降低梳理过程中不锈钢纤维损伤的探索

1、油剂与不锈钢纤维性能的相关性研究不锈钢纤维具备了一定的可纺性，可以制成纺织制品，但本身性能与天然纤维或合成纤维比较，在密度、伸长率、抗弯曲能力、回弹性、表面摩擦性年等方面存在一定的差异，其生产技术不能完全采用天然纤维和合成纤维的工艺方法。因此改善不锈钢纤维可纺性能，提高金属纤维纺织品的质量，的一个重要的研究方向。针对基本性能指标的具体分析如下：1.长度和细度不锈钢纤维，长度和细度都可以按生产要求人为控制。细度越细，纤维化过程中热处理等要求越高，对纤维最终性能的影响越大，必须通过反复实践，在不同的设备及工艺参数条件下，找出优化的丝径长度比。2.强度和伸长率纤维必须具有一定的强度和伸长率，才能有一

2、定的可纺性，不锈钢纤维与有机纤维比较，强度数据相差不大，但伸长率远远小于化学纤维、棉纤维、羊毛纤维、蚕丝等，这就使得在成网过程中，在锡林锯齿等的拉伸作用下，纤维碎断发生的可能性远远大于有机纤维，纤维损耗率较高，在一定程度上降低了成品率。3.纤维密度不锈钢纤维密度大，是有机纤维密度的6-7倍，密度的大小属于金属纤维固有的属性，改变的可能性较小，因此在现代纺纱设备中，不论棉纺设备还是纺化纤设备，在用于不锈钢纤维纺纱时,只能通过工艺调整去适应不锈钢纤维，如果参数选择不当，就容易出现问题。4.回弹性纤维的回弹性能是纺织纤维的重要指标之一。与有机纤维相比较，不锈钢纤维变形恢复能力较差，在非常小的变形范围

3、内，纤维具有变形恢复能力，而在纺织生产工艺中，纤维产生的变形幅度比较大，超出了金属纤维的弹性极限，从而表现出脆性和回弹性比较差的特点。5.抗弯曲性能不锈钢纤维抗弯曲性能差，由第二章的试验过程可以明显看出，这是由于纤维弹性模量高，伸长率小，使得纤维所能允许弯曲的曲率半径较大，可用如下关系式表示： ，式中： 曲率半径，(mm)； 纤维细度,(tex)；拉伸伸长率,(%)。由公式可以看出，伸长率是影响纤维的曲率半径的重要因素，过低的伸长率实际上也是纺纱过程中，容易短头，出现较多碎纤维原因之一。6、纤维的表面性状纤维表面性状的表征方式之一是纤维间的摩擦系数，纤维表面摩擦系数影响加工工艺，表面摩擦系数过

4、大，容易使纤维之间互相缠绕，难以分散呈单根纤维状态，形成纤维束或结团结球等现象。由第三章关于摩擦性能的试验可知，不锈钢纤维比棉纤维、羊毛纤维、镍纤维等表面摩擦系数大，在同样的梳理力作用下金属纤维不容易分离成单纤维，从而影响梳理效果，由于它与一般纺织纤维性能的差异，使不锈钢纤维在进行纺纱、织布等方面面临一些技术难题，这些问题影响到不锈钢纤维织物及混纺织物的最终质量。通过以上对纤维基本性能的简单分析，对于不锈钢纤维的密度、伸长率、回弹率等特性，可以说属于金属的固有性质，所能进行改进的可能性较小，而通过一定的手段，调节不锈钢纤维表面摩擦系数则是可行的。本文也试图通过各种方法、途径，在不影响纤维基本可

5、纺性能的基础上，来改变纤维的表面性状，改进或提高纤维的某些性质，主要是纤维摩擦性能以及弯曲剪切性能，从而达到改善纺纱工艺，提高纺纱效率，以及降低成本、提高混纺纱线、织物质量等一系列问题。4.2 和毛油剂的选择 短纤维在梳理、成条和纺纱过程中,要经受很大的机械张力和剪切变形,其物理机械性能和表面状态(摩擦) 对纤维成纱加工的各个阶段均有重要的意义。对纤维表面进行油剂处理,可以使纤维表面摩擦性能均一,可保障纺纱加工顺利进行28。 纺纱工艺对纤维油剂的要求纺纱机械通过高速回转对纤维起到开松、梳理、牵伸和卷绕等的作用。在纺织加工过程中，往往会出现静电大、纤维松散、易缠绕和牵伸不匀等问题，油剂的作用在于

6、提高纤维的平滑性，减少纤维的摩擦静电，改善纤维的集束性。纺纱工艺对纤维油剂的要求有以下三点29：(1)纤维油剂应能改善纺纱性能，即摩擦特性、抗静电性及粘着性等。(2)使纤维在纺织生产中具有可加工性，提高其使用价值。(3)适应纺纱工艺条件，改善可纺性，提高纤维成纱质量。此外，在选用和毛油剂时还应考虑30到：(1)油剂的稳定性。长期存放不分层，不氧化变质。凝固点低，便于乳化，乳液均匀稳定，吸附性、扩散性好。(2)同洗性好，对后道纺纱、染色不起副作用。不易燃，不腐蚀，对人体无刺激性。 和毛油的作用在毛纺工艺中，和毛油是一种良好的润滑剂，它能使纤维具有较好的柔软性及韧性，使纤维在受力时不易被拉断，利于

