第七章 纱线的基本结构参数

第十章纱线的基本结构参数 纱线结构 指组成纱线的纤维的空间形态 纤维间的空间排列关系 纱线的整体几何形态 主要包括纱线的细度 细度不匀 捻度 纤维在纱中的排列 毛羽等方面 纱线结构主要影响纱和织物的外观特征和品质性能 如手感 光泽 悬垂性等 第一节纱线的细度 纱线细度的重要性1 影响纱线的强力较粗片段纱的抗扭刚度大 捻度小较细片段纱的抗扭刚度大 捻度大细度不匀 捻度不匀弥补了因纱细度不匀产生的强力不匀2 影响织物风格和用途轻薄织物用细的纱线厚重织物用粗的纱线 一 纱线细度 yarnfineness 1 纱线细度指标 1 间接指标 特克斯 旦尼尔 公制支数 英制支数 2 直接指标 直径d a 特数制 适用于棉纱 棉型化纤纯纺 混纺纱Nt 1000 Gk LL为纱线长度 m Gk为标准重量 即公定回潮率时的重量 g 标准重量Gk G0 1 wk G0纱线的干重 g Wk为纱线的公定回潮率对于棉纱 Wk 8 5 纱线特殊的测试方法 绞纱称重法 绞纱周长为1m 每缕绞纱为100圈 取30绞烘干称重取均值 1 间接指标 各种纤维的纱线的公定回潮率 混纺纱线的公定回潮率Wk按各组分的纱线公定回潮率Wki和混纺比ai的加权平均来计算 b 旦尼尔 适用于天然丝和化纤纱 即长丝纱的细度 纤度 Gk为公定回潮率时的重量 g 设化纤单丝纤度为ND f 则由n根单丝组成的复丝的纤度ND c 公制支数 适用于毛纱 毛型化纤混纺 混纺纱 d 英制支数Ne 适用于棉纱 棉型纱线定义 在英制公定回潮率下 棉纱 9 89 一磅重的棉纱线所具有多少个840码的长度倍数 既多少英支 Ne L 840 Gk L 纱线的长度码 Gk 纱线的公量 磅 Gk G0 1 Wk Wk 英制公定回潮率下 英制支数与公制支数的道理一样 其数值越大 表示纱线细度越细 支数越高 e 纱线细度指标间的关系1 特数与英制支数 Nt 1000 Gk L Ne L 840 Gk 1磅 453 59237克 1码 0 9144米 一般形式 NeNt C NeNt CC 换算常数 随纱线公定回潮率而不同 Ne 583 Ntex 纯棉纱 Ne 590 5 Ntex 纯化纤纱 2 英制支数与公制支数 3 特数与公制支数 4 特数与旦数 2 直接指标 纱线直径d 纱线的体积重量 g cm3 与纤维种类 纱线捻度不同而不同 纱线直径测量采用显微镜 投影仪等 由于纱线截面非圆形 有毛羽 粗细不匀 故应取大试样 3 股线细度的表示股线细度表示法特数制 单纱特数 合股数 如14tex 216tex 18tex公制支数 英制支数 单纱支数 合股数 如26 2复丝细度表示法 复丝总旦数 单丝根数 如150D 48F 二 重量偏差 定义 对棉型纱线来说 一般用百米纱线的实际干重与设计干重之差 除以纱线的实际干重 用百分数表示 公称号数 纱线名义上的号数 整数 设计号数 纺纱工艺上的设计号数 整数或小数 实际号数 用抽样试验方法测得的号数 有小数 定长制 号数偏差 纤度偏差 重量偏差定重制 公制支数 英制支数 支数偏差 重量偏差 偏粗 偏细 支数偏差 偏细 偏粗 在纱线和化纤长丝的品质评定标准中 