包缠纱线密度、混纺比及包覆度的计算方法研究.docx

包缠纱线密度、混纺比及包覆度的计算方法研究敖利民1高福坤2(1嘉兴学院材料与纺织工程学院2．浙江凯发新材料有限公司)摘要：为探讨包缠纱线密度、混纺比及包覆度等参数的计算方法．分析了基于包缠纱缠绕结构的束丝芯纱直径计算^法，提出r蛄丁．嘲柱蝶旋线长度算法的外包缠纱卡H对于芯纱的K度系数计算方法、包缠纱线密度汁算方法和混纺 比汁算方法．对包缠纱包覆度进行了重新定义．并给出了相应的计算公式。研究表明：复丝芯纱真径可采用束绞缆 线外径估算公式进行估算：芯纱和外包缠纱直径越大，缠绕捻度越多，外包缠纱长度与芯纱长度之比的艮度系数越 人：译包包缠纱的包覆度．Dtj外包缠纱的投影面{j}{与其缠绕直径形成的柱面面移!之比束表示，外包缠纱威径越火，包缠捻度越大，外包缠纱直径与包缠直径的比值越大，包覆效果越好。关键词：包缠纱；线密度；混纺比：包覆度：计算方法包缠纱是以长丝纱或短纤纱线为原料，利用空心锭包覆纺纱机纺制的纱线，通过外包缠纱对芯 纱的一次单向或二次双向包缠(又称x向包缠)，将外包缠纱缠绕在芯纱纱体上，形成具有包缠结构的纱线【11。在计算包缠纱线密度、纤维含量(混纺比)时，目前仍采用传统的包芯纱或并捻纱的计算方法 12,31，即将包缠纱中的芯纱和外包缠纱看做是等长的，按其芯纱和外包缠纱各自线密度计算包缠纱的线密度及混纺比，如果芯纱为弹力丝，则会考虑其预牵伸倍数。实际上，由于特殊的成纱原理，在包缠纱中，芯纱和外包缠纱在纱体中的形态有其特殊性。图1所示为一次单向包缠纱线的结构示意图。由于外包缠纱对芯纱的螺旋状缠绕，单位成纱长度内的芯纱长度和外包缠纱长度并不相同，在 包缠纱中芯纱基本呈直线状，而外包缠纱呈螺旋线状缠绕在芯纱上。因此，简单地将芯纱线密度与 外包缠纱线密度相加计算包缠纱线密度是不合理的，依此计算纤维含量或混纺比也是有问题的，这 一点己为实践所证实：丙纶／玄武岩长丝包缠纱的线密度【4‘及大豆纤维／氨纶包缠纱Ⅲ的实测线密度与依据芯纱和夕}包缠纱线密度相加而得的线密度并不相同。如以38．6tex玄武岩芯纱与33．3tex丙纶外包缠纱，纺得的包缠纱实测线密度为82．6rex【4】，而芯纱与外包缠纱的线密度之和71．9rex有着较大的差异，而这种差异即是由外包缠纱对芯纱的螺旋线状缠绕造成的。包缠纱是芯纱与外包缠纱的复合纱线，设计包缠纱时，有的品种需要外包缠纱对芯纱有一定的包覆程度，达到芯纱少外露或一i外露的效果，以免芯纱可能具有的颜色对织物夕卜观的影响，如不锈 钢纤维、镀银纤维、活性炭纤维等；或芯纱具有与外包缠纱差异较大的染色性能，而在成品中不希望在布面．f__‘表现这种差异。目前在包覆纱领域是以包覆率，即外包缠纱在包缠纱中占的重量比例来表示包缠纱的包覆程度14l。由于不同种类的芯纱和包覆纱体积密度差异很大，会造成不同种类包缠纱包覆率的计算结果之间没有可比性。而以包缠捻度直接作为包覆度的指标口1，由于没有考虑芯纱与外包缠纱的表观尺寸，同样不具备可比性。外包缠纱对芯纱的包覆程度，必须结合芯纱和外包缠 纱的几何尺寸及包缠捻度进行表征。本文对包缠纱的包缠结构参数进行分析，并以此为基础探讨包缠纱的线密度、纤维含量(混纺比)及包覆度的计算方法。图1包缠纱结构1包缠纱的线密度与纤维含量计算1．1芯纱与外包缠纱的直径计算包缠纱的芯纱和外包缠纱均可以选用各种类型的纱线，如单丝、复丝、单纱、股线及其复合纱 线等。要对包缠纱的缠绕结构进行分析，首先应清楚芯纱和外包缠纱的主要几何尺寸，即纱线宜径。单丝，如氨纶丝、不锈钢丝等截面一般均视为圆形，单纱、股线及各种复合纱线由于均经过加捻，其截面亦可视为圆形，在包缠加工中截面虽有变形，仍可视作圆形截面，纱线半径町按式(1)所示的经典纤维或纱线直径计算公式进行计算，式中d为单丝或纱线直径(mm)，M为单丝或纱线线密度(tex)，万为单丝或纱线的体积密度(g，cml)；对于体积密度未知的短纤纱线，可根据其纤 维体积密度按式(2)估算其纱线体积密度【61，式中y为纤维的体积密度(g／cm3)；对于体积密度未 知的长丝单丝或组成成分复杂的混纺纱、交捻纱等，单丝或纱线直径可采用显微镜观察法等进行测试分析。删粥568＼／等ct，d≈0．5缈(2)比较复杂的是多根单丝构成的复丝直径的计算。由于复丝为无捻束丝或只加少量的弱捻(纺制 包缠纱时以弱捻产品为主)，自然状态下结构松散，在包缠加工过程中，作为外包缠纱会受到张力 作用，作为芯纱则会受到缠绕作用，结构变褥紧密。由于式(1)、(2)为计算短纤纺制成的单纱直径的经验公式，用于估算复丝直径会存在一定问题。同样，以多根单纱不经捻合即作为芯纱时，也存在类似直径的计算问题。这里以作为芯丝的复丝直径估算为例进行探讨，假定复丝中的单丝截面为圆形，且在缠绕作用下截面不发生变形，在包缠纱周向缠绕作用下，