陳美玉， 劉玉琳， 胡革明， 孫潤(rùn)軍

(1. 西安工程大學(xué) 紡織科學(xué)與工程學(xué)院， 陜西 西安 710048； 2. 西安工程大學(xué) 功能性紡織材料及制品教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 陜西 西安 710048; 3. 陜西華燕航空儀表有限公司， 陜西 漢中 723102)

渦流紡紗技術(shù)直接以棉條喂入，集粗紗、細(xì)紗、絡(luò)筒工序一體化，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)短流程紡紗，紡紗速度高達(dá)500 m/min[1]。噴氣渦流紡是利用壓縮空氣將經(jīng)牽伸單元牽伸后的纖維束，一部分通過(guò)中心負(fù)壓場(chǎng)吸入噴嘴內(nèi)部的螺旋通道而成為紗芯,另一部分倒伏在空心錠表面的自由端纖維在噴孔的高速旋轉(zhuǎn)氣流作用下，對(duì)紗芯進(jìn)行纏繞加捻成紗[2-4]。旋轉(zhuǎn)氣流作用在渦流紡紗線上的加捻力受到許多因素影響，包括噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)，噴嘴入口到空心錠的距離，倒伏在空心錠外表面纖維的長(zhǎng)度、紗線直徑以及噴射口出口的氣流速度等[5-7]。有研究發(fā)現(xiàn)該加捻力還受到空心錠表面的溝槽分布密度影響[8]，渦流紡紗線的捻度和捻角隨著開(kāi)口尾隨自由端纖維角速度的增加而增加[9]。

噴氣渦流紡屬自由端紡紗，其成紗是自由端的尾端纖維在芯紗的四周按照旋轉(zhuǎn)氣流的方向纏繞加捻成紗[10]。這種包纏加捻的成紗方式與普通加捻完全不同，因此，對(duì)渦流紡紗線的結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能也成為研究熱點(diǎn)。何建等[11]利用在線觀測(cè)研究分析了噴氣渦流紡金屬絲包芯紗成紗過(guò)程中纖維運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及包纏效果。姚江薇等[12]基于噴氣渦流紡紗線內(nèi)纖維受力情況分析，對(duì)渦流紡紗線的拉伸斷裂強(qiáng)力模型進(jìn)行了構(gòu)建和驗(yàn)證。

根據(jù)力學(xué)基本原理，紗線受到拉伸而產(chǎn)生斷裂破壞是紗線被拉伸變形至最大值所致。紗線拉伸產(chǎn)生的形變或位移是外部施加的作用力的結(jié)果，并取決于紗線的復(fù)合結(jié)構(gòu)、形態(tài)以及紗線中纖維相互之間的關(guān)系等，紗線中各組成部分拉伸變形的特征，直接反映了紗線拉伸斷裂強(qiáng)度。渦流紡紗線是由外層纖維與芯層纖維組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)，且外層與芯層纖維各自在紗線中原始的排列形態(tài)不同，因此在受力拉伸過(guò)作程中各自受力形變過(guò)程不同。為此，本文詳細(xì)分析了渦流紡紗線中外層及芯層纖維在受力拉伸過(guò)程中的形變及位移與受力之間的關(guān)系;進(jìn)一步探明拉伸過(guò)程中渦流紡紗線外層和芯層纖維在承擔(dān)外力作用而形變過(guò)程中的力學(xué)規(guī)律,并探討渦流壓力和紡紗速度兩大因素對(duì)渦流紡成紗的包纏加捻特性以及成紗力學(xué)性能的影響。

1 拉伸過(guò)程中形變與受力分析

1.1 渦流紡紗線包纏加捻特征

首先采用JCM-5000型掃描電子顯微鏡對(duì)渦流紡紗線進(jìn)行連續(xù)拍攝并拼接，獲得渦流紡紗線包纏加捻連續(xù)特征，結(jié)果如圖1所示?？煽闯觯簻u流紡紗線包括紗芯層和外層纖維2個(gè)部分，芯層纖維呈平行伸直或弱捻狀態(tài)，外層纖維以螺旋形式對(duì)芯層纖維進(jìn)行包纏加捻。渦流紡在成紗過(guò)程中不停地有纖維束離開(kāi)前羅拉，由于離心力和氣流的作用，纖維束尾端的外層纖維產(chǎn)生徑向膨脹擴(kuò)大，成為對(duì)芯層纖維螺旋包纏加捻的自由狀態(tài)尾端纖維，因此，渦流紡成紗是由不同的外層纖維束對(duì)芯層纖維交替進(jìn)行包纏加捻而成，這一點(diǎn)在渦流紡紗線連續(xù)觀察中也得到了證實(shí)，如圖1中的區(qū)域1、2處。當(dāng)尾端纖維的自由端長(zhǎng)度不夠進(jìn)行一個(gè)完整的螺旋包纏時(shí)，這部分的外層纖維會(huì)自動(dòng)加入到芯層纖維中。此時(shí)，如果纖維長(zhǎng)度過(guò)短而無(wú)法被包纏纖維包住時(shí)，便成為單纖維毛羽端。

