CN113295555A - 一种纱线材料扭结指数测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纱线材料扭结指数测试装置及测试方法，其包括门型框架、设置在门型框架顶部的夹持器、用于待测纱线送料的第一送料机构、用于低模量弹力长丝送料的第二送料机构以及用于给予待测纱线与低模量弹力长丝向下的张力的夹头，所述门型框架上设有试样长度参考线，所述第一送料机构输送的待测纱线与第二送料机构输送的低模量弹力长丝经由夹持器混合向下延伸至所述试样长度参考线所在位置，且由夹头固定，所述夹头活动设置，通过计数待测纱线与低模量弹力长丝在纱线残留扭矩带动下回转产生的圈数得到纱线的扭结指数，本发明直接测量由残留扭矩产生的纱线回捻数，与测量纱线松弛、自捻扭结的间接测试方法相比，测试原理和表征指标更直接，操作过程简单，可控性好。

Description

一种纱线材料扭结指数测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于纺纱技术领域，具体涉及一种纱线材料扭结指数测试装置及测试方法。

背景技术

纱线是由纤维组成的线状连续集合体，由连续长丝(如蚕丝、化纤长丝)组成的纱线称为长丝纱，由短纤维(如棉、麻、毛纤维)组成的纱线称为短纤纱，由长丝和短纤维共同组成的纱线称为长丝/短纤复合纱，广义上来讲，纱线还包括由两根及以上长丝纱、短纤纱经合股加捻、包缠复合等加工而制成的多股纱线。在纱线的生产加工过程中，为了赋予纱线一定的机械物理性质，或提高纱线的可加工性，一般都要经过“加捻”加工，如短纤纱要通过加捻增加纤维间摩擦力因而具有一定的强力、弹性等机械性能，多根单丝组成的长丝纱要通过加捻使松散的长丝束抱合在一起，避免织造准备与织造时散乱而无法正常加工。

经典的加捻作用，就是通过加捻机构作用的作用纤维束绕轴向回转，平行排列的纤维因纱体的扭转而呈螺旋线状，并因此产生向心压力，使纱体变得更紧密，纤维间摩擦力增大，纱线强力增大。除了这种加捻方法外，还有其它一些广义上的“加捻”技术(不是上述经典意义上的加捻，但因能改变纱线的结构及机械物理性质，也被称为加捻)，比较常用的技术就是“包缠”，如用长丝将牵伸后的短纤维束缠绕起来的平行纺纱技术，利用短纤纱条表面分离出来的纤维端自我缠绕的喷气纺纱技术等，采用的都是包缠“加捻”的方法。

无论采用何种加捻技术，在加捻过程中，纱体中的全部或部分纤维都会产生一定程度的弯曲、扭转、拉伸等变形，并因此产生一定的内应力。内应力有使纱线沿加捻扭转、扭曲作用的反方向扭转的趋势，使纱线的结构具有一定的不稳定性。由于组成纱线的纤维材料是粘性-弹性材料(既有弹性，也有粘性)，随着时间的推移，纱体中纤维的内应力会因不断发生松弛而逐渐减小。但是，如果纤维弹性好(如合成纤维)，纱线所加捻度又比较大，纱线中会长时间残留较大的内应力。纱线中残留内应力形成的扭转力矩，本案称“残留扭矩”，在纱线头端失去握持形成自由端时，会使纱线自由端发生与加捻方向相反的回转。此时，对于经典的扭转加捻，纱线自由端与加捻扭转方向相反的回转即形成“退捻(解捻)”，靠近纱线自由端的纱段捻度减少(纱管上纱线端头处捻度总是小于纱管上其它纱段)；对于包缠结构的纱线，外包缠纱对芯纱的螺旋线状缠绕，也会因外包缠纱的剧烈弯曲变形产生较大的内应力，但残留扭矩导致的纱线自由端的回转，不能使缠绕结构解捻，纱线自由端的回转，只是残留扭矩的释放过程。具有一定残留扭矩的纱线，如果没有形成自由端，当其在一定张力作用下处于张紧状态时，张力会保持残留扭矩的矢量作用在纱线轴向，残留扭矩只会随张力的变化沿纱线轴向调整，而不会破坏纱线的形态与结构。一旦纱线的张力不足以保持纱线的伸直状态，残留扭矩矢量偏离纱线轴向，在产生弯曲变形较大的弱环处，两侧纱段的残留扭矩就会产生耦合效应而将两侧纱段“扭结”在一起，产生“小辫子”(工厂里的俗称)。

