毕业设计文献综述
纺织工程
高强低伸长涤纶长丝包芯复合纱的纺制及其结构与性能
一、前言部分
当今，人们对纺织品的要求向实用化、功能化、舒适化、智能化、个性化、多彩型、时尚化、环保型方向发展。纺织品的功能性和舒适性相结合是纺织品发展的必然趋势。天然纤维织物虽然穿着舒适、手感柔和、亲和力强，但制成的服装易皱易缩，穿着料理困难，不符合快节奏生活的要求。织物的形状保持性和记忆功能，尤其是高支面料的生产一直是困扰其发展的问题。为解决这一问题，人们的注意力由后整理工艺逐渐转向构成织物的纱线上来。而通过改变纱线的结构和组分的构成是一个重要研究方向。80年代初，包芯纱纺纱技术作为一种复合纺纱方法得到充分的发展,这种纱线一般是以化纤长丝为芯丝，天然纤维为包覆纤维纺制。可以通过在传统的环锭细纱机上添加导丝机构和张力控制装置进行纺纱[3]。
包芯复合纱利用一般环锭细纱机，另外加装长丝退绕装置、张力控制装置，将长丝由前罗拉后方喂入短纤须条的中心位置，然后加捻成纱。粗纱按常规的方式喂入、牵伸。包芯纱的芯组分和外包组分不同，一般外包短纤维，纱芯为长丝或短纤纱。本次研究采用高强低伸长涤纶长丝与棉的包芯复合纱为研究对象。另外，利用摩擦纺或喷气纺也可以纺制包芯纱。
纱线的性能[5,6]不仅取决于组成纤维的性能，还取决于成纱工艺与纱线的结构。长丝短纤复合纱(Composite YarnConsisted ofFilaments and Staple Fibers)同时具有长丝和短纤的优点。具有较强的强伸性，强力不匀小；具有天然短纤的外观，条干不匀小，耐磨性能好。另外，可以利用复合纺纱方法纺制高支纱，生产高档服饰面料。其具有的优良性能受到普遍关注。但是，复合纱由于其纺纱方法的不同，决定了其纱线结构存在很大差异。这种结构的差异势必影响其构成的纱线和织物的性能。例如，织物的强伸性主要取决于纱线的拉伸性能，而影响纱线拉伸性能的主要因素为纱线的结构和纤维原料的特性。用芯鞘型长丝／短纤复合纱为原料，将短纤和长丝织物的风格优点揉为一体，提高了织物的强伸度和模量、悬垂性、保形抗皱性，纱线本身具有的特性使得面料和服装具有永久的尺寸稳定性、免烫、洗可穿性能；由棉短纤作皮层的复合纱使得织物具有短纤织物的外观，织物染色容易，面料和服装具有天然短纤织物的手感、蓬松性、吸湿透湿性及亲合力。
二、主题部分
2.1复合纱的起源及方法[6]
复合纺纱的历史可追溯到上世纪40年代的棉与粘胶纤维混纺。当时只是将粘胶纤维作为棉的代用品，并不以提高纱的性能为目的。将性质不同的纤维复合纺纱以克服各自的缺点开始于上世纪50年代后期的棉和涤纶混纺。随后出现包芯纺、包缠纺或细纱复并的加工方式，也就是本着复合纱线加工的思想基础来加工，即后来的赛络纺、赛罗菲尔纺。 复合纺纱可以将不同素材、不同性能纤维的复合，不仅仅可以弥补单一组份的缺陷，发挥复合纤维的组合优势，更进一步的是由于通过纤维的复合化可以使复合化的纺织面料表现出单一素材无法表现出的新的风格、高感性及功能。按照纺纱方法和结构．复合纱线可以是各种短纤维(不同的天然纤维或不同的化学纤维或两者的混合)通过一般的纺纱方法(环锭纺、Sirospun)复合，称为混纺短纤纱(Blend Staple Yarn)：也可以是不同长丝通过并合加捻、假捻变形、空气变形等复合，称为混纤纱(Blend Filament Yarn)：还可以是不同天然纤维和化学长丝通过加捻并合、各种变形和包缠、Sirofil、包芯等复合成纱，严格来讲，这种纱线才是真正意义上的复合纱。
包芯纱是较老的复合纺纱方法的一种，只需在环锭细纱机上安装一套芯纱退绕装置及张力控制装置即可实现包芯纺纱。基本原理是经牵伸后的短纤维须条在细纱机前钳口处与喂入长丝合并加捻形成包芯纱口。这种方法可用于摩擦纺和喷气纺。包芯纱有单粗纱与长丝的包芯复合纱、双粗纱与长丝的包芯复合纱、单粗纱与分散开的长丝的包芯复合纱等。包芯纱的芯纱可以是长丝(低弹丝及高弹丝)，也可以是短纤维纱，而外包纤维则常为天然纤维。芯纱(丝)被短纤维包围、不露芯，外层短纤维提供良好的外观特征。其特征是纱线较蓬松，覆盖系数很高，不起毛、不起球。目前包芯纱在棉纺和毛纺行业获得了广泛的应用。例如：棉氨包芯纱、毛氨包芯纱、麻氨包芯纱等。环锭复合纺应用的范围最广泛，而且纱线质量好，是用来开发高档面料的重要途径。尤其是长短复合和多轴系复合，具有极大的优势。且绝大多数纺纱系统为环锭纺。
