1 總牽伸倍數和紡紗速度對紗線結構和性能的影響
噴氣紡是最具發展前景的新型紡紗技術之一。它紡制的所謂包纏紗是由外部的包纏纖維纏繞于平行芯纖維形成的。噴氣紡紗機的類型有單噴嘴型（如東麗AJS）和雙噴嘴型（如MJS），后者在紡織工業中的應用更為廣泛。噴氣紡紗機能以高達400 m／min的速度紡制細特紗，與環錠紡和轉杯紡系統相比具有相當的競爭力。但由于噴氣紗織物手感較為粗糙，故該技術并沒有被普遍采用。
噴氣紡是一項新的技術發明，因此，研究不同紡紗條件和工藝參數對噴氣紗結構和性能的影響很有必要。大量文章僅對機器的總體變量進行研究，但在總牽伸倍數對噴氣紡腈綸紗的結構和性能影響方面的研究不多。此外，紡紗速度也是影響紗線結構和性能的重要因素。本文研究了噴氣紡腈綸紗的總牽伸倍數和紡紗速度對紗線結構和性能的影響，并給出了研究結果。
2 原料和方法
以腈綸纖維（51mm×1.5d）為原料，以不同的紡紗速度和總牽伸倍數，在村田MJS-802噴氣紡紗機上紡制14.76 tex的噴氣紗。在18組試驗中，一批試樣保持后區牽伸倍數不變，為4.85，而改變總牽伸倍數。另一批試樣保持主牽伸倍數不變，為44.87，而改變后區牽伸倍數。噴氣紡紗前的準備工序包括在MMC梳棉機上梳棉和Laksh．mi Rieter D02S并條機上的三道并條工序。熟條的線密度作相應調整，以符合在噴氣紡紗機上要求的牽伸倍數，分別為150，175，200。在開清階段混入約占總重1％的有色纖維作為示蹤纖維。試樣的紡紗參數見表1。
取500 mm長的試樣、200 mm／min的伸長率，在Instron強力試驗機上測得紗線強度和斷裂伸長；紗線不勻率和紗疵數在Uster均勻度試驗機上測試；撓曲剛度采用圈狀法在一臺重量加權的環錠紗硬挺度試驗機上測試；長度≥3mm的毛羽在Zweigle毛羽測試機上測出。紗線耐磨性通過一臺Universal磨損儀測出。紗線直徑、纖維長度和芯纖維及包纏纖維的數量則是通過研究連續紗線長度內的100根示蹤纖維的位置觀測得出。
3 結果和討論
表2表明隨著紡紗速度的提高，芯纖維和包纏纖維的長度增加。高速紡紗時，前羅拉鉗口處的氣流造成邊緣紗線脫離主纖維束，從而使纖維自由端形成更長的包纏纖維。同時還觀察得出：每mm包纏紗圈數隨紡紗速度的提高而減少。紡紗速度提高，包纏纖維增長，因此每mm紗圈數減少。從表2還可以看出：隨著紡紗速度的提高，包纏纖維的數量增多而芯纖維的數量減少。
紡紗速度的提高，以及前羅拉速度的加快使得邊緣纖維被更好地分離，導致出現更多的邊緣纖維，由此產生更多的包纏纖維。高速紡紗還會引起氣圈作用，造成更多的纖維脫離主纖維束，增加了包纏纖維的百分比。
表3表明紗線覆蓋系數起先隨紡紗速度增至190m／min而增加，接著又隨紡紗速度的繼續提高而減小。開始時紗線覆蓋系數隨紡紗速度增至190m／min而增加，可能是由于更多邊緣纖維的形成使包纏纖維的數量增加。但是紡紗速度增至190 m／min以上后，每mm紗圈數減少，因此出現了更多芯纖維暴露的紗線結構。同樣，紡紗速度對紡紗三角區的紡紗張力也大有影響。