圖1 渦流紡紗線整體縱向特征

為了對(duì)渦流紡紗線的包纏加捻特征做進(jìn)一步分析，對(duì)同一束外層纖維包纏加捻的渦流紡紗線部分進(jìn)行局部放大觀察，如圖2所示?？梢钥闯觯涸诙唐螀^(qū)域內(nèi)，渦流紡紗線同一束外層纖維以一定的間隔距離對(duì)芯層纖維進(jìn)行規(guī)律地螺旋纏繞。通過(guò)對(duì)該部分渦流紡紗線進(jìn)行局部退捻觀察發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這一束外層包纏纖維捻度完全退去時(shí)，外層包纏纖維尾端基本脫離紗體，但其頭端卻仍在紗芯中，這一特征與文獻(xiàn)[13]研究發(fā)現(xiàn)的結(jié)果完全相同，因此，渦流紡紗線整體是不可退捻的。

圖2 渦流紡紗線局部縱向特征掃描電鏡照片(×50)

1.2 渦流紡紗線拉伸形變分析

圖3示出渦流紡紗線受外力拉伸模型示意圖。設(shè)渦流紡紗線外層纖維的原始螺旋包纏角為θ0(°)，包纏螺距為h(mm)，紗線的直徑為d(mm)。

圖3 渦流紡紗線受軸向拉伸模型示意圖

紗線拉伸屬于等體積變化，當(dāng)其由于拉伸長(zhǎng)度伸長(zhǎng)時(shí)，紗線直徑會(huì)變小。由于外層與芯層分布結(jié)構(gòu)特征的不同，渦流紡紗線在外力拉伸作用下，芯層與外層纖維受力和形變特征完全不同。

芯層纖維基本平行于紗軸，在外力作用下發(fā)生伸長(zhǎng)變形或滑移，直至纖維被抽拔或斷裂，且渦流紡紗線中芯層纖維的根數(shù)要遠(yuǎn)多于外層包纏纖維的根數(shù)，因此，芯層纖維成為外力作用的主要承擔(dān)者。而外層纖維隨著紗線的拉伸，表現(xiàn)出2個(gè)方面特征：1)其螺旋屈曲會(huì)隨著紗線拉伸展開(kāi)，螺旋包纏角逐步減小，外層纖維會(huì)沿著紗線軸向產(chǎn)生位移，并向伸直狀態(tài)發(fā)展；2)外層纖維在拉伸過(guò)程中纖維會(huì)受到軸向拉伸而產(chǎn)生形變。

因此，當(dāng)渦流紡紗線拉伸至斷裂過(guò)程中，芯層纖維由于平行伸直其形變達(dá)到了斷裂形變。而皮層纖維由于其螺旋曲線的存在，使得紗線斷裂時(shí)外層纖維的拉伸產(chǎn)生的形變小于芯層纖維，其并未達(dá)到極限形變。

1.3 渦流紡紗線拉伸受力分析

物體的形變是受力作用的結(jié)果，因此，渦流紡紗線在受到外加載荷F拉伸斷裂時(shí)，理論上是由芯層纖維和外層包纏纖維共同承擔(dān)。即

F=Fc+Fw

(1)

式中：Fc為芯層纖維承擔(dān)的載荷，N；Fw為外層包纏纖維承擔(dān)的載荷，N；

由1.2節(jié)分析可知，渦流紡紗線斷裂時(shí)，芯層纖維所承擔(dān)的載荷為其斷裂強(qiáng)力，而此時(shí)外層纖維由于螺旋的存在，其形變遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其斷裂形變。且渦流紡紗線的外層纖維與芯層纖維相同，故此時(shí)外層纖維所承擔(dān)的載荷遠(yuǎn)小于芯層纖維。當(dāng)紗線芯層纖維斷裂后，繼續(xù)拉伸外層纖維，其所能承擔(dān)的載荷很小，故并不能使渦流紡紗線強(qiáng)力繼續(xù)提高。

