基于电磁波快速定形的羊毛纱线分析

　　2.3  传统定捻方式的特点
　　毛纤维在并合、梳理和牵伸过程中，因反复受力和摩擦产生了静电，在场内部分子结构的不平衡；加捻使纱线存在内应力。这些对以后的加工和产品的质量均会产生不良影响。为了迅速恢复由于加工而损失的纤维弹性，消除羊毛内部的应力不平衡状态和静电现象，需要将毛纱进行存放和蒸纱。传统定捻的方法主要有自然定捻法、给湿房定捻法和真空蒸纱法。

　　2.3.1  自然定捻法
　　纤维材料受外力作用而产生一定变形，则纤维材料内的应力随时间的增加而逐渐减小的现象称为应力松弛。纤维材料的应力松弛是由于纤维发生变形时具有内应力，使大分子逐渐重新排列，在此过程中部分大分子链段间产生相对滑移，逐渐达到新的平衡位置，形成新的结合点，从而使内应力逐渐减小。所以只要将毛纱存放一定时间，毛纱从高湿的空气中自然吸湿平衡，就可达到定捻的目的。但此法需要增加毛纱的储存量，这样会增加流通资金，增加车间的占地面积，也会增加生产周期。此法不适合现代纺织生产的节奏。

　　2.3.2  给湿房定捻法
　　毛纱插在纱板上送进给湿房，给湿房内装有蒸汽管，喷射蒸汽，其温度为85 ℃，蒸汽时间45 min，相对湿度接近饱和，保湿时间2 h。注意不要将蒸汽直接喷到纱线上。

　　2.3.3  真空蒸纱
　　真空蒸纱法简单，但纱线会存在水珠斑点，会造成染色不匀。本白毛纱丝光后蒸纱，色有泛黄的现象，内外层存在不匀的现象。条染后纱条蒸纱有沾色现象。蒸纱后毛纱至少存放8 h以上，使内外层纱回潮一致，如果回潮率不匀，织造时会产生吊经吊纬。能耗大，加工的量少时越发不经济。
介于此，定捻技术由机外注入蒸汽(直接蒸纱)发展到由机内直接产生蒸汽(间接蒸纱)。直接式蒸纱机的结构简单，蒸汽温度不易控制，蒸汽多为过热蒸汽、饱和蒸汽和湿蒸汽的混合体，蒸纱效果不均匀。间接式蒸纱技术的特点是采用100 ％饱和蒸汽，蒸汽温度可调范围大(60 ～ 140 ℃)；蒸汽渗透性强，不产生冷凝水；不需外供蒸汽。用间接式蒸纱机蒸毛纱可以提高毛纱的强力、断裂伸长，减少毛羽，对毛纱的加工性能有积极影响。间接式蒸纱可以精确控制温度和毛纱回潮率；且由于蒸汽为饱和蒸汽，因而渗透性强，可以对强捻纱进行定捻。因此，用间接式蒸纱机处理毛纱可以明显提高织机效率。间接式蒸纱机处理的毛纱加湿均匀，纱线不易泛黄，蒸纱效果均匀一致。

　　2.4  蒸纱工艺的应用
　　蒸纱的主要目的是通过蒸汽对毛纱进行湿热处理，以稳定捻回；消除静电及内应力；恢复羊毛疲劳、光泽和弹性；特别是汽蒸定捻能够缩短毛条、粗纱和细纱的存放时间，减少纱疵、织疵及断头，促进上色，改善光泽和手感。对针织用纱蒸纱还可减少纬斜现象。毛织物是高档产品，所以现在毛纱无论经纱还是纬纱，无论低捻还是高捻一般都要进行蒸纱。
　　国外非常重视蒸纱这道工序。国外蒸纱机中有的采用了冷却空气装置，可以在蒸纱结束后，对蒸锅内空气降温，防止热纱出锅结冷凝水打湿表纱。多数国外设备采用了防冷凝水装置，生产过程中基本不会产生冷凝水 。传统定捻虽简单、方便，但均有耗时、耗能、不均匀快捷等不足。

