109 關務特考三等 紡織工程 紡紗學與織布學(包括不織布學) 考古題詳解

109 年・關務特考・三等・紡織工程
試題代碼 紡紗學與織布學(包括不織布學)

第 一 題25 分

請繪圖並說明下列兩種應用環錠紡紗機紡製合股紗之方法:

(一) 賽絡紡(Siro Spun)之紡紗原理,同時列舉說明此種紡紗法之四點重要製程參數或特點。(12 分)

(二) 賽絡菲爾紡(Sirofil)之紡紗原理,同時列舉說明此種紡紗法之四點重要製程參數或特點。(13 分)

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核心觀念

本題考查環錠紡紗機如何在前羅拉輸出後、加捻成紗前,將兩股材料合併,再由錠子、鋼絲圈與鋼領加上捻度。

  • 賽絡紡(Siro Spun):兩根粗紗分開喂入、分別牽伸,前羅拉輸出後匯合,再共同加捻成紗。成紗的兩股纖維束彼此纏結,結構類似合股紗。
  • 賽絡菲爾紡(Sirofil):一根粗紗牽伸成短纖維束,另喂入一根長絲;兩者匯合後共同加捻,形成短纖維與長絲的複合紗。常見結構是長絲作為芯部,短纖維包覆或纏結於長絲周圍。

兩種方法都利用環錠紡的加捻作用使材料結合;差別在於賽絡紡的兩股都是短纖維束,賽絡菲爾紡則是一股短纖維束搭配一根長絲。

解題方法與作答

(一)賽絡紡(Siro Spun)

紡紗原理示意圖

粗紗 A ──► 後羅拉/牽伸區 ──► 前羅拉 ──► 短纖維束 A ──╲
 ╲
 ●──► 加捻成紗
 ╱ 鋼絲圈/鋼領
粗紗 B ──► 後羅拉/牽伸區 ──► 前羅拉 ──► 短纖維束 B ──╱ ↻ 捻度

兩根粗紗在牽伸系統中分開牽伸,前羅拉輸出兩股細纖維束。兩束纖維在前羅拉下方匯合,由環錠紡機的錠子旋轉加捻,使兩束纖維互相纏結,形成一根賽絡紗。

四項重要製程參數或特點

  1. 兩粗紗的間距 兩根粗紗需保持適當間距。間距會影響兩股纖維束的匯合位置、捻三角形態與成紗均勻度;間距不當容易造成紗線結構不均或斷頭。

  2. 匯合點與前羅拉的距離 兩股纖維束離開前羅拉後,需在適當位置匯合。匯合位置會影響纖維束受捻的狀態,以及兩束纖維能否穩定纏結。

  3. 牽伸與兩股喂入的一致性 兩根粗紗的喂入量、牽伸條件與張力應維持穩定,使兩股纖維束的線密度和速度相配。兩股差異過大,成紗容易偏向其中一股,造成粗細與結構不勻。

  4. 捻度與加捻方向 捻度使兩股纖維束結合,影響紗線強度、手感與外觀。捻度需配合纖維材料、紗線線密度及後續用途設定;捻度過低會使結合不牢,過高則可能影響柔軟度與加工性。

賽絡紡的成紗線密度約為兩股輸出纖維束線密度之和,可表示為:

Tyarn≈TA+TBT_{\mathrm{yarn}} \approx T_A+T_B

其中 TAT_A、TBT_B 分別為兩股纖維束的線密度;實際值會受加捻與紗線收縮影響。

(二)賽絡菲爾紡(Sirofil)

紡紗原理示意圖

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第 二 題25 分

請繪圖並說明梳棉工程中之相關問題:

(一) 針尖對針尖(point to point)及針尖對針背(point to back)之作用原理。(12 分)

(二) 迴轉蓋板式梳棉機(Revolving Flat Card)中刺輥(take-in)、錫林(Cylinder)、迴轉蓋板(Revolving Flat)、道夫(Doffer)及斬刀(Comb)等五部位,共四個作用區之梳針與梳針的運轉方向、速度與作用關係。(13 分)

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核心觀念

本題考梳棉機中兩種針布作用,以及纖維在迴轉蓋板式梳棉機內經過四個作用區時,針布的排列、表面運動和速度差如何共同造成開鬆、梳理、轉移與剝取。

判斷時分清兩件事:

