织过程中棉纱毛羽的变化情况进行研究，通过回归 分析找出引起这些变化的原因和主要影响因素。 论文首先介绍棉纱在经编上的应用概况，分析国内外关于在高速经编机上编 织时棉纱毛羽的研究现状，指出国内外关于经编编织时棉纱毛羽的研究很少，仅 有少量关于纬编编织时棉纱毛羽的研究，对本课题具有一定的借鉴作用。然后论 文从力学的角度出发分析了纱线毛羽的形成机理，指出纤维弯矩大于加捻纤维扭 矩时就会产生毛羽，随后简单介绍了本课题使用的毛羽测试仪及其测试原理，并 根据实际和理论计算得出2 咖及2 m m 以上的毛羽在经编编织过程被视为有害毛 羽。接着从生产实践中分析了高速经编机( h k s 3 一m ) 上经纱的消耗和运动，绘 制了在h k s 3 一m 型经编机上编织经平绒时前后梳的经纱消耗图，得出实际的纵移 次数，通过理论计算证实了纵移次数的准确性。然后论文对经编编织过程中纱线 经过的各个部位( 导纱杆、分纱梳、张力杆、导纱针) 时以及纱线成圈过程进行 了力学分析，分别找出了每个过程对棉纱毛羽变化的影响因素，并绘制了棉纱经 过各个部位时纱线毛羽的变化图。再然后分析了编织条件即编织速度和纱线张 力对纱线毛羽变化的影响情况。最后综合上述分析，对于同一种棉纱一7 0 5 紧密 纺单纱，得出动摩擦系数u 、组织结构( 纵移次数k ) 、纱线的运动速度( 机器 速度u ) 为棉纱毛羽变化的三个主要影响因素，并通过回归分析分别研究了这三 个影响因素分别对长度为1 唧5 m 的毛羽的影响程度。通过对本课题的研究， 希望能为扩大棉纱在经编上的应用提供一定的理论依据和实践依据。 关键词：毛羽；高速经编机：动摩擦系数；纵移次数； 主要影响因素：回归分析 江南大学硕士学位论文 a b s t r a c t h o w 山ec h a n g e so ft 1 1 eh 狮e s so fc o t t o ny 锄t a k e p l a c ed u r i n g t h e w a r p k n i n i n go nt 1 1 el l i g b s p e e d 唧一k n i n i l l gm a c l l i n ei ss t u d i e d t 1 1 r o u g hm e r e g r e s s i o na i l a l y s i s ，t h ec o u r s e so ft 1 1 ec h a n g e sa i l dt l l em a i ni i l n u e n c ef a c t o r sa r e f o u n do u t f i r s t l y ，血es t a t eo f 血ea p p l i c a t i o no ft h ec o t t o ny 锄i si n 廿o d u c e d ，a 1 1 dt l l e n 也e r e s e a r c hs t a _ t eo f m ec o t t o ny 锄h 枷n e s so nt h eh j g h s p e e dw a r p k n i t t i n gm a c h i i l ei s r e l a t e d s of 打t h e r ei sam a r g i 工1o n 廿l er e s e a r c ho fc o t 七o ny a mh a i 咖e s so nt l l e h i 咖s p e e dw a r p - 硒锄gm a c h i n e n e r e 姆eo n l ys e v e m la n i c l e so nm eh a j r i n e s so f c o t t o ny a mw e f t l ( 1 1 i t t e d ，w t l i c hc a nb eu s e df o rr e f e r e n c eo f l i sr e s e a r c hs u b j e c t s e c o n d l y ，舶mu l ep o no fv i e wo fd y n 锄i c s t l l ef o n l l h l gp 血c i p l eo fm ey a r i l h a j r i n e s si se x p l o r e d 1 1 1 er e s u l t sa r eo b t a i l l e d ：i ft h ec u et o r q u eo fm e 肋e r si s b i g g e rm a i lm et o r q u eo f 廿1 e 铆i s t i n gf i b e r s ，t 1 1 ey 锄h a i r i n e s sc o m ei n t ob e i n g t h e n t t l eh 枷n e s st e s t i n gm a c l l i n ea i l dt e s 血培p r i n c i p l ea r eb r i e n yi i l 扛o d u c e d a f t e r p f a c t i