紡紗參數對紗線殘余扭矩和扭矩的影響

于保康+楊昆

摘要：文章運用響應曲面的方法，針對紗線線密度、捻系數對紗線殘余扭矩和扭矩的影響進行分析。通過分析響應曲面和等值曲線，得出定量的響應面方程，為優化紡紗中紗線線密度與紗線捻系數之間的配合提供依據。

關鍵詞：線密度；捻系數；扭矩；殘余扭矩；濕扭結數

中圖分類號：TS184.4 文獻標志碼：A

The Effect of Spinning Parameters on Yarn Residual Torque and Torque

Abstract： By using the Response Surface Methodology， the paper analyzes the effect of yarn linear density and twister factor on yarn residual torque and torque. Based on analyzing response surface and contour curve， a quantitative equation for response surface is obtained， offering reference for optimizing the relation between yarn linear density and twist factor.

Key words： linear density； twist factor； torque； residual torque； wet snarling

紗線的殘余扭矩影響織物的后期編織以及織物的各方面性能。理論上，紗線的殘余扭矩主要是在紡紗過程中特別是加捻時產生的。加捻時纖維被拉伸和扭轉，紗線之間儲存了相應的扭應力，其中一部分可能會在紡紗過程中被釋放，但是還會有少部分被保留下來。紗線的殘余扭矩會導致紗線扭結、針織物的卷邊、機織物的緯斜等現象。紗線捻度是產生紗線殘余扭矩的主要原因，低扭矩紗線與傳統環錠紡紗線相比紗線扭結數和毛羽都較少，從而使編織的織物表面光滑均勻。很多人在此方面進行了研究，其中陶肖明等人研制的低扭矩環錠紡紗技術經過近十幾年的研發和改進有效地降低了紗線的殘余扭矩，改善了紗線的性能。

本文選取紗線的線密度和捻系數作為因子，通過使用響應曲面（RSM）分析方法設計實驗，運用Minitab軟件，分析紗線扭矩和濕扭結數，從而建立數據相互之間的量化關系，為優化紡紗參數、提高紗線性能提供依據。

紡紗儀器為SDLSERIALNo.504824/2棉紡紡紗機，紡紗參數為：鋼絲圈MS/hf1/0，前羅拉牽伸倍數1.7，錠速8000r/min。采用100%棉，纖維長度1.25英寸，纖維斷裂強度24.5g/tex，纖維斷裂伸長5.6%。

1實驗

1.1實驗設計

在借鑒以前研究者經驗的基礎上，考慮現有條件，本實驗選擇的試驗范圍為：紗線線密度19.4～36.4tex、紗線捻系數3.5～4.0tpi/Ne1/2。使用RSM全因子響應曲面方法設計實驗，設計結果如表1所示。

1.2實驗測試及結果

紡制13種紗線，所有紗線試樣在測試前被置于標準大氣條件下（溫度（20±3）℃，相對濕度65%±2%），平衡24h以上。紗線濕扭結數測試使用香港理工大學研制的扭結數測試儀，測試50cm紗線對折的濕扭結數，每種紗線取10段進行測試，取其平均值。紗線加捻時，纖維受到一定的張力和扭轉作用，形成紗線后，纖維會抵抗扭轉變形產生扭矩，紗線扭矩的測試使用KES-YN1測試儀，測試長度為3cm、預加張力為1g、旋轉角度±9π，在方格紙上繪制圖形，通過圖形計算紗線的扭矩。

2實驗結果與分析

實驗測試結果見表1。圖1和圖2分別為濕扭結數和扭矩與線密度、捻系數的響應曲面；圖3和圖4分別為濕扭結數和扭矩與線密度、捻系數的等值曲線圖。由圖1和圖3可以看出，在相同線密度的條件下捻系數越高則紗線濕扭結數越大；而相同捻系數條件下則紗線線密度越小濕扭結數越大。扭矩與紗線線密度、捻系數的關系如圖2和圖4所示，在不考慮紗線線密度與捻系數的交互關系的前提下，線密度對扭矩的影響較大，紗線線密度越大紗線的扭矩越大。

根據上面的分析和實驗結果，可以建立響應曲面方程的定量關系式，紗線的線密度（X1）、捻系數（X2）與濕扭結數（Y1）、扭矩（Y2）之間的關系式如公式一、公式二所示。響應面公式包括常數項、紗線線密度和捻系數的一次項、二次項以及兩者的交互作用，使用帶有交互作用的二階方程更能準確的解釋它們之間的相互關系。Y1、Y2的相關系數R2都大于0.9，這表明實驗結果與選擇參數之間的相關性較高，實驗結果較顯著，具有一定的代表性。

響應面方程：濕扭結數Y1=-13.4889+1.21450X1+17.3444X2-0.0293142X12+1.28817X22-0.0825987X1X2（公式一），R2為0.9891；扭矩Y2=3.52100-0.0510720X1-1.96292X2-0.00187016X12+0.113731X22+0.0661565X1X2（公式二），R2為0.9281。

驗證紗線的參數：100%棉，纖維長度1.34英寸，纖維斷裂強度26.1g/tex，纖維斷裂伸長5.6%，粗紗線密度760tex，紗線線密度29.15tex，紗線捻系數3.6tpi/Ne1/2。

回歸方程驗證：濕扭結數理論值64扭結數/25cm，實際值50扭結數/25cm；扭矩理論值2.11mg·cm，實際值1.8mg·cm。

對響應面方程進行驗證，所使用的紗線的線密度和紗線捻系數都在設定實驗設計的范圍內。響應曲面回歸方程的驗證所示，濕扭結數、扭矩的實驗值與理論值之間的偏差分別是28%和17%。因為驗證試驗所采用的紗線與本文實驗設計的紡紗方法并不完全相同，機器的機速、鋼絲圈的選擇以及粗紗的性能都可能對紗線的濕扭結數和扭矩有一定的影響，這些參數在本文中沒有具體考慮，之后可以再具體研究。

3結語

本文通過設計棉紗的線密度和捻系數參數，比較分析不同參數下紗線濕扭結數和扭矩的分布規律，并分別建立起濕扭結數和扭矩與紗線線密度和捻系數之間的量化關系，為優化紡紗參數和提高紗線的性能提供依據。

參考文獻

[1] 楊昆，王玲玲，劉穎杰.新型針織用環錠紗線[J].紡織導報，2012（3）：32-34.

[2] 王玲玲，楊昆，蔣躍東.紗線殘余扭矩對緯平針織物線圈歪斜的影響[J].針織工業，2012（11）：22-23.

作者簡介：于保康，女，1991年生，碩士在讀，主要從事紡紗和針織物的研究及產品開發。

作者單位：天津工業大學紡織學院。