異收縮絲空氣變形(多重變形)加工成紗結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，變形紗的發(fā)展迅速，特別是空氣變形加工方法的產(chǎn)生使變形紗走上了化纖長(zhǎng)絲短纖維化的道路。近十幾年來(lái)，單一變形加工方法逐漸發(fā)展為多重變形加工方法，使變形紗短纖維化進(jìn)入了成熟的時(shí)代。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對(duì)異收縮絲進(jìn)行空氣變形加工后再進(jìn)行熱處理完成異收縮變形而制得的異收縮絲空氣變形(多重變形)紗，有鮮明的仿短纖紗特色，值得深入研究。為了方便起見(jiàn)，后文中將異收縮絲空氣變形(多重變形)紗簡(jiǎn)稱為“異空紗”。 變形紗成形基本理論，經(jīng)過(guò)歸納，

2、提出了四點(diǎn)：第一，“多異性和層次性”是天然短纖維紗線結(jié)構(gòu)的基本特征，也是化纖長(zhǎng)絲仿短纖維紗的基本依據(jù)。而化纖長(zhǎng)絲的適應(yīng)性則是變形加工的必要條件；第二，經(jīng)典紡紗方法是依據(jù)熵減小的過(guò)程設(shè)計(jì)的，而變形紗則采取了經(jīng)典紡紗的逆過(guò)程設(shè)計(jì)；第三，闡述了王善元“多重變形加工原理”的新概念；第四，提出了變形紗優(yōu)化模型和變形加工基礎(chǔ)方法的條件。 關(guān)于異收縮絲的制備，一般采用兩種方法，同板法和混并法，關(guān)于采用同板法生產(chǎn)異收縮變形絲的成形機(jī)理，本文從紡

3、絲線上溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)的變化，對(duì)異收縮絲的成形在理論上進(jìn)行了闡述。關(guān)于混并法，本文采用滌綸高收縮絲為原料，通過(guò)直接熱處理方法制取，試樣性能優(yōu)良，工藝簡(jiǎn)單，易于控制。 關(guān)于變形紗的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特征，提出了三項(xiàng)：皮芯結(jié)構(gòu)、紊亂結(jié)構(gòu)和纏結(jié)結(jié)構(gòu)。 皮芯結(jié)構(gòu)：由空氣變形加工和異收縮空氣變形加工方法均可能使原絲束發(fā)生長(zhǎng)絲片段轉(zhuǎn)移而形成皮芯結(jié)構(gòu)，空氣變形加工采用超喂原理，異收縮變形加工采用了熱收縮差原理。同時(shí)，闡述了皮芯結(jié)構(gòu)參數(shù)和結(jié)構(gòu)模型，

4、探討了皮芯結(jié)構(gòu)對(duì)變形紗性能的影響。 紊亂結(jié)構(gòu)，變形紗的成形過(guò)程采用了經(jīng)典成紗逆過(guò)程的理論和方法，使纖維束或纖維片段集合體從有序到無(wú)序、由規(guī)則到紊亂，即熵增大的過(guò)程。本文利用坐標(biāo)系推導(dǎo)了任一長(zhǎng)絲片段的空間密度分布函數(shù)；對(duì)變形紗的紊亂結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征，對(duì)其測(cè)試方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 纏結(jié)結(jié)構(gòu)，研究發(fā)現(xiàn)空氣變形紗異常高的抗彎剛度與變形紗的纏結(jié)程度呈線性關(guān)系，本文進(jìn)一步對(duì)變形紗纏結(jié)結(jié)構(gòu)的形成機(jī)理進(jìn)行的研究。采用粒子—彈簧模型對(duì)變形紗的力

5、學(xué)狀態(tài)進(jìn)行了描述，對(duì)變形紗纏結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了定義和表征，對(duì)其測(cè)試方法進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 關(guān)于異空紗結(jié)構(gòu)，首先，對(duì)異空紗的成形過(guò)程進(jìn)行了描述，其次對(duì)異空紗的結(jié)構(gòu)和模型進(jìn)行了探討，對(duì)多組分異空紗的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了分析。本章做了三組結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)，第一組實(shí)驗(yàn)，測(cè)定了空氣變形紗和異空紗皮芯結(jié)構(gòu)的參數(shù)：表觀平均直徑、總體直徑、圈弧幅度；第二組實(shí)驗(yàn)，測(cè)定了空氣變形紗和異空紗紊亂結(jié)構(gòu)的紊亂度；第三組實(shí)驗(yàn)測(cè)定了空氣變形紗和異空紗纏結(jié)結(jié)構(gòu)的纏結(jié)度?？偟膩?lái)看，異空紗

6、是在空氣變形加工的基礎(chǔ)之上進(jìn)行異收縮變形加工完成的。因此異空紗的結(jié)構(gòu)是以空氣變形紗的結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)建立起來(lái)的，從皮芯結(jié)構(gòu)和紊亂結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看，均得到了加強(qiáng)。紗線外觀和手感得到了進(jìn)一步改善，仿短纖維紗化更加逼真。但從纏結(jié)結(jié)構(gòu)角度來(lái)看，隨機(jī)性加強(qiáng)，異收縮的作用可能因纖維直徑增大而使纏結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)部空隙更為狹小，纖維片段間約束加強(qiáng)，從而強(qiáng)化纏結(jié)結(jié)構(gòu)、加劇纏結(jié)程度；也可能因徑向的收縮而造成纖維纏結(jié)部分纖維間的相對(duì)滑移而使纏結(jié)點(diǎn)松動(dòng)甚至完全松解，這就增大

7、了紗線纏結(jié)結(jié)構(gòu)的不均勻分布，宏觀體現(xiàn)為實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中抗彎剛度的CV值變大。 關(guān)于異空紗的形態(tài)結(jié)構(gòu)與性能，其中膨松性能，設(shè)計(jì)了統(tǒng)一的膨松度指標(biāo)，測(cè)定得到了各種紗線的膨松度閾值；毛羽特征的測(cè)定，主要是數(shù)據(jù)穩(wěn)定性問(wèn)題，本文以投影計(jì)算法為基礎(chǔ)，采用了Uster4、EIB和YG172型毛羽儀，結(jié)果表明Uster4和EIB法接近，YG172型毛羽儀不適于變形紗毛羽的測(cè)定；異空紗中的條干均勻度，對(duì)于變形紗而言，其表觀條干(EIB條干)CV值和

8、質(zhì)量條干(Uster條干)CV值是兩個(gè)各自獨(dú)立的指標(biāo)，不可通用或相互取代。 關(guān)于異空紗熱收縮動(dòng)力學(xué)，對(duì)紗線特別是變形紗做收縮動(dòng)力學(xué)分析尚屬首次，本文首先分析了異空紗纖維的沸水收縮機(jī)理：其次論述了異空紗的熱收縮動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，然后設(shè)計(jì)了異收縮絲沸水收縮動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。依據(jù)粘彈性理論建立了雙指數(shù)方程式，并和動(dòng)力學(xué)曲線得到很好的擬合。實(shí)驗(yàn)結(jié)果探討了異收縮紗沸水收縮動(dòng)力學(xué)特征，并進(jìn)一步對(duì)異空紗的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。對(duì)異空紗各組分的動(dòng)態(tài)熱收縮應(yīng)力(D