賽絡紡復合成紗機理、紗線結構及其力學性能研究.pdf

1、本研究課題緊密結合賽絡紡紗工藝，對賽絡紡成紗機理進行了理論分析和合理推導，得到了賽絡紡成紗的一般規(guī)律，然后利用實測的結果進行分析驗證，得到關于賽絡紡成紗規(guī)律、結構和性能的定量結果。在此基礎上側重于對賽絡紡復合成紗技術的應用性研究。
　　 本研究的主要目的是通過對賽絡紡復合成紗機理、紗線結構及其力學性能的研究，揭示出組分纖維性能、紡紗工藝參數(shù)、成紗結構參數(shù)以及紗線力學性能參數(shù)之間的相應關系和內在規(guī)律，從而實現(xiàn)對賽絡紡紗生產工藝的優(yōu)

2、化控制，為實際生產中工藝參數(shù)的選擇，最終獲得性能優(yōu)良的紗線質量提供理論和實際依據(jù)。
　　 本課題的研究方法采用理論推導結合實驗驗證，以及利用實驗數(shù)據(jù)分析、擬合理論模型的基本方法。由于賽絡紡復合紗線中組分纖維構成和成形方式的不穩(wěn)定性，導致了紗線結構的復雜性和多樣性，因此本研究在實驗驗證中采用模擬紡紗結合圖像分析的方法；由于賽絡紡成紗中匯聚點的穩(wěn)定狀態(tài)將對成紗和結構和性能產生重要影響，對于賽絡紡動態(tài)成紗機理和規(guī)律，本研究采用不同染色

3、的粗紗須條進行實際紡紗，同時利用快速攝像機對動態(tài)過程進行間隔拍攝記錄，然后對匯聚點的動態(tài)規(guī)律進行實驗分析；對于復合紗線的結構特征，則采用圖像分析的方法對其中主要結構參數(shù)的變化進行分析，利用顯微投影儀對紗線外觀形態(tài)和纖維排列拍攝成圖像，然后觀察并提取能夠代表和反映紗線結構的參數(shù)，最終獲得紡紗規(guī)律和成紗結構特征。
　　 本課題對賽絡紡復合成紗機理、紗線結構和力學性能進行了比較系統(tǒng)的研究；討論了從纖維性能、成紗工藝、紗線結構到紗線性能

4、的一系列問題及其相互之間的關系和影響；從賽絡紡紗最不易控制，同時也是最有研究意義的匯聚點動態(tài)規(guī)律著手，推導并驗證了匯聚三角區(qū)的動態(tài)力學模型和匯聚點的運動規(guī)律；分析解決了鋼絲圈重量、紗線捻度、紡紗張力等工藝參數(shù)對賽絡紡匯聚點運動的控制問題；從賽絡紡動態(tài)成紗機理和紗線結構出發(fā)，分析了影響賽絡紗線結構穩(wěn)定性的因素，討論了非對稱組分纖維賽絡紡紗匯聚三角區(qū)的力學平衡問題，推導出了紡紗參數(shù)與成紗幾何結構參數(shù)之間的關系；研究探討了不同組分復合比例下賽

5、絡紡紗線的拉伸力學性能，特別是通過改變組分的復合比例來獲得不同強力和伸長性能的紗線；最后從纖維性能入手，建立了對稱與非對稱賽絡紡復合紗線的拉伸性能理論方程，并進行了實驗驗證和對比分析，進一步揭示了賽絡紡復合成紗工藝、紗線結構和性能之間的內在聯(lián)系。
　　 論文根據(jù)研究的具體內容共分為八章。首先第一章是研究的背景，著重介紹了賽絡紡的研究現(xiàn)狀、實驗結論與理論取得的成果，以及賽絡紡紗尚未解決的問題；接下來的第二、三章分別就對稱與非對稱賽

6、絡紡紗機理、匯聚點運動規(guī)律及成紗結構進行了研究。首先對賽絡紡紗匯聚點動態(tài)模型進行了分析，結合紡紗工藝提出了較為切合實際的動態(tài)模型，可以用來預測匯聚點的振動規(guī)律和運動軌跡。并進行了實驗驗證，證明了匯聚點運動是可控的，匯聚點振動形式由賽絡紡紗參數(shù)所決定；其次，通過分析研究非對稱賽絡紡復合成紗力、力矩、扭矩與紡紗參數(shù)間的關系和匯聚點的運動規(guī)律，提出了相應措施，可以有效改善由于單紗組分性質的差異性而產生的匯聚點不穩(wěn)定性問題，提高成紗性能。

7、>　　 接著第四、五、六章中主要討論了改變賽絡紡復合紗工藝參數(shù)對成紗過程、成紗結構參數(shù)以及成紗性能的影響，對捻度的傳遞機理進行了詳細的闡述，糾正了一直關于賽絡紗線捻度分布的爭議，對影響捻度傳遞機理以及成紗性能的導紗鉤工藝參數(shù)進行了細致討論和驗證；對紡紗張力的另一個影響因素：鋼絲圈工藝參數(shù)進行了研究和實驗驗證，獲得了一些結論。最后通過實驗對比，驗證了兩種不同材料在不同的紡紗系統(tǒng)下，采用不同的紡紗工藝參數(shù)加工的賽絡紡紗的狀況。結果表明：通

8、過采用不同的鋼絲圈重量，可以獲得不同的紡紗張力和不同的匯聚點振動形式，最終獲得不同的紗線結構與性能；第五章則從成紗過程中幾何、力學機理的角度，理論上推導了賽絡紡復合成紗過程中，喂入間距的變化與匯聚三角區(qū)的匯聚夾角、須條張力的關系，在此基礎上分別進行了對稱和非對稱賽絡紡復合成紗結構參數(shù)的圖像分析，研究了間距同主要成紗結構參數(shù)：如成紗直徑、加捻角、捻度節(jié)距長度之間的關系，推導了不同組分纖維性能對成紗結構與性能參數(shù)的影響，計算得到了成紗強力計

9、算中需要的參數(shù)，為下一步的理論計算打下了基礎。第六章借鑒了以前文獻中對混紡紗的混紡比例和性能關系的研究方法，對賽絡紡復合紗中的組分纖維比例和成紗性能的關系進行了研究和討論，建立了不同組分比例條件下復合紗線的拉伸強力和伸長的理論表達式，并經過了實驗驗證，能夠較好地反映復合比例與成紗拉伸性能的關系。
　　 在前面討論的基礎上，第七章主要對賽絡紡復合成紗機理、紗線結構及其性能預測進行了理論研究。結合復合紗線成紗工藝、組分特點、紗線結構

10、、斷裂機理，從纖維力學性能著手，以理論推導與實驗確定參數(shù)的方法，分別對兩種不同組分結構的對稱與非對稱復合紗的力學性能進行了理論擬合，并作了實驗對比驗證；第八章則對本課題所研究的結論做了歸納與總結，并對今后的研究工作提出看法與展望。
　　 本論文從纖維性能、紡紗工藝、紗線結構來預測最終復合紗性能的研究方法，可以對一些經典紡紗理論問題的研究進行借鑒和改進，豐富了紡織理論，對于更深入地了解賽絡紡系統(tǒng)，掌握賽絡紗線結構和性能，完善賽絡紡