不同匯合方式自捻紗的捻度分布

崔 紅， 高秀麗， 高大偉， 張 偉

(1.鹽城工學院 紡織服裝學院，江蘇 鹽城 224000； 2.河南工程學院 紡織學院，河南 鄭州 450007)

不同匯合方式自捻紗的捻度分布

崔 紅1， 高秀麗2， 高大偉1， 張 偉1

(1.鹽城工學院 紡織服裝學院，江蘇 鹽城 224000； 2.河南工程學院 紡織學院，河南 鄭州 450007)

通過構造自捻紡紗過程中兩根單紗條從自捻羅拉鉗口線輸出后至匯合點的捻度分布函數(shù)，推導出不同匯合方式自捻紗線的捻度分布函數(shù)，由自捻紗線的捻度分布函數(shù)得出實際紡紗條件下不同匯合方式在半周期長度上的自捻捻度分布圖像.該圖像表明，有相位差的匯合方式自捻捻度分布峰值低于同相自捻紗.對不同匯合方式進行實際紡紗實驗，對紗線特征及性能的測試結果表明，不同的匯合方式改變了自捻紗線的相位差，相位差的存在盡管使自捻捻度分布函數(shù)峰值降低，但同時減少了自捻紗線上弱捻區(qū)域的長度，使紗線的強伸性能得以提高.

單紗條；自捻紗；不同匯合方式；捻度分布函數(shù)；同相；相位差

1 3種匯合方式的捻度分布函數(shù)

圖1給出了3種不同匯合方式的自捻紡紗過程.紗1：匯合方式1(同相紗)；紗2：匯合方式2(相位紗1)；

D—自捻羅拉往復動程；P—單紗條的周長；L1—主牽伸區(qū)前羅拉鉗口線與自捻羅拉鉗口線之間距離；L2—自捻羅拉鉗口線與匯合鉤之間距離；L3—匯合鉤C3與導紗鉤D3之間的垂直距離(第3種匯合方式)；O1—紗條A1和紗條B1的匯合點; O2—紗條A2和紗條B2的匯合點;O3—紗條A3和紗條B3的匯合點; e—兩根單紗條間距；X—加捻周期長度；Z—輸出紗條長度；T1(Z)—L1段紗條上的捻度分布函數(shù)；T2(Z)—L2段紗條上的捻度分布函數(shù)；A1，B1，T2A1(Z)，T2B1(Z)—紗條A1和B1在L2段上的捻度分布函數(shù)；A2，B2，T2A2(Z)，T2B2(Z)—紗條A2和B2在L2段上的捻度分布函數(shù)；A3，B3，T2A3(Z)，T2B3(Z)—紗條A3和B3在L2段上的捻度分布函數(shù)；t1，t2，t3，Tst1(Z)，Tst2(Z)，Tst3(Z)—3種匯合方式自捻紗的捻度分布函數(shù).圖1 自捻紡紗3種不同匯合方式示意Fig.1 A schematic diagram of three convergence modes in self-twist yarn

紗3：匯合方式3(相位紗2).這3種匯合方式所得的3種紗線分別用紗1、紗2、紗3來表示.紗1為同相紗，紗2和紗3為相位紗.自捻紡紗主牽伸區(qū)前羅拉與自捻羅拉之間L1段上的捻度分布函數(shù)T1(Z)和自捻羅拉與匯合鉤之間L2段上的捻度分布函數(shù)T2(Z)見1.1和1.2.

1.1 理想狀態(tài)下L1段紗條上的捻度分布函數(shù)[6-8]

理想狀態(tài)就意味著纖維條的加捻函數(shù)為正弦函數(shù)，加捻效率恒為1,

(1)

1.2 理想狀態(tài)下L2段紗條上的捻度分布函數(shù)

(2)

(1) 紗1中A1紗條和B1紗條在L2段上的捻度分布函數(shù)為

(3)

(2)紗2中A2紗條在L2段上的捻度分布函數(shù)為

(4)

紗2中B2紗條在L2段上的捻度分布函數(shù)為

(5)

(3)紗3中A3紗條在L2段上的捻度分布函數(shù)為

(6)

紗3中B3紗條在L2段上的捻度分布函數(shù)為

(7)

1.3 3種匯合方式的自捻捻度分布函數(shù)

對于自捻捻度和兩根單紗條捻度之間的關系，國內外學者根據(jù)自捻捻度的力學結構和幾何特征，求得了兩者之間的理論公式,如澳大利亞學者Henshaw[9]建立了公式(a1)：

(a1)

我國學者王兟[10]建立了公式(a2)：

(a2)

由以上各紗條的捻度分布函數(shù)可得到3種不同匯合方式的自捻捻度分布函數(shù)如下：

紗1的自捻捻度分布函數(shù)為

紗2的自捻捻度分布函數(shù)為

紗3的自捻捻度分布函數(shù)為

將以上捻度分布函數(shù)分別代入得到3種不同匯合方式的自捻捻度分布函數(shù)表達式.

由式(3)得紗1的自捻捻度分布函數(shù)：

(8)

由式(4)和式(5)得紗2的自捻捻度分布函數(shù)：

(9)

由式(6)和式(7)得紗3的自捻捻度分布函數(shù)：

(10)

2 3種匯合方式的捻度分布

根據(jù)式(8)、(9)、(10)得出的3種不同匯合方式自捻捻度分布函數(shù)，利用已知紡紗參數(shù)代入，如L1=45 mm，L2=15 mm，p=0.885 7 mm，X=210 mm，D=76 mm，e=19 mm，L3=17 mm，得出3種不同匯合方式的自捻捻度分布函數(shù)：

將以上3種情況下的自捻捻度分布函數(shù)用Matlab編程，得到圖2.