Grosberg等發表的文章認為：紡紗速度提高，當紗線張力較低時會形成氣圈。低張力時氣圈會增大，紡紗區的低張力導致紗線結構的緊密度減小。本文的研究表明：紡紗速度改變時，紗線直徑隨之變化的趨勢也支持這個假說。表3顯示了紡紗速度對紗線張力特性的顯著影響。由表可知：當紡紗速度達到190 m／min時，紗線強度最大。隨著紡紗速度繼續提高到190m／min以上時，紗線強度降低。紗線強度增大是因為紡紗速度的提高使包纏纖維數量增加，纖維長度增加，紗線覆蓋系數提高。紡紗速度繼續增至190 m／min以上后紗線強度減小是因為單位長度中包纏纖維的減少、紗線覆蓋系數減小。
隨著紡紗速度的提高，紗線斷裂伸長不斷增加，然而，紗線強度、紗線覆2.78蓋系數等先是增大再為減小。因此，對紗線斷裂伸長變化趨勢的解釋是關鍵。因為噴氣紗由平3.81行（或幾乎平行）的芯纖維及連續（或間斷）的均勻（或不勻）的包纏纖維組成，除了產生滑移外，紗芯伸長變化的可能性很小。在外力作用下，如果包纏纖維斷裂或是位置調整而夾持不住紗芯，紗芯就會產生滑移。因此開始時斷裂伸長的增加可能是由于紗線覆蓋系數增大，約束了紗線運動。這樣紗線變長，紗線的斷裂伸長繼續增加可能是由于紗線形成的重新調整過程的開始，直到紗線完全斷裂為止。
表3顯示了紗線撓曲剛度和耐磨性隨著紡紗速度的提高先是增大，后隨著紡紗速度的繼續提高而減小。撓曲剛度與紗線在彎曲中運動的自由程度緊密相關。隨紡紗速度提高并增至190m／min時，紗線覆蓋系數增大，紗線結構緊密度增加；這樣，紗線在彎曲中的運動受阻，從而導致撓曲剛度增大。紡紗速度繼續增至190 m／rain以上后，紗線的緊密度降低，運動變得自由，紗線也更易彎曲，所以紡紗速度很高時撓曲剛度減小。開始時耐磨度增加可能是由于紗線的結構緊密。因為緊密的紗線結構延遲了磨損時芯纖維的暴露，這樣需要更多的循環次數才能使紗線斷裂。但速度很高時，因為紗線覆蓋系數變小，表層纖維極易磨損掉，這樣芯纖維很容易暴露而成為磨損表面。因此，紡紗速度繼續提高時，耐磨度降低。
表4表明了紡紗速度對每200 m紗線長度中突出長度大于3mm的纖維個數的影響。觀察得出：隨著紡紗速度的提高，毛羽數急劇增加。當速度增至對加捻運動產生影響時，更多的纖維從中心纖維束中脫離，從而產生更多的突出端。這種纖維接著就形成了毛羽。由表4可看出：紡紗速度的提高使紡制的紗線變細，但同時惡化了條干均勻度。這是因為紡紗速度提高，前羅拉轉速增加，氣流浮動加劇了對前羅拉后部纖維的干擾。另外可以看出：盡管單項紗疵指標，即千米細節、粗節和棉結數與不勻率u％值遵循不同的變化趨勢，但總紗疵與不勻率U％值的變化趨勢一致。
4 總牽伸倍數的影響
本文的研究表明：在分別保持后區牽伸和主牽伸倍數不變的兩組試驗中，總牽伸倍數對紗線結構和性能的影響相似。表2顯示了纖維長度隨總牽伸倍數的增加而增加，總牽伸倍數高能夠很好地拉伸纖維，產生高質量的纖維定向，從而增加了纖維長度。每mm紗圈數隨總牽伸倍數的增加而減少，這也是因為包纏纖維長度的增加。總牽伸倍數增加，芯纖維的數量減少，而包纏纖維的數量增多。牽伸倍數高時，由于喂入條子的厚度增加，牽伸區的纖維分布大。這有助于邊緣纖維的形成，從而產生更多的包纏纖維。