c a lt e s t i n ga i nt h e o 蛳c a lc a l c u l a t i o n ，t 虻h a i r i n e s sw i 也也el e n g t ho f 兰2 i mi s r e g a r d c da sh 撇m lh a i 血e s s t h i r d l y ， t i l e c o n s 啪p t i o na n d m o t i o no ft l l ec o t t o ny 锄o nh k s 3 一m w a r p 一m m i n gm a c h j n e ，a i l dm ew a r pc o n s u m p t i o n 鲫h so f 恤ef 如ma n dr e a rg u i d e b a ro fp i c o t v e l v e tf a b r i c sa f ed m w n ，舶mw m c hm et i m e so fm el e n g 山w i s e 衔c t i o n a r eo b t a i l l e d 1 1 1 e nt 1 1 ea c c l l m c yo fm et i m e so fm el e n g t l l 、v i s e 衔c t i o ni sp r o v e d b y m et 1 1 e o r e t i c a lc a l c u i a t i o n f o u r t h l y ，t l l ed y n a i l l i c s 卸a j y s i so fc o t t o ny 锄吐l r o u g hg u i d es h a f t ，s e p a r a t i n gb 戤 t e n s i o nb 码g u i d eb a ra i l dt 1 1 el o o p f b n n i n gi sc a r r i e do u t n l ei 1 1 f l u e n c ef a c t o r so f e a c hc o u r s ea r es t i l d i e d ，a i l dm eg r a p h so ft 1 1 ec h a l l g es 诅t eo fy a r nh a i r i n e s so f e a c h c o u r s ea r e 山a w n t h e nh o wt 1 1 ew a r p - m t t i n gc o n d i t i o n si n 也et e 肌so fm a c h i l l e s p e e da i l dy 锄t e n s i o ni n n u e n c et l l ey 锄h a i r i n e s si sa n a l y z e d f i n a l l y ，f o r7 0 5c o m j ) a c t s p i n l l i n gc o t 七o ny a n l ，t h ed y l l a m i c 伍c t i o nc o e 街c i e n t ， t h et i m e so fl e n g t l l w i s e 衔c t i o na n dm a c h j n es p e e da r et h em a i ni n n u e n c ef a c t o r s t h e nh o w 山e s ef a c t o r si 1 1 f l u e n c et 1 1 ey 锄h a i r i n e s s 舶m1 m mt o5 m ml o n gi s 铀让e r s t i l d i e db ym er e g r e s s i o na 1 1 a l y s i s n l i sr e s e a r c hp a p e rc a nb ei l s e df o rr e f h e n c et h e o r e t i c a l l ya n dp r a c t i c a l l yf o r e x p 柚d i n gm ea p p l i c a t i o no f c o t t o ny 锄o nt 1 1 ew a r p k n j t k e yw o r d s ：h a i r i n e s s ：h i 曲- s p e e dw a 工p k 工1 i t t i n gm a c k n e ；d y n a i n i c 衔c t i o n c o e m c i e n t 1 】；t i m e so fl e n g t h 谢s e 衔c t i o n ；m a i ni n n u e n c e f a c t o r s ；r e f e s s i o na n a l y s i 8 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己在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名： 睦蛰整 日期：年3 月l 。