降低梳理過程中不銹鋼纖維損傷的探索

1、油劑與不銹鋼纖維性能的相關(guān)性研究不銹鋼纖維具備了一定的可紡性，可以制成紡織制品，但本身性能與天然纖維或合成纖維比較，在密度、伸長率、抗彎曲能力、回彈性、表面摩擦性年等方面存在一定的差異，其生產(chǎn)技術(shù)不能完全采用天然纖維和合成纖維的工藝方法。因此改善不銹鋼纖維可紡性能，提高金屬纖維紡織品的質(zhì)量，的一個重要的研究方向。針對基本性能指標的具體分析如下：1.長度和細度不銹鋼纖維，長度和細度都可以按生產(chǎn)要求人為控制。細度越細，纖維化過程中熱處理等要求越高，對纖維最終性能的影響越大，必須通過反復(fù)實踐，在不同的設(shè)備及工藝參數(shù)條件下，找出優(yōu)化的絲徑長度比。2.強度和伸長率纖維必須具有一定的強度和伸長率，才能有一

2、定的可紡性，不銹鋼纖維與有機纖維比較，強度數(shù)據(jù)相差不大，但伸長率遠遠小于化學(xué)纖維、棉纖維、羊毛纖維、蠶絲等，這就使得在成網(wǎng)過程中，在錫林鋸齒等的拉伸作用下，纖維碎斷發(fā)生的可能性遠遠大于有機纖維，纖維損耗率較高，在一定程度上降低了成品率。3.纖維密度不銹鋼纖維密度大，是有機纖維密度的6-7倍，密度的大小屬于金屬纖維固有的屬性，改變的可能性較小，因此在現(xiàn)代紡紗設(shè)備中，不論棉紡設(shè)備還是紡化纖設(shè)備，在用于不銹鋼纖維紡紗時,只能通過工藝調(diào)整去適應(yīng)不銹鋼纖維，如果參數(shù)選擇不當，就容易出現(xiàn)問題。4.回彈性纖維的回彈性能是紡織纖維的重要指標之一。與有機纖維相比較，不銹鋼纖維變形恢復(fù)能力較差，在非常小的變形范圍

3、內(nèi)，纖維具有變形恢復(fù)能力，而在紡織生產(chǎn)工藝中，纖維產(chǎn)生的變形幅度比較大，超出了金屬纖維的彈性極限，從而表現(xiàn)出脆性和回彈性比較差的特點。5.抗彎曲性能不銹鋼纖維抗彎曲性能差，由第二章的試驗過程可以明顯看出，這是由于纖維彈性模量高，伸長率小，使得纖維所能允許彎曲的曲率半徑較大，可用如下關(guān)系式表示： ，式中： 曲率半徑，(mm)； 纖維細度,(tex)；拉伸伸長率,(%)。由公式可以看出，伸長率是影響纖維的曲率半徑的重要因素，過低的伸長率實際上也是紡紗過程中，容易短頭，出現(xiàn)較多碎纖維原因之一。6、纖維的表面性狀纖維表面性狀的表征方式之一是纖維間的摩擦系數(shù)，纖維表面摩擦系數(shù)影響加工工藝，表面摩擦系數(shù)過

4、大，容易使纖維之間互相纏繞，難以分散呈單根纖維狀態(tài)，形成纖維束或結(jié)團結(jié)球等現(xiàn)象。由第三章關(guān)于摩擦性能的試驗可知，不銹鋼纖維比棉纖維、羊毛纖維、鎳纖維等表面摩擦系數(shù)大，在同樣的梳理力作用下金屬纖維不容易分離成單纖維，從而影響梳理效果，由于它與一般紡織纖維性能的差異，使不銹鋼纖維在進行紡紗、織布等方面面臨一些技術(shù)難題，這些問題影響到不銹鋼纖維織物及混紡織物的最終質(zhì)量。通過以上對纖維基本性能的簡單分析，對于不銹鋼纖維的密度、伸長率、回彈率等特性，可以說屬于金屬的固有性質(zhì)，所能進行改進的可能性較小，而通過一定的手段，調(diào)節(jié)不銹鋼纖維表面摩擦系數(shù)則是可行的。本文也試圖通過各種方法、途徑，在不影響纖維基本可

