预湿对浆纱性能影响的研究

论文摘要

“预湿上浆”这一既可以提高上浆质量，又可以减少环境污染的新型上浆工艺，国外文献认为有可能成为未来的标准上浆工艺。但目前有关预湿上浆的系统研究还比较缺乏。本文在综述有关预湿上浆的国内外研究现状的基础上，就预湿对浆纱上浆率及物理机械性能的影响、预湿对浆液浸透和被覆状况的影响，以及预湿对经纱表面性能的影响等等方面进行了较为系统的研究。主要研究工作包括：利用搭建的实验室用小样预湿上浆机，依据设计的上浆实验方案，使用氧化淀粉和PVA混合浆分别对29tex和36.5tex纯棉经纱进行了传统上浆和预湿上浆实验，并获取了相应的40种浆纱试样；依据40种浆纱试样的上浆率和物理机械性能的测试结果，较系统地探讨了预湿对浆纱上浆率和物理机械性能的影响；利用自制的可精确控制切片厚度的纤维与纱线切片器，切制了四种浆纱试样的切片，并在对所采集的浆纱切片显微图像进行了相应的预处理的基础上，提取了浆纱横截面的9个特征指标，进而较全面地探讨了预湿对浆纱横截面中浆料分布的影响；依据所推导的原纱和预湿纱的表面自由能和经纱-浆液界面自由能的计算公式，探讨了预湿对经纱浸润功的影响，并通过对接触角、毛细效应和浆料粘着力的实测，验证了上述理论分析的结果。最后对预湿上浆中预湿的作用机理进行了小结。全文共分七章，各章节的主要研究内容如下：论文的第一章在阐述论文的选题背景和研究意义的基础上，主要介绍了预湿上浆工艺与设备、预湿对浆纱上浆率及物理机械性能的影响、预湿对浆液浸透与被覆状况的影响、预湿的作用机理等内容的国内外研究现状。论文的第二章首先介绍了自行设计的预湿装置和搭建的预湿上浆系统，接着介绍了预湿上浆实验用原料、设备以及预湿上浆工艺参数。选用的原纱为29tex和36.5tex纯棉纱，主体浆料为氧化淀粉，辅助浆料为PVA。最后按所设计的上浆实验方案，进行了传统上浆、双浸双压预湿上浆、双浸双压预湿二次上浆等40个上浆实验，并获取了相应的浆纱试样。论文的第三章首先在介绍了浆纱的上浆率、断裂强力、断裂伸长率、耐磨次数和毛羽指数等指标的测试仪器和测试方法的基础上，测试了第二章所获得的浆纱试样的上浆率和物理机械性能，然后较为全面地分析了预湿对浆纱上浆率和物理机械性能的影响。论文的第四章首先介绍了改进的哈氏切片实验方法和所研制的新型纱线切片器，然后使用该新型切片器对浆纱试样进行了切片制作及其显微图像的采集，接着对获取的浆纱横截面图像进行了预处理，包括对比度对数增强、图像二值化、图像边界跟踪以及剔除孤立点和细小分支等，较好地获取了浆纱试样的二值图像。论文的第五章首先介绍了所确定的新的浆纱横截面特征指标体系，然后从四种浆纱试样横截面的二值图像中提取了横截面特征指标，接着依据横截面特征指标的提取结果，较深入地探讨了预湿对浆纱横截面中浆料分布的影响。论文的第六章首先推导了原纱和预湿纱的表面自由能和经纱-浆液界面自由能的计算公式，并以此讨论了预湿对浸润功的影响。接着通过接触角、毛细效应和浆料粘着力的分析与测试，不仅从理论上验证了上述定性分析的结果，而且定量地讨论了预湿对浆液在经纱上接触角、经纱毛细效应、浆料粘着力等的影响。最后对预湿的作用机理进行了小结。论文的第七章总结了本文的主要贡献和存在的不足，并提出了将来进一步研究的方向。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 预湿上浆工艺与设备
• 1.2 预湿对浆纱物理机械性能的影响
• 1.3 浆料浸透与被覆状况的研究
• 1.4 预湿上浆中预湿的作用机理
• 1.5 本文的主要研究内容
• 参考文献
• 第二章 预湿上浆实验
• 2.1 预湿上浆系统
• 2.1.1 预湿上浆系统的搭建
• 2.1.2 预湿装置的设计
• 2.2 实验用原料、装置与上浆工艺条件
