（纺织材料与纺织品设计专业论文）真丝低旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能[纺织材料与纺织品设计专业优秀论文].pdf

真丝低旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能 中文摘要 中文摘要 为了使真丝织物能突破传统的轻薄型，向粗犷、厚重型风格发展，改善丝绸织物 的服用性能，扩大其应用范围，制备具有特殊风格的真丝异形丝，开发具有多样性风 格的新型真丝纤维材料，具有极其现实的意义。 本课题研制了一台齿轮热机械变形装置，将茧丝束与低旦合成纤维长丝纱进行复 合变形，利用合纤丝与真丝间的异收缩效应，强化真丝的变形效果。研究了变形温度、 变形速度以及定型条件，对变形效果的影响，得到了优化的变形丝加工工艺条件。在 此基础上，比较系统地研究了齿轮模数、原料成分等对变形丝的结构和性能的影响。 通过研究得到以下结论： 变形工艺条件的优化：真丝合纤复合变形丝中，合纤丝的热收缩效应可以强化 真丝的变形效果，增大了变形丝的蓬松性。升高定型温度与延长定型时间可达到相似 的效果，但是过高的温度和过长的时间则会对变形丝的伸缩变形能力产生影响；较低 的变形速度下，丝条与齿轮热接触时间较长，使得其变形效果和交形的保持性都较好； 在变形速度相同的条件下，低变形温度下得到的变形丝的紧缩伸长率明显不如高温 时。实验得到的优化的工艺条件为：变形速度4 0 7 转分，变形温度1 1 0 ，定型温 度1 0 0 ，定型时间1 5 h 。 齿轮模数对变形丝结构和性能的影响：大模数变形齿轮制得的变形丝的波形较 大，小模数的齿轮制得的变形丝的波幅、波宽都较小，波形细密；齿轮模数对伸缩卷 曲性能存在影响，齿轮模数为1 时，变形丝伸缩卷曲性最好；小模数齿轮制得的变形 丝具有较优异的形态稳定性。 原料构成对变形丝结构和性能的影响：真丝厶纤丝复合变形丝的波宽、波幅值 受合纤丝热收缩效应的影响显著，热收缩越大，波幅值越大，波宽越小，变形丝弯曲 效果越好，同时复合变形丝条的异收缩形态效果，使其紧缩伸长率和紧缩弹性回复率 都变小，但增大了变形丝条的线密度增幅。 茧粒数较多时，制得的变形丝的表观线密度相对实际线密度的增幅相对小茧粒 数变形丝要小，而伸缩卷曲性能没有明显的变化规律。 真丝i 低旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能中文摘要 真丝变形丝针织物的膨松性：真丝变形丝针织物具有良好的膨松性，精炼后，伴 随着丝条纤度的降低，织物厚度下降，但膨松效果更好，压缩变形容易。 关键词：真丝；变形加工；复合加工；外观形态 学生：王保中 指导老师：潘志娟 真丝低旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能英文摘要 a b s t r a c t i no r d e rt oe n a b l et h es i l kf a b r i ct ob r e a kt h r o u g ht h et r a d i t i o n a ls t y l eo ft h i na n dl i g h t ， a n db e c o m er o u g ha n dt h i c k ，i th a sa ne x t r e m e l yp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c et oi m p r o v ei t sw e a r b e h a v i o r ，t oe x p a n di t ss c o p eo fa p p l i c a t i o n , t op r e p a r et h ep r o f i l e df i l a m e n tw i t h s p e c i a l - s t y l ea n dt oe x p l o i tt h en e ws i l kh b e rm a t e r i a l sw i t hd i v e r s i t yo fs t y l e s at h e r m o - m e c h a n i c a ld e f o r m a t i o no fg e a rd e v i c eh a sd e v e l o p e df o rt h i ss u b j e c t i t u s e dt om a k et h es i l kf l o c ka n dl o wd e n i e rs y n t h e t i cf i l a m e n ty a r nf o rc o m p o s i t e d e f o r m a t i o n ；i tm a k e su s eo ft h ee f f e c t so fd i f f e r e n tc o n t r a c t i o nb e t w e e nt h es i l kf i l a m e n t a n dt h es y n t h e t i cf i l a m e n ty a mt os t r e n g t h e n i n gs i l kd e f o r m a t i o ne f f e c t s t h i ss u b j e c