噴氣織機車速對織物緯向物理力學(xué)性能的影響

張 敏， 王鴻博， 高衛(wèi)東， 盧雨正

(1. 生態(tài)紡織教育部重點實驗室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122;2. 江南大學(xué) 江蘇省功能紡織品工程技術(shù)研究中心， 江蘇 無錫 214122)

噴氣織機車速對織物緯向物理力學(xué)性能的影響

張 敏1,2， 王鴻博1,2， 高衛(wèi)東1,2， 盧雨正1,2

(1. 生態(tài)紡織教育部重點實驗室(江南大學(xué))， 江蘇 無錫 214122;2. 江南大學(xué) 江蘇省功能紡織品工程技術(shù)研究中心， 江蘇 無錫 214122)

為研究織物緯向物理力學(xué)性能與噴氣織機車速的關(guān)系，測試了不同車速織機生產(chǎn)織物兩側(cè)的捻度差異。采用分段拆紗取樣法分別對不同車速下所織織物緯紗兩側(cè)捻度及強伸性、織物強伸性、抗彎長度及染色性能進行測試與分析。結(jié)果表明：車速越低，緯紗退捻產(chǎn)生問題越多，織物兩側(cè)色差越大；車速越高，緯紗飛越梭口時處于無握持狀態(tài)時間越短，緯紗退捻量減少，織物兩側(cè)緯紗捻度、強力損失減小，廢邊側(cè)織物斷裂強力及抗彎剛度損失減小，織物兩側(cè)染色效果變化較小，但車速增加對原紗要求提高，因此，選擇合適車速，是噴氣引緯提高產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵。

噴氣織機； 車速； 捻度； 物理力學(xué)性能； 差異性

目前，主噴嘴+輔助噴嘴+異形筘接力氣流引緯是噴氣織機主要的引緯方式。引緯過程中，一方面緯紗利用與氣流之間產(chǎn)生的摩擦牽引力穿越筘槽；另一方面，筘槽內(nèi)氣體流場的壓力變化會引起緯紗的波動退捻。而緯紗退捻在一定程度上改變了紗線原有結(jié)構(gòu)，會直接影響緯紗力學(xué)性能、織物的浸潤性能等幾乎所有的物理性能，從而進一步惡化織物的物理性能、手感及染色性能等?？v觀國內(nèi)外研究文獻，相關(guān)專家學(xué)者對于氣流引緯造成緯紗退捻已有了一定的研究。文獻[1]研究表明氣流引緯會導(dǎo)致緯紗原有捻度的減少；張燕等[2]提出噴氣、噴水引緯的織物存在左、右側(cè)緯紗的捻度差異；戎健瑛等[3]通過實驗測試分析了緯紗退捻對織物緯向強力的影響，并認為緯紗退捻對坯布強力的影響是微不足道的；顏幼平等[4]介紹了一種用渦流加捻器補償緯紗自由端所損失捻度的方法，且證實該方法對于解決噴氣織造時緯紗退捻十分有效。但目前針對影響噴氣引緯緯紗退捻因素的研究較少，不夠全面和完整，因此，本文采用津田駒ZAX9100噴氣織機在不同車速下生產(chǎn)了平紋純棉布，分析了不同車速對緯紗左、右位置捻度、強伸性、織物左右位置強伸性、抗彎長度以及染色性能的影響，為改善這種差異打下較好的基礎(chǔ)。

1 緯紗退捻

紗線加捻時，紗條產(chǎn)生形變應(yīng)力形成捻回，經(jīng)過定型，形變應(yīng)力減少，從而使捻回減少，但不能完全消除形變應(yīng)力，形成殘留扭矩。緯紗在自由狀態(tài)下飛過梭口時，由于殘留扭矩的存在導(dǎo)致緯紗回轉(zhuǎn)，發(fā)生退捻。

氣流引緯過程中，筘槽中形成三維匯交氣流場。在近主噴嘴側(cè)，主要是主噴高速射流與接連式開啟的輔助噴嘴噴射氣流的匯交合成；隨引緯距離增加，主噴嘴射流逐漸衰減，輔噴嘴射流接連加入，合成輔噴射流間的三維流場。緯紗在合成的三維匯交氣流場中呈波動狀前進。