　　3 电磁波定捻

　　3.1  电磁波的特性及其应用
　　传统蒸纱工艺中，通过饱和蒸汽携带热量由外向内对纺织材料进行作用，加热速度慢，所需时间长。电磁波具有波粒二象性，作用时通过电磁波把能量传播到物体内部，使作用对象内部产生热量。在湿热条件下，电磁波使纤维大分子运动能力增强，热能又使得氢键活泼，使大分子重排，应力松弛，冷却以后形态趋于稳定，产生定形效果。
微波加热和干燥的主要特性：
　　(1)加热所需时间短
　　以热传导方式加热，要使一般的绝缘材料温度升高，一般需要很长时间，加热时，材料的外表温度要比中心温度高很多，热量传到中心需要一定的时间，要使中心温度升高，必须提高加热源的功率。这样材料从外到内的温度梯度增大，材料表面易被烧焦。而微波加热，是利用被加热材料本身作为发热体而进行内部加热，能把内部温度迅速提高，加热所需时间短。
　　(2)加热均匀性好
　　微波加热是由材料本身发热，内外同时发热，故加热比较均匀，而且对于含水不均匀的物体，有自动调节温度平衡的作用。由于水吸收微波的能力很强，材料中含水少的部分吸收微波能较少，含水较多的部分吸收微波能较多，而水分的蒸发也显著，这样可以实现均匀加热。
　　(3)加热易于瞬时控制
微波加热惯性小，可以立即升温，在微波去除后，不会有余热现象，这样有利于对微波加热过程的自动控制。
　　(4)选择性吸收
　　某些材料容易吸收微波，另一些材料则不易吸收，这种特性也有利于微波加热，如水极容易吸收微波而蒸发，所以就可以利用此原理进行材料的烘干。
　　(5)高效率
　　微波加热设备虽然在电源及电子管本身要消耗一部分能量，但由于加热是以材料本身开始，基本上不辐射散热，所以加热效率高。
　　(6)微波的快捷很适合毛纺织品的加工
　　毛织品的加工属于多品种、少批量、生产周期短、产品质量要求高，所需时间长。电磁波是一种短波，具有很强的穿透性(一般为十几到几十厘米)，纱线内外层的水和纤维同时吸收电磁波能量，作用速度快，所需时间大大缩短。由于电磁波作用的特性，一般无需对纱线进行调湿即能完成定形处理。

　　3.2  电磁波定形装置
快速定形装置是利用电磁感应的原理，在一定的交变电场产生的磁感应强度能够保证磁控管起振的前提下，根据磁控管的作用曲线图，在磁控管正常工作范围内，通过调节输入的电压来调节磁控管输出功率，根据腔体大小使输出功率范围为200 ～ 2 000 W。
　　目前正在研制的YK01型快速定形装置主要由磁控管、波导管、电磁波作用区、炉门、直流电源、冷却系统、控制系统、外壳等组成。电磁波系统的心脏是磁控管，即电磁波发生器，其作用是将电能转化为电磁波能，接通电源后，交变电流经过变压器，一方面在次级(副线圈)产生交变电流对磁控管灯丝加热，同时在次级(副线圈)产生高压经整流加到磁控管的阴、阳两极之间，使磁控管产生高频能量的电磁波即电磁波。磁控管通过天线向波导管发射电磁波，电磁波在波导管内经过多次反射后，再传输到作用区(炉腔)。
　　3.3  国内外研究情况
　　对于电磁波技术在纺织工业中的应用，目前国内外均已有过相关研究。上世纪70年代美国学者Smith-RB、Minaee-B曾做过电磁波对纱线的热作用的论述，法国学者Chabert-J做过电磁波系统对各种纺织纤维的热处理作用方面的研究；美国学者Haggag-K曾于上世纪90年代初研究过电磁波对染色棉烘燥处理的效果；2001年捷克学者 M.R.Badrossamay曾做过电磁波在前处理中的应用方面的研究；2003年印度学者Sreenivasa、Itagi-MR等人曾研究过电磁波技术在棉/蚕丝混纺织物染色中的应用。但电磁波技术在纺织行业真正工业化的应用还不多，多数仅限于学术上的探讨。
　　1988年上海第八棉纺织厂曾申请过微波定捻系统专利(申请号：88217588)，但该专利装置由于当时的技术局限,主要的着眼点在于其纱线传输装置的连续性，并没有关于微波系统的更深层次研究，更没有微波输出功率调节系统。
　　4  结语
　　为顺应市场的发展，探索一种羊毛纱线快速定捻的方法非常必要。采用电磁波对毛纱定捻是一条很好的途径。
　　(1)为顺应织物轻薄化的发展趋势，羊毛毛纱定捻的重要性日趋突现；
　　(2)快速定捻能很好适应毛纺制品市场变化机制；
　　(3)快速定捻节能、环保、充分发挥了毛纤维的优良特性，增加产品的附加值，提高了产品的竞争能力。

参考文献略