紡紗工藝流程功能解析(下)

王學(xué)元

(中國紗線網(wǎng)，杭州 311203)

紡紗工藝流程功能解析(下)

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(diǎn)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

4.2.3牽伸區(qū)的輔助器械對須條集合的影響

4.2.3.1牽伸區(qū)輔助器械的應(yīng)用

簡單羅拉牽伸區(qū)的須條寬度很難控制，特別是在高倍牽伸和紡細(xì)號紗時，較大的輸出須條寬度不利于紗線毛羽和紗疵等質(zhì)量指標(biāo)的控制；故常在牽伸區(qū)增加集束器、喇叭口和壓力棒等輔助器械來加強(qiáng)須條的集合作用，以有效控制輸出須條的寬度。

4.2.3.2喇叭口的應(yīng)用

以粗紗牽伸區(qū)的喇叭口(見圖9)為例，分析器械輔助集合對須條在牽伸區(qū)內(nèi)集合效果的影響。

4.2.3.2.1喇叭口的工作原理

須條未進(jìn)入前鉗口時，利用喇叭口進(jìn)、出口孔徑差異，引導(dǎo)和限制纖維，收束須條邊纖維使其寬度變小、厚度變大，從而提高纖維間的抱合力，增強(qiáng)鉗口對須條的握持力。決定喇叭口對須條集合效果的參數(shù)包括喇叭口形狀，進(jìn)、出口孔徑等參數(shù)。

圖9 粗紗喇叭口

4.2.3.2.2喇叭口的選擇

喇叭口一般根據(jù)其出口孔徑(也稱“開口尺寸”)的大小進(jìn)行選擇，而其進(jìn)口與出口孔徑的比值(簡稱“收束比”)、進(jìn)口與出口的長度等，都會對須條的集合效果產(chǎn)生重要影響。

4.2.3.2.2.1開口尺寸對集合效果的影響

開口尺寸應(yīng)根據(jù)纖維特性和粗紗定量來確定，其決定了須條進(jìn)入牽伸鉗口時的寬度：開口過大有可能無集束作用或集束效果不佳；開口太小須條通過喇叭口時阻力較大，纖維運(yùn)行不暢，易造成堵、掛問題，形成斷頭和疵點(diǎn)。在截面積相同的情況下，長高比值小或圓形出口利于提高集合效果。

4.2.3.2.2.2收束比對集合效果的影響

開口尺寸一定時，喇叭口的收束比越大，表明其纖維收束程度越厲害。因為須條的截面積與其截面上的纖維特性及纖維量有關(guān)，而牽伸區(qū)某一截面的纖維量與牽伸倍數(shù)、羅拉隔距有關(guān)。為方便分析，可將牽伸區(qū)內(nèi)纖維量的分布簡化為如圖10所示的梯形分布，設(shè)L,L′為羅拉隔距，ab,cd為輸入鉗口須條的纖維量，jk為輸出鉗口的纖維量，ef為喇叭口進(jìn)口尺寸、gh為喇叭口出口尺寸。那么，ab/jk為牽伸倍數(shù)，當(dāng)輸入定量一定和喇叭口位置固定時，牽伸倍數(shù)越大，通過喇叭口的纖維量越少；當(dāng)喇叭口到輸出鉗口距離固定且其它工藝條件不變時，羅拉隔距越大通過喇叭口的纖維量越少。圖10中羅拉隔距由L加大為L′時，進(jìn)口纖維量由mn減少為sn，出口纖維量由op減少為rp；因此，喇叭口的收束比應(yīng)與牽伸區(qū)的牽伸倍數(shù)、羅拉隔距及纖維量相適應(yīng)。若喇叭口的收束比較大，而牽伸區(qū)的牽伸倍數(shù)較小，則喇叭口的進(jìn)口側(cè)對須條不起作用，只在出口處受到一定的擠壓作用；若喇叭口的收束比較小，而牽伸區(qū)的牽伸倍數(shù)較大，則須條在進(jìn)口處受到急劇收束作用，側(cè)壁與須條的擠壓摩擦力較大，易使須條表面的纖維受到搓擦而破壞其排列結(jié)構(gòu)。

圖10 牽伸區(qū)須條寬度

目前，喇叭口、集束器的型號規(guī)格較少，特別是喇叭口、集束器的收束比和長度變化較少，紡紗企業(yè)可選擇的余地不大，希望紡織器材企業(yè)能夠設(shè)計、制造出不同收束比和長度系列化的喇叭口和集束器。

4.2.3.2.2.3喇叭口進(jìn)口與出口間長度對集合效果的影響

在收束比和進(jìn)出口尺寸都比較適宜的情況下，喇叭口進(jìn)口與出口間長度(圖10中的l)越長，纖維受到喇叭口集束的時間越長，集合效果越好；但喇叭口的長度受羅拉隔距和安裝位置的限制，也不能過大。

