在織造過程中，經(jīng)紗需承受由經(jīng)紗張力和各種摩擦力引起的復合應力。經(jīng)紗能夠承受這些復合應力的能力稱為經(jīng)紗可織性。隨著噴氣織機、劍桿織機和片梭織機等新型織機的轉(zhuǎn)速和入緯率不斷提高．對經(jīng)紗可織性的要求越來越高。漿紗工序是織前的最后一道準備工序，上漿的好壞直接影響經(jīng)紗可織性。為此．研究經(jīng)紗可織性也就是研究漿紗可織性。經(jīng)紗可織性的優(yōu)劣一般用“經(jīng)紗織造斷頭率”這一指標來表征。經(jīng)紗織造斷頭率不僅取決于經(jīng)紗張力和所承受的循環(huán)應力．而且與織物組織、經(jīng)紗質(zhì)量、織造速度、開口形狀及工作環(huán)境有關。較高的經(jīng)紗織造斷頭率不僅降低織造效率、增加擋車工的勞動強度，而且直接影響織物質(zhì)量。為此．紡織企業(yè)非常重視控制經(jīng)紗織造斷頭率，并通過提高漿紗的可織性來降低經(jīng)紗斷頭率。 由于影響上漿質(zhì)量因素的復雜性，至今沒有找到合適的評價漿紗可織性的指標體系。只有先找到合適的評價漿紗可織性的指標體系，才能制定出合理的上漿質(zhì)量指標．進而為合理制定漿料配方和上漿工藝參數(shù)提供量化依據(jù)。為了全面分析影響漿紗可織性的各種因素．進而制定合理的評價漿紗可織性的指標體系，搞清經(jīng)紗在織造時的斷裂機理是非常必要的。 1 經(jīng)紗織造斷裂機理 經(jīng)紗在織造過程中受到的復合應力作用可分為兩大類：磨損作用和應變。磨損作用主要來自：與綜眼、停經(jīng)片間摩擦，引緯時與引緯器間摩擦，打緯時與鋼筘和緯紗間摩擦．開口過程中相鄰經(jīng)紗間摩擦，與后梁、分絞棒問摩擦等。應變主要來自上機張力、周期性的開口和打緯作用引起的經(jīng)紗張力，其中，打緯引起的應變較大。大多數(shù)斷頭發(fā)生在停經(jīng)機構和織口之間。 1．1 纖維滑移和斷裂引起的經(jīng)紗斷裂 經(jīng)紗織造斷裂是由于纖維的滑移和斷裂引起的。經(jīng)紗上漿的目的主要是為了提高纖維的耐滑移性和保護紗線表面的纖維免受各種摩擦引起的纖維斷裂。對于未上漿的紗，當其受到各種摩擦作用時，會使一些纖維從紗線中被抽拔出來，經(jīng)紗結構變得較松散．這勢必導致內(nèi)部纖維滑移．使經(jīng)紗產(chǎn)生不可恢復的伸長。隨著磨損作用的持續(xù)．越來越多的纖維被抽拔出來，直至紗中剩下的較少纖維不能承受所受應力而使紗線解體．即經(jīng)紗斷頭。紗線內(nèi)部纖維滑移趨勢主要受內(nèi)部纖維摩擦力和纖維間的咬合力所控制。但對于上漿紗，被覆的漿液使紗線表面的纖維伏貼，毛羽減少，故纖維不易從紗線中抽拔出來；同時因浸透到紗線內(nèi)部的漿液對紗線內(nèi)的纖維具有粘附作用．延遲了紗線內(nèi)纖維的滑移。因此上漿經(jīng)紗的斷裂以纖維斷裂為主，纖維滑移為輔。 1．2紗線中薄弱環(huán)節(jié)引起斷裂 在織造過程中．經(jīng)紗斷裂通常是由于紗線中薄弱環(huán)節(jié)引起的斷裂。