原纱断裂强力特性与喷气织机效率的关系

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内容提要：由于喷气织机速度日益提高，最高速度已达到1800转/分，一般也在1000转/分左右，引纬率一般在2000米/分以上。喷气织机开口小，频率高，经纬纱张力大，因此对纱线强力提出更高的要求，影响喷气织机效率的主要因素是纱线的强力，而影响原纱强
力的原因有平均强力、强力不匀率、平均断裂伸长率、伸长不匀率等，更重要的是原纱中存在着最低强力，是影响喷气织机断头的重要因素，影响纱线最低强力的原因有许多，如纺纱原料，工艺设备状态等，如何掌握与减少纱线最低强力，有助于提高喷气织机效率。
    关键词：喷气织机效率 单纱强力 细节 强力弱环

    1、喷气织机对原纱强力的要求：
    由于喷气织机车速高，使织造时经纬纱都要经受很大的张力，喷气织机是气流引纬，纬纱靠爆发性的喷射气流为载体引纬的，一般认为经纱平均强力应在15CN/tex以上，纬纱平均强力在12CN/tex以上，单纱强力不匀率在9-10之间，瑞士乌斯特公司研制开发了乌斯特高速度强力试验仪Tensojet对原纱进行46000次试验，发现原纱强力与喷气织机上经纬纱张力之间的关系如下：
    1.1单纱强力不匀率在9%，引纬张力峰值与单纱强力之比在55%以下，10万纬断头可达到1根，这是最理想的织造状态。
    1.2引纬张力峰值与单纱强力之比达到60%，单强不匀率仍为9%，断头则增加到6根/10万纬，说明引纬张力过大会造成纬向断头增加。
    1.3单强不匀率由9%上升到11%，而引纬张力峰值与单纱强力之比为55%，断头将增加到7根/10万纬，说明纬纱强不匀增加，强力离散度加大，会使断头增加。
    1.4单强不匀率在10%以下，引纬张力峰值与单纱强力之比为55-50%之间喷气织机断头数在3-4根/10万纬。
    如果喷气织机10万纬断头在3根，喷气织机运转情况正常，效率可在较高水平上。
    1.5经纱张力虽然高，但比较稳定，如果原纱强力不匀率在10%以下，平均强力15CN/tex，经纱可经受引纬及开口的张力变化，环锭纱经向断头可达到2-3根/10万纬。
    1.6原纱强力弱环低于4CN/tex，伸长率低于2%，都可造成经纬向断头及喷气织机停台。
    2、细节与原纱强力弱环的相关程度：
    当代微电子技术，电子计算机等先进高科技技术与纺织检测技术的结合对原纱断裂弱环的测试有了新的发展。
如前所述，原纱上细节与强力弱环（断裂点）之间的关系的试验，是由一种新型原纱条干及强力仪联合试验仪上进行的，试验结果如下：
    2.1原纱断裂点发生在纱的最细部分（短细节部分见图1-1），纱的横截面最小部分，纤维根数最少，所能承受的张力最低，即当原纱细节处直径低于原纱直径的40%时，喷气织机的喷射张力会使纱线断头。
    2.2断裂点发生在细节与粗节结合处(见图1-2)：



    2.3长细节处发生断裂，长细节或较多的短细节联在一起使原纱存在断裂弱环(见图中2-3)，长细节越长，断裂机会越大，这部分细节的断裂强力越低。
    2.4原纱强力最低值是客观存在的，如原纱上的细节、接头不良、粗节及弱捻等都会形成强力弱环，据检测，细节是造成强力弱环并引起断头的主要原因。国外将原纱条干检测仪与高速强力试验仪联合对原纱进行检测,发现有61%的原纱断裂发生在细节处(见表1)。所谓细节即当原纱的细度在平均细度的40%以下时，即会形成强力弱环的细节，由于纺纱过程中，存在一些尚未解决的问题使纤维在纱线中的分布不均匀，使原纱细度出现细于原纱直径40%的情况，这种细节弱环，在喷气织机织造时，必然产生断头，因此，对于喷气织机使用原纱中存在细节的情况，必须进行细致而大量的检测，才能控制喷气织机的经纬向断头所造成的织机停台。
    3、强力弱环与断裂点的关系
    喷气织机断头与喷射气流给予纬纱的张力及原纱强力、强力不匀率相关。但平均强力并不能表明原纱中强力分布的状况及强力弱环存在情况，在织造动态中，原纱强力本身就是变化的，当喷射张力与原纱中强力弱环相遇时即会引起断头。



    4、大容量原纱抗拉强力试验，对喷气织机效率的作用：
    4.1为了真实反映原纱强力弱环的数量，指导喷气织机用纱，并提高喷气织机效率，瑞士乌斯特公司研发了一种tensojet高速度单纱强力机，试验速度可达到400米/分，一小时可进行3万次单纱强力试验，它与一般其它原纱强力机的检测速度相比较如下表2：



    从表2中可看出Tensojet高速强力仪比普通强力仪的检测速度高238倍，即使检测速度为5米，也比普通强力仪增加42倍。
    4.2图3为在Uster-tensojet4强力仪上对纱线进行10万次断裂强力试验中断裂点的分布状况，其中偶发性断裂点是强力弱环，是引起喷气织机停台的主要因素，只有大容量强力试验才能够发现的。



