假捻機(jī)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)對(duì)生絲性能的影響

張孟麗， 邢秋明， 韓紅波， 江文斌,3

(1.浙江理工大學(xué) 材料與紡織學(xué)院，杭州 310018；2.湖州市纖維檢驗(yàn)所，浙江 湖州 313000；3.湖州浙江理工大學(xué)新型紡織研究院，浙江 湖州 313000)

研究與技術(shù)

假捻機(jī)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)對(duì)生絲性能的影響

張孟麗1， 邢秋明2， 韓紅波1， 江文斌1,3

(1.浙江理工大學(xué) 材料與紡織學(xué)院，杭州 310018；2.湖州市纖維檢驗(yàn)所，浙江 湖州 313000；3.湖州浙江理工大學(xué)新型紡織研究院，浙江 湖州 313000)

針對(duì)目前繅絲行業(yè)中出現(xiàn)的人工捻鞘產(chǎn)生的緒間絲鞘質(zhì)量不統(tǒng)一，手工捻鞘效率低等問(wèn)題，探究性地提出了采用自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)裝置代替人工捻鞘繅制生絲。根據(jù)假捻機(jī)構(gòu)設(shè)置相關(guān)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行生絲加工，對(duì)生絲的強(qiáng)伸性、抱合、清潔、潔凈、表面形態(tài)、基團(tuán)結(jié)構(gòu)等性能進(jìn)行測(cè)試，并與常規(guī)絲鞘繅制的生絲進(jìn)行性能比較。研究結(jié)果表明：在導(dǎo)絲輪往復(fù)速度為150次/min，絲條交叉次數(shù)為4次，導(dǎo)絲鉤距離為55 mm的條件下，生絲的性能與常規(guī)絲鞘繅絲基本相同。

絲鞘；假捻；機(jī)構(gòu)；生絲；抱合

絲鞘是由若干根繭絲經(jīng)過(guò)集緒器，繞經(jīng)上鼓輪、下鼓輪，利用絲條自身之間的相互扭轉(zhuǎn)，再經(jīng)過(guò)定位鼓輪形成的，絲鞘成形的實(shí)質(zhì)是絲條的假捻。李茂松等[1]認(rèn)為絲鞘對(duì)生絲結(jié)構(gòu)的形成起關(guān)鍵作用，這由于絲鞘的兩段生絲相互扭轉(zhuǎn)使生絲緊密抱合，繭絲表面的絲膠分布更加均勻。周勝波[2]認(rèn)為影響絲條截面圓整度的因素很多，只有絲鞘能改善絲條截面的圓整度。毛偉麗[3]認(rèn)為絲鞘長(zhǎng)度對(duì)生絲抱合性能有重要影響，短絲鞘不利于生絲的抱合性能。龔求娣[4]研究認(rèn)為絲鞘必須保持一定的長(zhǎng)度，絲鞘過(guò)長(zhǎng)過(guò)短都會(huì)影響生絲的抱合及生產(chǎn)效率。張彩珍等[5]研究了代替人工捻鞘的無(wú)絲鞘繅絲的假捻裝置，研究表明采用無(wú)絲鞘繅制的生絲與傳統(tǒng)絲鞘繅制的生絲在性能方面基本相同，而抱合有所提高。

目前的繅絲工藝中，采用人工捻鞘能夠滿足繅絲工藝的要求。但是由于人為因素的影響，不同繅絲工或同一繅絲工每次捻鞘形成的絲鞘長(zhǎng)度、形狀不盡相同，從而絲鞘起到的作用不統(tǒng)一，影響生絲質(zhì)量。而且手工捻鞘的方式效率低，影響繅絲效率。為此，本研究提出了代替人工捻鞘的自動(dòng)假捻繅絲裝置，以期提高生絲質(zhì)量及繅絲的自動(dòng)化程度。

1 試 驗(yàn)

