紡紗工藝流程功能解析(中)

王學(xué)元

(中國紗線網(wǎng)，杭州 311203)

紡紗工藝流程功能解析(中)

王學(xué)元

(中國紗線網(wǎng)，杭州 311203)

為了合理控制紗線產(chǎn)品質(zhì)量和優(yōu)化紡紗工藝設(shè)計，探討了紡紗工藝流程中各項紡紗功能的構(gòu)成及相互關(guān)系，將各工序從功能上劃分為基礎(chǔ)層(包括松解和集合)、主層(包括開松、梳理、牽伸和加捻等)、次層(包括除雜、混和、并合和精梳等)和輔層(卷繞成型)，具體分析每個層次實現(xiàn)各項功能要求的方式與控制措施；重點闡述纖維松解、集合等紡紗主要功能要求、完成方式和相關(guān)工藝要求，特別是梳理器材之于松解、集束器材之于集合的影響。指出：在紡紗工藝流程中，所有的工藝技術(shù)始終圍繞纖維的松解和集合展開；松解是集合的基礎(chǔ)和前提，其目的是為了更好地集合。

紡紗流程；功能；松解；集合；混合；開松；梳理；牽伸；加捻；卷繞；棉網(wǎng)；須條

3.1.5清花工序的混合

清花工序中只要有棉箱的部位都具有混合功能，而抓包機(jī)對混合也有重要影響。

3.1.5.1抓包機(jī)的混合功能

按配棉成分將各批號的原料包合理擺放，同批號的原料包縱向分散、橫向錯開，以利于均勻混合。盤中排放的原料包數(shù)越多越有利于均勻混合，抓棉機(jī)可同時抓取多包原料成分，邊開松邊完成初步混合。

圓盤抓棉機(jī)打手繞中心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，打手內(nèi)環(huán)走過的弧長比外環(huán)短，因此打手抓取內(nèi)環(huán)的一包纖維時可同時抓取外環(huán)多包纖維，即內(nèi)環(huán)的一包纖維可以與外環(huán)的多包纖維進(jìn)行均勻混合。排包時小比例的原料應(yīng)放置在內(nèi)環(huán)，而大比例的原料要放置在外環(huán)，同種原料在同一圈內(nèi)要分布均勻，以使打手在抓取時就對各種纖維進(jìn)行均勻混合，并使小比例成分的原料在整個原料中得到充分均勻的混合。打手轉(zhuǎn)動一周應(yīng)能均勻地抓取所有的原料成分，且同種原料被抓取的時間間隔要盡量一致，因此要保證盤面的平面度，嚴(yán)格執(zhí)行削高填平的排盤要求，還要保證盤內(nèi)上下原料密度的一致性。當(dāng)盤尾出現(xiàn)成分缺少的情況時，應(yīng)停車將剩余原料清出用于下一盤嵌填包縫使用。

3.1.5.2棉箱混棉機(jī)的混合功能

棉箱混棉機(jī)主要采用“橫鋪直取，多層混合”的方式對原料進(jìn)行混合，通過擺斗將前方機(jī)臺送來的原料逐層橫向鋪排在棉箱里，由壓棉簾和輸棉簾夾持原料，由角釘簾在豎直方向抓取原料，通過時差使非同時進(jìn)入棉箱的原料同時輸出，完成混合作用。

要提高混合效果，應(yīng)盡可能增加棉箱的儲料量(可通過調(diào)節(jié)混合比斜板的傾角來調(diào)整儲料量)，增大儲料時差，使角釘簾同時抓取的原料層數(shù)增多。棉箱內(nèi)的儲料量越多，同一時間輸出的抓包機(jī)抓取的原料包數(shù)也就越多，混合越充分，因此，在保證生產(chǎn)供應(yīng)穩(wěn)定和各機(jī)臺運(yùn)轉(zhuǎn)效率符合工藝要求的前提下，要盡可能加大抓棉小車運(yùn)行速度與混棉機(jī)輸棉簾線速度的比值，一般以(2.3～2.5)∶1 為宜。

3.1.5.3多倉混棉機(jī)的混合功能

多倉混棉機(jī)是將前方機(jī)臺輸送來的原料均勻配入或逐倉喂進(jìn)各棉倉中，通過氣流作用將纖維壓縮成緊密的纖維層，利用程差或時差完成混合作用。多倉混棉機(jī)的混合效果與棉倉個數(shù)、棉倉容量、棉倉壓力、光電管安裝高度和輸出速度等因素密切相關(guān)。

3.1.6清花工序的除雜

清除原料中的雜質(zhì)，防止大雜裂解為多塊小雜，是清花工序的重要任務(wù)之一。清花工序的除雜方式主要有機(jī)械除雜和氣流除雜兩種。

3.1.6.1機(jī)械除雜

機(jī)械除雜是依靠打手、角釘?shù)葯C(jī)械作用，使粘附或包裹在纖維中的雜質(zhì)與纖維的聯(lián)系減弱，并借助雜質(zhì)本身的重力或高速運(yùn)動時的離心力完成與纖維的分離。

清棉系統(tǒng)中的打手下方一般都裝有塵格，當(dāng)打手高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，打手?jǐn)y帶的纖維團(tuán)在離心力和慣性的作用下撞向塵格，纖維團(tuán)受到塵棒托持減速，雜質(zhì)在慣性作用下從塵棒間隙落出；因此，塵棒的安裝角度、塵棒間隔距、塵棒與打手隔距和打手速度等參數(shù)都會影響機(jī)械除雜效果。

