異收縮絲空氣變形(多重變形)加工成紗結構與性能.pdf

1、半個世紀以來，變形紗的發(fā)展迅速，特別是空氣變形加工方法的產生使變形紗走上了化纖長絲短纖維化的道路。近十幾年來，單一變形加工方法逐漸發(fā)展為多重變形加工方法，使變形紗短纖維化進入了成熟的時代。實踐中發(fā)現(xiàn)，對異收縮絲進行空氣變形加工后再進行熱處理完成異收縮變形而制得的異收縮絲空氣變形(多重變形)紗，有鮮明的仿短纖紗特色，值得深入研究。為了方便起見，后文中將異收縮絲空氣變形(多重變形)紗簡稱為“異空紗”。 變形紗成形基本理論，經過歸納，

2、提出了四點：第一，“多異性和層次性”是天然短纖維紗線結構的基本特征，也是化纖長絲仿短纖維紗的基本依據(jù)。而化纖長絲的適應性則是變形加工的必要條件；第二，經典紡紗方法是依據(jù)熵減小的過程設計的，而變形紗則采取了經典紡紗的逆過程設計；第三，闡述了王善元“多重變形加工原理”的新概念；第四，提出了變形紗優(yōu)化模型和變形加工基礎方法的條件。 關于異收縮絲的制備，一般采用兩種方法，同板法和混并法，關于采用同板法生產異收縮變形絲的成形機理，本文從紡

3、絲線上溫度場和速度場的變化，對異收縮絲的成形在理論上進行了闡述。關于混并法，本文采用滌綸高收縮絲為原料，通過直接熱處理方法制取，試樣性能優(yōu)良，工藝簡單，易于控制。 關于變形紗的基礎結構特征，提出了三項：皮芯結構、紊亂結構和纏結結構。 皮芯結構：由空氣變形加工和異收縮空氣變形加工方法均可能使原絲束發(fā)生長絲片段轉移而形成皮芯結構，空氣變形加工采用超喂原理，異收縮變形加工采用了熱收縮差原理。同時，闡述了皮芯結構參數(shù)和結構模型，

4、探討了皮芯結構對變形紗性能的影響。 紊亂結構，變形紗的成形過程采用了經典成紗逆過程的理論和方法，使纖維束或纖維片段集合體從有序到無序、由規(guī)則到紊亂，即熵增大的過程。本文利用坐標系推導了任一長絲片段的空間密度分布函數(shù)；對變形紗的紊亂結構進行了表征，對其測試方法進行了設計。 纏結結構，研究發(fā)現(xiàn)空氣變形紗異常高的抗彎剛度與變形紗的纏結程度呈線性關系，本文進一步對變形紗纏結結構的形成機理進行的研究。采用粒子—彈簧模型對變形紗的力

5、學狀態(tài)進行了描述，對變形紗纏結結構進行了定義和表征，對其測試方法進行了設計。 關于異空紗結構，首先，對異空紗的成形過程進行了描述，其次對異空紗的結構和模型進行了探討，對多組分異空紗的結構特性進行了分析。本章做了三組結構實驗，第一組實驗，測定了空氣變形紗和異空紗皮芯結構的參數(shù)：表觀平均直徑、總體直徑、圈弧幅度；第二組實驗，測定了空氣變形紗和異空紗紊亂結構的紊亂度；第三組實驗測定了空氣變形紗和異空紗纏結結構的纏結度?？偟膩砜?，異空紗

6、是在空氣變形加工的基礎之上進行異收縮變形加工完成的。因此異空紗的結構是以空氣變形紗的結構為基礎建立起來的，從皮芯結構和紊亂結構的角度來看，均得到了加強。紗線外觀和手感得到了進一步改善，仿短纖維紗化更加逼真。但從纏結結構角度來看，隨機性加強，異收縮的作用可能因纖維直徑增大而使纏結結構內部空隙更為狹小，纖維片段間約束加強，從而強化纏結結構、加劇纏結程度；也可能因徑向的收縮而造成纖維纏結部分纖維間的相對滑移而使纏結點松動甚至完全松解，這就增大

7、了紗線纏結結構的不均勻分布，宏觀體現(xiàn)為實驗測試過程中抗彎剛度的CV值變大。 關于異空紗的形態(tài)結構與性能，其中膨松性能，設計了統(tǒng)一的膨松度指標，測定得到了各種紗線的膨松度閾值；毛羽特征的測定，主要是數(shù)據(jù)穩(wěn)定性問題，本文以投影計算法為基礎，采用了Uster4、EIB和YG172型毛羽儀，結果表明Uster4和EIB法接近，YG172型毛羽儀不適于變形紗毛羽的測定；異空紗中的條干均勻度，對于變形紗而言，其表觀條干(EIB條干)CV值和

8、質量條干(Uster條干)CV值是兩個各自獨立的指標，不可通用或相互取代。 關于異空紗熱收縮動力學，對紗線特別是變形紗做收縮動力學分析尚屬首次，本文首先分析了異空紗纖維的沸水收縮機理：其次論述了異空紗的熱收縮動力學基礎，然后設計了異收縮絲沸水收縮動力學試驗。依據(jù)粘彈性理論建立了雙指數(shù)方程式，并和動力學曲線得到很好的擬合。實驗結果探討了異收縮紗沸水收縮動力學特征，并進一步對異空紗的結構進行了分析。對異空紗各組分的動態(tài)熱收縮應力(D