（纺织材料与纺织品设计专业论文）涤纶和负离子粘胶长丝的sirofil纺纱及其织物的探讨.pdf

涤纶和负离子粘胶长丝的s i r o f i l 纺纱及其织物的探讨 摘要 s i r o f i l 纺纱是在纺纱技术方面发展起来的一种新型的纺纱工艺， 因其良好的经济效益和独特的纱线性能，逐渐为人们所关注。另外由 于工业化程度的日益提高，空气的污染变得越来越严重，人们越来越 渴望拥有优雅而清新的生活环境，这时所出现的负离子粘胶保健纤 维，以其恒久的负离子发射功能、优良的抗菌杀菌功能和较强的远红 外发射功能而受到世人的极大关注。而如何把s i r o f i l 纺纱技术的优 点和负离子粘胶功能纤维优良的特性很好的结合起来成为目前一项 很有现实意思的课题。本课题正是基于此需要，在对有关理论进行探 讨的同时，对涤纶粗纱和负离子粘胶长丝所纺制的s i r o f i l 纱线及其 织物进行了较为深入而全面的探讨。 首先本课题在改造后的f a 5 0 2 型细纱机上利用涤纶粗纱和负离 子粘胶长丝进行s i r o f i l 纺纱，并选取长丝与粗纱的间距、成纱捻度 和长丝预加张力作为因子，作三因子三水平的正交实验，分析这三个 因子的不同水平对所纺纱线性能的影响。最后经优化分析得到本试验 的最优纺纱工艺参数配合：长丝与粗纱的间距为1 0 m m ，捻度为5 5 0 个m ，张力片重量为9 9 。 在对同支数的纯涤纶单纱、纯粘胶单纱、s i r o f i l 纱的性能进行对 比时，本文认为由于s i r o f i l 纺纱独特的成纱工艺造成了s i r o f i l 纱在断 裂强力、断裂伸长率、粗细节和棉结、条干不匀率、毛羽指数等方面 要优于纯粘胶纱单纱和纯涤纶单纱。此外本文还从理论上探讨了 s i r o f i l 纺纱的结构特点与降低纱线毛羽的关系。 其次本课题使用纯棉纱、纯涤纶纱、负离子粘胶长丝与涤纶粗纱 的s i r o f i l 纱在实验用的小样机上分别试织一块坯布( 织物组织、织 物密度相同) ，并对这三块坯布分别进行前处理和染色。 然后本课题对纯棉织物、纯涤纶织物、s i r o f i l 织物的撕破性能、 耐磨性、抗皱性、刚柔性、悬垂性、透气性、透湿性以及抗起毛起球 性等一般服用性能进行了测试和对比，并采用灰色系统理论中的灰色 聚类法对这三种织物的综合性能进行了评判分析。经最终分析后认为 纯涤纶织物综合性能差，纯棉织物和s i r o f i l 织物综合性能中，而且 从偏向综合性能好的程度来看，s i r o f i l 织物要优于纯棉织物和纯涤纶 织物。 最后本课题使用“a i ri o nc o u n t e r ”对该s i r o f i l 织物的负离子发 射功能进行了测试，从测试结果可知该s i r o f i l 织物具有优良的负离子 发射功能，其可以增强人体的免疫力和抗菌力。 关键词：负离子粘胶纤维，s i r o f i l 纱线和织物，纱线的性能，一般服用 性能，负离子发射功能 t h ed i s c u s s i o n0 fp o l y e s t e ra n da n l 0 nv i s c o s e f i l a a 至e 卜l t ss 珏t o f i ls p 洲i n ga n df r a b i c a b s t r a c t s i r o f i ls p i n n i n gi sak i n do fn e w - t y p es p i n n i n gt e c h n o l o g y o w i n gt o i t sg o o dp r o f i t sa n du n i q u ey a mp r o p e r t y , p e o p l eg r a d u a l l yp a ya t t e n t i o n t oi t i na d d i t i o n ，b e c a u s eo ft h eq u i c k i m p r o v e m e n t o ft h e i n d u s t r i a l i z a t i o n ，t h ea i rp o l l u t i o ni sm o r ea n dm o r es e r i o u s p e o p l e e a g e r l yh o p et oh a v eag r a c e f u la n df r e s hl i v i n ge n v i r o n m e n t a tt h i s m o m e n tt h ea p p e a r e da n i o nv i s c o s ef i b e rw i t hi t su n i q u ep e r f o r m a n c e r e c e i v e st h eg r e a tc o n c e r no fp e o p l ea l lo v e rt h ew o r l d 。