王艷芳， 王曉敏， 郭明瑞， 盧雨正， 高衛(wèi)東

(1. 生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))，江蘇 無(wú)錫 214122； 2. 無(wú)錫第一棉紡織廠，江蘇 無(wú)錫 224000)

應(yīng)用經(jīng)紗分段測(cè)試法的織機(jī)速度優(yōu)化

王艷芳1， 王曉敏2， 郭明瑞1， 盧雨正1， 高衛(wèi)東1

(1. 生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué))，江蘇 無(wú)錫 214122； 2. 無(wú)錫第一棉紡織廠，江蘇 無(wú)錫 224000)

為探究織造過(guò)程中經(jīng)紗的可織性能變化，將織機(jī)上經(jīng)紗分為后梁至停經(jīng)片區(qū)、停經(jīng)片至綜絲區(qū)和綜絲至織口區(qū)3個(gè)區(qū)段，分別測(cè)試3段經(jīng)紗的強(qiáng)伸性、耐磨性和毛羽，分析織造過(guò)程中織機(jī)上各段經(jīng)紗可織性的變化，并采用以上經(jīng)紗分段測(cè)試法對(duì)不同織機(jī)速度下的經(jīng)紗性能進(jìn)行測(cè)試與分析。結(jié)果表明：相比后梁至停經(jīng)片區(qū)經(jīng)紗，停經(jīng)片至綜絲區(qū)經(jīng)紗斷裂強(qiáng)度下降小于5%，耐磨性下降約15%，毛羽增加約10%。綜絲至織口區(qū)經(jīng)紗斷裂強(qiáng)度下降小于5%，耐磨性下降約25%，短毛羽增加約15%，長(zhǎng)毛羽增加約5%。隨著織機(jī)速度的提高，經(jīng)紗的各項(xiàng)性能指標(biāo)呈下降趨勢(shì)，且織機(jī)速度為750 r/min時(shí)，紗線性能下降比較顯著，因此，對(duì)于該品種織機(jī)速度的設(shè)定不宜超過(guò)700 r/min。

經(jīng)紗； 可織性； 分段測(cè)試法； 織機(jī)速度

在機(jī)織物生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)紗能夠承受張力以及反復(fù)摩擦復(fù)合應(yīng)力的能力稱(chēng)之為經(jīng)紗的可織性[1]。隨著集聚紡紗方法的廣泛應(yīng)用，紗線物理力學(xué)性能得到提高，使得原紗可織性相應(yīng)改善。經(jīng)紗可織性主要受到強(qiáng)力、耐磨性以及毛羽等各個(gè)指標(biāo)的顯著影響，因此，可以通過(guò)對(duì)上述指標(biāo)性能的測(cè)試完成對(duì)經(jīng)紗可織性的評(píng)判。

在織造過(guò)程中，評(píng)價(jià)經(jīng)紗可織性的指標(biāo)一直是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。評(píng)價(jià)上漿紗可織性指標(biāo)主要包括：上漿率、落漿率、漿液浸透率、漿料被覆率、斷裂伸長(zhǎng)率CV值、斷裂強(qiáng)度、紗線的耐磨性、抗彎剛度、耐疲勞性和毛羽指數(shù)[2-4];漿紗的可織性可通過(guò)漿紗強(qiáng)伸性、漿紗耐磨性以及織造模擬后上漿紗的毛羽變化、纏結(jié)分離力等指標(biāo)來(lái)預(yù)測(cè)。有學(xué)者建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論的經(jīng)紗可織性預(yù)測(cè)模型[5-6]。還有研究者通過(guò)對(duì)比原紗以及上漿紗的各項(xiàng)性能，利用主成分分析法得到評(píng)價(jià)經(jīng)紗可織性的綜合模型[7]。綜上所述，現(xiàn)有的關(guān)于經(jīng)紗可織性的評(píng)價(jià)多為靜態(tài)評(píng)價(jià)，從上漿紗質(zhì)量評(píng)價(jià)的角度出發(fā)對(duì)經(jīng)紗可織性進(jìn)行預(yù)判，缺少對(duì)經(jīng)紗在織造過(guò)程中可織性變化效果的直接分析，因此，需要對(duì)經(jīng)紗可織性在織造過(guò)程中的變化情況進(jìn)行研究，以便指導(dǎo)紡織品生產(chǎn)加工企業(yè)有針對(duì)性地提升織造效率，同時(shí)為織機(jī)生產(chǎn)企業(yè)有針對(duì)性地改進(jìn)織機(jī)設(shè)計(jì)提供參考。

