V.Lolge，M.Y.Gudiyawar

D.K.T.E.紡織與工程協(xié)會(huì)(印度)

紗線變形處理技術(shù)是指一種可以將連續(xù)合成長絲的緊密平行排列結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w積更大的紗線結(jié)構(gòu)的技術(shù)。大多數(shù)紗線變形方法都是在熱處理熱塑性紗過程中采用簡單的機(jī)械變形實(shí)現(xiàn)的。而空氣變形過程則為一種純粹的機(jī)械加工方法，其采用冷空氣流制備低伸長率的膨體紗，獲得的紗線在外觀和物理特性上與天然纖維的紗線類似。噴嘴是空氣變形工藝中的重要裝置。

典型的空氣噴嘴的設(shè)計(jì)包含3個(gè)主要區(qū)域:纖維聚集的入口區(qū)(區(qū)域1);主要的進(jìn)氣口(區(qū)域2);喇叭形的出氣口(區(qū)域3)。區(qū)域1具有幾何聚集作用，可使紗線平滑喂入噴嘴中;區(qū)域2為空氣進(jìn)入的主要通道，其包含的氣流流型復(fù)雜;區(qū)域3的幾何形狀決定了紗的變形特性。本研究采用不同直徑的空氣噴嘴制備空氣變形紗，并對(duì)變形紗的特性進(jìn)行對(duì)比研究。

1 材料與方法

試驗(yàn)原材料為聚酯全拉伸絲(FDY)，將兩束聚酯FDY平行喂入Himsom HTJ-1000型變形機(jī)，并采用Hermajet第二系列噴嘴設(shè)備。變形機(jī)工作參數(shù)如下:加工速度為 300 m/min;噴嘴空氣壓強(qiáng)為0.8 MPa;加熱溫度恒定為180℃;各噴嘴的耗水量為1 L/h;7種不同直徑的噴嘴的超喂率均為20%。對(duì)7種不同直徑的噴嘴制備的變形紗的表面特征、絲圈不穩(wěn)定性、拉伸性能、沸水收縮率及摩擦性能進(jìn)行測(cè)試和表征。

2 試驗(yàn)

2.1 結(jié)構(gòu)特征

空氣變形紗的絲圈頻數(shù)、絲圈高度及芯線直徑采用Carl Zeiss顯微鏡在5倍放大倍數(shù)下進(jìn)行測(cè)試。沿變形紗長度方向每隔2 m做一個(gè)1 mm長的標(biāo)記，將標(biāo)記的1 mm紗段放在玻璃片上，通過投影成像測(cè)得芯線直徑后，將另一塊玻璃片蓋在變形紗上，確保待測(cè)變形紗的紗段位于兩塊玻璃片之間，再通過投影成像測(cè)試變形紗的絲圈頻數(shù)和絲圈高度。重復(fù)測(cè)試50個(gè)紗段，計(jì)算其平均值，即得變形紗的芯線直徑、絲圈頻數(shù)和絲圈高度。

2.2 線密度

空氣變形紗的線密度參照ASTM 1907-07標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。

2.3 絲圈不穩(wěn)定性

空氣變形紗的絲圈不穩(wěn)定性采用杜邦法測(cè)試。預(yù)加載0.009 cN/dtex的負(fù)荷于夾持鉗口間距為500 mm的紗上并做標(biāo)記，然后加載2.970 cN/dtex的額外負(fù)荷30 s。用試樣的永久延伸長度表征變形紗的絲圈不穩(wěn)定性。

2.4 拉伸性能

空氣變形紗拉伸性能的測(cè)試方法參照ASTM D 2256-02，采用Instron 4411型強(qiáng)伸儀進(jìn)行測(cè)試。設(shè)定隔距為500 mm、拉伸速度為300 mm/min，每批取20個(gè)試樣進(jìn)行測(cè)試并計(jì)算其拉伸性能測(cè)試結(jié)果的平均值。

2.5 沸水收縮率

參照ASTM D 6207標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試空氣變形紗的尺寸穩(wěn)定性。本研究通過測(cè)定變形紗浸入沸水后的收縮率對(duì)其尺寸穩(wěn)定性進(jìn)行表征。

2.6 摩擦性能

采用Uster Zweigle Friction Tester 5測(cè)試空氣變形紗的摩擦性能。使變形紗從上下2塊板間通過，以固定的力作用于上方的塊板，即給紗一個(gè)固定的作用力，紗和金屬之間的摩擦因數(shù)由作用力的大小計(jì)算得到。加載20 cN的負(fù)荷于紗線張力裝置，以對(duì)紗施加作用力。在兩個(gè)導(dǎo)紗輥上各連接一個(gè)傳感器，可測(cè)量施加在紗上的力的變化。