b u th o wt o c o m b i n et h ea d v a n t a g eo fs i r o f i ls p i n n i n gt e c h n o l o g yw i t ht h ee x c e l l e n t c h a r a c t e r i s t i co ft h ea n i o nv i s c o s ef i b e rb e c o m e sav e r y s i g n i f i c a n t s u b j e c ta tp r e s e n t 。o nt h eb a s i so ft h i sn e e d ，w h i l ep r o b i n gi n t or e l e v a n t t h e o r i e s ，t h es u b j e c tm a k e sa no v e r a l ld i s c u s s i o no nt h ef u n c t i o n o f s i r o f i ly a ma n df a b r i cw i t hp o l y e s t e rr o v i n ga n da n i o nv i s c o s ef i l a m e n t f i r s t l y , w eu t i l i z ep o l y e s t e rr o v i n ga n da n i o nv i s c o s ef i l a m e n tt o c a r r yo ns i r o f i ls p i n n i n gi nat r a n s f o r m e dm o d e lf a 5 0 2s p i n n i n g m a c h i n e ，t h e ns e l e c tt h es p a c eo ff i l a m e n ta n dr o v i n g ，t h et w i s to fs i r o f i l y a r n ，t h ep r e f o r c eo ff i l a m e n ta st h r e em a i nf a c t o r s a n da n a l y s et h e i m p a c to ft h e i rd i f f e r e n t l e v e l so nt h ey a r np r o p e r t i e s t h eo p t i m u m s p i n n i n gt e c h n o l o g yp a r a m e t e r sa r ea sf o l l o w e d ：t h es p a c e ，10 m m ；t h e t w i s to fs i r o f i ly a r n ，5 5 0p e rm e t e r ；t h ew e i g h to ft e n s i o ns l i c e ，9 9 c o m p a r i n gt h ep r o p e r t i e so fp u r ep o l y e s t e ry a r n ，p u r ev i s c o s ey a r n a n ds i r o f i ly a r n ，t h ep a p e rt h i n k st h a tb e c a u s eo fi t ss p e c i a ls p i n n i n g t e c h n o l o g y ，s i r o f i ly a r ni ss u p e r i o rt ot h eo t h e rt w oy a r n si nb r e a k i n g f o r c e ，b r e a k i n ge x t e n s i o n ，t h es e c t i o no ft h i c k n e s sa n dt h i n n e s s ，t h e c o t t o nf o r m ，e v e n n e s sa n di m p e r f e c t i o n ，h a i m e s si n d e x ，e t c i na d d i t i o n ， t h es u b j e c ta l s od i s c u s s e st h er e l a t i o nb e t w e e nt h es t r u c t u r ec h a r a c t e r i s t i c o fs i r o f i ls p i n n i n ga n dt h er e d u c t i o no fy a r nh a i r n e s st h e o r e t i c a l l y s e c o n d l y , w ew e a v eaw h i t ec l o t hs e p a r a t e l ya tl a b o r a t o r yb yu s i n g p u r ec o t t o ny a r n ，p u r ev i s c o s ey a r n ，s i r o f i ly a r n ( t h eo r g a n i z a t i o na n d d e n s i t yo ff a b r i ci st h es a m e ) ，a n dp r e t r e a tt h e mb e f o r ed y e i n gt h et h r e e c l o t h e sw i t hd i f f e r e n td y e i n gt e c h n o l o g i e s t h e n ，w e t e s t a n d c o m p a r e t h et e a r a b i l i t y , w e a ra b i l i t y ， c r e a s e 。