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：l 查蓟蜂导师签名旌盈嵫i 日期：上一z 年月，o 日 第一章绪论 第一章绪论 本章首先介绍了棉纱在经编上的应用概况，然后分析国内外关于在高速经编 机上编织时棉纱毛羽的研究现状，最后指出本课题的任务和意义。 1 1 棉纱在经编上的应用概况 经编编织采用的原料一般是涤纶、锦纶和氨纶三大化纤。但随着人们生活水 平的不断提高，崇尚自然的流行趋势，天然纤维正逐渐受到人们越来越多的青睐。 而棉纱作为最主要的天然纤维之一，资源丰富，纺纱方法日益成熟，它将逐步在 经编行业中崭露头角。 按使用的原料来分： ( 1 ) 纯棉经编产品； ( 2 ) 棉天然纤维经编产品： 棉麻经编产品； 棉羊毛经编产品。 ( 3 ) 棉化纤经编产品： 棉与化纤交织经编产品； 棉混纺纱与化纤交织经编产品。 棉纱在编织过程中的作用可分为： ( 1 ) 棉纱作为衬纬纱； ( 2 ) 棉纱作为编织纱； ( 3 ) 棉纱作既作衬纬纱又作编织纱。 棉纱在经编中最早的应用是作衬纬纱使用的，目前还一直被沿用，主要用于 一些特殊的经编产品。随着纺纱技术的提高，棉纱强力增大、毛羽减少，越来越 多种类的棉纱达到可以在经编机上正常编织的要求，穿纱方式不仅可以采用空穿 还可以采用满穿，编织机器不仅可以采用低机号经编机还可以采用高机号经编机 ( e 2 8 及以上) ，因此越来越多的棉经编产品正被开发。 1 1 1 纯棉经编产品的工艺与设备 目前全棉产品主要可以在k s 3 ( k s 3f ) 型、k s 4 型、h k s 2 型和h k s 3 以及 h k s 2 m s u 、h k s 3 m s u 型经编机上编织。在k s 3 ( k s 3f ) 、k s 4 型、h k s 2 型和h k s 3 有型经编机编织时，经纱是作编织纱使用，采用的棉纱质量要求较高，如较细的 精梳单纱和紧密纺单纱，还可采用高支精梳双股线紧密纺双股线等，产品主要有 江南大学硕士学位论文 全棉网眼织物和全棉平纹织物4 1 ；在h k s 2 m s u 、h k s 3 m s u 型经编机上编织是作衬纬 纱使用，可采用质量相对较差的棉纱，如2 5 t e x 、3 5 5 t e x 的棉纱。棉纱作编织纱 时，主要在k s 3 ( k s 3f ) 、k s 4 型、 i i ( s 2 型和h k s 3 有型经编机上编织，经纱是作编 织纱使用，采用的棉纱质量要求较高，如较细的精梳单纱1 0 t e x 和7 0 s 紧密纺单纱， 还可采用6 0 s 2 高支精梳双股线、6 0 s 2 紧密纺双股线等，产品主要有全棉网眼织 物和全棉平纹织物，全棉网眼织物包括一般网眼织物和变化网眼织物。在老式机 型k s 3 型k s 3f 上编织三梳产品时前梳可满穿，但是后两把梳要采用空穿的方式形 成小网眼结构，如果编织两梳产品，采用一定的空穿方式还可形成特殊的网眼结 构。全棉网眼织物还可在新机型h k s 2 、h l ( s 3 型经编机上编织，棉纱一般要空穿如 2 穿2 空，可以选择较粗的棉纱如5 0 公支精梳单纱，也可以选择3 2 s 紧密纺纯棉单 纱、6 0 s 2 精梳双股线和6 0 s 2 紧密纺双股线，双股线较单纱来说，不仅强力大而 且毛羽少，在生产过程中产生的飞花要少得多，且生产效率很高在h k s 3 型经编机 上机器速度可开到1 5 0 0 r p m 。在机号可达e 2 8 的老式k s 4 型经编机或新型h k s 2 型经 编机上可开发出经绒平和经斜平组织，新型高速机速度可达1 2 0 0 r p m ，采用的棉 纱是7 0 s 紧密纺纯棉单纱或6 0 s 紧密纺棉纱双股线。 棉纱作衬纬纱时，可在h k s 2 ( 3 ) m s u 型经编机上编织，编织时棉纱既作编织 纱又作衬纬纱，作编织纱时要采用细些的棉纱，作衬纬纱时，可采用粗些的棉纱， 一般要空穿的方式如3 穿1 空。使用2 5 t e x 的棉纱进行编织网眼结构，衬纬时根据 织物结构要求可使用粗些的棉纱( 3 5 5 t e x ) 。 1 1 2 棉天然纤维经编产品的工艺与设备 棉天然纤维经编产品主要有麻棉混纺经编产品和棉羊毛混纺经编产品旧”1 。1 。麻棉混纺经编产品主要是麻棉网袋，它分为网布和边带，网布是在机号为e 7 的r j 4 1 型提花经编机( 舌针) 上编织：边带部分是在机号为e l o 、西班牙生产的 1 3 0 3 6 5 型钩编机上生产的。使用的是l l s 2 麻棉混纺纱，混纺比为5 5 ：4 5 ；棉羊 毛混纺经编产品在k s 2 m s u 型经编机上开发，编织时l o o t e x 羊毛棉混纺纱作衬纬 纱。 1 1 3 棉化纤经编产品的工艺与设备 1 棉化纤交织经编产品 棉化纤交织经编产品主要有棉氨纶产品和棉涤纶( 或锦纶) 产品。棉氨纶 产品包括弹性绷带和妇女内衣面料。