3.1.6.2氣流除雜

氣流除雜是利用雜質(zhì)相對于纖維體積小、質(zhì)量大，受到阻力較小的原理，使雜質(zhì)與纖維分離。

清棉系統(tǒng)的原料輸送主要是靠氣流完成，氣流速度和流向直接影響清花工序的除雜效果。以豪豬開棉機(jī)為例，其打手室的氣流分布狀態(tài)如圖2所示。

圖2 豪豬開棉機(jī)打手室氣流分布

在死箱部位，由于打手高速轉(zhuǎn)動，攜帶的氣流使塵棒區(qū)域形成正壓氣流，有利于雜質(zhì)的順利落出；而在活箱部位，受后方凝棉器的影響會形成一定的負(fù)壓，極不利于雜質(zhì)的排除，特別是相對細(xì)小的雜質(zhì)，因此，在加工含雜較高、特別是含細(xì)雜或硬并絲較高的原料時，建議在活箱前罩板上開設(shè)補(bǔ)風(fēng)口，補(bǔ)風(fēng)進(jìn)入打手室的方向為打手刀尖上的纖維團(tuán)脫離打手進(jìn)入棉斗位置刀片運(yùn)行的切線方向，同時在第一根塵棒與前墻板間加裝一塊導(dǎo)流板，使落雜區(qū)與纖維轉(zhuǎn)移補(bǔ)氣區(qū)完全隔開，同時拆除死箱與活箱之間的隔板，這樣就無需從打手室內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)風(fēng)，因而整個打手室的塵棒區(qū)域都呈現(xiàn)正壓狀態(tài)，如圖3所示，有利于雜質(zhì)順利落出。

圖3 改造后豪豬開棉機(jī)打手室氣流分布

3.1.7開清棉機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)效率的控制

3.1.7.1要求

開清棉機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)效率，要以保證棉流的穩(wěn)定供應(yīng)為基礎(chǔ)，優(yōu)化的工藝參數(shù)為保障，最大限度地提升并穩(wěn)定各單機(jī)的生產(chǎn)效率為原則，確保生產(chǎn)穩(wěn)定和成卷質(zhì)量。根據(jù)開清棉的產(chǎn)量要求，合理分配單機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，并根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)效率決定工藝配置，確保成卷的混合均勻；只要是帶有棉箱設(shè)備或具有混合功能的單機(jī)，都必須進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)效率的控制和調(diào)節(jié)。棉箱的儲料量對混合效果具有明顯的影響，棉箱儲料量波動直接影響供棉的穩(wěn)定性，因而棉箱的調(diào)節(jié)直接影響機(jī)臺的運(yùn)轉(zhuǎn)效率。具有混合功能的單機(jī)，要在保證生產(chǎn)供應(yīng)的基礎(chǔ)上，重點考慮運(yùn)轉(zhuǎn)效率對混合均勻度的影響[5]。

如果棉箱設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)效率達(dá)到100%，說明這臺設(shè)備失去了調(diào)節(jié)功能；如果運(yùn)轉(zhuǎn)效率低于80%，表明調(diào)節(jié)功能未得到正常發(fā)揮，工藝配置存在一定問題。

3.1.7.2影響各單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率的主要工藝參數(shù)

開清棉運(yùn)轉(zhuǎn)效率控制，應(yīng)從成卷機(jī)或清梳聯(lián)的梳棉機(jī)給棉棉箱往前逐臺設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)，重點控制開棉機(jī)、混棉機(jī)和抓棉機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率，各單機(jī)影響運(yùn)轉(zhuǎn)效率的主要工藝參數(shù)有：開棉機(jī)的給棉羅拉速度、調(diào)節(jié)板位置和光電管高度；混棉機(jī)械的比斜板角度、光電管高度、輸棉簾速度、出棉羅拉速度、棉倉壓力、混棉簾速度和角釘簾速度；給棉機(jī)械的比斜板角度、光電管高度、水平簾速度、V形簾速度和振動盤頻率；抓棉機(jī)的小車運(yùn)行速度、打手速度、打手刀片伸出肋條距離和打手每轉(zhuǎn)下降距離等。

3.2梳理

將經(jīng)過開清棉系統(tǒng)處理的纖維團(tuán)或纖維束通過針布松解成單纖維狀態(tài)，使纖維排列整齊并清除其中短纖維和雜質(zhì)，在紡紗工藝流程中完成這一任務(wù)的主要是梳棉和精梳兩個工序。

3.2.1梳棉機(jī)的梳理

梳棉機(jī)具有梳理功能的部位主要有3處：錫林—回轉(zhuǎn)蓋板區(qū)(梳棉機(jī)的主分梳區(qū))、附加梳理器材—錫林或刺輥區(qū)(預(yù)分梳或整理分梳區(qū))、錫林—道夫三角區(qū)(轉(zhuǎn)移分梳區(qū))。

3.2.1.1梳理功能的任務(wù)

要完成梳理功能，至少要完成以下幾項任務(wù)：

a) 有效分離纖維集結(jié)體，使纖維束變小或變成單纖維狀態(tài)；

b) 使纖維具有較好的定向度；

c) 使纖維盡可能伸直，增大纖維軸向的最大投影長度；

d) 將混在纖維集結(jié)體中或粘附在纖維上的雜質(zhì)、塵埃充分暴露，使之脫離針布上的有效纖維層。

3.2.1.2完成分梳功能的必要條件

在梳棉機(jī)的各個梳理區(qū)，要完成上述各項任務(wù)，在工藝配置上必須滿足3個要求。

3.2.1.2.1針布平行配置(見圖4)，以保證梳理區(qū)針布都具有抓取并握持纖維的能力。

圖4 梳理功能的必要條件

3.2.1.2.2在兩針面的速度配置上，兩針面的運(yùn)行方向不論是相同還是相反，兩針面必須有相對速度差，且速度差的方向與速度較小的針面上的針向或齒向相反，如圖4中兩針面的運(yùn)行方向相同時，就必須為v2>v1，才能保證兩針布具有分梳功能。

