于?？?楊昆

摘要：文章運(yùn)用響應(yīng)曲面的方法，針對(duì)紗線線密度、捻系數(shù)對(duì)紗線殘余扭矩和扭矩的影響進(jìn)行分析。通過分析響應(yīng)曲面和等值曲線，得出定量的響應(yīng)面方程，為優(yōu)化紡紗中紗線線密度與紗線捻系數(shù)之間的配合提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：線密度；捻系數(shù)；扭矩；殘余扭矩；濕扭結(jié)數(shù)

中圖分類號(hào)：TS184.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

The Effect of Spinning Parameters on Yarn Residual Torque and Torque

Abstract： By using the Response Surface Methodology， the paper analyzes the effect of yarn linear density and twister factor on yarn residual torque and torque. Based on analyzing response surface and contour curve， a quantitative equation for response surface is obtained， offering reference for optimizing the relation between yarn linear density and twist factor.

Key words： linear density； twist factor； torque； residual torque； wet snarling

紗線的殘余扭矩影響織物的后期編織以及織物的各方面性能。理論上，紗線的殘余扭矩主要是在紡紗過程中特別是加捻時(shí)產(chǎn)生的。加捻時(shí)纖維被拉伸和扭轉(zhuǎn)，紗線之間儲(chǔ)存了相應(yīng)的扭應(yīng)力，其中一部分可能會(huì)在紡紗過程中被釋放，但是還會(huì)有少部分被保留下來。紗線的殘余扭矩會(huì)導(dǎo)致紗線扭結(jié)、針織物的卷邊、機(jī)織物的緯斜等現(xiàn)象。紗線捻度是產(chǎn)生紗線殘余扭矩的主要原因，低扭矩紗線與傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗線相比紗線扭結(jié)數(shù)和毛羽都較少，從而使編織的織物表面光滑均勻。很多人在此方面進(jìn)行了研究，其中陶肖明等人研制的低扭矩環(huán)錠紡紗技術(shù)經(jīng)過近十幾年的研發(fā)和改進(jìn)有效地降低了紗線的殘余扭矩，改善了紗線的性能。

本文選取紗線的線密度和捻系數(shù)作為因子，通過使用響應(yīng)曲面（RSM）分析方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)用Minitab軟件，分析紗線扭矩和濕扭結(jié)數(shù)，從而建立數(shù)據(jù)相互之間的量化關(guān)系，為優(yōu)化紡紗參數(shù)、提高紗線性能提供依據(jù)。

紡紗儀器為SDLSERIALNo.504824/2棉紡紡紗機(jī)，紡紗參數(shù)為：鋼絲圈MS/hf1/0，前羅拉牽伸倍數(shù)1.7，錠速8000r/min。采用100%棉，纖維長(zhǎng)度1.25英寸，纖維斷裂強(qiáng)度24.5g/tex，纖維斷裂伸長(zhǎng)5.6%。

1實(shí)驗(yàn)

1.1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在借鑒以前研究者經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，考慮現(xiàn)有條件，本實(shí)驗(yàn)選擇的試驗(yàn)范圍為：紗線線密度19.4～36.4tex、紗線捻系數(shù)3.5～4.0tpi/Ne1/2。使用RSM全因子響應(yīng)曲面方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)結(jié)果如表1所示。

1.2實(shí)驗(yàn)測(cè)試及結(jié)果

紡制13種紗線，所有紗線試樣在測(cè)試前被置于標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下（溫度（20±3）℃，相對(duì)濕度65%±2%），平衡24h以上。紗線濕扭結(jié)數(shù)測(cè)試使用香港理工大學(xué)研制的扭結(jié)數(shù)測(cè)試儀，測(cè)試50cm紗線對(duì)折的濕扭結(jié)數(shù)，每種紗線取10段進(jìn)行測(cè)試，取其平均值。紗線加捻時(shí)，纖維受到一定的張力和扭轉(zhuǎn)作用，形成紗線后，纖維會(huì)抵抗扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生扭矩，紗線扭矩的測(cè)試使用KES-YN1測(cè)試儀，測(cè)試長(zhǎng)度為3cm、預(yù)加張力為1g、旋轉(zhuǎn)角度±9π，在方格紙上繪制圖形，通過圖形計(jì)算紗線的扭矩。