緯紗具有柔性，進入梭口后，緯紗的頭端因自重原因有下落趨勢，且其所受張力幾乎為零，因此緯紗頭端向下彎曲運動，氣流對彎曲的緯紗前后形成瞬時壓力差，推動頭端以更快的速度運動，并依靠慣性作用使頭端變成向上彎曲，此時氣流又對緯紗前后產(chǎn)生方向相反的瞬時壓力差，促使緯紗頭端向下飛行。這樣，緯紗頭端就以上下波動的形式前進[5]。自下而上側(cè)向接力式補充的輔噴射流，加大了對緯紗頭端向上飄動的升力,使波動變得更加劇烈[6]。此外，緯紗飛行中心與流速中心的交錯，導(dǎo)致緯紗頭端反向旋轉(zhuǎn)的半徑變大，造成緯紗在流場中波動螺旋式前進的同時，頭端不可避免地產(chǎn)生退捻。

紗線捻度變化會對紗線可編織性造成影響，繼而影響織物風格[7-8]。緯紗退捻不僅使得織物風格發(fā)生變化，外觀質(zhì)量大打折扣，也會對實際生產(chǎn)產(chǎn)生影響。緯紗退捻會造成織機兩側(cè)緯紗剛度不同，尾端紗線捻度較低，剛度較低，使得對應(yīng)經(jīng)紗屈曲較少，張力偏小，隨織造過程的進行，這種張力偏小的情況會進行累加，導(dǎo)致開口不清，經(jīng)向誤停等，對織造效率產(chǎn)生較大的影響。

噴氣織機的速度影響緯紗飛越梭口的時間，而緯紗的飛行時間直接決定緯紗處于無握持狀態(tài)時間的長短，繼而決定緯紗的退捻量；織機速度決定著單位長度織物消耗氣流量的多少，是解決噴氣織機能耗問題的關(guān)鍵因素之一[9]，因此，在實際生產(chǎn)中根據(jù)產(chǎn)品和織機性能來確定合理的速度，在提高產(chǎn)品產(chǎn)量的同時，實現(xiàn)保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗的雙重目標。

2 實驗部分

2.1 樣品準備

對由ZAX9100噴氣織機在不同車速下生產(chǎn)的3種織物進行研究。經(jīng)、緯紗均選擇線密度為14.6 tex的精梳純棉紗。實驗布樣選擇幅寬為166 cm，經(jīng)緯密為354根/10 cm× 276根/10 cm的平紋純棉布。布樣選取位置示意圖如圖1所示。

2.2 性能測試

2.2.1 紗線捻度

紗線捻度測試在Y331A型紗線捻度機上進行。捻度測定采用退捻加捻法。從織物左、中、右側(cè)依次截取3組試樣。每塊試樣緯紗的有效長度為35 cm，連續(xù)取15根緯紗進行測試。

2.2.2 紗線強伸性

按照GB/T 3916—2013《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強力和斷裂伸長率的測定》，采用YG020B型電子單紗強力機測試紗線強伸性。取樣時從織物左、右側(cè)依次截取2組緯向試樣。每塊試樣緯紗的有效長度為60 cm，連續(xù)取20根緯紗進行測試。

2.2.3 織物強伸性

采用HD026NS電子織物強力儀測試織物強伸性。從織物的左、中、右側(cè)依次截取3組試樣。試樣尺寸為200 mm×50 mm。

2.2.4 織物緯向抗彎長度

依據(jù)GB/T 18318—2001《紡織品織物彎曲長度的測定》，采用YG(B)022D 型全自動織物硬挺儀測試織物緯向抗彎長度。取樣時從樣品的左、右側(cè)依次截取2組緯向試樣。每塊試樣尺寸為250 mm×25 mm。

2.2.5 織物染色性能

采用Datacolor 650分光測色儀測試織物染色性

能。從樣布上等間距各截取2組緯向試樣，試樣尺寸為150 mm×150 mm，通過拆除邊紗使每塊試樣的質(zhì)量為2 g，達到符合染色實驗的要求。使用Datacolor 650分光測色儀在每塊試樣的不同位置共測量10次，取平均值記錄。