短纖紗在通過機器元件時，其上粗節(jié)和細節(jié)部位會產(chǎn)生摩擦和應力集中，從而在薄弱環(huán)節(jié)引起斷頭?？棛C織造效率的降低與經(jīng)紗中薄弱環(huán)節(jié)的增加有極大的相關性。 1．3疲勞引起斷裂 在循環(huán)應力作用下紗線的斷裂稱為疲勞斷裂。在經(jīng)紗受較小的應力作用時，甚至在應力遠遠小于其斷裂強度時．反復加載和卸載常常引起紗線上某些部位應力集中，進而降低其抵抗性直至紗線斷裂。由于破壞的累積作用，隨著應力循環(huán)次數(shù)的增加．經(jīng)紗抵抗斷裂的能力逐漸降低。為此，經(jīng)紗斷裂的根本原因不是因為加在經(jīng)紗上的負荷太高，而是由于累積破壞使紗線變得太弱。 1．4起球引起斷裂 因織造過程中持續(xù)的磨損作用．表面纖維脫離紗體，紗的結構變得松散，進而形成圍繞紗線的環(huán)或球，并隨著織造的進行而增多、增大，最終導致經(jīng)紗斷裂。對于漿料被覆率很低的漿紗．其耐磨性較差．在織造過程中將產(chǎn)生大量毛羽，很容易因出現(xiàn)嚴重的起球現(xiàn)象而引起斷裂。 1．5紗疵與接頭引起斷裂 紗疵是引起經(jīng)紗織造斷頭的一個主要原因。一些疵點，特別是那些長而大的疵點，其強度和伸長率很低．在承受織造負荷時，會持續(xù)或間斷地松開。紗線上的瘤節(jié)．如粗節(jié)、棉結或其它結節(jié)的存在會影響開口時相鄰經(jīng)紗的運動．當其導致經(jīng)紗張力非常高時，將引起經(jīng)紗斷頭。因此，在織造前消除經(jīng)紗上的粗節(jié)是非常必要的。大約30％～70％經(jīng)紗斷頭是由于紗線中的粗節(jié)和打結接頭造成的。為此要正確預測經(jīng)紗織造斷頭必須考慮紗線上疵點的出現(xiàn)頻率。接頭包括打結和捻接接頭，目前基本上采用后者，因為捻接與打結相比不僅可減少經(jīng)紗斷頭，而且還可提高織物外觀質(zhì)量。捻接紗的斷裂強度、斷裂伸長和斷裂功低于原紗。捻接紗的強度是原紗的60％～90％．捻接處直徑增加25％～36％．而紗線毛羽則大大減少。當捻接紗在捻接區(qū)域斷裂時，在拉伸曲線上．當達到最大負荷時出現(xiàn)明顯的粘滑現(xiàn)象，最后像正常紗一樣斷裂。但當在捻接區(qū)域以外斷裂時，幾乎不會出現(xiàn)粘滑現(xiàn)象。與采用打結接頭相比，經(jīng)紗和緯紗均采用捻接接頭時．可減少約50％的經(jīng)紗斷頭率。捻接接頭導致的經(jīng)紗斷頭占總斷頭的10％左右(而打結接頭占25％左右。 2漿紗可織性的影響因素 除了織造條件外，漿紗可織性主要受原紗質(zhì)量和漿紗工序影響。為了降低經(jīng)紗織造斷頭率、提高織造效率、生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品．經(jīng)紗需通過上漿實現(xiàn)增強、耐磨、保伸和毛羽伏貼。在大多數(shù)情況下，人們期望上漿后強力增大一點．但更為重要的應是漿紗過程中盡量減少伸長損失。假如漿紗引起過大的伸長損失，其彈性變差．這勢必抑制其抵抗織造時反復應力作用的能力。隨著漿紗毛羽增多．