重量偏差都有一定的允许范围 可以认为是试样的误差范围 超出这个范围 则说明纱线偏重或偏轻 重量偏差是纱线评等定级的一项指标 对织物的厚度 平方米干重 坚牢度有影响 定义 指沿长度方向的各个截面面积或直径的粗细不匀 也指各个截面内纤维根数的变化或单位长度纱线重量的变化 不匀的危害 内在质量 纱线强力不匀 耐磨性 织物牢度 外观质量 粗 细节在布面上形成云斑 阴影 工艺性 引起捻度不匀 强力不匀 增加制造过程的断头率 生产效率 第二节纱线的细度不匀 finenessunevenness 一 细度不匀率的指标 1 平均差d与平均差系数H平均差d平均差系数H 式中 x 总平均值xi 小于平均数各次试验的平均数N 试验总次数n 小于平均数的试验次数 2 均方差 均方差系数CV 均方差系数CV 也叫变异系数 离散系数 均方差对平均值的百分比 3 极差 极差系数 极差R max min极差系数 二 纱线细度不匀的构成造成纱线不匀的原因有两个方面 纤维本身在纱中的随机分布产生的不匀 随机不匀 纺纱过程中工艺及机械因素附加的不匀 附加不匀 偶发不匀 1 随机不匀 理论不匀 极限不匀 理论不匀的大小取决于纱截面中纤维根数的不匀和纤维截面不匀 理论不匀率的实际意义 指出某纱条的不匀率的最低限值 指出从纤维的角度如何改善纱条均匀度的因素 纱线中纤维截面不匀率 2 正常纱条不匀产生的原因纤维本身在纱中的随机分布产生的不匀 任何纤维的几何形状和力学性能不可能一致 组合成纱条时 纤维间排列也会产生重叠 折钩 弯曲和空隙 因此 必然有因纤维粗细和排列导致的纱条随机不匀 3 附加不匀 牵伸机件不良造成的牵伸波 由牵伸隔距不当 使浮游纤维变速失控导致的纱条不匀 传动机构不良造成的周期性不匀 不匀的波长与波幅大小不变 周期性地出现于纱条上的一种不匀 非常有害 机械上的问题 4 偶发不匀人为和环境因素不良 如因接头 飞花附着 纤维纠缠颗粒 杂质 造成的棉结粗细节 竹节 纱疵等 a 经常发生的疵点 棉结 粗节 细节棉结 长度 4mm 直径比纱平均值粗0 5倍以上的纱条 粗细节 通常指粗于或细于纱条平均直径30 以上 长度为纤维平均长度的1 5倍左右的片段b 纱疵 少见 长粗结纱 长细节纱 竹节纱 飞花 大结头 小辫纱 对纱线质量尤其是布面外观有很大危害的一种不匀 纱条实际不匀率 理论不匀率 三 纱条不匀的检测1 测长称重法 切断称重法 取一定长度的纱线 分别称得各自的重量 然后按规定计算其平均差系数 重量变异系数或极差系数 片段长度 切取长度 设定不一样 试样个数一般为30个 棉条取5m 粗纱取10m 细纱或捻线取100m 精梳毛纱长度取50m 粗梳毛纱取20m 生丝取450m 2 目光检测法 黑板条干法 将纱线或生丝均匀地绕在一定规格的黑板上 然后在规定的距离和光照下 与标准样品 样照或实物 进行目光对比评定 并观察其纱线表观均匀性粗节及严重疵点等情况 判断其条干等别 特点 方便直观 可分辨出不匀的内容 如粗节 细节 竹节 毛羽等 但人为误差大 经常要统一检验人员目光 且要相当熟练 3 电容式条干均匀度仪 UST均匀度仪 原理 纤维介质连续通过空气式平板电容器二极板之间时 由于纤维量的变化 