張彩珍，陳文興，傅雅琴

(1.浙江嘉欣金三塔絲針織有限公司，浙江嘉興314000;2.浙江理工大學(xué)先進(jìn)紡織材料與制備技術(shù)教育部重點實驗室，杭州310018)

在繅絲過程中，緒下繭的緒絲通過集緒器之后，形成的絲條中含有大量水分，且繭絲相互間黏結(jié)松散，未能緊密抱合，若直接卷繞成形，不僅不易烘干，影響絲色，而且會使絲膠相互膠著形成硬膠絲片，復(fù)搖時絲條不易退繞，容易造成切斷。因此，在繅絲工序中，需要在卷繞成絲片前，通過絲鞘發(fā)散絲條中的水分，提高絲條的圓整程度，增加絲條的抱合性能。

絲鞘是由通過集緒器的絲條，繞經(jīng)上鼓輪、下鼓輪，利用絲條本身前后段相互捻絞，再引過絡(luò)交器而形成的，其實質(zhì)是絲條的假捻。毛偉麗[1]研究了絲鞘長度對生絲抱合指標(biāo)的影響，表明短絲鞘影響生絲的抱合指標(biāo)，在生產(chǎn)中統(tǒng)一絲鞘長度有利于提高生絲的抱合指標(biāo);李茂松等[2]認(rèn)為絲鞘是生絲結(jié)構(gòu)形成的關(guān)鍵，絲膠黏合作用是生絲結(jié)構(gòu)形成的基礎(chǔ);沈振秋[3]的研究認(rèn)為絲鞘長度對自動繅的生絲的抱合有重要的作用。從這些研究中可以看出，絲鞘及絲鞘的長度在繅絲過程中有著非常重要的作用。但到目前為止，在繅絲生產(chǎn)中，國內(nèi)外的捻鞘全部需要由工人手工操作來完成。這種手工制作的絲鞘雖能較好地滿足繅絲的工藝要求，但存在著勞動成本高、影響繅絲的自動化程度等問題，且捻鞘過程中同一個操作工在不同的時間段或不同的操作工之間，由于用力程度或熟練程度的不同，容易出現(xiàn)臺與臺之間，甚至緒與緒之間絲鞘長短不一，松鞘、吊鞘等現(xiàn)象，影響生絲質(zhì)量和勞動生產(chǎn)效率。為此，本研究探索性地提出了利用機械裝置對絲條進(jìn)行假捻，實現(xiàn)無絲鞘繅絲，以期為提高繅絲自動化程度及生絲質(zhì)量提供參考。

1 實驗

1.1 絲條假捻裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計

由于絲鞘的實質(zhì)是絲條的假捻，為此，根據(jù)絲鞘的假捻原理，設(shè)計并制作了替代絲鞘的機械假捻裝置，其結(jié)構(gòu)示意見圖1。安裝在繅絲機中的絲鞘的位置(集緒器與感知器之間)，并取代絲鞘。

圖1 替代絲鞘假捻裝置示意Fig.1 Schematic of false twist device replace croisure

1.2 樣絲的制備

在安裝替代絲鞘假捻裝置的自動繅絲機中，進(jìn)行樣絲的生產(chǎn)。在電動機的驅(qū)動下，主動齒輪8做高速轉(zhuǎn)動，帶動上搖桿9做往復(fù)擺動，從而帶動上往復(fù)移動假捻桿10在滑輪4上做往復(fù)直線運動。主動齒輪8與從動齒輪7嚙合，從動齒輪7做高速轉(zhuǎn)動，帶動下?lián)u桿6做往復(fù)擺動，從而帶動下往復(fù)移動假捻桿5在滑輪4上做往復(fù)直線運動。絲條3從下導(dǎo)絲鉤2穿過，依次進(jìn)入下往復(fù)移動假捻桿5和上往復(fù)移動假捻桿10，緊緊地貼在包覆在假捻桿外面的摩擦材料12上，假捻桿的往復(fù)直線運動使得絲條3繞其自身軸線轉(zhuǎn)動，在繅絲過程中使絲條假捻，實現(xiàn)無絲鞘繅絲。

設(shè)定上下往復(fù)移動假捻桿的往復(fù)速度分別為105、120、180、205 次/min 的條件下，繅制樣絲，所繅生絲規(guī)格為23.3 dtex(20/22D)。并與在原料繭、規(guī)格、車速等其他工藝相同的條件下，利用常規(guī)的絲鞘繅絲得到的生絲進(jìn)行比較。確立基本工藝后，穩(wěn)定假捻桿的往復(fù)速度進(jìn)行批量生產(chǎn)。

1.3 絲片回潮率的測試

1.4 力學(xué)性能測試

采用XL-2型紗線強伸度儀對生絲的強伸力進(jìn)行測試。拉伸速度為500 mm/min，夾距為500 mm，預(yù)加張力為0.05 cN/dtex(0.45 cN/D)。每組測試50個有效試樣。對批量生產(chǎn)的生絲委托浙江出入境檢驗檢疫局絲類檢驗中心按國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。

1.5 生絲的清潔、潔凈及抱合測定

小樣生產(chǎn)的生絲在實驗室或企業(yè)進(jìn)行自檢，批量生產(chǎn)生絲委托浙江出入境檢驗檢疫局絲類檢驗中心對樣絲的清潔、潔凈及抱合等生絲品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行測定。由于不會影響生絲偏差等品質(zhì)指標(biāo)，因此，與絲鞘無關(guān)的生絲品質(zhì)指標(biāo)不進(jìn)行具體測定。