織造時相鄰經(jīng)紗間糾纏傾向增加，在噴氣織造時易引起緯紗斷頭。對提高漿紗可織性來說，漿紗是一至關重要的工序。大約38％的經(jīng)紗斷頭是由于漿紗工序造成的。為此，許多研究者從各種角度研究了漿紗工序?qū){紗可織性的影響。 2．1 漿料質(zhì)量對漿紗可織性的影響 合適的漿料浸透與被覆是提高漿紗可織性的關鍵所在。被覆保護漿紗表面免受磨損和伏貼毛羽：浸透不僅提高漿膜與纖維間的結合及阻止紗線結構解體，而且使被覆可靠。漿料浸透率優(yōu)化范圍在20％～30％之間，當浸透率超過40％時，漿紗彈性大大降低。當浸透率太低時，漿紗耐磨性差且織造落物多，但當漿料浸透太高時．會導致漿紗脆而硬．容易產(chǎn)生應力疲勞和斷裂，甚至于不能進行織造。通過漿料被覆來伏貼毛羽是非常重要的．尤其是在用噴氣織機織造時。Strauss測試發(fā)現(xiàn)，隨著漿膜完整度的增大，經(jīng)紗能更好地承受織造時的摩擦力，漿紗可織性能得到提高。漿紗被覆差且扁平時，易引起織造問題及影響織物質(zhì)量。當漿料浸透較少．卻又主要集中在紗線周圍時，限制了其保護漿紗抵抗磨損的能力。 2．2漿膜性能對漿紗可織性的影響 柔韌、延伸性好及均勻的漿膜與紗線表面的粘著性好，可保護紗線抵抗織造時的復合應力。漿膜強度與漿紗可織性間的相關性較小。研究漿膜物理機械性能對漿紗的耐磨性的影響時．必須同時考慮漿料對紗線的粘著性。假如某漿料具有優(yōu)良的漿膜性能，但其與紗線的粘著力很小時．則當漿膜在承受織造過程中反復彎曲和磨損作用時，會很容易從紗線上脫落下來，這就導致了漿紗的耐磨性能很差。 2．3原紗質(zhì)量對經(jīng)紗可織性的影響 Hari發(fā)現(xiàn)．上漿率變化對弱紗的增磨率影響很小。盡管漿紗的耐磨性平均值比原紗提高較多，但漿紗后．耐磨次數(shù)低于其均值的比例有所增大，這些耐磨性較差的漿紗是經(jīng)紗斷頭的潛在來源。紗線中的薄弱紗段不會通過上漿而得到顯著的增強。與耐磨性好的紗相比，耐磨性差的紗上漿后，其耐磨性的改善較小。對于捻接紗，與強度較大的捻接接頭相比，薄弱捻接接頭的漿紗增強率很小。這意味著漿紗工藝不能很好地改善薄弱的捻接接頭紗的強度．故其易于在織造時斷頭。捻接工藝不僅減小了漿紗拉伸強度和耐磨性指標的平均值，還增加了紗的弱環(huán)頻率。 不同種類的疵點紗線，上漿效果不同。較大疵點獲得較大的上漿增強率，歸結于其較蓬松。因為較蓬松的結構可吸收更多的漿液，因而獲得較高的上漿率和強度。 2．4漿紗工藝參數(shù)對漿紗可織性的影響 上漿率過大或過小都會導致經(jīng)紗斷頭率迅速增大。上漿率過小時．紗線不具有抵抗織造時摩擦的能力：過大的上漿率會導致漿紗脆、無彈性，使?jié){紗在織造時快速產(chǎn)生應力疲勞和斷頭。超過最佳的上漿率時．不再改善漿紗的耐磨性。 Hari發(fā)現(xiàn)，紗線中水分可較大地改善使用淀粉上漿的棉紗性能。這主要是由于紗線中水分改善了漿料的漿膜和粘著性能。 漿紗過程中漿紗的伸長率過大時．不僅會降低漿紗的斷裂伸長率．還會增加很多新的弱節(jié)．進而導致過多的經(jīng)紗織造斷頭。 