引起电容量的相应变化 电容量的相对变化量与纱条在极板中的体积或质量成正比 可用来测定棉卷 条子 粗纱细纱或化纤长丝的均匀度 Uster条干均匀度仪可直接读出平均差系数U或变异系数CV 自动记录纱条上的粗节 细节和棉结数目 波长谱分布曲线 积分仪 将试样线密度变化讯号 自动指示其不匀率 U 平均差系数 CV 均方差系数 波谱仪 将纱条不匀率转换成波谱曲线 波谱仪有几十个频道分析出多个谐量 疵点仪 自动记录棉结 粗节 细节三种纱疵点 记录仪 记录通过电容极板中纱条的粗细变化曲线 线密度波动曲线 纱条线密度波动曲线 纱条不匀直观图 波谱图 4 光电子条干均匀度测量法1995年美国劳森 亨普希尔公司 Lawson Hemphill 制造的EIB S光电子条干均匀度仪 原理 利用CCD摄取纱条的投影宽度 其结果更接近于黑板条干法 特点 测量分辨率高 受环境温湿度影响小 但对较厚 松 表面多毛羽的 纱条边界的划分存在误差 四 不匀率指标的分析1 不匀率指数II C实际 C理论 1C实际 Uster仪检测的CV 值 2 变异 长度曲线问题 Uster均匀度仪的测量结果测出的不匀率接近纱条的总不匀率 相当客观地反映了纱条不匀率的水平 但不能反映纱条不匀的结构 a 外不匀 片段间不匀 将纱线分成很多等长片段 称量后求得的不匀率 Ce 变异系数CV L 2b 内不匀 片段内不匀 将其中片段纱再分成很多等长小片段 称重后求得的不匀率Ci 变异系数CB L 2c 总不匀率C 将全部纱线都分成极小的片段 称重后可求得纱线的不匀率 变异 长度曲线 纱条的细度变异 变异系数的平方 与纱条片段长度之间的关系曲线 变异 长度曲线有两种 片段间不匀和片段内不匀曲线 变异 长度曲线分析的优缺点 优 能反映不匀结构缺 费时 对周期性不匀不敏感 变异 长度曲线的意义 分析不匀率的结构和成因V l 接近于V B l 接近于0的速度小 说明长片段不匀率大 L长处斜率变化相对仍较大 V l 曲线初始段斜率大 说明短片段不匀率大 3 纱条不匀的波长谱图分析 波谱图是一种以振幅对波长作图得到的曲线 又称波长谱图或波谱曲线 分析纱条中的周期性不匀 1 理想纱条波谱图 纤维沿纱条方向完全伸直随机分布 纤维等长 等粗细 则纱条截面上纤维的根数分布为泊松分布 使纱条有最低的理论不匀 振幅与波长的关系为 为 的振幅 为波长 n为纱条截面内纤维的平均根数 L为纤维长度 理论波谱图为一光滑曲线 曲线最高峰的波长一般在纤维平均长度L的2 5 3倍 理论不匀值为11 5 正常状态下的细度不匀波谱图要明显高于理想曲线 这是因为在实际纺纱过程中 纤维不可能被完全分离成单纤维并相互平行伸直排列 纱条中会有纤维纠缠 集结成束或弯折 使得纱条的不匀率在整个波长范围增大 反映在波谱图上是整个波长范围上幅值的增大 变异系数增大 即 牵伸波不匀的波谱曲线为 山峰 形 是因为在牵伸区内 对纤维运动控制不良所致 如果牵伸区隔距太大 浮游纤维增加 纤维的变速点无法控制 会造成纤维的窜动 而引起非周期性的不匀 但集中在某一波长范围内形成山峰 此波长范围内不匀率增大 根据 山峰 所处的波长范围 可以找出存在问题的牵伸工序及部件 从而调整工艺 