織物的左、右側(cè)取樣均從距布邊15 cm處開始，每組試樣均取5塊。測試均在溫度為(20±2)℃，濕度為(65±2)%條件下進行。

3 結(jié)果與分析

3.1 噴氣引緯織物中緯紗捻度差異

表1示出不同車速所織織物緯紗(位于織物的左側(cè)、中部、右側(cè))的捻度及差異。其中捻度值為5塊試樣測試的平均值。表中捻度差異率是指左、右兩側(cè)捻度之差占左側(cè)捻度的百分比。

表1 不同車速織物緯紗捻度Tab.1 Weft twist of fabric at different speed

由表1可知，緯紗經(jīng)噴氣織機氣流引緯后左右兩側(cè)存在較嚴重的捻度差異，并且靠近主噴嘴側(cè)捻度高于廢邊側(cè)。由布樣的取樣位置分析，織物左側(cè)到織物中部這一階段，即織物幅寬小于100 cm時，車速為500 r/min的織物緯紗捻度下降4.49捻，退捻現(xiàn)象最為明顯，車速為600 r/min的織物緯紗捻度下降程度次之，退捻量為2.85捻/10 cm，而在700 r/min的車速下，緯紗退捻量最小，僅有1.03捻/10 cm；但在織物的中間到右側(cè)段，即織物幅寬大于100 cm時，緯紗捻度的下降程度均比前一階段大，且退捻量大大增加。這說明緯紗退捻范圍大致為距主噴嘴100 cm處到廢邊側(cè)緯紗頭端，且越靠近頭端退捻量越大。

當織機車速逐漸增大時，對應(yīng)緯紗飛行時間縮短，在3種車速下織物緯紗的左右側(cè)捻度差異率分別為9.08%、6.90%、3.83%，說明織機車速的快慢在很大程度上影響緯紗頭端退捻量，車速越高，頭端退捻越少。造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于車速直接影響引緯過程中緯紗的飛行時間。在其他織造工藝不變時，隨著車速的增加，緯紗的飛行時間縮短，緯紗處于無握持狀態(tài)的時間隨之減少，頭端受到反捻力矩作用時間縮短，繼而導(dǎo)致近廢邊側(cè)緯紗退捻量降低，織物左右兩側(cè)緯紗捻度差異減?。幌喾?，若車速降低，緯紗在筘槽內(nèi)的飛行時間長，織物左右兩側(cè)緯紗捻度差異增加。

3.2 噴氣引緯織物中緯紗兩側(cè)強伸性差異

圖2、3分別示出在3種織機車速下所織織物緯紗兩側(cè)單紗斷裂強力、斷裂伸長率及其差異。

從圖2可看出，緯紗經(jīng)噴氣織機氣流引緯后緯紗兩側(cè)的斷裂強力差異較大，近主噴嘴側(cè)強力大于廢邊側(cè)，且不同車速緯紗兩側(cè)強度的下降程度各不相同。車速為500 r/min的織物緯紗強力下降最快，達到6.91%；600 r/min的下降次之；車速為700 r/min的織物緯紗強力下降最少，為0.38%。

紗線加捻使得紗線中纖維間摩擦力增大，紗線強度不勻率減小，從而使紗線強度增加，但由于氣流引緯屬于自由端引緯，頭端退捻破壞了纖維之間的排布與纏繞，使得纖維間摩擦力減小，強度不勻率增加，從而引起織物廢邊側(cè)緯紗斷裂強力小于主噴嘴側(cè)，造成兩側(cè)強力差異。這種差異隨車速的增加逐漸減小，主要原因是緯紗在筘槽內(nèi)的飛行時間隨織機速度的提高而減小，緯紗頭端退捻量降低，紗線中纖維間的抱合作用增強，緯紗的斷裂強力損失程度降低。

從圖3可看出：車速為500和600 r/min織物緯紗伸長率下降幅度相近，分別為3.13%和3.14%；車速為700 r/min的織物緯紗強力下降最少，為0.74%。頭端退捻引起紗線頭端捻度減小，紗線中纖維之間的滑移作用更加顯著，纖維自身在外力作用下產(chǎn)生的伸長減小，由于退捻造成的紗線捻回角和直徑的變化等都會造成紗線斷裂伸長率的減小，造成緯紗兩側(cè)斷裂伸長率的差異，且這種差異隨車速的增加不斷減小。