弹性绷带是机号为e 1 4 的r s e 4 n l 型经编机 上生产，g b l 棉纱作编织纱，g b 2 上棉纱作衬纬纱；妇女内衣面料在机号为e 2 8 的r s e 4 n 一4 型经编机上生产【4 l 。 第一章绪论 棉涤纶( 或锦纶) 产品是棉经编产品的一个大类，可在不同机型的经编机上 进行编织，其中包括卡尔迈耶公司的k s 系列、h k s 2 ( 3 ) m s u 或h d r 6 d p l m 双针 床经编机、s u p e r p 0 1 毛巾机和利巴公司的d g 5 0 6 一d p l m 型双针床经编机，产品 有棉毯织物、毛圈织物、网眼织物o ”“1 。 2 棉化纤混纺交织经编产品 棉化纤混纺交织经编产品主要有棉涤+ 涤纶( 锦纶) 交织产品、棉氨涤( 或 锦纶) 产品、麻棉涤产品、涤腈棉产品等。 棉涤+ 涤纶( 锦纶) 交织产品有拉舍尔经编棉绒和服装衬料。对于拉舍尔经 编棉绒，一般地组织采用的是涤纶，绒组织采用涤棉混纺纱，混纺比为8 0 2 0 或 7 2 2 8 。拉舍尔经编棉绒作为高档保健型的纺织品面料走俏日本市场，主要用来制 作单绒面棉毯、双绒面棉毯、保暖型高级被罩等装饰用品：对于服装衬料可采用 机号高达e 3 2 的h k s 3 m s u 型经编机上，使用1 4 t e x 2 涤棉5 0 5 0 ，既可作编织纱也 可作衬纬纱机号，当只有涤棉混纺纱作衬纬纱时，编织梳栉采用经平组织，织物 结构紧密，织物不仅具有良好的舒适性还具有挺括性，即美观又舒适，还可以降 低成本；当棉纱用作编织纱时，一般用在第二把梳栉上，第一把和第三把则使用 涤纶丝或锦纶丝。 棉氨涤( 或锦纶) 产品可在机号为e 2 8 的h k s 3 m s u 型经编机上生产服用织物， 棉氨包缠纱作衬纬纱可生产弹性绉纱织物，衬纬纱也有两种一种是2 1 5 d t e x 棉 氨包缠纱，另外一种是1 0 t e x 2 涤棉混纺纱( 5 0 5 0 ) 。 麻棉涤产品采用的是变化局部衬纬组织5 0 t e x 麻棉混纺纱( 5 5 4 5 ) 。 涤腈棉产品在机号为e 1 4 的r s 3 m s w 型经编机上生产，衬纬纱有两种，第一种 采用l o t e x 2 细支棉纱，而第二种采用较粗的1 6 0 t e x 涤腈棉混纺纱。 1 1 4 棉纱在经编上的应用概况 1 原料 目前在经编上棉在衬纬纱是可采用一般的棉纱或棉混纺纱如：混纺比为 5 5 4 5 的麻棉混纺纱、羊毛棉混纺纱、混纺比为8 0 2 0 、7 2 2 8 或5 0 5 0 的涤棉混 纺纱、涤腈棉混纺纱等等。 棉作编织纱可采用3 2 s 6 0 s ( 1 0 t e x 2 0 t e x ) 精梳单纱、3 2 s 7 0 s 紧密纺单 纱；6 0 s 2 精梳双股线、6 0 s 2 紧密纺双股线和6 0 s 2 丝光烧毛纱。 在编织过程中发现高支股线，强力高，捻度稳定，毛羽少，编织性能好，而 且织物的外观质量好，纹路清晰，适合开发高档服装面料。绿色环保的麻棉混纺 纱的应用将越来越广泛，彩棉也将是棉经编产品开发使用的原料之一。 2 机型 采用的编织机器种类繁多。全棉产品主要是使用的是k s 3 ( k s 3f ) 、k s 4 型、 江南大学硕士学位论文 h k s 2 型和h k s 3 以及h k s 2 m s u 、 i i ( s 3 m s u 型，j 机号分别从e 2 0 e 2 8 。 对于棉天然纤维经编产品，编织麻棉使用的是机号为e 7 的r j 4 1 型提花经编 机( 舌针) 和机号为e 1 0 的西班牙生产的1 3 0 3 6 5 型钩编机；棉羊毛混纺经编产品 在k s 2 m s u 型经编机上开发的。 而棉化纤产品使用的有r s e 4 n 一1 、d g 5 0 6 一d p l m 型经编机( 德国利巴公司) 、 h d r 6 d p l m 、k s 4 一f b z 、r s e 4 n 一4 、h k s 3 m s u 等，机号为e 1 4 一e 3 2 。 根据棉经编产品的用途不同使用的机型也不同。随着人们对产品质量的要求 越来越高，将在机号越来越高的经编机开发出质量越来越高的产品。 由上可见，随着使用原料和机型的种类越来越多，棉纱在经编上应用越来越 广泛。在编织过程中遇到的最大问题一飞花将成为棉在经编上应用时首要解决的 问题。除了做好隔离工作，最好对某些纱线进行适当的前处理如蒸纱或上蜡( 对 于强力足够高毛羽足够少的高支紧密纺棉纱、精梳棉纱、高支双股线或高支丝光 烧毛棉纱等一般不需要上蜡) ，以增加毛羽的伏贴程度，避免产生过多的飞花。 温湿度控制也相当重要，温度在2 5 左右，相对湿度6 5 左右。 1 2 国内外关于在高速经编机上编织时棉纱毛羽的研究现状 目前关于在商速经编机上编织时棉纱毛羽的研究几乎没有，目前只有个别研 究者对纬编编织时飞花产生进行研究，以此作为研究高速经编机上编织时棉纱毛 羽的参考。 1 2 1 国外研究现状 目前国外仅有少数研究者对纬编机飞花产生进行了研究。朱汝明译冯勋伟校 译的“针织机飞花产生的原因及消除方法的探讨”一文中详细分析了纬编圆机编 织时飞花产生的原因。 首先，介绍了测试条件和测试装置。