車速與壓漿力線性變化對(duì)漿紗性能的影響

閆文君 郭 雨 朱 博 高衛(wèi)東

（江南大學(xué)，江蘇無錫，214122）

為提高生產(chǎn)效率，節(jié)約蒸汽消耗量［1］，漿紗機(jī)趨于高速和高壓上漿方向發(fā)展［2］。車速和壓漿力是影響上漿質(zhì)量的關(guān)鍵因素［3］，因此，車速與壓漿力的匹配關(guān)系對(duì)漿紗性能的優(yōu)劣及上漿率的穩(wěn)定有重要影響。現(xiàn)代化漿紗機(jī)可根據(jù)不同車速設(shè)置不同的壓漿輥壓力［4］，一般情況下，高速時(shí)壓漿力大，低速時(shí)壓漿力小，在車速和壓漿力的綜合作用下，紗線上的漿膜厚度和浸漿量維持不變，上漿率、漿液的浸透和被覆程度能夠保持基本穩(wěn)定［5］。

隨著高速漿紗機(jī)的廣泛應(yīng)用和高壓上漿技術(shù)的日趨成熟，國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究了壓漿力大小及壓漿裝置對(duì)上漿質(zhì)量的影響。早在20世紀(jì)90年代，HARI P K［6］與 BEHERA B K［7］研究了高壓上漿對(duì)純棉經(jīng)紗可織性的影響及漿紗斷裂機(jī)理，結(jié)果表明高壓上漿可提高紗線內(nèi)部漿液滲透，增大纖維堆積密度，從而有利于紗線表面漿膜的完整性，減少紗線內(nèi)部纖維之間的滑移，延緩織造過程中漿紗結(jié)構(gòu)的分解，達(dá)到提高經(jīng)紗可織性的目的。吳長(zhǎng)宏指出將GA 390型漿紗機(jī)的預(yù)壓漿輥由二次切換改為線性加壓方式，有利于漿液在紗線中達(dá)到更為合理的被覆與浸透比例［8］；黃彥萍探究了適合高壓上漿的壓漿輥材質(zhì)、硬度、壓力大小及浸壓形式，指出較高的擠壓強(qiáng)度可以使?jié){液更深地浸透到紗線中，且較完整地被覆在紗線周圍［9］。蕭漢濱研究了壓漿力、漿紗速度等工藝參數(shù)對(duì)漿紗毛羽的影響，指出高壓漿力必須配合高的漿紗速度才能有效地減少毛羽［10］。

然而，車速與壓漿力的線性關(guān)系對(duì)漿紗表面形態(tài)、毛羽、力學(xué)性能及使役特性的影響卻鮮有報(bào)道?；诖?，本文研究了漿紗機(jī)不同車速與壓漿力線性變化對(duì)粘膠漿紗性能的影響，分析了車速與壓漿力的線性變化與漿紗性能的相關(guān)性。本研究對(duì)于漿紗企業(yè)合理控制車速與壓漿力具有一定的指導(dǎo)意義。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料、試劑、設(shè)備

材料:粘膠9.84 tex紗（江蘇大生集團(tuán)有限公司），TBS變性淀粉（南通名精工貿(mào)有限公司），JSL?2，JD?N（宜興市軍達(dá)漿料科技有限公司），CD?52（上海西達(dá)實(shí)業(yè)有限公司），AD?2（常州市潤(rùn)力助劑有限公司）。

試劑:NaOH、KI均為化學(xué)純（國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

設(shè)備:VHX?5000型超景深數(shù)碼顯微鏡（基恩士公司），AGS?X型電子萬能試驗(yàn)機(jī)（日本島津公司），LFY?109A型電腦紗線耐磨儀（山東紡織科技研究院），YG173A型紗線毛羽測(cè)試儀（蘇州長(zhǎng)風(fēng)紡織機(jī)電科技有限公司），TYJS?01型漿紗性能試驗(yàn)機(jī)（江陰市通源紡機(jī)有限公司），GZX?9070MBE型電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠），電熱恒溫水浴鍋（北京市永光明醫(yī)療儀器有限公司），YG086型縷紗測(cè)長(zhǎng)機(jī)（常州天祥紡織儀器有限公司），電子天平（常州市衡正電子儀器有限公司），XS620BE?260型三膠輥漿紗機(jī)（江陰祥盛紡印機(jī)械制造有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 漿料配方