3.3 噴氣引緯織物兩側(cè)強伸性差異

圖4、5分別示出不同車速下所織織物兩側(cè)斷裂強力、斷裂伸長率及其差異。

由圖4可知，車速為500 r/min所織織物斷裂強力減小最快，達到5.14%，遠遠超過600 r/min及700 r/min織物斷裂強力差異。對比圖2緯紗的斷裂強力可看出，緯紗斷裂強力與織物拉伸斷裂強力呈正比關(guān)系，緯紗斷裂強力越大，織物的斷裂強力也越大。當織機速度低于某一特定值后，緯紗飛行時間增加導(dǎo)致緯紗退捻量加倍，緯紗強力急劇降低，最終導(dǎo)致織物斷裂強力明顯下降。

由圖5可知：車速500 r/min所織織物斷裂伸長率下降幅度最大，為4.62%；600 r/min的下降次之，為2.21%；車速為700 r/min所織織物斷裂伸長率下降最少，為0.92%?？椢锏臄嗔焉扉L率在纖維性質(zhì)、紗線線密度、織物經(jīng)緯密、織物組織結(jié)構(gòu)等因素相同的情況下，與紗線的捻度有著密切的關(guān)系。紗線退捻造成單紗斷裂伸長率減小，從而造成織物兩側(cè)斷裂伸長率的差異，且這種差異隨車速的增加不斷減小。

3.4 噴氣引緯織物兩側(cè)緯向抗彎性差異

在一定程度上，紗線的捻度可影響紗線的彎曲剛度，從而影響織物的抗彎長度，影響織物手感[10]。為研究不同車速所織織物兩側(cè)手感差異，選擇織物的抗彎長度作為衡量指標。圖6示出不同車速下所織織物左、右側(cè)緯向抗彎長度及其差異。

由圖6可知，隨車速的增加，兩側(cè)抗彎長度差異逐漸減小，但織物的抗彎長度總體差別不大。理論認為，紗線經(jīng)過加捻作用后，紗線中原來平行排列的纖維與紗軸形成一定的傾斜角度，改變了紗線中纖維的分布，使得纖維間的擠壓作用和摩擦作用增強，紗線中纖維間的相互運動趨于穩(wěn)定，從而紗線彎曲剛度得以確定。紗線的彎曲剛度越大，在相同厚度的情況下，形成織物的彎曲剛度越大，織物越硬挺。從實驗結(jié)果分析，織機車速的提高在一定程度上可減小織物兩側(cè)的彎曲長度差，但總體上緯紗兩側(cè)捻度差異對織物兩側(cè)抗彎剛度幾乎無影響。

3.5 噴氣引緯織物兩側(cè)緯向染色性差異

在有色物體反射或透射光譜的最大吸收波長處計算Kubelka-Munk函數(shù)值(K/S)，是表示顏色深度常用的方法之一。計算得到的K/S值越大，表示固體試樣表面顏色越深，即有色物質(zhì)濃度越高，染料染色性能越好[11]。本文研究利用K/S值來評價織物顏色的深淺，間接表達出織物上的染料含量，評價試樣的染色程度。圖7示出不同車速下織物兩側(cè)緯向K/S值。

由圖7可知，隨織機速度的增加，織物左右兩側(cè)的K/S值差異呈現(xiàn)下降趨勢?？棛C速度增加，導(dǎo)致緯紗飛行時間縮短，靠近廢邊側(cè)緯紗退捻量降低，紗線中纖維扭轉(zhuǎn)彎曲度減小，纖維毛細管貫通性增強，導(dǎo)致纖維對水分子的遷移阻力減小，染液的芯吸速度提高，滲透性更強，最終造成近廢邊側(cè)織物染料量高于近主噴嘴側(cè)，即右側(cè)織物的顏色較左側(cè)更深。