1.1 假捻機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

絲鞘的實(shí)質(zhì)是絲條的假捻，根據(jù)假捻原理，設(shè)計(jì)并制作代替人工捻鞘的自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)，如圖1所示。A向示圖是假捻機(jī)構(gòu)的A向圖，為兩對(duì)導(dǎo)絲輪，每對(duì)導(dǎo)絲輪對(duì)應(yīng)一緒絲。假捻機(jī)構(gòu)安裝在下鼓輪與上鼓輪之間，代替絲鞘。

1.集緒器，2.下鼓輪，3.下移絲導(dǎo)絲輪，4.上移絲導(dǎo)絲輪，5.導(dǎo)絲鉤，6.上鼓輪，7.絡(luò)交位導(dǎo)絲輪，8.定位鼓輪，9.生絲圖1 假捻機(jī)構(gòu)示意Fig.1 Schematic diagram of false twisting mechanism

1.2 樣絲的制備

在裝有自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)裝置的自動(dòng)繅絲機(jī)上，進(jìn)行生絲的繅制。下移絲導(dǎo)絲輪3和上移絲導(dǎo)絲輪4作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在絲條作用下產(chǎn)生自旋。經(jīng)過(guò)煮繭、索緒、理緒繭子上的繭絲經(jīng)過(guò)集緒器1形成具有一定集合程度的生絲9，生絲9依次繞過(guò)絡(luò)交位導(dǎo)絲輪7、上鼓輪6、上移絲導(dǎo)絲輪4、下移絲導(dǎo)絲輪3，絲條經(jīng)過(guò)交叉后繞過(guò)定位鼓輪8。下移絲導(dǎo)絲輪3和上移絲導(dǎo)絲輪4往復(fù)運(yùn)動(dòng)使得經(jīng)過(guò)移絲導(dǎo)絲輪的絲條自身發(fā)生扭轉(zhuǎn)，絲條產(chǎn)生假捻，同時(shí)下移絲導(dǎo)絲輪3和上移絲導(dǎo)絲輪4在絲條的帶動(dòng)下可進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，避免因繅絲張力過(guò)大引起絲條的斷裂。

設(shè)置上移絲導(dǎo)絲輪和下移絲導(dǎo)絲輪的往復(fù)速度分別為75、100、125、150、175次/min，絲條交叉次數(shù)分別為0、2、4、6、8次，導(dǎo)絲鉤距離(導(dǎo)絲鉤在水平方向上向繅絲機(jī)前部偏移上鼓輪的距離)分別為55、65、75、85、95 mm。在上述條件下，繅制規(guī)格為22/24 dtex(20/22 D)的生絲，并在車速、原料繭等其他工藝條件相同的情況下，與人工捻鞘繅制的生絲進(jìn)行性能對(duì)比。

1.3 生絲力學(xué)性能測(cè)試

采用XL-2型紗線強(qiáng)伸度儀(常州紡織儀器廠)對(duì)生絲進(jìn)行單絲強(qiáng)伸力的測(cè)試。測(cè)試條件：夾持距離500 mm，拉伸速度500 mm/min，預(yù)加張力(0.05±0.01) cN/dtex，每組測(cè)50個(gè)有效試樣，取其平均值。

1.4 生絲清潔、潔凈及抱合測(cè)試

按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1798—2008《生絲試驗(yàn)方法》對(duì)樣絲的清潔、潔凈及抱合進(jìn)行檢驗(yàn)。小量生產(chǎn)的樣絲，清潔、潔凈由繅絲廠進(jìn)行自檢，抱合由湖州市纖維檢驗(yàn)所進(jìn)行檢驗(yàn)。