一定长度的纱线，两端均被握持(不能发生自由解捻)，在一定张力作用下保持张紧、伸直状态；当一端沿纱线轴向向另一端靠近时，残留扭矩矢量偏斜，纱线会在弱环处发生弯曲并在弯曲点两侧扭转力矩的作用下发生自捻扭结。残留扭矩越大，自捻扭结越严重：发生扭结越早，“小辫子”上的自捻捻度越大。

残留扭矩大的纱线，在张力比较小时即会发生较严重的扭结，使织造准备和织造不能正常进行。残留扭矩大，也会引起针织物线圈及其纵行、横列的歪斜，对于机织物，也会造成经纬纹理的偏斜，影响织物的外观和品质。实际生产中，对于残留扭矩大的纱线，除非经过了较长时间的储存，通过内应力松弛过程消除了绝大部分残留扭矩，必须在织造准备前对纱线进行定捻处理，即通过湿、热作用加速纱线中纤维的内应力松弛，工厂称“蒸纱定捻”。

判断一种纱线是否需要进行定捻加工，以及定捻加工后的纱线的残留扭矩是否能满足后续使用要求，都需要对纱线在残留扭矩作用下产生扭结的程度进行测试分析。

目前，测试纱线残留扭矩大小，判断是否需要定捻加工及定捻加工的效果，或评价采用不同工艺、技术加捻后的纱线结构稳定性，多采用的方法为：模拟纱线逐渐释去轴向张力、松坠过程中发生自捻扭结的情况，并建立指标予以表征。下面分别予以简要介绍：

(1)临界扭结距离法:也称扭结开始长度法。取一定长度L0的纱线，两端握持，呈张紧状态，然后一端静止，另一端向静止端靠近(或两端相向靠近)，当纱线开始发生扭结时，测试两端之间的距离L。L值越小，表示纱线结构越稳定，不易扭结。或构造“捻度稳定度P”指标表征：P＝(1-L/L₀)×100％，P值越大，纱线结构越稳定，不易扭结。可采用机械(一般为改造后的捻度机)控制纱样的预加张力(张紧程度)和纱线两端的靠近速度，提高测试结果的可重复性和可比性。

(2)Snarl(扭结)指数法：又称定捻率法、捻度稳定率法、捻度平衡指数法，取一定长度的纱线，中点处挂一砝码，以确保扭结发生在纱样中点处，纱样由张紧状态一端静止一端靠近，或两端相向靠近，由于中点砝码的作用，纱样在中点处发生扭结，当纱样开始扭结时，或两端靠近至一定距离时(称开口线圈法)，或两端完全靠近在一起时(称闭口线圈法)，测试扭结段的自捻回捻数(扭结捻回数)，也有测量扭结段的长度，扭结段捻回数越多、扭结段长度越短，表明纱线中残留扭矩越大，结构越不稳定，易扭结。也有文献中将捻度机进行简单改造用于控制预加张力大小及两端的接近距离。

上述两种方法扭结段的回捻数测定，可采用人工计数法，也可将扭结段剪下，用捻度机进行测试(适合于闭口线圈法)；也有采用带有闪光片的中点砝码，扭结段的自捻捻回数采用光电计数器计数。

已废止标准FZ/T 01056—1999单根纱线定捻效果的测定方法，和现行相关标准GB/T 7960.6-2013增强材料纱线试验方法第6部分：捻度平衡指数的测定(ISO 3343：2010Reinforcement yarns-Determination of twist balance index，IDT)，均采用开口线圈法，全手工操作，前者采用临界扭结距离和扭结捻回数指标表征纱线的结构或捻度稳定性，后者仅采用扭结捻回数判断纱线是否可以顺利进行织造加工(不会在加工中产生扭结)。

(3)自由退捻法：取一定长度的纱样，一端握持，一端自由退捻至稳定状态，再用捻度机测试剩余捻度。用退捻前后纱线的捻度的变化率表示纱线的捻度稳定性，变化率越小，表明纱线中残留扭矩越小，结构越稳定，越不容易扭结。

