低扭矩紗性能和結構

馬建輝，李 雙

（1.杭州中匯二棉紗線有限公司，浙江 杭州311203；2.天津工業(yè)大學，天津300387）

低扭矩紗又稱扭妥TM紗，是由香港理工大學陶肖明教授領導的團隊研究發(fā)明的低扭矩、低捻度、高強力環(huán)錠紡紗技術。這種一步法生產低扭矩環(huán)錠紗的紡紗技術，有效地解決了傳統(tǒng)環(huán)錠紗“低捻必然低強”這一困擾國際紡織業(yè)多年的難題。

本文通過對渡茂公司的11.7tex純棉低扭矩環(huán)錠紗樣品的捻度、單紗強力、毛羽進行測試和縱向和橫截面的觀察，并且與15tex傳統(tǒng)環(huán)錠紗進行對比，分析其中顯著差別并嘗試從結構和紡紗原理解讀其性能上優(yōu)勢產生的原因。

1 低扭矩紗的紡紗原理

低扭矩環(huán)錠紡紗技術主要是在傳統(tǒng)環(huán)錠細紗機的前羅拉和導紗鉤之間安裝一個機械式的假捻裝置，如圖1所示。此改良裝置改變紡紗三角區(qū)纖維的張力分布，并且改變了纖維在成紗中的排列，使紗的殘余扭矩通過其內部平衡而顯著降低，在較低的捻度下，得到了低扭矩，毛羽少，較高強力以及手感柔軟的單紗。

圖1假捻器裝置的實物圖

圖2〔（a、b）〕所示為傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗和低扭矩紗的紡紗過程。圖2（b）中，A為高捻區(qū)，由于加捻器的作用，紗線被賦予極高的捻度，纖維所受張力增加，促進了纖維的轉移。B區(qū)為低捻區(qū)，由于解捻作用，紗線捻度顯著下降，紗線在加捻—解捻過程中，形成特殊的紗線結構。C區(qū)為氣圈區(qū)。

圖2 傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗和低扭矩環(huán)錠紡紗工作原理

2 低扭矩紗性能測試與結構觀察

測試的試樣為渡茂公司生產的11.7tex純棉環(huán)錠紡低扭矩紗，在原料和設備相同的條件下生產的15tex的純棉傳統(tǒng)環(huán)錠紗作為對比試樣。

捻度測試測試采用實驗方法為一次退捻加捻法，實驗儀器Y331C紗線捻度儀。強力測試采用YG061F電子單紗強力機，毛羽測試儀器為YG172A紗線毛羽測試儀。

采用光學顯微鏡觀察紗線的縱面和截面單紗表面觀察。

3 結果與討論

表1為低扭矩紗與傳統(tǒng)環(huán)錠紗捻系數(shù)對比；表2為低扭矩紗與傳統(tǒng)環(huán)錠紗斷裂強度對比；表3為低扭矩紗與傳統(tǒng)環(huán)錠紗100m毛羽根數(shù)對比。圖3（a）為傳統(tǒng)環(huán)錠紗單紗表面顯微鏡照片，圖3（b）低扭矩紗單紗表面顯微鏡照片；圖4（a）傳統(tǒng)環(huán)錠紗截面顯微鏡照片，圖4（b）低扭矩紗截面顯微鏡照片。

表1 低扭矩紗與傳統(tǒng)環(huán)錠紗捻系數(shù)

表2 低扭矩紗與傳統(tǒng)環(huán)錠紗斷裂強度

表3 低扭矩紗與傳統(tǒng)環(huán)錠紗100m毛羽根數(shù)

圖3 傳統(tǒng)環(huán)錠紗 低扭矩紗單紗表面顯微圖

圖4 傳統(tǒng)環(huán)錠紗低扭矩紗截面顯微圖

測試結果得出11.7tex低扭矩紗線捻系數(shù)為54.7，相對于15tex傳統(tǒng)環(huán)錠紗的捻系數(shù)83.9低34.8%，低扭矩紗的斷裂強度為18.5cN／tex，而15tex傳統(tǒng)環(huán)錠紗的斷裂強度為18.1cN／tex，在捻系數(shù)比傳統(tǒng)環(huán)錠紗低約34.8%的情況下，強力不僅沒有損失，還略為提高了2%左右，這是低扭矩紗性能上最大的優(yōu)勢。低扭矩紗之所以在較低的捻系數(shù)下不會損失過多的強力，是因為羅拉出口處和導紗鉤之間的假捻器起到了至關重要的作用。紗線在前羅拉和假捻器之前的區(qū)域中被賦予極高的捻度，纖維所受張力的增大，從而促進了纖維轉移。

低毛羽也是低扭矩紗的優(yōu)勢之一，低扭矩紗每100m的毛羽總數(shù)為790，比傳統(tǒng)環(huán)錠紗2393相對減少了約67.9%，對后道工序明顯不利的3 mm以上的毛羽，低扭矩紗相對傳統(tǒng)環(huán)錠紗減少了71.6%。在低扭矩紗紡紗過程中，由于假捻器的加入減小了低扭紗紡紗三角區(qū)長寬比，比普通環(huán)錠紗線更利于使纖維集聚在一起，從而大大降低形成較長紗線毛羽的機會。此外，經過加捻退捻過程時，一部分在紡紗三角區(qū)形成的較長毛羽會被包纏在紗線表面，并受到在這個過程中紗線結構改變的影響而被部分嵌入紗線內部，從而也減小了最終低扭矩紗線中長毛羽的數(shù)量。

利用光學顯微鏡可以清晰地觀察到低扭矩紗線橫截面上纖維的分布情況，如圖4所示。低扭矩紗線的橫截面上的纖維分布和排列較為均勻，而傳統(tǒng)環(huán)錠紗的排列分布較為松散，相對沒有低扭矩紗密集。還可以看出傳統(tǒng)環(huán)錠紗線外部纖維分布較松散而向紗線內部有變緊密的趨勢，而低扭矩紗這種趨勢并不明顯，而外部和內部排列都較為緊密。這也能解釋低扭矩紗比傳統(tǒng)環(huán)錠紗結構更為緊密，強度更高毛羽更少這些特性。

4 結論

低扭矩紗最顯著的特性是其低捻度和較小的殘余扭矩，這種新型技術紡制的紗線由于引入了假捻器裝置，在紗線強力沒有降低的前提下，可以紡制比傳統(tǒng)環(huán)錠紗線的捻度更低、毛羽較少的紗線。從而揭示了低扭矩紗獨特的特性，即低扭矩，低捻度，毛羽少，高強力。

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