缆型纺纱线的捻度分布.pdf

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1、第3 0 卷第4 期 2 0 0 9 年4 月 纺织学报 J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 3 0N o 4 A p r 2 0 0 9 文章编号：0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 9 ) 0 4 - 0 0 3 3 0 4 缆型纺纱线的捻度分布 兰红艳，何春泉 ( 上海市毛麻纺织科学技术研究所，上海2 0 0 0 2 3 ) 摘要根据缆型纺先分柬后汇聚的成纱机制及理论力学原理分3 个部分( 交汇点、交汇点以上的纤维柬和交汇 点以下的纱线部分) 对缆型纺纱线的捻度进行探讨。分析了纱线各部分捻度产生及分布情况，得出

2、缆型纺纱线纤 维束部分捻度与纱线捻度及纤维柬本身的状态相关，纤维束上的捻度不是一个定值等结论。提出纤维束和纱线捻 度之比的规律，探讨了纤维束捻度与纱线性能的相关性，认为只有当缆型纺纱线捻度达到临界捻度时纱线综合指标 最佳。 关键词缆型纺；纤维束；纱线；交汇点；捻度 中图分类号：T S1 0 4 7文献标志码：A T w i s td i s t r i b u t i o no fs p l i t - s p u ny a r n L A NH o n g y a n ，H EC h u n q u a n ( S h a n g h a iW o o l & J u t eT e x t

3、i l es c 加缸T e c h n o l o g yR e s e a r c hI n s t i t u t e ，S h a n g h a i2 0 0 0 2 3 ，C h i n a ) A b s t r a c t 而et w i s to ft h es p l i t s p u ny a mw a ss t u d i e db yt h ep r i n c i p l eo ft h es o l o s p i n n i n ga n dm e c h a n i c a l t h e o r i e st h a th a v et h r e es

4、e c t i o n s ( c o n j u n c t i o np o i n t s ，t h ef a s e i c u l u sa b o v et h i sp o i n t ，a n dt h ey a m sb e l o w c o n j u n c t i o np o i n t s ) W ea n a l y z e dt h et w i s to ft h es p l i t - s p u ny a m s t h et w i s tp r o d u c i n ga n dd i s t r i b u t i o na l o n g t

5、 h es p l i t s p u ny a m s F i n a l l y ，w ec o n c l u d e dt h a tt h e r ea r ec o r r e l a t i o nb e t w e e nt h et w i s to ff a s c i c u l u s ，t h et w i s t o fy a m s a n dt h ec o n d i t i o no ft h ef a s c i c u l u s W ea l s oc o n c l u d e dt h a tt h et w i s to ft h ef a s

6、c i c u l u si Sn o taf i x e d v a l u ea n dS Oo n A n d ，f r o mt h ea n a l y s i so ft h et w i s tf o rt h ec o n j u n c t i o np o i n t si nt h es p l i t s p u ny a r n ，w e b m u g l l tf o r w a r dt h e r u l e sc o n c e r n i n gt h er a t i oo ff a s c i c u l u st oy a mt w i s t A

7、n d ，T h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nt h e t w i s to ff a s c i c u l u sa n dt h ef i b e r s c a p a b i l i t yw a si n v e s t i g a t e d ，p o i n t i n go u tt h a to n l yw h e nt h et w i s to fs p l i t s p u n y a ma r ei nc r i t i c a lv a l u e t h ei n d e xo fy a mw i l lb et

8、h eb e s t K e yw o r d ss p l i t - s p u n ；f a s c i c u l u s ；y a m ；c o n j u n c t i o np o i n t s ；t w i s t 缆型纺是一种基于环锭纺的新型纺纱技术，它 是在细纱机前钳口处放置一个分割轮，将经过牵伸 的纤维须条分割成若干股纤维柬。每股纤维束在纺 纱加捻力的作用下，先是环绕自身的轴心旋转，接着 所有的纤维柬汇聚在一起围绕纱线的中心旋转加捻 成纱。纱线的结构影响着纱线的性能，缆型纺纱线 有着不同于环锭纱线的结构，缆型纺纱线的抗起球、 耐摩擦性能明显优于传统的环锭细纱。赛络纺

