1  總牽伸倍數(shù)和紡紗速度對紗線結(jié)構(gòu)和性能的影響

噴氣紡是最具發(fā)展前景的新型紡紗技術(shù)之一。它紡制的所謂包纏紗是由外部的包纏纖維纏繞于平行芯纖維形成的。噴氣紡紗機(jī)的類型有單噴嘴型（如東麗AJS）和雙噴嘴型（如MJS），后者在紡織工業(yè)中的應(yīng)用更為廣泛。噴氣紡紗機(jī)能以高達(dá)400 m／min的速度紡制細(xì)特紗，與環(huán)錠紡和轉(zhuǎn)杯紡系統(tǒng)相比具有相當(dāng)?shù)母偁幜�。但由于噴氣紗織物手感較為粗糙，故該技術(shù)并沒有被普遍采用。

噴氣紡是一項新的技術(shù)發(fā)明，因此，研究不同紡紗條件和工藝參數(shù)對噴氣紗結(jié)構(gòu)和性能的影響很有必要。大量文章僅對機(jī)器的總體變量進(jìn)行研究，但在總牽伸倍數(shù)對噴氣紡腈綸紗的結(jié)構(gòu)和性能影響方面的研究不多。此外，紡紗速度也是影響紗線結(jié)構(gòu)和性能的重要因素。本文研究了噴氣紡腈綸紗的總牽伸倍數(shù)和紡紗速度對紗線結(jié)構(gòu)和性能的影響，并給出了研究結(jié)果。

2  原料和方法

以腈綸纖維（51mm×1.5d）為原料，以不同的紡紗速度和總牽伸倍數(shù)，在村田MJS-802噴氣紡紗機(jī)上紡制14.76 tex的噴氣紗。在18組試驗中，一批試樣保持后區(qū)牽伸倍數(shù)不變，為4.85，而改變總牽伸倍數(shù)。另一批試樣保持主牽伸倍數(shù)不變，為44.87，而改變后區(qū)牽伸倍數(shù)。噴氣紡紗前的準(zhǔn)備工序包括在MMC梳棉機(jī)上梳棉和Laksh．mi Rieter D02S并條機(jī)上的三道并條工序。熟條的線密度作相應(yīng)調(diào)整，以符合在噴氣紡紗機(jī)上要求的牽伸倍數(shù)，分別為150，175，200。在開清階段混入約占總重1％的有色纖維作為示蹤纖維。試樣的紡紗參數(shù)見表1。

取500 mm長的試樣、200 mm／min的伸長率，在Instron強(qiáng)力試驗機(jī)上測得紗線強(qiáng)度和斷裂伸長；紗線不勻率和紗疵數(shù)在Uster均勻度試驗機(jī)上測試；撓曲剛度采用圈狀法在一臺重量加權(quán)的環(huán)錠紗硬挺度試驗機(jī)上測試；長度≥3mm的毛羽在Zweigle毛羽測試機(jī)上測出。紗線耐磨性通過一臺Universal磨損儀測出。紗線直徑、纖維長度和芯纖維及包纏纖維的數(shù)量則是通過研究連續(xù)紗線長度內(nèi)的100根示蹤纖維的位置觀測得出。

3  結(jié)果和討論

表2表明隨著紡紗速度的提高，芯纖維和包纏纖維的長度增加。高速紡紗時，前羅拉鉗口處的氣流造成邊緣紗線脫離主纖維束，從而使纖維自由端形成更長的包纏纖維。同時還觀察得出：每mm包纏紗圈數(shù)隨紡紗速度的提高而減少。紡紗速度提高，包纏纖維增長，因此每mm紗圈數(shù)減少。從表2還可以看出：隨著紡紗速度的提高，包纏纖維的數(shù)量增多而芯纖維的數(shù)量減少。

紡紗速度的提高，以及前羅拉速度的加快使得邊緣纖維被更好地分離，導(dǎo)致出現(xiàn)更多的邊緣纖維，由此產(chǎn)生更多的包纏纖維。高速紡紗還會引起氣圈作用，造成更多的纖維脫離主纖維束，增加了包纏纖維的百分比。

表3表明紗線覆蓋系數(shù)起先隨紡紗速度增至190m／min而增加，接著又隨紡紗速度的繼續(xù)提高而減小。開始時紗線覆蓋系數(shù)隨紡紗速度增至190m／min而增加，可能是由于更多邊緣纖維的形成使包纏纖維的數(shù)量增加。但是紡紗速度增至190 m／min以上后，每mm紗圈數(shù)減少，因此出現(xiàn)了更多芯纖維暴露的紗線結(jié)構(gòu)。同樣，紡紗速度對紡紗三角區(qū)的紡紗張力也大有影響。

