摘要：探討中空紗強(qiáng)力影響因素及其規(guī)律。選擇芯紗含量、包芯紗捻度、芯紗毛羽及包芯紗捻向作為影響因素，采用正交試驗(yàn)方案并進(jìn)行方差分析，判別四因素對(duì)中空紗強(qiáng)力影響的顯著程度；并進(jìn)一步分析了各影響因素與中空紗強(qiáng)力的關(guān)系。結(jié)果表明：在芯紗為有捻短纖紗的情況下，包芯紗捻向、芯紗含量對(duì)中空紗強(qiáng)力有顯著影響；包芯紗捻度、芯紗毛羽對(duì)中空紗強(qiáng)力影響不顯著，但芯紗毛羽對(duì)中空紗的中空結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有一定影響。
　　關(guān)鍵詞：中空紗；包芯紗；捻向；毛羽；正交試驗(yàn)；強(qiáng)力中空紗是以水溶性維綸短纖紗為芯紗紡制出包芯紗，經(jīng)退維工序溶去芯紗而制得。由于紗體內(nèi)部存在中空部分，可儲(chǔ)存一定量的空氣，使其具有良好的保暖、透氣、透濕及柔軟的特性；但由于紗的結(jié)構(gòu)為中空狀，使其強(qiáng)力受到一定的影響。在過(guò)去的幾年中，對(duì)中空紗的強(qiáng)力研究多是針對(duì)單一工藝因素的研究，如芯紗含量等。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，除了芯紗含量因素之外，還存在著其他一些因素，會(huì)對(duì)中空紗的強(qiáng)力產(chǎn)生影響，如包芯紗捻度捻向等。本文采用正交試驗(yàn)的方法，分析各因素對(duì)滌棉混紡中空紗強(qiáng)力影響的顯著程度。
 

　　1試驗(yàn)準(zhǔn)備
　　1．1試驗(yàn)因素水平的確定
　　由于紗線的強(qiáng)力取決于纖維性能和紗線的結(jié)構(gòu)形式。在使用改造后的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)試紡包芯紗的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，除芯紗含量之外，芯紗毛羽、包芯紗捻度及捻向也會(huì)對(duì)包芯紗的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響到退維后的中空紗結(jié)構(gòu)。所以推測(cè)芯紗毛羽、包芯紗捻度及捻向會(huì)對(duì)中空紗的強(qiáng)力產(chǎn)生影響。因此，選定芯紗含量、芯紗毛羽、包芯紗捻度及捻向?yàn)樵囼?yàn)因素。其中毛羽以經(jīng)過(guò)的絡(luò)筒次數(shù)來(lái)間接表示。結(jié)合試紡結(jié)果與過(guò)往研究結(jié)論，各因素水平的選取如下所示。
　　芯紗含量A選20％、25％、30％三水平；
　　包芯紗捻度B選450T／m、500T／m、550T／m三水平；
　　芯紗毛羽(以絡(luò)筒次數(shù)表示)c選0次、1次、2次三水平；
　　包芯紗捻向D選ZZ、ZS兩水平。
　　1．2原料準(zhǔn)備
　　本次試驗(yàn)中紡制包芯紗所采用的外包纖維為滌／棉65／35562．8tex精梳粗紗。芯紗為水溶性維綸精紡短纖紗，溶解溫度為90℃，細(xì)度包含7．4tex，9．8tex和13．1tex3種，捻向均為“z”捻，斷裂強(qiáng)力分別為171．3cN，244cN，361．9cN。為了獲得試驗(yàn)設(shè)計(jì)中的3種芯紗毛羽水平，對(duì)3種細(xì)度的芯紗分別進(jìn)行了3種不同的絡(luò)筒處理。處理后的芯紗毛羽測(cè)試結(jié)果表明，絡(luò)筒處理很好地達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
　　1．3試樣制備
　　試驗(yàn)所需的水溶性維綸包芯紗是在改造后的環(huán)錠細(xì)紗機(jī)上紡制的。為了便于分析中空紗的強(qiáng)力，試驗(yàn)要求采用不同細(xì)度的芯紗紡制出的中空紗號(hào)數(shù)一致，其紡紗規(guī)格如表1所示。
 

