高强低伸长涤纶长丝包芯复合纱的纺制及其结构与性能【开题报告】

毕业设计开题报告

纺织工程

高强低伸长涤纶长丝包芯复合纱的纺制及其结构与性能

一、选题的背景、意义

当今，人们对纺织品的要求向实用化、功能化、舒适化、智能化、个性化、多彩型、时尚化、环保型方向发展。纺织品的功能性和舒适性相结合是纺织品发展的必然趋势。天然纤维织物虽然穿着舒适、手感柔和、亲和力强，但制成的服装易皱易缩，穿着料理困难，不符合快节奏生活的要求。织物的形状保持性和记忆功能，尤其是高支面料的生产一直是困扰其发展的问题。为解决这一问题，人们的注意力由后整理工艺逐渐转向构成织物的纱线上来。而通过改变纱线的结构和组分的构成是一个重要研究方向。80年代初，包芯纱纺纱技术作为一种复合纺纱方法得到充分的发展,这种纱线一般是以化纤长丝为芯丝，天然纤维为包覆纤维纺制。可以通过在传统的环锭细纱机上添加导丝机构和张力控制装置进行纺纱[3]。

包芯复合纱利用一般环锭细纱机，另外加装长丝退绕装置、张力控制装置，将长丝由前罗拉后方喂入短纤须条的中心位置，然后加捻成纱。粗纱按常规的方式喂入、牵伸。包芯纱的芯组分和外包组分不同，一般外包短纤维，纱芯为长丝或短纤纱。本次研究采用高强低伸长涤纶长丝与棉的包芯复合纱为研究对象。另外，利用摩擦纺或喷气纺也可以纺制包芯纱。

纱线的性能[5]不仅取决于组成纤维的性能，还取决于成纱工艺与纱线的结构。长丝短纤复合纱(Composite YarnConsisted ofFilaments and Staple Fibers)同时具有长丝和短纤的优点。具有较强的强伸性，强力不匀小；具有天然短纤的外观，条干不匀小，耐磨性能好。另外，可以利用复合纺纱方法纺制高支纱，生产高档服饰面料。其具有的优良性能受到普遍关注。但是，复合纱由于其纺纱方法的不同，决定了其纱线结构存在很大差异。这种结构的差异势必影响其构成的纱线和织物的性能。例如，织物的强伸性主要取决于纱线的拉伸性能，而影响纱线拉伸性能的主要因素为纱线的结构和纤维原料的特性。用芯鞘型长丝／短纤复合纱为原料，将短纤和长丝织物的风格优点揉为一体，提高了织物的强伸度和模量、悬垂性、保形抗皱性，纱线本身具有的特性使得面料和服装具有永久的尺寸稳定性、免烫、洗可穿性能；由棉短纤作皮层的复合纱使得织物具有短纤织物的外观，织物染色容易，面料和服装具有天然短纤织物的手感、蓬松性、吸湿透湿性及亲合力。

二、相关研究的最新成果及动态

利用一般环锭细纱机[2]，另外加装长丝退绕装置、张力控制装置，将长丝由前罗拉后方喂入短纤须条的中心位置，然后加捻成纱，粗纱按常规的方式喂入、牵伸。包芯纱的芯组分和外包组分不同，一般外包短纤维，纱芯为长丝或短纤纱。另外，利用摩擦纺或喷气纺也可以纺制包芯纱。

包芯纱分为硬式包芯纱和软式包芯纱两种。前者芯纱为一般的长丝，后者为弹性长丝。纺制包芯纱时，虽然将长丝对准短纤须条的中心位置，但是受到牵伸机构、纤维转移的影响，成纱时长丝的位置仍然可能有变化。如果芯组分偏移过多，会影响纱线的染色性能和强伸性等。

传统环锭纱线结构：传统的环锭纱中纤维基本上呈螺旋状排列，由于存在加捻三角区，纤维不能全部被捻到纱体中去，很多边缘纤维一端在纱体内，另一端伸到纱条外形成毛羽。所以虽然环锭纱的结构紧密，但是表面无序，光洁度差。