Grosberg等發(fā)表的文章認(rèn)為：紡紗速度提高，當(dāng)紗線張力較低時會形成氣圈。低張力時氣圈會增大，紡紗區(qū)的低張力導(dǎo)致紗線結(jié)構(gòu)的緊密度減小。本文的研究表明：紡紗速度改變時，紗線直徑隨之變化的趨勢也支持這個假說。表3顯示了紡紗速度對紗線張力特性的顯著影響。由表可知：當(dāng)紡紗速度達(dá)到190 m／min時，紗線強(qiáng)度最大。隨著紡紗速度繼續(xù)提高到190m／min以上時，紗線強(qiáng)度降低。紗線強(qiáng)度增大是因為紡紗速度的提高使包纏纖維數(shù)量增加，纖維長度增加，紗線覆蓋系數(shù)提高。紡紗速度繼續(xù)增至190 m／min以上后紗線強(qiáng)度減小是因為單位長度中包纏纖維的減少、紗線覆蓋系數(shù)減小。

隨著紡紗速度的提高，紗線斷裂伸長不斷增加，然而，紗線強(qiáng)度、紗線覆2.78蓋系數(shù)等先是增大再為減小。因此，對紗線斷裂伸長變化趨勢的解釋是關(guān)鍵。因為噴氣紗由平3.81行（或幾乎平行）的芯纖維及連續(xù)（或間斷）的均勻（或不勻）的包纏纖維組成，除了產(chǎn)生滑移外，紗芯伸長變化的可能性很小。在外力作用下，如果包纏纖維斷裂或是位置調(diào)整而夾持不住紗芯，紗芯就會產(chǎn)生滑移。因此開始時斷裂伸長的增加可能是由于紗線覆蓋系數(shù)增大，約束了紗線運動。這樣紗線變長，紗線的斷裂伸長繼續(xù)增加可能是由于紗線形成的重新調(diào)整過程的開始，直到紗線完全斷裂為止。

表3顯示了紗線撓曲剛度和耐磨性隨著紡紗速度的提高先是增大，后隨著紡紗速度的繼續(xù)提高而減小。撓曲剛度與紗線在彎曲中運動的自由程度緊密相關(guān)。隨紡紗速度提高并增至190m／min時，紗線覆蓋系數(shù)增大，紗線結(jié)構(gòu)緊密度增加；這樣，紗線在彎曲中的運動受阻，從而導(dǎo)致?lián)锨鷦偠仍龃�。紡紗速度繼續(xù)增至190 m／rain以上后，紗線的緊密度降低，運動變得自由，紗線也更易彎曲，所以紡紗速度很高時撓曲剛度減小。開始時耐磨度增加可能是由于紗線的結(jié)構(gòu)緊密。因為緊密的紗線結(jié)構(gòu)延遲了磨損時芯纖維的暴露，這樣需要更多的循環(huán)次數(shù)才能使紗線斷裂。但速度很高時，因為紗線覆蓋系數(shù)變小，表層纖維極易磨損掉，這樣芯纖維很容易暴露而成為磨損表面。因此，紡紗速度繼續(xù)提高時，耐磨度降低。

表4表明了紡紗速度對每200 m紗線長度中突出長度大于3mm的纖維個數(shù)的影響。觀察得出：隨著紡紗速度的提高，毛羽數(shù)急劇增加。當(dāng)速度增至對加捻運動產(chǎn)生影響時，更多的纖維從中心纖維束中脫離，從而產(chǎn)生更多的突出端。這種纖維接著就形成了毛羽。由表4可看出：紡紗速度的提高使紡制的紗線變細(xì)，但同時惡化了條干均勻度。這是因為紡紗速度提高，前羅拉轉(zhuǎn)速增加，氣流浮動加劇了對前羅拉后部纖維的干擾。另外可以看出：盡管單項紗疵指標(biāo)，即千米細(xì)節(jié)、粗節(jié)和棉結(jié)數(shù)與不勻率u％值遵循不同的變化趨勢，但總紗疵與不勻率U％值的變化趨勢一致。

4  總牽伸倍數(shù)的影響

本文的研究表明：在分別保持后區(qū)牽伸和主牽伸倍數(shù)不變的兩組試驗中，總牽伸倍數(shù)對紗線結(jié)構(gòu)和性能的影響相似。表2顯示了纖維長度隨總牽伸倍數(shù)的增加而增加，總牽伸倍數(shù)高能夠很好地拉伸纖維，產(chǎn)生高質(zhì)量的纖維定向，從而增加了纖維長度。每mm紗圈數(shù)隨總牽伸倍數(shù)的增加而減少，這也是因為包纏纖維長度的增加�？偁可毂稊�(shù)增加，芯纖維的數(shù)量減少，而包纏纖維的數(shù)量增多。牽伸倍數(shù)高時，由于喂入條子的厚度增加，牽伸區(qū)的纖維分布大。這有助于邊緣纖維的形成，從而產(chǎn)生更多的包纏纖維。

