假捻变形丝的加工特点与应用

假捻变形丝是弹力丝的一个大品种。弹力丝是一种长丝变形纱，是以长丝为原料，利用纤维的热塑性，经过变形和热定型而制得的高度卷曲蓬松的新型纱。

（一）假捻变形丝的生产原理

传统的假捻变形丝是以拉伸加捻丝为原丝，在弹力丝机上经定型、解捻而得，即加捻、热定型、解捻三个过程分开进行，操作工序多，速度慢。近年来发展了假捻连续工艺，将拉伸和假捻变形连续进行，简称DTY法。

1.加捻-热定型-解捻变形过程分析用假捻法生产高弹丝的过程包括三个基本步骤，即对复丝加上高捻度、热定型和解捻。

加捻复丝时，单丝从复丝中心到表面的应力逐渐增大，表面上的丝受到的应力最大，而位于丝束中心的单丝，只受到垂直于丝轴平面的扭矩作用。但各根单丝并不局限于一个固定不变的位置，在径向力的作用下，它们的位置发生变化，因此在加捻复丝时，各根单丝所受的变形大致相同。

加捻后的复丝在内应力的作用下有退捻趋势。加捻复丝经热处理，其结构被定型，加捻引起的内应力被消除，使丝达到平衡状态。

加捻复丝在解捻时，各根单丝可回到原始状态，但它们在加捻时形成的螺旋形结构已经由热处理而定型，并保存下来。然而，由解捻作用对加捻复丝施加反方向扭矩时，会使各单丝产生内应力。加捻热定型后的解捻结果，使长丝纱各单丝呈正反螺旋状交替排列的空间螺旋弹簧形弯曲状态，从而使复丝直径增大，蓬松度提高。由于形成的螺旋可被拉直，故变形丝在负荷下有很大的伸长形变。当外界负荷去除时，由于内应力作用又使各单丝回复到初始螺旋状弯曲状态。

图2-28　假捻模型

2.假捻加工原理假捻模型见图2-28。当固定丝的一端，使另一端旋转时，则可实现丝条的加捻加工。若固定丝的两端，握持住丝条中部并加以旋转，则以握持点为界，在握持点上、下两端的丝条得到捻向相反而捻数相等的捻度（n和n），而在整根丝上的捻度为零，此种状态在动力学上称为假捻。如果丝条以一定速度v运行，则在握持点以前的捻数为n/v，在握持点以后，以相反捻向（n/v）移动。因此，在握持点以后区域内的捻数为零。

现代假捻的握持方法多采用摩擦式假捻器，常用三轴重叠盘，把丝直接压在数组圆盘的外表面上。由于圆盘的高速旋转，借助其摩擦力使丝条加捻。在假捻器上方，丝被加捻；而在假捻器下方，丝被解捻。

在假捻机构的加捻区域内（进丝侧）配置加热器，便可使加捻-热定型-解捻三个基本工序连续化。

图2-29　假捻变形工艺流程及其相应的纤维表观形态示意图

1-预取向丝（POY）　2-张力器　3-喂入辊　4-第一加热器　5-假捻转子　6-传送辊　7-第二加热器　8-卷绕辊　9-低弹丝　10-卷绕筒子

（二）聚酯低弹丝的生产工艺

1.假捻变形工艺流程依聚酯假捻变形丝的用途，一般只需对其做低弹加工。生产聚酯低弹丝的假捻变形工艺流程如图2-29所示。

聚酯低弹丝的生产采用装有两段加热器的假捻变形机。原丝POY通过张力器进入喂入辊，并在喂入辊和传送辊之间，借助第一段热板加热进行拉伸，同时穿过高速旋转的假捻器。由于捻度的迅速传递，原丝在喂入辊和假捻器之间被加捻变形，而在假捻器和传送器之间被解捻，再在局部松弛下进入第二加热器定型，从而获得所要求的卷曲弹性和蓬松性。

在上述流程中，拉伸和变形在同一区域内同时完成，故称为内拉伸变形工艺。

在第一加热器之后一般装有冷却板，使加捻热定型后的变形丝冷却至玻璃化温度（Tg）以下，再进行解捻，以保证解捻后的丝条呈卷曲状态。

第二加热器的作用是使变形丝进一步热定型，使变形时产生的部分内应力松弛，消除非常弱的卷曲，同时降低热收缩率，以得到弹性回复率较低的低弹丝。(www.xing528.com)