經(jīng)紗可織性體現(xiàn)了經(jīng)紗在織造過(guò)程中抵抗反復(fù)張力牽伸及與經(jīng)紗相接觸的部件磨損的能力，因此，影響經(jīng)紗可織性的因素包括原紗質(zhì)量、漿紗質(zhì)量以及織造工藝[8]。原紗質(zhì)量是影響經(jīng)紗可織性的基本因素，它主要取決于紗線原料、采用的紡紗方法以及紡紗工藝參數(shù)等，這是經(jīng)紗可織性的基礎(chǔ)；經(jīng)紗的漿紗工藝是織前的準(zhǔn)備工序，通過(guò)這個(gè)工序提升經(jīng)紗的可織性；織造工藝包括織造過(guò)程中的車(chē)速、打緯工藝、部件設(shè)計(jì)參數(shù)等，特別是經(jīng)紗在織造過(guò)程中所經(jīng)過(guò)的磨損類(lèi)部件，都會(huì)惡化經(jīng)紗的可織性，因此，織造過(guò)程中經(jīng)紗可織性變化的研究分析，可以量化織造工藝對(duì)經(jīng)紗可織性的影響，對(duì)于減輕織機(jī)部件對(duì)經(jīng)紗可織性的影響，優(yōu)化織造工藝參數(shù)，改進(jìn)織機(jī)設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。

本文提出一種織造過(guò)程中經(jīng)紗可織性的研究方法，稱(chēng)為經(jīng)紗分段選取法。具體為將經(jīng)紗在織機(jī)上沿經(jīng)紗方向分為3個(gè)區(qū)域，即后梁至停經(jīng)片區(qū)、停經(jīng)片至綜絲區(qū)和綜絲至織口區(qū)，分析對(duì)比3個(gè)區(qū)域經(jīng)紗在強(qiáng)伸性能、耐磨性能、毛羽指標(biāo)的變化，分別測(cè)試不同區(qū)域紗線指標(biāo)，直接分析各區(qū)段經(jīng)紗可織性的變化，并對(duì)不同織機(jī)速度條件下的經(jīng)紗各項(xiàng)性能的變化進(jìn)行定量分析，從而達(dá)到優(yōu)化織機(jī)速度的目的。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 經(jīng)紗試樣選取

為進(jìn)一步分析織造過(guò)程中經(jīng)紗在織機(jī)上不同部位的可織性變化，將織機(jī)上的經(jīng)紗從機(jī)后到機(jī)前分成3個(gè)區(qū)域，分別為后梁至停經(jīng)片區(qū)A、停經(jīng)片至綜絲區(qū)B和綜絲至織口區(qū)C，如圖1所示。

A段紗線從織軸上退繞下來(lái)經(jīng)過(guò)后梁，未經(jīng)過(guò)停經(jīng)片以及后面任何紡織機(jī)件，該段紗線在評(píng)價(jià)紗線可織性過(guò)程中可認(rèn)為是所有部分紗線的對(duì)照樣本；B段紗線經(jīng)過(guò)停經(jīng)片后，尚未進(jìn)入綜框，與后梁和停經(jīng)片產(chǎn)生了接觸摩擦；C段紗線經(jīng)過(guò)了綜絲以及鋼筘，尚未形成織物，是與紡織機(jī)件接觸摩擦最多的紗段。由于織造過(guò)程中打緯后止點(diǎn)時(shí)鋼筘與綜絲的距離小于5 cm，單獨(dú)分析經(jīng)過(guò)綜絲的紗線物理指標(biāo)時(shí)難以測(cè)試，所以將經(jīng)過(guò)綜絲與鋼筘的紗段作為同一個(gè)紗段進(jìn)行分析討論。

1.2 紗線可織性指標(biāo)測(cè)試

1.2.1 紗線強(qiáng)伸性能

紗線強(qiáng)伸性能主要測(cè)試紗線斷裂強(qiáng)力以及斷裂伸長(zhǎng)率。紗線斷裂強(qiáng)力及斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)試參照GB/T 3916—1997《紡織品 卷裝紗 單根紗線斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定》進(jìn)行。該測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求紗線長(zhǎng)度選取0.5 m或者0.25 m進(jìn)行拉伸，但是在本文實(shí)驗(yàn)樣本中C段紗線長(zhǎng)度較短，能夠進(jìn)行測(cè)試的有效長(zhǎng)度不超過(guò)15 cm，所以統(tǒng)一選取10 cm紗段進(jìn)行拉伸測(cè)試，測(cè)試儀器使用YG020B型電子單紗強(qiáng)力機(jī)，測(cè)試根數(shù)為30根，記錄并統(tǒng)計(jì)分析測(cè)試結(jié)果。