  • 針布排列:看一面針布的針尖,是對著另一面針布的針尖,還是針背。
  • 作用結果:看纖維被兩面針布牽引梳理,還是從一面針布轉移、剝離到另一面。

表面速度指針布接觸區的線速度,不等同於滾筒的轉速;滾筒直徑不同,即使轉速相同,表面線速度也不同。

(一)針尖對針尖與針尖對針背

1. 針尖對針尖(point to point)

兩面針布的針尖彼此相對。纖維受到兩側針尖抓持,兩面針布的相對運動使纖維被拉伸、分離與梳理,主要作用為開鬆、分梳、伸直與平行化。

作用強弱主要受針布隔距、針密度、針尖角度,以及兩側表面速度差影響。隔距越小、相對速度差越大,梳理作用通常越強;隔距過小或作用過強,會增加纖維損傷及短纖維、棉結的風險。

2. 針尖對針背(point to back)

一面針布的針尖對著另一面針布的針背。作用時,針尖較容易將纖維從對面針布的針齒上剝取,形成剝取或轉移作用。兩針布的速度與運動方向須配合,使纖維由原持有面移至接收面。

簡圖

針尖對針尖:兩側針尖相向,纖維受牽引、梳理
 /\ /\
-----/ \--/ \-----
 纖維

針尖對針背:一側針尖朝向另一側針齒背部,纖維被剝取、轉移
 /\ /
-----/ \-----/------
 纖維移向接收面

(二)迴轉蓋板式梳棉機的四個作用區

纖維流程可簡示如下:

棉卷或喂入棉層
 ↓
刺輥 ──①轉移──→ 錫林 ──②梳理──→ 蓋板
 │
 └──③轉移──→ 道夫 ──④剝取──→ 斬刀
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第 三 題25 分

取 15 cm15\ \mathrm{cm}(經向)×10 cm\times10\ \mathrm{cm}(緯向)之梭織物樣品布進行分析。荷重伸長後,經紗長 15.3 cm15.3\ \mathrm{cm}(共 600 根),緯紗長 10.8 cm10.8\ \mathrm{cm}(共 450 根);經天平秤得經紗重 0.6320.632 公克,緯紗重 0.4120.412 公克。請列式計算下列各小題。(最終答案取至個位數,小數點以下採四捨五入。)

(一) 經密(n1n_1)。(3 分)

(二) 緯密(n2n_2)。(3 分)

(三) 經紗捲曲率(C1C_1)。(3 分)

(四) 緯紗捲曲率(C2C_2)。(4 分)

(五) 經紗丹尼數(D1D_1)。(4 分)

(六) 緯紗丹尼數(D2D_2)。(4 分)

(七) 該織物單位面積重量[基重](g/m2\mathrm{g/m^2})。(4 分)

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核心觀念

本題考查梭織物的經、緯密度,紗線捲曲率、丹尼數,以及織物基重。

  • 經密:每單位緯向布寬內的經紗根數。
  • 緯密:每單位經向布長內的緯紗根數。
  • 捲曲率:紗線長度比其在織物中的直線長度多出的比例。
  • 丹尼數(denier):紗線每 9000 m9000\ \mathrm{m} 的質量,單位為 D\mathrm{D}。
  • 基重:織物單位面積的質量,單位為 g/m2\mathrm{g/m^2}。

解題方法與計算

樣品布的經向長度為 15 cm15\ \mathrm{cm}、緯向寬度為 10 cm10\ \mathrm{cm}。因此,經紗根數要除以緯向寬度;緯紗根數則要除以經向長度。

(一) 經密 n1n_1

n1=經紗根數緯向布寬=60010=60 根/cmn_1=\frac{\text{經紗根數}}{\text{緯向布寬}} =\frac{600}{10} =60\ \text{根/cm}

(二) 緯密 n2n_2

n2=緯紗根數經向布長=45015=30 根/cmn_2=\frac{\text{緯紗根數}}{\text{經向布長}} =\frac{450}{15} =30\ \text{根/cm}

(三) 經紗捲曲率 C1C_1

捲曲率以紗線長度相對於織物中直線長度的增加比例計算:

C1=經紗長−織物經向長織物經向長×100%=15.3−1515×100%=2%C_1=\frac{\text{經紗長}-\text{織物經向長}}{\text{織物經向長}}\times100\% =\frac{15.3-15}{15}\times100\% =2\%