测试装置包含针织圆机的最主要部件， 或者是由它的模拟件所组成的闭式连续试验器，譬如编织区的纱路由呈w 形放置 的三枚织针来代替导纱系统。由于纱线从纱筒上进行退绕，或因纱路分又及供纱， 以及织针本身的运动而产生的飞花均被吸附在一个过滤器上。纱线的速度及作用 在纱线上的张力可在测试装置里作大幅度的调节。编织试验是在由a l b i 公司制 造的罗纹圆机及t e r r o t 公司制造的毛圈圆机上进行的。试验中的标准如下所示： 纱线支数：2 0 t e x ；纱线速度：2 0 0 米分；针筒转速：3 转分。 4 第一章绪论 其次，定义了飞花值。飞花的重量( 克数) 对通过的纺线总量( 千克数) 之相对 值定义为飞花值。 再次，分析了编织条件对飞花产生的影响。主要从编织速度和喂纱张力两个 方面进行研究。 1 编织速度 编织时的高速运动，容易在接触表面产生剪切力，导致纤维从纺线表面分离。 首先，决定研究在编织时的纱线速度。纱线线速度的增加与机器速度( 或编织速 度) 成一定比例，和织物类型与结构无关。不考虑机器的机号和机速，纱线线速 度己能达到每分钟3 0 0 米。至于较低的纱线线速度可下降到2 0 0 米分，也只能观 察到飞花值仅有微小的增量。然而，初纱线线速度增加，飞花值就会急剧地上升。 2 纱线的喂纱张力 观察表明，由于作用在纱线上的张力引起的飞花在数值上是比较小的，当纱 线承受的张力增加2 0 0 时，飞花量仅仅增加1 2 。 然后，分析了机器部位对飞花产生的影响。纱线卷装的筒子架、纱线筒子架 与送纱装置之间的穿纱途径、喂纱器、针织垫纱位置等，这些部位产生飞花的比 例为： 纱线卷装筒子架：2 6 ； 导纱部件：9 ： 喂纱器：2 6 ； 编织区域：2 9 。“2 1 1 2 2 国内研究现状 国内研究者对于经编编织时毛羽的研究目前还是空白，但有个别学者对纬编 编织时飞花形成进行了研究，并分析了毛羽量的影响因素，这对于本课题的研究 具有一定的借鉴意义。 某学者在“关于棉针织飞花形成的研究”分析了影响飞花形成的参数。 首先，分析了纱线受摩擦的程度和由此产生的毛羽量取决于下列因素： 1 ) 不同导纱器和编织元件周围纱线吊线角度； 2 ) 纱线喂入张力； 3 ) 纱线与接触表面之间的摩擦系数； 4 ) 纱线的毛羽度和加捻系数。 其次，定义了毛羽度。 将不同支数的纱线样品粘在一张黑纸上，然后以6 0 0 d p i 的分辨率和2 5 6 的 江南大学硕士学位论文 灰色度进行扫描。然后用一种开发的计算机软件用于分析扫描的数字图像。 1 ) 计算组成纱线的象素数目，包括纱线主干和伸出的毛羽( n t ) ： 2 ) 计算只代表伸出的毛羽的象素数目。运行该程序可以得出一个关于伸出 的毛羽的象素数值( n h ) 。利用分割技术，通过设置一个合理的极限将纱线 主干与伸出的毛羽分开； 3 ) 用两次计数之差可以得出纱线主干的象素数目： 4 ) 用伸出毛羽所占面积与纱线主干所占面积之比求出毛羽度。 毛羽度= 蒜1 0 毗 再次，利用回归分析得出飞花与毛羽量的关系。 经过回归分析得出飞花量与毛羽度之间的相关系数是0 8 8 2 ，回归公式如下： 飞花= 0 0 1 毛羽度一o 1 9 。飞花与毛羽度的关系如下图所示。 最后，得出结论：飞花量的大小主要取决于毛羽度“。 o 8 飞0 7 花 摹 o 6 0 - 5 e o铂7 0 7 59 0 毛羽度 图1 1 飞花与毛羽度的关系 f i g 1 1r e l a t i o no f f i b e rf 1 y 鲫dd e 目e eo f h a i r i n e s s 第一章绪论 1 3 本课题的研究内容和意义 1 3 1 本课题的研究内容 1 从力学的角度出发首先分析了毛羽的形成机理。 2 对经编编织过程中纱线经过的各个部位( 导纱杆、分纱梳、张力杆、导纱针) 时以及纱线成圈过程进行了力学分析，绘制毛羽变化图，找出引起这些变化 的原因和主要影响因素。 3 分析了编织条件即编织速度和纱线张力对纱线毛羽变化的影响情况。 4 回归分析。对于同一种棉纱如7 0 8 紧密纺单纱，可得出动摩擦系数u 、纱线的 运动速度( 机器速度u ) 、组织结构( 纵移次数k ) 为棉纱毛羽变化的主要三 个影响因素。最后通过回归分析研究了这三个影响因素分别对1 咖5 唧的毛 羽的影响程度。 1 3 2 本课题的意义 由上节分析可知，国内外学者对纬编编织时棉纱飞花和毛羽的研究比经编编 织时棉纱飞花和毛羽的研究要多的多，可见棉纱在纬编上的应用要比经编上广泛 的多，这主要因为棉纱毛羽在纬编上编织造成的危害要比在经编上编织要小的 多。经编编织时采用的织针大多是复合针，机器速度有了很大提高，新型经编机 更是朝着高机号化的方向发展，棉纱毛羽必须足够少，在编织时产生的飞花必须 很少，否则产生的飞花在车间漂浮会落入针槽，从而堵塞针槽，阻碍织针的上下 运动，产生纵条疵点；或者堵塞导纱器孔眼，把纱线夹持住，导致纱线张力不匀， 形成横条疵点。并且纱线极易断裂，发生线圈脱套；一旦织入织物，在布面上直 接形成疵点；另外过多的飞花还会影响室内的空气质量，对工人的健康造成危害， 还有可能引发火灾。 