5、紡性能的基礎(chǔ)上，來改變纖維的表面性狀，改進或提高纖維的某些性質(zhì)，主要是纖維摩擦性能以及彎曲剪切性能，從而達到改善紡紗工藝，提高紡紗效率，以及降低成本、提高混紡紗線、織物質(zhì)量等一系列問題。4.2 和毛油劑的選擇 短纖維在梳理、成條和紡紗過程中,要經(jīng)受很大的機械張力和剪切變形,其物理機械性能和表面狀態(tài)(摩擦) 對纖維成紗加工的各個階段均有重要的意義。對纖維表面進行油劑處理,可以使纖維表面摩擦性能均一,可保障紡紗加工順利進行28。 紡紗工藝對纖維油劑的要求紡紗機械通過高速回轉(zhuǎn)對纖維起到開松、梳理、牽伸和卷繞等的作用。在紡織加工過程中，往往會出現(xiàn)靜電大、纖維松散、易纏繞和牽伸不勻等問題，油劑的作用在于

6、提高纖維的平滑性，減少纖維的摩擦靜電，改善纖維的集束性。紡紗工藝對纖維油劑的要求有以下三點29：(1)纖維油劑應(yīng)能改善紡紗性能，即摩擦特性、抗靜電性及粘著性等。(2)使纖維在紡織生產(chǎn)中具有可加工性，提高其使用價值。(3)適應(yīng)紡紗工藝條件，改善可紡性，提高纖維成紗質(zhì)量。此外，在選用和毛油劑時還應(yīng)考慮30到：(1)油劑的穩(wěn)定性。長期存放不分層，不氧化變質(zhì)。凝固點低，便于乳化，乳液均勻穩(wěn)定，吸附性、擴散性好。(2)同洗性好，對后道紡紗、染色不起副作用。不易燃，不腐蝕，對人體無刺激性。 和毛油的作用在毛紡工藝中，和毛油是一種良好的潤滑劑，它能使纖維具有較好的柔軟性及韌性，使纖維在受力時不易被拉斷，利于

7、牽伸。和毛油的作用表現(xiàn)在三個方面31：(1)油劑能改善纖維間摩擦系數(shù)，礦物油在減少纖維間動摩擦系數(shù)方面作用最好，如F-12，F(xiàn)-10或錠子油等；(2)賦予纖維一定的抱合力，以減少纖維分散、意外牽伸和斷條； (3)加油有利于消除或減少紡紗過程中產(chǎn)生的靜電。 和毛油的選擇對于和毛油劑而言,其組成可以分成2 部分:基礎(chǔ)油劑和添加劑?；A(chǔ)油劑是油劑的主體成分,主要起到平滑作用,故又稱平滑劑。添加劑僅占少量,起到抱合、抗靜電、潤濕滲透、吸濕、殺菌、消泡、防銹等作用,多為表面活性劑。多為表面活性劑。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步,和毛油劑的使用和選型經(jīng)歷了幾代的演變,并主要體現(xiàn)在基礎(chǔ)油劑的變化上。從最初的油酸發(fā)展

8、到植物油、半中性油、礦物油,直至目前的合成和毛油。本文采用的就是礦物油乳化油劑，它是目前毛紡廠應(yīng)用最為廣泛的一種毛紡油劑,它主要由礦物油(其基礎(chǔ)為碳氫化合物,如錠子油、機械油等) 和乳化劑等組成。礦物油乳化油劑32主要由礦物油(其基礎(chǔ)為碳氫化合物,如錠子油、機械油等) 和乳化劑等組成。常用礦物油分為烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴3 類,是從石油原油中提取出來的。通過精煉過程,已將不飽和及含硫的石油成分除去,礦物油內(nèi)芳香烴成分越低,其泛黃趨勢越不明顯。各種非離子型表面活性劑最適宜用作礦物油和毛油的乳化劑,其中主要為含聚氧乙烯產(chǎn)品,如烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10等) 、脂肪醇聚氧乙烯醚(平平加O等) 、聚氧

9、乙烯蓖麻油(乳化劑EL) 、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷醇酰胺等。此外,陰離子表面活性劑作為抗靜電劑或與非離子表面活性劑構(gòu)成復(fù)合乳化劑也常加入。礦物油乳化油劑平滑性好,冬夏季粘度變化不大,不會引起自燃,價格便宜,可在弱堿性或中性條件下洗除。目前主要有乳液型和自乳型兩種產(chǎn)品。后者較前者具有含油最高、穩(wěn)定性好、使用方便等諸多優(yōu)點,但從本質(zhì)和效果上看,都存在乳化困難、不易皂化、油劑乳液顆粒大、纖維品種適應(yīng)性差、不能徹底洗除等一系列不足之處。4.3 和毛油對不銹鋼纖維摩擦系數(shù)的影響從纖維基本性能的簡單分析亦知，要改善不銹鋼纖維的性能，只能從改善纖維的摩擦性能以及彎曲剪切性等方面入手，而且纖維的摩擦性能