TBS變性淀粉25 kg，JSL?2為50 kg，JD?N為25 kg，CD?52為 5 kg，AD?2 為 12 kg。漿液含固率為10.5%。

1.2.2 上漿車速

采用上述漿料配方，分別在20 m/min，40 m/min，60 m/min，80 m/min，100 m/min 和120 m/min的車速下（以下分別用 V20、V40、V60、V80、V100、V120表示），采用 XS620BE?260型三膠輥漿紗機(jī)對(duì)粘膠9.84 tex紗進(jìn)行上漿。車速與對(duì)應(yīng)的壓漿力參數(shù)分別為:V20時(shí)壓漿力為0.83 kg/cm2，V40時(shí)壓漿力為 1.67 kg/cm2，V60時(shí)壓漿力為2.50 kg/cm2，V80時(shí)壓漿力為3.33 kg/cm2，V100時(shí) 壓 漿 力 為 4.16 kg/cm2，V120時(shí)壓漿力為5.00 kg/cm2。由此得知車速與壓漿力的線性相關(guān)系數(shù)為24。

1.3 性能測(cè)試

采用VHX?5000型超景深數(shù)碼顯微鏡觀察不同車速下的漿紗表面形態(tài)。每個(gè)車速截取5段長(zhǎng)度為10 m的漿紗，每段漿紗隨機(jī)選取100個(gè)位置，測(cè)量漿紗直徑。

采用YG173A型紗線毛羽測(cè)試儀測(cè)試漿紗毛羽H值。每個(gè)車速的漿紗測(cè)試10次，每次測(cè)試長(zhǎng)度為10 m。

采用氫氧化鈉退漿法，測(cè)試不同車速下漿紗的上漿率。

按照GB/T 3916—2013《紡織品卷裝紗單根紗線斷裂強(qiáng)力與斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定（CRE法）》，采用AGS?X型電子萬能試驗(yàn)機(jī)測(cè)試漿紗的斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)率。紗線夾持隔距250 mm，拉伸速度250 mm/min，每個(gè)車速的漿紗測(cè)試50次。

采用LFY?109A型電腦紗線耐磨儀測(cè)試不同車速的漿紗耐磨性。每個(gè)車速測(cè)試50次。

利用TYJS?01型漿紗性能試驗(yàn)機(jī)模擬測(cè)試織造過程中紗線疲勞壽命，頻率設(shè)置為200次/min。通過提綜、打緯次數(shù)比較不同車速漿紗疲勞壽命，從而評(píng)價(jià)其使役特性。

1.4 車速與壓漿力線性變化與漿紗性能相關(guān)性分析

利用SPSS軟件對(duì)車速與壓漿力線性變化時(shí)，車速與漿紗毛羽、平均直徑、上漿率、斷裂強(qiáng)力、耐磨性及使役特性的相關(guān)性進(jìn)行分析，采用相關(guān)性非參數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)，驗(yàn)證車速對(duì)漿紗性能的影響規(guī)律。相關(guān)系數(shù)表示檢驗(yàn)值的相關(guān)程度，P值為顯著水平。當(dāng)顯著水平小于0.05時(shí)，表示二者無顯著性相關(guān)的可能性小于0.05；當(dāng)顯著水平大于0.05時(shí)，表示二者有顯著性的可能性小于0.05。

