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　1、總牽伸倍數(shù)和紡紗速度對(duì)紗線結(jié)構(gòu)和性能的影響

　　噴氣紡是最具發(fā)展前景的新型紡紗技術(shù)之一。它紡制的所謂包纏紗是由外部的包纏纖維纏繞于平行芯纖維形成的。噴氣紡紗機(jī)的類型有單噴嘴型(如東麗AJS)和雙噴嘴型(如MJS)，后者在紡織工業(yè)中的應(yīng)用更為廣泛。噴氣紡紗機(jī)能以高達(dá)400m／min的速度紡制細(xì)特紗，與環(huán)錠紡和轉(zhuǎn)杯紡系統(tǒng)相比具有相當(dāng)?shù)母?jìng)爭(zhēng)力。但由于噴氣紗織物手感較為粗糙，故該技術(shù)并沒(méi)有被普遍采用。

　　噴氣紡是一項(xiàng)新的技術(shù)發(fā)明，因此，研究不同紡紗條件和工藝參數(shù)對(duì)噴氣紗結(jié)構(gòu)和性能的影響很有必要。大量文章僅對(duì)機(jī)器的總體變量進(jìn)行研究，但在總牽伸倍數(shù)對(duì)噴氣紡腈綸紗的結(jié)構(gòu)和性能影響方面的研究不多。此外，紡紗速度也是影響紗線結(jié)構(gòu)和性能的重要因素。本文研究了噴氣紡腈綸紗的總牽伸倍數(shù)和紡紗速度對(duì)紗線結(jié)構(gòu)和性能的影響，并給出了研究結(jié)果。

　　2、原料和方法

　　以腈綸纖維(51mm×1.5d)為原料，以不同的紡紗速度和總牽伸倍數(shù)，在村田MJS-802噴氣紡紗機(jī)上紡制14.76tex的噴氣紗。在18組試驗(yàn)中，一批試樣保持后區(qū)牽伸倍數(shù)不變，為4.85，而改變總牽伸倍數(shù)。另一批試樣保持主牽伸倍數(shù)不變，為44.87，而改變后區(qū)牽伸倍數(shù)。噴氣紡紗前的準(zhǔn)備工序包括在MMC梳棉機(jī)上梳棉和Laksh.miRieterD02S并條機(jī)上的三道并條工序。熟條的線密度作相應(yīng)調(diào)整，以符合在噴氣紡紗機(jī)上要求的牽伸倍數(shù)，分別為150，175，200。在開(kāi)清階段混入約占總重1%的有色纖維作為示蹤纖維。

　　取500mm長(zhǎng)的試樣、200mm／min的伸長(zhǎng)率，在Instron強(qiáng)力試驗(yàn)機(jī)上測(cè)得紗線強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)；紗線不勻率和紗疵數(shù)在Uster均勻度試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試；撓曲剛度采用圈狀法在一臺(tái)重量加權(quán)的環(huán)錠紗硬挺度試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試；長(zhǎng)度≥3mm的毛羽在Zweigle毛羽測(cè)試機(jī)上測(cè)出。紗線耐磨性通過(guò)一臺(tái)Universal磨損儀測(cè)出。紗線直徑、纖維長(zhǎng)度和芯纖維及包纏纖維的數(shù)量則是通過(guò)研究連續(xù)紗線長(zhǎng)度內(nèi)的100根示蹤纖維的位置觀測(cè)得出。

　　3、結(jié)果和討論

　　高速紡紗時(shí)，前羅拉鉗口處的氣流造成邊緣紗線脫離主纖維束，從而使纖維自由端形成更長(zhǎng)的包纏纖維。同時(shí)還觀察得出：每mm包纏紗圈數(shù)隨紡紗速度的提高而減少。紡紗速度提高，包纏纖維增長(zhǎng)，因此每mm紗圈數(shù)減少。從表2還可以看出：隨著紡紗速度的提高，包纏纖維的數(shù)量增多而芯纖維的數(shù)量減少。