2.2高强低伸长涤纶长丝的特点
工业用涤纶丝[8,9]是指具有高强、高模、低收缩等力学性能的粗涤纶长丝(线密度不小于550 dtex)，具体可细分为高强型(HT)、高模低收缩型(HMLS)、高强低收缩(LS)型。其中高强型涤纶长丝强力高，受热后强力损失小，主要应用于吊装带、输送带、汽车安全带、土工格栅、特斯林布、缆绳、工业缝纫线及橡胶管等。高强低收缩型涤纶长丝强度高且受热后收
缩率低，主要应用于灯箱布、蓬盖布、膜结构等涂层织物。高模低收缩型涤纶长丝模量高，小变形条件下尺寸稳定性好，主要应用于轮胎帘子线、耐热帆布、硬线绳及高档土工格栅等。
本实验研究中采用高强低伸长涤纶长丝。其具备了纺织纤维的基本性能，同时又具有较高的强度和较低的伸长率。由于其综合性能好，用途广泛。近十年来，高强低伸长涤纶长丝已经发展为产业用纺织品工业中不可缺少的重要材料之一。
2.3包芯复合纱的成纱工艺及其结构特征与性能
利用一般环锭细纱机，另外加装长丝退绕装置、张力控制装置，将长丝由前罗拉后方喂入短纤须条的中心位置，然后加捻成纱，粗纱按常规的方式喂入、牵伸。包芯纱的芯组分和外包组分不同，一般外包短纤维，纱芯为长丝或短纤纱。另外，利用摩擦纺或喷气纺也可以纺制包芯纱[3]。
包芯纱分为硬式包芯纱和软式包芯纱两种。前者芯纱为一般的长丝，后者为弹性长丝。纺制包芯纱时，虽然将长丝对准短纤须条的中心位置，但是受到牵伸机构、纤维转移的影响，成纱时长丝的位置仍然可能有变化。如果芯组分偏移过多，会影响纱线的染色性能和强伸性等。
传统环锭纱线结构：传统的环锭纱中纤维基本上呈螺旋状排列，由于存在加捻三角区，纤维不能全部被捻到纱体中去，很多边缘纤维一端在纱体内，另一端伸到纱条外形成毛羽。所以虽然环锭纱的结构紧密，但是表面无序，光洁度差。
在环锭纺纱机上．经牵伸后，由于加捻力矩的作用，由前罗拉输出的须条产生了细颈化现象。在“加捻细颈区”内，单根纤维的运动是由须条的移动、加捻效应的转动和须条内部的纤维流动三者构成的复合运动。在该区域内纤维集合体具有较复杂的转移规律和不同的配列、取向趋势。建立三维模型进行运动学分析，可知：①由于加捻力矩的作用，“加捻细颈区”内须条截面由扁平形转变为圆形；在形成结构稳定的细纱前，不同位置的纤维的排列取向趋势不同，即位于须条边缘的外层纤维相互靠近。位于须条中央区域的外层纤维会相互分离。②表层的纤维和须条内层的中心纤维的排列取向趋势不同。不同位置的纤维各自按一定的轨迹转移。位于加捻中心的纤维束沿加捻中心取向，位于须条外部层的纤维则会沿着加捻螺旋线方向取向。③加捻细颈区内不同区域的纤维的径向转移速度不同。相对于中央区纤维，位于须条边缘区域的纤维具有较大的运动速度．在进入细纱稳定结构前径向移动的距离要更大，导致边缘纤维受到更大的张力。从而产生弹性伸长或纤维间的滑移．位于中央区域的内层纤维则会因此而产尘捻缩的趋势。④在加捻细颈区，捻效应对位于须条边缘区域的纤维束
具有牵伸作用，并造成位于边缘区域的纤维之间产生滑移。捻系数越大、须条宽度越大，对须条边缘纤维的牵伸作用越明显。⑤在细颈区内，外层纤维和内层纤维的内外转移现象是由两种机制引起的，一个是不同位置纤维的径向移动速度和转移取向趋势不同：另一个原因是由于加捻过程中不同位罱纤维所受的作用力的不同导致了轨迹的不同。上述分析只考虑了加捻细颈区内纤维受加捻力矩影响的配列、取向趋势与转移规律。实际上加捻细颈区内不同纤维所受张力差异、纤维的长短差异、粗细的差异、初始模量的差异、表面摩擦系数的差异等因素，也会影响其配列、取向趋势与转移规律。
结构特征总结为：
1．在芯鞘型包芯复合纱中，短纤完全按照传统的环锭纺规律内外转移，纱线复合纱毛羽少，条干均匀，达到优等水平。