2.假捻变形工艺条件

（1）变形和定型温度：变形和定型温度应根据所要求的变形纱的性质、原丝线密度、热定型箱长度和纱的运行速度等决定。因丝条与加热面直接接触，所以温度的控制很重要，通常为190～220℃。温度过低，丝变形不良，缺乏弹性；温度升高，变形丝蓬松性好，收缩潜力大，但手感粗糙，强伸度和韧性受到影响。定型加热箱一般为非接触式空气加热，定型温度主要视变形纱的弹性而定，通常为180～220℃。若要求变形纱的弹性较高时，定型温度较变形温度为低；反之，则定型温度比变形温度高。要求各部位温差必须控制在±1℃。

（2）加热时间和冷却时间：加热时间和丝的线密度、丝速和加热温度等有关。加热时间过长会产生毛丝、断头，并使纱发黄；加热时间过短，变形和热定型效果不良。通常控制加热时间为0.4～0.6s。在假捻过程中，还应有适当的冷却时间，当假捻丝速度为100m/min左右时，冷却时间通常控制在0.1s，冷却长度约为变形加热器的1/3；若丝条输出速度在300m/min以上时，就必须采用强制冷却（水、空气为冷却介质），使丝条冷却温度在玻璃化温度以下。

（3）假捻张力：丝条的张力，尤其是假捻器前后丝条的张力波动或张力控制不当，不仅影响操作，而且还影响弹力丝的质量，使丝条染色均匀性发生较大差异。

加捻张力的大小与输出辊接触点、假捻器表面粗糙度、热板的弧度、超喂率等密切相关。

解捻张力应大于加捻张力。若解捻张力太低，捻度在假捻器下方不能全部消除，使单丝粘在一起形成紧点，影响丝的蓬松性。若解捻张力过大，则会导致丝条在假捻器下方呈松散状态而形成毛丝。

假捻张力影响丝束与摩擦盘的接触压力，张力过低则接触不良，假捻数下降，卷曲性能差；张力过高则易产生毛丝和断头。解捻和加捻张力与线密度的关系见表2-12。张力的调整可通过拉伸比R、丝的速度v及摩擦盘的圆周速度与丝条通过摩擦盘速度之比（D/Y）来控制调节。

表2-12　假捻张力和解捻张力设计与原丝线密度的关系

（4）假捻度：假捻度是直接影响丝条卷曲效果的重要因素。假捻度为假捻器的计算转速（r/min）与假捻机中输出辊表面线速度（m/min）之比。随着假捻度的增加，丝条卷曲伸长率增大而强度有所下降。

假捻度的大小主要取决于变形纱的使用要求和原丝线密度，通常线密度越小，捻度就越高。假捻度可由以下经验公式近似计算：

式中：T为假捻度，捻/m；α为捻度系数（α=0.85～1.0）；Tt为线密度，tex。

通常原丝线密度与假捻度的对应关系见表2-13。

表2-13　原丝线密度与假捻度的对应关系

（5）超喂率：在假捻时通常都要采用超喂，即超喂率大于0；若超喂率为0时称为等喂；而超喂率小于0时称为欠喂。当假捻度相同时，变形区超喂率越小，卷曲伸长率越高，这是由于低弹丝在受到短时间的张力后，使其膨体性有所改善。通常在生产允许范围内，使张力偏于上限，以使丝条性能与外观得到改善，一般超喂在10%～20%，其中变形超喂对假捻影响较大。当假捻度为2300捻/m时，变形超喂率为6.9%。热定型区超喂率越大，丝条所形成的螺旋形线圈和轴向所成夹角也越大，在这种情况下定型丝条的卷曲伸长就越大。

图2-30　SDS-600型拉伸变形机

1-第一热箱　2-喂入辊　3-消音罩　4，7-吸丝管　5-卷绕丝　6-原丝筒子架　8-上油辊　9-探丝器　10-第一拉伸辊　11-第二热箱　12-第二拉伸辊　13-假捻器　14-冷却板

（三）假捻变形机

假捻变形机又称DTY机，世界各大公司制造的DTY机型号繁多且各具特色，但基本结构相似。基本组成均有原丝筒子架、拉伸和输送辊、变形和定型加热箱、冷却板、假捻器、吹风和排风装置、卷绕装置等，有的还附有吹络装置。拉伸变形机结构如图2-30所示。