纺纱参数对纱线残余扭矩和扭矩的影响

于保康+杨昆

摘要：文章运用响应曲面的方法，针对纱线线密度、捻系数对纱线残余扭矩和扭矩的影响进行分析。通过分析响应曲面和等值曲线，得出定量的响应面方程，为优化纺纱中纱线线密度与纱线捻系数之间的配合提供依据。

关键词：线密度；捻系数；扭矩；残余扭矩；湿扭结数

中图分类号：TS184.4 文献标志码：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

纱线的残余扭矩影响织物的后期编织以及织物的各方面性能。理论上，纱线的残余扭矩主要是在纺纱过程中特别是加捻时产生的。加捻时纤维被拉伸和扭转，纱线之间储存了相应的扭应力，其中一部分可能会在纺纱过程中被释放，但是还会有少部分被保留下来。纱线的残余扭矩会导致纱线扭结、针织物的卷边、机织物的纬斜等现象。纱线捻度是产生纱线残余扭矩的主要原因，低扭矩纱线与传统环锭纺纱线相比纱线扭结数和毛羽都较少，从而使编织的织物表面光滑均匀。很多人在此方面进行了研究，其中陶肖明等人研制的低扭矩环锭纺纱技术经过近十几年的研发和改进有效地降低了纱线的残余扭矩，改善了纱线的性能。

本文选取纱线的线密度和捻系数作为因子，通过使用响应曲面（RSM）分析方法设计实验，运用Minitab软件，分析纱线扭矩和湿扭结数，从而建立数据相互之间的量化关系，为优化纺纱参数、提高纱线性能提供依据。

纺纱仪器为SDLSERIALNo.504824/2棉纺纺纱机，纺纱参数为：钢丝圈MS/hf1/0，前罗拉牵伸倍数1.7，锭速8000r/min。采用100%棉，纤维长度1.25英寸，纤维断裂强度24.5g/tex，纤维断裂伸长5.6%。

1实验

1.1实验设计

在借鉴以前研究者经验的基础上，考虑现有条件，本实验选择的试验范围为：纱线线密度19.4～36.4tex、纱线捻系数3.5～4.0tpi/Ne1/2。使用RSM全因子响应曲面方法设计实验，设计结果如表1所示。

1.2实验测试及结果

纺制13种纱线，所有纱线试样在测试前被置于标准大气条件下（温度（20±3）℃，相对湿度65%±2%），平衡24h以上。纱线湿扭结数测试使用香港理工大学研制的扭结数测试仪，测试50cm纱线对折的湿扭结数，每种纱线取10段进行测试，取其平均值。纱线加捻时，纤维受到一定的张力和扭转作用，形成纱线后，纤维会抵抗扭转变形产生扭矩，纱线扭矩的测试使用KES-YN1测试仪，测试长度为3cm、预加张力为1g、旋转角度±9π，在方格纸上绘制图形，通过图形计算纱线的扭矩。

2实验结果与分析

实验测试结果见表1。图1和图2分别为湿扭结数和扭矩与线密度、捻系数的响应曲面；图3和图4分别为湿扭结数和扭矩与线密度、捻系数的等值曲线图。由图1和图3可以看出，在相同线密度的条件下捻系数越高则纱线湿扭结数越大；而相同捻系数条件下则纱线线密度越小湿扭结数越大。扭矩与纱线线密度、捻系数的关系如图2和图4所示，在不考虑纱线线密度与捻系数的交互关系的前提下，线密度对扭矩的影响较大，纱线线密度越大纱线的扭矩越大。

根据上面的分析和实验结果，可以建立响应曲面方程的定量关系式，纱线的线密度（X1）、捻系数（X2）与湿扭结数（Y1）、扭矩（Y2）之间的关系式如公式一、公式二所示。响应面公式包括常数项、纱线线密度和捻系数的一次项、二次项以及两者的交互作用，使用带有交互作用的二阶方程更能准确的解释它们之间的相互关系。Y1、Y2的相关系数R2都大于0.9，这表明实验结果与选择参数之间的相关性较高，实验结果较显著，具有一定的代表性。

响应面方程：湿扭结数Y1=-13.4889+1.21450X1+17.3444X2-0.0293142X12+1.28817X22-0.0825987X1X2（公式一），R2为0.9891；扭矩Y2=3.52100-0.0510720X1-1.96292X2-0.00187016X12+0.113731X22+0.0661565X1X2（公式二），R2为0.9281。

验证纱线的参数：100%棉，纤维长度1.34英寸，纤维断裂强度26.1g/tex，纤维断裂伸长5.6%，粗纱线密度760tex，纱线线密度29.15tex，纱线捻系数3.6tpi/Ne1/2。

回归方程验证：湿扭结数理论值64扭结数/25cm，实际值50扭结数/25cm；扭矩理论值2.11mg·cm，实际值1.8mg·cm。

对响应面方程进行验证，所使用的纱线的线密度和纱线捻系数都在设定实验设计的范围内。响应曲面回归方程的验证所示，湿扭结数、扭矩的实验值与理论值之间的偏差分别是28%和17%。因为验证试验所采用的纱线与本文实验设计的纺纱方法并不完全相同，机器的机速、钢丝圈的选择以及粗纱的性能都可能对纱线的湿扭结数和扭矩有一定的影响，这些参数在本文中没有具体考虑，之后可以再具体研究。

3结语

本文通过设计棉纱的线密度和捻系数参数，比较分析不同参数下纱线湿扭结数和扭矩的分布规律，并分别建立起湿扭结数和扭矩与纱线线密度和捻系数之间的量化关系，为优化纺纱参数和提高纱线的性能提供依据。

参考文献

[1] 杨昆，王玲玲，刘颖杰.新型针织用环锭纱线[J].纺织导报，2012（3）：32-34.

[2] 王玲玲，杨昆，蒋跃东.纱线残余扭矩对纬平针织物线圈歪斜的影响[J].针织工业，2012（11）：22-23.

作者简介：于保康，女，1991年生，硕士在读，主要从事纺纱和针织物的研究及产品开发。

作者单位：天津工业大学纺织学院。