中空紗強力影響因素的探討

　　摘要：探討中空紗強力影響因素及其規律。選擇芯紗含量、包芯紗捻度、芯紗毛羽及包芯紗捻向作為影響因素，采用正交試驗方案并進行方差分析，判別四因素對中空紗強力影響的顯著程度；并進一步分析了各影響因素與中空紗強力的關系。結果表明：在芯紗為有捻短纖紗的情況下，包芯紗捻向、芯紗含量對中空紗強力有顯著影響；包芯紗捻度、芯紗毛羽對中空紗強力影響不顯著，但芯紗毛羽對中空紗的中空結構穩定性有一定影響。
　　關鍵詞：中空紗；包芯紗；捻向；毛羽；正交試驗；強力中空紗是以水溶性維綸短纖紗為芯紗紡制出包芯紗，經退維工序溶去芯紗而制得。由于紗體內部存在中空部分，可儲存一定量的空氣，使其具有良好的保暖、透氣、透濕及柔軟的特性；但由于紗的結構為中空狀，使其強力受到一定的影響。在過去的幾年中，對中空紗的強力研究多是針對單一工藝因素的研究，如芯紗含量等。試驗中發現，除了芯紗含量因素之外，還存在著其他一些因素，會對中空紗的強力產生影響，如包芯紗捻度捻向等。本文采用正交試驗的方法，分析各因素對滌棉混紡中空紗強力影響的顯著程度。

　　1試驗準備
　　1．1試驗因素水平的確定
　　由于紗線的強力取決于纖維性能和紗線的結構形式。在使用改造后的環錠細紗機試紡包芯紗的過程中發現，除芯紗含量之外，芯紗毛羽、包芯紗捻度及捻向也會對包芯紗的結構會產生影響，進而影響到退維后的中空紗結構。所以推測芯紗毛羽、包芯紗捻度及捻向會對中空紗的強力產生影響。因此，選定芯紗含量、芯紗毛羽、包芯紗捻度及捻向為試驗因素。其中毛羽以經過的絡筒次數來間接表示。結合試紡結果與過往研究結論，各因素水平的選取如下所示。
　　芯紗含量A選20％、25％、30％三水平；
　　包芯紗捻度B選450T／m、500T／m、550T／m三水平；
　　芯紗毛羽(以絡筒次數表示)c選0次、1次、2次三水平；
　　包芯紗捻向D選ZZ、ZS兩水平。
　　1．2原料準備
　　本次試驗中紡制包芯紗所采用的外包纖維為滌／棉65／35562．8tex精梳粗紗。芯紗為水溶性維綸精紡短纖紗，溶解溫度為90℃，細度包含7．4tex，9．8tex和13．1tex3種，捻向均為“z”捻，斷裂強力分別為171．3cN，244cN，361．9cN。為了獲得試驗設計中的3種芯紗毛羽水平，對3種細度的芯紗分別進行了3種不同的絡筒處理。處理后的芯紗毛羽測試結果表明，絡筒處理很好地達到了預期目標。
　　1．3試樣制備
　　試驗所需的水溶性維綸包芯紗是在改造后的環錠細紗機上紡制的。為了便于分析中空紗的強力，試驗要求采用不同細度的芯紗紡制出的中空紗號數一致，其紡紗規格如表1所示。

　　包芯紗紡制時，水溶性維綸短纖紗通過加裝的張力裝置，在前羅拉處與經牽伸后的須條匯合，在前鉗口完成加捻，紡制成包芯紗。其中芯紗張力對包芯紗的成紗結構也有影響。經FYS型紗線張力儀測定，7．4tex，9．8tex和13．1tex3種芯紗分別在45cN，80cN和88cN左右時，既能保證包芯紗獲得良好成紗結構又能避免芯紗斷頭。
　　獲得包芯紗后，將包芯紗試樣在100℃的沸水中，以1：30的浴比沸煮40min，取出沖洗后烘干稱重。再將試樣放回沸水中繼續沸煮5min，再取出沖洗后烘干稱重。如此重復以上沸煮和烘干步驟，共稱重測試3次，測得試樣重量基本不變，即可以認為芯紗已完全溶解，但實際上制得的中空紗中芯紗可能仍然有少量殘留。
　　2強力測試與分析
　　2．1試驗方案
　　選定各因素的水平數不同，本次試驗中采用擬水平法，把水平不等的問題化為水平相等的問題來處理。包芯紗捻向因素為兩水平，需要對其虛擬出一個較優水平。根據以往研究經驗知，捻向取“ZS”水平時，包芯紗獲得較好的包覆效果，也即中空紗的強伸性能可能獲得較好的效果。因此，虛擬出一個“ZS”水平，將本試驗轉化成四因素二三水平的問題，選用正交表L9(34)進行試驗。
　　以斷裂強力為試驗指標，建立的正交試驗表如表2所示，其中括號內是包芯紗捻向因素(因素D)的真實試驗水平。
　　2．2強力測試
　　包芯紗經退維處理獲得中空紗試樣。試樣在溫度25℃、相對濕度60％條件下，在YG061型電子單紗強力試驗儀上測試。測試參數：試驗次數30次，夾持隔距250mm，定速拉伸，速度250mm／min。為避免預加張力不同造成測試結果差異過大，本次測試在夾持試樣時始終保持試樣預加張力為16cN～18cN，以確保測試數據具有可比性。測試結果如表2所示。