由此可见，飞花是阻碍棉纱在经编广泛应用的巨大威胁，它给生产和环境带 来很多不利的影响，这是不同忽视的一个问题，也国内外许多学者和专家一直都 无法彻底解决的问题。因此有必要对棉纱在经编机上编织时飞花形成的主要因素 一毛羽进行深入的研究。 通过本课 以改善纱线本 用到经编上来 和实践依据， 第二章棉纱毛羽的形成机理 第二章棉纱毛羽的形成机理 本章首先从力学的角度出发分析了棉纱毛羽的形成机理，然后给出了毛羽的 定义并介绍了本课题使用的测试仪器和测试原理，最后通过分析得出2 m m 以及 2 m m 以上的毛羽在经编编织过程中被视为有害毛羽。 2 1 棉纱毛羽的形成机理 由于纤维本身具有一定的弹性模量，而且纺纱时有加捻应力，因此在纺纱过 程中，当弯矩大于纤维扭矩时，就会产生毛羽。纤维须丛自前钳口送出并且因受 到加捻力的作用而变形，这种变形取决于张力p 和包卷角口，张力p 沿着须丛从 前罗拉输出的方向作用于须丛上。以z 捻为研究对象，须条从右方按加捻方向捻 入细纱中心，而左边的纤维则分布在外表并沿着半径最大的螺旋线包围细纱。随 着须条的加宽，作用在边缘纤维上的作用力为p 1 也相应增大。 r = p | s p 图2 - l 纤维受力图a 图2 2 纤维受力图b f i g 2 - 1d y n a i l l i c sa n a l y s i so f f i b e r f i g 2 ld y n a m i c sa n a l y s i so f f i b e r 9 江南大学硕士学位论文 在理想的集合形状下，距纱芯不同距离的纱层的纤维，对纱芯的倾角也会各 不相同。当螺旋线的螺距h 不变时，细纱表层的倾角与接近心轴处的内层纤 维的倾角风有如下关系：厉 鼠，这是由于纱条加捻力所产生的挤压向心力 p s i nb 与p 7 s i nb 大小相等方向相反，从而使得轴心上纤维受力为0 ，其倾角 鼠- 0 ，此时硝删协1 式中：尻一外层纤维倾角 风一轴心上纤维倾角 r 一纱条半径 h 一螺距 t m 一捻度 根据捻度定义 = 等 l i i 由此得硝：孚 由上式可知，纱线捻度t m 是倾角屏的函数，它在改变纱线径向压力的同 时也改变毛羽量。由于加捻时外缘倾角屏增大故p s i n 厉也增大，因纱芯处风= o 故p s i n 风= 0 ，这样在加捻三角区的集合为止和纺纱张力所形成的力学条件， 使边缘纤维挤向中心，中心纤维又被挤向边缘，这是一个内外层纤维反复转移的 过程。由布拉斯莱尔导出的细纱“中心区”纤维层的纤维倾角有如下关系式 z 分者= 赢【c o s m 沪c o s 时器 z 一纤维伸长率 h 一单纤维抱合力 p o _ 一沿纱线轴向的纤维拉力 届一在断裂拉伸后“中心区”纤维层纤维倾角 ，一细纱未拉伸时“中心区”纤维层纤维倾角 p 一断裂时细纱表层纤维倾角 式中：k ，：三旦 1 0 第二章棉纱毛羽的形成机理 口一纤维摩擦系数 r 一拉伸纤维层厚度 对计算后两边取极限，且纱条在，= 4 5 。时有最大倾角： = 纠鲁别 c 。s 聃枷s 届】舞 i m i m 纠箱 ( 1 + ：) 一。届】啬 z o 、 7 c o s 最 由此分析可见，随着捻度的增加，纤维倾角加大且h 也增大，不发生滑移和 被夹持的纤维量增加，纱线被压入纱中心而使毛羽量减少。 图2 3 纤维受力图c f i g 2 3d y n 眦i c sa m a l y s i so f f i b e r 薅 一一 m ； m “ 熙 哆 乒、 。吣，一 图2 4 纤维受力图d f i g 2 4d y n a m i c sa n a l y s i so f f i b e r 纱线由具有天性的纤维材料组成，现以1 根纤维为研究对象，如图2 3 ，当 给纱线加捻时，纤维在加捻力矩的作用下受到加捻力矩和纤维本身弹性抗弯力矩 的作用力，换言之，这根纤维受到了“弯矩”复合力矩。根据材料力学建立的数 学模式，有 1 m 。= 1 只】，幽= 二e 】，幽 江南大学硕士学位论文 m 。一弯矩 只一纤维单元受到的弯曲力 幽一纤维距纱轴心的微距离 r 一纤维单元截面积 p 一纤维距纱轴心曲率半径 l 一在弯曲平面上计算的纤维惯性矩 e _ 纤维弹性模量 又由于：y 幽= ，。 所以m 。：土e l s i n 厉 p m 。一弯矩分量 在纤维处于平衡时必须有纤维扭矩，因此将纤维材料视为弹性体，根据由材 料力学建立的扭矩数学模型有( 参见图2 4 ) ： m ，= l g 口矿d a m 。一纤维剪切弹性模量 西一纤维扭转角 d 一纱条曲率半径 d a 一单纤维截面积 由于纤维惯性矩，。= p 2 锄 m 。：g j 。：上g ，。 p 由于扭矩分量m 。会使纤维端捻入细纱中心层，该分量为： m 。2m n 哦= 专g 。c o 嘁 当纤维受到扭矩分量m 。作用力偶时，纤维将同样给予反抗力，而当 m 。， m 时，即当纤维所受到的加捻扭矩不能足以将纤维端捻入纤维中心时，就 会产生毛羽。这种情况往往以尾端毛羽更为突出“。 