原紗的圓整度不太好時，低壓上漿導致纖維和漿膜表面的圓整度更差，但高壓上漿沒有降低其纖維和漿膜表面的圓整度。因而，高壓上漿不但沒有引起紗線扁平，而且上漿均勻。另外，高壓上漿后．纖維表面的直徑比原紗?。辜喚€結構更為緊湊。高的紗線堆砌密度可增加纖維間粘接力．減少內(nèi)部纖維滑移，進而提高高壓上漿紗的可織性。 在同樣上漿率的情況下，與低壓上漿相比．高壓上漿紗的漿膜厚度變薄，但浸透增加。較高的浸透有利于紗線內(nèi)部纖維間粘接和使?jié){膜有可靠的基礎．因而耐磨性得到較大的改善?？傊邏荷蠞{提高了漿紗可織性．是由于均勻的被覆、較大的浸透和較高的纖維堆砌密度。 預濕上漿是最近發(fā)展起來的一種新型上漿技術，其不僅可大大降低粗特棉紗的上漿成本．而且提高了漿紗強度和耐磨性．毛羽大大減少．大大改善了漿紗的可織性。但其提高漿紗可織性的機理尚未完全搞清楚。 3漿紗可織性的評價指標 多年來研究人員一直在探索合理的評價漿紗可織性的指標體系，但尚未找到較完善的評價體系。如Strauss提出評價漿紗可織性需進行5項基本測試：上漿率、漿料浸透、漿料被覆、伸長和毛羽m]。Hari提出，漿紗可織性由耐磨壽命(W)和耐磨過程中紗線伸長(Ep)確定，可織性可用/W/E來評價。Barella建議采用剛度、減伸率、斷裂伸長率CV值、耐磨性、耐疲勞性等指標來評價漿紗的可織性，并發(fā)現(xiàn)在上述指標中．只有耐疲勞性與漿紗可織性有很好的相關性。Robert提出的評價漿紗可織性的指標為：落漿、浸透、被覆、毛羽、強度、伸長和耐磨性。 3．1 漿紗強伸度、耐磨性、毛羽指數(shù)和粗細節(jié) 為使經(jīng)紗能順利地織造，經(jīng)紗必須具有一個最低限度的強度值．以抵抗織造時所承受的應力。但紗線強度可能不是關鍵性的指標，因為在織造時，作用在經(jīng)紗上的拉伸力僅為原紗(未上漿紗)斷裂強力的20％。另一方面．考慮到經(jīng)紗在織造時需承受反復拉伸和磨損，漿紗伸度可能更為重要。Fassen發(fā)現(xiàn)原紗的疲勞強度僅是其靜態(tài)強度的40％．但漿紗的動態(tài)強度高達其靜態(tài)強度的80％，故測試漿紗的疲勞強度對于確定漿紗可織性是不重要的。 原紗強度測量的是一組紗線中的弱紗強度。原紗品質(zhì)支數(shù)(CsP)被認為是反映紗線質(zhì)量的綜合指標。原紗的品質(zhì)支數(shù)與單紗強度、伸長、紗線均勻度和疵點間具有很好的相關性?？煽椥灾笜?W/Ep表征與CSP具有很好的相關性(原紗為0．77．漿紗為0．99)．與粗細節(jié)也有非常好的相關性(原紗0．99，漿紗0．93)。Howand發(fā)現(xiàn)．某紗線可織性較差是因為其具有較多的粗節(jié)和細節(jié)。另外．其很大的短片段不勻意味著紗具有更多的弱環(huán)。小疵點的數(shù)量與降低經(jīng)紗可織性也有一致性。 漿紗粗細均勻度和毛羽指數(shù)對漿紗可織性具有重大影響．對于噴氣織機的織造來說．毛羽指數(shù)尤為重要。提高經(jīng)紗耐磨性和減少毛羽是達到滿意織造的前提。但Shinn沒有發(fā)現(xiàn)經(jīng)紗耐磨性和可織性間有任何直接的關系．