圖8示出不同車速所織織物緯向K/S值差異率與緯紗左右側(cè)捻度差異率的關(guān)系。其中K/S值差異率為左右兩側(cè)K/S值之差占右側(cè)K/S值的百分比。由圖可知，織物緯向K/S值差異率隨捻度差異率的變化而變化，且二者呈正比例關(guān)系。隨織機速度的增大，緯紗兩側(cè)捻度差異率急劇減小，而織物K/S值差異率的減小程度更為顯著，說明緯紗捻度變化對于織物兩側(cè)染色性能的影響很大，且織機車速的增加，對于改善織物兩側(cè)染色差異有著顯著的作用，織機速度越快，織物兩側(cè)緯紗捻度差異越小，織物兩側(cè)上染率越接近，布面染色差異越小。

4 結(jié) 論

1)噴氣引緯織造時，織物中緯紗左、右側(cè)存在捻度差異，這種差異在織物中表現(xiàn)為廢邊側(cè)捻度高于主噴嘴側(cè)?？棛C速度越高，緯紗飛行時間越短，緯紗頭端在反捻力矩作用下的退捻量減少，廢邊側(cè)緯紗捻度與主噴嘴側(cè)捻度的差異由500 r/min時的9.08%減小到700 r/min時的3.83%。

2)隨車速增加緯紗兩側(cè)斷裂強力差異程度減小，由500 r/min時的6.91%下降到700 r/min時的0.38%；緯紗斷裂伸長率差異隨織機車速增加而減小；廢邊側(cè)織物拉伸斷裂強力及抗彎剛度損失隨織機速度提高而減小，織機速度提高100 r/min，織物兩側(cè)斷裂強力差異平均減小約2.1%；當織機速度由500 r/min提高到700 r/min時，織物兩側(cè)染色差異由9.52%下降到1.33%。

3)噴氣織機車速的確定與織機性能、織物組織、紗線性能等相關(guān)。車速低，緯紗退捻量增加，織物兩側(cè)色差越大，但生產(chǎn)中對原紗要求較低，同時影響產(chǎn)品的產(chǎn)質(zhì)量；車速高，織物兩側(cè)色差小，產(chǎn)品產(chǎn)質(zhì)量提高，但對原紗的要求增加，因此在實際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)實際條件，選擇合理適當?shù)能囁?，達到提高產(chǎn)品產(chǎn)量與質(zhì)量的雙重目標。

FZXB

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Influence of air-jet loom speed on weft physical and mechanical properties of fabrics

ZHANG Min1,2, WANG Hongbo1,2, GAO Weidong1,2, LU Yuzheng1,2

(1.KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China; 2.JiangsuEngineeringTechnologyResearchCenterforFunctionalTextiles,JiangnanUniversity,Wuxi,Jiangsu214122,China)

In order to study the relationship between the physical mechanical properties of fabrics and air-jet loom speed, the twist difference on both sides of the fabrics at different weaving loom speeds (500 r/min, 600 r/min and 700 r/min) is analyzed in this paper. Samples of the fabrics are selected by ravel weft yarns on the different parts, and the twist distribution, the weft strength and elongation, the fabric strength and elongation, the fabric bending length, and the fabric dyeing properties of each weft yarn section were tested separately at different speeds. The experiment result shows that the weft yarn untwisting causes more problems and difference between both sides of the color is greater when the speed is lower. On the contrary, the increasing of the weft speed will decrease the weft yarn freely flying time, the untwist degree of the weft yarn was decreased with the shortening of weft yarn insertion time, and the weft strength loss, the fabric breaking strength loss, the bending rigidity loss, the dyeing difference on both side of the fabrics was decreased as well, but raw yarn quality requirements were improved with the speed simultaneously. Therefore, proper appropriate speed is the key to improve the quality and output of production by air-jet weft insertion.

air-jet loom; loom speed; twist; physical and mechanical property; difference

10.13475/j.fzxb.20150906506

2015-09-25

2016-03-11

江蘇省產(chǎn)學(xué)研項目(BY2014023-24)

張敏(1991—)，女，碩士生。研究方向為織造技術(shù)。王鴻博，通信作者，E-mail：wxwanghb@163.com。

TS 103.33

A