中空纱强力影响因素的探讨

　　摘要：探讨中空纱强力影响因素及其规律。选择芯纱含量、包芯纱捻度、芯纱毛羽及包芯纱捻向作为影响因素，采用正交试验方案并进行方差分析，判别四因素对中空纱强力影响的显著程度；并进一步分析了各影响因素与中空纱强力的关系。结果表明：在芯纱为有捻短纤纱的情况下，包芯纱捻向、芯纱含量对中空纱强力有显著影响；包芯纱捻度、芯纱毛羽对中空纱强力影响不显著，但芯纱毛羽对中空纱的中空结构稳定性有一定影响。
　　关键词：中空纱；包芯纱；捻向；毛羽；正交试验；强力中空纱是以水溶性维纶短纤纱为芯纱纺制出包芯纱，经退维工序溶去芯纱而制得。由于纱体内部存在中空部分，可储存一定量的空气，使其具有良好的保暖、透气、透湿及柔软的特性；但由于纱的结构为中空状，使其强力受到一定的影响。在过去的几年中，对中空纱的强力研究多是针对单一工艺因素的研究，如芯纱含量等。试验中发现，除了芯纱含量因素之外，还存在着其他一些因素，会对中空纱的强力产生影响，如包芯纱捻度捻向等。本文采用正交试验的方法，分析各因素对涤棉混纺中空纱强力影响的显著程度。
 

　　1试验准备
　　1．1试验因素水平的确定
　　由于纱线的强力取决于纤维性能和纱线的结构形式。在使用改造后的环锭细纱机试纺包芯纱的过程中发现，除芯纱含量之外，芯纱毛羽、包芯纱捻度及捻向也会对包芯纱的结构会产生影响，进而影响到退维后的中空纱结构。所以推测芯纱毛羽、包芯纱捻度及捻向会对中空纱的强力产生影响。因此，选定芯纱含量、芯纱毛羽、包芯纱捻度及捻向为试验因素。其中毛羽以经过的络筒次数来间接表示。结合试纺结果与过往研究结论，各因素水平的选取如下所示。
　　芯纱含量A选20％、25％、30％三水平；
　　包芯纱捻度B选450T／m、500T／m、550T／m三水平；
　　芯纱毛羽(以络筒次数表示)c选0次、1次、2次三水平；
　　包芯纱捻向D选ZZ、ZS两水平。
　　1．2原料准备
　　本次试验中纺制包芯纱所采用的外包纤维为涤／棉65／35562．8tex精梳粗纱。芯纱为水溶性维纶精纺短纤纱，溶解温度为90℃，细度包含7．4tex，9．8tex和13．1tex3种，捻向均为“z”捻，断裂强力分别为171．3cN，244cN，361．9cN。为了获得试验设计中的3种芯纱毛羽水平，对3种细度的芯纱分别进行了3种不同的络筒处理。处理后的芯纱毛羽测试结果表明，络筒处理很好地达到了预期目标。
　　1．3试样制备
　　试验所需的水溶性维纶包芯纱是在改造后的环锭细纱机上纺制的。为了便于分析中空纱的强力，试验要求采用不同细度的芯纱纺制出的中空纱号数一致，其纺纱规格如表1所示。
 

　　包芯纱纺制时，水溶性维纶短纤纱通过加装的张力装置，在前罗拉处与经牵伸后的须条汇合，在前钳口完成加捻，纺制成包芯纱。其中芯纱张力对包芯纱的成纱结构也有影响。经FYS型纱线张力仪测定，7．4tex，9．8tex和13．1tex3种芯纱分别在45cN，80cN和88cN左右时，既能保证包芯纱获得良好成纱结构又能避免芯纱断头。
　　获得包芯纱后，将包芯纱试样在100℃的沸水中，以1：30的浴比沸煮40min，取出冲洗后烘干称重。再将试样放回沸水中继续沸煮5min，再取出冲洗后烘干称重。如此重复以上沸煮和烘干步骤，共称重测试3次，测得试样重量基本不变，即可以认为芯纱已完全溶解，但实际上制得的中空纱中芯纱可能仍然有少量残留。
　　2强力测试与分析
　　2．1试验方案
　　选定各因素的水平数不同，本次试验中采用拟水平法，把水平不等的问题化为水平相等的问题来处理。包芯纱捻向因素为两水平，需要对其虚拟出一个较优水平。根据以往研究经验知，捻向取“ZS”水平时，包芯纱获得较好的包覆效果，也即中空纱的强伸性能可能获得较好的效果。因此，虚拟出一个“ZS”水平，将本试验转化成四因素二三水平的问题，选用正交表L9(34)进行试验。
　　以断裂强力为试验指标，建立的正交试验表如表2所示，其中括号内是包芯纱捻向因素(因素D)的真实试验水平。
　　2．2强力测试
　　包芯纱经退维处理获得中空纱试样。试样在温度25℃、相对湿度60％条件下，在YG061型电子单纱强力试验仪上测试。测试参数：试验次数30次，夹持隔距250mm，定速拉伸，速度250mm／min。为避免预加张力不同造成测试结果差异过大，本次测试在夹持试样时始终保持试样预加张力为16cN～18cN，以确保测试数据具有可比性。测试结果如表2所示。
 

