任务8、纱线捻度对纱线性能的影响1、加捻对纱线长度的影响加捻后，纤维倾斜，纤维沿纱轴上的投影长度变短，使纱的长度缩短，这种因加捻引 起纱线长度的缩短称为捻缩。捻缩影响成纱的实际特数和实际捻度，在工艺设计中必须考虑 捻缩。捻缩大小用捻缩率卩表示，对单纱指加捻前后纱条长度的差值占加捻前原长的百分率； 对股线以加捻后股线的长度与加捻前单纱的长度来计算。L - L0 1u =厶0 x 100%式中：Lo-加捻前的纱条长度；L1-加捻后的纱条长度单纱的捻缩率随捻系数的增大而增大。股线的捻缩率与股线、单纱捻向关系有关。当 股线捻向与单纱捻向相同，加捻后长度缩短，捻缩率为正值，且捻缩率随捻系数的增加而增 大。当股线捻向与单纱捻向相反时，在股线捻系数较小时，由于单纱的解捻作用而使股线长 度有所伸长，捻缩率为负值；当捻系数增加到一定值后，股线又缩短，捻缩率又变为正值， 且随捻系数增大而增大，如图（7-15）所示。捻缩率还与纺纱张力、车间温湿度、纱的粗细 有关。纺纱张力大时，捻缩率较小；车间温湿度高时，捻缩率较高；粗的纱捻缩率要比细的 纱大些。棉纱的捻缩率一般为2%3%。7-15 股线捻缩率与捻系数的关系2、加捻对纱线密度和直径的影响 加捻使单纱内的纤维密集，纤维间空隙减小，纱的密度增加，纱的直径减小；当捻系数增加到一定值后，纱的可压缩性减小，纱的密度和直径就变化不大，相反由于纤维倾斜直 径可能稍变粗。同向加捻的股线情况类似单纱。反向加捻的股线，在捻度较小时，由于单纱 的解捻作用，直径加大，会使股线的体积有所增大，使股线密度减小，随着捻度的增加密度 增大而直径减小。3、加捻对纱线强度的影响纱线断裂有两种情况：纤维本身断裂而使纱断裂；纤维间滑脱而使纱断裂。加捻 对纱线强度有利的方面：捻系数增加，纤维对纱轴向心压力加大，增大了纤维间的摩擦力， 纤维不易滑脱；纱有粗细不匀，加捻时粗段的抗扭刚度大于细段，使捻回较多地分布在细 段，而粗段捻度较小，这样提高纱的弱环处的强力。加捻对纱线强度也有不利的方面:加 捻使纱中纤维产生预应力；捻回角增大，纤维倾斜，使纤维承受沿纱轴方向的拉力的能力 减小。当纱的捻系数较小时，有利因素大于不利因素，纱线强度随着捻系数的增加而增大； 当捻系数增加到一定值，不利因素大于有利因素，再增加捻系数，纱线强力反而下降，如图 （7-16）所示。纱的强度达到最大值时的捻系数叫临界捻系数；相应的捻度叫临界捻度。工 艺设计中一般采用小于临界捻度，以在保证细纱强度的前提下提高细纱机的产量。同向加捻 的股线，当单纱捻系数较小时，开始随着股线捻系数增大，股线强力增加，当股线捻系数达 到一定值后强力又开始下降;当单纱捻系数较大时，股线强度随着股线捻系数的增加而下降。 反向加捻的股线，开始随着股线捻系数增加，平均捻幅下降，股线强力下降；平均捻幅下降 到一定程度后，随着股线捻系数的增加又开始上升，此后捻幅分布逐渐均匀，使纤维均匀受 力，股线强度上升；当各处捻幅分布均匀时（双股线股线捻系数与单纱捻系数比值等于1.414 时）表现出股线强度最高。以后随股线捻系数的增加，捻幅分布又趋不匀，股线强度又开始 下降。