只有兩針面在做相對運(yùn)動時，兩個針布都具有握持纖維的能力，且兩針面具有相對速度差，兩針布在分別握持住纖維兩端時，纖維在兩針布上都具有沿針布前面向內(nèi)的分力，纖維集結(jié)體才可能被分解，纖維的伸直度才能得到有效提高。

3.2.1.2.3兩針面間必須具有較小的隔距，即圖4中的h值較小，此時纖維才能被針布有效握持，而不至于造成纖維在兩針面之間浮游和揉搓。

3.2.1.3分梳工藝的原則和要求

設(shè)置梳棉機(jī)工藝時，在保證一定纖維梳理度的前提下，要重點考慮以下3個方面。

3.2.1.3.1盡可能減少纖維損傷和疲勞，控制纖維短絨增長率，保證纖維具有較好的長度均勻度。

梳棉工序可以通過斬刀花、后車肚落棉和棉網(wǎng)清潔器排除一部分短絨，但會在梳理過程中產(chǎn)生一部分短絨，梳棉排除的短絨率應(yīng)大于產(chǎn)生的短絨率，使生條中的短絨含量低于棉卷或筵棉的短絨含量，因為生條短絨直接影響成紗的各項質(zhì)量指標(biāo)；有資料顯示在成紗粗節(jié)中，40%是由短絨直接造成的，45%是由纖維伸直度不良和飛花附入等原因造成，可見粗節(jié)與短絨密切相關(guān)。

從紡紗均勻性指數(shù)(SCI)的計算公式也可以看出纖維長度及長度整齊度對產(chǎn)品質(zhì)量的影響：紡紗均勻性指數(shù)是根據(jù)HVI測試指標(biāo)設(shè)定的一個經(jīng)驗性公式，它反映了原棉的可紡性及其對成紗綜合質(zhì)量指標(biāo)的影響[6]。原棉的SCI值越大，在生產(chǎn)過程中的可紡性越好，成紗強(qiáng)力等指標(biāo)也越好。該公式包含了上半部平均長度、長度整齊度、斷裂比強(qiáng)度、馬克隆值、反射率和黃度等6個纖維性能指標(biāo)參數(shù)，具體計算過程為：

SCI=-414.67+49.27Len+4.74Unf+

2.90Str-9.32Mic+0.65Rd+0.36(+b)

(1)

式中：

Len——上半部平均長度/25.4 mm；

Unf——長度整齊度/%；

Str——纖維斷裂比強(qiáng)度/(cN·tex-1)；

Mic——馬克隆值；

Rd——反射率/%；

(+b)——原棉的黃度值/%。

從紡紗均勻性指數(shù)(SCI)的計算公式可以看出，纖維的長度整齊度和上半部平均長度都是與纖維長度相關(guān)的參數(shù)，與原料的可紡性及成紗質(zhì)量指標(biāo)正相關(guān)，其中纖維上半部平均長度對可紡性及成紗質(zhì)量指標(biāo)的影響系數(shù)最大，長度整齊度的影響系數(shù)排第3位；因此，在生產(chǎn)過程中，特別是在梳棉、清花工序要重視對纖維的保護(hù)，盡可能地減少纖維損傷，降低纖維的疲勞度，為后續(xù)纖維完成良好的“集合”奠定基礎(chǔ)。

3.2.1.3.2要保證梳棉機(jī)各部位的氣流運(yùn)行順暢，充分利用氣流的除雜、排短絨和輔助梳理作用。

探討梳棉機(jī)的工藝配置，繞不開梳棉機(jī)氣流控制問題，因為梳棉機(jī)的除雜、梳理和轉(zhuǎn)移都離不開氣流的作用。梳棉機(jī)錫林、刺輥和道夫的高速旋轉(zhuǎn)，與其除塵系統(tǒng)共同構(gòu)成了一個完整的氣流系統(tǒng)，氣流在梳棉機(jī)內(nèi)的通道和梳理區(qū)，利用壓力差和速度場的梯度分布，協(xié)助各功能部件完成對纖維的除雜、梳理和轉(zhuǎn)移。理順梳棉機(jī)氣流，合理利用氣流達(dá)到有效排除雜質(zhì)、短絨，調(diào)節(jié)落棉，提高梳理質(zhì)量和保證纖維順利轉(zhuǎn)移的目的；如果梳棉機(jī)的氣流運(yùn)行不暢，將會嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。為此，在生產(chǎn)過程中要隨時觀察梳棉機(jī)的氣流運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)機(jī)臺上出現(xiàn)飛花增多、棉網(wǎng)清潔器堵塞、吸風(fēng)管堵塞、大小漏底掛花糊花、某風(fēng)門打開后噴花或有較大的氣流噴出、手電光照射錫林—刺輥三角區(qū)或錫林—道夫三角區(qū)看到纖維打旋和三角區(qū)兩側(cè)有強(qiáng)氣流外溢或補(bǔ)入等問題時，可以斷定該臺梳棉機(jī)的氣流運(yùn)行不正常。