t s t u d i e dt h ee f f e c t so fd e f o r m a t i o ns u c ha sd e f o r m a t i o nt e m p e r a t u r e ，d e f o r m a t i o ns p e e da n d s i z i n gc o n d i t i o n s ，a n df m e dt h eo p t i m i z e dp r o c e s sc o n d i t i o n so fp r o f i l e df i l a m e n t o nt h i s b a s i s ，is y s t e m a t i c a l l ys t u d i e dt h ee f f e c t s s u c ha sm o d u l eo fg e a ra n di n g r e d i e n t so n s t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so fp r o f i l e df i l a m e n t t h r o u g ht h er e s e a r c hig o tt h ef o l l o w i n g c o n c l u s i o n s ： o p t i m i z a t i o no fd e f o r m a t i o np r o c e s s ：i ns i l k | s y n t h e t i cc o m p o s i t et e x t u r e dy a r n 。t h e t h e r m a lp i n c he f f e c to fs y n t h e t i cf i l a m e n ty a r nc a ni n t e n s i f yt h ed e f o r m a t i o ne f f e c to nt h e s i l l 【a n di n c r e a s e st h ef l u f f yo fd e f o r m a t i o ns i l k e l e v a t et e m p e r a t u r ea n de x t e n ds i z i n g t i m ec a na c h i e v es i m i l a re f f e c t ，b u th i g ht e m p e r a t u r ea n dl o n gt i m ew i l le f f e c tt h e d e f o r m a t i o nc a p a c i t y a tl o w e rs p e e dd e f o r m a t i o n , t h ey a r nc o n t a c tw i t hg e a rl o n g e r ， m a k i n gt h ed e f o r m a t i o ne f f e c t sa n dd e f o r m a t i o nm a i n t e n a n c eg o o d ；a tt h es a l l l es p e e do f d e f o r m a t i o n , t h et i g h t e n i n ge l o n g a t i o ni nl o w - d i s t o r t i o nt e m p e r a t u r ew a sw o r s et h a ni n h i g h e rt e m p e r a t u r e o p t i m i z e de x p e r i m e n t a lc o n d i t i o n sw e r ea sf o l l o w s ：t h ed e f o r m a t i o n s p e e dw a s4 0 7r e v i n i n ，d e f o r m a t i o nt e m p e r a t u r ew a s1 10 ，s i z i n gt e m p e r a t u r ew a s 1 0 0 a n ds i z i n gt i m ew a s1 5 h g e a rm o d u l u se f f e c to ns t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so ft e x t u r e dy a r n ：t h ew a v e f o r mo ft h e 真丝低旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能 买文捅要 t e x t u r e dy a r nw a sl a r g e rw h e nu s e sal a r g em o d u l u sg e a r w h e nu s e sas m a l lm o d u l u sg e a r ， t h ea m p l i t u d ea n dt h ew a v i n e s sw i d t hw a ss m a l l e r , a n dt h ew a v e f 0 1 t nw