r e s i s t a n ta b i l i t y , r i g i d i t ya n dp l i a b i l i t y ，p e n d e n c ya b i l i t y ，v e n t i l a t e a b i l i t y , d a n ka b i l i t y , f l u f f - r e s i s t a n ta b i l i t yo fp u r ec o t t o nf a b r i c ，p u r e v i s c o s ef a b r i ca n ds i r o f i lf a b r i c ，a n da d o p tg r e yc l u s t e rm e t h o do fg r e y s y s t e m a t i ct h e o r yt og i v eaj u d g ef o rt h ec o m p r e h e n s i v ep r o p e r t i e so f t h r e ed i f f e r e n tf a b r i c s f i n a l l y , t h ep a p e rt h i n k st h a tt h ec o m p r e h e n s i v e p r o p e r t yo fp u r ec o t t o nf a b r i c i sb a d ，t h ec o m p r e h e n s i v ep r o p e r t i e so f p u r ep o l y e s t e rf a b r i ca n ds i r o f i lf a b r i ca l eo r d i n a r y , a n dt h es i r o f i lf a b r i c i ss u p e r i o rt op u r ep o l y e s t e rf a b r i ca n dp u r ec o t t o nf a b r i ca c c o r d i n gt o t h ed e g r e eo fl e a n i nt ot h eg o o dc o m p r e h e n s i v ep r o p e r t y a ti a s t ，w eu s et h em a c h i n ec a l l e d a i ri o nc o u n t e r t ot e s tt h e a n i o nl a u n c ha b i l i t yo fs i r o f i lf r a b i c t h er e s u l ti st h a tt h es i r o f i lf a b r i c h a sag o o da n i o nl a u n c hf u n c t i o na n di tc a ns t r e n g t h e n p e o p l e s i m m u n i t i e s c h e nj i a n ( t e x t i l em a t e r i a l ) s u p e r v i s e db yp r o f c u is h i z h o n g & p r o f w a n gs h a n y u a n k e y w o r d s ：t h ea n i o nv i s c o s e f i b e r , s i r o f i ly a ma n df r a b i c ，y a m p r o p e r t i e s ，o r d i n a r yw e a lp e r f o r m a n c e ，a n i o nl a u n c h f u n c t i o n 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所是交的学位论文，是本人在导师的 指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：僻宝， 日期：2c 加于年1 月i3 日 附件二： 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可 以将本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 复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名：傅- 日期：2 卯缉1 月j 阳 指导教师签名：勺 日期：l s 年。