在环锭纺纱机上．经牵伸后，由于加捻力矩的作用，由前罗拉输出的须条产生了细颈化现象。在“加捻细颈区”内，单根纤维的运动是由须条的移动、加捻效应的转动和须条内部的纤维流动三者构成的复合运动。在该区域内纤维集合体具有较复杂的转移规律和不同的配列、取向趋势。建立三维模型进行运动学分析，可知：①由于加捻力矩的作用，“加捻细颈区”内须条截面由扁平形转变为圆形；在形成结构稳定的细纱前，不同位置的纤维的排列取向趋势不同，即位于须条边缘的外层纤维相互靠近。位于须条中央区域的外层纤维会相互分离。②表层的纤维和须条内层的中心纤维的排列取向趋势不同。不同位置的纤维各自按一定的轨迹转移。位于加捻中心的纤维束沿加捻中心取向，位于须条外部层的纤维则会沿着加捻螺旋线方向取向。③加捻细颈区内不同区域的纤维的径向转移速度不同。相对于中央区纤维，位于须条边缘区域的纤维具有较大的运动速度．在进入细纱稳定结构前径向移动的距离要更大，导致边缘纤维受到更大的张力。从而产生弹性伸长或纤维间的滑移．位于中央区域的内层纤维则会因此而产尘捻缩的趋势。④在加捻细颈区，捻效应对位于须条边缘区域的纤维束具有牵伸作用，并造成位于边缘区域的纤维之间产生滑移。捻系数越大、须条宽度越大，对须条边缘纤维的牵伸作用越明显。⑤在细颈区内，外层纤维和内层纤维的内外转移现象是由两种机制引起的，一个是不同位置纤维的径向移动速度和转移取向趋势不同：另一个原因是由于加捻过程中不同位罱纤维所受的作用力的不同导致了轨迹的不同。上述分析只考虑了加捻细颈区内纤维受加捻力矩影响的配列、取向趋势与转移规律。实际上加捻细颈区内不同纤维所受张力差异、纤维的长短差异、粗细的差异、初始模量的差异、表面摩擦系数的差异等因素，也会影响其配列、取向趋势与转移规律[3]。

结构特征总结为：

1．在芯鞘型包芯复合纱中，短纤完全按照传统的环锭纺规律内外转移，纱线复合纱毛羽少，条干均匀，达到优等水平。

2．实现了皮层对芯组分的完全包覆。复合纱的外观和纯短纡纱的外观、手感相同。

3．用该方法有很大的适纺范围。对于低支纱，能实现完全包覆。但是在纺高支纱时，由于短纤组分的比例含量比较小，易出现漏丝现象。

4．对包芯复合纱的包覆率的测定主要有主观测定和客观测定两种方法。客观测定方法主要包括纱线截面图像分析处理法和织物外观处理法。织物外观处理法中，一种是通过对织物的电子扫描，间接得出纱线的包覆率。另外一种是利用组分的染色区别观察评定纱线的包覆情况。

强伸性性能：纱线的强力和伸长性能是衡量纱线性能和质量的重要指标，它直接影响后加工的工艺设置和生产效率，同时也影响了最终产品的风格、性能。强力可以反映织物的耐久性，伸长大小又可以影响织物抗外力交形的能力以及弯曲性能。对于用来生产高档面料的高支纱，强伸性就更重要。因此，强伸性是复合纱研究的基本力学性能之一。长丝和短纤维在结构和性能上的差异，使得复合纱与传统的纱线存在很大差异。在环锭细纱机上制备芯鞘型包芯复合纱可以兼备长丝和短纤的优点，利用长丝的高强和高模量来改善纱线的力学性能。

(1)在长丝预加张力较低时，纱线表现出两种断裂方式。长丝的含量较低时，纱线急剧断裂。随着长丝含量的增加，纱线可以一直伸长直到长丝涨紧并且达到长丝断裂点。

(2)当长丝的预加张力稍高时，在长丝的含量较低的情况下，包芯纱的断裂是剧烈的。随着长丝的含量增加，有可能会出现二次断裂。

(3)对于一定的预加张力下，在长丝的含量增加到x％时，纱线的强力增加是明显的，并且长丝含量继续增加后，纱线的强力增加地更明显。

(4)在长丝的预加张力很小时，在长丝含量没有达到x％前，纱线的伸长没有明显变化。对于较大的长丝预加张力的纱线，随着长丝含量的增加，伸长先减小后急剧增大，直到长丝含量达到x％，然后随着长丝含量的增加，纱线的伸长明显增大。

(5)在长丝的含量较低的情况下，芯鞘型长丝短纤复合纱的强伸特性主要取决于短纤的强伸性。相同组分的芯鞘型复合纱随短纱线的支数的增加，断裂强力逐渐降低，断裂伸长率逐渐增大。长丝预加张力的大小，即长丝在复台纱中的伸直状态以及长丝的含量决定拉伸时长丝的强力贡献程度。

三、课题的研究内容及拟采取的研究方法、技术路线及研究难点，预期达到的目标