a sf i n e ；g e a r m o d u l u sh a v es o m ei m p a c to nt h ep r o p e r t yo ff l e xa n dc u r l w h e nm o d u l u sw a s1 ，t h e p r o p e r t yo ff l e xa n dc u r lw a st h eb e s t ；w h e nm o d u l u sw a ss m a l l ，t e x t u r e dy a mh a sg o o d s h a p es t a b i l i t y r a wm a t e r i a l se f f e c to nt h es t r u c t u r ea n dp r o p e r t i e so ft e x t u r e dy a r n ：t h ea m p l i t u d e a n dt h ew a v i n e s sw i d t ho fs i l k s y n t h e t i cc o m p o s i t et e x t u r e dy a mw a ss i g n i f i c a n t l ya f f e c t b yh e a ts h r i n k a g ee f f e c t w h e nh e a ts h r i n k a g ea n da m p l i t u d eb e c o m eb i ga n dw a v i n e s s b e c o m es m a l l ，t h eb e n d i n ge f f e c to ft e x t u r e dy a mw i l lb ev e r yg o o d ，a n dt h ee f f e c to f d i f f e r e n tc o n t r a c t i o np a t t e r n so fc o m p o s i t et e x t u r e dy a mm a d ei t st i g h t e n i n ge l o n g a t i o n a n dt i g h te l a s t i cr e c o v e r yr a t eb e c o m es m a l l ，b u tt h el i n e a rd e n s i t yo ft h et e x t u r e dy a mw a s e n l a r g e d a p p a r e n tl i n e a rd e n s i t yi nc o m p a r i s o nw i t ha c t u a ll i n e a rd e n s i t yw a s a f f e c t e db yt h e n u m b e ro fc o c o o n w h e nt h en u m b e ri sb i g ，t h ei n c r e a s ei ss m a l l b u tt h ep r o p e r t yo fc u r l h a sn os i g n i f i c a n tc h a n g e si nt h el a w t h ef l u f f yo fk n i t w e a rk n i t t e db yt e x t u r e dy a m ：k n i t w e a rk n i t t e db yt e x t u r e dy a mh a s g o o dp r o p r i e t yo ff l u f l y a f t e rr e f i n i n g ，t h ed e n i e ro fs i l ka n dt h et h i c k n e s so ft h ef a b r i c b e c o m el o w e r ，b u ti tb e c o m em o r ef l u f l ya n de a s i e rt od e f o r m a t i o n k e yw o r d s ：s i l k ；d e f o r m a t i o np r o c e s s i n g ；c o m p o s i t ep r o c e s s i n g ；t h ea p p e a r a n c eo f m o r p h o l o g i c a l s t u d e n t ：w a n gb a o z h o n g t u t o r ：p a r tz h i j u a n 苏州大学学位论文独创性声明及使用授权声明 学位论文独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或 撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材 料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承 担本声明的法律责任。 