(四) 緯紗捲曲率 C2C_2

C2=緯紗長−織物緯向長織物緯向長×100%=10.8−1010×100%=8%C_2=\frac{\text{緯紗長}-\text{織物緯向長}}{\text{織物緯向長}}\times100\% =\frac{10.8-10}{10}\times100\% =8\%

(五) 經紗丹尼數 D1D_1

每根經紗長 15.3 cm15.3\ \mathrm{cm},共 600600 根,總經紗長度為:

L1=600×15.3 cm=9180 cm=91.8 mL_1=600\times15.3\ \mathrm{cm} =9180\ \mathrm{cm} =91.8\ \mathrm{m}

丹尼數為每 9000 m9000\ \mathrm{m} 紗線的質量:

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第 四 題25 分

請繪製下列針織物組織之編程圖:

(一) 緯編針織物組織之編程圖:(12 分)

  1. 1×11\times1 Rib
  2. 1×11\times1 Interlock(Double Rib)
  3. Cardigan
  4. Half Cardigan
  5. Half Milano

(二) 經編針織物組織之編程圖(不限開口環或閉口環):(13 分)

  1. 1-2 Tricot
  2. Half Tricot
  3. Satin
  4. Satin Back
  5. ATLAS(一個完全組織為 8 編程)
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核心觀念

本題考的是針織組織的「編程圖」表示法:緯編要標出前、後針床各針位每一橫列的成圈、集圈或浮線;經編要表示導紗梳栉逐橫列的墊紗運動。

以下符號代表:

  • K:成圈(knit)
  • T:集圈(tuck)
  • —:不編織/浮線(miss)
  • F、B:前針床、後針床
  • GB1、GB2:第一、第二導紗梳栉
  • 1-0/1-2 等經編數字:導紗針在相鄰橫列間的墊紗位置;斜線分隔連續橫列,// 表示完全組織循環。

緯編編程圖以針床和橫列讀取;經編編程圖則要追蹤各導紗梳栉每一橫列的墊紗路徑。不同教材可能採用相反的針床方向或開口環、閉口環表示,畫圖時須先註明方向及符號。

解題方法

先依織物種類判斷所用機器與針床:羅紋、雙羅紋及其變化使用前、後兩針床;經編則把每支導紗梳栉的墊紗動作依橫列排列。考卷要求「繪製」,作答時應將下列組織表格畫成方格圖,並標上針床、針位、橫列方向及完全組織循環。

(一)緯編針織物

以下用 nn 表示重複針位;雙床組織的前、後床針位相對配置。

1. 1×11\times1 Rib

前、後床各隔一針成圈,橫列中兩床都成圈:

橫列前床 F後床 B
C1KK
C2KK

**圖示重點:**前床與後床針位交錯,成圈後形成正、反面線圈縱行交替的羅紋組織。

2. 1×11\times1 Interlock(Double Rib)

以兩組相位錯開的 1×11\times1 羅紋針列互相交鎖;前、後床針位採長短針或等效的錯位排列,完全組織為兩橫列。

橫列前床 F後床 B
C1KK
C2KK

**圖示重點:**需畫出前、後床兩組針位的錯位關係,並讓兩組羅紋線圈交鎖。只畫成兩床同位的一般羅紋,沒有表達 Interlock 的交鎖結構。

3. Cardigan

兩橫列一循環:第一橫列前床成圈、後床集圈;第二橫列反過來。

橫列前床 F後床 B
C1KT
C2TK

**圖示重點:**集圈橫列在兩床間交替,形成較厚、較蓬鬆的組織。

4. Half Cardigan

以半羅紋變化方式配置集圈,常用圖式為兩橫列循環;一床在一橫列集圈,另一床維持成圈,下一橫列再交換。

橫列前床 F後床 B
C1KT
C2KK

**圖示重點:**相較 Cardigan,集圈作用較少;畫圖時要清楚指出集圈位於哪一床及哪一橫列。若依課本採用交替床位的半 Cardigan 變化圖式,也須保持集圈與成圈的循環關係一致。

5. Half Milano

兩橫列一循環:第一橫列兩床形成 1×11\times1 羅紋,第二橫列只在其中一床成圈。

橫列前床 F後床 B
C1KK
C2K—

第二橫列若改由後床成圈,則須依所採用的編程方向在圖中一致標示。

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