9、( s i r o s p u n ) 也是一种先有纤维束旋转，再有纱线加捻 的纺纱技术。有关赛络纺纱捻度的讨论已有很多报 道【2 圳，但赛络纺纱线捻度研究中的某些成果不能 应用于缆型纺的捻度分析。虽然缆型纺的若干股纤 维束从理论上最终也可以转化成2 股纤维束，但缆 型纺的纤维束和纱线轴线夹角不像赛络纺那样对 称，纤维束的位置、大小也不像赛络纺那样固定。从 某种意义上说，赛络纺的纤维束是恒定的，而缆型纺 的纤维束是变化的。有关缆型纺纱线捻度的研究至 今未见报道。缆型纺在加捻过程中，纤维束与纱线 的加捻方法，纤维束上捻度与纱线捻度的相关程度 以及纤维束捻度的特性对纱线性能的影响等问题都 有必要进

10、行研究，本文针对上述问题进行探讨。 1力学分析 假设缆型纺的分割轮将前罗拉出机须条分成 4 股纤维束，纺纱过程4 股纤维束在某一瞬时交汇 收稿日期：2 0 0 8 0 4 2 1修回日期：2 0 0 8 一1 2 一 作者简介：兰红艳( 1 9 r 7 7 一) ，女，硕士。主要研究方向为新型纺纱技术厦纺织新材料。E m a l l ：e d l a n 2 0 0 3 h o t m a i l o o m 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 3

11、 4 纺织学报第3 0 卷 点加捻成纱，纱线和所有的纤维束处于平衡位置，纤 维束和纱线符合以下2 个力学关系式“ 】，即 F = c o s 0 14 - 厶c o s 0 24 - 厶c o s 0 34 - 丘c o s 0 4 ( 1 ) 1 M = m I c o s 0 I4 - d ls i n 0 I4 - m 2 c o s 0 2 q - o 1 1 寺厶d 2 s i n 0 2 + m 3 c o s 0 34 - 寺正d 3 s i n 0 34 - 1 m 4 c o s 0 4 + 黾d 4s i n 0 4 ( 2 ) 式中：F 为纱线的张力，N ；肘为纱线的扭矩

12、，N m ； 以、六、工分别为交汇点以上各纤维柬所受的张 力，N ；m 。、m ：、m ，、m 。分别为交汇点以上各纤维束 的扭矩，N m ；d 。、d ：、d ，、d 。分别为各纤维束的直 径，m ；0 。、0 ：、0 ，、0 。分别为各纤维束和纱线轴线的 夹角，( o ) ，缆型纺力学原理如图l 所示。 图1 缆型纺力学原理 F i g 1 M e c h a n i c a lt h e o r yo fs p l i t - s p u n 式( 1 ) 的物理意义是每个纤维束上都受到张力 的作用，其大小与纤维束本身及其和成品纱线轴线 的夹角相关，所有纤维束上的张力之和等于纱线所 受的

13、张力。式( 2 ) 的物理意义是纱线加捻时，交汇点 以上的每股纤维束都有2 种运动，一种是纤维束绕 本身轴线的转动，另一种是纤维束绕纱线轴线做回 转运动。第1 种运动使纤维束有一定的捻回，第 2 种运动使有一定捻回的纤维束合股成纱线。 2 捻度分布 基于上述力学分析，由于缆型纺同时存在着各 分股纤维束加捻和纱线加捻2 种运动，因此，缆型纺 纱线的捻度分布必须先分步考察后再综合分析，而 不能简单套用传统环锭纺纱中关于捻度分布的理 论。下面就缆型纺纺纱时3 个部分即交汇点、交汇 点以上的须条分股纤维束以及交汇点以下纱线捻度 分布的情况进行探讨。 2 1 交汇点捻度分析 随着纺纱卷绕运动的进行，原本

14、各自分离带有 一定捻回的纤维束将汇聚于一点，该点为交汇点，也 是力的平衡点。根据纺纱力学的概念，该交汇点可 以视为阻捻点。有关资料陋。9 3 显示，在纤维束截面 理想的状态下，交汇点纤维束的捻度和成品纱捻度 存在下列关系 下一 堡一一 1 。一1 + ( 兀d r ) 2 、。7 式中：t 为纤维束的捻度，捻m ；L 为纱线的捻度， 捻，m ；d 为纤维束的平均直径，m 。 很明显，纤维束在交汇点的捻度不但与成品纱 的捻度有关，还与纤维束本身的直径有关。为了更 直观地说明问题，假设纱线的直径为0 2n l m ，平均 分成4 个纤维束，每个纤维束的直径为0 0 5n 珊，若 纱线的捻度范围在1

