复合结构的花式纱理论分析与实验研究 (1)

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复合结构的花式纱：理论分析与实验研究
S. Petrulyt ė
Department o f Textile Technology, Kaunas University of technology, Studentμ56, LT -3031 Kaunas, LithuaniaReceived 05 September 2002；accepted 01
December 2002
本文主要研究了复合结构的花式纱的几何模型。

花式纱具有一个多线程的复合结构，其由四部分组成：一个芯纱，两个效果纱和一个粘合纱。

由于包装轮的影响作用，使大部分产品线密度的粘合剂组分长度发生变化。

本研究的前提是假设影响复合结构花式纱的所有跨组分三纱保持圆形，而且这种形态在加工过程不发生变化。

本研究还建立了花式纱内部结构中粘合纱的带卷长度的理论分析方法。

带卷长度的理论数据同实验数据进行对比。

本文建立的方法为设计新组分的花式纱提供了进一步的数据信息。

关键词：带卷长度，复合结构，花式纱
前言
花式纱是经过纤维梳理、划线、DREF纺、气流纺纱、扭曲、纹理等处理的特殊产品，具有参差不齐的上色效果，其与传统纺纱和捻纱具的不同之处。

设计复杂的花式纱需要付出很多努力和技巧。

花式纱的组分非常广泛、结构变得越来越复杂[1-4]。

预测和分析花式纱的结构并且去设计它们，选择正确的统筹参数是非常重要的，该参数会影响花式纱的结构、几何形态和机械特性[5]。

计算机模拟被用来展示花式纱中纬线的分配效果以及其对纤维表面的影响。

它展示了模拟数字的上升趋势和压平方法。

花式纱纺制过程中的影响因素通过选择该过程中合适的空心锭主要参数进行控制。

依赖于几何性质的花式纱加工过程中的影响因素曾有研究，如空心锭的速度和效果组件的供应速度[6]。

该文献研究了基于模拟数据和机械特性的花式纱加工过程中的影响因素[7]。

在大多情况下，花式纱是由多结构元件组成的，如芯纱，效果纱和粘合纱。

核
心纱是花式纱线的基础。

效果(扭成结或环等)由效果纱构成，效果纱与芯纱粘合，使花式纱具有了更高扭曲折叠度。

这两个元件构造了了中间产品的效果，然后被粘合纱固定，修正了其效果。

花式纱新产品开发的方向为新纱线结构的研究，如改变中间效果产品的组成，一个芯纱和两个效果纱或者两个芯纱和一个效果纱。

花式纱的所有三种元件经常为单独的或者应用纺纱和扭曲的复合纱线。

复合结构的花式纱线的特征受原料种类、元件特性、元件数量等的影响，同时也受机器参数的影响[8]。

环空心锭纺纱系统生产的花式纱和创新纱线元件长度等制造参数之间的联系已被建立[9]。

文献[10]研究了捻竹节纱物理和机械的影响因素。

已经获得的结果包括尺寸面积对竹节长度的影响，扭曲值对竹节数量、竹节间距离和竹节纱破坏强度的影响。

根据花式纱线编织的要点，研究了编织原料的几何参数。

正确的预测花式纱的类型和结构，控制产品的质量，才能获得可以接受的商业回报。

该文献建立了一个模型，该模型能够预测扰乱花式纱线形态的因素和模仿影响形态的因素[11]。

文献[12]处理了花式纱线生产过程中的基本参数，这些参数包括不引用展示特殊预先选择效果纱线的实验方法。

本文提供了有四部分(一个芯纱、两个效果纱和一个粘合纱)组成的复合纱线的几何模型，并且建立了预测这种纱线中粘合纱卷长的测定方法。

通常，纱线，尤其是复合花式纱线的几何模型、结构和机械特性通过半实验的方法确定，但半实验的方法不适合设计新纱线。

理论分析方法能够避免纱线样品的制造过程，这也是它的实用性和必需性得原因。

本研究中探索不同类型复合结构纱线的新方法中，构建了描绘组件间细节的几何模型。

结果与讨论
问题的构建
目前，空心锭子包装成为了花式纱生产中的标准方法。

这个方法的基本原则为效果纱组件被交联的芯纱和粘合纱锁定。

该过程是把组件传递到下方空心锭子中心，中心处放置了粘合纱组件。

随着主轴的旋转，粘合纱就会被其他组件包裹起来了。

本研究的目的是建立一种理论分析方法，预测复合结构的花式纱中粘合组件的卷长，并对比理论计算和实验研究之间的差值。

复合结构花式纱模型的主要解释内容建立在下面的这些前提下：第一，花式纱中交叉组件芯纱和效果纱保持圆形，这种形态在加工过程不发生变化；第二，粘合纱通过拧曲在芯纱和效果纱之间影响中间产品；第三，粘合纱微小的收缩忽略不计。

