1.引言 捻度是“紗線沿軸向一定長度的捻回數。捻度通常以每米的捻回數來表示,也可表示為每厘米的捻回數(在我國的棉紡企業通常以每10cm的捻回數來表示,毛紡行業則通常以每米的捻回數表示)。不同線密度的紗線,施加相同的捻度,其強力大小及加捻程度各不相同,故僅用捻度難以表示紗線的加捻程度,因而標準采用了結合紗線線密度表示加捻程度的參數—捻系數,表示并可比較不同線密度紗線加捻的程度,它表示由捻度引起的紗線剛性大小的量度。我國棉紗線捻度測試方法通常有三個,即GB/T2543.1—2003、GB/T2543.2—2003、及FZ/T10001—2006,三個方法標準的試驗參數、適用對象、準確性各不相同。本文對三個方法標準的捻度測試的基本方法,結合這些標準的前版本的特點、新舊標準差異、適用對象、準確性等方面進行闡述。
2.捻度測試的意義
2.1捻度是纖維成紗的基本手段,同時賦予紗線一定的強力,以保證后加工及最后成品的使用需要。加捻大小關系到紡紗生產的效率,與紗線的伸長、彈性、光澤及織物的手感、風格等密切相關。不同的加捻形式及組合還賦予織物形態的多樣化。
2.2捻度不勻與紗條干不勻直接相關,通過捻度測試的捻度不勻,可間接反映紗線的條干均勻度。
因現行的紡織纖維長度、細度等因素的離散性,及牽伸過程中纖維均勻分布的零概率,至于現在尚沒有一種紡紗形式的紗線條干均勻度達到理想狀態。紡紗過程中須條的條干不勻是一種普遍的客觀現實,而條干不勻在加捻過程中形成更大的捻度不勻與條干不勻。
紗線本身條干不勻導致的捻度不勻。對紗線加相同的捻回數,紗線粗細不同,所需要力矩不同,即使在紗線捻度傳遞系統理想的狀態下,條干不勻產生捻度不勻,并因條干不勻的程度不同而不同。紗線須條粗細不勻,導致線密度大小不等所加捻回數不等。線密度大的紗線片段,因纖維根數多而加捻所需要力矩大,形成正常運轉條件下所加捻度比正常片段少。線密度小的紗線片段,因纖維根數多而加捻所需力矩小,而形成正常運轉條件下所加捻度比正常片段多。 線密度大的片段加捻少粗細變化小,細的紗線片段加捻多而更細,雖然細的紗線片段因加捻多也會產生捻縮,但不足于彌補捻度不勻形成的粗細差別,形成如下事實:條干不勻產生捻度不勻,而致紗線粗細差異加大,條干不勻愈加明顯,由捻度不勻導致更大的條干不勻,這在紗線的長片段不勻,還是紗線的短片段均有所反映。
3.基準的捻度測試方法—GB/T2543.1—2003
GB/T2543.1—2003“紡織品 紗線捻度的測定 第一部分:直接計數法”是等效采用ISO2061:1995“紡織品 紗線捻度的測定 直接計數法”,其測試原理為“在規定的張力下,夾住一定長度的紗線的兩端,旋轉試樣的一端,退去紗線試樣的捻度,直到被測紗線的構成單元平行。根據退去紗線捻度所需轉數求得紗線的捻度”。GB/T2543.1—2003作為捻度測試的直接方法,減少了捻度間接測試方法中試驗參數的不確定、間接修正等帶來的測量不確定度,成為捻度測試中最為準確的測試方法,因而成為捻度測試的基準。
直接計數法準確性強,被認為是捻度試驗方法的基準,在我國紡織企業這種測試方法主要用于股線及纜線,大多數的紡織企業尚不能完全用直接計數法進行單紗捻度測試。就單紗捻度測試而言,其可操作性因以下兩點受到限制:1)測試次數多。就單紗而言,10mm或25mm的隔距長度,形成捻度測試很大的離散性,為保證捻度測試的準確可靠,要求捻度測試的直接計數法要有充分的試驗次數,方能準確地反映和估計一批產品的捻度水平。2)測試難度大。紡紗生產過程中或纖維本身的某些缺陷,形成紗線的某些片斷的某些纖維沒有充分伸直、平行,紗線的某些片斷部分纖維或呈索絲狀或呈環狀,導致直接計數法中的纖維伸直、平行產生難度。規范、細致、嚴謹的操作,是捻度直接計數法測試試驗的基本條件,操作不當會因此產生較大的測量不確定度。本方法是準確性較高的測試方法,但同時測試本身也有較高的難度。
4.捻度測試最常用的方法—GB/T2543.2—2003