1.2.2 紗線耐磨性

紗線耐磨性實(shí)驗(yàn)在LFY-109B型電腦紗線耐磨儀上進(jìn)行[9]，分別測(cè)試經(jīng)紗A、B、C紗段紗線磨斷次數(shù)。 該儀器采用勻速摩擦的方法，摩擦速度為60次/min，砝碼質(zhì)量為15 g，砂紙?zhí)枖?shù)為600目，測(cè)試根數(shù)為30，記錄并統(tǒng)計(jì)分析測(cè)試結(jié)果。

1.2.3 紗線毛羽

目前常用的紗線毛羽檢測(cè)方法有投影計(jì)數(shù)法和全毛羽光電法。由于本文中紗線分為A、B、C 3段，紗線長(zhǎng)度較短，均不能采用常規(guī)毛羽測(cè)試方法，因此，本文實(shí)驗(yàn)采用基于數(shù)字圖像處理的紗線毛羽檢測(cè)方法[10]對(duì)3段紗線的毛羽情況進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)Microtek掃描儀采集紗線圖像，經(jīng)過(guò)灰度變換、圖像二值化、圖像分割、形態(tài)學(xué)開(kāi)運(yùn)算、圖像細(xì)化，得到完整的紗線條干圖像和細(xì)化后的毛羽圖像，對(duì)毛羽分割點(diǎn)進(jìn)行判斷，以1 mm為步長(zhǎng)，統(tǒng)計(jì)不同長(zhǎng)度毛羽根數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)樣品

選取豐田JAT710織機(jī)織造的5塊織物進(jìn)行研究，織機(jī)車(chē)速以及織物參數(shù)見(jiàn)表1。紗線采用轉(zhuǎn)杯紡普梳純棉紗，織物組織為平紋。

表1 織物規(guī)格參數(shù)表Tab.1 Fabric specification parameters

選取5臺(tái)噴氣織機(jī)織造同一品種織物，織機(jī)速度分別設(shè)定為550、600、650、700、750 r/min，所織試樣分別編號(hào)為織物1～織物5。上機(jī)張力設(shè)定為2、3 kN，織造織物1 m后手動(dòng)停車(chē)，采用記號(hào)筆將經(jīng)過(guò)后梁的經(jīng)紗片段A，經(jīng)過(guò)停經(jīng)片的經(jīng)紗片段B以及經(jīng)過(guò)綜絲和鋼筘的經(jīng)紗片段C進(jìn)行劃線標(biāo)記，然后從織口將經(jīng)紗慢慢退繞出來(lái)，得到實(shí)驗(yàn)所需的3段經(jīng)紗A、B、C。

2.2 經(jīng)紗強(qiáng)伸性能分析

選用YG020B型電子單紗強(qiáng)力機(jī)對(duì)經(jīng)紗各片段進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表2所示。

表2 織物中各片段紗線的斷裂強(qiáng)度與斷裂伸長(zhǎng)率Tab.2 Breaking strength and elongation of each zone of yarns in fabric

從表2可知：與紗段A相比，同一車(chē)速條件下紗段B和紗段C的斷裂強(qiáng)度下降程度小于5%；紗段B、紗段C的斷裂伸長(zhǎng)率沒(méi)有發(fā)生明顯的變化。從不同車(chē)速條件下各段經(jīng)紗片段強(qiáng)伸性比較可知，隨著車(chē)速的增加，經(jīng)紗斷裂強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，但是下降幅度不大。與550 r/min車(chē)速條件下織造的織物各段經(jīng)紗斷裂強(qiáng)度相比，750 r/min車(chē)速條件下各片段經(jīng)紗斷裂強(qiáng)度下降小于5%；不同車(chē)速條件下織造的織物各片段經(jīng)紗斷裂伸長(zhǎng)率幾乎沒(méi)有發(fā)生變化。

隨著織機(jī)速度的增加，經(jīng)紗受到各種負(fù)荷的沖擊次數(shù)和程度增加，并出現(xiàn)較多的弱節(jié)，成為紗線斷裂的源頭。此外，隨著車(chē)速增加，經(jīng)紗在一個(gè)織造循環(huán)內(nèi)的松弛時(shí)間減少，經(jīng)紗表現(xiàn)出較高的張力。張力增大，經(jīng)紗處于緊張狀態(tài)，與織機(jī)部件之間以及經(jīng)紗之間的摩擦程度增大，紗體結(jié)構(gòu)遭到破壞，紗線強(qiáng)度下降，因此，隨著織機(jī)速度的增加，經(jīng)紗斷裂強(qiáng)度逐漸降低。