　　紡紗速度的提高，以及前羅拉速度的加快使得邊緣纖維被更好地分離，導(dǎo)致出現(xiàn)更多的邊緣纖維，由此產(chǎn)生更多的包纏纖維。高速紡紗還會(huì)引起氣圈作用，造成更多的纖維脫離主纖維束，增加了包纏纖維的百分比。

　　紗線覆蓋系數(shù)起先隨紡紗速度增至190m／min而增加，接著又隨紡紗速度的繼續(xù)提高而減小。開(kāi)始時(shí)紗線覆蓋系數(shù)隨紡紗速度增至190m／min而增加，可能是由于更多邊緣纖維的形成使包纏纖維的數(shù)量增加。但是紡紗速度增至190m／min以上后，每mm紗圈數(shù)減少，因此出現(xiàn)了更多芯纖維暴露的紗線結(jié)構(gòu)。同樣，紡紗速度對(duì)紡紗三角區(qū)的紡紗張力也大有影響。

　　Grosberg等發(fā)表的文章認(rèn)為：紡紗速度提高，當(dāng)紗線張力較低時(shí)會(huì)形成氣圈。低張力時(shí)氣圈會(huì)增大，紡紗區(qū)的低張力導(dǎo)致紗線結(jié)構(gòu)的緊密度減小。本文的研究表明：紡紗速度改變時(shí)，紗線直徑隨之變化的趨勢(shì)也支持這個(gè)假說(shuō)。表3顯示了紡紗速度對(duì)紗線張力特性的顯著影響。由表可知：當(dāng)紡紗速度達(dá)到190m／min時(shí)，紗線強(qiáng)度最大。隨著紡紗速度繼續(xù)提高到190m／min以上時(shí)，紗線強(qiáng)度降低。紗線強(qiáng)度增大是因?yàn)榧徏喫俣鹊奶岣呤拱p纖維數(shù)量增加，纖維長(zhǎng)度增加，紗線覆蓋系數(shù)提高。紡紗速度繼續(xù)增至190m／min以上后紗線強(qiáng)度減小是因?yàn)閱挝婚L(zhǎng)度中包纏纖維的減少、紗線覆蓋系數(shù)減小。

　　隨著紡紗速度的提高，紗線斷裂伸長(zhǎng)不斷增加，然而，紗線強(qiáng)度、紗線覆2.78蓋系數(shù)等先是增大再為減小。因此，對(duì)紗線斷裂伸長(zhǎng)變化趨勢(shì)的解釋是關(guān)鍵。因?yàn)閲姎饧営善?.81行(或幾乎平行)的芯纖維及連續(xù)(或間斷)的均勻(或不勻)的包纏纖維組成，除了產(chǎn)生滑移外，紗芯伸長(zhǎng)變化的可能性很小。在外力作用下，如果包纏纖維斷裂或是位置調(diào)整而夾持不住紗芯，紗芯就會(huì)產(chǎn)生滑移。因此開(kāi)始時(shí)斷裂伸長(zhǎng)的增加可能是由于紗線覆蓋系數(shù)增大，約束了紗線運(yùn)動(dòng)。這樣紗線變長(zhǎng)，紗線的斷裂伸長(zhǎng)繼續(xù)增加可能是由于紗線形成的重新調(diào)整過(guò)程的開(kāi)始，直到紗線完全斷裂為止。