7、牵伸。和毛油的作用表现在三个方面31：(1)油剂能改善纤维间摩擦系数，矿物油在减少纤维间动摩擦系数方面作用最好，如F-12，F-10或锭子油等；(2)赋予纤维一定的抱合力，以减少纤维分散、意外牵伸和断条； (3)加油有利于消除或减少纺纱过程中产生的静电。 和毛油的选择对于和毛油剂而言,其组成可以分成2 部分:基础油剂和添加剂。基础油剂是油剂的主体成分,主要起到平滑作用,故又称平滑剂。添加剂仅占少量,起到抱合、抗静电、润湿渗透、吸湿、杀菌、消泡、防锈等作用,多为表面活性剂。多为表面活性剂。随着科学技术的不断进步,和毛油剂的使用和选型经历了几代的演变,并主要体现在基础油剂的变化上。从最初的油酸发展

8、到植物油、半中性油、矿物油,直至目前的合成和毛油。本文采用的就是矿物油乳化油剂，它是目前毛纺厂应用最为广泛的一种毛纺油剂,它主要由矿物油(其基础为碳氢化合物,如锭子油、机械油等) 和乳化剂等组成。矿物油乳化油剂32主要由矿物油(其基础为碳氢化合物,如锭子油、机械油等) 和乳化剂等组成。常用矿物油分为烷烃、环烷烃和芳香烃3 类,是从石油原油中提取出来的。通过精炼过程,已将不饱和及含硫的石油成分除去,矿物油内芳香烃成分越低,其泛黄趋势越不明显。各种非离子型表面活性剂最适宜用作矿物油和毛油的乳化剂,其中主要为含聚氧乙烯产品,如烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10等) 、脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加O等) 、聚氧

9、乙烯蓖麻油(乳化剂EL) 、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷醇酰胺等。此外,阴离子表面活性剂作为抗静电剂或与非离子表面活性剂构成复合乳化剂也常加入。矿物油乳化油剂平滑性好,冬夏季粘度变化不大,不会引起自燃,价格便宜,可在弱碱性或中性条件下洗除。目前主要有乳液型和自乳型两种产品。后者较前者具有含油最高、稳定性好、使用方便等诸多优点,但从本质和效果上看,都存在乳化困难、不易皂化、油剂乳液颗粒大、纤维品种适应性差、不能彻底洗除等一系列不足之处。4.3 和毛油对不锈钢纤维摩擦系数的影响从纤维基本性能的简单分析亦知，要改善不锈钢纤维的性能，只能从改善纤维的摩擦性能以及弯曲剪切性等方面入手，而且纤维的摩擦性能

10、以及弯曲剪切性也是影响纺纱工艺的重要因素，本文就是借鉴毛纺工艺学的方法，通过向纤维表面添加和毛油来达到改进纤维表面性能的作用。下面主要介绍和毛油对不锈钢纤维摩擦性能及弯曲剪切性能的作用。 试样准备及试验过程在烧杯中配成矿物油与水比例分别为1:100,2:100,3:100,4:100,5:100五种不同浓度的溶液，并添加少许润滑剂，矿物油与润滑剂的质量比为2:1,故所得溶液的浓度分别为0.98%，1.94%，2.87%，3.77%，4.65%，溶液要求均匀一致，无分层、飘油现象等。再取纤维直径分别为6m，8m的不锈钢纤维一定长度，采用一定的方式将配制的和毛油均匀的喷洒在纤维的表面，将纤维在密闭

11、容器中放置24小时后取出，挤去水分凉干，在标准状态下调湿平衡，然后测试其摩擦系数，其中和毛油添加量与纤维质量比为11:100。将各组试样先在标准大气条件下梳理好，再将试样制成摩擦实验辊，需制备10个。试验辊表面要求光滑，不得有毛丝，不能有空隙，不能沾有汗污，纤维要平行于金属芯轴，均匀的排列在芯轴的表面。具体试验过程同第三章。采用Y151型纤维摩擦系数测定仪，利用绞盘法。基本计算公式为 ：=0.733lgf0-lg(f0-m)；其中，-纤维与纤维之间的摩擦系数；f0-绞盘紧端的纤维张力；m扭力天平的读数。4.3.2 试验结果与分析 (1)直径分别为6m，8m的不锈钢纤维动摩擦系数随和毛油浓度的变

12、化如表4.2所示：表4.2 纤维动摩擦系数随和毛油浓度的变化浓度（%）00.981.942.873.774.656m不锈钢纤维0.4960.4050.3520.3130.3070.3058m不锈钢纤维0.4410.3730.3180.3010.2990.297棉纤维0.20.190.180.1770.1760.173注a：温度202，相对湿度653%。其图表形式如图4.1所示：图4.1 纤维动摩擦系数随和毛油浓度的变化(2)直径分别为6m，8m的不锈钢纤维的静摩擦系数随和毛油浓度的变化如表4.3所示：表4.3 纤维静摩擦系数随和毛油浓度的变化浓度（%）00.010.020.030.040.05