4.2.3.2.2.4喇叭口使用注意事項

各牽伸區(qū)內(nèi)的喇叭口必須處在與羅拉垂直的同一條直線上，左右對齊、高低一致，不允許有歪斜、固定不牢、破損和掛花等問題；喇叭口口徑應(yīng)與通過的纖維量相適應(yīng)；出口應(yīng)盡可能靠近該牽伸區(qū)的輸出鉗口(不能接觸羅拉和膠輥)，以減少須條出喇叭口后的再次擴(kuò)散問題；喇叭口輸出須條的角度應(yīng)順著輸出鉗口的切線方向進(jìn)入鉗口，防止在羅拉、膠輥上產(chǎn)生包圍弧。

四羅拉雙短膠圈牽伸的粗紗機(jī)，采用了D型牽伸，即在主牽伸區(qū)(二、三羅拉間)不加裝集合器，而在主牽伸區(qū)前面增加一個只有1.05倍的彈性整理區(qū)，在整理區(qū)內(nèi)安裝一個集合器，使?fàn)可炫c集束分開，牽伸區(qū)不集束，集束區(qū)不牽伸。由于整理區(qū)為彈性牽伸，纖維的排列基本不再變化，此時的集合能有效控制纖維，使得須條在加捻前保持良好的結(jié)構(gòu)，有利于提高粗紗條干質(zhì)量，減少粗紗毛羽。

4.2.4牽伸過程中集合效果對牽伸效果的影響

在牽伸區(qū)內(nèi)設(shè)置輔助集合元件，加強(qiáng)對須條的集束作用，既有利也有弊。在牽伸過程中，須條的集合效果越好，對保持牽伸力的穩(wěn)定性越有利。但是這對牽伸系統(tǒng)的控制力提出了更高的要求，若控制力不足，易出現(xiàn)吐硬頭問題；若輔助集合器械的狀態(tài)一致性較差或管理不善，會造成產(chǎn)品CVb值的升高；增設(shè)輔助集合器械易出現(xiàn)積花、掛花，造成偶發(fā)性紗疵；如果安裝不當(dāng)，會造成輔助集合器械跳動、發(fā)熱等問題，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

4.3 集聚紡的集聚過程

集聚紡是在前羅拉輸出須條后，通過集聚裝置快速收縮須條的寬度，使纖維排列更加平順、緊密，從而使成紗結(jié)構(gòu)和質(zhì)量指標(biāo)得到明顯的改善。

集聚紡實現(xiàn)集合作用的方式有多種，如負(fù)壓集聚、磁性機(jī)械集聚等。最常見的是負(fù)壓集聚，它采用空氣動力學(xué)原理，通過吸風(fēng)管、空心羅拉等集聚元件，使?fàn)可旌笏缮⒌捻殫l在負(fù)壓的集合作用下寬度變窄、纖維緊密地抱合在一起，使輸出的須條加捻三角區(qū)變得很小(見圖11)，從而大幅減少紗線毛羽的數(shù)量[11]。

圖11 集聚紡集聚示意

4.3.1網(wǎng)格圈式負(fù)壓集聚

當(dāng)前國內(nèi)應(yīng)用最多的是網(wǎng)格圈式負(fù)壓集聚。根據(jù)其配置形式的不同，可分為三羅拉式負(fù)壓集聚紡、四羅拉式負(fù)壓集聚紡和五羅拉式負(fù)壓集聚紡等。

4.3.1.1三羅拉式負(fù)壓集聚紡裝置

三羅拉式負(fù)壓集聚紡裝置，是在牽伸羅拉前增加一個由吸風(fēng)組件和阻捻膠輥鉗口組成的集聚區(qū)，在吸風(fēng)組件上套有網(wǎng)格圈，網(wǎng)格圈通過由前上膠輥提供動力的阻捻膠輥來驅(qū)動，如圖12所示。

圖12 三羅拉式負(fù)壓集聚

4.3.1.2四羅拉式負(fù)壓集聚紡裝置

四羅拉式負(fù)壓集聚紡裝置，是在牽伸羅拉前再配置一根阻捻羅拉，在前羅拉與阻捻羅拉間裝有異形負(fù)壓管，網(wǎng)格圈套在阻捻羅拉和負(fù)壓管上，阻捻羅拉由前羅拉提供動力驅(qū)動，網(wǎng)格圈和阻捻膠輥由阻捻羅拉傳動，如圖13所示。

圖13 四羅拉式負(fù)壓集聚

4.3.1.3五羅拉式負(fù)壓集聚紡裝置

五羅拉式負(fù)壓集聚紡裝置，是在四羅拉式的基礎(chǔ)上，將阻捻羅拉的傳動動力進(jìn)行調(diào)整，設(shè)置一根傳動羅拉單獨(dú)驅(qū)動阻捻羅拉；傳動羅拉上配置可調(diào)換齒輪，通過調(diào)換齒輪可調(diào)節(jié)集聚區(qū)的牽伸倍數(shù)。