股线捻系数应根据股线的用途及单纱捻系数合理选择，股线捻系数与单纱捻系数的比 值称为捻比，采用反向加捻股线时，棉织物用经线为1.21.4，棉织物用纬线为1.01.2, 如要求光泽、手感、耐磨性好，捻比可选0.70.9；针织汗布用棉线为1.31.4，针织棉毛 布用线为0.91.1；毛绒线为1.81.9；精梳毛纱股线为便于织造，强力要求高，同时为使 成衣硬挺；所以一般采用较高的捻度，股线捻度与单纱捻度之比一般在0.91.5之间，针织 成衣一般要求手感柔软，光泽好，所以针织纱的捻度比较低；针织纱为防止线圈变形一般不 蒸纱,而采用股线捻度来平衡单纱捻度;因此针织股线捻度与单纱捻度之比在0.50.65左右。4、加捻对纱线断裂伸长率的影响纱线在拉力作用下断裂时产生的伸长由三部分组成:纱中纤维相互滑移而产生伸长； 纱中纤维自身受外力作用而产生伸长；纱的捻回角变小和直径变小而产生的伸长。加捻 对纱线断裂伸长的不利因素有：纤维伸长变形加大，影响承受拉伸变形的能力；加捻后，纤 维间较难滑动；加捻对纱线断裂伸长的有利因素：纤维倾斜角加大，受拉时有使倾斜角减小 的趋势，从而使细纱伸长增加。在一般采用的捻系数范围，有利因素大于不利因素，所以， 随着捻系数的增加细纱断裂伸长率增大。同向加捻的股线类似单纱，一般随捻系数增大，断 裂伸长率增大；反向加捻的股线，当捻系数较小时，股线的加捻对单纱意味着退捻，股线的 平均捻幅随捻系数的增加而下降，所以开始随着捻系数增大，断裂伸长率稍有下降，当捻系 数达到一定值后，平均捻幅又随着捻系数的增加而增加，断裂伸长率又呈上升趋势。5、加捻对纱线光泽和手感的影响纱的捻系数较大时，纤维倾斜角较大，光泽较差，手感较硬。股线的光泽和手感主要 取决于表面纤维的倾斜程度。外层纤维捻幅大，光泽就差，手感就硬；外层纤维捻幅小，光 泽就好，手感柔软。同向加捻的股线类似单纱。反向加捻股线，当股线捻系数与单纱捻系数 的比值等于0.707时，外层捻幅为零，即纤维平行于股线轴线，此时股线光泽优良，手感柔 软。四、纤维在纱中的几何配置在环锭细纱机上对须条的加捻是在前罗拉和钢丝圈之间完成。须条的一端被前罗拉握 持并不断输出，须条的另一端随着钢丝圈被牵引回转，钢丝圈回转一圈须条上获得一个捻回。加捻使前罗拉输出的须条中原来平行伸直排列的纤维变成倾斜，须条的截面形状也由扁平状 接近圆形，由扁平的须条变成圆柱形的细纱，这时前罗拉吐出的须条因加捻作用而宽度逐收 缩所形成的三角形过渡区，我们叫它“加捻三角区”如图（7-17）所示。7-17加捻三角区7-18环锭纱中纤维的几何形状在加捻三角区中，由于钢丝圈加捻和纺纱张力的作用，使纤维产生伸长变形和张力， 对纱轴有向心压力。由于内外层纤维的捻回角不同，产生的伸长、张力和向心力也就不同。 在纺纱张力一定时，随着纤维在纱中所处半径加大，捻回角加大，纤维的伸长加大，纤维对 纱轴的向心压力也加大。环锭纱处在三角区外层纤维由于在纱中所处半径和捻回角最大，因 此其张力和向心压力最大；而处在纱轴中心附近的纤维，向心压力最小，甚至为零。因此处 在边缘的纤维，克服周围纤维对它的阻力后向向纱的内部转移，即内转移，纤维自身由紧张 状态变为松弛状态；处在中间纤维比较松弛被挤到外面（外转移）来而张紧，此时张紧纤维 又挤向中心，松弛纤维又被挤出。如此反复进行，一根纤维在加捻三角区中可以发生多次这 样的内外转移形成复杂的圆锥形螺旋线，如图（7-18）所示。内外转移使纱中纤维互相纠缠联结，纱的结构紧密，形成较好的结构关系，使纱能承 受较大外力且耐磨。纤维头端被挤出后，由于没有向心压力和张力的作用，不再向内转移， 而留在纱的表面而形成毛羽。纤维的内外转移现象，只有在纤维通过加捻三角区这一瞬间才 有可能发生。