低扭矩紗性能和結(jié)構(gòu)

馬建輝，李 雙

（1.杭州中匯二棉紗線有限公司，浙江 杭州311203；2.天津工業(yè)大學(xué)，天津300387）

低扭矩紗又稱扭妥TM紗，是由香港理工大學(xué)陶肖明教授領(lǐng)導(dǎo)的團隊研究發(fā)明的低扭矩、低捻度、高強力環(huán)錠紡紗技術(shù)。這種一步法生產(chǎn)低扭矩環(huán)錠紗的紡紗技術(shù)，有效地解決了傳統(tǒng)環(huán)錠紗“低捻必然低強”這一困擾國際紡織業(yè)多年的難題。

本文通過對渡茂公司的11.7tex純棉低扭矩環(huán)錠紗樣品的捻度、單紗強力、毛羽進行測試和縱向和橫截面的觀察，并且與15tex傳統(tǒng)環(huán)錠紗進行對比，分析其中顯著差別并嘗試從結(jié)構(gòu)和紡紗原理解讀其性能上優(yōu)勢產(chǎn)生的原因。

1 低扭矩紗的紡紗原理

低扭矩環(huán)錠紡紗技術(shù)主要是在傳統(tǒng)環(huán)錠細紗機的前羅拉和導(dǎo)紗鉤之間安裝一個機械式的假捻裝置，如圖1所示。此改良裝置改變紡紗三角區(qū)纖維的張力分布，并且改變了纖維在成紗中的排列，使紗的殘余扭矩通過其內(nèi)部平衡而顯著降低，在較低的捻度下，得到了低扭矩，毛羽少，較高強力以及手感柔軟的單紗。

圖1假捻器裝置的實物圖

圖2〔（a、b）〕所示為傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗和低扭矩紗的紡紗過程。圖2（b）中，A為高捻區(qū)，由于加捻器的作用，紗線被賦予極高的捻度，纖維所受張力增加，促進了纖維的轉(zhuǎn)移。B區(qū)為低捻區(qū)，由于解捻作用，紗線捻度顯著下降，紗線在加捻—解捻過程中，形成特殊的紗線結(jié)構(gòu)。C區(qū)為氣圈區(qū)。

圖2 傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗和低扭矩環(huán)錠紡紗工作原理

2 低扭矩紗性能測試與結(jié)構(gòu)觀察

測試的試樣為渡茂公司生產(chǎn)的11.7tex純棉環(huán)錠紡低扭矩紗，在原料和設(shè)備相同的條件下生產(chǎn)的15tex的純棉傳統(tǒng)環(huán)錠紗作為對比試樣。

捻度測試測試采用實驗方法為一次退捻加捻法，實驗儀器Y331C紗線捻度儀。強力測試采用YG061F電子單紗強力機，毛羽測試儀器為YG172A紗線毛羽測試儀。

采用光學(xué)顯微鏡觀察紗線的縱面和截面單紗表面觀察。

3 結(jié)果與討論

表1為低扭矩紗與傳統(tǒng)環(huán)錠紗捻系數(shù)對比；表2為低扭矩紗與傳統(tǒng)環(huán)錠紗斷裂強度對比；表3為低扭矩紗與傳統(tǒng)環(huán)錠紗100m毛羽根數(shù)對比。圖3（a）為傳統(tǒng)環(huán)錠紗單紗表面顯微鏡照片，圖3（b）低扭矩紗單紗表面顯微鏡照片；圖4（a）傳統(tǒng)環(huán)錠紗截面顯微鏡照片，圖4（b）低扭矩紗截面顯微鏡照片。

表1 低扭矩紗與傳統(tǒng)環(huán)錠紗捻系數(shù)

表2 低扭矩紗與傳統(tǒng)環(huán)錠紗斷裂強度

表3 低扭矩紗與傳統(tǒng)環(huán)錠紗100m毛羽根數(shù)

圖3 傳統(tǒng)環(huán)錠紗 低扭矩紗單紗表面顯微圖

圖4 傳統(tǒng)環(huán)錠紗低扭矩紗截面顯微圖

測試結(jié)果得出11.7tex低扭矩紗線捻系數(shù)為54.7，相對于15tex傳統(tǒng)環(huán)錠紗的捻系數(shù)83.9低34.8%，低扭矩紗的斷裂強度為18.5cN／tex，而15tex傳統(tǒng)環(huán)錠紗的斷裂強度為18.1cN／tex，在捻系數(shù)比傳統(tǒng)環(huán)錠紗低約34.8%的情況下，強力不僅沒有損失，還略為提高了2%左右，這是低扭矩紗性能上最大的優(yōu)勢。低扭矩紗之所以在較低的捻系數(shù)下不會損失過多的強力，是因為羅拉出口處和導(dǎo)紗鉤之間的假捻器起到了至關(guān)重要的作用。紗線在前羅拉和假捻器之前的區(qū)域中被賦予極高的捻度，纖維所受張力的增大，從而促進了纖維轉(zhuǎn)移。

低毛羽也是低扭矩紗的優(yōu)勢之一，低扭矩紗每100m的毛羽總數(shù)為790，比傳統(tǒng)環(huán)錠紗2393相對減少了約67.9%，對后道工序明顯不利的3 mm以上的毛羽，低扭矩紗相對傳統(tǒng)環(huán)錠紗減少了71.6%。在低扭矩紗紡紗過程中，由于假捻器的加入減小了低扭紗紡紗三角區(qū)長寬比，比普通環(huán)錠紗線更利于使纖維集聚在一起，從而大大降低形成較長紗線毛羽的機會。此外，經(jīng)過加捻退捻過程時，一部分在紡紗三角區(qū)形成的較長毛羽會被包纏在紗線表面，并受到在這個過程中紗線結(jié)構(gòu)改變的影響而被部分嵌入紗線內(nèi)部，從而也減小了最終低扭矩紗線中長毛羽的數(shù)量。

利用光學(xué)顯微鏡可以清晰地觀察到低扭矩紗線橫截面上纖維的分布情況，如圖4所示。低扭矩紗線的橫截面上的纖維分布和排列較為均勻，而傳統(tǒng)環(huán)錠紗的排列分布較為松散，相對沒有低扭矩紗密集。還可以看出傳統(tǒng)環(huán)錠紗線外部纖維分布較松散而向紗線內(nèi)部有變緊密的趨勢，而低扭矩紗這種趨勢并不明顯，而外部和內(nèi)部排列都較為緊密。這也能解釋低扭矩紗比傳統(tǒng)環(huán)錠紗結(jié)構(gòu)更為緊密，強度更高毛羽更少這些特性。

4 結(jié)論

低扭矩紗最顯著的特性是其低捻度和較小的殘余扭矩，這種新型技術(shù)紡制的紗線由于引入了假捻器裝置，在紗線強力沒有降低的前提下，可以紡制比傳統(tǒng)環(huán)錠紗線的捻度更低、毛羽較少的紗線。從而揭示了低扭矩紗獨特的特性，即低扭矩，低捻度，毛羽少，高強力。

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