1.5 生絲外觀形態(tài)測(cè)試

采用JSM-5610LV型電子顯微鏡(日本電子株式會(huì)社)對(duì)兩種不同工藝條件下制備的生絲進(jìn)行表面形貌的測(cè)試觀察。

1.6 紅外光譜測(cè)試

利用Y172型纖維切片器(常州紡織儀器廠)將所測(cè)樣絲切成粉末，以m生絲︰mKBr大約1︰100的比例進(jìn)行研磨并混合均勻，使用壓片機(jī)將粉末制成薄片；采用Nicolet 5700型傅立葉紅外光譜儀(美國(guó)尼高力公司)對(duì)生絲進(jìn)行基團(tuán)結(jié)構(gòu)的測(cè)試，測(cè)試范圍4 000～400 cm-1。

2 結(jié)果與分析

2.1 導(dǎo)絲輪的往復(fù)速度對(duì)生絲性能的影響

不同的絲鞘長(zhǎng)度對(duì)生絲抱合有很大影響[6]，絲鞘長(zhǎng)度不一，生絲單位長(zhǎng)度內(nèi)的捻數(shù)不同，因此，生絲之間相互作用的程度也會(huì)有所不同。本研究主要是采用自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)繅制生絲，可避免因人工捻鞘產(chǎn)生的絲鞘質(zhì)量不統(tǒng)一的問(wèn)題。生絲中繭絲之間的相互扭轉(zhuǎn)、集聚主要是依靠上下導(dǎo)絲輪的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，繭絲之間是否緊密集合對(duì)生絲的強(qiáng)伸性和抱合有著重要影響。表1為不同的導(dǎo)絲輪往復(fù)速度對(duì)生絲強(qiáng)伸性和抱合性能指標(biāo)的影響。

表1 導(dǎo)絲輪往復(fù)速度對(duì)生絲強(qiáng)伸性及抱合指標(biāo)的影響Tab.1 Effect of godet wheel reciprocating speed on the strength, elongation and cohesion indexes of raw silk

2.2 絲條的交叉次數(shù)對(duì)生絲性能的影響

圖2 絲條縱向形態(tài)Fig.2 Longitudinal shape of silk

絲條交叉數(shù)/次斷裂強(qiáng)度平均值/(cN·dtex-1)CV值/%斷裂伸長(zhǎng)率平均值/%CV值/%抱合/次03.4011.8012.4017.607923.504.2019.608.6014143.406.1021.107.5016363.904.4022.607.3014883.603.6019.706.90140

表2數(shù)據(jù)顯示，絲條交叉次數(shù)的多少對(duì)生絲的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、抱合有一定的影響。當(dāng)絲條的交叉次數(shù)為4和6次時(shí)，生絲的斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、抱合指標(biāo)均達(dá)到6A級(jí)。遵循操作簡(jiǎn)便的原則，絲條的交叉次數(shù)以4次為宜。

2.3 導(dǎo)絲鉤的距離對(duì)生絲性能的影響

導(dǎo)絲鉤距離的大小決定了生絲與導(dǎo)絲輪接觸面積的大小，也就是生絲與導(dǎo)絲輪包角的大小，同時(shí)也影響繅絲過(guò)程中的繅絲張力。為此，通過(guò)不同的導(dǎo)絲鉤距離研究生絲與導(dǎo)絲輪包角的大小對(duì)生絲性能的影響。表3為導(dǎo)絲鉤距離對(duì)生絲強(qiáng)伸性和抱合指標(biāo)的影響。

表3 導(dǎo)絲鉤距離對(duì)生絲強(qiáng)伸性及抱合指標(biāo)的影響Tab.3 Effect of silk wire hook distance on the strength, elongation and cohesion indexes of raw silk

表3數(shù)據(jù)顯示，導(dǎo)絲鉤的距離對(duì)生絲的伸長(zhǎng)率有明顯影響，導(dǎo)絲鉤距離增大，生絲的斷裂伸長(zhǎng)率較大，這可能是由于導(dǎo)絲鉤距離大，生絲與導(dǎo)絲輪的包角小，生絲受到的張力小，伸長(zhǎng)率相應(yīng)的增大，斷裂強(qiáng)度、抱合指標(biāo)均達(dá)到6A級(jí)。導(dǎo)絲輪距離為55 mm時(shí)，生絲的斷裂強(qiáng)度和抱合指標(biāo)均高于其他條件下的值。