15、 0 0 9 ( D O 捻，m 之间，根据 式( 3 ) 计算的数据，纤维束和纱线捻度的对应关系如 图2 所示，纤维柬和纱线捻度之比如图3 所示。 1 0 02 1 0 04 1 0 06 1 0 08 1 0 0 纱线捻度，( 捻m 一1 ) 图2 纤维束捻度分布 F i g 2 C o r r e l a t i o nb e t w e e nf i b e rb u n d l ea n dy a r nt w i s t 由图2 可见，在纱线捻度较低阶段，交汇点纤维 束捻度随着纱线捻度的增加而增加，但到达某一点 后，随着纱线捻度的增加，纤维束上的捻度逐渐减 少。而纤维柬与纱线的捻度

16、之比随着纱线捻度的增 加而逐渐减少，见图3 。纱线直径为0 3 2n w f l 时，也 有类似的情况。但直径大的纤维束其捻度的峰值相 对较低，纤维束与纱线的捻度之比也相对较低。 由以上数据分析可知，在常用的纺纱捻度范围 内，缆型纺纱线中纤维束捻度随纱线捻度的增加而 姗 黜 姗 咖 湖 蝴 湖 o 3 3 2 2 l I 阜辍一、魁籀梃姑虫 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第4 期兰红艳等：缆型纺纱线的捻度分布 3 5 茁 魁 魍 繇 套 肝 镁

17、斌 蒜 图3 纤维柬和纱线捻度之比 F i g 3 R a t i oo ff i b e rb u n d l ea n dy a mt w i s t 增加，而纤维束与纱线的捻度比在逐渐下降。纱线 捻度相同时，纤维束直径大的其捻度较小，而纤维束 直径相对小的其捻度较大。这个特性对于缆型纺装 置的设计有一定的参考意义。 2 2 交汇点以上须条部分纤维束捻度分析 交汇点以上须条部分纤维束是指从纱线交汇点 到前罗拉钳口之间的纤维柬，需要指出的是这部分 纤维束的直径和位置不是绝对固定的，这是缆型纺 纱技术的一个主要特点。在纺纱过程中，纤维须条 在前钳口有一定的横向游动，在这个分割槽中的纤 维后端可

18、能随着须条的游移进入另一个分割槽，而 缆型纺分割轮上过渡段的设置给须条纤维束的组 合、分劈和变化提供了有利的条件，因此，交汇点以 上纤维束的组成、形状、直径及其位置都在不停的变 化，甚至出现这部分纤维束消失的同时另一部分纤 维束又生成的情况。显然，只有当纤维束存在的时 间足够长，纤维束上才有捻度存在。如果纤维束存 在的时间小于捻回上传所需要的时间，那么该纤维 束上的捻度就基本为零。 2 2 1 纤维束的捻度计算 假设交汇点以上的某一纤维束存在的时间足够 长并且相对稳定，交汇点纤维束的转动扭矩将沿纤 维束的轴心向上传递，使该纤维束有一定的捻度，但 其值也很难计算。利用材料力学可计算纤维束上的 扭

19、角1 0 1 d O ：百M d x( 4 ) w 式中：d O 为纤维束上长度为d 髫的两横截面间的扭 转角度，( o ) ；d x 为纤维束片段长度，m ；M 为纤维束 的截面扭矩，N m ；G 为纤维束剪切弹性模量，N m 2 ； ，为纤维柬截面的转动惯性矩，o 。 2 2 2 纤维束捻度的变化趋势 各股纤维束的旋转加捻力，归根结底是源于纱 线的加捻力。根据捻度传递理论，离交汇点越近，捻 回越多，捻回数随离交汇点距离的增加而逐渐减少。 显然，前钳口处的纤维束端捻回数最少，甚至趋于 零。纤维束上的张力限制了捻回的上传，每股纤维 束上的捻回随着该纤维束和纱线轴线夹角的不同变 化着。 2 3