　　撓曲剛度與紗線在彎曲中運(yùn)動(dòng)的自由程度緊密相關(guān)。隨紡紗速度提高并增至190m／min時(shí)，紗線覆蓋系數(shù)增大，紗線結(jié)構(gòu)緊密度增加；這樣，紗線在彎曲中的運(yùn)動(dòng)受阻，從而導(dǎo)致?lián)锨鷦偠仍龃?。紡紗速度繼續(xù)增至190m／rain以上后，紗線的緊密度降低，運(yùn)動(dòng)變得自由，紗線也更易彎曲，所以紡紗速度很高時(shí)撓曲剛度減小。開(kāi)始時(shí)耐磨度增加可能是由于紗線的結(jié)構(gòu)緊密。因?yàn)榫o密的紗線結(jié)構(gòu)延遲了磨損時(shí)芯纖維的暴露，這樣需要更多的循環(huán)次數(shù)才能使紗線斷裂。但速度很高時(shí)，因?yàn)榧喚€覆蓋系數(shù)變小，表層纖維極易磨損掉，這樣芯纖維很容易暴露而成為磨損表面。因此，紡紗速度繼續(xù)提高時(shí)，耐磨度降低。

　　隨著紡紗速度的提高，毛羽數(shù)急劇增加。當(dāng)速度增至對(duì)加捻運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生影響時(shí)，更多的纖維從中心纖維束中脫離，從而產(chǎn)生更多的突出端。這種纖維接著就形成了毛羽。由表4可看出：紡紗速度的提高使紡制的紗線變細(xì)，但同時(shí)惡化了條干均勻度。這是因?yàn)榧徏喫俣忍岣?，前羅拉轉(zhuǎn)速增加，氣流浮動(dòng)加劇了對(duì)前羅拉后部纖維的干擾。另外可以看出：盡管單項(xiàng)紗疵指標(biāo)，即千米細(xì)節(jié)、粗節(jié)和棉結(jié)數(shù)與不勻率u%值遵循不同的變化趨勢(shì)，但總紗疵與不勻率U%值的變化趨勢(shì)一致。

　　4、總牽伸倍數(shù)的影響

　　本文的研究表明：在分別保持后區(qū)牽伸和主牽伸倍數(shù)不變的兩組試驗(yàn)中，總牽伸倍數(shù)對(duì)紗線結(jié)構(gòu)和性能的影響相似。表2顯示了纖維長(zhǎng)度隨總牽伸倍數(shù)的增加而增加，總牽伸倍數(shù)高能夠很好地拉伸纖維，產(chǎn)生高質(zhì)量的纖維定向，從而增加了纖維長(zhǎng)度。每mm紗圈數(shù)隨總牽伸倍數(shù)的增加而減少，這也是因?yàn)榘p纖維長(zhǎng)度的增加?？偁可毂稊?shù)增加，芯纖維的數(shù)量減少，而包纏纖維的數(shù)量增多。牽伸倍數(shù)高時(shí)，由于喂入條子的厚度增加，牽伸區(qū)的纖維分布大。這有助于邊緣纖維的形成，從而產(chǎn)生更多的包纏纖維。

　　Chasmawala等的觀點(diǎn)也支持了這個(gè)發(fā)現(xiàn)。表3顯示隨總牽伸倍數(shù)由150增至200，紗線覆蓋系數(shù)增大。這是因?yàn)楦弑稜可煨纬筛嗟陌p纖維，增大了對(duì)平行芯纖維的徑向壓力，從而形成更為緊密的紗線結(jié)構(gòu)。同時(shí)，高倍牽伸時(shí)芯纖維排列更加整齊，這也增加了紗線覆蓋系數(shù)?？偁可毂稊?shù)對(duì)紗線強(qiáng)度有明顯的影響。從表3可明顯看出：紗線強(qiáng)度隨總牽伸倍數(shù)的增加呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。隨著牽伸倍數(shù)增加，芯纖維的數(shù)量減少，而包纏纖維的數(shù)量增多。因?yàn)樵趪姎饧徶?，芯纖維沒(méi)有有效的移動(dòng)，為了承受外部載荷，內(nèi)層纖維摩擦所需的橫向力來(lái)自包纏纖維。橫向力隨著包纏纖維的增多而增大，所以在高倍牽伸時(shí)，紗線強(qiáng)度增大。同樣，因?yàn)楦弑稜可鞎r(shí)纖維長(zhǎng)度增加，內(nèi)層纖維摩擦力增大，承載時(shí)對(duì)滑移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生更大的阻力。紗線覆蓋系數(shù)隨牽伸倍數(shù)的增大而增大，這也符合以上強(qiáng)度的變化趨勢(shì)。至于紗線的斷裂伸長(zhǎng)，隨總牽伸倍數(shù)的變化也表現(xiàn)出了不同的數(shù)值。觀察得出：高牽伸倍數(shù)使斷裂伸長(zhǎng)值變大。紗線斷裂伸長(zhǎng)變化的這種現(xiàn)象也可由上述因素來(lái)解釋。