1.3.1 拉伸過(guò)程中外層纖維受力分析

渦流紡紗線拉伸過(guò)程中由于紗線直徑的變化致使外層纖維實(shí)際的受力情況較為復(fù)雜。為便于分析，假設(shè)渦流紡紗線拉伸過(guò)程中紗線的直徑不變，即忽略外層纖維由于螺旋展開(kāi)而產(chǎn)生的位移，而考慮外層纖維在拉伸過(guò)程中受到的最大形變。圖4示出渦流紡紗線拉伸過(guò)程中單根外層包纏纖維AB的受力分析圖。假設(shè)當(dāng)紗線拉伸Δh時(shí)發(fā)生斷裂，此時(shí)隨拉伸位移的增大，外層包纏纖維由拉伸前的B點(diǎn)移動(dòng)至B1點(diǎn)，包纏角由拉伸前的θ0減小為θ1,外層單纖維AB由于拉伸作用而對(duì)芯層產(chǎn)生的橫向壓力為fx(N)?？梢钥闯觯寒?dāng)紗線受到外力拉伸，外層單纖維受到垂直方向的載荷fw作用時(shí)，載荷fw分解為沿外層纖維截面方面的剪切力fs和軸向拉伸力fd，則有

fs=fwsinθ1

(2)

fd=fwcosθ1

(3)

圖4 渦流紡紗線拉伸時(shí)外層纖維受力分析圖

由于紗線拉伸時(shí)紗線直徑保持不變[14]，則有

2LwdLw=2hdh

(4)

式中：Lw為外層纖維包纏加捻1個(gè)捻回的長(zhǎng)度，mm；h為外層纖維包纏加捻的螺距，mm。

當(dāng)渦流紡紗線發(fā)生拉伸斷裂時(shí)有

Δh=hεy

(5)

式中：εy為紗線斷裂時(shí)的伸長(zhǎng)應(yīng)變率，%。設(shè)紗線斷裂時(shí)外層包纏纖維的長(zhǎng)度增量為ΔLw，則結(jié)合式(4)、(5)，可得到外層纖維的伸長(zhǎng)應(yīng)變率εw[14]為

(6)

假設(shè)纖維是連續(xù)介質(zhì)固體，則

fd=πr2Ewεw

(7)

式中：Ew為外層纖維的彈性模量，N/mm2；r為外層纖維的截面半徑，mm。將式(6)代入式(7)可得

fd=πr2Ewεycos2θ1

(8)

假設(shè)外層纖維的根數(shù)為m，則由式(3)和(8)聯(lián)立可得，外層包纏纖維承擔(dān)的載荷Fw為

Fw=πmr2Ewεycosθ1

(9)

1.3.2 拉伸過(guò)程中芯層纖維受力分析

渦流紡紗線拉伸斷裂時(shí)，芯層纖維承擔(dān)的載荷Fc是芯層纖維之間的切向阻力與芯層纖維強(qiáng)力共同作用的結(jié)果[15]。假設(shè)芯層纖維的根數(shù)為n，纖維強(qiáng)力在短纖維芯層束中的利用程度為Cs，則根據(jù)文獻(xiàn)[14]，可得

(10)

式中：r為纖維半徑，mm；N為纖維表面受到的橫向壓力，cN；μ為纖維表面摩擦因數(shù)；f為單纖維強(qiáng)力，cN；L為單纖維長(zhǎng)度，mm；lc為滑脫長(zhǎng)度，mm。

渦流紡紗線拉伸時(shí)芯層纖維受到的橫向壓力N來(lái)源于3個(gè)方面：1)渦流紡成紗時(shí)外層纖維束受渦流壓力進(jìn)行螺旋包纏而產(chǎn)生的橫向壓力N1；2)芯層纖維束在成紗過(guò)程中發(fā)生的內(nèi)外轉(zhuǎn)移，使得纖維之間的相互糾纏而產(chǎn)生的橫向壓力N2；3)外層纖維束由于拉伸作用而產(chǎn)生的橫向壓力N3。

N=N1+N2+N3

(11)