20、缆型纺成品纱线的捻度分析 2 3 1 缆型纺纱线中纤维结构 纤维束在交汇点获得捻度之后进入成品纱线， 但由于纤维束的不稳定性，缆型纺成品纱中没有连 续的纤维束形成的单纱，只有一截一截或长或短带 有一定捻度的纤维束段相互牵连着的三维纤维网 络。也就是说，纤维束并不是单独存在贯穿整个纱线 以至可以像股线中的单纱那样可以分离出来，纤维束 上下两端都与其他纤维纠缠在一起的，缆型纺纱线中 只有呈线段状的、有捻的纤维束段，而没有单纱。 2 3 2 缆型纺纱线中具体纤维束段的理论捻度 带有一定捻度的纤维束段，既有交汇点处获得 的捻度，也有纱线加捻时( 公转) 所带来的捻度，这 2 个捻的方向一致，因此纤维束

21、段上的捻度是两者 的叠加。这些纤维柬段围绕着纱线的轴线呈圆柱形 螺旋状，而它的捻度为 t = t o + T pC O S 2 卢 ( 5 ) 式中：t 。为纤维束本身的捻度，捻m ；L 为纱线的捻 度，捻m ；口为纤维束轴线和纱线轴线之间的夹 角，( o ) 。 2 3 3 缆型纺成品纱线的捻度 纱线的实际捻度为缆型纺成品纱线的捻度，理 论计算方法即为：钢丝圈转速前罗拉线速。 2 4 临界捻度和纤维束捻度 很显然，提高纤维束上的捻度对于提高纱线的 强力和减少毛羽是非常重要的，文献 1 认为缆型纺 纱线存在着临界捻度。当纱线的捻度接近临界捻度 时，缆型纺纱线的综合性能最好，而达不到或超越这 个

22、临界捻度时，纱线的综合性能都变差。缆型纺纱 线的综合性能涉及纱线的耐摩擦抗起球性能、纱线 强力伸长等一系列物理指标。所谓的缆型纺临界捻 度，实际上是所有纤维束均获得捻度以及这些捻度 和纱线捻度之比的一个平衡点。这个结论意味着如 果原料相对长，纤维束相对稳定，纤维束上的捻度大 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 3 6 纺织学报第3 0 卷 一些，缆型纺纱线的质量就好一些。当然纤维柬上 的捻度不是越多越好，捻度越高其扭矩越大，当扭矩 大于纤维束本身能承受

23、的扭矩时，纤维束就会断裂。 3结论 1 ) 采用缆型纺技术纺纱时，纤维束存在时间的 长短决定其是否带有一定的捻度。纤维束存在的时 间足够长，纤维束上会有一定的捻度，该捻度随着纤 维束本身直径、截面形状、纤维束刚度、纤维束与成 品纱线夹角的变化而变化。 2 ) 在纤维束形状、位置等因素都理想的状态下， 纤维束捻度随着纱线捻度的增加而增加，但捻度达 到某一值后，纤维束上捻度随纱线捻度的增加而逐 渐减少。纤维束与纱线捻度之比，随着纱线的捻度 增加而逐渐下降。 3 ) 纤维束段的捻度为纤维束本身捻度和纱线捻 度的叠加。 4 ) 缆型纺纱线是一种类似网状结构的纱线，无 法用传统的方法测得其捻度。 参考文

24、献： 1 何春泉缆型纺纱技术 J 毛纺科技，2 0 0 3 ( 1 ) ： 2 5 2 8 H EC h u n q u n n C a b l e s p u nt e c h n o l o g y J W o o lT e x t i l e J o u r n a l ，2 0 0 3 ( 1 ) ：2 5 2 8 2 张迸武赛络纺纱线捻度结构分析 J 】棉纺织技术， 2 0 0 6 ，3 4 ( 7 ) 4 0 0 4 0 3 Z H A N GJ i n v r u A n a l y s i so f t w i s ts t r u c t u r eo fs i r os p

25、 i n n i n g y a r n J C o t t o nT e x t i l eT e c h n o l o g y ，2 0 0 6 ，3 4 ( 7 ) ： 4 0 0 一加3 3 陈怀智再论赛络纺纱线的捻度 J 毛纺科技， 2 0 0 0 ( 4 ) ：1 4 1 9 C H E NH u a i z h i A g a i l Id i s c u s s i o no nt w i s to fs i r o - s p u n y a r n J w lT e x t i l eJ o u r n a l ，2 0 0 0 ( 4 ) ：1 4 1 9 4 毛雷，邢