13、6m不锈钢纤维0.7670.7030.6750.6680.6610.668m不锈钢纤维0.7030.650.6290.6210.6170.614棉纤维0.480.460.440.430.430.43注b：温度202，相对湿度653%。其图表形式如图4.2所示：图4.2 纤维静摩擦系数随和毛油浓度的变化上述两图中0点表示未添加油剂的不锈钢纤维及棉纤维。从两图中可以看出，和毛油的添加对不锈钢纤维表面摩擦系数的改变，效果明显。并随着油剂浓度的增大，不锈钢纤维的摩擦系数明显下降，油剂浓度的不断增大，不同直径纤维的摩擦系数逐渐接近，而同一直径纤维的摩擦系数降低趋于缓慢，以至于浓度增大到一定程度，纤维表面

14、摩擦系数基本不再变化。溶液浓度到达2.87%时，直径为6m，8m的不锈钢纤维摩擦系数已经非常接近，随着浓度的不断增加，摩擦系数虽然仍在减少，但变化趋势趋于平缓。从以上测试结果可以看出，纤维越细，纤维表面摩擦系数越大。因为纤维是经过集束拉拔而成，在拉拔过程中复合体的表面变形大，里面变形小，不锈钢芯丝形状己经不是圆形，这种不均匀变形导致的芯丝不均匀，拉拔次数越多越严重。纤维添加油剂后，表面附着有一定的润滑剂分子，纤维在摩擦的过程中表面形成了低剪切强度的润滑膜，表面接触时的粗糙峰位置和数量不断接触变换而造成摩擦接触面的磨损降低，从而降低摩擦系数。同时对于加入较小浓度的和毛油时，表面附着改性剂分子较少

15、，摩擦系数降低较小;浓度较大，纤维表面附着改性剂分子较多，摩擦系数降低较大。当浓度达一定量后，纤维表面吸附改性剂分子达到饱和，摩擦系数变化很小。因此随着和毛油浓度的增大，纤维表面摩擦系数变化趋于平缓。4.4 和毛油对不锈钢纤维弯曲剪切性能的影响 添加和毛油对不锈钢纤维摩擦性能的改变是很明显的，由第二章有关损伤机理的分析可知，对于降低纤维在纺纱梳理过程中的损耗起着积极的作用，下面就添加油剂后，对纤维的弯曲剪切性能进行试验研究。试样准备及试验过程 在烧杯中配成矿物油与水比例分别为1:100, ,3:100, ,5:100三种不同浓度的溶液，并添加少许润滑剂，矿物油与润滑剂的质量比为2:1,故所得溶

16、液的浓度分别为0.98%， 2.87%， 4.65%。再取纤维直径分别为6m，8m的不锈钢纤维一定长度，采用一定的方式将配制的和毛油均匀的喷洒在纤维的表面，将纤维在密闭容器中放置24小时然后测试使用，其中和毛油添加量与纤维质量比为11:100。纤维弯曲剪切性能的测试方法同上一章，利用YG001N型电子单纤维强力仪测试纤维的打结、钩接以及绕针性能等，其中绕针性能的测试，选取在实际梳理过程中，与梳针内径最接近的一种细针与不锈钢纤维相作用，具体试验方法及过程同第二章的相关内容，调节上下夹持器间的距离使之为10mm,拉伸速度为10mm/min，纤维预加张力为0.2mg，将纤维拉伸至断裂即可，每个试样测

17、试30根纤维。分别测试纤维的打结强度，钩接强度以及绕针强度。 试验结果与分析(1)添加和毛油后打结强度试验数据如表4.4所示：表4.4 添加和毛油后打结强度的比较浓度（%）00.982.874.656m不锈钢纤维1.161.191.21.228m不锈钢纤维1.381.391.421.4412m不锈钢短纤1.091.121.151.14棉纤维2.472.482.52.48涤纶5.185.275.285.26由表4.4可以看出，添加和毛油后，纤维的打结强度有一定程度的提高，但效果不明显，随着浓度的增加，强度值变化不大。总体上说，添加油剂对纤维的打结强度的影响不大。(2)添加和毛油后钩接强度试验数据

18、如表4.5所示：表4.5 添加和毛油后钩接强度的比较浓度（%）00.982.874.656m不锈钢纤维1.521.661.721.758m不锈钢纤维1.651.781.851.8312m不锈钢短纤22.182.312.35棉纤维5.015.025.115.14涤纶10.5810.6910.8510.99由表4.5可以看出，添加和毛油后，纤维的钩接强度有一定程度的提高，但效果亦不明显，随着浓度的增加，强度值变化不大。总体上说，添加油剂对纤维的钩接强度的影响不大。(3)添加和毛油后绕针强度试验数据如表4.6所示：表4.6 添加和毛油后绕针强度的比较浓度（%）00.98%2.87%4.65%6m不锈钢纤维2.352.422.482.438m不锈钢纤维2.52.522.552.5712m不锈钢短纤2.262.212.292.28棉纤维5.175.195.245.2涤纶10.6810.71