2.3 經(jīng)紗耐磨性分析

選用LFY-109B型電腦紗線耐磨儀對(duì)經(jīng)紗各片段進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如表3所示。

從表3可看出，同一織機(jī)速度條件下，經(jīng)紗經(jīng)過(guò)停經(jīng)片后其耐磨性下降15%左右，經(jīng)紗經(jīng)過(guò)綜絲、鋼筘后其耐磨性下降25%左右。另外，隨著織機(jī)速度的增大，各段經(jīng)紗耐磨性呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)，且當(dāng)織機(jī)車(chē)速為750 r/min時(shí)，經(jīng)紗耐磨性下降程度比較劇烈。

表3 不同織機(jī)速度時(shí)各片段經(jīng)紗的耐磨次數(shù)Tab.3 Wearing times of each zone of yarns in fabrics at different loom speeds

隨著織機(jī)速度的增加，單位時(shí)間內(nèi)經(jīng)紗處于張緊狀態(tài)的時(shí)間增多，經(jīng)紗張力增加，且經(jīng)紗張力波動(dòng)性提高。一方面，機(jī)織物生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)紗與停經(jīng)片、綜眼以及鋼筘發(fā)生多方向、多種類(lèi)、頻率高的接觸摩擦。由于織機(jī)部件是粗糙的硬表面，經(jīng)紗表面相對(duì)較軟，并且由于經(jīng)紗張力增大，與織機(jī)部件的接觸壓力增大，織機(jī)部件很容易在紗體表面劃出溝槽，紗體內(nèi)部纖維被抽拔出來(lái)，纖維逐漸變細(xì)，經(jīng)紗耐磨性下降。另一方面，織機(jī)速度增加，經(jīng)紗張力波動(dòng)較大，經(jīng)紗承受更多次數(shù)的交變應(yīng)力而產(chǎn)生疲勞磨損，紗體表面的漿膜脫落較多，經(jīng)紗結(jié)構(gòu)松散嚴(yán)重?？棛C(jī)速度越快，經(jīng)紗疲勞磨損越嚴(yán)重，承受織機(jī)部件磨損的能力下降越快，因此，隨著織機(jī)速度的增加，織機(jī)上各片段經(jīng)紗耐磨性呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，并且當(dāng)織機(jī)速度為750 r/min時(shí)經(jīng)紗耐磨性劇烈下降。

2.4 經(jīng)紗毛羽分析

經(jīng)紗毛羽測(cè)試采用數(shù)字圖像處理法進(jìn)行，以織物1為例，首先將Microtek掃描儀采集的紗線圖像轉(zhuǎn)化為灰度圖像，其次采用Otsu方法對(duì)灰度圖像進(jìn)行閾值處理得到紗線二值圖像，然后利用形態(tài)學(xué)開(kāi)運(yùn)算獲得完整的紗線條干圖像，最后將二值化的紗線圖像與紗線條干圖像相減獲得紗線毛羽二值化圖像，細(xì)化得到單個(gè)像素點(diǎn)毛羽分布圖，根據(jù)獲得的紗線條干圖像的兩側(cè)邊緣線，以1 mm為步長(zhǎng)，計(jì)數(shù)不同長(zhǎng)度下毛羽的數(shù)量。圖2示出不同處理流程后的紗線圖像。

利用數(shù)字圖像處理法，測(cè)試A、B、C 3段紗線各10 m，統(tǒng)計(jì)所得毛羽，結(jié)果如表4所示?？煽闯觯和豢棛C(jī)速度條件下，與漿紗毛羽相比較，經(jīng)過(guò)停經(jīng)片后，5塊織物經(jīng)紗毛羽增加10%左右；經(jīng)過(guò)綜絲和鋼筘后，經(jīng)紗短毛羽增加15%左右，長(zhǎng)毛羽增加5%左右。隨著織機(jī)速度的增加，經(jīng)紗各片段經(jīng)紗毛羽呈上升的趨勢(shì)，并且織機(jī)速度在750 r/min時(shí)，毛羽增加的程度較大。

表4 不同織機(jī)速度時(shí)各片段經(jīng)紗的毛羽數(shù)值Tab.4 Hairiness of each zone of yarns in fabrics at different loom speeds