第一个假设是为了和不扭曲的复丝纱进行质感上的对比区分，尤其是芯纱和效果纱为很少变形的细纱或者扭曲的复丝纱。

本研究的理论基础为花式纱的几何模型。

这个模型的构成已经很明确，它的几何性质包括由芯纱、效果纱和粘合纱组成复合花式纱，以及加工过程的工艺参数。

理论方法
组成复合花式纱的纤维和细丝可以是相同或不同的原料，颜色，长度，厚度。

很明显，花式纱的组成千变万化。

花式纱根据不同的纺织原料和工艺参数进行相应的生产。

竹节纱的加工可能是通过滚轮对的间歇性加速实现。

圈圈纱是由一个效果纱包裹在一个扭曲芯纱组成的复合纱，波浪式的加工使其表面形成循环的圈圈。

这种效果通过以不同速度向芯纱传送效果纱来实现。

结头纱顺着其长度包含突出串。

使用两对的滚轮可以独立的加工这种花式纱线。

最普遍的复合花式纱线的中间产品是有一个芯纱和两个效果纱或者一个效果纱和两个芯纱组成。

这种结构尤其用于表达富于表现力的和混搭的花式纱线的效果：捻，圈，节，螺旋，缠绕，波浪等。

图1. 环形效果的复合结构花式纱简略图
花式纱线的种类，如果是两个效果纱(或两个芯纱)的组合并且它们的直径大于粘合纱，见图1-2。

芯纱的直径L b1等于三角形的斜边长，也等于粘结剂纱
间距的中垂线长h，第二个长度等于投影渐开线p。

h的值可以在花式纱加工参数中体现：空心轴n s的速度和花式纱的传送速度v d。

所以，L b1可以通过下面的公式计算：
L b1= { p2+ ( v d /n s)2}1/2(1 )
图2. 复合花式纱线截面图：d1，d2，d3—纱线中间效果产品的直径，
d1=d2，d1＞d3；d b—粘合纱直径
指数p(图2中虚线)可以从作者给出的公式计算：
其他的参数如线性密度，芯纱，效果纱，粘合纱—T1，T2，T b，各自的和整体的密度，芯纱，效果纱，粘合纱—δ1δ2δ3。

实验研究与比较分析
采用相同的生产方法使用捻线机对复合结构的花式纱进行实验验证。

加工过程使用了带有粘合纱的空心轴。

复合结构花式纱的中间效果产品包括三种纱：一个芯纱和两个效果纱。

这些纱线包括单独或复合棉纺纱和亚麻纱线(1,3,4,6,7变量)，PA复丝纱和亚麻纱纺(2,5变量)。

选择亚麻纱线不是偶然，这种纱线不仅坚硬，而且在纺制花式纱过程中在芯纱方向上很少发生变形。

表1给出了原料和线密度。

中间效果产品两种纱的直径一致。

第三种纱(复合花式纱中芯纱的变量为1—4,6,7，第二种效果纱的变量为5)的直径较小。

工艺参数为：n s=253.3-400.0sec-1，v d=0.50-1.17m/sec。

加工过程最重要的关键点为改变空心轴转速的较长的时间间隔和花式纱的传送速度，不同的参数生产出的复合结构花式纱千差万别。

复合纱线的外观研究见图3。

外观研究表明主要影响因素为波浪线和闭合或开放的圆环。

影响因素的大小非常重要。

图3. 复合花式纱线的外观研究
复合花式纱线中粘合纱卷长的理论分析和实验研究结果对比见图4。

偏差分析见表2。

理论分析和实验研究结果对比表明，偏差范围在-4.6%(7个变量)和+14.7%(1个变量)之间。

最小偏差(+0.9%)为复合结构花式纱的第六个变量。

表
1. 复合机构花式纱的原料和线密度
花式纱种
类
复合机构花式纱的原料和线密度
芯纱
效果纱
粘合纱
第一个第二个
1
棉纺纱
11.7tex×2
亚麻纺纱
46tex
亚麻纺纱
46tex
PA复丝纱
10tex
2 PA复丝纱
10tex
亚麻纺纱
56tex
亚麻纺纱
56tex
PA复丝纱
10tex
3,4
棉纺纱
11.7tex×2
亚麻纺纱
56tex
亚麻纺纱
56tex
PA复丝纱
5tex
5 亚麻纺纱
46tex
亚麻纺纱
46tex
PA复丝纱
3.3tex
PA复丝纱
3.3tex
6,7
棉纺纱
18.5tex×2
亚麻纺纱
56tex
亚麻纺纱
56tex
PA复丝纱
5tex 表2. 粘合纱带卷长度理论值与实验值间的偏差
花式纱变量，偏差，%
1 2 3 4 5 6 7
+14.7 +13.1 +3.8 +3.8 +14.1 +0.9 -4.6
图4. 粘合纱卷长的理论分析和实验结果对比
结论
根据理论分析的结果，建立了由三种纱线组成的复合结构花式纱中粘合纱卷带长度的测定方法。

从目前的结果看，本研究的假设是可以接受的，即复合结构花式纱中交叉的三种纱线成的中间效果产品保持圆形，这种形态在加工过程中不发生变化。

目前的研究表明，影响粘合纱卷长的关键因素为：线密度，花式纱中各部分和整体密度，空心轴转速，花式纱传递速度。

实验过程的方法一致，使用空心轴捻丝机加工复合结构花式纱样品，涉及7个变量。

工艺参数为n s=253.3-400.0sec-1，v d=0.50-1.17m/sec。

中间效果产品由三种纱线组成：一个芯纱和两个效果纱。

实验结果与对比分析表明，理论分析和实验数据之间的偏差范围为-4.6%—14.7%。

最小偏差+0.9%。

在设计新的复合结构花式纱的过程中，目前的研究结果可为我们收集进一步的信息。

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