消除牵伸波不匀 机械波不匀波谱图为突起 烟囱 是由于牵伸机构或传动部件的缺陷 如罗拉 皮辊偏心 齿轮磨灭或缺陷 传动轴弯曲 机械振动等原因造成的纱条周期性的不匀 根据 烟囱 所在的波长位置 可以分析出造成机械性不匀的位置 从而进行机械调整或维修 以消除不匀原因 提高纱条的质量 纱条线密度波动曲线 纱条不匀直观图 波谱图 第二节纱线的捻度与捻缩twistandtwisttakeup 一 纱线加捻的目的作用短纤纱 加捻使纤维之间抱合得更加紧密 使纱具有一定物理机械性质 长丝 改善加工性 提高抗起毛起球 抗勾丝性 强捻使织物风格独特 二 纱线加捻的特征指标与测试1 加捻指标 1 捻度T 单位长度的捻回数 特数制Tt捻 10cm公制支数制Tm捻 m英制支数制Te捻 inch仅能表示相同品种的加捻程度 不能表示粗细不同纱线的加捻程度 原因 纱线的捻度同样 纱线直径不同 所产生的扭矩是不相同的 纤维对纱轴线的倾角也不相同 2 捻回角 twistangle 加捻后表层纤维与纱条轴线的夹角 d为纱的直径 mm h为捻距或螺距 mm 为纱线的体积重量 令 t为特克斯制的捻系数 捻系数的实际意义是 当纱线的密度视作相等时 捻系数与捻回角的正切值 tan 成正比 而与纱线粗细无关 捻系数可以用来比较同体积质量 不同细度纱线的加捻程度 3 捻系数 twistfactor atex 特数制捻系数am 公制支数制捻系数ae 英制支数捻系数Ttex 特数制捻度 捻 10cm Tm 公制支数制捻度 捻 m Te 英制支数制捻度 捻 英寸 Ntex 纱线的特数Nm 纱线的公制支数Ne 纱线的英制支数 英制捻系数 公制捻系数 决定捻系数大小因素 加工工艺要求 纱线和织物用途的要求 较粗短纤维纺纱时 捻系数要适当大些 较细长纤维纺纱时 捻系数可适当小些 作为经纱用的纱线则需要较高的强度 一般捻系数比同细度的纬纱大些 针织内衣用纱一般要求纱较柔软 则捻系数可适当小一些 4 捻幅单位长度纱线加捻时 纱线截面上任意一点在该截面上相对转动的弧长 称为捻幅P 即为A点的捻幅 捻幅P同样可以表示纱线加捻程度 同一截面中 当各点距纱的中心距不等时 捻幅亦不等 捻幅与该点至纱的中心距r成正比 即 p为半径r处的捻幅 R为纱线的半径 5 捻向捻向 directionoftwist 指纱线加捻的方向 分为顺时针拧紧的S捻和逆时针拧紧的Z捻 单纱一般为Z捻 股线ZS 单纱Z捻 股纱S捻 股线捻向与单纱异捻 纱线结构稳定 手感柔软 光泽较好 ZZ 单纱Z捻 股纱Z捻 股线捻向与单纱同捻 纱线结构不太稳 易扭结 手感粗硬 光泽较差 纤维倾斜大 单纱排列螺旋线明显 经纬纱同捻 表面纤维反向倾斜 反光不一致 光泽较差 组织点清晰 交织点纤维同向倾斜 齿合较好 不易滑移 织物紧密 手感发硬 经纬纱异捻 表面纤维同向倾斜 光泽好 组织点不明显 交织点纤维反向交叠 易滑移 手感柔软 松厚 易滑移 不同捻向的纱线呈规律配置 横条 竖条 彩条 经纬纱捻向的配合 6 捻缩 twisttakeup 加捻引起纱线的收缩称为捻缩 加捻成纱时 纤维发生倾斜 纤维沿纱轴上的投影长度变短 故引起纱的收缩 反映加捻前后纱条长度的变化 