2 結(jié)果與討論

2.1 表面形態(tài)與毛羽

原紗與各車速下的漿紗表面形態(tài)如圖1所示。通過觀察發(fā)現(xiàn)，上漿后紗線的表面光潔度及毛羽較原紗均有較大程度的改善。在上漿過程中通過擠壓和毛細(xì)作用達(dá)到浸潤(rùn)的效果，V20車速時(shí)，浸漿時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，擠壓與毛細(xì)效應(yīng)共同作用，漿紗表面最光潔，毛羽最少；當(dāng)車速增加至V40～V80時(shí)，浸漿時(shí)間逐漸縮短，毛細(xì)作用甚微，紗線表面帶漿量逐漸減少，漿紗表面結(jié)構(gòu)粗糙，毛羽呈增多趨勢(shì)；當(dāng)車速達(dá)到V100時(shí)，在高壓漿力的作用下，漿紗表面粗糙度有所改善，毛羽減少，且按一定方向貼伏于紗線表面；而當(dāng)車速達(dá)到V120時(shí)，紗線高速通過漿槽，浸漿時(shí)間短暫，且較高的壓漿力可能導(dǎo)致紗線的形變，因此漿紗表面較V20～V100車速下的漿紗粗糙，毛羽增多。

圖1 不同車速下的漿紗表面形態(tài)

毛羽H值的測(cè)試結(jié)果為:原紗毛羽H值為2.04，V20漿紗毛羽 H值為 0.09，V40漿紗毛羽 H值為 0.29，V60漿紗毛羽 H 值為 0.35，V80漿紗毛羽H值為0.46，V100漿紗毛羽H值為0.37，V120漿紗毛羽H值為0.52。由此表明，車速為20 m/min時(shí)，毛羽H值最小，毛羽最少，車速為40 m/min～100 m/min時(shí)，毛羽H值有輕微程度的提高，毛羽增多；車速為120 m/min時(shí)毛羽H值最大，毛羽最多。

原紗平均直徑為117.80μm，V20漿紗平均直徑為90.34μm，V40漿紗平均直徑為100.40μm，V60漿紗平均直徑為102.52μm，V80漿紗平均直徑為105.76μm，V100漿紗平均直徑為97.70μm，V120漿紗平均直徑為107.62μm。由平均直徑數(shù)據(jù)可知，上漿后紗線直徑較原紗均有不同程度的減小，車速為20 m/min時(shí)，壓漿輥擠壓作用的時(shí)間最長(zhǎng)，漿紗直徑最?。浑S著車速的增加，壓漿輥擠壓作用持續(xù)時(shí)間變短，漿膜增厚，漿紗直徑呈增加趨勢(shì)，當(dāng)車速達(dá)到100 m/min時(shí)，在較大的壓漿力擠壓作用下，漿紗直徑減?。划?dāng)車速為120 m/min時(shí)，可能由于漿膜的增厚和更大的壓漿力作用導(dǎo)致紗線形變，從而使?jié){紗直徑增加。

2.2 上漿率

各車速下紗線的上漿率如圖2所示。

圖2 不同車速漿紗的上漿率

當(dāng)車速為20 m/min～60 m/min時(shí)，上漿率在11%左右，上漿率較低，這是因?yàn)榧喚€低速通過漿槽，壓漿輥加壓時(shí)間長(zhǎng)，加壓作用效果明顯，這樣會(huì)造成漿紗表面漿膜厚度較薄，漿紗細(xì)度較小，與漿紗平均直徑數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)一致；當(dāng)車速提高至80 m/min～120 m/min時(shí)，上漿率大幅度提高，這是因?yàn)檐囁俑撸瑝簼{輥加壓效果減小，上漿率提高，車速為100 m/min時(shí)上漿率達(dá)到最高，為14.21%。結(jié)合漿紗平均直徑的數(shù)據(jù)，車速為80 m/min和120 m/min時(shí)，由于漿膜的增厚或較大壓漿力產(chǎn)生的紗線形變，漿紗平均直徑較低車速時(shí)明顯增大，而當(dāng)車速為100 m/min時(shí)，漿紗平均直徑減小，推斷在此種車速與壓漿力的關(guān)系下，漿液可能在紗線上被覆較少，浸透較多，因此呈現(xiàn)出平均直徑小、上漿率高的現(xiàn)象。