盡管他觀察到：耐磨性最好的經(jīng)紗具有最高的織造效率。另外，他發(fā)現(xiàn)存在一最小的耐磨指標值，低于該值，經(jīng)紗織造斷頭率猛增。 Sengupta發(fā)現(xiàn)，漿紗最小耐磨性值可很好地評判其可織性。他還發(fā)現(xiàn)．盡管在織造時紗線所受張力僅為其斷裂強力的5％～12％，但仍然存在經(jīng)紗織造斷頭。這表明．研究漿紗在疲勞破壞前后的耐磨性和拉伸特性是非常重要的。 3．2漿紗剛度 在織機上的經(jīng)紗片中．各經(jīng)紗的拉伸剛度、伸長和線密度不同，各經(jīng)紗承受力分布是不均勻的，其中剛度較大的經(jīng)紗承擔較大的負荷，因而這些紗比較容易斷裂。 Rajeshzai研究了棉經(jīng)紗的拉伸疲勞特性，他發(fā)現(xiàn)漿紗初始模量受漿料種類、上漿率和短纖維含量的影響。初始模量的改變是很重要的．因為初始階段紗線變形的改變對確定漿紗可織性起著重要作用。他還指出，漿紗蠕變對漿紗可織性有較大影響。 3．3落物、漿料粘著力和漿膜強度 Vidyarthi從大量工廠和實驗室測試結果發(fā)現(xiàn)．漿紗拉伸特性與經(jīng)紗可織性間不直接相關?？椩炻湮锖蜐{紗落物與漿紗可織性間相關性也較小(相關系數(shù)為0.33)。同時，漿料粘著力及漿膜強度與漿紗可織性間的相關性也較小。 3．4極端紗出現(xiàn)的頻率 由于紗線結構不均勻和疵點頻率不同，各經(jīng)紗的疲勞壽命相當分散。疲勞壽命的極端值(強力最低、壽命最短)在預測漿紗可織性時非常重要。因而，具有這種極端值的紗線的頻率是一很好的可織性指標。 在漿紗承受耐磨過程中．會產(chǎn)生新的弱節(jié)，因而低強力／伸長的紗線出現(xiàn)的頻率較高．這一現(xiàn)象在低CSP值紗線中更為嚴重。 3．5漿液浸透率和被覆率 上漿率固定且定量上漿時．測試漿料在紗線內(nèi)部和周圍的分布情況是很重要的。漿料質(zhì)量用兩個參數(shù)表示，即漿料浸透率和被覆率。漿料被覆率一般用漿膜完整度來表征，即測試漿膜環(huán)繞紗線圓周的總角度，完全環(huán)繞時為360°。漿料浸透率是指漿料浸透到紗線內(nèi)部的深度與紗線半徑之比的百分率。 Adams發(fā)現(xiàn)了一個令人費解的現(xiàn)象，即在4個測試樣本中，2號樣本漿紗具有最高的耐磨性、強度和伸長。3號樣本漿紗的強度不及原紗強度，并且斷裂伸長在4個樣本中也是最低的。但3號樣本漿紗的實際織造效率最好(90.2％)．2號樣本漿紗的實際織造效率最差(51．5％)。他利用掃描電鏡發(fā)現(xiàn)．3號樣本漿紗主要是被覆上漿，浸透很少，但2號樣本漿紗主要是浸透上漿，被覆很少。故高浸透低被覆上漿時會導致經(jīng)紗發(fā)硬．進而可織性不好。 4 經(jīng)紗織造斷頭率的預測方法 預測經(jīng)紗斷頭率的方法可分為三大類：實驗方法、統(tǒng)計方法和儀器方法。三類方法中，目前普遍采用的是儀器方法。 4．1實驗方法 所謂實驗方法．就是在實驗室進行標準實驗。該方法的測試結果難于與實際織造效果相符合。