多重变形机理及成纱性能分频器

多重变形机理及成纱性能

多重变形机理及成纱性能 2011： 多重变形可以改变合纤长丝的几何性状，进而赋予织物丰满、膨松、保暖和较好的手感，其机理的成功研发为变形理论产业化提供有利的实验依据。传统上，大部分纺织纤维，特别是天然纤维制成的纱线及织物都具有较好的手感和保暖性，这是由于这些纤维所具有的几何性状能使纺织品丰满、膨松、保暖和赋于良好手感。但合纤长丝制成的纺织品却并不具备以上良好的服用性能，只能通过变形加工来改变几何性状，进而满足应用需要。目前主要的变形加工方法包括假捻变形、空气变形、填塞箱变形、网络加工、双组分变形和异收缩变形等。假捻变形单丝为规则的螺旋线形状，织物具有较高伸缩性、蓬松性、覆盖性和保暖性，但手感较差并有极光。空气变形纱表层沿纱轴向形成许多丝圈丝弧，纱芯呈“辫子”形或“平行”丝束，且尺寸随机分布，它的织物具有较高的蓬松性、覆盖性、保暖性和柔和的光泽，但由于其成纱弯曲刚度较高，形成的织物具有粗糙手感和较高的刚度。为了进一步改善变形纱结构性能以及织物手感，多重变形正在不断的研究和开发中。

变形纱成纱形态理想模型

多重变形是指两次和两次以上连续变形；复合变形指机械变形（包括热机械变形和流体变形）与物理变形（异收缩变形）相结合；细观变形介于宏观变形与微观变形之间，或者是对每根单丝施加不同的变形和卷曲形状。多重变形主要包括：假捻变形（热气流变形）与网络加工组合；假捻变形与空气变形的组合；倍捻与假捻变形的组合。

网络加工及其成纱形态

对假捻变形纱进行网络加工，即利用压缩空气通过网络喷嘴形成网络结点，因而改变了假捻变形纱的形态结构，同时显着增强了单丝之间的结合力，改善后可用于针织或梭织加工，而且并不改变织物其他性能和增加后加工的复杂性，加工成本低廉。长丝选用相同原料，纺制相同线密度，共纺制了空气变形纱、假捻变形纱、假捻变形与空气变形组合和毛纱四种纱线进行实验对比发现，假捻变形与空气变形组合后其成纱形态结构更蓬松，卷曲形态更不规则；空气变形纱的弯曲刚度、弯曲滞后矩较高，毛纱较低；四种纱的膨松度基本接近；空气变形纱压缩回复性较低。

美国杜邦公司多重变形示意图

日本帝人多重变形示意图

为了比较各种变形纱的织成物，选用空气变形纱、空气变形与假捻变形组合、假捻变形与空气变形组合和毛纱四种纱线为原料，在相同线密度、相同织物组织结构与织造工艺基础上对制成物做实验分析发现，两种组合变形纱的织物性能与毛织物的性能较接近，表示多重变形纱显着地改善了成纱形态结构，同时与毛纱类似。但由于须进行两次变形加工，加工成本较高，推广应用意义不大。

各种变形纱刚度对比

各种变形纱压缩性、膨松性对比

倍捻与假捻变形组合可纺制绉效应变形纱，特点是强捻、高残馀扭矩和膨松性。PET复丝先经倍捻锭子加捻度T1，热定形后，由假捻器加捻度T2。T1与T2一般为同向，并对T＝T1＋T2进行热定形，通过假捻器后，退捻T2。因此，加工绉效应变形纱类似于变形纱上迭加捻度并经热定形。绉效应变形纱残馀扭矩包括两部分，残馀扭矩的一部分为假捻变形产生的，另一部分是倍捻形成的，是以上两部分迭加而成。而这两部分迭加，其热定形的效应是不同的。

各种线线的SEM电镜照片

绉效应变形纱加工示意图。1、倍捻锭子 2、复丝 3、喂入罗拉 4、加热箱 5、假捻器 6、输出罗拉 7、卷绕

强捻纱变形纱既密实同时呈直线状，绉效应变形纱既膨松，又呈三维卷曲形态，是比较理想的绉纱形态结构。绉效应变形纱残馀扭矩高于一般强捻纱残馀扭矩，且加捻600捻/m的绉效应变形纱残馀扭矩高于加捻1200捻/m的绉效应变形纱残馀扭矩。因此，绉效应变形纱具有较高的潜在能，产生较强的绉效应和较高的膨松性。

各种变形纱织物的手感评价

绉效应纱形态图

加捻纱残馀扭矩和所加捻度关系

绉效应纱残馀扭矩和所加捻度关系

复合纱复合纱一般由异收缩的复丝进行假捻变形加工或空气变形加工而成。先选用两组高收缩丝与低收缩丝进行变形加工，然后在松弛状态热处理，较高收缩率的丝产生收缩力，而较低收缩率的丝弯曲成卷曲或成圈，这些变形迭加在原有的变形纱上，使变形更加随机、更无规则。现在发展多组（大于两组）不同收缩率的丝，所形成卷曲变形无论从形状上，还是尺寸上更复杂、更随机。

多组不同收缩长丝收缩后的形态结构模型图

复合纱热处理后结构更膨松、杂乱

较低线密度的丝在纱的外层，具有较细、较密的卷曲；较高线密度的丝分布在纱内层，具有较稀、较粗的卷曲，形成半径方向的变化。根据各单丝性能须设计特种喷丝板，即不同的孔径、不同的孔数以及有关分布，通过特种的纺丝和拉伸工艺获得不同的收缩率、不同线密度的丝。不同喷丝孔纺制不同线密度、不同双折射的POY单丝，低线密度的单丝具有较高的双折射；相反，具有较低的双折射；不同线密度的FDY单丝具有不同沸水收缩率，较低线密度具有较低的沸水收缩率，相反具有较高的沸水收缩率。

各单丝的强伸曲线

FDY各单丝的强伸性能（10次测试平均值）

细观变形纱细观变形使各单丝变形的概率、卷曲形态不同，目的是仿真天然纤维的性能，如麻节、棉转曲。同时，纱的总体长度均匀，部分长度不匀。其不均匀表现的形式如粗细节、捻节、网节等等。按不同的“节”，可分为粗细节加工、捻节加工。粗细节加工方面，PET纤维在常规拉伸时，长度上形成不均匀，称“细颈效应”，但它不容易被控制。粗细加工技术是按产品要求设计，并选用PLC控制。

产生“细颈”的加工示意图

产生“捻节”示意图

捻节加工方面，假捻变形加工过程中所控制的工艺参数为拉伸、加捻、加热、冷却和退捻。在正常情况下，PET纤维不会被熔化。假如对以上参数作适当调整，同时按照产品的要求可以实现部分“纤维熔化”或部分“纤维未退捻”，则在假捻变形纱上形成部分捻节。王善元教授是东华大学纺织材料研究开发中心主任、国务院学位委员会轻纺评议组召集人、国家博士后管理委员会专家组成员。(end)

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