26、明杰，窦玉坤赛络纺纱的纱线特点及产品开 1 0 发 J 济南纺织化纤科技，2 0 0 6 ( 1 ) ：2 4 2 5 M A OL e i ，X I N GM i r 唱j i e ，D O UY u k u n C h a r a c t e r i s t i c sa n d p r o d u c td e v e l o p m e n to fs i r o - s p u ny a m J J i n a nT e x t i l e F i b e r T e c h n o l o g y ，2 0 0 6 ( 1 ) ：2 4 2 5 张同华，韩光亭，王成君，等关于赛络纺

27、纱线捻度的 探讨 J 青岛大学学报，2 0 0 3 ，1 8 ( 4 ) ：1 4 1 6 Z H A N GT o n g h u a ，B A NG a a n g t l n g 。W A N GC h e n 6 u n ，e ta 1 D i s c u s s i o no nt w i s to fs i r o - s p u ny a m J J o u r n a lo fQ i n g d a o U n l v e m i t y ，2 0 0 3 ，1 8 ( 4 ) ：1 4 一1 6 毕松梅，吴心红，方宏S i r o s p u n 纺单纱纱线结构和捻 度分布的

28、分析 J 纺织学报，2 0 0 0 ，2 1 ( 5 ) ：2 8 9 2 9 2 B IS o n g m e i ，W UX i n h o n 8 ，F A N GH o n g A n a l y s i so fs t r u c t u r e o fs i r e s p n ns i n g l ey a ma n dt w i s td i s t r i b u t i o n J J o u r n a lo f T e x t i l eR e s e a r e h ，2 0 0 0 ，2 1 ( 5 ) ：2 8 9 2 9 2 魏铭森，季涛，陈蓉娟赛络纺加捻过程的

29、理论分 析 J 纺织高校基础科学学报，1 9 9 9 ，1 2 ( 2 ) ：1 6 6 1 6 9 W E IM i n g s e n ，J 1T a o ，C H E NR o n g j u a n T h e o r e t i c a la n a l y s i s o nt h et w i s t i n gp r o c e s so ft w o - s t r a n dy a r ns p i n n i n g J B a s i c S c i e n c e sJ o u r n a lo fT e x t i l eU n i v e r s i t i e

30、s ，1 9 9 9 ，1 2 ( 2 ) ： 1 6 6 一1 6 9 魏铭森，季涛，陈蓉娟双纱纺成纱机理的理论分 析 J 南通工学院学报。1 9 9 7 ，1 3 ( 3 ) ：6 6 7 0 W E IM i n g s e n ，J IT a o ，C H E NI t o r I g j u 锄At h e o r e t i c a l a n a l y s i s o ft h et w i s d n g p r o c e s s o ft w o - s t r a n d y a r n s p i n n i n g J 。J o u r n a lo fN a n

31、t o n gI n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y ， 1 9 9 7 ，1 3 ( 3 ) ：6 6 7 0 蔡智杰，苗盂河，毛立民，等双纱纺成纱区几何状态 和单纱捻度的试验研究 J 中国纺织大学学报， 1 9 9 3 。1 9 ( 5 ) ：9 5 9 8 C A IZ h i j i e ，M I A OM e n g h e ，M A OL i m i n ，e ta 1 A n e x p e r i m e n t a l s t u d y o ft h et w o - s t z a n d y a r ns p i n n i n

32、 g g e o m e t r y J J o u r n a lo fC h i n aT e x t i l eU n i v e r s i t y ，1 9 9 3 ， 1 9 ( 5 ) ：9 5 9 8 张文赓，陈铭右，丁寿基，等加捻过程基本理论 M ，2 版j E 京：纺织工业出版社，1 9 8 5 ：3 4 3 5 Z H A N GW e n g e n g ，C H E NM i n g y o u ，D I N GS h o u j i ，e ta 1 B a s i cT h e o r yf o rT w i s t i n gP r o c e s $ M 2 n dE d i t i o n B e i j i n g ：T e x t i l eI n d u s t r yP r e s s 1 9 8 5 ：3 4 3 5 ，J，J 1 J ，1 J 1 J 5 6 7 8 9 r L f L r L r L r L 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark