本研究课题紧密结合赛络纺纱工艺,对赛络纺成纱机理进行了理论分析和合理推导,得到了赛络纺成纱的一般规律,然后利用实测的结果进行分析验证,得到关于赛络纺成纱规律、结构和性能的定量结果。在此基础上侧重于对赛络纺复合成纱技术的应用性研究。本研究的主要目的是通过对赛络纺复合成纱机理、纱线结构及其力学性能的研究,揭示出组分纤维性能、纺纱工艺参数、成纱结构参数以及纱线力学性能参数之间的相应关系和内在规律,从而实现对赛络纺纱生产工艺的优化控制,为实际生产中工艺参数的选择,最终获得性能优良的纱线质量提供理论和实际依据。本课题的研究方法采用理论推导结合实验验证,以及利用实验数据分析、拟合理论模型的基本方法。由于赛络纺复合纱线中组分纤维构成和成形方式的不稳定性,导致了纱线结构的复杂性和多样性,因此本研究在实验验证中采用模拟纺纱结合图像分析的方法;由于赛络纺成纱中汇聚点的稳定状态将对成纱和结构和性能产生重要影响,对于赛络纺动态成纱机理和规律,本研究采用不同染色的粗纱须条进行实际纺纱,同时利用快速摄像机对动态过程进行间隔拍摄记录,然后对汇聚点的动态规律进行实验分析;对于复合纱线的结构特征,则采用图像分析的方法对其中主要结构参数的变化进行分析,利用显微投影仪对纱线外观形态和纤维排列拍摄成图像,然后观察并提取能够代表和反映纱线结构的参数,最终获得纺纱规律和成纱结构特征。本课题对赛络纺复合成纱机理、纱线结构和力学性能进行了比较系统的研究;讨论了从纤维性能、成纱工艺、纱线结构到纱线性能的一系列问题及其相互之间的关系和影响;从赛络纺纱最不易控制,同时也是最有研究意义的汇聚点动态规律着手,推导并验证了汇聚三角区的动态力学模型和汇聚点的运动规律;分析解决了钢丝圈重量、纱线捻度、纺纱张力等工艺参数对赛络纺汇聚点运动的控制问题;从赛络纺动态成纱机理和纱线结构出发,分析了影响赛络纱线结构稳定性的因素,讨论了非对称组分纤维赛络纺纱汇聚三角区的力学平衡问题,推导出了纺纱参数与成纱几何结构参数之间的关系;研究探讨了不同组分复合比例下赛络纺纱线的拉伸力学性能,特别是通过改变组分的复合比例来获得不同强力和伸长性能的纱线;最后从纤维性能入手,建立了对称与非对称赛络纺复合纱线的拉伸性能理论方程,并进行了实验验证和对比分析,进一步揭示了赛络纺复合成纱工艺、纱线结构和性能之间的内在联系。论文根据研究的具体内容共分为八章。首先第一章是研究的背景,着重介绍了赛络纺的研究现状、实验结论与理论取得的成果,以及赛络纺纱尚未解决的问题;接下来的第二、三章分别就对称与非对称赛络纺纱机理、汇聚点运动规律及成纱结构进行了研究。首先对赛络纺纱汇聚点动态模型进行了分析,结合纺纱工艺提出了较为切合实际的动态模型,可以用来预测汇聚点的振动规律和运动轨迹。并进行了实验验证,证明了汇聚点运动是可控的,汇聚点振动形式由赛络纺纱参数所决定;其次,通过分析研究非对称赛络纺复合成纱力、力矩、扭矩与纺纱参数间的关系和汇聚点的运动规律,提出了相应措施,可以有效改善由于单纱组分性质的差异性而产生的汇聚点不稳定性问题,提高成纱性能。接着第四、五、六章中主要讨论了改变赛络纺复合纱工艺参数对成纱过程、成纱结构参数以及成纱性能的影响,对捻度的传递机理进行了详细的阐述,纠正了一直关于赛络纱线捻度分布的争议,对影响捻度传递机理以及成纱性能的导纱钩工艺参数进行了细致讨论和验证;对纺纱张力的另一个影响因素:钢丝圈工艺参数进行了研究和实验验证,获得了一些结论。最后通过实验对比,验证了两种不同材料在不同的纺纱系统下,采用不同的纺纱工艺参数加工的赛络纺纱的状况。结果表明:通过采用不同的钢丝圈重量,可以获得不同的纺纱张力和不同的汇聚点振动形式,最终获得不同的纱线结构与性能;第五章则从成纱过程中几何、力学机理的角度,理论上推导了赛络纺复合成纱过程中,喂入间距的变化与汇聚三角区的汇聚夹角、须条张力的关系,在此基础上分别进行了对称和非对称赛络纺复合成纱结构参数的图像分析,研究了间距同主要成纱结构参数:如成纱直径、加捻角、捻度节距长度之间的关系,推导了不同组分纤维性能对成纱结构与性能参数的影响,计算得到了成纱强力计算中需要的参数,为下一步的理论计算打下了基础。第六章借鉴了以前文献中对混纺纱的混纺比例和性能关系的研究方法,对赛络纺复合纱中的组分纤维比例和成纱性能的关系进行了研究和讨论,建立了不同组分比例条件下复合纱线的拉伸强力和伸长的理论表达式,并经过了实验验证,能够较好地反映复合比例与成纱拉伸性能的关系。在前面讨论的基础上,第七章主要对赛络纺复合成纱机理、纱线结构及其性能预测进行了理论研究。结合复合纱线成纱工艺、组分特点、纱线结构、断裂机理,从纤维力学性能着手,以理论推导与实验确定参数的方法,分别对两种不同组分结构的对称与非对称复合纱的力学性能进行了理论拟合,并作了实验对比验证;第八章则对本课题所研究的结论做了归纳与总结,并对今后的研究工作提出看法与展望。本论文从纤维性能、纺纱工艺、纱线结构来预测最终复合纱性能的研究方法,可以对一些经典纺纱理论问题的研究进行借鉴和改进,丰富了纺织理论,对于更深入地了解赛络纺系统,掌握赛络纱线结构和性能,完善赛络纺理论方面的研究,从而更有效地指导生产实践,都具有一定的理论意义和现实意义。