在導(dǎo)絲輪往復(fù)速度為150次/min，交叉次數(shù)為4次，導(dǎo)絲鉤距離為55 mm的條件下，進(jìn)一步驗(yàn)證自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)繅制的生絲性能。采用同莊口的繭子，在車速為180 r/min的條件下，繅制規(guī)格為22.2/24.4 dtex(20/22 D)的生絲。將采用假捻機(jī)構(gòu)繅制的生絲與常規(guī)絲鞘繅制的生絲性能進(jìn)行對(duì)比，黑板檢驗(yàn)由湖州大東吳絲綢有限公司進(jìn)行自檢。表4為兩種不同假捻工藝繅制的生絲性能。

表4 不同假捻工藝繅制的生絲性能Tab.4 Properties of raw silk reeled by different false twist processes

表4數(shù)據(jù)顯示，采用自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)繅制的生絲在斷裂強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率等指標(biāo)高于常規(guī)絲鞘繅制生絲。抱合、清潔、潔凈、含膠率等指標(biāo)測(cè)試值較接近。假捻繅制生絲的清潔等級(jí)為5A級(jí)，常規(guī)絲鞘繅制生絲的清潔等級(jí)為6A級(jí)，兩種工藝繅制生絲的潔凈檢驗(yàn)均為4A級(jí)。根據(jù)生絲主要檢驗(yàn)結(jié)果評(píng)定等級(jí)的方法[8]，兩種生絲加工方法繅制的生絲等級(jí)為4A級(jí)或4A級(jí)以下。這說(shuō)明利用自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)可以代替人工捻鞘繅制生絲。

2.4 自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)對(duì)生絲表面形態(tài)的影響

為了研究自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)對(duì)生絲表面形貌的影響，采用掃描電子顯微鏡對(duì)兩種不同假捻方法繅制的生絲進(jìn)行表面觀察。圖3為生絲表面形貌測(cè)試結(jié)果。

圖3 生絲表面形態(tài)Fig.3 The surface morphology of raw silk

圖3結(jié)果顯示，自動(dòng)假捻繅制的生絲表面較平整，繭絲之間結(jié)合緊密，常規(guī)絲鞘繅制的生絲表面絲膠分布較均勻。采用自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)繅制的生絲其表面形態(tài)與常規(guī)絲鞘繅制的生絲并與太大差異，因此，自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)代替人工捻鞘繅制生絲可得到與常規(guī)絲鞘繅制相同的生絲。

2.5 自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)對(duì)生絲基團(tuán)結(jié)構(gòu)的影響

為了解自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)對(duì)生絲基團(tuán)結(jié)構(gòu)的影響，采用傅立葉紅外光譜儀對(duì)生絲進(jìn)行紅外光譜的測(cè)試，圖4為生絲紅外測(cè)試結(jié)果。