研究生签名；五卑日期： 学位论文使用授权声明 苏州大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、清华大学论文合作部、中国 社科院文献信息情报中心有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采 用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一 致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论 文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权苏州大学学位办办理。 研究生签名： 导师签名： 日期：缉：么 e l 期：之乎上厶 真丝1 氐旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能第一章绪论 第一章绪论 1 1 蚕丝的基本结构与性能 1 1 1 化学组成与物质组成【1 】 蚕吐出的丝是由两根单丝平行粘合组成的一根茧丝，每根单丝的中间为丝素纤 维，外围是丝胶。丝素( 丝蛋白) 和丝胶就构成了蚕丝的主要成分，除此之外还含有 色素、蜡质、无机物等少量杂质。丝胶存在于丝素的外围，其性状与动物胶相似，对 丝素起着保护和胶粘作用。 蚕丝属蛋白质纤维，是一种含氮的高分子化合物，组成其大分子的单基，即基本 结构单元是q 氨基酸，这是一种有氨基也有羧基，具有两性性质的有机羧酸，化学式 为：r c h ( n i - h ) c o o h 。其氨基位于紧邻羧酸的a 碳原子上。每两个相邻的氨基酸通 过缩合反应失去一个水分子而连结在一起，把这两个单基键接在一起 oh 1 1 i 的是肽键：- c m n 一，因此有时也把这种氨基酸的残基称为肽基，形成的分子称 为肽链或多肽链，它们的联结形式为： 】j j 卜】m o - - n 】j m 】j k i ：) - - - n 】j j k 】 k o ili r ilb1b 1 1 2 原纤化结构的特征闭 纤维的原纤化现象是指纤维在湿态下经机械外力的摩擦作用，沿纵向可以剥离出 更细的微细纤维，在纱线表面产生毛羽，赋予织物柔软、丰满、细腻的茸效应。完整 的原纤化结构包括：基原纤、微原纤、原纤、巨原纤。 蚕丝纤维具有明显的原纤化结构，把丝素纤维用碱液膨润后再用玻璃棒摩擦，有 直径平均约为1 微米的细纤维分裂开来。由约5 0 1 0 0 根细纤维经丝胶粘合成丝素纤 维。再把细纤维研碎，用电子显微镜观察，还能看到平均粗细为1 0 微米的微纤维。 细纤维是由微纤维组成的，在微纤维之间存在着微细的间隙。这些微纤维由更小的蛋 白质分子的肽链构成。 真丝，1 氐旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能第一牵绪论 1 1 3 蚕丝纤维及其织物的主要性能特征 1 1 3 1 蚕丝纤维的主要性能 ( 一) 形态尺寸 桑蚕和柞蚕的茧丝长度和直径的变化范围( 内含两根丝素纤维) 可参见表卜1 。 由表可见，虽然柞蚕茧的茧层量和茧形均大于桑蚕，但因茧丝直径比桑蚕大，所以茧 丝长度还是比桑蚕小。茧丝直径的大小主要和蚕儿吐丝口的大小以及吐丝时的牵伸倍 数有关，一般速度愈大茧丝愈细。 表卜1 茧丝的长度与直径 ( 二) 强力与伸长 一般桑蚕单根茧丝的强力在7 8 。1 3 7 c n 左右，常用的2 3 d t e x 生丝的强力在 5 9 。7 8 c n 左右，相应的伸长率分别为1 扩2 2 和1 8 - 2 1 ，吸湿后桑蚕茧丝强力下降， 柞蚕茧丝强力却有所上升，这种差别因柞蚕丝所含氨基酸的化学组成及聚集态结构与 桑蚕丝不同所致。 ( - - ) 吸湿性 无论桑蚕丝还是柞蚕丝都有很好的吸湿性，在温度2 0 c ，相对湿度6 5 的标准 大气条件下，家蚕丝的吸湿率达1 1 左右。柞蚕丝因本身内部结构的特点，吸湿性高 于桑蚕丝。蚕丝吸湿后吸水量能使其重量增加3 0 。3 5 ，体积膨胀度增加3 0 一4 0 ， 柞蚕丝的湿强度高出干强度1 0 ，但湿伸长要高于干伸长7 2 左右( 桑蚕丝湿伸长 高出于干伸长4 5 ) ，特别是它的吸湿本领又高于桑蚕丝，因此在加工中特别要注意 因此而造成亮丝等病疵。 ( 四) 色泽 丝的色泽在很大程度上体现了它本身的内在质量，春蚕丝丝身洁白，丝身软、清 洁、含胶量小、强力和耐磨性较差，秋茧丝身带黄，光泽柔和，强力和耐磨较好，含 胶量较多。丝条的色素一般存在于丝胶之中，因此大多可在精练后脱去。 2 真丝爿氏旦舍纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能第一章绪论 在光的长时间作用之下，不仅纤维中的氢键会发生断裂而引起机械性能的恶化， 而且白光中的紫外线部分会在有氧和水存在的条件下，通过使酪氨酸和色氨酸残基的 氧化而使丝泛黄。 光泽感是纤维反射光线所引起的一种感官效果，蚕丝光泽的特点，不仅反射光比 较强，而且具有其它纤维所不能比拟的柔和与优雅的光泽感，这与丝素纤维的断面形 态，原纤结构，特别是表层的原纤结构，以及由多层丝胶、丝素形成的近似于与表面 平行的层状结构有关。 ( 五) 对酸碱的作用 不论是酸还是碱都会促使丝素纤维水解而把它破坏，水解的程度主要取决于溶液 的p h 值、处理的温度、时间以及溶液的浓度等因素。无机酸对丝素纤维的损害程度 主要取决于浓度和酸性强度，浓度和酸性强度越大，酸对丝素的损害越大，此外温度 越高，时间越长，酸性对丝素纤维的破坏力越强。