Chasmawala等的觀點也支持了這個發(fā)現(xiàn)。表3顯示隨總牽伸倍數(shù)由150增至200，紗線覆蓋系數(shù)增大。這是因為高倍牽伸形成更多的包纏纖維，增大了對平行芯纖維的徑向壓力，從而形成更為緊密的紗線結(jié)構(gòu)。同時，高倍牽伸時芯纖維排列更加整齊，這也增加了紗線覆蓋系數(shù)。總牽伸倍數(shù)對紗線強(qiáng)度有明顯的影響。從表3可明顯看出：紗線強(qiáng)度隨總牽伸倍數(shù)的增加呈現(xiàn)增大趨勢。隨著牽伸倍數(shù)增加，芯纖維的數(shù)量減少，而包纏纖維的數(shù)量增多。因為在噴氣紡中，芯纖維沒有有效的移動，為了承受外部載荷，內(nèi)層纖維摩擦所需的橫向力來自包纏纖維。橫向力隨著包纏纖維的增多而增大，所以在高倍牽伸時，紗線強(qiáng)度增大。同樣，因為高倍牽伸時纖維長度增加，內(nèi)層纖維摩擦力增大，承載時對滑移運動產(chǎn)生更大的阻力。紗線覆蓋系數(shù)隨牽伸倍數(shù)的增大而增大，這也符合以上強(qiáng)度的變化趨勢。至于紗線的斷裂伸長，隨總牽伸倍數(shù)的變化也表現(xiàn)出了不同的數(shù)值。觀察得出：高牽伸倍數(shù)使斷裂伸長值變大。紗線斷裂伸長變化的這種現(xiàn)象也可由上述因素來解釋。

表3顯示撓曲剛度隨總牽伸倍數(shù)的增加而增加。隨著形成包纏纖維數(shù)量的增加及頭端自由纖維伸長（即包纏纖維的長度伸長），內(nèi)層纖維的抱合力增大，芯纖維所受橫向力增大，約束了芯纖維的自由運動并增加了紗線的撓曲剛度。紗線耐磨度隨總牽伸倍數(shù)的增加呈增大趨勢。包纏纖維數(shù)量和長度的增加形成了更為緊密的紗線結(jié)構(gòu)，并在磨損中覆蓋住芯纖維，使紗線耐磨度增大。

隨著總牽伸倍數(shù)增至175，紗線毛羽先是增多，后隨著牽伸的繼續(xù)增大，即表4中總牽伸倍數(shù)變化而保持后區(qū)牽伸倍數(shù)不變時，紗線毛羽減少。前半時期紗線毛羽的增多可能是由于有更多的包纏纖維形成。但隨著包纏纖維數(shù)量上升至一定值以上時，它們包住了紗線，阻礙了紗線末端的突出，從而減少了毛羽。在總牽伸倍數(shù)變化而保持主牽伸倍數(shù)不變時，紗線毛羽不斷減少。這可能是因為包纏纖維產(chǎn)生了更好的束縛效果。

表4顯示不勻率U％和紗疵隨總牽伸倍數(shù)的增加而增加。牽伸倍數(shù)增大后，因為喂人條子厚度增加，自輸出羅拉輸出的纖維分布更寬。在主牽伸區(qū)的邊緣或外表纖維產(chǎn)生了不確定或未受控制的運動，導(dǎo)致不勻率增大。高倍牽伸產(chǎn)生包纏纖維的數(shù)量增加對紗線不勻的不利影響還體現(xiàn)在它加劇了紗線短片段不勻率的形成。另外觀察得出總紗疵和不勻率U％值具有相同的變化趨勢。

5  結(jié)論

（1）隨著總牽伸倍數(shù)和紡紗速度的提高，纖維長度增加，而每mm紗圈數(shù)與上述參數(shù)呈相反的變化趨勢。

（2）隨著總牽伸倍數(shù)和紡紗速度的提高，芯纖維數(shù)量減少，而包纏纖維數(shù)量增加。

（3）紡紗速度從170 m／min增至190 m／min時，紗線覆蓋系數(shù)增大，然后隨紡紗速度的繼續(xù)增大而減��；紗線覆蓋系數(shù)隨著總牽伸倍數(shù)的增加而不斷減小。

（4）紗線強(qiáng)度、撓曲剛度和耐磨度與紗線覆蓋系數(shù)有直接關(guān)系。

（5）提高紡紗速度和增大總牽伸倍數(shù)導(dǎo)致紗線斷裂伸長增加。

（6）提高紡紗速度和總牽伸倍數(shù)對條干均勻度的削弱作用很小。紗線毛羽隨紡紗速度的提高而增多。

設(shè)置最佳組合的噴氣紡機(jī)參數(shù)，能獲得具備一些優(yōu)良特性和較少不利性能的紗線。這些參數(shù)可以根據(jù)MJS紗線的最終用途來選擇。