梳棉機(jī)氣流的控制方法有：調(diào)整錫林、刺輥和道夫滾筒速度，調(diào)整各部件與滾筒的隔距(如小漏底進(jìn)出口、大漏底進(jìn)出口、前后罩板上下口、固定蓋板、棉網(wǎng)清潔器及其除塵刀等與錫林隔距)，調(diào)整濾塵吸風(fēng)量并保證除塵效果等。通過控制氣流在某一區(qū)域的產(chǎn)生量、輸入量和流出量，減少氣流阻塞，就能保證梳棉機(jī)氣流狀態(tài)的合理性和穩(wěn)定性[7]。

3.2.1.3.3保證纖維良好的轉(zhuǎn)移效果是保證梳棉機(jī)梳理效果的前提條件。在梳棉機(jī)上，纖維需要順利轉(zhuǎn)移且其轉(zhuǎn)移效果對梳理質(zhì)量有顯著影響的部位主要有錫林—刺輥三角區(qū)、錫林—道夫三角區(qū)和錫林—回轉(zhuǎn)蓋板分梳區(qū)。

在錫林—刺輥三角區(qū)，刺輥針布上的纖維應(yīng)100%一次性轉(zhuǎn)移給錫林，嚴(yán)防刺輥返花；因為刺輥返花將影響其對給棉板握持纖維的抓取能力，造成纖維相互揉搓而使棉結(jié)和短絨增加，嚴(yán)重時會出現(xiàn)棉網(wǎng)云斑；所以，應(yīng)保證刺輥針布的表面粗糙度，防止出現(xiàn)倒齒、毛刺，同時要根據(jù)纖維長度和特性優(yōu)選適宜的錫林與刺輥轉(zhuǎn)速比。

在錫林—道夫三角區(qū)，應(yīng)有合理的轉(zhuǎn)移率。如果道夫轉(zhuǎn)移率過高，會有較多的纖維一次經(jīng)過錫林—蓋板分梳區(qū)就直接由道夫輸出，則纖維梳理不充分，混合效果減弱，會影響成紗質(zhì)量；如果道夫轉(zhuǎn)移率過低，纖維受到的梳理強(qiáng)度過大，會造成纖維損傷，疲勞度增大，生條短絨率增大，纖維長度均勻度降低，更會影響成紗質(zhì)量指標(biāo)。

道夫轉(zhuǎn)移率簡易測定，可以用道夫轉(zhuǎn)移率測定估算公式來計算[4]：

(2)

式中：

R——道夫轉(zhuǎn)移率/%；

Q0——正常狀態(tài)下錫林針面上的纖維量/g；

Qn——停止喂棉后，n轉(zhuǎn)后錫林針面上剩余的纖維量/g；

q0——正常生產(chǎn)情況下，錫林每轉(zhuǎn)輸出的生條質(zhì)量/g；

qn——停止喂棉后，錫林在n轉(zhuǎn)時道夫輸出的生條質(zhì)量/g。

用此公式來測定和估算道夫轉(zhuǎn)移率，操作簡單、方便[8]。

3.2.2精梳機(jī)的梳理

3.2.2.1精梳機(jī)功能及其梳理點

精梳機(jī)的梳理點有兩個，分別是錫林和頂梳，兩個梳理點均為握持梳理。首先，錫林梳理是由鉗板握持棉層的前端，然后頂梳梳理由分離羅拉握持棉層的后端。精梳的梳理功能，主要在于排除短絨和結(jié)雜，進(jìn)一步提高纖維的定向度、伸直度和平行度。

精梳機(jī)最佳的梳理效果是在保證成紗質(zhì)量的前提下，盡可能少落棉，提高精梳工序的制成率。在其他生產(chǎn)條件一定的情況下，要保證成紗質(zhì)量，就要求精梳條中含短絨量要少，纖維的長度均勻度要好，棉結(jié)、雜質(zhì)要少，纖維排列結(jié)構(gòu)良好;在這樣的前提下要降低精梳落棉率，只有減少纖維損傷，降低落棉中的長纖維含量，提高落棉含短絨率，提高精梳機(jī)棉結(jié)、雜質(zhì)去除率。

3.2.2.2錫林梳理

當(dāng)鉗板閉合時，上下鉗板緊緊握持住纖維，下鉗唇把棉叢壓向下方的錫林，使錫林鋸齒刺入棉叢進(jìn)行梳理，未被上下鉗板有效握持住的纖維將被錫林鋸齒帶走而成為落棉；而兩端都被有效握持的纖維有可能被鋸齒切斷成為短絨；因此，為降低落棉中的長纖維并減少纖維損傷，應(yīng)優(yōu)化精梳準(zhǔn)備工序的工藝，盡可能提高小卷中纖維的伸直平行度，防止粘卷問題。另外，應(yīng)優(yōu)化錫林齒密配置，實現(xiàn)漸進(jìn)梳理；杜絕錫林掛花、塞花等問題；優(yōu)化弓形板定位，精細(xì)調(diào)校錫林與分離羅拉運(yùn)動的配合關(guān)系，防止錫林末排針布將分離羅拉倒入機(jī)內(nèi)的有效纖維抓走而成為落棉。