总体来说，蚕丝对酸的抵抗力比纤 维素纤维要强，而对碱的抵抗能力则远比酸弱；柞蚕丝对酸碱的抵抗能力比桑蚕丝强。 ( 六) 两性特征 用来构成丝素分子的单基的结构特点是它既有羧基，又有氨基，尽管它们之间能 通过失去一个水分子后形成的肽键相连接形成一个长链分子，但在这个长链分子的首 尾两端最后仍会有一个氨基和一个羧基成为端基，所以它可和酸也可和碱结合而生成 盐。这种同时具有酸碱两重性质的特点，称为丝素的两性性质。两性性质的主要指标 是等电点，就整个纤维而言，其等电点只能是取决于它所有氨基酸的综合表现，因此 只能通过测定而得到。 1 1 3 2 蚕丝织物的主要风格特点 蚕丝织物具有珍珠般柔和的光泽，显得富丽华贵。手感柔软、舒适、活络、滑糯， 尤其是贴身穿着时，其肤感是其他任何纤维无法比拟的。夏季穿着吸湿性好，透气性 好；具有良好的悬垂性和飘逸感，同时还具有独特的“丝鸣感当蚕丝织物间相互 摩擦时会发出美妙的声响。但是，蚕丝织物也存在一定的缺陷，弹性差，易起皱，洗 可穿性差，易发黄，耐光性差，易虫蛀、霉变。 蚕丝织物主要用于制作各式夏季服装、时装、晚礼服等。重磅蚕丝织物也可用于 制作高档西服以及其他春秋季服装。 真丝，低旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能第一章绪论 1 2 真丝变形丝的研究现状 蚕丝长丝纱织物的品种一般以传统的薄型织物为主，主要用于夏季服装和内衣 等，这类产品追求的是真丝绸织物的常规风格效果，如：柔软滑糯的手感、飘逸随动 的成型效果和柔和明亮的光泽等，产品存在弹性差、易褶皱、洗可穿性差等问题。对 传统的真丝绸产品进行风格改良，如：赋予织物良好的丰满性、蓬松性以及弹性回复 能力等，是本行业的研究人员长期以来关注的重大课题，迄今为止已经在这方面取得 了一系列的研究成果。 高弹性和高膨松性是羊毛织物的主要特点，为了使真丝织物在保持自身固有性 能优势的同时，获得类似于羊毛的风格特征，从而形成具有交叉风格特征的新型丝绸 产品，国内外研究人员做了大量的工作。采用低温真空膨化煮茧、低张力缫丝、气流 喷射、假捻网络、交捻复合、无张力卷绕与干燥、加捻化学处理解捻等一系 列物理加工、化学加工、物理化学结合加工方法，研制了多种具有良好的卷曲蓬松性 和伸缩能力的新型真丝材料。 下面综述介绍真丝变形丝的研究现状。 1 2 1 物理变形法 1 2 1 1 复合生丝法 3 - 7 1 复合生丝法是指将生丝与化学纤维复合加工所得的丝。根据加工工艺的不同，可 大致分为缠络复合丝、复合抱合丝、真丝包覆丝和膨松复合丝等。这些产品通常都是 以取得真丝与其它纤维的性能优势，两者之间相互取长补短为目的的。 1 2 1 1 1 缠络复合丝 ( 1 ) 交络复合丝：以化学纤维长丝纱为芯丝，通过喷射气流的旋涡作用将生丝 交络复合在其周围的一种交络变形丝。 在自动缫丝机的丝道上，用送丝罗拉将茧丝和合纤丝以不同速度送出。其中给合 纤丝加一定的张力，茧丝则近乎无张力。然后通过喷嘴喷出的高压、高速气流的旋涡 作用及丝胶的粘着作用，将生丝包络在合纤丝的周围。芯丝也可从缫丝机上方引出后 不经送丝罗拉而直接经接绪器、集绪器成为芯丝，茧丝在缫丝过程中边卷绕边在集绪 器上方空气流的旋涡作用下包络于芯丝外，形成交络复合丝。见图1 - 1 。 4 真丝， 氐旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能 第一章绪论 用这种复合生丝制织的产品弹性好、耐磨、耐洗、穿着舒适，兼具合纤丝和真丝 织物的优点，适用于质量要求严格的妇女内衣等服装。交络复合用的茧丝为超细纤度 茧丝或普通茧丝，芯丝可用锦纶丝、醋酸丝、涤纶丝等。 图1 1 制取交络复合丝的装置示意图 ( 2 ) 复合缠络丝：以合纤长丝为芯丝，通过喷气流旋涡作用将生丝包缠卷绕复 合到其周围的一种复合丝。 将茧丝缠络在合纤长丝的周围，得到具有膨松性的复合丝，茧丝比合纤长丝更多 的送出，在高速涡流的作用下茧丝在合纤长丝的四周缠络丝条化，见图1 - 2 。 图1 - 2 复合缠络丝制取装置示意图 1 2 1 1 2 复合抱合丝 复合抱合丝是将合纤长丝与茧丝在缫丝机上并合后，通过丝鞘施加假捻使它们抱 合后得到的一种复合丝。 在缫丝装置上部将合纤长丝的丝条从其专用的导丝管内导出到回转接绪器下方， 5 真丝，低旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能 第一章绪论 通过接绪装置，经丝鞘作用后形成丝条。丝鞘是由丝条通过集绪器的上、下鼓轮并利 用本身前后段相互捻绞而成的，并合成一根丝线后卷绕成形。见图3 。 复合抱合丝中的茧丝与合纤长丝之间极易分离，特别是受到热处理时，由于两者 的热收缩差以及张力差而使丝条产生剥离。从性能上看，该抱合丝的伸缩性没有显著 的改变，但其光泽、耐磨损性和耐洗涤性等特征得到了优化。 蟮 图1 - 3 制取复合抱合丝的装置示意图 1 2 1 1 3 真丝包覆丝 ( 1 ) 蚕丝氨纶包覆丝 以氨纶为芯丝，将膨松柔软的真丝包覆卷绕在芯丝外层。其加工工艺流程为：将 生丝膨松柔软处理后，经过络丝、并捻，然后将氨纶穿过中空的锭子和套在外面的筒 管，在小葳卷取过程中，筒管上的生丝由中空锭子带动回转包覆到芯丝上形成包覆 丝，最后在沸水中进行热收缩处理，并经定形处理后，卷绕、倒筒得到蚕丝氨纶包 覆丝。 ( 2 ) 无捻包覆丝 利用包覆捻丝机，将生丝包覆到纤度值约为生丝的2 0 、沸热水收缩率比生丝大 9 1 2 的合纤丝上，在煮练脱胶处理时，由于合纤芯丝显著收缩使得表面包覆的 生丝跟着紧缩并向四周膨开，从而制造出具有膨松外观的变形丝。 