而现有技术中，主要采用模拟纱线逐渐释去轴向张力、松坠过程中发生自捻扭结的过程，利用扭结开始长度以及开口或闭口线圈上形成的扭结捻回数表征纱线中残留扭矩的大小(结构/捻度稳定性)。由于纱线在垂直于轴线方向发生扭结受诸多因素影响，导致测试结果可重复性和可靠性均较差。影响扭结开始长度和扭结捻回数的主要因素包括：试样长度、纱样中的弱环、纱样预加张力大小、两握持点的靠近速度、握持点靠近过程中的抖动/振动程度(有文献中提到，即使是操作者的微弱呼吸，也对纱样开始扭结发生产生影响)等。纱样扭结的发生位置存在一定的随机性，但发生在弱环处(一般为细节处)的概率大，试样上是否存在较明显的弱环以及弱环在纱样上的位置，对测试结果影响大。通过在纱样中点悬挂砝码，可控制扭结同一发生在纱样的中点处，但砝码的重量选择，也会导致测试结果的差异(文献中采用的砝码重量不尽相同)。采用同样的试样长度、握持点靠近速度，统一按照纱线线密度大小设置纱线预加张力和中点砝码重量等，可在一定程度上提高测试结果的可靠性，但操作过程中纱样的抖动/振动程度却无法控制，纱样的抖动/振动对扭结的发生影响显著(对开始扭结长度影响尤其大)。纱样扭结后的捻回数测量，除非在扭结程度很小的情况下，无论是手工计数还是借助捻度仪也比较繁琐。现行相关标准GB/T7960.6-2013增强材料纱线试验方法第6部分：捻度平衡指数的测定，其实际适用范围是增强用纱线，比如玻璃纤维纱线(这一标准的早期版本仅适用于玻璃纤维纱线)，为了提高可织性而加了少量捻度(捻度大会导致纱线强度显著下降)，采用开口线圈法，比较粗糙的手工操作(未对纱样预加张力、握持点靠近程度等作约定)，1m长的纱样线圈开口为10cm时仅会有几个扭结捻回(不同品种的增强用纱，不超过3-5个扭结捻回即可判定具有可织性)，计数比较方便，而且刚硬的增强用纱线发生扭结的一致性会比较好，但对于一般的服用、家用纺织品纱线，扭结情况要复杂得多，扭结捻回数也大得多，这一标准方法，并不适用。

此外，纱样的扭结，虽然是在残留扭矩的作用下发生，但扭结程度还会受纱线本身的弯曲、扭转、表面摩擦性质(两段纱线自捻、扭结在一起)等因素的影响，仅是残留扭矩的一定程度上的间接表达，而非尽可能接近真实的呈现。

总之，对纱线逐渐释去轴向张力、松坠过程中发生自捻扭结进行模拟的所有测试方法，因测试结果影响因素众多，且存在对测试结果影响较大的不可控因素，导致测试结果的可重复性较差，影响了测试结果的可靠性。同时测试过程也较复杂。

采用退捻前后纱线的捻度变化率表示纱线捻度稳定性的直接退捻法，存在两个主要问题：其一，该方法仅适用于经典的扭转加捻法纱线，释放残留扭矩的过程即是纱线退捻过程；对于其它加捻方法的纱线，如采用包缠方法成纱的纱线，释放残留扭矩的过程中并不退捻，这一方法并不适用。其二，对一般的短纤纱，纱线自由退捻后，如果退去的捻度比较多，不能承受退捻-加捻法所要求的预加张力，剩余捻度的测量会存在较大困难，测试结果误差也会比较大。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种纱线材料扭结指数测试装置及测试方法。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种纱线材料扭结指数测试装置，其包括门型框架、设置在门型框架顶部的夹持器、用于待测纱线送料的第一送料机构、用于低模量弹力长丝送料的第二送料机构以及用于给予待测纱线与低模量弹力长丝向下的张力的夹头，所述门型框架上设有试样长度参考线，所述第一送料机构输送的待测纱线与第二送料机构输送的低模量弹力长丝经由夹持器混合向下延伸至所述试样长度参考线所在位置，且由夹头固定，所述夹头活动设置，通过计数待测纱线与低模量弹力长丝在纱线残留扭矩带动下回转产生的圈数得到纱线的扭结指数。

所述夹持器的钳口线与门型框架的横梁面平齐，且所述夹持器的夹持线向下设置。

所述门型框架上侧设有定位导纱钩，且所述定位导纱钩的圆孔中心与夹持器的夹持线对齐设置。

一种基于上述纱线材料扭结指数测试装置的测试方法，其步骤如下：

步骤一、将待测纱线及低模量弹力长丝分别从纱管上退绕，所述待测纱线在测试前需要舍弃设定的长度；

步骤二、固定舍弃设定长度后的待测纱线的端头，防止待测纱线在残留扭矩作用下发生回转，并将其与低模量弹力长丝一起穿过定位导纱钩、夹持器的夹持线，向下形成长度超过测试长度的待测并合体，并用夹头夹持待测并合体，并整理待测并合体内的待测纱线及低模量弹力长丝，使两者维持平行状态，此时通过固定夹头维持待测并合体不发生回转，然后舍弃多余的待测纱线及低模量弹力长丝的长度；

步骤三、松开夹头，使待测并合体在残留扭矩作用下扭转、回转，并释放残留扭矩，低模量弹力长丝随着待测纱线的回转呈螺旋线状缠绕在待测纱线上，且螺距不断减小，在回转惯性的作用下，夹头在残留扭矩作用下回转一定圈数达到残留扭矩为零后，会继续回转使并合体产生反方向扭矩，直至与待测并合体中同时产生的抗扭力矩瞬时平衡，夹头由相对静止状态反转，重复前述过程，如此循环，往复回转圈数逐渐衰减，直至停止回转；

步骤四、在待测并合体停止回转时，将其下端固定，并计数低模量弹力长丝在待测纱线上的缠绕圈数，得到纱线释去残留扭矩所回转的圈数。

通过将低模量弹力长丝与待测纱线的的颜色进行对比设置，通过缠绕在待测纱线上的低模量弹力长丝的色段的倾斜方向判断回捻捻向。

本发明的有益效果：

本发明直接测量由残留扭矩产生的纱线回捻数，与测量纱线松弛、自捻扭结的间接测试方法相比，测试原理和表征指标更直接，操作过程简单，可控性好。

用异色低模量、高弹性长丝伴随回转-包缠技术，可直接呈现纱线的回转方向和回转圈数，通过辨别长丝纱圈捻向(或自由端夹头的回转方向)和计数纱圈数量，可方便获取纱线残留扭矩的两个重要特征：方向和大小，这一技术方法适用于普通加捻结构纱线，如短纤纱(经典的扭转加捻，残留扭矩释放过程即为退捻过程)捻度平衡性的测试与表征，尤其适用于复杂加捻结构，如股线(股线与单纱的捻向、捻系数配置不同，会得到不同方向和大小的残留扭矩)、多重包缠纱(第一次包缠与第二次、第三次、……包缠的包缠捻向和捻度配置不同，会产生不同方向和大小的残留扭矩)等的残留扭矩方向和大小的测试与表征。

本发明涉及测试参数少(主要是长丝线密度和自由端夹头的重量)，采用同规格的长丝和相同的自由端夹头重量，或按纱线线密度大小确定自由端夹头重量，可以进一步控制测试参数选择引起的实验结果偏差，测试结果的可靠性和可重复性优于影响因素较多的现有方法。

附图说明

图1为本发明的测试装置的主视图。

图2为本发明的测试装置的侧视图。

图3为本发明的1#纱样在黑卡纸背衬下观察到的色段分布图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明采用直接测试一定长度纱样在残留扭矩作用下发生回转圈数的方法，测试并表征纱线的扭结指数(是否在在较小张力下易于发生扭结)。