織機(jī)速度增加，經(jīng)紗在單位時(shí)間內(nèi)所承受的負(fù)荷和沖擊大大增加，經(jīng)紗張力值表現(xiàn)較高，同時(shí)，由于經(jīng)紗拉伸、松弛交替的次數(shù)頻繁，經(jīng)紗張力波動(dòng)比較大，使得經(jīng)紗之間、經(jīng)緯紗之間以及經(jīng)紗與織機(jī)部件之間的摩擦程度增大，紗線磨損嚴(yán)重，紗體起毛。經(jīng)紗反復(fù)開(kāi)口的頻率增加，使得經(jīng)紗片之間的氣流變得紊亂，經(jīng)紗毛羽之間容易發(fā)生纏繞。此外，經(jīng)紗進(jìn)行一次開(kāi)口動(dòng)作的時(shí)間減少，靜電的消散時(shí)間變短，經(jīng)紗之間的靜電位差變大，經(jīng)紗毛羽較易與相鄰的紗線毛羽發(fā)生糾纏，經(jīng)紗之間的摩擦因數(shù)增大，紗線磨損嚴(yán)重，因此，隨著織機(jī)車(chē)速的增加，經(jīng)紗毛羽逐漸增多。

3 結(jié) 論

本文提出一種評(píng)價(jià)織造過(guò)程中經(jīng)紗可織性的研究方法：經(jīng)紗分段測(cè)試法。即將織機(jī)上經(jīng)紗分為后梁至停經(jīng)片區(qū)、停經(jīng)片至綜絲區(qū)和綜絲至織口區(qū)3個(gè)區(qū)域，通過(guò)對(duì)上機(jī)后3個(gè)區(qū)域經(jīng)紗物理力學(xué)性能的測(cè)試與分析，使織造過(guò)程中各階段經(jīng)紗可織性得到綜合評(píng)定。選用經(jīng)紗分段測(cè)試法測(cè)試與分析JAT710噴氣織機(jī)在550、600、650、700、750 r/min速度條件下織造的純棉平紋織物的各段經(jīng)紗的強(qiáng)伸性、耐磨性和毛羽性能，得到如下結(jié)論：

1)經(jīng)紗經(jīng)過(guò)停經(jīng)片后其經(jīng)紗斷裂強(qiáng)度下降小于5%，耐磨性下降約15%，毛羽增加約10%。

2)經(jīng)紗經(jīng)過(guò)綜絲和鋼筘后其斷裂強(qiáng)度小于5%，耐磨性下降約25%，短毛羽增加約15%，長(zhǎng)毛羽增加約5%。

3)隨著織機(jī)速度的增加,經(jīng)紗可織性呈下降趨勢(shì)，當(dāng)織機(jī)速度為750 r/min時(shí)，各片段經(jīng)紗的性能下降顯著，經(jīng)紗可織性能下降較大。

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Optimization of loom speed by warp sectionalization test

WANG Yanfang1, WANG Xiaomin2, GUO Mingrui1, LU Yuzheng1, GAO Weidong1

(1.KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi，Jiangsu214122,China; 2.WuxiNo.1CottonMill,Wuxi,Jiangsu224000,China)

In order to explore the weavability variation of warp yarns in the weaving process, the warp yarns on the loom are divided into three parts: warps from back rest to the dropper, warps from the dropper to the heald and warps from the heald to the cloth-fell. Breaking strength and elongation, abrasive resistance and hairiness of the three parts of warp yarns were tested to explore the weavability variation on the loom in the weaving process. Breaking strength and elongation, abrasive resistance and hairiness under different loom speeds were tested and analyzed by the warp sectionalization test. The test results show that compared with the warp yarns from back rest to the dropper, breaking strength and elongation of warp yarns from the dropper to the heald decreased within 5%, the abrasive resistance of warp yarns from the dropper to the heald decreased by 15% and hairiness of warp yarns from the dropper to the heald increased by 10%. Breaking strength and elongation of warp yarns from the heald to the cloth-fell decreased within 5%, the abrasive resistance of warp yarns from the heald to the cloth-fell decreased by 25%, short hairiness of warp yarns from the heald to the cloth-fell increased by 15%, and long hairiness of warp yarns from the heald to the cloth-fell increased by 5%.The warp properties are in decrease trend along with the increase of loom speed. Moreover, when the loom speed reached 750 r/min, warp properties decreased obviously. So the loom speed for this fabric should not be set higher than 700 r/min.

warp yarn; weavability; sectionalization test; loom speed

10.13475/j.fzxb.20150203205

2015-02-25

2016-02-15

江蘇省產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目(BY2014023-24)

王艷芳(1990—)，女，碩士生。研究方向?yàn)榭椩旒夹g(shù)。高衛(wèi)東，通信作者，E-mail:gaowd3@163.com。

TS 105.41

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