1 2 1 1 4 膨松复合丝 膨松复合丝是在高温下，合纤丝与茧丝的复合丝经一定的物理变形加工，得到具 6 真丝，低旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能 第一章绪论 有持久膨松外观的一种复合异形丝。将茧丝分散交络于合纤长丝四周后得到复合丝， 将若干根复合丝并合施加一定的s 捻后得到复合丝线，将得到的复合丝线几根并合， 并再次施加一定的z 捻，最终得到的并合丝在1 4 5 。c 左右的高温下热处理几分钟后得 到待加工丝，将待加工的复合丝在一组齿轮之间咬合变形后，在无张力下卷绕可得到 弯曲状的膨松复合丝。见图1 4 。 詹 i 篇i 帮j t 蛙 ( a ) 齿轮变形( b ) 装置示意图 图1 _ 4 膨松复合丝变形加工示意图 1 2 1 2 网络状膨体生丝嗍 网络状膨体生丝是从煮熟茧引出的茧丝在网络丝形成蓑上呈网状卷取，然后在 该蕺的尖形端部滑脱出来的网状膨松丝。 经真空渗透和煮茧后的蚕茧置于缫丝槽内，经过索绪后获得的茧丝束经络交杆 后，卷绕在成形蕺上，并由于络交杆的往复摆动而成形为网状。成形或一边卷绕茧 丝，一边将其向前输送，最后网络状膨体生丝经过集绪器后卷绕到小箴上，见图1 - 5 。 成形哉呈空心状，从中可送入其他长丝纤维，从而形成独特风格的网络复合生丝， 这种丝线内部存在大量空隙，既有伸缩性也有膨松感，在小负荷作用下变形能力较强， 但其强力较差。 7 真丝爿氐旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能第一章绪论 1 缫丝槽2 档交杆3 蚕茧4 一电帆5 - 皮带轮6 芯轴 7 城形蕺8 - 集绪器9 寺向轮1 0 叫、鼓 图l - 5 网络状膨体生丝加工示意图 1 2 1 3 扁平光泽丝【9 】 扁平光泽丝由日本蚕丝科学研究开发研制，是在既能保持茧丝间抱合又能保持生 丝扁平状态的一种专门缫丝设备上缫制的异形生丝。 扁平光泽丝因为无捻度，因而纤维平行、富有光泽，其手感亦比普通生丝光滑， 该丝制成的织物具有独特的光泽和触感。该丝的主要不足是织造工序中极易飞入毛丝 或产生静电问题，而且在精练、染色过程中，纤维易分纤，处理时要十分注意，尽可 能不损伤纤维。精练时，脱胶率控制在5 0 左右。为了便于后道工序生产处理，一 般可在喷射式精练染色机上用碱性酶精练。 1 2 1 4 绢纺生丝、牵切丝【1 0 。1 1 j 绢纺生丝是在缫丝过程中将茧丝短纤维化，生产出适用于西服等的短纤维生丝。 其生产过程类似于网络生丝，在生丝形成装置的前端，设置一茧丝切断器，茧丝经过 形成装置的前端，即与切断器接触而被切断成短纤维茧丝，切断后的茧丝在各个网目 交叉点因丝胶的作用而互相胶着。在集束牵伸过程中制成丝条。由于未除去丝胶，具 有与生丝一样的加工性能，被称为绢纺生丝。 牵切丝是在缫丝后直接牵切成绢纺用原料的短纤维束丝。方法是将煮熟茧在无鞘 和分纤状态下以1 2 m m i n 左右的缫丝速度，经过含有精练剂的缫丝槽、干燥、上油、 卷绕，缫制成茧丝间无粘着、丝纤堆间均齐性好的长丝束，然后采用帕洛克式牵切纺 真丝州氐旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能第一章绪论 丝法将长丝束牵切成约7 0 m m 的高级绢纺用原料。根据束丝的精练程度，可分为未精 练、五分练、八分练和完全练四种，所用油剂必须含有防静电剂，以防束丝在牵切过 程中产生静电。 牵切丝的生产可充分利用差原料茧，并可省去传统绢丝生产中脱胶、除杂、梳绵 等工序，出绵率高，制成的绢丝无绵结，机械损伤少，均齐度好，质量高，经并条、 粗纺、精纺等工序可生产出束丝绢纺丝及束丝和聚酯或人造丝的复合绢纺丝。 1 2 1 5 高林千幸系列变形真丝【1 2 - 1 3 1 高林千幸等长期从事真丝变形丝以及复合生丝的开发，研发了一系列有各种特殊 外观和性能的异形真丝，包括：超级膨体丝( h b s ) 、特殊扁平丝( s f s ) 、h b s 和s f s 的复合丝、包覆丝线、粗细结合丝等，图1 - 6 为该系列变形真丝加工装置的示意图。 包覆丝箍 拓魍蛙 超级膨体丝( 血s ) 特殊扁平丝c 汀s ) 皿s 相汀s 的置台兰 - 蕾 置辅蕾 * l l t i l ，1 1 | ：i w 粗细结合 j i ii “ii “l ( “t i7 广7 f i o yi ，一 1o ，o ，_ 川：删+ 一 i n 锄z j i i - - li o i - i i p 橱叫童堇一 1 一j 图1 6 高林千幸系列真丝变形加工装置示意图 1 2 1 5 1 超级膨体丝 超级膨体丝( h b s ) 是茧丝在高温条件下经齿轮加工交形后得到的一种具有特殊 高膨松外观的变形真丝。加工工艺为：从经真空渗透和煮熟后的蚕茧上离解的茧丝， 以分纤状态进入一对齿轮中间，并在齿轮的挤压作用下产生弯曲变形，被挤压后的茧 丝束进入空气喷射区域，喷射管从垂直于茧丝运行方向吹射出热气流，见图1 乇。变 形齿轮齿面呈v 形，从v 形齿面的外侧送出较多的茧丝，在热风的作用下产生卷曲， 自内向外茧丝的卷曲度递增，分纤茧丝的幅度越宽，茧丝条内外侧的卷曲度差别越大， 产生的膨松度也越大，见图1 - 7 ( a ) ( b ) 。