在环锭纱中各根纤维的内外转移程度并不相同，也不是所有纤维都发生内外转 移，长度较长的纤维，发生多次内外转移，较短的纤维，内外转移较少。粗而短的纤维趋向 分布在外层，细而长的纤维趋向分布在内层。研究纤维在纱中的转移可采用染色纤维浸液投影法和连续切片法等。所谓染色纤维浸 液投影法是将少量染色纤维（按重量计0.5% ）混入未染色的纤维中共同纺纱。然后将这种 混入染色纤维的纱浸入与纤维折射率相同的溶液中，这样光线透过纱条时基本不发生折射现 象而呈透明状。在投影屏上呈透明状纱条，可以清晰地观察到染色纤维在纱中排列的几何形 态，如图7-19所示。由此测量染色纤维波峰和波谷的包络线，判定纤维是否转移。图7-19示踪染色纤维的几何形态连续切片法是一种将染色纤维以0.1%的比例混入原料纺成纱，然后在纱上每隔0.2mm 的距离做细纱切片，依次观察染色纤维的迹点，即可得到纤维的空间轨迹，描述纤维在纱中 内外转移的规律。五、混纺纱中纤维径向分布前面提及，在加捻过程中，纤维发生内外转移，而纤维的内外转移必须克服纤维间的 阻力才能实现，纤维间的阻力的大小是与纤维的性质和工艺因素有关，为了揭示纤维内外转 移的规律，需要研究纤维在混纺纱横截面内的分布即径向分布。织物的手感、外观、风格和 耐用性而论,位于混纺纱表层的纤维起着决定性作用;当较多细而柔软的纤维分布在表层时， 织物手感必然柔和细腻；较多强度高、耐磨性好的纤维分布在表层时，织物必然耐穿耐用。 影响纤维内外转移因素:纤维长度:长纤维易同时被前罗拉和加捻三角区下端成纱处握持， 在纺纱张力作用下受到的力大，向心压力必大，向内转移；短纤维不易同时被两端握持，在 纺纱张力作用下受到的力小，向心压力小，所以长纤维易向内层转移，短纤维向外层转移； 纤维细度：细纤维容易弯曲，向内转移时受到的摩擦阻力小，在向心压力作用下易向内层 转移，粗纤维则相反易分布在纱线外层；纤维截面形状：圆形截面纤维因比表面积小，则 容易克服阻力向内层转移而分布在纱线内层;异形截面纤维易分布在纱线外层;初始模量： 初始模量小的纤维在同样伸长的情况下产生的张力小，向心压力也小，不易向内层转移而分 布在纱线外层，初始模量大的纤维在小变形时产生的应力大，向心压力就大，易向内层转移； 纤维卷曲和表面状态：纤维卷曲和表面状态影响纤维间转移阻力，纤维卷曲多，表面状态 粗糙，摩擦力和抱合力较大不易向内层转移而分布在外层；纤维的密度：密度小的分布在 外层，密度大的分布在内层。影响纤维内外转移的长度、细度和初始模量三个因素中，长度 和细度的影响较为显著，初始模量的影响较小。在实际生产中，运用纤维内外转移的规律，对于提高面料的服用性能很重要。例如在 羊毛/粘胶混纺中，选用的粘胶纤维应当比羊毛长且细，因为细而长的粘胶纤维较多地分布 在纱的内层，粗而短的羊毛较多地分布在纱的外层，可以增加混纺织物的毛型感。再如涤棉 混纺纱，如希望纱线手感滑挺、耐磨性好，则挑选比棉纤维粗短的涤纶纤维，使涤纶分布在 纱的外层；如希望纱线棉型感强、吸湿性好，则挑选比棉纤维细长的涤纶纤维，使棉分布在 外层。充分发挥混纺纱中各纤维的特点，获得预期性能的纱线。如：为提高纱强力，应将 强力高的纤维分布在纱中心；为获得毛型感，应将粗而富有弹性的纤维分布在纱表面； 为改善静电效应，易起静电的纤维分布在中心；为提高磨损牢度，应将耐磨纤维分布在纱 表面。总之，掌握径向分布规律，控制纱线性能。