3 結(jié)果與討論

3.1 結(jié)構(gòu)特征

采用不同直徑的噴嘴制備的聚酯空氣變形紗的結(jié)構(gòu)特征如表1所示。可以看出，變形紗的絲圈頻數(shù)在噴嘴直徑為1.70 cm和1.85 cm時(shí)有所降低，總體變化趨勢(shì)為噴嘴直徑大，絲圈頻數(shù)也較大。噴嘴直徑較小或較大時(shí)，絲束可形成良好的纏結(jié)，制得的空氣變形紗結(jié)構(gòu)緊密，芯紗直徑明顯較大?？諝庾冃渭喌呐蛩尚允芷浔砻嫘纬傻慕z圈影響。絲圈頻數(shù)增大，空氣變形紗的膨松度也隨之增加。直徑較大的噴嘴可為纖維的遷移和彎曲提供更大的空間，因而能形成更多的絲圈和更好的纏結(jié)。

3.2 線密度

采用不同直徑的噴嘴制備的聚酯空氣變形紗的線密度如表2所示。可見采用的噴嘴直徑不同，制得的變形紗的線密度具有明顯的差異?？傮w變化趨勢(shì)為隨著噴嘴直徑的增大，變形紗的線密度先增大，到達(dá)一定值后，略有下降，之后又逐漸增大。這是因?yàn)樽冃渭喌慕z圈頻數(shù)隨噴嘴直徑變化而變化(表1)，絲圈頻數(shù)越大，變形紗的質(zhì)量越大，進(jìn)而導(dǎo)致其線密度越大。

3.3 絲圈不穩(wěn)定性

采用不同直徑的噴嘴制備的聚酯空氣變形紗的絲圈不穩(wěn)定性如表2所示?？梢姴捎玫膰娮熘睆讲煌?，制得的聚酯空氣變形紗的絲圈不穩(wěn)定性有很大差異。絲圈不穩(wěn)定性高，則變形紗表面的絲圈較穩(wěn)定。變形紗的絲圈不穩(wěn)定性隨著噴嘴直徑的改變而發(fā)生波動(dòng)，但總體趨勢(shì)為噴嘴直徑大，絲圈穩(wěn)定性較高，這是因?yàn)閲娮熘睆酱髸r(shí)，絲束的纏結(jié)良好，形成的絲圈較少，絲圈頻數(shù)較小(表1)。絲圈頻數(shù)大的變形紗結(jié)構(gòu)較松散，在負(fù)荷的作用下易被拉直，進(jìn)而導(dǎo)致其絲圈穩(wěn)定性較低。從表2可以得出，直徑大的噴嘴制備的變形紗具有更好的絲圈穩(wěn)定性。

表1 變形紗的絲圈形態(tài)數(shù)據(jù)

表2 變形紗的特性

3.4 拉伸特性

采用不同直徑的噴嘴制備的聚酯空氣變形紗的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率如表2所示?？梢姴捎玫膰娮熘睆讲煌频玫淖冃渭喌臄嗔褟?qiáng)度和斷裂伸長率也明顯不同。總體變化趨勢(shì)為隨著噴嘴直徑的增大，變形紗的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率先增大后減小，這與變形紗結(jié)構(gòu)中長絲的纏結(jié)有關(guān)。當(dāng)噴嘴直徑偏小時(shí)，較大直徑的噴嘴可為長絲的排列提供更大的空間，使長絲在變形紗中排列較好，長絲與紗線軸線的傾角小，而傾角較小的長絲能夠承受更大的負(fù)荷，因而斷裂強(qiáng)度較大。隨著噴嘴直徑的進(jìn)一步增大，絲圈纏結(jié)增多，絲圈頻數(shù)隨之增加，導(dǎo)致平行排列的長絲減少，這意味著長絲的排列傾角大，長絲的排列變差，可承受軸向力的長絲根數(shù)減少，因此空氣變形紗的斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率減小。

3.5 沸水收縮率

采用不同直徑的噴嘴制備的聚酯空氣變形紗的沸水收縮率如表2所示?？梢妵娮熘睆讲煌?，制得的變形紗的沸水收縮率也有明顯的差異?？傮w而言，噴嘴直徑大時(shí)，變形紗的沸水收縮率也較大。這是因?yàn)殡S著噴嘴直徑的增大，噴嘴內(nèi)的空氣湍流流動(dòng)增加，導(dǎo)致絲圈高度小、絲圈頻數(shù)大(表1)，因而濕的空氣變形紗的絲圈纏結(jié)較多，故紗的沸水收縮率較大。

3.6 摩擦性能

紗線的摩擦性能取決于紗的表面特性。空氣變形紗表面含有絲圈，絲圈在紗表面未呈現(xiàn)出確定的變化趨勢(shì)。沿變形紗長度方向形成的絲圈的形態(tài)不同，因?yàn)榻z圈的形成是無法控制的。長絲上的紡絲油劑影響紗的摩擦性能。在變形加工的過程中，可用水去除紡絲油劑，而長絲類別不同，去除的油劑不同，因而紗的摩擦性能也不同。

4 結(jié)論

在保持其他工藝參數(shù)不變的前提下，討論了噴嘴直徑變化對(duì)制備的空氣變形紗性能的影響。研究表明:變形紗的線密度、沸水收縮率、膨松度、絲圈穩(wěn)定性及絲圈頻數(shù)均隨著噴嘴直徑的不同而發(fā)生變化?？傮w而言，選用大直徑的噴嘴，制得的空氣變形紗的線密度、沸水收縮率、膨松性、絲圈穩(wěn)定性及絲圈頻數(shù)均較大，斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長率則較小。