根據(jù)渦流紡成紗原理可知，當(dāng)渦流壓力、紗線線密度以及纖維的長(zhǎng)度一定時(shí)，N1理論上取決于渦流壓力，并受紡紗速度的影響。即N1可認(rèn)為是渦流壓力P和紡紗速度V的一個(gè)函數(shù)，則

N1=f(P,V)

(12)

由1.1節(jié)對(duì)渦流紡的觀察分析可知，渦流紡芯層纖維幾乎呈平行排列狀態(tài)，纖維發(fā)生內(nèi)外轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象較弱，因此纖維之間的相互糾纏而產(chǎn)生的橫向壓力N2可忽略不計(jì)，即

N2≈0

(13)

如圖4所示，渦流紡紗線拉伸斷裂時(shí)，外層纖維兩端A和B受到的軸向拉伸力fd的合力形成了渦流紡紗線的向心擠壓力，即抱合力fx，則

N3=mfx=2mfdsinθ1

(14)

將式(8)代入式(14)得

N3=2πmr2Ewεycos2θ1sinθ1

(15)

將式(12)、(13)、(15)代入式(11)可得

N=f(P,V)+2πmr2Ewεycos2θ1sinθ1

(16)

將式(16)代入式(10)，可得渦流紡紗線斷裂時(shí)芯層纖維承擔(dān)的載荷：

(17)

將式(9)和(17)代入式(1)，可得渦流紡紗線斷裂時(shí)所承受的外加載荷：

(18)

由此可知，當(dāng)渦流紡纖維原料以及條子的狀態(tài)一定時(shí)，外層纖維螺旋包纏特性對(duì)渦流紡成紗的力學(xué)性能起著決定性的作用。當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí)，外層纖維螺旋包纏角除了取決于渦流壓力外，還受到紡紗速度的影響[7,16]。本文著重探討當(dāng)其他條件不變時(shí)，不同的渦流壓力和紡紗速度對(duì)渦流紡紗線的包纏加捻性能以及最終成紗力學(xué)性能的影響。

2 樣品制備及性能測(cè)試

2.1 樣品制備

本文以粘膠條為原料，采用陜西華燕航空儀表有限公司生產(chǎn)的HYF型噴氣渦流紡紗機(jī)進(jìn)行紡紗，所有紗線樣品的線密度均為19.67 tex。所用粘膠單纖維線密度為1.33 dtex，長(zhǎng)度為38 mm。HYF型噴氣渦流紡紗機(jī)的設(shè)備參數(shù)如表1所示。在其他條件相同時(shí)，本文通過(guò)改變不同的渦流壓力以及不同的紡紗速度制備了8種渦流紡紗線樣品，其具體的加工工藝參數(shù)如表2所示。

表1 HYF型噴氣渦流紡紗機(jī)的設(shè)備參數(shù)

表2 渦流紡紗線樣品紡紗工藝參數(shù)

2.2 性能測(cè)試

2.2.1 形貌觀察

采用JCM-5000 Neoscope型臺(tái)式掃描電子顯微鏡對(duì)渦流紡紗線樣品進(jìn)行觀察，測(cè)試加速電壓設(shè)為10 kV，并測(cè)試渦流紡紗線的包纏角和螺距。為盡可能地減小測(cè)量誤差，所有樣品的包纏角和螺距分別在300倍和50倍條件下進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)指標(biāo)連續(xù)測(cè)試15次，取平均值。

2.2.2 力學(xué)性能測(cè)試

采用INSTRON 5565型萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)對(duì)渦流紡紗線樣品進(jìn)行拉伸性能測(cè)試，測(cè)試樣品的夾持距離為500 mm，拉伸速度為500 mm/min，預(yù)加張力為(0.5±0.1) cN/tex。每個(gè)樣本測(cè)試10次，取平均值。

3 結(jié)果與分析

3.1 壓力對(duì)渦流紡紗線包纏加捻效果影響

圖5示出紡紗速度為280 m/min時(shí)，不同渦流壓力條件下的包纏加捻效果對(duì)比圖?？煽闯觯寒?dāng)紡紗速度恒定為280 m/min時(shí)，隨著渦流壓力的增大，渦流紡紗線的外層纖維的螺旋包纏角慢慢增加，然而螺旋包纏的間隔距離在慢慢縮小，紗線的結(jié)構(gòu)由原來(lái)的蓬松結(jié)構(gòu)慢慢變得緊實(shí)。特別是當(dāng)渦流的壓力增大至0.65 MPa時(shí)，整個(gè)渦流紡紗線的芯層纖維排列變得較為凌亂，芯層纖維的排列整齊度差，不僅嚴(yán)重影響了渦流紡成紗的外觀，并可能會(huì)影響渦流紡紗線的力學(xué)性能。