4.1本方法特點簡潔、快速。GB/T2543.2—2003“紡織品 紗線捻度的測定 第二部分:退捻加捻法法”是等效采用ISO/17202:1999《紡織品 紗線捻度的測定 退捻加捻法》,其測試原理為“對試樣進行退捻和反向再加捻,直到試樣達到其初始長度。假設再加捻的捻回數等于試樣的原有長度,這樣計數器上記錄的捻回數的一半代表試樣具有的捻回數”。它又分為兩種方法,方法A與方法B,方法B即是緣于退捻加捻法對預加張力非常敏感,而在方法A的基礎上,計數器不能復零,取第二個試樣,按第一個試樣測得捻回數的1/4后,進行退捻,然后再加捻到初始長度,以校正因預加張力的設置不當引起的測量不確定度。B法在一定程度上減少了退捻加捻法間接測試的測量不確定度,相對于A法是較為準確的,但作為間接的捻度測試方法,其準確性仍因方法本身受到限制,不能從根本上解決預加張力設置不當造成的測量不確定度。同時,因B法實施于2003年,因B法中的兩次測試中計數裝置不能復零,我國的生產的多數捻度儀不能滿足這些要求,只能應用A法進行捻度測試。因而GB/T2543.2—2003中A法成為單紗捻度測試的最常用的方法。A法中有三個基本的測試參數:預加張力、允許伸長、轉速,科學、規范地設置這三個參數,是減少測量不確定度,提高捻度測試準確性的基礎。
4.2 GB/T2543.2—2003中各試驗參數對檢驗結果的影響與分析
GB/T2543.2—2001較之GB 2543.2—1989,在隔距長度、轉速、預加張力、允許伸長等方面作了較大改動,為加入“WTO”與國際標準接軌邁出了實質性的一步。本文從捻度各試驗參數對試驗結果的影響入手,調整試驗參數使退捻加捻法與基準的直接計數法試驗結果相一致,根據其影響大小調整試驗參數,以使退捻加捻法的試驗結果與直接計數法具有較高的一致性。
4.2.1試驗參數分析
4.2.1.1轉速(以棉本色紗為例)
新標準的退捻加捻法,棉本色紗試驗隔距長度由GB/T2543.2—1989的250mm,統一改為500mm;轉速由原來的1500r/min~2000r/min,改為現在的1000r/min±200r/min,再加之每樣品還需要5次允許伸長試驗測定,三方面結合起來,使得棉本色紗捻度的試驗時間較1989標準增加至原來的3倍左右,捻度檢驗的工作量有了較大程度的增加。
筆者考慮在不影響試驗結果準確性的前提下,可否提高轉速以減少試驗時間,以體現退捻加捻法簡潔、快速的特點。就此對不同樣品,以不同的轉速(500r/min、1000r/min、1500r/min)進行對比試驗,以探討捻度試驗提高轉速的可能性。
4.2.1.2預加張力
退捻加捻法對預加張力非常敏感。新標準規定的預加張力范圍為(0.50±0.10)cN/tex,即在捻度試驗時,針對某一線密度,其預加張力可以選(0.50±0.10)cN/tex,也可以選0.4cN/tex、0.50cN/tex、0.60cN/tex。(標準也沒有說明線密度是公稱線密度,還是實際線密度。在紡紗實際生產中,絕大多數情況下,實際特克斯并不等于公稱特克斯,實際線密度與設計線密度常有一定偏差。在百米重量偏差較大的情況下,以公稱特克斯計算與以實際特克斯所計算的預加張力、捻系數,其準確性就會存在一定的偏差)。以CJ18.2tex K為例,其預加張力可以選擇為10.92cN,也可以選擇9.10cN、7.28cN。在捻度試驗中試樣退、加捻時,預加張力的不同,試樣退、加捻至捻縮達到初始長度的快慢是不同的。這種快慢的不同,反映到試驗結果上就是捻回數的不同,CJ18.2tex K預加張力的選擇范圍大小差異近4cN,既然“退捻加捻法對預加張力非常敏感”,那么對于一個捻度試驗預加張力加上4cN與減去4cN,對試驗結果不會沒有影響。為具體說明起見,本文依據標準規定的(0.50±0.10)cN/tex,對CJ18.2tex K分別以0.4cN/tex、0.5cN/tex、0.6cN/tex的預加張力進行捻度試驗,以探討不同預加張力對試驗結果的影響。
4.2.1.3允許伸長
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