当一定长度L、一端固定的纱线在残留扭矩的作用下，以另一端为自由端发生回转时，如果将一根低模量、高应变长丝与纱线并合，并与纱线一起回转(固定端和自由端均夹持在一起)，这样长丝就会随着纱线的回转以螺旋线状缠绕到纱线上，纱线回转一周，长丝就会在纱线上缠绕一圈，形成一个包缠捻回。虽然长丝对纱线的缠绕也会因发生拉伸、弯曲、扭转变形产生扭矩，因而会抵消掉一部分纱线的残留扭矩，但高弹性、低模量长丝对纱线缠绕的扭矩及因纱线直径差异产生的缠绕扭矩的差异均是一个很小的值，由此产生的误差在可接受范围内。纱线残留扭矩完全释放、停止回转后，直接计数弹性长丝在纱线上形成的缠绕纱圈数量，即可获得残留扭矩释放引起纱线回转的回捻数n。可用捻回数n表征纱线的扭结指数大小，也可转化为单位长度上的回捻数，即捻度T＝n/L来表征。

为计数纱圈方便，弹性长丝采用与纱线较大的色差：纱线为浅色，则弹性长丝采用深色(如黑色)；纱线为深色，则弹性长丝采用浅色(如白色)。残留扭矩的矢量方向不同，纱线回转方向不同，长丝对纱线的包缠方向也就不同。通过观察自由端的回转方向，可以容易地判断纱线残留扭矩的方向；在计数长丝对纱线缠绕的纱圈数时，也可以很方便地辨别纱圈的“捻向”是Z捻还是S捻，并作为残留扭矩(扭结方向)的重要特征进行记录。

如图所示，一种纱线材料扭结指数测试装置，其包括门型框架1、设置在门型框架顶部的夹持器3、用于待测纱线7送料的第一送料机构、用于低模量弹力长丝8送料的第二送料机构以及用于给予待测纱线与低模量弹力长丝向下的张力的夹头5，夹持器采用纱线强力机通用纱线夹持器，可通过搬动手柄夹紧或松开，用于夹持测试纱线的上端，夹头为轻质平头燕尾夹头，用于夹持待测并合体4的下端，同时对并合体4施加一定的张力作用使其伸直但未伸长。其中待测并合体为待测纱线与低模量弹力长丝混合构成。

所述门型框架上设有试样长度参考线6，试样长度参考线，可采用普通纱线，平行于上横梁，位于门形框架的背面(夹头所在一侧的背侧)，与夹持器3的钳口线间平行距离等于试样长度，两端缠绕并用胶带固定在门形框架的两侧立柱上，主要用于辅助确定试样长度。

所述第一送料机构输送的待测纱线与第二送料机构输送的低模量弹力长丝经由夹持器混合向下延伸至所述试样长度参考线所在位置，且由夹头固定，待测纱线7和低模量弹力长丝8的卷装(纱管)插在各自的简易纱架的扦子上，可随意移动摆放，以便于纱线7和长丝8的退绕并引入定位导纱钩2和夹持器3，所述夹头活动设置，通过计数待测纱线与低模量弹力长丝在纱线残留扭矩带动下回转产生的圈数得到纱线的扭结指数。

所述夹持器的钳口线与门型框架的横梁面平齐，且所述夹持器的夹持线向下设置。

所述门型框架上侧设有定位导纱钩2，且所述定位导纱钩的圆孔中心与夹持器的夹持线对齐设置，定位导纱钩2采用通用开口式导纱钩，其尾端用螺钉固装在上横梁顶面，其圆孔中心正对夹头3的夹持线，用于引导待测纱线和低模量弹力长丝并合并沿夹头3的夹持线向下引入。

低模量弹性长丝可采用产业中应用广泛的氨纶丝。氨纶丝具有极低的弯曲模量、较小的拉伸模量(0.11～0.22cN/dtex)和扭转模量，随着纱线回转对纱线缠绕时产生的弯曲、扭转、拉伸形变均很小，因而产生的弯曲、扭转力矩也很小。为将氨纶丝在缠绕纱线时产生的扭矩对纱线残留扭矩的抵消作用控制在较小的范围内，氨纶丝的线密度以较小为宜，一般可选择在30D～50D，太细不便操作，太粗则对测试结果影响较大。在进行组内比较时(测试、比较采用同样原料纺制结构或捻度不同的相同线密度纱线的结构稳定性)，氨纶丝可选择更大的线密度，以便于包缠捻回的计数。如果要对不同品种、规格纱线的残留扭矩进行比较，则须采用同一规格、性质的氨纶丝。如果要制定相关标准，可约定弹性长丝的拉伸模量(弹性长丝的弯曲、扭转模量极低，基本无法测量)，尽可能指定拉伸模量小的品种。弹性长丝也不限于氨纶丝，其它高弹性、低模量的长丝也可以作为替代品。