10、以及彎曲剪切性也是影響紡紗工藝的重要因素，本文就是借鑒毛紡工藝學(xué)的方法，通過向纖維表面添加和毛油來達到改進纖維表面性能的作用。下面主要介紹和毛油對不銹鋼纖維摩擦性能及彎曲剪切性能的作用。 試樣準備及試驗過程在燒杯中配成礦物油與水比例分別為1:100,2:100,3:100,4:100,5:100五種不同濃度的溶液，并添加少許潤滑劑，礦物油與潤滑劑的質(zhì)量比為2:1,故所得溶液的濃度分別為0.98%，1.94%，2.87%，3.77%，4.65%，溶液要求均勻一致，無分層、飄油現(xiàn)象等。再取纖維直徑分別為6m，8m的不銹鋼纖維一定長度，采用一定的方式將配制的和毛油均勻的噴灑在纖維的表面，將纖維在密閉

11、容器中放置24小時后取出，擠去水分涼干，在標準狀態(tài)下調(diào)濕平衡，然后測試其摩擦系數(shù)，其中和毛油添加量與纖維質(zhì)量比為11:100。將各組試樣先在標準大氣條件下梳理好，再將試樣制成摩擦實驗輥，需制備10個。試驗輥表面要求光滑，不得有毛絲，不能有空隙，不能沾有汗污，纖維要平行于金屬芯軸，均勻的排列在芯軸的表面。具體試驗過程同第三章。采用Y151型纖維摩擦系數(shù)測定儀，利用絞盤法?；居嬎愎綖?：=0.733lgf0-lg(f0-m)；其中，-纖維與纖維之間的摩擦系數(shù)；f0-絞盤緊端的纖維張力；m扭力天平的讀數(shù)。4.3.2 試驗結(jié)果與分析 (1)直徑分別為6m，8m的不銹鋼纖維動摩擦系數(shù)隨和毛油濃度的變

12、化如表4.2所示：表4.2 纖維動摩擦系數(shù)隨和毛油濃度的變化濃度（%）00.981.942.873.774.656m不銹鋼纖維0.4960.4050.3520.3130.3070.3058m不銹鋼纖維0.4410.3730.3180.3010.2990.297棉纖維0.20.190.180.1770.1760.173注a：溫度202，相對濕度653%。其圖表形式如圖4.1所示：圖4.1 纖維動摩擦系數(shù)隨和毛油濃度的變化(2)直徑分別為6m，8m的不銹鋼纖維的靜摩擦系數(shù)隨和毛油濃度的變化如表4.3所示：表4.3 纖維靜摩擦系數(shù)隨和毛油濃度的變化濃度（%）00.010.020.030.040.05

13、6m不銹鋼纖維0.7670.7030.6750.6680.6610.668m不銹鋼纖維0.7030.650.6290.6210.6170.614棉纖維0.480.460.440.430.430.43注b：溫度202，相對濕度653%。其圖表形式如圖4.2所示：圖4.2 纖維靜摩擦系數(shù)隨和毛油濃度的變化上述兩圖中0點表示未添加油劑的不銹鋼纖維及棉纖維。從兩圖中可以看出，和毛油的添加對不銹鋼纖維表面摩擦系數(shù)的改變，效果明顯。并隨著油劑濃度的增大，不銹鋼纖維的摩擦系數(shù)明顯下降，油劑濃度的不斷增大，不同直徑纖維的摩擦系數(shù)逐漸接近，而同一直徑纖維的摩擦系數(shù)降低趨于緩慢，以至于濃度增大到一定程度，纖維表面