    4.3某工厂以纯棉40英支单纱试验为例，分别在Tensojet单纱强力仪及普通单纱强力仪上进行原纱强力试验，共计检测22个筒子纱，每个筒子纱检测1万次共计22万次，在普通强力机试验中，由于试验速度低，检测数量少，因此，不可能发现最低强力弱环，而在Tensojet快速强力试验仪试验22万次后发现15处强力弱环，35处伸长率弱环，上述对比试验表明，只有大容量、高速度Tensojet试验仪，才能真实反映原纱强力面貌，传统的强力仪由于速度低，试验容量小，不可能全面反映整体原纱抗拉强度的真正面貌，更难将原纱中存在的强力弱环检测出来，即使检测结果计算出来的强力平均值及离散程度比较理想，但由于原纱上客观存在的强力弱环，虽然未被检测出来，也会影响到织机的效率。在大容量高速度抗拉强力试验中，若原纱试验长度每次试验长度为833mm，22万次试验为22万米。在190喷气织机，织造幅宽为1600毫米的织物，22万次试验的强力弱环，会使织机出现10次停台/10万纬，比国内外控制的喷气织机断停台数3-4次断纬/10万纬要高2.5-3倍之多，可见Tensojet强力仪的重要性。
    4.4图4所示四个不同产地原纱作经纱用，经过Tensojet高速强力机检测可直接从试验报告中看出四批经纱在喷气织机上的10万米断头停台数。强力值离临界区远的纱2、3、4批纬纱的纬向停台分别为1.1、2.2及3，而离临界区近的纬纱1 ，强力弱环较多，纬向停台达到12.5，这批纬纱(1)是不能够供应喷气织机使用的。
    4.5从图5中可看出A产地的纱强力弱环比B产地多，因此，应采用B产地的纱供应喷气强机，以减少织机纬向断头，提高织机效率。



    5、 Tensojet单纱强力试验机的试验容量的讨论：
    5.1Tensojet设计试验速度为400米/分，每小时可检测3万次单纱强力纱样。它具有如下特点：
    5.1.1能模拟喷气织机的引纬速度所需用的纬纱量，并检测出单纱强力值的分布及最低强力弱环的分布情况，因此，可对每批次的原纱进行大容量检测。由于考核喷气织机停台的单位为10万纬停台数，因此Tensojet大容量强力机试验时对每批原纱的试验次数一般不能少于10万次。国外应用乌斯特强力机每批进行22万次试验。
    5.1.2能模拟喷气织机喷射纬纱时给纬纱增加的负荷，可直接从试验报告中评估喷气织机效率及指导选择用纱。
    5.1.3织布工厂应用这种大容量的单纱强力机，完全可以准确了解原纱强力面貌，正确解决生产中纬纱张力负荷与原纱抗拉强力之间的关系，这些最低强力弱环，在喷气织机织造中喷射气流加在纱线上的张力负荷峰值相遇，必然会引起纬向断头，经纱会在大张力负荷条件下引起断头。只有大容量试验检测，才能提供足够的可靠的数据，实现对原纱抗拉强力特性及喷气机效率的准确评价与分析。
    5.2最低强力极限值，表示织布生产对细纱强力要求的最低值，这是原纱在织造生产中织机开口及引纬时纱线必须承受的负荷，如前所述，试验表明假如原纱抗拉强力弱环（最低强力）低于4.0CN/tex，肯定会造成布机断头，同样，伸长率假如低于2%，也会造成经纱断头，即使原纱中只有个别强力弱环存在也会引起断头。
    5.3在一定条件下，织布后工序对原纱强力指标要求不低于10CN/tex，伸长率不低于2.5%。苏尔寿、鲁蒂认为14.6tex及更细的纯棉精梳纱的断裂强度应大于18CN/tex，强度不匀率不应大于10%，伸长率应大于5%，而实际上即使单纱强力及其离散程度都很理想，也会因最低强力（弱环）存在造成原纱断头，从而影响喷气织机效率，因此，检测与发现原纱中的强力弱环的情况是十分重要的。大容量单纱强力试验仪texsojet可进行足够的原纱强力试验，从而提供足够数量的试验的数据，才能将强力及伸率的弱环检查出来。
    5.4大容量单纱强力机在织布厂应用的最大优点在于其试验速度高，大量测试分析表明，纯棉纱承受的负荷大于最大原纱强力3倍，直到细纱断掉，这个负荷是织机运转中纱线所承受的动态负荷。引纬时负荷值约超过弱环处强力的3-6倍，应用乌斯特大容量单纱强力机Tensojet可帮助正确了解引纬时的动态负荷值。应用数理统计方法及传统低速度强力试验仪，很难发现强力弱环，由于强力弱环不是常态分布。应用数理统计方法的概率论，对非常态分布的弱环无法统计及计算，无法正确反应纱线断裂强力的真实面貌，Tensojet由于试验量大，所反映的强力弱环情况要真实可靠的多。
    5.5应用大容量单纱强力机可使织布工厂根据产品需求,正确适应选配原纱或根据原纱质量情况来安排织布生产，并采用相应对策，确保产品质量及生产效率，给工厂带来较好经济效益。
    应用Tensojet强力机能准确反映原纱断裂强度分布的情况，尤其是强力弱环的情况，因此应用大容量Tensojet强力机可满足现代化高速织机的要求。
    结语：原纱强力特征包括平均强力、强力不匀率、平均伸长率、伸长不匀率，还要包括强力弱环重要指标，我国在贯彻国际纱线标准与国际接规中，应当在相当规模的织布厂或纺纱厂中配备Tensojet高速强力机取代普通的单纱强力机，把好原纱强力指标质量关，用以指导生产,提高喷气织机的产品质量及织造效率是十分重要的。（秦贞俊）


    参考文献：
1、Perava：“Analyse of coincidence between thin places and breaking point in yarn”
text inst 1997.1 P21-32
2、Christoph farev：“Tensile testing as aid to yearn buying”text Asia 1997.6 P51-56
3、Penra：“measuring technology of the yarn masuring”text inst 1998.2 P35-38
4、秦贞俊：“原纱抗拉强度的讨论”棉纺织技术 2000.3 P5-8