3.2.2.3頂梳梳理

經(jīng)錫林梳理后的棉叢頭端由鉗板送向分離鉗口，經(jīng)分離羅拉和分離膠輥握持輸出；同時，頂梳插入須叢梳理隨分離羅拉前進(jìn)的纖維尾端，使未得到錫林梳理的纖維尾端(鉗板鉗唇死隙部分和鉗板握持點后邊的部分)獲得有效梳理。頂梳不僅可以利用梳針梳理纖維尾端，提高纖維的伸直平行度，還能充分利用頂梳落棉的摩擦過濾作用，把棉層中的短絨、棉結(jié)和雜質(zhì)等阻留下來。

頂梳梳針只有一排(也有雙排梳針頂梳)，梳針狀態(tài)對頂梳的梳理質(zhì)量影響很大，梳針應(yīng)光潔、不掛花、不嵌雜，無缺齒、并齒等問題。工藝方面影響頂梳梳理效果的因素主要有：頂梳安裝位置(高低隔距、進(jìn)出隔距)、梳針密和梳針截面尺寸及形狀等。

4 纖維的集合

纖維的集合，是纖維在紡紗生產(chǎn)流程中必然要經(jīng)歷的一個過程，在梳理、牽伸、加捻等過程中，纖維在外力的反復(fù)作用下相互之間發(fā)生作用，沿軸向形成逐漸收縮、緊密、排列結(jié)構(gòu)良好的集合體，這一過程稱為纖維的集合過程。

在生產(chǎn)流程中，纖維的集合過程主要有：① 棉網(wǎng)成條的過程；② 須條牽伸的過程；③ 集聚紡集聚的過程；④ 須條加捻的過程。

4.1棉網(wǎng)成條過程中的集合作用

棉網(wǎng)成條過程中的集合，實質(zhì)上是棉網(wǎng)在成條時由寬變窄，不斷向內(nèi)集聚的過程。棉網(wǎng)的集合方式有棉網(wǎng)自主集合和器械輔助集合兩種。

4.1.1棉網(wǎng)自主集合

在未安裝集棉裝置的梳棉機(jī)上，棉網(wǎng)在自身張力的作用下收束成條，這種集合方式就是棉網(wǎng)自主集合。

4.1.1.1棉網(wǎng)自主集合過程簡析

棉網(wǎng)要完成自主集合，必須具備以下幾個條件：

a) 棉網(wǎng)開始集合的位置和須條完成集合的位置必須具有兩個鉗口線，能夠有效握持棉網(wǎng)和須條，保證其按照設(shè)定的速度運(yùn)行；

b) 棉網(wǎng)開始集合的寬度和須條完成集合時寬度應(yīng)有一定差異，幅寬逐漸收窄(設(shè)集合開始鉗口線寬度為a，集合結(jié)束鉗口線寬度為b)；

c) 兩個鉗口線間要有一定距離(設(shè)為H)；

d) 兩個鉗口線之間應(yīng)有速度差，或者說兩個鉗口線之間需要有一定的牽伸倍數(shù)(簡稱“集合牽伸”，設(shè)為E)。

以梳棉機(jī)棉網(wǎng)為例，其自主集合的過程見圖5。

圖5 棉網(wǎng)自主集合過程

由圖5可知，在棉網(wǎng)自主集合的過程中，棉網(wǎng)上不同位置的纖維在集合區(qū)間內(nèi)運(yùn)動的距離并不相同，如圖5中間區(qū)域內(nèi)纖維的運(yùn)動路程為兩鉗口線間的距離H，而其它區(qū)域內(nèi)纖維的運(yùn)行距離都將大于H，運(yùn)行距離最長的是棉網(wǎng)兩邊緣的纖維，其運(yùn)行距離為[H2+(a/2-b/2)2]1/2。這就造成棉網(wǎng)內(nèi)不同位置的纖維間會產(chǎn)生相對位移，邊緣棉網(wǎng)與中間區(qū)域內(nèi)棉網(wǎng)的相對位移比例為：[H2+(a/2-b/2)2]1/2/H×E，其大小由以下幾個因素決定：① 集合開始鉗口線寬度a，或為棉網(wǎng)幅寬a；② 兩個鉗口線間的距離H；③ 集合結(jié)束的鉗口線寬度b，或為棉條寬(棉條寬相對于棉網(wǎng)幅寬較小，可以近似地看成是一個點)。

以A186G型梳棉機(jī)為例，其棉網(wǎng)幅寬a為1000 mm，經(jīng)測算，兩個鉗口線間的距離H約為310 mm，那么棉網(wǎng)最邊緣纖維的運(yùn)行距離即為[(1000/2)2+3102]1/2=588.3 mm，則邊緣棉網(wǎng)與中間區(qū)域內(nèi)棉網(wǎng)的相對位移差為588.3 mm-310 mm=278.3 mm，位移距離比達(dá)到588.3/310=1.898倍。在棉網(wǎng)自主集合的過程中，由于棉網(wǎng)無任何保護(hù)裝置，在棉網(wǎng)中纖維的表面摩擦因數(shù)較小、抱合力較差時，位移距離差極易造成不同位置的棉網(wǎng)產(chǎn)生意外伸長差異，從而對生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量造成一定的影響。

4.1.1.2棉網(wǎng)自主集合過程對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

棉網(wǎng)自主集合過程產(chǎn)生的相對位移差，對產(chǎn)品質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

4.1.1.2.1由于在集合過程中邊緣纖維的運(yùn)行距離較長，當(dāng)纖維抱合力及棉網(wǎng)強(qiáng)力小時，棉網(wǎng)易出現(xiàn)破邊問題，從而造成邊纖維的散失和彎鉤纖維的產(chǎn)生。