　　2．3試驗結論分析
　　各因素對斷裂強力影響的方差分析結果如表3所示。本試驗采用擬水平法，無空白列存在，但誤差項的離差平方和及自由度均不為零。誤差列離差平方和可由總離差平方和減去各因素列離差平方和求得；誤差列自由度可由總自由度減去各因素列自由度求得。

　　如表3中所示，由于因素c的離差平方和小于誤差項的離差平方和，因此，將因素c歸人誤差項，則誤差項的離差平方和及自由度分別為679．8083、3。對于給定顯著性水平d=0．05，查表得F0.95(1，3)=10．13。此時，FD>F0.95(1，3)，即可以認為因素D對強力值的影響顯著。若取理=O．10，則對應F0.90(2，3)=5．46。此時，FA>F0.90(2，3)，即可以認為因素4對強力值也存在顯著影響．但是因素D的影響更為顯著。通過以上分析，由試驗結果可知：在試驗水平涵蓋的范圍內，芯紗含量(因素4)與包芯紗捻向(因素D)對中空紗強力值影響顯著，包芯紗捻度(因素B)與芯紗毛羽(因素c)對中空紗的強力值影響不顯著。
　　3各因素對中空紗強力的影響分析
　　3．1芯紗含量
　　芯紗含量是影響包芯紗包覆效果的重要因素。經試驗觀察得出，在中空紗號數一定時，包芯紗的芯紗含量越大，則皮層厚度越薄，也越容易包覆不勻；包芯紗的芯紗含量越小，皮層厚度越厚，也越容易包覆均勻。經過退維處理后，芯紗所占空間由空氣取代。由于捻度的存在，使得皮層纖維在一定程度上向中部分散，導致皮層纖維問摩擦抱合的緊密程度降低。芯紗含量越大，這種情況越明顯。同時，芯紗含量越大，芯紗殘留量也會有所增加。綜合上述原因，也就導致了試驗結果中，強力的最大值出現在芯紗含量為25％的情況下，強力值的總體分布情況為25％>20％>30％(如表2所示)。
　　為了進一步研究芯紗含量對中空紗強力的影響，進行了以強度為指的單因素試驗，包芯紗捻向為“zz”，包芯紗捻度為450T／m。試驗方案與結果如表4所示。

　　試驗結果表明，在芯紗含量為25％時中空紗達到最優的強度值。
　　3．2包芯紗捻向
　　包芯紗捻向對包芯紗的包覆效果也有著顯著的影響。本次試驗中所采
　　用的芯紗捻向為“Z”捻，當包芯紗捻向為“Z”捻時，將對芯紗產生二次加捻，使得芯紗及成紗細度降低，紗線結構更緊密。當包芯紗捻向為“S”捻時，將對芯紗產生解捻效果，使得紗線結構較為疏松，包芯紗細度也較大。經退維處理后，采用“ZS”捻向的中空紗，紗線直徑較大，結構疏松，纖維間的摩擦抱合效果差。而采用“ZZ”捻向的中空紗，紗線直徑較小，結構則較為緊密。此外，芯紗的殘留量也可能較大，致使纖維間的摩擦抱合效果較好。如表2中所示，各種芯紗含量的試樣測試結果中，包芯紗捻向為“ZZ”捻向時的強力值總是大于“ZS”捻向。
　　3．3包芯紗捻度與芯紗毛羽
　　包芯紗捻度對中空紗強力值影響雖然不如芯紗含量和包芯紗捻向顯著，但也會在一定程度上影響退維后的芯紗殘留量。芯紗殘留量越大，中空紗的強力值越高。包芯紗的捻度越大，紗線結構越緊密。在進行退維處理時，捻度越大，退維越困難，芯紗的殘留量可能越大，纖維問的摩擦抱合效果越好。但試驗結果表明，這種影響在試驗水平涵蓋范同內并不顯著。
　　雖然試驗結果表明，芯紗毛羽對中空紗的強力影響最小，但是芯紗的毛羽在包芯紗的形成過程中會與皮層纖維絞纏在一起，毛羽越多，紗線內結構越復雜。制成中空紗后，毛羽越豐富的傾向于殘留更多的芯紗。這不僅使中空紗的強力有一定提高，還使得中空紗的中空結構更穩定。
　　4結論
　　在試驗水平涵蓋的范圍內，采用有捻短纖紗作為芯紗紡制中空紗時應注意以下幾點：
　　(1)芯紗含量對中空紗的強力影響顯著，應根據中空紗及其制品的使用需求合理選擇芯紗含量。
　　(2)包芯紗捻向對中空紗的強力影響最為顯著。當芯紗捻向與成紗捻向相同時，中空紗能夠獲得較好的強力。
　　(3)包芯紗捻度與芯紗毛羽對中空紗的強力影響不顯著，但對退維處理后的芯紗殘留量有一定影響。在中空紗的強力已經滿足應用要求的情況下，應選用較大的芯紗毛羽水平，以獲得更好的中空穩定程度。
　　(蔡致遠孫衛國西安工程大學)