纱线与长丝并合体受到的轴向张力对其扭转性能有一定的影响，需要按照约定的方法设定。考虑到自由夹头重量越大，纱线在残留扭矩作用下回转时的惯性越大，当残留扭矩较大时，自由端反复扭转的次数就多，达到平衡状态的时间会比较长，因此推荐采用重量较小的夹头，具体可采用树脂或木质的通用平头燕尾夹头(具有一定的尺寸方便夹持、松开操作)，张力的大小要能使待测纱线保持伸直而未伸长的状态。自由端夹头的重量确定，建议计算方法为0.25cN/tex，但也作其它约定。

纱线试样长度(夹持长度)，参照纱线捻度测试方法，建议不超过300mm，否则，对于残留扭矩较大的纱样，计数回捻数的工作量会比较大。当然，回捻数也可以采用包缠纱包缠捻度测试装置(有相关文献介绍，但无商用仪器)测试，或采用前述光电计数器进行计数，但实际操作起来并不比手工计数简便。

本发明还公开了一种基于上述纱线材料扭结指数测试装置的测试方法，其步骤如下:

步骤一、将待测纱线及低模量弹力长丝分别从纱管上退绕，所述待测纱线在测试前需要舍弃设定的长度；

步骤二、固定舍弃设定长度后的待测纱线的端头，防止待测纱线在残留扭矩作用下发生回转，并将其与低模量弹力长丝一起穿过定位导纱钩、夹持器的夹持线，向下形成长度超过测试长度的待测并合体，并用夹头夹持待测并合体，并整理待测并合体内的待测纱线及低模量弹力长丝，使两者维持平行状态，此时通过固定夹头维持待测并合体不会发生回转，然后舍弃多余的待测纱线及低模量弹力长丝的长度；

步骤三、松开夹头，使待测并合体在残留扭矩作用下扭转、回转，并释放残留扭矩，低模量弹力长丝随着待测纱线的回转呈螺旋线状缠绕在待测纱线上，且螺距不断减小，在回转惯性的作用下，夹头在残留扭矩作用下回转一定圈数达到残留扭矩为零后，会继续回转使并合体产生反方向扭矩，直至与待测并合体中同时产生的抗扭力矩瞬时平衡，夹头由相对静止状态反转，重复前述过程，如此循环，往复回转圈数逐渐衰减，直至停止回转；

步骤四、在待测并合体停止回转时，将其下端固定，并计数低模量弹力长丝在待测纱线上的缠绕圈数，得到纱线释去残留扭矩所回转的圈数。

通过将低模量弹力长丝与待测纱线的的颜色进行对比设置，通过缠绕在待测纱线上的低模量弹力长丝的色段的倾斜方向判断回捻捻向。

具体测试过程如下：待测纱线7和低模量弹力长丝8分别从纱管上退绕(可手动转动纱管辅助退绕)，待测纱线7先要舍弃不少于2m的长度，因为纱头已发生一定程度的回捻(退捻，释放残留扭矩)，无测试价值。如果待测纱线为小卷装，如环锭纱线的小纱管，则纱线须沿纱管的径向退绕，因为纱线退绕会造成纱线扭转，小纱管卷绕直径小，退绕一定长度的纱线，纱线自转捻回较多，可能达到影响测试结果的程度；如果纱线卷装尺寸较大，则沿轴向和径向退绕均可，退绕捻回的影响可忽略不计。长丝7为了顺利退绕，不在退绕张力作用下产生意外伸长，可采用轴向退绕。

纱线剪掉掉一定长度后，端头用手指捏住避免在残留扭矩作用下发生回转(可采用任何方法避免纱线在引入过程中在残留扭矩作用下发生回转、扭结)。纱线与长丝一起穿过定位导纱钩2、夹持器3的夹持线，向下引入长度稍超过测试长度时(向下引入长度超过试样长度参考线6)，夹紧夹持器3(也可以先引入纱线再引入长丝，以避免二者可能发生纠缠)，固定纱样上端。整理纱线和长丝并合体4，使二者为平行状态，无扭绞，纱线和长丝自然伸直无伸长，用自由端夹头5在试样长度参考线6平行对应位置夹持纱线和长丝并合体4。此时方可松开纱线头端的握持，但须握住自由端夹头5，使之不要回转。用剪刀减去多于的纱线和长丝。