圖5 不同渦流壓力成紗的掃描電鏡照片(×50)

圖6示出紡紗速度為280 m/min時(shí)，不同渦流壓力與渦流紡成紗的包纏加捻指標(biāo)之間的關(guān)系。

圖6 渦流壓力與成紗包纏加捻指標(biāo)之間的關(guān)系

由圖6可看出：當(dāng)渦流壓力從0.45 MPa增大至0.65 MPa時(shí)，所紡制的渦流紡紗線外層纖維的螺旋包纏角從30.2°增加至40.1°，然而螺距則由0.45 MPa時(shí)的644 μm下降為0.65 MPa 時(shí)的566 μm?？梢?jiàn)當(dāng)紡紗速度一定時(shí)，渦流壓力會(huì)顯著影響渦流紡的螺旋包纏特性，使成紗結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最終會(huì)影響渦流紡紗線的力學(xué)性能。值得注意的是，測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)渦流紡紗線的螺旋包纏均勻性較差，究其原因可能在于以下幾點(diǎn)：1)噴氣纖維進(jìn)入管中的長(zhǎng)度不一致；2)單根纖維一端伸直部分與外邊的另一端的長(zhǎng)度的比例不一致；3)噴氣輸送纖維均勻度不好，這些因素最終會(huì)影響渦流紡成紗的力學(xué)性能的均勻性。

3.2 速度對(duì)渦流紡紗線包纏加捻效果影響

圖7為渦流壓力0.45 MPa時(shí)，不同紡紗速度下渦流紡紗線的包纏加捻效果對(duì)比圖。可看出：當(dāng)渦流壓力固定為0.45 MPa時(shí)，隨著紡紗速度的增大，渦流紡紗線的外層纖維的螺旋包纏角變化不是很明顯，但當(dāng)紡紗速度提高至400 m/min時(shí)，成紗的螺旋包纏的間隔距離有明顯的增加。

圖7 不同紡紗速度成紗的掃描電鏡照片(×50)

為進(jìn)一步探究紡紗速度對(duì)渦流紡成紗包纏加捻效果的影響，通過(guò)對(duì)不同紡紗速度成紗的螺旋包纏角和螺旋包纏間隔距離進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表3所示?？煽闯觯寒?dāng)渦流壓力恒定為0.45 MPa時(shí)，隨著紡紗速度從280 m/min增大至400 m/min，所紡制渦流紡紗線的外層纖維的平均螺旋包纏角從30.2°略微下降到26.1°，而平均螺距則由280 m/min的644 μm增加為962 μm。說(shuō)明當(dāng)渦流壓力為0.45 MPa時(shí)，隨著渦流紡紗線紡紗速度的提升，成紗結(jié)構(gòu)略有變化，進(jìn)而可能會(huì)導(dǎo)致成紗的力學(xué)性能發(fā)生變化。

表3 不同紡紗速度對(duì)渦流紡成紗包纏加捻指標(biāo)的影響

3.3 壓力對(duì)成紗力學(xué)性能的影響

圖8示出不同渦流壓力對(duì)渦流紡紗線力學(xué)性能的影響。

由圖8可看出：隨著渦流壓力的增加，渦流紡紗線的斷裂比強(qiáng)度和彈性模量呈先增加后下降的變化趨勢(shì)，斷裂伸長(zhǎng)率基本不變。特別是當(dāng)渦流壓力達(dá)到0.65 MPa時(shí)，紗線的斷裂比強(qiáng)度呈快速下降。究其原因在于隨著渦流壓力的增大，外層纖維的螺旋包纏角增大，螺距則減小。表明外層纖維對(duì)芯層纖維的包纏形成的抱合力增加，這樣當(dāng)渦流紡紗線受力拉伸時(shí)，纖維之間的切向摩擦阻力增加，纖維抵抗外力拉伸的能力增加，所以斷裂比強(qiáng)度增加。當(dāng)渦流紡壓力增加至0.6 MPa時(shí)，紗線的斷裂比強(qiáng)度出現(xiàn)下降。其原因在于當(dāng)紡紗速度一定時(shí)，過(guò)大的渦流壓力使得外層起包纏加捻作用的自由纖維的數(shù)量減少，且由于須條解捻激烈，外層自由纖維包纏過(guò)于緊密(見(jiàn)圖5(d))，從而會(huì)使成紗斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)降低[4]。特別是當(dāng)渦流壓力增至0.65 MPa時(shí)，過(guò)大的壓力不利于纖維須條有序地吸入噴嘴中，導(dǎo)致渦流紡紗線的芯層纖維排列整齊度變差(見(jiàn)圖5(e))，這樣紗線的任意一個(gè)截面所握持的纖維向紗軸兩端伸出的長(zhǎng)度均勻度差，導(dǎo)致紗線在受力拉伸時(shí)，存在不少纖維滑脫而被拔出，使得成紗強(qiáng)力大大下降，因此，當(dāng)紡紗速度為280 m/min時(shí)，渦流壓力選用0.55 MPa時(shí)渦流紡成紗力學(xué)性能最優(yōu)。