蠶絲紅外光譜圖中1 625～1 640 cm-1(酰胺Ⅰ)對(duì)應(yīng)的是β折疊結(jié)構(gòu)，1 650～1 660 cm-1(酰胺Ⅰ)對(duì)應(yīng)的是無(wú)規(guī)卷曲構(gòu)象，1 515～1 525 cm-1(酰胺Ⅱ)、1 230～1 235 cm-1(酰胺Ⅲ)、700 cm-1(酰胺Ⅴ)對(duì)應(yīng)的是β折疊構(gòu)象，1 235 cm-1(酰胺Ⅲ)、650 cm-1(酰胺Ⅴ)對(duì)應(yīng)的是無(wú)規(guī)卷曲構(gòu)象[9-10]。圖4顯示，常規(guī)工藝繅制生絲與假捻繅絲工藝繅制的生絲均在1 652 cm-1(酰胺Ⅰ)、1 520 cm-1(酰胺Ⅱ)、1 228 cm-1(酰胺Ⅲ)、1 062 cm-1處出現(xiàn)特征峰。1 652 cm-1(酰胺Ⅰ)對(duì)應(yīng)的是α螺旋結(jié)構(gòu)，1 520 cm-1(酰胺Ⅱ)、1 228 cm-1(酰胺Ⅲ)對(duì)應(yīng)的是β折疊結(jié)構(gòu)，630 cm-1(酰胺Ⅴ)對(duì)應(yīng)的是無(wú)規(guī)卷曲結(jié)構(gòu)。兩種不同制絲工藝繅制的生絲在結(jié)構(gòu)上基本一致，沒(méi)有發(fā)生變化，這也說(shuō)明采用假捻機(jī)構(gòu)代替人工捻鞘繅制生絲是可行的。

圖4 生絲紅外光譜圖Fig.4 The FTIR spectra of raw silk

3 結(jié) 論

根據(jù)絲鞘形成原理，本研究研制了代替人工捻鞘的自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)，通過(guò)設(shè)置不同的機(jī)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行生絲繅制，并對(duì)繅制的生絲進(jìn)行強(qiáng)伸性、抱合、清潔、潔凈、表面形態(tài)等指標(biāo)的測(cè)試。結(jié)果表明，導(dǎo)絲輪的往復(fù)速度達(dá)到150 次/min，絲條交叉次數(shù)為4次，導(dǎo)絲鉤距離為55 mm時(shí)，制備的生絲與常規(guī)絲鞘繅制的生絲性能基本相同。這表明采用自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)代替人工捻鞘繅絲是可行的。采用自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)進(jìn)行生絲繅制，影響因素很多，本研究只是對(duì)自動(dòng)假捻機(jī)構(gòu)導(dǎo)絲輪的往復(fù)速度、導(dǎo)絲鉤距離、絲條交叉次數(shù)進(jìn)行研究，后續(xù)可對(duì)導(dǎo)絲輪表面的材料及解決絲條交叉的問(wèn)題進(jìn)行研究。

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The influence of technical parameters of false twist mechanism on the properties of raw silk

ZHANG Mengli1, XING Qiuming2, HAN Hongbo1, JIANG Wenbin1,3

(1.College of Materials and Textiles, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou 310018, China; 2. Huzhou Fiber Inspection Institute,Huzhou 313000, China; 3. Huzhou Zhejiang Sci-Tech University Novel Textile Research Institute, Huzhou 313000, China)

Aiming at the problems of non-uniform silk sheath quality and low efficiency of manual twist sheath caused by artificial twist sheath in silk reeling industry, the research proposes to replace manual twist sheath machinery with automatic false twist mechanism in reeling raw silk. Relevant technical parameters were set according to the false twist mechanism for raw silk processing. Then, the strength, elongation, cohesion, cleanness, surface morphology, structure of group of raw silk were tested and compared with the raw silk reeled with the conventional silk sheath in terms of raw silk performance. The results show that, the performance of raw silk is basically same with the raw silk reeled with the conventional silk sheath in the following conditions: yarn guide wheel reciprocating speed: 150 times/min, the number of cross wire: 4 times, and the wire hook distance:55 mm.

silk sheath; false twist; mechanism; raw silk; cohesion

10.3969/j.issn.1001-7003.2017.02.002

2016-08-08;

2016-12-09

中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(J201408)；紡織科學(xué)與工程浙江省重中之重一級(jí)學(xué)科項(xiàng)目(2015KF21)

張孟麗(1991-)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)樯z加工。通信作者：江文斌，教授級(jí)高工，hfjjwb@163.com。

TS142.3

A

1001-7003(2017)02-0006-05 引用頁(yè)碼: 021102