　　包芯紗紡制時(shí)，水溶性維綸短纖紗通過(guò)加裝的張力裝置，在前羅拉處與經(jīng)牽伸后的須條匯合，在前鉗口完成加捻，紡制成包芯紗。其中芯紗張力對(duì)包芯紗的成紗結(jié)構(gòu)也有影響。經(jīng)FYS型紗線張力儀測(cè)定，7．4tex，9．8tex和13．1tex3種芯紗分別在45cN，80cN和88cN左右時(shí)，既能保證包芯紗獲得良好成紗結(jié)構(gòu)又能避免芯紗斷頭。
　　獲得包芯紗后，將包芯紗試樣在100℃的沸水中，以1：30的浴比沸煮40min，取出沖洗后烘干稱重。再將試樣放回沸水中繼續(xù)沸煮5min，再取出沖洗后烘干稱重。如此重復(fù)以上沸煮和烘干步驟，共稱重測(cè)試3次，測(cè)得試樣重量基本不變，即可以認(rèn)為芯紗已完全溶解，但實(shí)際上制得的中空紗中芯紗可能仍然有少量殘留。
　　2強(qiáng)力測(cè)試與分析
　　2．1試驗(yàn)方案
　　選定各因素的水平數(shù)不同，本次試驗(yàn)中采用擬水平法，把水平不等的問(wèn)題化為水平相等的問(wèn)題來(lái)處理。包芯紗捻向因素為兩水平，需要對(duì)其虛擬出一個(gè)較優(yōu)水平。根據(jù)以往研究經(jīng)驗(yàn)知，捻向取“ZS”水平時(shí)，包芯紗獲得較好的包覆效果，也即中空紗的強(qiáng)伸性能可能獲得較好的效果。因此，虛擬出一個(gè)“ZS”水平，將本試驗(yàn)轉(zhuǎn)化成四因素二三水平的問(wèn)題，選用正交表L9(34)進(jìn)行試驗(yàn)。
　　以斷裂強(qiáng)力為試驗(yàn)指標(biāo)，建立的正交試驗(yàn)表如表2所示，其中括號(hào)內(nèi)是包芯紗捻向因素(因素D)的真實(shí)試驗(yàn)水平。
　　2．2強(qiáng)力測(cè)試
　　包芯紗經(jīng)退維處理獲得中空紗試樣。試樣在溫度25℃、相對(duì)濕度60％條件下，在YG061型電子單紗強(qiáng)力試驗(yàn)儀上測(cè)試。測(cè)試參數(shù)：試驗(yàn)次數(shù)30次，夾持隔距250mm，定速拉伸，速度250mm／min。為避免預(yù)加張力不同造成測(cè)試結(jié)果差異過(guò)大，本次測(cè)試在夾持試樣時(shí)始終保持試樣預(yù)加張力為16cN～18cN，以確保測(cè)試數(shù)據(jù)具有可比性。測(cè)試結(jié)果如表2所示。
 

　　2．3試驗(yàn)結(jié)論分析
　　各因素對(duì)斷裂強(qiáng)力影響的方差分析結(jié)果如表3所示。本試驗(yàn)采用擬水平法，無(wú)空白列存在，但誤差項(xiàng)的離差平方和及自由度均不為零。誤差列離差平方和可由總離差平方和減去各因素列離差平方和求得；誤差列自由度可由總自由度減去各因素列自由度求得。
 

　　如表3中所示，由于因素c的離差平方和小于誤差項(xiàng)的離差平方和，因此，將因素c歸人誤差項(xiàng)，則誤差項(xiàng)的離差平方和及自由度分別為679．8083、3。對(duì)于給定顯著性水平d=0．05，查表得F0.95(1，3)=10．13。此時(shí)，F(xiàn)D>F0.95(1，3)，即可以認(rèn)為因素D對(duì)強(qiáng)力值的影響顯著。若取理=O．10，則對(duì)應(yīng)F0.90(2，3)=5．46。此時(shí)，F(xiàn)A>F0.90(2，3)，即可以認(rèn)為因素4對(duì)強(qiáng)力值也存在顯著影響．但是因素D的影響更為顯著。通過(guò)以上分析，由試驗(yàn)結(jié)果可知：在試驗(yàn)水平涵蓋的范圍內(nèi)，芯紗含量(因素4)與包芯紗捻向(因素D)對(duì)中空紗強(qiáng)力值影響顯著，包芯紗捻度(因素B)與芯紗毛羽(因素c)對(duì)中空紗的強(qiáng)力值影響不顯著。
　　3各因素對(duì)中空紗強(qiáng)力的影響分析
　　3．1芯紗含量
　　芯紗含量是影響包芯紗包覆效果的重要因素。經(jīng)試驗(yàn)觀察得出，在中空紗號(hào)數(shù)一定時(shí)，包芯紗的芯紗含量越大，則皮層厚度越薄，也越容易包覆不勻；包芯紗的芯紗含量越小，皮層厚度越厚，也越容易包覆均勻。經(jīng)過(guò)退維處理后，芯紗所占空間由空氣取代。由于捻度的存在，使得皮層纖維在一定程度上向中部分散，導(dǎo)致皮層纖維問(wèn)摩擦抱合的緊密程度降低。芯紗含量越大，這種情況越明顯。同時(shí)，芯紗含量越大，芯紗殘留量也會(huì)有所增加。綜合上述原因，也就導(dǎo)致了試驗(yàn)結(jié)果中，強(qiáng)力的最大值出現(xiàn)在芯紗含量為25％的情況下，強(qiáng)力值的總體分布情況為25％>20％>30％(如表2所示)。
　　為了進(jìn)一步研究芯紗含量對(duì)中空紗強(qiáng)力的影響，進(jìn)行了以強(qiáng)度為指的單因素試驗(yàn)，包芯紗捻向?yàn)?ldquo;zz”，包芯紗捻度為450T／m。試驗(yàn)方案與結(jié)果如表4所示。
 