松开自由端夹头5，纱线会在残留扭矩的作用下开始扭转、回转，释放残留扭矩，长丝则随着纱线的回转呈螺旋线状缠绕在纱线上，且螺距不断减小。由于回转惯性的作用，自由端夹头在残留扭矩作用下回转一定圈数达到残留扭矩为零后，会继续回转使并合体产生反方向扭矩，直至与并合体中同时产生的抗扭力矩瞬时平衡，自由端夹头由相对静止状态反转，重复前述过程，如此循环，往复回转圈数逐渐衰减，直至停止回转(当自由端夹头往复回转不超多半转时，可视为达到平衡状态)。对于回捻数较多的纱线，可手动干扰其往复回转过程，以缩短实验时间。待自由端夹头停止回转后，纱线的残留扭矩与长丝缠绕产生的扭矩达到平衡，由于长丝缠绕产生的扭矩很小，此时可以认为纱线完全释去其残留扭矩。将并合体缠绕在试样长度参考线6上(使自由端夹头绕参考线1周)，使其下端固定，计数长丝在纱线上的缠绕圈数(必要时可借助黑卡纸衬在已固定的并合体后面，辅助观察、计数纱圈)，即可得到纱线释去残留扭矩所回转的圈数(回捻数)。纱线的扭结指数可直接用回捻数表示，也可用回捻数除以试样长度得到纱线的回捻捻度“捻/m”(或其它捻度单位)表示；考虑到不同纱线线密度(粗细)的差异，也可以按捻系数计算公式计算捻系数表示。

如果需要对纱管上的纱线继续进行测试，待计数完上一个纱样上的纱圈后，紧靠固定夹头3下方剪断纱线和长丝，用手握持住纱线和长丝并合体，松开固定夹头3，继续引入纱线和长丝，引入纱线长度要不少于试样长度与固定夹头3夹持长度之和(受到过夹持的纱线发生变形，须舍弃)，重复前述自由端夹持过程，剪除多余试样长度，进行第二次测试。如此循环，达到要求的统一试样测试次数(建议不少于5次)。

为探讨工艺参数配置对纱线性能的影响，需对采用不同工艺参数配置纺制的纱线进行测试分析，当改变与纱线加捻有关的工艺参数时，就需要对成纱的结构稳定性(扭结指数)进行测试，作为综合评价纱线性能的指标之一，对不同加捻工艺进行比较、选择。

实施例

采用空心锭包覆机纺制包缠纱(工厂称“机包纱”)，所纺品种为“涤/锦”包覆纱，其中芯纱采用75D/48F涤纶DTY，第一次包缠和第二次包缠所用外包缠纱均为40D/36F锦纶6FDY，三种纱线均为黑色。为探讨两次包缠的包缠捻向配置对成纱结构与性能的影响，纺制了不同捻向配置的两种纱线，并对其结构稳定性进行测试分析，具体纱线的工艺参数配置如下：

其中1#纱线为两次同向包缠(SS)，2#纱线为两次交叉包缠(SZ)。

残留扭矩测试的试验参数如下：试样长度250mm，自由端夹头(木质平头燕尾夹)的重量为4.3克(4.3cN)。

所用普通白色氨纶丝规格为40D单丝。

由于纺制复合纱所用芯纱和外包缠纱均为黑色，因此复合纱为黑色，当采用前述方法使其与氨纶丝并合并在残留扭矩作用下回转时，氨纶丝会缠绕在复合纱上，使并合体呈现“黑-白”相间的色段分布特征，其中黑色色段为复合纱，白色色段为氨纶丝。当残留扭矩释放结束、自由端夹头停止回转时，将自由端绕纱样长度参考线绕一圈实现随试样下端的固定，即可在黑卡纸的衬托下，计数白色氨纶丝色段的数量，即为氨纶丝缠绕的纱圈数，也就是纱线回转的转数。