圖8 不同渦流壓力對(duì)渦流紡紗線的力學(xué)性能的影響

此外，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)渦流紡紗線的力學(xué)指標(biāo)均勻度較差。原因在于渦流紡成紗在渦流加捻的過(guò)程中會(huì)有5%左右的落纖，從而造成紗線條干變差[17]，局部細(xì)節(jié)較多[18-20]。

3.4 速度對(duì)成紗力學(xué)性能的影響

表4示出不同紡紗速度對(duì)渦流紡紗線力學(xué)性能的影響?？煽闯觯寒?dāng)渦流壓力恒定為0.45 MPa時(shí)，隨著渦流紡紗速度的增加，渦流紡紗線的斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率均呈略微下降趨勢(shì)，彈性模量呈現(xiàn)先下降后基本不變的趨勢(shì)。渦流紡的包纏加捻效果取決于紡紗速度、渦流壓力以及噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)等。當(dāng)渦流壓力恒定時(shí)，隨著紡紗速度的加快，須條在噴嘴中停留的時(shí)間較短，外層自由端纖維還未來(lái)得及包纏就被向前輸送，進(jìn)而導(dǎo)致外層纖維對(duì)芯層纖維束螺旋包纏的角度下降和螺旋間隔距離增加(見(jiàn)表3)，這樣外層包纏纖維對(duì)芯層纖維的包纏產(chǎn)生的抱合力下降，紗線在受到外力拉伸時(shí)，纖維出現(xiàn)滑脫的機(jī)會(huì)增加，纖維的斷裂強(qiáng)力利用率下降，因此，導(dǎo)致渦流紡紗線的力學(xué)性能下降?？傮w來(lái)說(shuō)，當(dāng)渦流壓力恒定為0.45 MPa時(shí)，紡紗速度對(duì)成紗力學(xué)性能的影響不如渦流壓力那么顯著。

表4 不同紡紗速度對(duì)渦流紡紗線力學(xué)性能的影響

4 結(jié) 論

1)通過(guò)分析渦流紡紗線的不同尺度包纏加捻特征，發(fā)現(xiàn)渦流紡成紗是由不同的外層纖維束對(duì)芯層纖維交替進(jìn)行螺旋包纏加捻而成的，且渦流紡紗線整體不可退捻。渦流紡紗線拉伸過(guò)程形變與受力分析表明：渦流紡成紗時(shí)的外層纖維對(duì)芯層纖維螺旋包纏特性對(duì)渦流紡紗線的力學(xué)性能起著決定性的作用。

2)當(dāng)其他條件不變時(shí)，隨著渦流壓力從0.45 MPa增大至0.65 MPa，所紡制紗線的外層纖維的螺旋包纏角從30.2°增加至40.1°，然而螺距則由0.45 MPa的644 μm下降為0.65 MPa 時(shí)的566 μm。隨著渦流壓力的增加，渦流紡紗線的斷裂比強(qiáng)度和彈性模量呈先增加后下降的變化趨勢(shì)，斷裂伸長(zhǎng)率基本不變。當(dāng)紡紗速度為280 m/min時(shí)，渦流壓力選用0.55 MPa時(shí)渦流紡成紗力學(xué)性能最優(yōu)。

3)當(dāng)渦流壓力恒定為0.45 MPa時(shí)，隨著渦流紡紗速度的增加，渦流紡紗線的斷裂比強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率均呈略微下降趨勢(shì)，彈性模量呈現(xiàn)先下降后基本不變的趨勢(shì)。