2．实现了皮层对芯组分的完全包覆。复合纱的外观和纯短纡纱的外观、手感相同。 3．用该方法有很大的适纺范围。对于低支纱，能实现完全包覆。但是在纺高支纱时，由于短纤组分的比例含量比较小，易出现漏丝现象。
4．对包芯复合纱的包覆率的测定主要有主观测定和客观测定两种方法。客观测定方法主要包括纱线截面图像分析处理法和织物外观处理法。织物外观处理法中，一种是通过对织物的电子扫描，间接得出纱线的包覆率。另外一种是利用组分的染色区别观察评定纱线的包覆情况。
强伸性性能：纱线的强力和伸长性能是衡量纱线性能和质量的重要指标，它直接影响后加工的工艺设置和生产效率，同时也影响了最终产品的风格、性能。强力可以反映织物的耐 久性，伸长大小又可以影响织物抗外力交形的能力以及弯曲性能。对于用来生产高档面料的高支纱，强伸性就更重要。因此，强伸性是复合纱研究的基本力学性能之一。长丝和短纤维在结构和性能上的差异，使得复合纱与传统的纱线存在很大差异。在环锭细纱机上制备芯鞘型包芯复合纱可以兼备长丝和短纤的优点，利用长丝的高强和高模量来改善纱线的力学性能。
(1)在长丝预加张力较低时，纱线表现出两种断裂方式。长丝的含量较低时，纱线急剧断裂。随着长丝含量的增加，纱线可以一直伸长直到长丝涨紧并且达到长丝断裂点。
(2)当长丝的预加张力稍高时，在长丝的含量较低的情况下，包芯纱的断裂是剧烈的。随着长丝的含量增加，有可能会出现二次断裂。
(3)对于一定的预加张力下，在长丝的含量增加到x％时，纱线的强力增加是明显的，并且长丝含量继续增加后，纱线的强力增加地更明显。
(4)在长丝的预加张力很小时，在长丝含量没有达到x％前，纱线的伸长没有明显变化。对于较大的长丝预加张力的纱线，随着长丝含量的增加，伸长先减小后急剧增大，直到长丝含量达到x％，然后随着长丝含量的增加，纱线的伸长明显增大。
(5)在长丝的含量较低的情况下，芯鞘型长丝短纤复合纱的强伸特性主要取决于短纤的强伸性。相同组分的芯鞘型复合纱随短纱线的支数的增加，断裂强力逐渐降低，断裂伸长率逐渐增大。长丝预加张力的大小，即长丝在复台纱中的伸直状态以及长丝的含量决定拉伸时长丝的强力贡献程度。
三、总结部分
本次课题研究，通过对实验数据的对比，对该区内纤维的流动取向和排列规律进行详尽分析，进而揭示“加捻细颈区”内存在的特定纤维流动取向、转移和排列规律。在此基础上，通过控制不同组分纤维的转移，保证在复合加捻时长丝始终处于加捻三角区的中心，工艺改动少，结构简单，适纺性好。短纤须条是以单纤维的形式包覆在长丝表面。因此，短纤维与 长丝的包缠牢度好。在包芯复合纱中，短纤完全按照传统的环锭纺规律内外转移，纱线复合纱毛羽少，条干均匀，达到优等水平。复合纱的外观和纯短纤纱的外观、手感相同。用该方法有很大的适纺范围。对于低支纱，能实现完全包覆。但是在纺高支纱时，由于短纤组分的比例含量比较小，易出现露丝现象。同时对包芯复台纱的包覆率的测定提出了纱线截面图像分析处理法和织物外观处理法两种客观测定方法。在长丝短纤包芯复合纱中，长丝预加张力和含量是同时影响复合纱的强伸性的，预加张力决定了长丝在纱线中的伸直状态，长丝含量决定了长丝承担拉伸负荷的程度。在保证包覆的前提下(长丝含量较低)，包芯复合纱的拉伸性能主要由短纤决定。
高强低伸长涤纶长丝包芯复合纱兼容了高强低伸长涤纶长丝的基本性能，具有较高的强度和较低的伸长率的优点，和短纤维的天然纤维织物的穿着舒适、手感柔和、亲和力强的优点。在纺织和服装应用领域用途广泛。然而对于高强低伸长涤纶长丝包芯复合纱德结构性能与成纱工艺、纱线结构及其力学性能的关系研究，国内外没有形成比较系统的研究成果。基于这个现象，将通过多项实验通过对高强低伸长涤纶长丝包芯复合纱进行深入系统地研究，通过实验对高强低伸长涤纶长丝包芯复合纱的性能与结构的关系进行研究探讨，为高强低伸长涤纶长丝包芯复合纱在纺织服装行业上的广泛应用提供有价值的参考。
本课题的研究内容:
①测试分析高强低伸长涤纶长丝的形态结构、力学性能；
高强低伸长涤纶长丝包芯复合纱的纺制及其结构与性能【文献综述】