4.1.1.2.2纖維在集合過程中的相對位移差，雖然對單纖維的混合均勻度有利，但由于不同位置的纖維承受的重力、張力等不同，特別是在機(jī)臺氣流不穩(wěn)定、機(jī)臺振動較大等情況下，棉網(wǎng)邊緣產(chǎn)生的意外伸長必然偏大，加之棉網(wǎng)集聚收束，必然會出現(xiàn)“集合褶皺”，從而影響纖維在須條中的排列結(jié)構(gòu)，使纖維的伸直平行度受到一定的影響。有些纖維經(jīng)過梳棉機(jī)梳理后伸直平行狀態(tài)較好，但在集合過程中纖維形態(tài)受到破壞，造成其在生條中呈現(xiàn)彎弓形態(tài)，在后續(xù)牽伸過程中，需要較大的牽伸倍數(shù)才能恢復(fù)其良好的伸直狀態(tài)，這也是頭并(預(yù)并)條機(jī)后區(qū)牽伸倍數(shù)需要偏大掌握的原因之一。

4.1.1.2.3在自主集合的過程中，由于棉網(wǎng)中的纖維始終處于“浮游”狀態(tài)而不能被有效控制，不同區(qū)域棉網(wǎng)的相對位移差會對棉網(wǎng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響，易造成生條表面發(fā)毛和內(nèi)部結(jié)構(gòu)紊亂，從而使成紗的紗疵和毛羽增加，條干惡化；

4.1.1.2.4當(dāng)集合牽伸倍數(shù)E較大時，棉網(wǎng)的正常結(jié)構(gòu)易被相對位移差破壞，特別是當(dāng)棉網(wǎng)的強(qiáng)力不能承受集合牽伸而出現(xiàn)破網(wǎng)、墜網(wǎng)和斷網(wǎng)等問題時，會造成嚴(yán)重的成紗質(zhì)量隱患。

4.1.1.3應(yīng)用棉網(wǎng)自主集合理論解決問題的實踐

利用棉網(wǎng)自主集合理論，可以解決梳棉機(jī)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的一系列問題。如：在生產(chǎn)過程中會遇到棉網(wǎng)下墜的問題，在解決棉網(wǎng)下墜問題時也存在兩種截然不同的觀點，一種是增加棉網(wǎng)張力，另一種則是減小棉網(wǎng)張力，并且都有取得成功的案例。根據(jù)棉網(wǎng)自主集合理論分析，出現(xiàn)這種情況是正常的，關(guān)鍵在于要根據(jù)棉網(wǎng)下墜的不同情況，有針對性地采取技術(shù)措施，以取得預(yù)期的效果。

a) 如果棉網(wǎng)呈現(xiàn)整體下墜，棉網(wǎng)從集合起點到集合終點呈拋物線狀態(tài)，說明棉網(wǎng)下墜的原因是因為張力牽伸倍數(shù)偏小，棉網(wǎng)在自身重力的作用下意外伸長且大于張力牽伸倍數(shù)，特別是在上下光軋輥之間的隔距偏大，車間的溫濕度偏大等情況下，更容易出現(xiàn)這種問題，應(yīng)適當(dāng)加大棉網(wǎng)張力，收緊上下光軋輥之間隔距等技術(shù)措施，即可緩解棉網(wǎng)下墜的問題。

如某企業(yè)用A186G型梳棉機(jī)生產(chǎn)C 18.2 tex紗，車間濕度較大，梳棉機(jī)落網(wǎng)嚴(yán)重而無法正常生產(chǎn)，用滑石粉、干抹布擦拭上下光軋輥都不起作用。技術(shù)人員將張力齒輪由20齒改為19齒，由A186G型梳棉機(jī)棉網(wǎng)牽伸部分的傳動圖(見圖6)可知，當(dāng)張力齒輪為20齒時，棉網(wǎng)的張力牽伸倍數(shù)為102/110×32/20×45/55=1.21；張力齒輪改為19齒后，棉網(wǎng)張力牽伸倍數(shù)增大到102/110×32/19×45/55=1.28，同時將輕重齒輪由20齒改為21齒(目的是保持生條定量基本不變)，結(jié)果生產(chǎn)趨于正常。

圖6 A186G型梳棉機(jī)棉網(wǎng)牽伸傳動

b) 如果棉網(wǎng)兩邊下墜嚴(yán)重，中間區(qū)域未下墜或下墜問題偏輕，棉網(wǎng)兩側(cè)比中間部分稀薄，說明棉網(wǎng)張力偏大，由于外側(cè)棉網(wǎng)運(yùn)行路線較長，在偏大的棉網(wǎng)張力牽伸作用下產(chǎn)生了較大的意外伸長，導(dǎo)致棉網(wǎng)邊緣下墜，有時甚至?xí)霈F(xiàn)棉網(wǎng)破邊落網(wǎng)問題。特別是在上下光軋輥之間的隔距較小，纖維表面摩擦因數(shù)較小的情況下，更容易出現(xiàn)這種問題，應(yīng)適當(dāng)減小棉網(wǎng)張力以緩解邊網(wǎng)下墜問題。

4.1.2器械輔助集合

器械輔助集合是借用集合器、托棉板、導(dǎo)棉器和喇叭口等器械的輔助作用，完成棉網(wǎng)集束成條的集合方式。

4.1.2.1器械輔助集合方式

器械輔助集合方式的集合過程與棉網(wǎng)自主集合過程基本相同，主要區(qū)別在棉網(wǎng)集合的過程中，器械輔助集合方式會借助某種器械來托持、收束棉網(wǎng)，輔助棉網(wǎng)完成集合過程，如梳棉機(jī)導(dǎo)棉器、并條機(jī)集合器和精梳機(jī)導(dǎo)棉板等。

