论文题目: 新型涤纶仿毛长丝纱成形原理及应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 纺织材料与纺织品设计
作者: 王妮
导师: 姚穆,张建春
关键词: 化纤仿毛,异收缩,异线密度,异卷曲,异模量,异刚度,理论模型,形成机理,拉伸,热定形,热力学性质,热收缩,力学性能,结构参数
文献来源: 东华大学
发表年度: 2005
论文摘要: 毛纤维因其特性(卷曲、光泽、缩绒性等)优异,使毛织物具有诸多优良的特性,如柔软、蓬松、弹性好、活络、光泽柔和、自然等而深受广大消费者的青睐。然而,一方面羊毛纤维受产量、价格等多种因素影响和制约;另一方面,毛织物难以满足生活节奏和生活方式改变后,人们对于服用纺织品在“可机洗”、“洗可穿”、“易保养”、形态稳定性等方面的要求,国内外早就开始了化纤仿毛的研究。经多年研究取得了长足的进步,其间经历了许多代的产品。异收缩纤维的应用,是化纤仿毛在观念和技术突破中最为关键的一点。但在以往研究中,没有在纱线过渡中的不稳定结构和最终织物的稳定结构之间建立完整的模型来指导仿毛产品的设计与生产,仅用两种收缩率不同的纤维混纺,最终影响了产品的仿毛效果和服用性能。本文在对以往化纤仿毛技术全面总结、回顾的基础上,认为化纤仿毛的关键是毛织物的结构特征—织物中纱线之间基本相互挤紧,而纤维之间蓬松、有空隙,提出了以多分散性、异收缩性、异卷曲性、导湿、光泽、身骨等方面相结合的化纤仿毛设计新原则。依此,以各单根长丝的异收缩为主,同时辅以线密度、卷曲、模量、刚度等的相互配合,首次推导出在纱线截面各层次形成蓬松、丰满的仿毛纱结构所需要的纱线内不同卷曲度单根长丝热收缩率分布及不同收缩率长丝质量比例的理论模型,为进一步提高化纤仿毛的效果和仿毛产品的设计与生产提供理论依据。 短纤维形成多异性的混纤纱,可在纺纱中混纺不同性能的纤维。对于长丝,除工艺复杂外,考虑到设备生产率、成本等问题,采用类似的混并方法是不可取的。本文按照预取向丝(POY)—后加工两步法设计了两类截面形状不同、线密度不同的预取向丝(皮丝和芯丝)在后加工过程中复合的生产步骤。从理论上分析了利用同一喷丝板上不同孔径大小及不同截面形状的喷丝孔,生产具有多异性纤维的可能性,尤其是单丝之间异收缩和异线密度的形成机理,即对于同一喷丝板,喷丝孔截面积的不同,导致各孔熔体与孔壁的粘滞阻力不同,截面积大的喷丝孔,其内熔体流动相对阻力小,流速高,流量大,在相同的卷绕速度下,有效拉伸比小,冷却凝固慢,所得单丝线密度大,取向度低。截面积小的喷丝孔则反之。依此原理,完成了新型化纤仿毛长丝纱芯层纱线喷丝板的设计及POY纺丝生产,为新型化纤仿毛长丝纱内单丝多异性的实现奠定了基础。 在预取向丝后加工过程中,热拉伸和热定形形成所需结构与性能。本文还研究了热拉伸和热定形对新型化纤仿毛长丝纱多异性的芯丝和异形截面形状皮丝这两种差别化涤纶长丝结构和性能的影响。 本文利用差示扫描量热法(DSC)研究了后加工对两种差别化涤纶长丝热力学性质的影响。发现热处理温度对两种试样热力学性质的影响规律是一致的,即:随着热处理温度的提高,涤纶长丝的熔点、起熔温度、终熔温度均略有升高。另外,两种涤纶长丝的熔程不同,且随着热处理温度的提高而增大。这主要是因为高聚物的熔融行为与其结晶的形成条件密切相关。熔程的不同说明涤纶牵伸丝的熔程与纤维的品种有着很大的关系,而熔程随热处理温度升高而增大则可能是由于DSC所测得的常规所谓结晶区的熔融吸热量,包含了其较难区分的非晶区的粘流转变吸热量,而随着后加工处理温度的升高,涤纶结晶部分和非结晶部分比例
论文目录:
第一章 绪论
1 化纤仿毛的发展历史
1．1 短纤仿毛
1．1．1 短纤仿毛的工艺路线
1．1．2 短纤仿毛的原料
1．2 中长纤维仿毛
1．3 长丝仿毛
1．4 化纤仿毛的基本思路