月鲁日 东华大学硕士学位论文 第一章绪论 第一章绪论 随着人类的生产活动，特别是工业化程度的日益提高，空气的污 染变得越来越严重。空气中充斥着越来越多的阳离子，而负离子的含 量却越来越少。根据美国统计的数据，2 0 世纪初，大气中正负离子的 比例为l ：i 2 ，但现在的比例是i 2 ：l ，完全破坏了自然界的离子平衡。 由于人们越来越渴望拥有优雅而清新的生活环境，所以近些年来所出 现的负离子保健纤维，以其独特的性能受到世人的极大关注。 在纺纱技术方面发展起来的s i r o f i l 纺纱工艺，因其良好的经济 效益和独特的纱线性能，也逐渐为人们所关注。s ir o f i l 纺纱方法省 去了单纱络筒、并线及捻线工序，节约了机器设备，相应减少了占地 面积和能量消耗，还能提高纱线的可纺支数。在保证纱线质量的前提 下，可使生产成本降低1 。作为一种新型的纺纱技术，s i r o f i l 纺纱 具有良好的发展前景。 目前国内外对s ir o f i l 纺的研究中，长丝一般使用的是涤纶或锦 纶，暂时还没有人把负离子粘胶纤维作为长丝原料来研究。但负离子 粘胶纤维除具有一般粘胶纤维的性能外，还独具较强的远红外发射功 能、优良的抗菌杀菌功能以及恒久的负离子发射功能，其对环境保护 和人体健康都有着重要意义。所以研究负离子粘胶长丝和涤纶短纤维 须条通过s i r o f i l 纺得到的复合纱线及其制成的织物有着十分明显的 理论及现实意义。 1 1 负离子的产生及保健机理 i 1 1 负离子的产生 正常大气中的分子大部分是相互分离的，每个分子从整体上来看 是呈电中性的。当外界某种因素( 机械、光、静电、化学或生物能) 作用于气体分子时，则其外层电子摆脱原子核的束缚从轨道中跃出， 此时气体分子呈正电性，变为正离子。而跃出的自由电子由于自由程 极短，所以它很快就附着在某些气体分子或原子上( 特别容易附着在 水分子和氧分子上) ，成为空气负离子1 。 根据大地测量学和地球物理学国际联盟大气联合委员会采用的 东华大学硕士学位论文 第一章绪论 理论，空气负离子是0 ：一( h ：o ) 。或o h 一( h ：o ) 。或c o 。一( h ：o ) 。空气中 负离子的主要来源是地面的放射性岩石，太阳的紫外线，土壤中的射 线，瀑布、溪水、温泉等激起的水花的分解，森林、植物光合作用所 制造的新鲜空气等。 空气中负离子的分布以及负离子含量和人体健康的关系如表卜i 所示“1 ： 表i i 负离子分布、含量和健康关系 环境 含量( 负离子个数c m3 ) 与人体健康关系的程度 森林瀑布区1 0 0 0 0 0 5 0 0 0 0 0 高山海边 郊外田野 都市公园 街道绿化区 5 0 0 0 0 一i 0 0 0 0 0 3 0 0 0 05 0 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 1 0 0 2 0 0 具有自然痊愈力 有杀菌作用，减少疾病传染 增强人体免疫力及抗菌力 维持健康基本需要 诱发生理障碍边缘 都市住宅封闭区4 0 5 0 诱发生理障碍，加剧病情 室内冷暖空调房间( 长时间后) 0 - 2 5 引发空调病 1 1 2 负离子的保健机理1 空气负离子被誉为空气维生素或生长素，其对人体健康有利，空 气负离子所产生的离子效应会直接作用于人体的各生理指标，从而对 其产生积极的影响。空气负离子的保健机理如下： ( 1 ) 调节中枢神经的兴奋和抑制功能：“负离子一肺泡一血液一 血脑屏障一脑脊液一中枢神经系统”； ( 2 ) 改善肺换气功能：“负离子一呼吸道粘膜一促进粘膜上纤毛 运动一使得腺体分泌增加一提高平滑肌的兴奋性一从而增加肺换气 功能”； ( 3 ) 降低血压作用：“负离子一单胺氧化酶( m a o ) 一氧化脱氨作 用一使5 色胺、儿茶酚胺、去甲肾上腺素浓度增加一从而起到l a 压作 用”： ( 4 ) 刺激造血机能，使血液成份正常化：负离子一血液一使红细 胞排斥力增加一血沉减慢一增加脾脏功能一红血球和血钙增加： 东华大学硕士学位论文 第一章绪论 ( 5 ) 杀菌作用，增强免疫功能： ( 0 ，一) 相似，具有较强的生物活性， 而使病毒失去对细胞的功击能力。 1 2 负离子粘胶纤维简介 1 2 1 粘胶负离子功能纤维的制备 负离子结构上与超氧化物自由基 能使活的生物细胞带负电荷，从 开发负离子功能纤维主要有共混法和共聚法。共混法是采用负离 子母体和普通切片混合均匀后通过螺杆挤出进行纺丝；共聚法则是把 负离子添加剂在聚合过程中添加，制成负离子切片后再纺丝。在实际 生产中一般采用共聚法进行负离子纤维的制备，其核心是负离子发生 体一奇冰石。奇冰石的主要成分是以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、 锂环状结构的硅酸盐物质“1 。 在化纤行业，经过新乡化纤科技工作者的不懈努力，目前已经成 功开发出利用奇冰石法来生产粘胶负离子纤维。其工艺主要是采用纳 米级的超细混合粉末，将该粉末添加到粘胶纺丝液中，经挤压、纺丝 等工序，制成负离子粘胶纤维。在粘胶纤维的纺丝过程中，按照一定 比例掺混入的负离子粉体极性分子能充分渗透到粘胶纤维的晶格组 织中，与粘胶纤维的非极性分子集团形成均匀的海岛结构。 1 2 2 负离子产生的机理1 由于负离子粘胶纤维中的负离子粉末( 奇冰石) 具有良好的热释 电性和压电性，因此它在有微小的温度和压力变化情况下就能引起其 晶体之问的电势差，形成高达1 0 0 万电子伏特的静电，从而使空气发 生电离。其中被击中的电子附着于邻近的水和氧分子并使它转化为空 气中的负离子。原理示意如下： 大气成分：02 、n2 、c 0 2 、s 02 、h2 0 等。 h2 0 + e 一0 2 一( h2 0 ) 。 c o2 + e c o 4 一( h2 0 ) 。 1 2 3 粘胶负离子功能纤维的性能 粘胶纤维是再生纤维素纤维的主要品种，是从不能直接加工的纤 维素原料( 如棉短绒、木材、芦苇、甘蔗渣等) 中提取纯净的纤维素， 东华大学硕士学位论文 第一章绪论 经过烧碱、二硫化碳处理后制备成粘稠的纺丝溶液，采用湿法纺丝制 造而成”3 。 粘胶纤维具有良好的加工和使用性能，也符合卫生要求，其最大 的特点是与天然棉纤维的某些性质极为相似，如吸湿性好、容易染色、 抗静电、较易纺织加工、制成的织物色泽鲜艳、穿着舒适，尤其适合 在气候炎热的地区穿着。 负离子粘胶纤维除了具有一般粘胶纤维的优良性能外，还具有其 自身特殊的功能”1 ： ( 1 ) 恒久的负离子发射功能 ( 2 ) 较强的生物波发射功能， 化和早衰； ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) 可以调节周围环境的空气质量； 能促进人体血液循环，防止人体老 持久的抗菌杀菌性能，不但能杀灭对人体有害的细菌，而又 不伤害人体； 优良的除臭性能，脱除异昧，保持良好的生活空间； 可释放人体所需要的多种微量元素，有易于人体健康； 优越的界面活性作用，可以节约洗涤剂的用量，而且有助于 环境的净化。 1 3s ir o f i1 纺纱及其国内外的研究现状 s ir 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 开发而成的另一种新型的复合纺纱方法”。s i r o f 儿纺纱早在九十年 代初就在毛纺工业中有所研究，目前国内外在开发s i r o f i l 毛产品方 面已进行了大量的研究和生产，但该纺纱方法在棉型纺纱系统方面的 应用研究却较少。 1 3 1s i r o f i l 纺纱工艺简介” s ir o f i1 纺纱就是在传统的环锭细纱机上加装一套长丝喂入装 置，长丝直接通过导丝装置从前罗拉喂入，在前罗拉出口处，长丝与 经过牵伸的短纤须条保持一定的间距输出，经加捻三角区分别轻度初 次加捻后，在接合点处并合，然后再次加强捻并合，继而被卷装到纱 管上形成s i t 0 f i l 纱。 4 东华大学硕士学位论文第一章绪论 s i r o f i1 纺纱的示意图如图1 1 所示： 图卜1s i r o f i l 纺纱工艺 s i r o f i l 纺纱较之传统的环锭纺纱，其具有以下优势： ( a ) 纱线质量的提高 由于长丝的存在以及它使短纤维集合的更紧密这两个原因，使得 s i r0 f i l 纱线的强力比同支单纱的强力高，甚至优于同支股线的强 力；另外由于短纤维须条被长丝较好的包缠，使得纱线表面的毛羽较 少。 ( b ) 经济效益的提高 s i r o f il 纺纱工艺是将牵伸、并合、加捻、卷绕成形在细纱机上 一次完成。在同是以股线为成品的后纺工艺流程上可比普通的纺纱工 艺少用并线和捻线工艺，缩短了纺纱所用的时间，提高了产量；另外， 与同支的股线相比，高支长丝的存在可以使所纺的s i r o f i l 纱线的截 面纤维根数减少，所用纤维的细度可以降低一个档次，大大降低了成 本。 1 3 2s i r o f i l 纺纱的研究现状 对于s i r o f i1 纺纱，目前国内外的研究者主要是从以下几个方面 来进行研究的： ( 1 ) s ir o f 儿纺纱“v ”形区汇聚点上方须条和长丝的捻度分布： t r e l o a r “2 1 于1 9 5 6 年建立了合股纱的三维几何结构，并通过对三维 几何结构的分析，认为交汇点上方的单纱具有与合股线同向的捻度， 东华人学硕士学位论文 第一章绪论 但捻度总是小于合股线的捻度。p l a t e “”及文献”。认为在汇聚点上 方部分须条具有一定的捻度，且须条的捻向与成纱的捻向相同。文献 ”川也认为汇聚点上方的须条具有捻度，且捻向与成纱捻向。文献“ 通过对s i r o f i l 加捻过程的分析，阐明了在加捻过程中，s i r o f i l 的 “v ”形区汇聚点上方须条和长丝同时获得捻度，且捻向与成纱相同。 文献”认为，在s ir o f i l 纺纱中，当汇聚点稳定时，“v ”形区上方 须条和长丝上的捻回数不变。 ( 2 ) s i r o f i l 成纱中须条( 长丝) 的捻度分布：以往的文献对 s ir 0 s p u n 纺纱成纱后，须条上是否有捻度有如下四种结论：无“”； 有，是由于假捻作用所产生的捻回”1 。2 “；有，是由于汇聚点抖动所产 生的捻回心”2 “；有忽z 忽s 的假捻“2 “。但由于s ir o f i l 成纱中的 两组分( 长丝与须条) 的直径以及介质模量等性质不同，因此两组分 的捻度应存在差异。文献“”认为s ir o f i l 纱线中两种组分具有与成 纱同向的捻回，捻度值小于纱线成纱捻度，长丝上的捻度小于羊毛须 条上的捻度。文献”则通过理论计算和实验测试，认为成纱中的须 条和长丝上的捻度均小于s i r o f i l 成纱的捻度，约是成纱捻度的9 5 。 ( 3 ) s i r o f i l 纱线的结构特征：通过结构分析，文献北7 1 ”认为 s i r o f i l 纱线表面的单纱和长丝基本上是以股线的形式绕轴线呈螺 旋形态纠缠；从s i r o f i l 纱线的横截面切面看，其横截面近似星圆形， 与单纱相似，不同于股线的腰圆形；而且具有明显的外紧内松结构， 其两纱条交界线较长，长丝表面基本被单纱包覆，长丝基本上位于纱 线的外侧。 ( 4 ) 间距对s ir o f i l 成纱结构性能的影响：对于s i r o f i l 纱，国 内外研究者普遍认为间距的大小是影响成纱性能的首要因素。几乎所 有的文献阳”圳都认为，存在一个最佳间距使得成纱性能最优，但对 最佳间距的大小却有不同的观点，这主要是由于纺纱用的原料、试样 加工系统( 毛纺系统或棉纺系统) 有差异。 ( 5 ) 捻系数对s i r o f i l 成纱结构性能的影响：以往的文献1 在对s i r o f i l 纺纱的讨论中，认为在所选定的捻系数范围内存在着使 6 东华人学硕士学位论文 第一章绪论 成纱强力最大的临界捻系数，而纱线的断裂伸长率则随着捻系数的增 大而持续增大。文献73 却认为捻系数的变化对纱线的断裂伸长率的 影响不大。 ( 6 ) 长丝预加张力对s i r o f 儿成纱结构性能的影响：文献“ 均认为在一定的范围内增加长丝的预加加力，有利于s i r o f i l 纱线形 成紧密均一的纱线结构，并对纱线的断裂伸长率、断裂强力增加均有 好处。 1 4 本课题研究的目的、意义与主要内容 1 4 1 目的与意义 由于粘胶负离子功能纤维具有良好的吸湿性能、优良的抗菌杀菌 性能、卫生保健功能、环境保护功能等优点及s i r o f i l 纺纱所具有的 缩短工艺流程和提高原料可纺性的特点，故本课题首先就是要在改进 后的细纱机上使用粘胶负离子功能长丝和涤纶粗纱纺出一种具有特 殊外观和性能效果的s i r o f i l 纱线，并研究长丝预加张力、成纱捻度、 间距的变化对所纺制的s i r o f i l 纱线结构性能的影响；其次对同支数 的纯涤纶纱、纯粘胶纱以及s ir o f i l 纱的纱线性能进行了对比，并对 s ir o f i1 纱减少毛羽的原因作了探讨；最后对纯棉织物、纯涤纶织物 以及该s i r o f i l 织物一般服用性能进行对比分析并对该种s i r o f i1 织物的负离子发射功能进行测试和分析。 1 4 2 本课题的主要内容 ( 1 ) 通过改变粘胶负离子功能长丝的预加张力、成纱的捻度、粘 胶负离子功能长丝和涤纶粗纱的间距，研究这三项s i r o f i l 纺纱工艺 参数对所纺制的s i r o f i l 纱线结构性能的影响，并找出使成纱性能最 优的长丝预加张力、成纱捻度值以及长丝与粗纱的间距。 ( 2 ) 对最优工艺参数下所纺制的s i r o f i1 纱、纯涤纶纱、纯粘胶 纱的纱线性能进行测试，并对这三种纱线的断裂强力、断裂伸长率、 粗细节和棉结、条干不匀率、毛羽指数、纱线质量指数进行对比分析。 ( 3 ) 在分析影响环锭细纱毛羽的因素基础之上从短纤维含量相对 减少、先“轻捻”后“强捻”作用、头端捕捉作用、长丝“外侧缠绕” 东华人学硕士学位论文第一章绪论 式结构等方面对s ir o f i l 纱线毛羽减少的机理进行了探讨。 ( 4 ) 使用纯棉纱、纯涤纶纱、s i r o f i l 纱在实验室的小样机上分 别试织一块坯布( 织物组织、织物密度相同) ，然后对这三块坯布分 别进行前处理和染色。 ( 5 ) 对这三种织物的撕破性能、刚柔性、悬垂性、耐磨性、透气 性、透湿性、折皱回复性以及抗起毛起球性等一般服用性能进行对比 分析的基础上采用灰色聚类分析法对这三种织物的综合性能进行评 判，并对s i r o f i l 织物的负离子发射量进行测试分析。 东华大学硕士学位论文第二章涤纶与负离子粘胶长丝的s i r o f i l 纺纱探讨 第二章涤纶与负离子粘胶长丝的s i r o f i l 纺纱探讨 粘胶纤维是天然纤维的再生，由其为原料制成的纺织品具有手感 柔软、吸湿透气、染色鲜艳、穿着舒适的独特品质，但粘胶纤维的断 裂强度和断裂伸长率较低，所制成的制品耐磨、耐疲劳性能差；涤纶 纤维的断裂强度高、伸长大、弹性回复性能好、所制成的制品耐磨性 能好，但涤纶纤维所制成的织物具有透气性能和染色性能差的缺陷 ”。将涤纶粗纱和负离子粘胶长丝通过s i r o f il 纺所纺制出的纱线 将充分发挥涤纶和粘胶这两种纤维的各自优势。 本章主要研究利用涤纶粗纱和负离子粘胶长丝进行s i r o f i l 纺 纱，分析长丝与粗纱间距、长丝预加张力以及成纱捻度的不同水平对 所纺纱线性能的影响，并利用正交实验法选取最佳纺纱方案。 2 1 原料性能与设备改造 2 1 1 原料性能 ( 1 ) 涤纶粗纱 本试验的涤纶粗纱所选用的是优级涤纶短纤维，其基本机械物理 性能指标测试结果如表2 1 所示： 表2 - 1涤纶纤维机械物理性能指标 测试项目单位数值 长度i n m 3 8 细度dtex1 6 7 断裂强力 c n 8 7 8 断裂强力离散 7 7 4 强度tc n d t e x5 2 5 纤维初始模量m c n d t e x2 56 断裂伸长率1 8 9 8 断裂伸k 离散 1 9 6 断裂功w c n d t e x0 5 6 ( 2 ) 负离子粘胶长丝 在实验室条件下，对河南新乡化纤股份有限公司所提供的负离子 东华大学硕士学位论文第二章涤纶与负离子粘胶长丝的s i r o f i l 纺纱探讨 粘胶功能长丝( 15 0 d 4 0 f ) 的几项机械物理性能指标进行测试，其测 试所使用的仪器及试验条件如下： 试验仪器：in s t r o n 5 5 8 2 电子万能试验机 试验条件：温度( 2 0 2 ) oc 湿度( 5 5 2 5 ) 试验速度：5 0 0 0 0 m m m i i q 试验次数：3 0 次 负离子粘胶长丝的机械物理性能指标测试结果如表2 2 所示 表2 - 2 粘胶长丝机械物理性能指标 2 1 2 环锭细纱机的改造设计 本实验所使用的细纱机是国产的f a 5 0 2 型细纱机。根据以往的文 献资料“”所提供的赛络菲尔纺纱示意图以及赛洛菲尔纺纱原理， 我们对f a 5 0 2 型细纱机进行了一些改造，主要是在细纱机上添加导丝 轮和张力装置等附加装置。 ( 1 ) 导丝轮 导丝轮固装在摇架背部，粘胶长丝从导轮v 形沟槽内绕过，长丝 与导轮间产生的摩擦力带动导轮转动。在导丝过程中，由于长丝与导 轮接触，可以保证长丝经固定的位置喂入前罗拉，同时也保证了前罗 拉处的须条与长丝的间距不变。 ( 2 ) 张力装置 我们采用的是垫圈式张力装置，该装置是由心形架与若干个张力 片组成。长丝在张力片下通过时，利用张力片重量加压产生的摩擦阻 1 0 东华大学硕士学位论文第二章涤纶与负离子粘胶长丝的s i m f i l 纺纱探讨 尼，控制长丝张力，由于该摩擦力与张力片重量成正比，而各张力片 规格一致且重量基本相等，因此可利用张力片重量的增减很方便的调 节长丝的张力。 表2 - 3改造后的国产f a s 0 2 型细纱机的主要技术指标 2 2s i r o f i l 纺纱工艺方案设计( 正交设计) 正交设计就是利用“正交表”进行科学地安排与分析多因素试验 的方法。它的主要优点就是能在很多试验方案中挑选出代表性强的少 数试验方案，并通过对这少数试验方案的试验结果的分析，推断出最 优方案”“。 2 2 1 正交实验方案表 以往的文献”“”引认为，在s ir o f i l 纺中，长丝与粗纱的间距、 纱线捻度、长丝预加张力是影响纱线质量指标的最主要因素。本课题 选取负离子粘胶长丝与涤纶粗纱的间距、成纱捻度和长丝预加张力作 为因子，作三因子三水平的正交实验。 在实验开始时，为了找到合适的三水平值，进行了大量的前期实 验，最后选取了表2 4 中的数据作为我们实验的三个水平，正交实验 东华大学硕十学位论文 第二章涤纶与负离子粘胶长丝的s i r o f i l 纺纱探讨 表2 - 5正交实验方案表 方案号 abc 2 2 2 纱线性能测试 ( 1 ) 试验仪器及测试条件 纱线的强伸性能用i i t s t f o i l 5 5 8 2 电子万能试验机测试。 测试条件：温度( 2 0 2 ) 。c ；湿度( 5 5 2 5 ) 测试参数：测试速度：5 0 0 m m m i n 试验次数：3 0 次 纱线的条干、疵点和毛羽用u s te r 一3 条干均匀度仪测试。 测试条件：温度( 2 0 2 ) 。c ；湿度( 5 5 2 5 ) 测试参数：测试速度：4 0 0 m m i n ( 2 ) 纱线性能测试结果 对不同方案下( 共9 种) 所纺纱线的性能进行测试，纱线支数为 2 2 3 选取最优工艺方案( 极差分析法) 计算极差，确定因素的主次顺序； 引进记号： 爱，= 第j 列上水平号为i 的各试验结果之和； r ，2m t a x k v 一删n ，r j 称为第，列的极差或其所在因素的极差。 极差越大，说明这个因素的水平改变对试验结果影响也越大，极 差最大的那一列的因素就是因素的水平改变对试验结果影响最大的 因素，也就是最主要的因素。 挑选因素的优水平与所要求的指标有关，若指标越大越好，则应 该选取使指标大的水平，即各列毛，、k ：，、如，中最大的那个指标；反 之，若指标越小越好，则应取使指标小的那个水平。 ( 1 ) 以断裂强力作为主要参考指标，作正交表，进行极差分析， 选取最优方案，参见表2 7 。 东华大学硕士学位论文第二章涤纶与负离子粘胶长丝的s i r o f i l 纺纱探讨 11l14 7 8 7 21224 7 5 4 3 1 334 1 6 3 42124 8 9 2 52234 9 0 3 62 314 4 6 8 。