无捻化纤长丝条干不匀率测试结果影响因素分析

摘要：

主要分析了试验参数加捻与否、退绕速度、测试时间和吸纱压力对长丝条干不匀率结果的影响，根据结果提出建议，为化纤长丝生产和企业控制质量、不同检测机构进行条干不匀率检测提供参考。

关键词：条干不匀率变异系数；加捻退绕速度；测试时间；吸纱压力

化纤长丝生产工艺流程为聚合→纺丝→拉伸→后加工，为一连续生产过程，每个加工制造阶段由于原料及设备状态不良和工艺条件不良等造成的不匀疵点都会在成品丝上表现出来，主要包括沿长丝长度方向上单位长度的重量不匀率(即线密度不匀率，又称条干不匀率)、外观直径不匀率、捻回不匀率、强力及伸长不匀率及色泽不匀率等[1]。各不匀率之间相互牵制，其中长丝条干不匀率是主要指标，反映长丝短片段或者长片段的均匀程度，与织物质量关系十分密切，用条干不匀率好的长丝，织造过程中不易断头，提高生产效率，织物表面平整光洁，色泽均匀，内在质量好，使用寿命长。

条干不匀率检验一方面反映成品丝的质量，另一方面也反映长丝各制造工艺条件及设备状态，由此可作为调整工艺控制质量的依据，所以准确测定化纤长丝条干不匀率势在必行。

测试条干均匀度的方法有很多种，我国主要采用测长称重法、目光检测法和仪器测量法[2]，仪器测量法有电容式和光电式条干均匀度测试仪，国内大多用USTER电容式测试仪，其分为S型和C型，S型用于短纤维纱线、粗纱及条子条干不匀率测试，C型用于化纤长丝条干不匀率测试。经调查发现化纤生产和使用企业对化纤长丝条干不匀率的测试和控制大多使用USTER S型，有些企业即使是C型仪器，也会忽略加捻器的功能，基于此，本文分析了加捻与否、退绕速度、测试时间及吸纱压力对其检测结果的影响，为化纤生产和使用企业以及相关检测机构提供参考。

1    试验

1.1  试验材料及试验仪器

1.1.1  试验材料：锦纶6 FDY 44dtex/68f，无捻。

1.1.2  试验仪器：USTER 条干仪，型号为UT5-C800。

1.1.3  试验环境：试样调湿和试验在温度（20±2）℃、相对湿度（65±4）%的标准大气下进行 。

1.2  试验原理

电容式纱条均匀度测试仪的测试部分由两个平行金属板的电容器组成，利用电容转换原理，将非电量的纱条截面变化转换成代表纱条截面变化的电信号，电容量的变化与极板间纱条质量变化正相关。

2    影响因素分析

化纤长丝条干不匀率测试结果的影响因素有试样自身因素、调湿和测试环境、加捻与否、退绕速度、测试时间、吸纱压力、仪器稳定性等。

在同一调湿和试验环境中，使用同一台仪器对同一种试样进行测试，分别对以下4个影响因素进行分析：试样加捻与否、退绕速度、测试时间和吸纱压力。

2.1  加捻与否

采用33%的吸纱压力，退绕速度400mm/min，测试时间0.5min，先采用手动加捻的方式确定CV设置相对稳定时的加捻器转数，即18000r/min，然后以该数值为起点，1000r/min为加捻器增量进行测试，测试结果见表1。

从表1可以看出：当加捻速率为24000r/min和25000r/min时条干不匀变异系数（以下简称条干不匀率）相近，分别为0.74%和0.75%，而25000r/min的加捻速率比24000r/min的加捻速率测得的条干不匀变异系数的离散小（1.16＜1.24），所以选择25000r/min的加捻速率进行本次试验测试。

速度设定为100mm/min、200 mm/min、400mm/min，分别在无加捻、加捻速率25000r/min施加Z捻的情况下测试1min，测试结果见图1。

从图1可以看出：相同条件下，通过加捻装置加捻后条干不匀率明显比无加捻情况下要小，这是因为化纤长丝在无捻度条件下测试，会由于静电、长丝自身振动等因素而散开且松散程度不同，加剧了条干的不均性，并未真实反映化纤长丝条干均匀性。

标准GB/T 3292.1—2008《纺织品 纱线条干不匀试验方法 第1部分：电容法》[3] 中指出：测试仪器要有用于测试无捻或者弱捻化纤长丝纱的加捻装置，使长丝以近似圆形的截面通过测试槽；GB/T 14346—93《化学纤维长丝条干不匀率试验方法》[4] 中要求：测试仪器附有加捻装置。所以，无捻或者弱捻化纤长丝进行条干测试前要通过加捻器设置合适的转数，以更精确地反映化纤长丝条干均匀性，有些企业使用无加捻装置的测试仪（比如Uster S400）来测试长丝的条干不匀变异系数的做法是不恰当的。