图3所示为1#纱样在黑卡纸背衬下观察到的色段分布图。

从图中可以看住，色段的计数还是比较方便的，而从色段的倾斜方向，也可以容易判断，回捻捻向为Z捻(这一点也可以从观察自由端夹头的回转方向判断得出)。

纱线扭结指数的测试在纱线纺出3天后进行。

1#纱线10次扭结指数测试结果为(回捻数，个)：36，32，38，36，31，31，33，33，35，32，回捻捻向为Z向，可计算平均回捻数为33.7个；不匀率CV％为2.4％；特数制回捻捻度T为13.5捻/10cm；特数制回捻捻系数为

2#纱线10次扭结指数测试结果为(回捻数，个)：10，10，10，11，10，11，12，12，12，12，回捻捻向为S向，可计算平均回捻数为11个；不匀率CV％为0.94％；特数制回捻捻度T为4.4捻/10cm；特数制回捻捻系数为

由上列测试结果可以得出如下结论：对于两次包缠的包缠纱，交叉包缠(两次包缠捻向相反)的纱线结构稳定性要显著优于同向包缠(两次包缠捻向相同)，(且给出了定量的差异)；对于交叉包缠，由于两次包缠采用了相同的包缠捻度，纱线产生了与第二次包缠捻向相反的扭矩，若想获得更为稳定的纱线结构，第二次包缠应采用小于第一次包缠的捻度(具体数值可通过试验得出)。

实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种纱线材料扭结指数测试装置，其特征在于：其包括门型框架、设置在门型框架顶部的夹持器、用于待测纱线送料的第一送料机构、用于低模量弹力长丝送料的第二送料机构以及用于给予待测纱线与低模量弹力长丝向下的张力的夹头，所述门型框架上设有试样长度参考线，所述第一送料机构输送的待测纱线与第二送料机构输送的低模量弹力长丝经由夹持器混合向下延伸至所述试样长度参考线所在位置，且由夹头固定，所述夹头活动设置，通过计数待测纱线与低模量弹力长丝在纱线残留扭矩带动下回转产生的圈数得到纱线的扭结指数。

2.根据权利要求1所述的一种纱线材料扭结指数测试装置，其特征在于：所述夹持器的钳口线与门型框架的横梁面平齐，且所述夹持器的夹持线向下设置。

3.根据权利要求1所述的一种纱线材料扭结指数测试装置，其特征在于：所述门型框架上侧设有定位导纱钩，且所述定位导纱钩的圆孔中心与夹持器的夹持线对齐设置。

4.一种基于上述权利要求1至3任意一项所述的纱线材料扭结指数测试装置的测试方法，其特征在于：其步骤如下：

步骤一、将待测纱线及低模量弹力长丝分别从纱管上退绕，所述待测纱线在测试前需要舍弃设定的长度；

步骤二、固定舍弃设定长度后的待测纱线的端头，防止待测纱线在残留扭矩作用下发生回转，并将其与低模量弹力长丝一起穿过定位导纱钩、夹持器的夹持线，向下形成长度超过测试长度的待测并合体，并用夹头夹持待测并合体，并整理待测并合体内的待测纱线及低模量弹力长丝，使两者维持平行状态，此时通过固定夹头维持待测并合体不发生回转，然后舍弃多余的待测纱线及低模量弹力长丝的长度；

步骤三、松开夹头，使待测并合体在残留扭矩作用下扭转、回转，并释放残留扭矩，低模量弹力长丝随着待测纱线的回转呈螺旋线状缠绕在待测纱线上，且螺距不断减小，在回转惯性的作用下，夹头在残留扭矩作用下回转一定圈数达到残留扭矩为零后，会继续回转使并合体产生反方向扭矩，直至与待测并合体中同时产生的抗扭力矩瞬时平衡，夹头由相对静止状态反转，重复前述过程，如此循环，往复回转圈数逐渐衰减，直至停止回转；

步骤四、在待测并合体停止回转时，将其下端固定，并计数低模量弹力长丝在待测纱线上的缠绕圈数，得到纱线释去残留扭矩所回转的圈数。

5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于：通过将低模量弹力长丝与待测纱线的的颜色进行对比设置，通过缠绕在待测纱线上的低模量弹力长丝的色段的倾斜方向判断回捻捻向。

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