73134 1 4 1 83214 6 1 3 93 324 0 2 9 毛， 1 3 7 n41 3 8 2 0瑚6 8 t ：壹咒 k 2 j 1 4 2 6 31 4 2 7 - 01 3 6 7 - 5 = 4 0 7 5 k 3 j 1 2 7 8 31 2 6 6 0 1 3 2 0 7 彤 1 4 8 。1 6 1 。 6 6 1 歹= 吾 因素主一次bac = 4 5 2 7 优方案 a 2 b 2c l ( 2 ) 以断裂伸长率作为主要参考指标，作正交表，进行极差分析 选取最优方案，参见表2 - 8 。 表2 8 以断裂伸长率为主要参考指标作正交表 纱线 因子 方案 ab 断裂伸长率 指标y f 2 3 1 l 1 2 1 2 3 4 1 23 6 3 31 1 4 2 1 4 东华大学硕士学位论文第二章涤纶与负离子粘胶长丝的$ i r o f i l 纺纱探讨 ( 3 ) 以条干不匀率作为主要参考指标，作正交表，进行极差分析 选取最优方案，参见表2 9 。 表2 - 9 以条干不匀率为主要参考指标作正交表 纱线因子 方案 abc 条干不匀率 指标y f 1 5 1 0 7 8 9 4 l 1 0 5 9 9 6 7 9 2 0 9 9 5 1 0 4 2 9 8 i 29 5 6 1 2 3 2 3 l 3 l l 2 3 l 2 3 1 2 3 2 2 2 q u q o 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 东华大学硕上学位论文第二章涤纶与负离子粘胶k 丝的s i r o f i l 纺纱探讨 ( 4 ) 以细节作为主要参考指标，作正交表，进行极差分析，选取 最优方案，参见表2 10 。 表2 一l o以细节为主要参考指标作正交表 因素主一次 3 6 2 0 a bc = 9 8 一r v 2 一。 9 6 均 坩 坫 5 2 8 9 ” y ， = t 2 3 2 3 l 3 ， 2 5 勰 强 8 1 2 3 l 2 3 l 2 3 u ， ， 2 2 2 3 3 3 甜 坫 船 1 2 3 4 5 6 7 8 9 向 也 屯 弓 东华大学硕士学位论文第二章涤纶与负离子粘胶长丝的s i r o f i l 纺纱探讨 优方案a 2b 2c 2 1 1 ( 5 ) 以粗节作为主要参考指标，作正交表，进行极差分析，选取 最优方案，参见表2 11 。 表2 1 1以粗节为主要参考指标作正交表 因素主一次 优方案 b a 2 c c 2 7 5 7 一丁 v2 7 9 8 4 ( 6 ) 以棉结作为主要参考指标，作正交表，进行极差分析，选取 最优方案，参见表2 12 。 1 7 苫苫 伯 他 s 盯 阱 鼹 y ，m | i t ， 2 3 2 3 。 3 。 2 珊 黜 猫 弛 9 3 5 2 2 0 ： 0 0 0 孔 盯 蚯 a k 。 ， 。 2 2 2 o o 3 拟 烈 脚 踮 2 3 4 5 6 7 8 9 毛 也 也 尔华，凡学坝士学位论义第二章涤纶与负离子粘胶长丝的s i r o f f i 纺纱探讨 ( 7 ) 以毛羽h 值作为主要参考指标，作正交表，进行方差分析 选取最优方案，参见表2 1 3 。 表2 1 3以毛羽h 值为主要参考指标作正交表 】8 东华大学硕士学位论文第二章涤纶与负离子粘胶长丝的s i r o f i l 纺纱探讨 综合各指标后的最优方案的确定。 纱线的各主要测试指标所对应的最优方案表参见表2 1 4 表2 1 4各主要指标最优方案表 指 标因素重要性最优方案 断裂强力( c n ) 断裂伸长率( ) 条干不匀率( ) 细节( 个k m ) 粗节( 个k m ) 棉结( 个k m ) 毛羽h 值 a 2b 2c l a ! b lc 2 a 2 b 2 c 2 a 2b 2c 2 a 2b 2 c 2 a 2b 2c 2 a 1 b l c 2 由于该试验是一个多指标试验，各指标的最优方案之间可能存在 一定的矛盾，故在考虑各因素影晌大小、纱线各指标的重要性大小的 基础上，采用综合平衡法来确定纺纱的最佳工艺配合。其优化结果为： nb ，c ，即在前罗拉钳口处，长丝与粗纱之间的最优间距为l o m m ， 最优捻度为5 5 0 个m ，最优的张力片重量为9 9 。 汕 m 眦 m 黼 嗍 黼 叭 东华大学硕士学位论文 第二章涤纶与负离子粘胶长丝的s i r o f i l 纺纱探讨 2 3 优化结果分析 2 3 1 成纱捻度 由表2 14 可知，捻度取值的大小对s i r o f i l 纱的断裂强力、断 裂伸长率、条干不匀率、毛羽等有较显著的影响。在一定的范围内， 当捻度增加时，前罗拉处的边缘纤维受到了更好的控制，预加捻的须 条在较强的捻度下，结构紧密；与长丝再次加捻后，单位长度上的缠 绕次数增加，增加了纤维间的摩擦力和抱合力。因此，使成纱条各项 性能明显改善。 2 3 2 长丝与粗纱间距 负离子粘胶长丝与涤纶粗纱的间距对s i r o f i l 纱的条干不匀率、 细节、棉结均有较为显著的影响。 因间距的大小影响汇聚点的位置，而汇聚点的位置对细纱加捻三 角区及前罗拉钳口附近的捻回分布均有影响，继而影响纱线的各指 标。通过实验可知，负离子粘胶长丝与涤纶粗纱的最佳间距为lo m m 。 2 3 3 长丝张力片重量 在一