2.3 力學(xué)性能

各車速漿紗的力學(xué)性能測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。數(shù)據(jù)表明，漿紗的斷裂強(qiáng)力和耐磨性較原紗有很大程度的提高，在車速為20 m/min～100 m/min時(shí)，隨著車速的增加，斷裂強(qiáng)力和耐磨性呈提高趨勢(shì)。當(dāng)車速為100 m/min時(shí)，由于較高的上漿率，斷裂強(qiáng)力和耐磨性達(dá)到最高，分別較原紗提高60.67%和657.69%，當(dāng)車速達(dá)到120 m/min時(shí)，斷裂強(qiáng)力和耐磨性下降。此結(jié)果與圖2中上漿率數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)相一致，漿紗上漿率與斷裂強(qiáng)力及耐磨性的變化呈正相關(guān)關(guān)系。

表1 不同車速漿紗力學(xué)性能指標(biāo)

2.4 使役特性

各車速下漿紗的疲勞壽命如表2所示。

表2 不同車速漿紗的疲勞壽命

可見，在車速為20 m/min～100 m/min時(shí)，隨著車速的增加，提綜、打緯次數(shù)呈增加趨勢(shì)，疲勞壽命提高。當(dāng)車速為100 m/min時(shí)，由于較高的上漿率，漿紗的疲勞壽命最好，較其他車速漿紗有較大幅度的提高，當(dāng)車速達(dá)到120 m/min時(shí)，由于上漿率減小，疲勞壽命較車速100 m/min時(shí)有所下降。此結(jié)果與圖2中上漿率數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，上漿率與疲勞壽命的變化呈正相關(guān)關(guān)系。

2.5 車速與壓漿力的線性變化與漿紗性能相關(guān)性分析

利用SPSS進(jìn)行相關(guān)性非參數(shù)假設(shè)檢驗(yàn)判斷車速對(duì)漿紗性能影響是否顯著。通過車速與平均直徑、毛羽H值、上漿率、斷裂強(qiáng)力、耐磨性及使役特性的相關(guān)系數(shù)與P值驗(yàn)證車速對(duì)漿紗性能的影響規(guī)律。結(jié)果顯示，車速與漿紗毛羽的相關(guān)系數(shù)為-0.451，P值為 0.309（大于 0.05），漿紗毛羽受車速變化影響不顯著；車速與漿紗平均直徑的相關(guān)系數(shù)為-0.094，P值為0.841（大于0.05），漿紗平均直徑受車速變化影響不顯著；車速與漿紗上漿率的相關(guān)系數(shù)為0.762，P值為0.046（小于0.05），漿紗上漿率受車速變化影響顯著；車速與漿紗斷裂強(qiáng)力的相關(guān)系數(shù)為0.797，P值為0.032（小于0.05），漿紗斷裂強(qiáng)力受車速變化影響顯著；車速與漿紗耐磨性的相關(guān)系數(shù)為0.755，P值為 0.048（小于 0.05），漿紗耐磨性受車速變化影響顯著；車速與漿紗使役特性的相關(guān)系數(shù)為 0.844，P 值為 0.017（小于 0.05），漿紗使役特性受車速變化影響顯著。

3 結(jié)論

車速與壓漿力的線性變化對(duì)粘膠漿紗表面形態(tài)、毛羽、平均直徑、上漿率、力學(xué)性能和使役特性有一定程度的影響，隨著車速的增加，漿紗上漿率、力學(xué)性能指標(biāo)及使役特性呈先增大后減小的趨勢(shì)，毛羽H值和平均直徑呈先增大后減小隨后又增大的趨勢(shì)。車速為100 m/min時(shí)上漿率最高，力學(xué)性能及使役特性最好，相較于車速20 m/min時(shí)，漿紗表面粗糙度及毛羽略有增加，平均直徑增大，車速為120 m/min時(shí)漿紗較100 m/min時(shí)各項(xiàng)性能均有所下降。漿紗平均直徑及毛羽受車速與壓漿力的線性變化影響不顯著，漿紗上漿率、力學(xué)性能及使役特性受車速與壓漿力的線性變化影響顯著。