14、摩擦系數(shù)基本不再變化。溶液濃度到達2.87%時，直徑為6m，8m的不銹鋼纖維摩擦系數(shù)已經(jīng)非常接近，隨著濃度的不斷增加，摩擦系數(shù)雖然仍在減少，但變化趨勢趨于平緩。從以上測試結(jié)果可以看出，纖維越細，纖維表面摩擦系數(shù)越大。因為纖維是經(jīng)過集束拉拔而成，在拉拔過程中復(fù)合體的表面變形大，里面變形小，不銹鋼芯絲形狀己經(jīng)不是圓形，這種不均勻變形導(dǎo)致的芯絲不均勻，拉拔次數(shù)越多越嚴重。纖維添加油劑后，表面附著有一定的潤滑劑分子，纖維在摩擦的過程中表面形成了低剪切強度的潤滑膜，表面接觸時的粗糙峰位置和數(shù)量不斷接觸變換而造成摩擦接觸面的磨損降低，從而降低摩擦系數(shù)。同時對于加入較小濃度的和毛油時，表面附著改性劑分子較少

15、，摩擦系數(shù)降低較小;濃度較大，纖維表面附著改性劑分子較多，摩擦系數(shù)降低較大。當濃度達一定量后，纖維表面吸附改性劑分子達到飽和，摩擦系數(shù)變化很小。因此隨著和毛油濃度的增大，纖維表面摩擦系數(shù)變化趨于平緩。4.4 和毛油對不銹鋼纖維彎曲剪切性能的影響 添加和毛油對不銹鋼纖維摩擦性能的改變是很明顯的，由第二章有關(guān)損傷機理的分析可知，對于降低纖維在紡紗梳理過程中的損耗起著積極的作用，下面就添加油劑后，對纖維的彎曲剪切性能進行試驗研究。試樣準備及試驗過程 在燒杯中配成礦物油與水比例分別為1:100, ,3:100, ,5:100三種不同濃度的溶液，并添加少許潤滑劑，礦物油與潤滑劑的質(zhì)量比為2:1,故所得溶

16、液的濃度分別為0.98%， 2.87%， 4.65%。再取纖維直徑分別為6m，8m的不銹鋼纖維一定長度，采用一定的方式將配制的和毛油均勻的噴灑在纖維的表面，將纖維在密閉容器中放置24小時然后測試使用，其中和毛油添加量與纖維質(zhì)量比為11:100。纖維彎曲剪切性能的測試方法同上一章，利用YG001N型電子單纖維強力儀測試纖維的打結(jié)、鉤接以及繞針性能等，其中繞針性能的測試，選取在實際梳理過程中，與梳針內(nèi)徑最接近的一種細針與不銹鋼纖維相作用，具體試驗方法及過程同第二章的相關(guān)內(nèi)容，調(diào)節(jié)上下夾持器間的距離使之為10mm,拉伸速度為10mm/min，纖維預(yù)加張力為0.2mg，將纖維拉伸至斷裂即可，每個試樣測

17、試30根纖維。分別測試纖維的打結(jié)強度，鉤接強度以及繞針強度。 試驗結(jié)果與分析(1)添加和毛油后打結(jié)強度試驗數(shù)據(jù)如表4.4所示：表4.4 添加和毛油后打結(jié)強度的比較濃度（%）00.982.874.656m不銹鋼纖維1.161.191.21.228m不銹鋼纖維1.381.391.421.4412m不銹鋼短纖1.091.121.151.14棉纖維2.472.482.52.48滌綸5.185.275.285.26由表4.4可以看出，添加和毛油后，纖維的打結(jié)強度有一定程度的提高，但效果不明顯，隨著濃度的增加，強度值變化不大。總體上說，添加油劑對纖維的打結(jié)強度的影響不大。(2)添加和毛油后鉤接強度試驗數(shù)據(jù)

18、如表4.5所示：表4.5 添加和毛油后鉤接強度的比較濃度（%）00.982.874.656m不銹鋼纖維1.521.661.721.758m不銹鋼纖維1.651.781.851.8312m不銹鋼短纖22.182.312.35棉纖維5.015.025.115.14滌綸10.5810.6910.8510.99由表4.5可以看出，添加和毛油后，纖維的鉤接強度有一定程度的提高，但效果亦不明顯，隨著濃度的增加，強度值變化不大。總體上說，添加油劑對纖維的鉤接強度的影響不大。(3)添加和毛油后繞針強度試驗數(shù)據(jù)如表4.6所示：表4.6 添加和毛油后繞針強度的比較濃度（%）00.98%2.87%4.65%6m不銹鋼纖維2.352.422.482.438m不銹鋼纖維2.52.522.552.5712m不銹鋼短纖2.262.212.292.28棉纖維5.175.195.245.2滌綸10.6810.71