将变形后生丝进行无张力卷取，得到超级 9 真丝爿氐旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能 第一章绪论 膨体丝。 一君 ( a ) 下齿表面丝幅示意图，k ) 丝束，r h ，川b l , t 叭l i l 。f l 变形效果示意图 图1 - 7 超级膨体丝制作工艺示意图 1 2 1 5 2 特殊扁平丝 特殊扁平丝( s f s ) 是通过对茧丝束的特殊处理，使其具有扁平外观从而具有优良 光泽效果的一种变形真丝。加工工艺为：从经真空渗透和煮熟后的蚕茧上离解的茧丝， 在良好的分纤状态下，以一定的张力紧贴于图5 所示装置的下齿轮表面( 此时上齿轮 架空提起) ，茧丝在残余丝胶作用下的粘合，形成了具有特殊扁平外观及优良光泽的 特殊扁平丝。 1 2 1 5 3 h b s s f s 复合丝 h b s s f s 复合丝是一种兼具超级膨体丝和特殊扁平丝特征( 这两种变形丝的特征 在一根丝条上间隔出现) 的变形真丝。其加工工艺为超级膨体丝和特殊扁平丝加工工 艺的结合，加工过程中通过控制上齿轮的位置( 处于提空状态时制得特殊扁平丝，压 下时制得超级膨体丝) ，得至u h b s s f s 复合丝，见图1 - 8 。 上齿轮处于提空、压下位置状态 厂 厂 厂一 提空 压下 蛋舅鼍雪_ 连碧嗣茑醺画鲁i i i i i 通鱼离自台砖_ - _ 龟鹱垒囊鱼皇争茧 复合丝 图1 - 8h b s s f s 复合丝制作工艺示意图 1 2 1 5 4 粗细结合丝 粗细结合丝是在缫丝过程中控制接绪茧丝的根数，从而使缫得的真丝具有纤度按 一定间隔粗细变化的一种特殊形态的真丝变形丝。 1 0 真丝低旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能第一章绪论 加工工艺为：从缫丝槽内的茧子集绪抽出的茧丝束，在一个热能切断器的作用下 产生粗细变化。当热能切断器切进时，集绪的茧丝根数减少，茧丝束的纤度减小，当 热能切断器退出后，集绪的茧丝根数增加，茧丝束的纤度提高，热能切断器来回移动， 从而得到具有特殊外观的粗细结合丝。见图1 - 9 。 热能切断器的移动位置 切进 退出 租纤 细纤 ( a )( b ) 图1 _ 9 粗细结合丝制取装置示意图 1 2 2 化学处理法 1 2 2 1 分纤一盐缩丝 1 4 - 1 5 j 分纤盐缩丝是加捻后的茧丝，在中性盐类溶液及分纤剂的化学作用下，而成为具 有收缩膨松特性的一种异形真丝。真丝加捻丝脱水后，在热的硝酸钙浓溶液中进行一 定时间的浸渍盐缩处理，之后再用3 0 4 0 c 的水洗5 r a i n ，再经l o m i n 流水冲洗，将附 着的硝酸钙完全洗去，离心脱水后再用分纤剂处理。 分纤盐缩丝具有良好的分纤性，是一种柔软而且膨松的卷缩丝，制成的制品具有 极好的肤感，优良的膨松弹性和保温性，而且基本保留真丝本身的吸湿性。 1 2 2 2 膨松丝【1 扣1 8 】 膨松丝是桑蚕茧缫丝时，利用化学试剂使得茧丝能最大限度地保持原有的卷曲状 态，从而具有膨松、柔软特性的异形真丝。将蚕茧采用生丝膨化剂进行低温煮茧，低 张力缫丝与复摇，再经浸渍助剂柔软处理，常温下干燥而制得，在缫丝过程中避免了 对茧丝的过热与较大张力作用，茧丝能最大限度地保持原有的卷曲状态。 溅 真丝，低旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能第一章绪论 同一纤度的桑蚕膨松丝与普通生丝相比，膨松度增加3 0 以上，杨氏模量减少 2 0 以上，柔软性增加。具有丝质柔软、膨松等优良性能，但是强力与抱合力比普通 生丝有所降低。 1 2 3 物理变形与化学处理的结合 1 2 3 1 形状记忆丝【1 9 - 2 0 形状记忆丝是将熟丝在特殊的局部水解蛋白质溶液中处理，经物理变形后，使其 在一定的湿热条件下再现潜在的捻缩的一种变形丝。其加工工艺为：常温下，把精练 过的蚕丝或丝条( 蚕丝单纤维连结成绳状的丝条) 置入局部水解蛋白的水溶液中作浸 渍处理，然后进行加捻、绕圈( 使用编织拆散法) 或卷曲( 使蚕丝具有波状的形态) 等加 工变形，随后浸渍于水中，吸收水分至饱和状态，接着在摄氏温度1 1 0 ( 2 、2 _ 3 个大气 压的条件下，进行l o m i n 的湿热定形，得到形状记忆丝。对于加捻变形丝在湿热定型 后，还需进退捻加工，以获得卷曲的外观。 1 2 3 2 膨体弹力丝【2 1 】 膨体弹力丝是将普通真丝经一定的物理、化学作用后，使其具有优良膨松感和弹 性的一种异形真丝纤维制取方法是将普通真丝进行并捻，使丝条内积聚足够的势能后 定形，即得弹力真丝的生坯，再将其浸泡于一定浓度、一定温度的化学助剂中，经一 定时间的处理后，精练去除丝胶，洗涤、脱水，再置于保持恒温的油剂中浸泡一定时 间，脱水、烘干，即得膨体弹力真丝。 1 3 本课题研究的目的与内容 天然纤维中的蚕丝和羊毛，由于对外界气候的温湿度变化具有良好的适应性，用 它作为人们的服装原材料也是最合适的。其中蚕丝素有“纤维皇后 的美称其丝织 物质地轻柔飘逸，具有幽雅的光泽、滑爽的触觉、良好的吸湿、染色、悬垂、透气、 保温性能等优良的服用性能，历来为人们所青睐。但真丝织物在膨松性、抗皱性等性 能方面仍有欠缺，应用的领域有限。为了使真丝织物能突破传统的轻薄型，向粗犷、 厚重型风格发展，改善丝绸织物的服用性能，扩大其应用范围，开发具有多样性风格 的异形真丝纤维，已成为人们研究的重要课题。 