2.2 退绕速度

分别在33%、67%吸纱压力情况下，采用100mm/min、200mm/min、400mm/min三种不同速度进行测试1min、2.5min和5min，条干不匀率测试结果见图2。

从图2看出：相同测试时间、相同吸纱压力条件下，条干不匀率随着退绕速度的增加而增大，这可能是因为速度越大，在相同时间内测试的纱线越长，测到细节或粗节的几率越大造成的。当速度为400 mm/min时，不同压力和不同时间下，条干不匀率趋于稳定，即当测试化纤长丝条干不匀率时，推荐长丝退绕速度至少为400 mm/min。

2.3  测试时间

纱线退绕速度分别为200 mm/min、400 mm/min，吸纱压力分别为33%、67%、100%，选定测试时间1min、1.5 min、2.5 min、3 min和5 min，条干不匀率测试结果见表2和图3。

由图3看出：随着测试时间的增大，即测试纱线的长度的增大，条干不匀率先变小后增大，即在1min到5min之间会有一个时间点使测得的数据最小（本试验材料为2.5min），即条干不匀率变异系数最低，但是不同吸纱压力间差异比较大。同时，400mm/min测试速度（以下称为前者）条干不匀率直线始终处于200mm/min（以下称为后者）的上方，即前者条干不匀率较后者大，这可能是由于同一测试时间内400mm/min测试速度时试样长度长造成的，但是随着时间增加，前者直线斜率较后者变化不大（前者最值差异与后者的比较），从表2也可以看出，400mm/min时测得不同时间的不匀率CV值的变异系数均比相同压力下200mm/min测得的条干CV值的变异系数小，从这个条件看推荐测试速度400mm/min，这时测试时间的选择对测试结果影响不大，可根据试样多少进行选择。如果要得到分辨率高的曲线图，则可选择较低速度（如200mm/min），这时要增加测试时间。

2.4  吸纱压力

退绕速度分别为100mm/min、200mm/min、400mm/min，吸纱压力分别为33%、67%、100%，测试1min、2.5min、5min，条干不匀率测试结果见图4。

由图4看出：相同速度、相同测试时间，条干不匀率随着吸纱压力的增大而减小，这可能是因为在吸纱压力作用下，化纤长丝经过测试槽时振动减小或者无振动造成的，100mm/min和200mm/min时直线斜率变化较400mm/min大，即随着速度的增加，吸纱压力对条干不匀率测试结果的影响减小，从图中可以看出测试速度400mm/min、测试时间1min或者5min测得的条干不匀率趋于稳定。

3    结论

3.1  化纤长丝大多无捻或者弱捻，测试条干不匀率的仪器要配置加捻装置，且设置合适的加捻转数，使得长丝截面以近乎圆形通过测试槽；不加捻而直接测试获得的结果几乎无参考价值。

3.2  相同吸纱压力和测试时间条件下，条干不匀率测试结果随着长丝退绕速度的增大而增大，速度为400mm/min时条干不匀率趋于稳定。

3.3  相同吸纱压力和退绕速度条件下，随着测试时间的增大，即测试纱线长度的增大，条干不匀率先变小后增大，但速度为400mm/min时条干不匀率受测试时间影响不大。

3.4  相同纱线退绕速度条件下，条干不匀率随着吸纱压力的增大而减小，低速度条件下变化明显，速度达到400mm/min时趋于稳定。

综上所述，对于无捻或者弱捻化纤长丝条干不匀率的测试，推荐试验参数仅供化纤长丝生产和使用企业及相关检测机构参考，以更好地控制长丝质量和生产工艺参数，提高检测数据的可比性：进行加捻设置且加合适的捻度，测试速度至少为400mm/min，测试时间1min或者5min，吸纱压力能够满足长丝测试过程中无振动或者少振动即可。

参考文献:

[1]王贤洁.纱条均匀度测试[M].北京:纺织工业出版社，1987.

[2]郁崇文.纺纱学[M].北京:中国纺织出版社，2009.

[3] GB/T 3292.1—2008 纺织品 纱线条干不匀试验方法 第1部分：电容法[S].

[4] GB/T 14346—1993 化学纤维长丝条干不匀率试验方法

[S].

(作者单位：广州市纤维产品检测院) 

(中国纤检杂志)