由以上分析可知，棉纱毛羽量除了纤维本身( 纤维长度和纤维摩擦系数等) 有着重要的联系还和棉纱本身性质有着密切的关系，如纱线捻度、纱线细度、纱 第二章棉纱毛羽的形成机理 线弹性模量等等，如果是纯棉双股线，还和单纱和股线加捻的方向有关，如果是 混纺棉纱则还和棉纤维与其它纤维的混纺比等有关。上述只是对棉纱毛羽的产生 机理进行了力学分析，这是个重要的分析方法，棉纱经过各个编织部位的力学分 析将在下面一章讨论。 2 2 毛羽的定义、测定 2 2 1 毛羽的定义及分类 纱线毛羽是指伸出纱线基体表面的纤维突出物。纱线毛羽的形态是错综复杂 的。从纱线的轴向看可分为顺向毛羽、反向毛羽、双向毛羽、圈向毛羽、乱向毛 羽。从纱线的断面看，分为三种基本形态，即端毛羽、圈毛羽和浮游毛羽。毛羽 的形态错综复杂，通常按照它与纱线基体的关系分为三种： ( 1 ) 端毛羽：纤维的端部伸出纱线主体的基本表面，而其余部分位于纱芯内部， 端毛羽沿纱轴方向又分为头向毛羽、尾向毛羽、双向毛羽和假圈毛羽( 端纤维 卷曲为纤维圈或环的形状) 。 ( 2 ) 圈毛羽：纤维的两端伸入纱芯内部，中间部分露出纱线基本表面，形成一个 圈或环。 ( 3 ) 浮游毛羽：附着于纱线表面或其它毛羽上的松散纤维或野纤维。 在通常情况下，端毛羽约占短纤维纱线毛羽的9 6 6 。其中头向毛羽约占 4 8 6 ，尾向毛羽约占2 9 6 ，双向毛羽约占1 8 4 ；而圈毛羽约占2 2 ；浮游 毛羽约占1 2 “。 2 2 2 毛羽的测定 按照测试原理，纱线毛羽的测量及评价纱线毛羽的测量分为：目测法、照相 法、重量法、光电法、图像分析法和激光法等，目前使用较多是光电法。著名的 光电式毛羽测试仪有：德国z w e i g l e g 5 6 5 ，瑞士u s t e r ，英国s h i r l e y ，日本 d t 2 0 1 ，国产太仓y g l 7 l b 和b t 2 等。 不同毛羽测试仪采用不同的参数表征毛羽，如毛羽( 总、平均) 根数、毛羽( 总、 平均) 长度、毛羽指数、毛羽值等。毛羽指数是指纱线单位长度内单侧面上毛羽 投影长度大于某设定伸出长度的毛羽累计根数；毛羽值( h ) 是被测纱线上耸出毛 羽的累计长度( 厘米) 与该纱线一厘米长度上的毛羽总长之比值。纱线毛羽指数与 毛羽长度呈负指数相关，即： y = a e b x ( 1 ) 江南大学硕士学位论文 式中：y _ 一纱线毛羽指数( 根m ) ； 、 ) ( - 一纱线毛羽长度( m m ) 。 a 、b 可用数学拟合求得，为单位长度纱线内的毛羽总根数，1 b 为纱线毛 羽的平均长度，a 侣等于纱线毛羽总长度。 对于短纤纱线，1 衄以下的毛羽占大多数，毛羽平均长度一般在0 5 1 m m 之间。纱线的短毛羽多，但对后工序影响小；长毛羽少，但对后工序危害大，因 此，用毛羽( 总、平均) 根数或毛羽( 总、平均) 长度评价毛羽程序均不合适，而毛 羽指数相对较好o 。 1 测试系统组成 本课题实验采用的是y g l 7 2 a 型纱线毛羽测试仪，用来测试纱线毛羽指数。 毛羽仪是由引纱部分、投影放大部分、光电转换部分和整形电路、控制和显示部 分组成。其主要功能是将连续运动的纱线及其表面的毛羽投影放大，安任意选定 的毛羽长度，获取单纤维信号。经光电转换，使单纤维所引起的光通量的变化转 变成电信号，再对电信号整形形成计数脉冲，推动计数电路，给出数字显示。 投影放大部分 光源采用全反射式灯泡。光路放大采用d x 2 0 型连续显微镜。用延长投影 光路的方法使投影放大为3 0 倍左右。仪器有直视的特点，并能同时显示目测计 数和光电计数。光路安排是使光纤经过第一次正面反射到第二次反射镜，再反射 到显示屏上成像，在第二次反射镜上，划刻一个宽1 毫米3 毫米的孔槽，留作透 光窗。电子元件放置在透光窗的后方，透光窗起采样的光通道和限制光电元件受 光量孔径大小的光栏的作用，使光电元件只受到小孔所透过的一个小光束。这样 就可以突出因纤维成像通过小孔的变化。因此只要有单根纤维的毛羽像经过透光 镜，在光电元件上就有光照变化，经光电转换即有电信号输出。 光电转换和整形电路 要求光电转换及整形电路能经单根纤维所引起的光变化，一一对应转变为能 够推动计数器及数码管的计数脉冲信号。光电转换元件采用3 d u3 1 光敏三极管， 光敏三极管在光电流较大时，灵敏度较高，但光太强，会引起光敏三极管饱和而 且对微小的光变化反应不灵敏。这是一般光电器件所具有的共性。另外毛羽仪又 具有其特性，因为测试对象是单纤维，而单纤维既细又呈半透明，所以如果光太 强对单纤维所引起的光变化信号反而不大。通过实验和观察，选定光电流的工作 点在2 5 3 0 微安比较合适。 毛羽所引起的光信号特点是： a 信号弱，干扰大：电源和5 0 赫兹对1 0 0 赫的纹波干扰很难剔除干净，总 是有一定的纹波，调制在微弱的纤维信号上。所以信噪比很小，有时处理不当就 会出现大量干扰进入计数器而形成严重“乱跳”。对于纹波的影响，可用适当拉 大整形电路回差来弥补。 第二章棉纱毛羽的形成机理 b 漂移：光电器件及电路中有光漂和温漂。针对性措旌是采用电容偶合，但 又要保证在纱线慢速行进时，纤维光电信号能通过偶合电路送入后级，所以需要 设计时间常数较大( 2 秒) 的电路。 