2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果見表1。圖1和圖2分別為濕扭結(jié)數(shù)和扭矩與線密度、捻系數(shù)的響應(yīng)曲面；圖3和圖4分別為濕扭結(jié)數(shù)和扭矩與線密度、捻系數(shù)的等值曲線圖。由圖1和圖3可以看出，在相同線密度的條件下捻系數(shù)越高則紗線濕扭結(jié)數(shù)越大；而相同捻系數(shù)條件下則紗線線密度越小濕扭結(jié)數(shù)越大。扭矩與紗線線密度、捻系數(shù)的關(guān)系如圖2和圖4所示，在不考慮紗線線密度與捻系數(shù)的交互關(guān)系的前提下，線密度對(duì)扭矩的影響較大，紗線線密度越大紗線的扭矩越大。

根據(jù)上面的分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以建立響應(yīng)曲面方程的定量關(guān)系式，紗線的線密度（X1）、捻系數(shù)（X2）與濕扭結(jié)數(shù)（Y1）、扭矩（Y2）之間的關(guān)系式如公式一、公式二所示。響應(yīng)面公式包括常數(shù)項(xiàng)、紗線線密度和捻系數(shù)的一次項(xiàng)、二次項(xiàng)以及兩者的交互作用，使用帶有交互作用的二階方程更能準(zhǔn)確的解釋它們之間的相互關(guān)系。Y1、Y2的相關(guān)系數(shù)R2都大于0.9，這表明實(shí)驗(yàn)結(jié)果與選擇參數(shù)之間的相關(guān)性較高，實(shí)驗(yàn)結(jié)果較顯著，具有一定的代表性。

響應(yīng)面方程：濕扭結(jié)數(shù)Y1=-13.4889+1.21450X1+17.3444X2-0.0293142X12+1.28817X22-0.0825987X1X2（公式一），R2為0.9891；扭矩Y2=3.52100-0.0510720X1-1.96292X2-0.00187016X12+0.113731X22+0.0661565X1X2（公式二），R2為0.9281。

驗(yàn)證紗線的參數(shù)：100%棉，纖維長(zhǎng)度1.34英寸，纖維斷裂強(qiáng)度26.1g/tex，纖維斷裂伸長(zhǎng)5.6%，粗紗線密度760tex，紗線線密度29.15tex，紗線捻系數(shù)3.6tpi/Ne1/2。

回歸方程驗(yàn)證：濕扭結(jié)數(shù)理論值64扭結(jié)數(shù)/25cm，實(shí)際值50扭結(jié)數(shù)/25cm；扭矩理論值2.11mg·cm，實(shí)際值1.8mg·cm。

對(duì)響應(yīng)面方程進(jìn)行驗(yàn)證，所使用的紗線的線密度和紗線捻系數(shù)都在設(shè)定實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)。響應(yīng)曲面回歸方程的驗(yàn)證所示，濕扭結(jié)數(shù)、扭矩的實(shí)驗(yàn)值與理論值之間的偏差分別是28%和17%。因?yàn)轵?yàn)證試驗(yàn)所采用的紗線與本文實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的紡紗方法并不完全相同，機(jī)器的機(jī)速、鋼絲圈的選擇以及粗紗的性能都可能對(duì)紗線的濕扭結(jié)數(shù)和扭矩有一定的影響，這些參數(shù)在本文中沒有具體考慮，之后可以再具體研究。

3結(jié)語

本文通過設(shè)計(jì)棉紗的線密度和捻系數(shù)參數(shù)，比較分析不同參數(shù)下紗線濕扭結(jié)數(shù)和扭矩的分布規(guī)律，并分別建立起濕扭結(jié)數(shù)和扭矩與紗線線密度和捻系數(shù)之間的量化關(guān)系，為優(yōu)化紡紗參數(shù)和提高紗線的性能提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：于保康，女，1991年生，碩士在讀，主要從事紡紗和針織物的研究及產(chǎn)品開發(fā)。

作者單位：天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院。