圖2 不同匯合方式半周期長度上自捻捻度分布Fig.2 Twist distribution of different convergence modes on half cycle

由圖2可以看出，3種不同匯合方式中，紗1的自捻捻度峰值最高，紗2和紗3的自捻捻度峰值均低于紗1，紗3的峰值最低.造成這種結果的原因在于同相自捻紗紗1的兩根紗條從自捻羅拉輸出至匯合鉤處匯合時，由于兩根紗條從自捻羅拉鉗口至匯合鉤的長度相等，故兩根紗條的有捻區(qū)和無捻區(qū)兩兩相對，兩根有捻區(qū)的紗條在匯合時由于兩根單紗條圓周向相互約束，兩根單紗條同時退捻產生自捻.無捻區(qū)的兩根紗條由于沒有圓周向約束而呈現(xiàn)無捻的狀態(tài)，是紗條上強力最弱的區(qū)域.由于相位差的存在,紗2和紗3的有捻區(qū)和無捻區(qū)錯開一定的距離，一根紗條的有捻區(qū)往往和另一根紗條的部分有捻區(qū)和無捻區(qū)相遇，這時由單根紗條退捻所獲得的自捻捻回數(shù)減少，紗條上弱捻區(qū)的長度也同時減少.

3 3種不同匯合方式紡紗實驗

用3種不同匯合方式進行實際紡紗，分別紡制98.8 tex和226.0 tex兩種自捻紗線,得到紗線的S捻捻回數(shù)、S捻段長度、Z捻捻回數(shù)、Z捻段長度及相鄰無捻區(qū)長度、斷裂強力等指標見表1.

表1 3種不同匯合方式紡紗實驗結果Tab.1 Yarn properties of three convergence modes

從表1可以看出，相同特數(shù)的紗1與紗2、紗3相比，紗2和紗3的S捻捻回數(shù)和Z捻捻回數(shù)比紗1少，這是由于相位差使一根紗條的無捻段鑲嵌在另一根紗條的有捻段當中，自捻紗線自捻的形成僅靠單根紗條的退捻力矩來完成，使自捻捻回數(shù)減少，這與圖3中自捻捻度的分布規(guī)律吻合.而紗2和紗3自捻紗線的S捻長度、Z捻長度、斷裂強度、斷裂伸長等指標比紗1均有所增加， S捻和Z捻段相鄰的無捻區(qū)長度減少.其中，S捻長度、Z捻長度的增加和S捻段、Z捻段相鄰無捻區(qū)長度的減少是由相位差造成的.因為無捻區(qū)長度是決定自捻紗線拉伸性能的主要區(qū)段，所以其長度減少是造成自捻紗線斷裂強度和斷裂伸長率增加的主要原因.98.8 tex紗2和紗3的斷裂強度與紗1相比分別增加了57%和74%，其斷裂伸長率與紗1相比分別增加了48%和84%，大大提高了自捻紗的強伸性能.

4 結語

以牽伸區(qū)前羅拉鉗口線至自捻羅拉鉗口線之間的一段紗條L1上的捻度分布函數(shù)和自捻羅拉鉗口線至匯合點O之間的一段紗條L2上的捻度分布函數(shù)為基礎，得到了不同匯合方式下兩根單紗條的捻度分布函數(shù)，從而推導出不同匯合方式下自捻紗線的捻度分布函數(shù).并且,由兩根單紗條的捻度分布函數(shù)得出了實際紡紗參數(shù)條件下不同匯合方式在半周期長度上自捻捻度的分布圖像，該圖像表明，有相位差的匯合方式自捻捻度分布峰值低于同相自捻紗.對不同匯合方式進行實際紡紗實驗，對紗線特征與性能的測試結果表明,不同的匯合方式改變了自捻紗線的相位差，相位差的存在盡管使自捻捻度分布函數(shù)的峰值降低，但同時也減少了自捻紗線上弱捻區(qū)域的長度，從而使紗線的強伸性能得以提高.

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[10]王兟，張知佑.自捻捻度與纖維條捻度之間理論關系的論證[J].紡織學報,1987,8(11):691-694.

Study of twist distribution functions on different self-twist yarn convergence modes

CUI Hong1, GAO Xiuli2, GAO Dawei1, ZHANG Wei1

(1.CollegeofTextilesandClothing,YanchengInstituteofTechnology,Yancheng224000,China;2.CollegeofTextiles,HenanUniversityofEngineering,Zhengzhou450007,China)

Twist distribution functions of self-twist yarn are examined by calculating the twist distribution functions of two strands from the nip of self-twist rollers to the convergence point in three different convergence modes. Twist distribution images of three different convergence modes on half cycle length are presented by the twist distribution functions. The images show that the self-twist yarn with phase difference has a lower self-twist peak than in-phase self-twist yarn. Test results from the actual spinning different convergence modes for self-twist yarns show that different convergence modes changed the phase differences so that make the yarn properties improved.

strand; self-twist; different convergence mode; twist distribution function; in-phase; phase difference

2015-09-29

江蘇省高校自然科學基金面上項目(15KJB430032)；鹽城工學院人才引進項目(KJC2014012)；鹽城市2014年度農業(yè)科技指導性計劃項目(YKN2014017)

崔紅(1972-)，女，河北滄州人，高級工程師，博士，主要研究方向為紡紗工藝原理.

TS134.7

A

1674-330X(2016)02-0001-05