4.3.2空心羅拉式負(fù)壓集聚

空心羅拉式負(fù)壓集聚，以立達(dá)的卡摩紡和江南大學(xué)的全聚紡為代表，是通過一根鋼質(zhì)空心的網(wǎng)眼或條縫羅拉與前膠輥和阻捻膠輥組成集聚區(qū)，通過空心羅拉內(nèi)部吸風(fēng)組件提供的負(fù)壓完成對纖維的集合作用，如圖14所示。

圖14 空心羅拉式負(fù)壓集聚

4.3.3有孔膠圈式負(fù)壓集聚

有孔膠圈式負(fù)壓集聚，以緒森公司的倚麗(Elite)集聚紡為代表，是在牽伸羅拉前再配置一根主動回轉(zhuǎn)的阻捻羅拉和阻捻膠輥，前羅拉和阻捻羅拉之間配置吸風(fēng)裝置，并在阻捻羅拉和吸風(fēng)組件上套裝有孔膠圈，負(fù)壓氣流通過有孔膠圈對纖維進(jìn)行集聚，如圖15所示。

圖15 有孔膠圈式負(fù)壓集聚

4.3.4溝槽膠輥式負(fù)壓集聚

溝槽膠輥式負(fù)壓集聚，以山西鴻基的SXF1588型集聚紡為代表，是在牽伸羅拉前再配置一個V型溝槽的集聚膠輥，V型溝槽兩側(cè)為人字型引導(dǎo)溝槽，溝槽底部有密集的吸風(fēng)孔，通過負(fù)壓吸風(fēng)將纖維集聚在V型溝槽底部。集聚膠輥緊壓在前羅拉表面，由前羅拉傳動，如圖16所示。

圖16 溝槽膠輥式負(fù)壓集聚

4.4 須條加捻過程中的集合作用

在須條的加捻過程中有兩個集合作用。首先，使須條收束起來；其次，纖維緊密纏合使須條沿纖維長度方向獲得摩擦力，增強(qiáng)須條強(qiáng)力。

須條的加捻過程如圖17所示，從羅拉鉗口輸出的是具有一定寬度a的扁平須條，在卷繞張力和捻回加捻作用力ω的共同作用下，須條兩側(cè)的纖維向中間集合，形成具有長度b的加捻三角區(qū)；三角區(qū)中不同位置纖維的運(yùn)行方向和運(yùn)行速度不同，中部纖維以羅拉輸出速度v沿紗條的輸出方向運(yùn)行，而處于三角區(qū)邊緣纖維的運(yùn)行速度是由須條輸出速度v與經(jīng)向加捻速度v1合成的；邊緣纖維的運(yùn)行方向隨合力方向的不同而不同，左邊緣的纖維向右下方運(yùn)行，而右邊緣的纖維向左下方運(yùn)行。以生產(chǎn)Z捻紗線為例，三角區(qū)右側(cè)的纖維由于其運(yùn)行方向與紗線中纖維的捻度螺旋方向相同，因而受到的張力相對較大；而三角區(qū)左側(cè)的纖維則相反；因此，在加捻初始階段右側(cè)的纖維易進(jìn)入紗線內(nèi)部成為芯纖維，而左側(cè)的纖維易留在紗線表面。

圖17 須條的加捻

從以上分析可知，在紗線的加捻過程中影響纖維集合效果的因素如下。

a) 須條輸出時的初始寬度a：初始寬度a越小纖維集合效果越好。

b) 經(jīng)向加捻速度v1：在須條輸出速度v相同的情況下，v1越大，v與v1的合成速度與鉗口線的夾角越小，三角區(qū)的長度b也就越小。

c) 紗線捻系數(shù)(與ω相關(guān))：在其它參數(shù)不變的情況下，在一定的范圍內(nèi)，紗線捻系數(shù)越大，紗線中的纖維對芯纖維包纏的螺旋角越大，纖維受到的向心壓力也就越大，紗線越緊密。

5 結(jié)語

在整個紡紗工藝流程中，所有的工藝技術(shù)始終都是圍繞著對纖維的松解和集合這兩個基礎(chǔ)過程展開的。首先是把雜亂無章的纖維塊通過開松、梳理等過程松解成單根纖維，然后再將單根纖維收束成條，通過牽伸、加捻使纖維按一定的規(guī)則排列成符合規(guī)格和質(zhì)量要求的纖維集合體——紗線。松解是集合的基礎(chǔ)和前提，其目的是為了更好地集合。

(全文完)

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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 ect.)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 for the better collecting.

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

TS103

B

1001-9634(2017)06-0059-04

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://www.cnki.net/kcms/detail/61.1131.TS.

20170717.1028.002.html