　　試驗(yàn)結(jié)果表明，在芯紗含量為25％時(shí)中空紗達(dá)到最優(yōu)的強(qiáng)度值。
　　3．2包芯紗捻向
　　包芯紗捻向?qū)Π炯喌陌残Ч灿兄@著的影響。本次試驗(yàn)中所采
　　用的芯紗捻向?yàn)?ldquo;Z”捻，當(dāng)包芯紗捻向?yàn)?ldquo;Z”捻時(shí)，將對(duì)芯紗產(chǎn)生二次加捻，使得芯紗及成紗細(xì)度降低，紗線結(jié)構(gòu)更緊密。當(dāng)包芯紗捻向?yàn)?ldquo;S”捻時(shí)，將對(duì)芯紗產(chǎn)生解捻效果，使得紗線結(jié)構(gòu)較為疏松，包芯紗細(xì)度也較大。經(jīng)退維處理后，采用“ZS”捻向的中空紗，紗線直徑較大，結(jié)構(gòu)疏松，纖維間的摩擦抱合效果差。而采用“ZZ”捻向的中空紗，紗線直徑較小，結(jié)構(gòu)則較為緊密。此外，芯紗的殘留量也可能較大，致使纖維間的摩擦抱合效果較好。如表2中所示，各種芯紗含量的試樣測(cè)試結(jié)果中，包芯紗捻向?yàn)?ldquo;ZZ”捻向時(shí)的強(qiáng)力值總是大于“ZS”捻向。
　　3．3包芯紗捻度與芯紗毛羽
　　包芯紗捻度對(duì)中空紗強(qiáng)力值影響雖然不如芯紗含量和包芯紗捻向顯著，但也會(huì)在一定程度上影響退維后的芯紗殘留量。芯紗殘留量越大，中空紗的強(qiáng)力值越高。包芯紗的捻度越大，紗線結(jié)構(gòu)越緊密。在進(jìn)行退維處理時(shí)，捻度越大，退維越困難，芯紗的殘留量可能越大，纖維問(wèn)的摩擦抱合效果越好。但試驗(yàn)結(jié)果表明，這種影響在試驗(yàn)水平涵蓋范同內(nèi)并不顯著。
　　雖然試驗(yàn)結(jié)果表明，芯紗毛羽對(duì)中空紗的強(qiáng)力影響最小，但是芯紗的毛羽在包芯紗的形成過(guò)程中會(huì)與皮層纖維絞纏在一起，毛羽越多，紗線內(nèi)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜。制成中空紗后，毛羽越豐富的傾向于殘留更多的芯紗。這不僅使中空紗的強(qiáng)力有一定提高，還使得中空紗的中空結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。
　　4結(jié)論
　　在試驗(yàn)水平涵蓋的范圍內(nèi)，采用有捻短纖紗作為芯紗紡制中空紗時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
　　(1)芯紗含量對(duì)中空紗的強(qiáng)力影響顯著，應(yīng)根據(jù)中空紗及其制品的使用需求合理選擇芯紗含量。
　　(2)包芯紗捻向?qū)χ锌占喌膹?qiáng)力影響最為顯著。當(dāng)芯紗捻向與成紗捻向相同時(shí)，中空紗能夠獲得較好的強(qiáng)力。
　　(3)包芯紗捻度與芯紗毛羽對(duì)中空紗的強(qiáng)力影響不顯著，但對(duì)退維處理后的芯紗殘留量有一定影響。在中空紗的強(qiáng)力已經(jīng)滿足應(yīng)用要求的情況下，應(yīng)選用較大的芯紗毛羽水平，以獲得更好的中空穩(wěn)定程度。
　　(蔡致遠(yuǎn) 孫衛(wèi)國(guó) 西安工程大學(xué))