捻缩率 收缩因素 L0为须条输出长度 L1为加捻后的纱长 捻缩的影响因素 a 随 纤维倾斜 纱的u b 捻缩与捻向配合有关 股线 ZZ的u为正值 ZS的u较为复杂 先为负 后为正 2 捻度测试 解捻法和张力法两种 1 解捻法 直接计数法 一段纱线 25cm 退捻至完全解捻Z 0 S 2 张力法 解捻加捻法 退捻伸长 而后继续加捻缩短复位 退捻数 反向加捻数Z 0 S 2S 三 加捻对纱线结构与性能的影响1 加捻对单纱的影响 1 对单纱强力的影响纱线强力由两部分构成 单纤维强力 纤维间的摩擦阻力 加捻对单纱即有积极作用又有消极作用捻度较小时 积极因素起主导 a 捻度 纤维间正压力 切向摩擦力 纤维断裂的同时性 纱强力 b 加捻可以弥补细度不匀 弱节 造成的强力不匀到临界捻度ak时纱线强力最大 当捻度 ak时 消极因素变成起主导 捻度再 外层纤维捻回角 纤维承力在纱轴向的分力 纱强力 加捻对长丝强力的影响 无捻长丝加低捻后 抱合力 单丝断裂不同时性 强力略有所增加 但由于捻度 有效分力 单丝断裂不同时性 强力很快 2 对单纱断裂伸长率的影响单纱断裂伸长率由三部分组成 纤维间相对滑移产生的伸长 纤维间摩擦 纤维相对滑移 纤维的伸长 纤维受力 纤维伸长 纤维倾角 和纱直径 引起伸长 纤维伸长 纱直径 纱线伸长 在实用的范围内 后两者的影响是主要的 纱的断裂伸长率随 增加而增加 3 对纱线体积重量 直径d的影响 纱线紧密度 超过一定范围后 影响不大 d d 到一定捻度后 d变化不大 捻度 纤维倾斜 d又有增加趋势 4 对手感 光泽的影响 手感硬 光泽差 低捻度时 加捻利于光泽 捻度过大 纱线表面出现突出的山脊 光泽 5 对纱的均匀度的影响加捻使表现均匀度变差 加捻时 粗处的捻度少 细处的捻数多 2 加捻对股线的影响 1 股线强力一般 股线强力 组成股线的单纱强力之和原因 并合改善了条干均匀度 并合作用使单纱之间及纤维之间的接触压力 不易滑移 同捻时 a单纱较大 则股线强力随 而 a单纱较小 则股线强力随a股线 先 后 异捻时 a股线 股线强力先可能 到一定程度后再 a股线 a单纱 1 414 股线强力最大 纤维受力均匀 2 股线伸长率 同捻 纤维的倾角随a股线 而 异捻 随着a股线 纤维倾角先是 而后 也是先 而后 3 股线光泽取决于表面纤维倾斜程度 倾斜程度大 光泽差 手感硬 股线异捻 且a股线 a单纱 0 707时 外层捻幅为0 即纤维平行于股线轴线 此时股线光泽优良 手感柔软 第三节纱线的毛羽与表征 一 毛羽的形态1 纱线毛羽 yarnhairiness 加捻成纱时伸出于纱身外的纤维端 有 线状的 纤维头端 圈状的 纤维圈 簇状的 纤维集合体 双向毛羽 端毛羽 浮游毛羽 圈毛羽 2 毛羽的存在的利弊利 使布面形成浓密的毛绒 如 起绒织物 防风保暖 吸水弊 影响纱线的外观 使织物纹路不清影响加工工艺 如机织经纱开口不清 缝纫线没有毛羽 上蜡 3 影响毛羽性状的因素纺纱方法 纤维特性 纤维的平行顺直程度 捻度 纱线的线密度 纺纱工艺参数等 例 紧密纺比环锭纺毛羽少 减小加捻三角区 纤维分散少 纤维粗 长 弹性小 毛羽长 毛纱 纤维细 短 弹性小 