1.6 XRD 測試

采用X'TRA型X射線多晶粉末衍射儀(Cu靶，Kα射線)對絲纖維結(jié)晶度進(jìn)行測試。操作條件:管電壓40 kV，管電流40mA，掃描范圍5°～50°，掃描速度2°/min。根據(jù)下式計算各樣品的結(jié)晶度。

式中:Xc為樣品的結(jié)晶度;Ic樣品中結(jié)晶區(qū)對X射線的衍射程度;Io樣品中無定形區(qū)(非晶區(qū))對X射線的散射強度。

2 結(jié)果與討論

2.1 無絲鞘繅絲對小絲片回潮率的影響

表1 小絲片的回潮率Tab.1 Moisture regain of yarnsheet

表1 小絲片的回潮率Tab.1 Moisture regain of yarnsheet

樣絲制備條件回潮率/%常規(guī)繅絲58.99無絲鞘繅絲假捻桿往復(fù)速度/(次·min－1)105 102.32 120 74.97 180 62.23 20562.01

2.2 無絲鞘繅絲對生絲的強伸度和抱合指標(biāo)的影響

由于生絲的偏差、總差等指標(biāo)主要與感知器、添緒系統(tǒng)及車速等有關(guān)[6]，與絲鞘的關(guān)系不大。因此，利用機械裝置對絲條進(jìn)行假捻，替代常規(guī)繅絲，除了影響絲片的回潮率外，由于繅絲的絲道路徑有所變化，最可能影響的是生絲的強度、伸長度和抱合指標(biāo)[7]。為此，在假捻桿的往復(fù)速度分別為105、120、180、205次/min的條件下，對繅制生絲的拉伸強度、伸長率和抱合指標(biāo)進(jìn)行了測定，結(jié)果見表2。

表2 生絲的拉伸性能及抱合性能Tab.2 The tensile properties and well performance of rawsilk

從表2可以看出，在實驗范圍內(nèi)，往復(fù)速度越快，生絲抱合次數(shù)越多，但伸長率和強度有所下降。綜合表1和表2的實驗結(jié)果，認(rèn)為往復(fù)次數(shù)以180次/min左右為宜。

在改裝的自動繅絲機中，假捻桿以往復(fù)速度180次/min進(jìn)行批量繅絲，繅制生絲委托浙江出入境檢驗檢疫局進(jìn)行檢驗，得到的質(zhì)量指標(biāo)見表3。

表3 生絲商檢主要質(zhì)量指標(biāo)Tab.3 The main quality indicators of the inspection of rawsilk

從表3可以看出，利用替代絲鞘裝置進(jìn)行無絲鞘繅絲得到的生絲的清潔、潔凈、強度、伸長率等質(zhì)量指標(biāo)與常規(guī)繅絲得到的生絲質(zhì)量指標(biāo)基本接近，而抱合指標(biāo)有所提高。這主要是由于利用機械裝置對絲條進(jìn)行假捻，避免了短絲鞘產(chǎn)生的低抱合現(xiàn)象，從而使生絲的抱合質(zhì)量有所提高。

2.3 無絲鞘繅絲對生絲外觀形態(tài)的影響

為了比較無絲鞘繅絲對生絲外觀形態(tài)的影響，利用掃描電子顯微鏡對常規(guī)繅絲與無鞘繅絲的縱向形態(tài)進(jìn)行比較，得到的結(jié)果見圖2。

圖2 生絲的外觀形態(tài)Fig.2 Appearance of rawsilk

從圖2可以看出，利用替代絲鞘裝置進(jìn)行無絲鞘繅絲得到的生絲樣品的外觀形態(tài)，與傳統(tǒng)的手工捻鞘進(jìn)行繅絲得到的生絲樣品的外觀形態(tài)基本相同，顯示無絲鞘繅絲對生絲的外觀形態(tài)沒有影響。

2.4 替代絲鞘假捻裝置繅絲對生絲結(jié)晶度的影響

為了進(jìn)一步了解無絲鞘繅絲對生絲結(jié)晶度的影響，利用X射線衍射儀對樣品生絲的X射線衍射曲線進(jìn)行測定，得到的結(jié)果見圖3。

從圖3可以看出，兩種樣品曲線的形狀基本相同，主峰位置及強度基本不變[8]，分峰計算后的結(jié)晶度基本相同，顯示無絲鞘繅絲對生絲的結(jié)晶度沒有明顯影響。

圖3 樣品生絲的XRD衍射曲線Fig.3 XRD diffraction curve of rawsilksamples

3 結(jié)論

通過對絲鞘作用原理的分析，研制了往復(fù)式絲條假捻裝置，并利用該裝置進(jìn)行了無絲鞘繅絲。通過對制備生絲的相關(guān)質(zhì)量指標(biāo)及結(jié)晶度分析后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)替代絲鞘的假捻裝置的往復(fù)桿移動速度為180次/min時，所制備生絲的清潔、潔凈、強度、伸長率等指標(biāo)，與利用傳統(tǒng)絲鞘繅制的生絲基本相同，抱合指標(biāo)有所提高，完全能夠滿足生產(chǎn)要求，顯示利用機械裝置對絲條進(jìn)行假捻，替代傳統(tǒng)的絲鞘，實現(xiàn)無鞘繅絲是完全可行的。

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