1．4．1 形态模拟
1．4．2 结构模拟
1．5 化纤仿毛的成就与局限性
1．5．1 化纤仿毛的成就
1．5．2 化纤仿毛的局限性
2 纱线结构的研究
2．1 纱线结构及其研究
2．1．1 纱线中纤维的转移
2．1．2 纱线的结构模型
2．1．3 纱线中纤维的聚集状态
2．2 毛型纱线、毛纤维的结构特征及对仿毛化纤的要求
2．2．1 毛型纱线的结构特征
2．2．2 毛纤维的结构特征
2．2．3 对化纤提出的要求
3 混纤丝的分类与生产
3．1 混纤丝的分类
3．2 混纤丝的生产方法
4 涤纶的发展及当前提出的问题
4．1 涤纶的发展特点
4．2 当前提出的问题
5 本文的工作
5．1 必要性及意义
5．2 主要研究内容
参考文献
第二章 试样与测试方法
1 测试仪器与方法
1．1 DSC测试
1．2 X衍射测试
1．3 声速测试
1．4 双折射率测试
1．5 热收缩率测试
1．6 复丝线密度测试
1．7 纤维直径测试
1．8 强度、伸长度性能测试
1．9 扫描电镜测试
1．10 动态力学性能分析
1．11 密度梯度法测试纤维密度与结晶度
1．12 KES织物手感测试
1．13 织物密度试验
1．14 折皱回复性试验
1．15 起毛起球试验
1．16 勾丝试验
1．17 纱线芯吸试验
2 试样与方案设计
2．1 平牵工艺实验试样
2．2 芯吸实验试样
2．3 平牵工艺实验方案
参考文献
第三章 新型涤纶仿毛长丝纱的设计
1 新型涤纶仿毛长丝纱的设计原则
2 新型涤纶仿毛长丝纱的设计基础
2．1 传统毛纱的加捻
2．2 新型涤纶仿毛长丝纱设计前提
3 新型涤纶仿毛长丝纱的理论模型
3．1 纱线截面纤维的质量分布
3．2 纱线截面纤维的收缩率分布
4 本章小结
参考文献
第四章 芯层预取向丝纺丝工艺原理与加工工艺研究
1 同板多异丝用喷丝板设计原理和规律探索
1．1 多异喷丝板设计的理论基础
1．1．1 纺丝箱的设计
1．1．2 纺丝组件设计
1．1．3 喷丝板的设计
2 预取向丝成形工艺原理
2．1 流动状态的判别
2．2 POY单丝直径、线密度与喷丝孔直径的关系
2．3 POY单丝取向度与喷丝孔直径的关系
3 芯层 POY生产设计
4 本章小结
参考文献
第五章 芯丝拉伸工艺研究及加工设计
1 拉伸与热定形对涤纶长丝熔融的影响
1．1 实验结果
1．2 回归与分析
1．2．1 回归
1．2．2 分析
2 拉伸与热定形对涤纶长丝收缩率的影响
2．1 实验结果
2．2 回归与分析
2．2．1 回归
2．2．2 分析
2．3 试样的干热收缩率与沸水收缩率的关系
2．4 水分对涤纶玻璃化温度的影响
2．5 不同温度下试样的干热收缩率
3 拉伸与热定形对涤纶长丝力学性能的影响
3．1 实验结果
3．2 分析与讨论
4 拉伸与热定形对涤纶长丝结构的影响
4．1 结晶度测试
4．2 取向度测试
4．3 密度测试
5 芯层POY牵伸加工的实现
6 本章小结
参考文献
第六章 皮层预取向丝加工工艺原理、生产设计及皮芯复合技术
1 化纤仿毛长丝纱外层纤维的选择及其POY生产
1．1 化纤仿毛长丝纱外层纤维截面的选择
1．2 外层五叶形截面纤维的成形
2 外层五叶异形 POY丝的后加工
3 皮芯复合
4 新型化纤仿毛长丝纱的性能
5 本章小结
参考文献
第七章 织物形成过程及性能
1 织造、染色与后整理
1．1 织物生产工艺设计的主要原则
1．2 织造
1．3 染色和后整理
2 织物性能
2．1 新型涤纶仿毛长丝纱织物的外观形态
2．2 新型涤纶仿毛长丝纱织物的性能
3 本章小结
参考文献
第八章 结论
附录
攻读学位期间发表的学术论文目录
致谢
发布时间: 2005-07-08
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