Chasmawala等的觀點也支持了這個發現。表3顯示隨總牽伸倍數由150增至200，紗線覆蓋系數增大。這是因為高倍牽伸形成更多的包纏纖維，增大了對平行芯纖維的徑向壓力，從而形成更為緊密的紗線結構。同時，高倍牽伸時芯纖維排列更加整齊，這也增加了紗線覆蓋系數。總牽伸倍數對紗線強度有明顯的影響。從表3可明顯看出：紗線強度隨總牽伸倍數的增加呈現增大趨勢。隨著牽伸倍數增加，芯纖維的數量減少，而包纏纖維的數量增多。因為在噴氣紡中，芯纖維沒有有效的移動，為了承受外部載荷，內層纖維摩擦所需的橫向力來自包纏纖維。橫向力隨著包纏纖維的增多而增大，所以在高倍牽伸時，紗線強度增大。同樣，因為高倍牽伸時纖維長度增加，內層纖維摩擦力增大，承載時對滑移運動產生更大的阻力。紗線覆蓋系數隨牽伸倍數的增大而增大，這也符合以上強度的變化趨勢。至于紗線的斷裂伸長，隨總牽伸倍數的變化也表現出了不同的數值。觀察得出：高牽伸倍數使斷裂伸長值變大。紗線斷裂伸長變化的這種現象也可由上述因素來解釋。
表3顯示撓曲剛度隨總牽伸倍數的增加而增加。隨著形成包纏纖維數量的增加及頭端自由纖維伸長（即包纏纖維的長度伸長），內層纖維的抱合力增大，芯纖維所受橫向力增大，約束了芯纖維的自由運動并增加了紗線的撓曲剛度。紗線耐磨度隨總牽伸倍數的增加呈增大趨勢。包纏纖維數量和長度的增加形成了更為緊密的紗線結構，并在磨損中覆蓋住芯纖維，使紗線耐磨度增大。
隨著總牽伸倍數增至175，紗線毛羽先是增多，后隨著牽伸的繼續增大，即表4中總牽伸倍數變化而保持后區牽伸倍數不變時，紗線毛羽減少。前半時期紗線毛羽的增多可能是由于有更多的包纏纖維形成。但隨著包纏纖維數量上升至一定值以上時，它們包住了紗線，阻礙了紗線末端的突出，從而減少了毛羽。在總牽伸倍數變化而保持主牽伸倍數不變時，紗線毛羽不斷減少。這可能是因為包纏纖維產生了更好的束縛效果。
表4顯示不勻率U％和紗疵隨總牽伸倍數的增加而增加。牽伸倍數增大后，因為喂人條子厚度增加，自輸出羅拉輸出的纖維分布更寬。在主牽伸區的邊緣或外表纖維產生了不確定或未受控制的運動，導致不勻率增大。高倍牽伸產生包纏纖維的數量增加對紗線不勻的不利影響還體現在它加劇了紗線短片段不勻率的形成。另外觀察得出總紗疵和不勻率U％值具有相同的變化趨勢。
5 結論
（1）隨著總牽伸倍數和紡紗速度的提高，纖維長度增加，而每mm紗圈數與上述參數呈相反的變化趨勢。
（2）隨著總牽伸倍數和紡紗速度的提高，芯纖維數量減少，而包纏纖維數量增加。
（3）紡紗速度從170 m／min增至190 m／min時，紗線覆蓋系數增大，然后隨紡紗速度的繼續增大而減小；紗線覆蓋系數隨著總牽伸倍數的增加而不斷減小。
（4）紗線強度、撓曲剛度和耐磨度與紗線覆蓋系數有直接關系。
（5）提高紡紗速度和增大總牽伸倍數導致紗線斷裂伸長增加。
（6）提高紡紗速度和總牽伸倍數對條干均勻度的削弱作用很小。紗線毛羽隨紡紗速度的提高而增多。
設置最佳組合的噴氣紡機參數，能獲得具備一些優良特性和較少不利性能的紗線。這些參數可以根據MJS紗線的最終用途來選擇。