4.1.2.2器械輔助集合對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

器械輔助集合有利于對棉網(wǎng)形成托持、收束作用，減少棉網(wǎng)掉網(wǎng)、斷網(wǎng)等問題；但是，如果這些集合器械的表面粗糙度不良或集聚棉蠟、油劑，纖維直接與器械接觸就易造成須條毛亂，破壞須條中的纖維結(jié)構(gòu)。另外，不同的輔助集合器械都有不同的優(yōu)缺點，如梳棉機(jī)的導(dǎo)棉器膠圈設(shè)置在集合開始鉗口線前面，兩個膠圈運(yùn)行方向相反，以將鉗口輸出來的棉網(wǎng)匯集到中部成條后輸出，這樣就造成輸出口外其它位置的棉網(wǎng)從鉗口輸出后要立即經(jīng)過90°轉(zhuǎn)彎，在膠圈的帶動下向中部匯集，匯集成條后再轉(zhuǎn)90°輸出，這樣的設(shè)計雖然提高了單纖維的混合效果，但會造成纖維結(jié)構(gòu)的破壞，而且導(dǎo)棉膠圈很容易粘帶纖維或帶入積花而形成疵點，也不利于觀察棉網(wǎng)質(zhì)量。并條機(jī)集合器結(jié)構(gòu)呈封閉的倒三角形，棉網(wǎng)在集合器內(nèi)快速收攏，高速運(yùn)行的棉網(wǎng)帶來的氣流在封閉的集合器中形成向四周反沖的氣流嚴(yán)重沖擊棉網(wǎng)，在氣流沖擊力和管壁摩擦阻力的作用下，易造成纖維結(jié)構(gòu)的紊亂；特別是當(dāng)集合器的位置安裝不當(dāng)時，會造成棉網(wǎng)中的部分纖維高速沖擊集合器內(nèi)腔前壁后向后翻轉(zhuǎn)，反沖出集合器而分散成飛花。另外，由于棉網(wǎng)收束過快，棉網(wǎng)邊緣纖維高速沖撞集合器側(cè)壁，在氣流和摩擦力的作用下也容易變成結(jié)構(gòu)紊亂的紗疵。在生產(chǎn)中用手電筒照射集合器進(jìn)口位置，經(jīng)?？梢钥吹斤h飛的短絨，這些短絨、飛花經(jīng)常會集聚在集合器前沿，很容易被帶入到棉條中而形成紗疵。

4.1.2.3應(yīng)用器械輔助集合理論解決問題的實踐

現(xiàn)代高速并條機(jī)棉網(wǎng)攜帶的氣流多、速度快，氣流對棉網(wǎng)的反沖效應(yīng)明顯，高速運(yùn)行的棉網(wǎng)在集合器中受到的沖擊力和摩擦力也很大，調(diào)整不當(dāng)很容易產(chǎn)生紗疵；因此，高速并條機(jī)要優(yōu)化棉網(wǎng)集合的條件，確保棉網(wǎng)集合效果。

4.1.2.3.1盡量減小棉網(wǎng)網(wǎng)幅。一是在保證混合效果的前提下，盡量減少并合根數(shù)。試驗表明，在T/CJ 65/35 13 tex品種上，末并并合數(shù)由8根改為6根，10萬m偶發(fā)性紗疵可減少2～3個[9]；末并并合數(shù)再由6根改為4根，紗疵又進(jìn)一步大幅度降低[10]。二是應(yīng)保證棉條良好的排列狀態(tài)，通過合理調(diào)整導(dǎo)條塊的開口尺寸，保證牽伸區(qū)內(nèi)的須條在不相互重疊的前提下盡量排列緊密。

4.1.2.3.2合理調(diào)整集合器位置，降低反沖氣流對棉網(wǎng)的不利影響。喇叭口的安裝角度、安裝位置，特別是集合器與前羅拉的相對高度和距離，對氣流有很大影響，應(yīng)根據(jù)纖維特性、輸出速度和棉網(wǎng)寬度等進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，保證集合器兩端的高度一致，與羅拉、膠輥空隙相同(集合器下邊沿與前羅拉的距離一般為1.5 mm～4.0 mm)；集合器的安裝角度應(yīng)與棉網(wǎng)的輸出角度相匹配，以防止棉條起皺、發(fā)毛和纖維飛散等。

4.1.2.3.3應(yīng)控制好棉網(wǎng)在集合過程中的形態(tài)，通過合理調(diào)整導(dǎo)條塊的位置，使輸出棉網(wǎng)的中心線與集合器的中心線重合，確保棉網(wǎng)呈穩(wěn)定對稱的三角形，以達(dá)到減少紗疵、毛羽，改善條干質(zhì)量的目的。

4.2須條牽伸過程中的集合作用

須條在牽伸過程中被抽長拉細(xì)，在牽伸力和摩擦力的作用下由寬變窄，不斷向中間集聚；須條牽伸過程中的集合作用，也有自主集合和器械輔助集合兩種方式。

4.2.1須條集合與棉網(wǎng)集合的比較

須條在牽伸區(qū)內(nèi)的集合形態(tài)和應(yīng)具備的基本條件都與棉網(wǎng)集合非常相似；但由于須條牽伸的特殊性，須條集合與棉網(wǎng)集合也有一些不同。