毛羽短 多 棉纱 纱的捻度 线密度大 毛羽数 二 毛羽的特征指标1 单位长度的毛羽数nf 单位长度内纱体单侧的毛羽累加根数 最常用 反映毛羽的密度 2 毛羽平均长度和总长度毛羽平均长度 单位长度纱线内毛羽的平均长度 3 毛羽指数单位长度纱线内 单侧面上伸出长度超过设定长度的毛羽根数 毛羽越长 毛羽数量越少 l为设定长度 长毛羽 对织造等后工序的危害大 三 毛羽的测量方法1 目测评定法直观 综合性强 但只能作比较判断 没有具体数据 2 烧毛失重法根据有毛羽纱线和无毛羽纱线的重量差值来评定纱线的毛羽 特点 方法简便变化条件多难控制 如火焰温度 纱线速度 纤维品种 回潮率 只能求毛羽总重量 无法计算其数量 平均长度等 准确度低 不适于化纤 化纤熔融失重率低 3 投影计数法原理 把纱放大后 在投影屏图像上人工观察计数纱上的毛羽数 以单位长度纱上的毛羽根数来表示 特点 这种方法直观 简单 但费工费时 4 光电测量法原理 按光照投影测量各设定长度的毛羽 信号量或计数 并计算给出毛羽特征指标 特点 这类方法是目前用得较广泛的测量方法 仪器 德国ZweigleG565 瑞士Uster Uster 英国Shirley和中国的YG171B YG172等 5 静电法原理 利用高压电源使毛羽带电 然后用环形电极将纱线毛羽的静电引出 根据毛羽负荷的静电量来评定毛羽的数量 特点 纱线毛羽的间接评估方法 与纱线回潮率 导电性有很大的关系 因此难以较准确的测定纱线的毛羽 四 减少纱线毛羽的措施1 合理选择原料 长丝无毛羽 降低纤维电阻减少静电 2 合理的前纺工艺 提高纤维的平行伸直度3 防止纤维的扩散 减小加捻三角区 紧密纺 4 减少对纤维的摩擦 减少静电5 改善纺纱方法 紧密纺减小三角区 毛羽减少80 喷气纺头端自由纤维包缠成纱 3mm毛羽比环锭纱少10 12 第四节纤维在纱中的几何配置 一 纤维在纱中的几何形状1 环锭纱在加捻三角区中 由于钢丝圈加捻作用和纺纱张力 使纤维产生伸长变形和张力 从而对纱轴有向心压力 纱线张力 y Tfcos 向心压力Tr Tfsin 由此可知 在纺纱张力Ty一定时 随着纤维在纱中所处的半径 纤维伸长 因此纤维张力 Tr 外层纤维由于在纱中所处半径和捻回角最大 因此其张力和向心压力最大 在它克服了周围纤维对它的阻力后 向纱的中间转移 而中间的比较松散的被挤到外面来 多次内外转移后就形成了复杂的圆锥形螺旋线 纤维在纱中排列形态正常转移 圆锥形螺旋线短纤维 圆柱形螺旋线未伸直纤维 屈曲纤维 折迭纤维 弯钩纤维 未伸直纤维相当于 减少了同时承受拉力的纤维的根数 减少了纤维长度 增加纤维长度的离散性 环锭纺纱采用罗拉牵伸 加捻与卷绕在同一机件上进行 大多数纤维被握持 承受张力较大 内外转移激烈 正常转移的圆锥形螺旋线纤维比例大 77 2 新型纱线自由端纱主要有转杯纱 其加捻与卷绕是分开的 加捻区的纤维未被充分握持 所受张力小 伸直度较差 正常的内外转移纤维少 多为圆柱形螺旋 故强力低 伸长大 纱分层现象明显 两者捻度不同 纱芯结构紧密 似环锭纱 外包纤维结构松散 无规缠绕与纱芯外部 耐磨好 弯钩 曲折 折叠纤维多 二 混纺纱中纤维的径向分布1 概念径向分布