Aggarwal發(fā)現(xiàn)經(jīng)紗質(zhì)量和經(jīng)緯紗密度與經(jīng)紗織造斷頭率間有很好的相關性，建立了原紗品質(zhì)支數(shù)與經(jīng)紗織造斷頭間的回歸模型．模型中考慮了經(jīng)緯紗密度。使用該模型的實際預測效果較好。 4．2統(tǒng)計方法 所謂統(tǒng)計方法，就是采用統(tǒng)計學的方法．推定疲勞壽命循環(huán)次數(shù)的分布特征。該方法一般與儀器方法結合使用。由于紗線上疵點出現(xiàn)頻率不同和紗線結構不均勻一致，疲勞壽命數(shù)據(jù)的分散性很大。正因如此，了解疲勞壽命的統(tǒng)計分布規(guī)律是非常必要的。 疲勞壽命很少服從正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布．而較好地服從威布爾分布。但威布爾本人同時指出，盡管疲勞壽命分布的中間區(qū)域很好地服從威布爾分布，但兩端偏差較大．另外壽命分布一般是不對稱的，為此．威布爾分布不能可靠地用于預測經(jīng)紗斷頭率。 4．3儀器方法 各種模擬實際織造效果的耐磨儀相繼被研制出來，如CTA耐磨儀(Cyclic Tensile Abrade)、Zweigle耐磨儀、Reatlinger Webtester耐磨儀等。在這些儀器中．漿紗片將承受循環(huán)彎曲和磨損，磨損包括紗線之間、紗線與金屬間(綜絲和剛筘等)。CTA耐磨儀測試的疲勞壽命與實際經(jīng)紗斷頭率具有好的相關性。不論是原紗，還是漿紗，Zweigle耐磨儀和CTA耐磨儀測試的磨損壽命均服從對數(shù)正態(tài)分布。但是．這兩種耐磨儀的測試結果之間的相關性非常差。對于CTA耐磨儀，漿紗的疲勞壽命的均值及初期斷裂值與經(jīng)紗織造斷頭之間具有合適的相關性。 Rajeshzai使用Sulzel Ruti Webster 耐磨儀測試了漿紗的拉伸疲勞壽命，該儀器使經(jīng)紗承受循環(huán)伸長和磨損作用。他發(fā)現(xiàn)，漿紗疲勞壽命符合三參數(shù)威布爾分布．并且是雙峰的，沒有出現(xiàn)其他研究者所發(fā)現(xiàn)的單峰威布爾分布情況。使用疲勞壽命的中值或平均值表征漿紗的疲勞特性，有時會得到錯誤的結論．因為其分布遠遠偏離正態(tài)分布．而是服從三參數(shù)威布爾分布。 5結語 綜上所述，因為影響漿紗可織性的因素繁多以及經(jīng)紗斷裂機理非常復雜．到目前為止，尚未找到較為完善的評價漿紗可織性的指標體系，正因如此，縱使采用神經(jīng)網(wǎng)絡等較為先進的預測技術．也難于準確預測經(jīng)紗織造斷頭率。另外，目前所使用的一些評價漿紗可織性指標之間存在很大的相關性，應深入研究這些指標間的相互關系，以大大精簡評價指標的數(shù)量，使其能順利地在紡織企業(yè)中被推廣應用。 目前使用的評價漿紗可織性的儀器．只是簡單模擬了拉伸、摩擦及磨損等一些織造條件．沒有模擬打緯等影響可織性的關鍵因素，故這些儀器被稱為耐磨儀。非常希望紡織科研人員和紡織儀器廠聯(lián)合研制與織造條件完全一致的漿紗可織性評價儀，這樣不僅可實現(xiàn)準確預測經(jīng)紗織造斷頭率，還有利于完善漿紗可織性指標體系。