　　隨著形成包纏纖維數(shù)量的增加及頭端自由纖維伸長(zhǎng)(即包纏纖維的長(zhǎng)度伸長(zhǎng))，內(nèi)層纖維的抱合力增大，芯纖維所受橫向力增大，約束了芯纖維的自由運(yùn)動(dòng)并增加了紗線的撓曲剛度。紗線耐磨度隨總牽伸倍數(shù)的增加呈增大趨勢(shì)。包纏纖維數(shù)量和長(zhǎng)度的增加形成了更為緊密的紗線結(jié)構(gòu)，并在磨損中覆蓋住芯纖維，使紗線耐磨度增大。

　　隨著總牽伸倍數(shù)增至175，紗線毛羽先是增多，后隨著牽伸的繼續(xù)增大，即表4中總牽伸倍數(shù)變化而保持后區(qū)牽伸倍數(shù)不變時(shí)，紗線毛羽減少。前半時(shí)期紗線毛羽的增多可能是由于有更多的包纏纖維形成。但隨著包纏纖維數(shù)量上升至一定值以上時(shí)，它們包住了紗線，阻礙了紗線末端的突出，從而減少了毛羽。在總牽伸倍數(shù)變化而保持主牽伸倍數(shù)不變時(shí)，紗線毛羽不斷減少。這可能是因?yàn)榘p纖維產(chǎn)生了更好的束縛效果。

　　牽伸倍數(shù)增大后，因?yàn)槲谷藯l子厚度增加，自輸出羅拉輸出的纖維分布更寬。在主牽伸區(qū)的邊緣或外表纖維產(chǎn)生了不確定或未受控制的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致不勻率增大。高倍牽伸產(chǎn)生包纏纖維的數(shù)量增加對(duì)紗線不勻的不利影響還體現(xiàn)在它加劇了紗線短片段不勻率的形成。另外觀察得出總紗疵和不勻率U%值具有相同的變化趨勢(shì)。

　　5、結(jié)論

　　(1)隨著總牽伸倍數(shù)和紡紗速度的提高，纖維長(zhǎng)度增加，而每mm紗圈數(shù)與上述參數(shù)呈相反的變化趨勢(shì)。

　　(2)隨著總牽伸倍數(shù)和紡紗速度的提高，芯纖維數(shù)量減少，而包纏纖維數(shù)量增加。

　　(3)紡紗速度從170m／min增至190m／min時(shí)，紗線覆蓋系數(shù)增大，然后隨紡紗速度的繼續(xù)增大而減??；紗線覆蓋系數(shù)隨著總牽伸倍數(shù)的增加而不斷減小。

　　(4)紗線強(qiáng)度、撓曲剛度和耐磨度與紗線覆蓋系數(shù)有直接關(guān)系。

　　(5)提高紡紗速度和增大總牽伸倍數(shù)導(dǎo)致紗線斷裂伸長(zhǎng)增加。

　　(6)提高紡紗速度和總牽伸倍數(shù)對(duì)條干均勻度的削弱作用很小。紗線毛羽隨紡紗速度的提高而增多。

　　設(shè)置最佳組合的噴氣紡機(jī)參數(shù)，能獲得具備一些優(yōu)良特性和較少不利性能的紗線。這些參數(shù)可以根據(jù)MJS紗線的最終用途來(lái)選擇。