4.2.1.1須條在牽伸區(qū)內(nèi)集合的過程中，須條中的纖維是在三維空間內(nèi)受力的，如圖7所示。在牽伸區(qū)內(nèi)的須條截面近似橢圓形，須條有一定的厚度和寬度，纖維除了受到須條軸向的牽伸力之外，在牽伸力作用下的須條截面徑向還會受到向內(nèi)的收束力。4.2.1.2須條在鉗口內(nèi)具有一定的厚度，牽伸鉗口的下羅拉、上羅拉分別與須條的下層纖維、上層纖維接觸，而牽伸系統(tǒng)的下羅拉有動力傳動，下羅拉傳動須條并與須條一起傳動上羅拉，由于傳動過程中的上羅拉往往存在一定的滑溜問題，因此上羅拉的轉(zhuǎn)動線速度與下羅拉存在不同步的問題，造成須條的分層，即須條的上下層纖維產(chǎn)生相對速度差和相對位移。而分層對須條的聚合效果和產(chǎn)品質(zhì)量都會產(chǎn)生不利影響。

圖7 須條在牽伸區(qū)內(nèi)的集合

4.2.1.3須條在兩個鉗口位置上的寬度相差要比棉網(wǎng)小得多，而且兩個鉗口間的距離較小，因此須條邊緣纖維與中心纖維所產(chǎn)生的位移差相對于棉網(wǎng)則要小得多，幾乎可以忽略不計。

4.2.2須條在牽伸區(qū)內(nèi)的自主集合

在簡單羅拉牽伸區(qū)(即只有兩對羅拉鉗口、無其它附加元件而組成的牽伸區(qū))，須條均是在牽伸力的作用下完成集合作用的，比如并條、細(xì)紗(未使用壓力棒等附加元件的平面牽伸系統(tǒng))的后區(qū)牽伸等。

在牽伸區(qū)內(nèi)，須條的集合效果直接影響纖維的抱合力，對產(chǎn)品質(zhì)量具有重要影響。在其它因素相同的條件下，須條的某一截面積與纖維特性、牽伸倍數(shù)和羅拉隔距等因素密切相關(guān)。

4.2.2.1纖維特性的影響：在其它因素相同的條件下，纖維間的抱合力越差則須條越蓬松，越難以集合，輸出的須條越寬。如與棉纖維相比，滌綸纖維較蓬松、易產(chǎn)生靜電，集合難度比棉纖維大；在輸出定量相同的情況下，滌綸須條的輸出寬度大于滌棉混紡須條的輸出寬度，且滌棉混紡須條的輸出寬度大于純棉須條的輸出寬度。

4.2.2.2牽伸倍數(shù)的影響：牽伸倍數(shù)是指輸入定量與輸出定量的比值，在輸出定量一定的情況下，牽伸倍數(shù)大就意味著輸入須條的定量大，須條在輸入鉗口中的寬度也就越大，在同樣聚合距離的條件下，輸出鉗口中的須條寬度也會變寬；因此，牽伸倍數(shù)越大，須條輸出時的寬度也就越大，見表1。

表1不同纖維輸出定量一定時牽伸倍數(shù)與輸出須條寬度

品種輸出定量/tex輸入定量/[g·(10m)-1]輸出須條寬度/mm純棉21.54.308.602.104.60滌棉22.04.408.803.884.84苧麻50.333.55.0310.065.0310.061.802.701.703.50

在輸入定量一定的情況下，牽伸倍數(shù)大就意味著輸出須條的定量??；但此時輸出須條的寬度卻并不一定會明顯減小，主要原因是須條經(jīng)過大倍數(shù)的牽伸后，纖維結(jié)構(gòu)變得松散、抱合力變差，導(dǎo)致須條集合度下降。圖8是純棉品種在粗紗定量為4.3 g/(10 m)的情況下，不同牽伸倍數(shù)時檢測出來的輸出須條的寬度。

從圖8可見，在輸入定量一定，牽伸倍數(shù)為20時，輸出須條的寬度為2.00 mm；而當(dāng)牽伸倍數(shù)達(dá)到50時，輸出須條的寬度為2.14 mm，即輸出須條的寬度并未因牽伸倍數(shù)的增大而減小。

圖8 輸出須條寬度與牽伸倍數(shù)的關(guān)系

(未完待續(xù))

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FunctionalAnalysisoftheSpinningProcessFlow

WANG Xueyuan

(Chinayarn.com,Hangzhou 311203,China)

To reasonably control yarn quality with optimized spinning process，probing is done into the functional composition of spinning processes and the relationships in-between,the processes are functionally classified as the base layer(releasing and collecting),the main layer(opening,carding,drawing and twisting etc.),secondary layer(cleaning,mixing,drawing and combing)and auxiliary layer(winding formation).Specific analysis is done to the way and control achieving the function of each layer.Highlight is given to fiber releasing and collecting regarding functional requirements,way of achieving and the relative processes,specifically,relieasing in carding elements and collecting in collecting elements.It is pointed out that in all the spinning processes flow,all the technologies are involved with fiber releasing and collecting,releasing is the premise and basis of the collecting,and the better collecting.

spinning process flow;function;releasing;collecting;mixing;opening;carding;drafting;twist;winding;cotton mesh;sliver

TS103

B

1001-9634(2017)05-0053-08

2016-05-18

王學(xué)元(1969—)，男，山東巨野人，工程師，主要從事棉紡技術(shù)與產(chǎn)品質(zhì)量管理方面的工作。

時間：2017-07-17 10:28

http：//kns.cnki.net/kcms/detail/61.1131.TS.20170717.1028.002.html