整形电路的功能是要把带有干扰的、波形不规则的，微弱光电信号转变成驱 动pm o s 电路的计数脉冲。 放大和整形电路应该具有：高输入阻抗，以不影响前级光电转换的输出；高 灵敏度和高增益，以达到能由单纤维所产生的光电脉冲推动计数电路；尖锐的鉴 别能力，即对单独出现的或叠加在信号上的干扰要有能力剔除：良好的稳定性“”。 2 测试原理 y g l 7 2 a 型纱线毛羽测试仪的工作原理结构框图。 图2 5y g l 7 2 a 工作原理结构框图 f i g 2 5f r 锄ed i a g r a mo f w o r kp r i n c i p l eo f y g l 7 2 a 测定方法是将光电检测元件根据设定的毛羽检测长度调整到距离纱线的相应位 置上，检测元件为光敏元件。纱线以恒定的速度通过检测点( 图2 6 ) “，突出纱 线且超过设定检测长度的毛羽扫过光敏元件，引起光敏元件光通量变化，使之转 变为电信号，形成计数脉冲。在设定的纱线片段长度内所有计数脉冲的总和即为 设定的毛羽长度的毛羽指数。 3 实验条件 一般要求在标准温湿度条件下进行，被测的纱线应在标准温湿度条件下暴露 4 8 h 。测试仪器的工作条件是：环境温度为2 3 0c ，湿度为6 7 。 纱 条 光 熟 射 器 、 一_ 一 散射光 图2 6 纱线以恒定的速度通过检测点 f i g 2 6c o t t o ny 椭r u n sc r o s s7 r e s t i n gs p o t w i t l l1 1 1 v a r i a b l es o e e d 1 5 光 接 受 器 江南大学硕士学位论文 通常每个品种纱线取1 2 个纱管，每管测试1 0 次，每次测试长度( 纱线片断 长度) 为1 0 米，各种纱线测试速度一般为3 0 m m i n 、1 5 m m i n 、1 0 m m i i l 。对 于棉纱的引纱张力o 5 0 1 c n t e x ，棉纱毛羽设定长度为2 m m 1 。 2 3 有害毛羽的确定 带纱线的针头由沉降片间通过的情况如图2 7 所示。 如果槽针的直径为a ，沉降片厚度为b ，针距为t ，则沉降片与针间容纱间 隙为：掣。实际编织时，必须使纱线直径小于上述间隙，也就是说得 有一定的多余间隙啪1 。 = 竺= 、蔗 弋： 丁1 ； r ui 一 _ t 图2 7 带纱线的针头由沉降片间通过 f 培2 7 p i i l b e a d、v i mc o n o ny a m 锄o n gs i n k e rb a r s 对于我们使用的h k s 3 m 型经编机，机号为e 2 8 ，即针距t 为0 9 0 7 i i l i n 槽针直径a 为o 5 0 m m ，沉降片厚度b 为o 1 8 m m ，所以： ：! ：! ! ! 二堕! ! ：堕： 2 0 11 3 6 m m 对于棉纱的编织而言，由于纱线表面有毛羽，如果相邻两根纱线的其中一根 纱线的毛羽较长，它可以延伸至另外一根纱线上，如图2 7 所示，如果毛羽和相 邻纱线产生勾结，则在编织过程中就有可能出现毛羽脱落的现象，为此假设毛羽 1 6 第二章棉纱毛羽的形成机理 是一个弹性圆柱体，因此妨碍正常编织的纱线的最短毛羽长度为： z = 2 + 6 + 蒯 根据实践可知，在机号为e 2 8 的h k s 3 m 型经编机上编织纯棉织物时，最 粗的纱线可使用6 0 s 2 的紧密纺双股线，则d = o 0 3 7 丙j = o 1 6 3 4 珊聊 则： 孽= 2 + 6 + ，耐= 2 0 1 1 3 6 + 0 5 0 + 3 1 4 1 5 0 1 6 3 4 = 1 2 4 0 4 埘聊 事实上毛羽的形态是错综复杂的，它往往是卷曲为圈或环，因此认为最短有 害毛羽的长度应为1 5 0 m m 以上的毛羽，因此本课题的重点研究对象是长度为 2 m m 及2 姗以上的毛羽。 从纱线的断面看，毛羽可分为三种基本形态：端毛羽、圈毛羽和浮游毛羽。 在通常情况下，端毛羽约占短纤维纱线毛羽的9 6 6 ，也就是说纤维的端部伸出 纱线主体的基本表面，而其余部分位于纱芯内部的毛羽占所有毛羽数量的绝大部 分，它是形成有害毛羽的主要组成部分；而纤维的两端伸入纱芯内部，中间部分 露出纱线基本表面，形成一个圈或环的圈状毛羽与相邻纱线勾结的可能性较小， 尽管它在毛羽的百分比比浮游纤维要多，但却比浮游纤维对编织过程造成的危害 小的多；浮游纤维仅仅是附着于纱线表面或是其它毛羽上的松散纤维或野纤维， 它在纱线编织过程中极其容易从纱身上脱落，形成飞花。如果在车间漂浮落入针 槽，堵塞针槽的话将阻碍织针的上下运动，产生纵条疵点：如果要么被织入织物， 在布面上直接形成疵点；如果在车间内漂浮，没有及时清洁的话将会影响室内的 空气质量，对工人的健康造成危害，还有可能引发火灾。因此浮游纤维是棉纱的 正常编织的潜在的不稳定因素。 从飞花形成的原因来看，长度为1 2 m m 的毛羽属于短毛羽，大部分属于浮 游纤维，少量是端毛羽，这样的毛羽在经编编织过程中极易从纱体直接脱落下来， 形成飞花；长度为2 5 m m 的毛羽属于长毛羽，大部分是端毛羽和圈毛羽，极其 容易和相邻纱线或相邻纱线上的