短纤维纱毛羽产生机理及织造对纱线性能损伤

　　编者按：9月12日，在鲁泰集团举办的“中国绿色纺织”院士高端论坛上，中国工程院院士姚穆、蒋士成、孙晋良，香港理工大学纺织制衣学系主任陶肖明，江南大学副校长高卫东，武汉纺织大学副校长徐卫林分别对绿色纺织的新工艺、新技术、新趋势、新发展进行了深入的阐述.从本期开始，我们陆续刊登各位专家的研究成果和心得体会，以飨读者。

　　我们在纺纱过程中会有毛羽产生，研究表明，毛羽对纱支、条干、纱疵等有重大影响，但是对纱线强力贡献很小，将其转入纱体则可改善纱线强力。

　　在纺纱过程中，几种纺纱方式如赛络纺、缆型纺和紧密纺等都是仅通过机械外力改变纤维须条成纱三角区几何形态，使得纤维更容易捻进纱体。大量研究表明，毛羽的产生与生产过程对纤维的控制有密切关系，但更重要的核心因素是纤维力学性能的影响，其中初始模量是决定纤维产生纱线毛羽多少的关键因素。所以，如果能够在线改善纤维的力学性能，无疑可以改善纺纱的成纱质量，达到事半功倍的效果。

　　柔洁纺纱可有效解决毛羽问题

　　我们对纺纱三角区纱条进行柔化处理，降低纤维模量，改善纤维“柔软易抚顺”性能，提高可加工性，同时加强机械握持和协同自控能力，实现各纺织纤维“光洁成纱”。

　　柔洁纺纱几何模型分析：在普通环锭纺纱三角区施加一个纤维柔顺处理面，在柔化成纱三角区纱条的同时，形成很多纤维握持点，握持外露纤维头端，并与加捻转动力、须条牵引力协同作用，将外露纤维有效地转移进入到纱线体内，改善毛羽，提高纱线光洁度。

　　实验表明，外露纤维头端越长、纤维直径越小、抗弯应力越小，越容易通过加捻、扭转而移入纱体。较粗纤维经柔顺处理后，抗弯应力σmax大幅下降，从而降低纱线毛羽。

　　实际单须条普通环锭纺纱过程，很难明显观察到纺纱三角区；但在纺纱段存在约20~50毫米的成纱段（包括不可见纺纱三角区），此段纱条未完全成纱，结构处于成形阶段。在此段施加柔洁纺纱装置柔化纱条纤维，降低纤维的初始模量，使外露纤维在加捻力、柔洁装置表面握持力的协同作用下，捻入纱条，大幅度降低纱线毛羽。

　　现在推广的柔洁纺装置主要由六组柔洁处理部件、主体支撑板、装置引线等部分组成。安装在前钳口前下方，有固定式、同步横动式两种安装形式。

　　咸宁精源麻业30公支纯苎麻纺实验表明，高刚度苎麻纤维纺纱3毫米毛羽降低71%；襄阳3542纺织企业80英支纯棉纺纱实验表明，柔洁纱线3mm毛羽改善61.89%；武汉江南集团60英支纯粘胶纺纱，柔洁纱线3mm毛羽改善93.17%；柔洁纺还适用于各种化纤短纤维纺纱以及针织纱生产，三峡如意纺织60英支纯棉针织纱实验表明，柔洁纱线3mm毛羽改善92.86%。为了进一步将该原理进行优化设计并发挥其作用，与细纱机整机达到一体化设计的功效，该原理技术已经转让给相关纺织机械公司，预计很快有成型的细纱机投向市场。

　　织造对纱线性能损伤的探讨

　　在织造过程中，经纱所承受的磨损主要来自两方面：经纱张力和各种摩擦力。其中，摩擦力是造成经纱断头的直接原因，经纱张力又间接影响摩擦程度。

　　如果纱线综合可织水平为0.9，经摩擦磨损后，综合可织水平只有0.2，根本无法实现织造。实践证明：正常织造系数为综合可织水平0.9；通过上浆，综合可织水平1.2；经过摩擦，综合可织水平0.7。减少导致经纱可织性劣化的各种摩擦作用的根本方法，我们可以分别研究经纱与停经片、经纱与经纱间、经纱与综丝、经纱与钢筘间的摩擦作用。

　　我们用型号为JAT710的喷气织机做了不同品种的实验考察：

　　纱线品种分为：40S纯棉浆纱，40S纯棉无浆纱，80S/2纯棉上浆股线，80S/2纯棉无浆股线。磨损程度结果表明：打纬区＞后梭口区＞综框区＞停经区。实验证明：打纬区摩擦最剧烈；后梭口区有效摩擦长度最长。停经区：3mm以上长毛羽增多；后梭口区：长毛羽和短毛羽均有所增加，摩擦持续时间长，次数多；综框区：短毛羽增加明显，摩擦作用较为剧烈；打纬区：长毛羽比原纱还少，摩擦最为剧烈，大部分成为落物。

　　织造各区段摩擦对40S无浆纱强伸性的影响实验表明：磨损程度显示：打纬区＞综框区＞后梭口区＞停经区；打纬区：强力值锐减为不到原纱的48%，断裂功为原来的23%。无浆纱表面毛羽比同品种浆纱多一倍；无浆纱纱体内纤维之间抱合力弱；分别经停经片、综丝和经纱间摩擦后，长短毛羽均剧增；对于80S上浆股线和80S无浆股线：经各区段摩擦后，断裂强力、断裂伸长和断裂功变化都不大，主要因为股线表面光洁，结构紧密，经合股加捻后线体内纤维之间作用力大。

　　80S上浆股线，停经区和综框区断裂伸长变化较小，停经片和综眼的摩擦主要表现为切割作用，股线上浆后形成相当稳定的整体结构，不易被切割破坏；后梭口区和打纬区的渐进破坏突破股线紧密的结构，80S上浆股线经各区段摩擦后表面毛羽增加不明显，打纬区长毛羽有减少趋势，80S无浆股线表面毛羽增加较多，增幅远小于40S无浆纱，停经区长毛羽增多，打纬区长毛羽明显减少。

　　通过实验比对，可以得出如下结论：纱身光洁、结构紧密的品种（浆纱、无浆股线、上浆股线），摩擦磨损程度：打纬区＞后梭口区＞综框区＞停经区；无浆纱：打纬区＞综框区＞后梭口区＞停经区（纱线综合性能锐减）；停经片主要影响长毛羽的增加。

　　今后我们将把以下三方面作为研究重点：改善钢筘和综丝的表面状况和作用方式；采用新工艺增大后梭口区经纱间距、减小开口时经纱的交叉长度；改善停经片的结构形式或者探索新的断经感应机构。