• 2.2.1 实验用原料
• 2.2.2 实验装置
• 2.2.3 上浆工艺条件
• 2.3 实验方案
• 2.3.1 预湿上浆实验因子的确定
• 2.3.2 实验方案
• 2.4 上浆实验
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 预湿对浆纱上浆率和物理机械性能的影响
• 3.1 浆纱上浆率和物理机械性能检测
• 3.1.1 上浆率
• 3.1.2 断裂强力和断裂伸长率
• 3.1.3 毛羽指数
• 3.1.4 耐磨次数
• 3.2 浆纱上浆率和物理机械性能检测结果
• 3.2.1 原纱和干预湿纱的物理机械性能
• 3.2.2 传统浆纱的上浆率和物理机械性能
• 3.2.3 预湿浆纱的上浆率和物理机械性能
• 3.3 预湿对浆纱上浆率的影响
• 3.3.1 浆液浓度对上浆率的影响
• 3.3.2 不同预湿工艺对上浆率的影响
• 3.3.3 预湿浆纱与传统浆纱上浆率大小比较
• 3.4 预湿对浆纱物理机械性能的影响
• 3.4.1 比增强率
• 3.4.2 浆纱比减伸率
• 3.4.3 比增磨率
• 3.4.4 比浆纱毛羽伏贴率
• 3.4.5 综合比较
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 浆纱横截面图像的采集与预处理
• 4.1 浆纱切片技术与器械的改进
• 4.1.1 哈氏切片试验
• 4.1.2 哈氏切片法存在的问题及其改进
• 4.1.3 新型纱线切片器的研制
• 4.2 浆纱切片显微图像的采集
• 4.3 浆纱切片显微图像预处理
• 4.3.1 图像对比度对数增强及二值化
• 4.3.2 图像边界跟踪
• 4.3.3 剔除二值图像中的孤立点和细小分支
• 4.3.4 图像的腐蚀运算
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 预湿对浆纱横截面中浆料分布的影响
• 5.1 浆纱横截面特征指标提取
• 5.1.1 浆纱横截面特征指标体系
• 5.1.2 浆纱横截面特征指标提取
• 4.4.3 横截面特征指标的提取结果
• 5.2 预湿对浆纱横截面中浆料分布的影响
• 5.2.1 浆料在浆纱横截面中的理想分布
• 5.2.2 预湿对浆料径向分布的影响
• 5.2.3 预湿对浆料周向分布的影响
• 5.3 预湿浆纱与预湿二次浆纱横截面特征指标的比较
• 5.6 本章小结
• 参考文献
• 第六章 预湿对经纱表面性能的影响
• 6.1 预湿对经纱浸润功的影响
• 6.1.1 润湿的类型
• 6.1.2 预湿对经纱浸润功的影响
• 6.2 预湿对浆液在经纱上接触角的影响
• 6.2.1 接触角简介
• 6.2.2 固体表面粗糙度对润湿的影响
• 6.2.3 预湿对浆液在纱线上接触角的影响
• 6.2.4 浆液在纱线上接触角实测
• 6.2.4.1 接触角测试方法
• 6.2.4.2 辅助装置设计与实现
• 6.2.4.3 测试结果与分析
• 6.3 预湿对经纱毛细效应的影响
• 6.3.1 毛细效应简介及预湿对经纱毛细效应的影响
• 6.3.2 毛细效应实测
• 6.4 预湿对浆料粘着力的影响
• 6.4.1 浆料粘着力测试方法
• 6.4.2 粗纱浸浆法存在的问题
• 6.4.3 新型浆料粘着力测试装置研制
• 6.4.4 测试结果与分析
• 6.5 预湿上浆中预湿的作用机理小结
• 6.6 本章小结
• 参考文献
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文的主要贡献
• 7.2 本文存在的问题和进一步研究方向
• 攻读博士学位期间发表的论文
• 致谢