本课题研制了一台齿轮热机械变形装置，将茧丝束与低旦合成纤维长丝纱进行复 合变形，利用合纤丝与真丝间的异收缩效应，强化真丝的变形效果。研究了变形温度、 1 2 真丝觚旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能 第一章绪论 变形速度以及定型条件，对变形效果的影响，得到了优化的变形丝加工工艺条件。在 此基础上，比较系统地研究了齿轮模数、原料成分等对变形丝的结构和性能的影响。 全文主要包括以下内容： 第一章绪论 第二章真丝复合变形丝的加工装置 第三章真丝复合变形丝加工工艺的优化 第四章齿轮模数对变形丝结构与性能的影响 第五章复合丝构成对变形丝结构性能的影响 第六章真丝复合变形丝针织物的性能 第七章结论与展望 1 3 真丝 f l 琵旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能第二章真丝复合变形丝的加工装置 第二章真丝复合变形丝的加工装置 以变形丝加工的基本原理和方法为基础，根据真丝纤维属于非热塑性纤维的特 点，采用热齿轮变形法，设计了一台真丝复合变形丝的加工装置，分析了真丝变形丝 的加工原理，对变形装置的有关参数进行了标定。 2 1 合纤变形丝加工的基本原理和方法啕 2 1 1 合纤变形丝加工的基本原理 合成纤维属热塑性材料，在受热升温的过程中会产生明显的三态变化。常温下， 涤纶、锦纶、丙纶等合成纤维一般处于玻璃态。当温度超过一定值时，纤维本身由玻 璃态向高弹态转变，此时的转变温度值称为玻璃化温度( t 。) ，高弹态下，合成纤维 受力形变能力高而弹性模量低，可产生大的可逆高弹形变。当温度进一步升高达到合 成纤维的软化点温度值( t 。f ) ，其开始表现为半固态或流动橡胶态，这时受力会产生 恢复很慢的高弹形变。温度继续上升，纤维内大分子本身已可作为运动单元相滑移错 动而呈现粘流态，这时受力产生不可逆形变即塑性形变。 对合成纤维加热时，纤维自身的温度上升到玻璃化温度以上时，增加了分子的 热运动，使原有的结构得到舒解，分子链段运动，它很柔软，若在柔软的时候使它变 形，然后冷却至玻璃化温度以下，那它就会被固定在新的形态，即保留其变形的状 态，如图2 1 所示。即从玻璃态塑垫至骘篙孬悉堡翌圣吗。玻璃态。 蛮形 乒萨霉煳 钒多= ；融 图2 一l 链段硬化定型过程 因此，合成纤维变形丝加工的基本原理，是利用纤维的热塑性，将纤维被加热到 一定温度( 大于玻璃化温度) ，使纤维内大分子之间的结合力减弱，分子链开始自由 运动，纤维变形能力增大，这时加以外力使它保持一定形状，使大分子间原来的结合 点拆开，而在新的位置上重建起来达到平衡，冷却并除去外力，这个形状就保持下来。 1 4 真丝胝旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能第二章真丝复合变形丝的加工装置 只要以后不超过这一处理温度，形状基本上不会发生变化。合纤丝的变形加工方法， 除了空气变形加工等方法外，大部分均利用热变形机理进行变形加工。 2 1 2 合纤变形丝加工的主要方法 1 假捻法变形加工 在变形丝加工中，最常见的是假捻法变形加工，图2 - 2 所示为假捻变形加工示意 图。原丝从筒子上引出，经导丝器进入喂入罗拉，丝条从喂入罗拉输出，由于假捻锭 子的作用，在加捻区域内加上捻度，与此同时，有捻的丝条在加热箱内热定型，丝条 离开加热箱后进入冷却区域，丝条冷却( 亦是热定型的组成部分) 。当丝条离开假捻 锭子进入退捻区域，丝条被退捻，接着通过输出罗拉送出而成卷绕筒子。 原丝 ( a ) 一级热箱( b ) 两级变形 图2 - 2 假捻变形加工示意图 2 空气变形 空气变形又称喷气变形，图2 - 3 空气变形丝加工的示意图。它的关键部件是喷 嘴。其工艺过程是压缩空气导入喷嘴，变形加工的复丝在喷嘴内受高速湍流的作用， 各根单丝彼此分离，并在湍流中剧烈的运动，当长丝无张力地( 即超喂) 从喷嘴输出 的一瞬间，松弛的长丝束上产生了许多丝圈、丝弧和纠缠结，这种无规则纠缠在一起 的形态，使光滑的长丝变成非常柔软、膨松、低伸缩性的空气变形纱。 1 5 真丝，1 氐旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性篚 第二章真丝复合变形丝的加工装置 图2 3 空气变形加工示惹图 l 嘏入长丝；2 嘏入罗拉；3 破形喷嘴；4 - 压缩空气；5 生气变形纱； 6 输出罗拉；7 卷绕装置 3 填塞箱交形 填塞箱变形是利用填塞箱进行长丝变形和短纤维卷曲，见图2 _ 4 。 图2 _ 4 填塞箱卷曲机构简图 半径为r o 的一对填塞辊l 以一定的速度v ，把丝柬2 送入填塞箱3 。假设在填塞 辊钳口的前方设置宽为2 r 2 的压板4 ，并给以压力p ，当填塞辊把丝束从钳口强制送 出，和压板碰撞，则丝条将被弯折。 4 热流变形 热流变形加工中，热流变形喷嘴( 包括填塞管) 是热流变形加工的心脏，目前应 用的b c f 热流变形喷嘴型式多种，作用原理基本相同：当复丝被引入喷嘴的变形管， 丝束被热流分离并呈热塑状态，平行排列的长丝被扰乱、弯曲，同时可能成圈，然后 长丝进入变形填塞管，并撞击在管内已形成的丝塞，长丝产生近似于锯齿形折叠，形 成三维卷曲。图2 - 5 为热流变形喷嘴结构示意图。 1 6 真丝低旦合纤异收缩复合变形丝的研制及其结构与性能第二章真丝复合变形丝的加工装置 图2 - 5