　　2．3试验结论分析
　　各因素对断裂强力影响的方差分析结果如表3所示。本试验采用拟水平法，无空白列存在，但误差项的离差平方和及自由度均不为零。误差列离差平方和可由总离差平方和减去各因素列离差平方和求得；误差列自由度可由总自由度减去各因素列自由度求得。
 

　　如表3中所示，由于因素c的离差平方和小于误差项的离差平方和，因此，将因素c归人误差项，则误差项的离差平方和及自由度分别为679．8083、3。对于给定显著性水平d=0．05，查表得F0.95(1，3)=10．13。此时，FD>F0.95(1，3)，即可以认为因素D对强力值的影响显著。若取理=O．10，则对应F0.90(2，3)=5．46。此时，FA>F0.90(2，3)，即可以认为因素4对强力值也存在显著影响．但是因素D的影响更为显著。通过以上分析，由试验结果可知：在试验水平涵盖的范围内，芯纱含量(因素4)与包芯纱捻向(因素D)对中空纱强力值影响显著，包芯纱捻度(因素B)与芯纱毛羽(因素c)对中空纱的强力值影响不显著。
　　3各因素对中空纱强力的影响分析
　　3．1芯纱含量
　　芯纱含量是影响包芯纱包覆效果的重要因素。经试验观察得出，在中空纱号数一定时，包芯纱的芯纱含量越大，则皮层厚度越薄，也越容易包覆不匀；包芯纱的芯纱含量越小，皮层厚度越厚，也越容易包覆均匀。经过退维处理后，芯纱所占空间由空气取代。由于捻度的存在，使得皮层纤维在一定程度上向中部分散，导致皮层纤维问摩擦抱合的紧密程度降低。芯纱含量越大，这种情况越明显。同时，芯纱含量越大，芯纱残留量也会有所增加。综合上述原因，也就导致了试验结果中，强力的最大值出现在芯纱含量为25％的情况下，强力值的总体分布情况为25％>20％>30％(如表2所示)。
　　为了进一步研究芯纱含量对中空纱强力的影响，进行了以强度为指的单因素试验，包芯纱捻向为“zz”，包芯纱捻度为450T／m。试验方案与结果如表4所示。
 

　　试验结果表明，在芯纱含量为25％时中空纱达到最优的强度值。
　　3．2包芯纱捻向
　　包芯纱捻向对包芯纱的包覆效果也有着显著的影响。本次试验中所采
　　用的芯纱捻向为“Z”捻，当包芯纱捻向为“Z”捻时，将对芯纱产生二次加捻，使得芯纱及成纱细度降低，纱线结构更紧密。当包芯纱捻向为“S”捻时，将对芯纱产生解捻效果，使得纱线结构较为疏松，包芯纱细度也较大。经退维处理后，采用“ZS”捻向的中空纱，纱线直径较大，结构疏松，纤维间的摩擦抱合效果差。而采用“ZZ”捻向的中空纱，纱线直径较小，结构则较为紧密。此外，芯纱的残留量也可能较大，致使纤维间的摩擦抱合效果较好。如表2中所示，各种芯纱含量的试样测试结果中，包芯纱捻向为“ZZ”捻向时的强力值总是大于“ZS”捻向。
　　3．3包芯纱捻度与芯纱毛羽
　　包芯纱捻度对中空纱强力值影响虽然不如芯纱含量和包芯纱捻向显著，但也会在一定程度上影响退维后的芯纱残留量。芯纱残留量越大，中空纱的强力值越高。包芯纱的捻度越大，纱线结构越紧密。在进行退维处理时，捻度越大，退维越困难，芯纱的残留量可能越大，纤维问的摩擦抱合效果越好。但试验结果表明，这种影响在试验水平涵盖范同内并不显著。
　　虽然试验结果表明，芯纱毛羽对中空纱的强力影响最小，但是芯纱的毛羽在包芯纱的形成过程中会与皮层纤维绞缠在一起，毛羽越多，纱线内结构越复杂。制成中空纱后，毛羽越丰富的倾向于残留更多的芯纱。这不仅使中空纱的强力有一定提高，还使得中空纱的中空结构更稳定。
　　4结论
　　在试验水平涵盖的范围内，采用有捻短纤纱作为芯纱纺制中空纱时应注意以下几点：
　　(1)芯纱含量对中空纱的强力影响显著，应根据中空纱及其制品的使用需求合理选择芯纱含量。
　　(2)包芯纱捻向对中空纱的强力影响最为显著。当芯纱捻向与成纱捻向相同时，中空纱能够获得较好的强力。
　　(3)包芯纱捻度与芯纱毛羽对中空纱的强力影响不显著，但对退维处理后的芯纱残留量有一定影响。在中空纱的强力已经满足应用要求的情况下，应选用较大的芯纱毛羽水平，以获得更好的中空稳定程度。
　　(蔡致远 孙卫国 西安工程大学)