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绪论
第一节纺纱技术发展历程回顾
走锭纺纱机
1. 原理:罗拉将纤维条一端夹住。锭子一边回转一边拉着纱条向外侧移动,将罗拉钳口与锭子间的纱条抽长拉细并加上捻回。然后锭子一边回转,一边向罗拉方向退回,将加上捻度的纱绕到纱管上。
2. 特点:加捻和卷绕由同一零件(锭子)完成,两个动作交替进行。
翼锭纺纱机
1. 原理:拉细了的纤维条由罗拉钳口出来,先绕过锭帽的下缘,再绕到筒管上。筒管回转时,罗拉钳口至锭帽下缘间一段纱也随着回转,从而给纱条加上捻度。
环锭纺纱机
1. 原理:在锭杆四周套放固定环形轨道(钢领),轨道上骑跨下部有缺口的卵圆形钢丝圈。纤维条从罗拉钳口下来,先穿过钢丝圈,再绕到套在锭杆上的纱管上。锭子一回转,钢丝圈沿着钢领飞转,给纱条加上捻回,同时把纱条绕到纱管上。
2. 特点:加捻和卷绕由同一零件(锭子)完成,两个动作同时进行。
加捻和卷绕组件合一,限制了成纱卷绕尺寸和运转速度。
4. 固有缺陷:卷绕尺寸与运转速度之间产生了无法克服的矛盾,这种矛盾只有当加捻与卷绕机构分开时才能克服。
第二节新型纺纱技术概述
一. 新型纺纱的由来
(一)传统纺纱与新型纺纱
1. 传统纺纱技术的优点:(1) 机构简单,维修保养方便。(2) 生产率较高。
(3) 适纺性强。 (4) 成纱质量好。
2. 传统纺纱技术的缺点:加捻和卷绕组件合一,限制了成纱卷绕尺寸和运转速度,因而产量难以大幅度提高。
3. 新型纺纱的范畴:1965年以来发明的不同于传统纺纱技术的纺纱方法统称为新型纺纱。
(二)环锭纺纱技术的固有缺陷分析
1. 受钢丝圈转速限制,生产速度不可能有突破性提高。
2. 受钢领直径限制,卷绕容量不可能有大幅度提高。
二. 新型纺纱的分类
(一)按成纱原理分
1. 自由端纺纱:喂入点与加捻点之间的纤维须条是断开的,形成自由端,自由端随加捻器一起回转使纱条获得真捻。如转杯纺、涡流纺、静电纺、摩擦纺DREF-II
2. 非自由端纺纱:喂入点与加捻点之间的纤维须条是连续的,须条两端被握持,借助假捻、包缠、粘合等方法使纤维抱合到一起,从而使纱条获得强力。如喷气纺、平行纺、自捻纺、摩擦纺DREF-III
(二)按成纱方法分
1. 加捻成纱:靠给纤维须条施加一定的捻度成纱。如转杯纺、涡流纺。
2. 包缠成纱:靠纤维相互包缠成纱。如喷气纺、摩擦纺DREF-III、平行纺。
3. 自捻成纱:靠两根单纱的假捻自捻成纱。如自捻纺。
4. 粘合成纱:靠一定的粘合剂使纤维粘合成纱。如粘合纺。
三. 新型纺纱特点
(一)产量高 新型纺纱采用了新的加捻方式,加捻器转速不再像钢丝圈那样受线速度的限制,输出速度的提高可使产量成倍、成倍的增加。(二)卷装大 由于加捻卷绕分开进行,使卷装不受气圈形态的限制,可以直接卷绕成筒子,从而减少了因络筒次数多而造成的停车时间,使时间利用率得到很大的提高。(三)流程短 新型纺纱普遍采用条子喂入,筒子输出,一般可省去粗纱,络筒两道工序,使工艺流程缩短,劳动生产率提高。(四)改善了生产环境 由于微电子技术的应用,使新型纺纱机的机械化程度远比环锭细纱机高,且飞花少、噪音低 ,有利于降低工人劳动强度,改善工作环境。第二章转杯纺纱
第一节 转杯纺纱概述
一. 转杯纺纱基本原理
(一)工艺过程:条筒→喂给喇叭→喂给罗拉+ 喂给板→分梳辊→输送管→转杯→引纱管→引纱罗拉→槽筒
(二)成纱基本原理:须条一端握持,另一端与喂入须条断开,形成自由端,使自由端相对握持点发生回转,从而给须条加上真捻而成纱。
(三)工艺路线
1. 第一条:高效开清棉联合机组(附高效除杂装置)→高产梳棉机→两道并条机→转杯纺纱机
2. 第二条:高效开清棉联合机组(无附加装置)→双联梳棉机→两道并条机→转杯纺纱机
二. 分类:(按排风方式分)
a. 自排风式:以捷克、日本为代表
b. 抽气式:以德国、瑞士、美国为代表
第二节转杯纺纱机组成机构及其作用
一. 喂给机构
(一)组成:喂给喇叭、喂给板、喂给罗拉
(二)作用:均匀有效地握持条子,供分梳辊分梳。
(三)分梳面长度:喂给罗拉与喂给板握持点至分梳辊中心水平线与喂给板交点之间的长度,又称分梳工艺长度。
分梳面长度应不小于纤维品质长度。
二. 分梳机构
(一)组成:分梳辊、喂给板分梳面
(二)作用:依靠分梳辊(锯条或梳针)打击和刺入纤维层,将纤维束分梳成单纤维状态,同时将条子中的细小杂质排除,依靠气流将纤维输送到转杯内。
(三)分梳辊
1. 类型 (1) 锯齿辊:铁胎表面包金属锯条 (2) 针辊:铁胎表面植钢针
2. 作用比较
(1) 锯齿辊:利用锯齿对须条打击和分割来开松纤维束,作用力大,作用力集中在两侧棱角上,易损伤或切断纤维。
(2) 针辊:利用钢针刺入纤维层进行梳理来开松纤维束,钢针由细变粗,作用力由弱变强,作用力缓和细致,作用力分布在一个曲面上,不易损伤或切断纤维。
(四)分梳辊速度与转杯真空度的匹配
1. 匹配
(1) 分梳辊速度不变时,转杯真空度增大,则出口气流速度增大。
(2) 转杯真空度较低时,分梳辊速度增大,则出口气流速度减小。
(3) 转杯速度较低时,分梳辊速度增大,则单纱强力降低。
转杯速度较高时,分梳辊速度增大,则单纱强力提高。
2. 原因
(1) 转杯速度较低
喂入量小,分梳辊速度低,即能满足开松作用的要求,且能保证输送管中较大的速度梯度,纤维在输送管中不会重新粘结,分离度好,伸直度好,故单纱强力高。
分梳辊速度高,转杯真空度低,输送管中速度梯度小,纤维在输送管中重新粘结,分离度差,伸直度差,故单纱强力低。
(2) 转杯速度较高
喂入量大,分梳辊速度增大才能保证分梳作用,纤维分离度好,伸直度好,故单纱强力高。
三. 排杂机构
(一)作用:排除尘杂,减少转杯凝聚槽内尘杂积聚。
(二)分类
1. 固定式
(1) 小开口:排杂区既有排风,又有补风,部分细小杂质可能会回到排杂区,尘杂排除不畅。
大开口:排杂区气流稳定,既能有效排杂,又不会掉落可纺纤维。2. 调节式:A、B、C三个孔都装有阀门,分全关、开1/2、全开三档,用以调节各孔气流流量。机构复杂,操作不便,不能集体调节。
四. 凝聚加捻机构
(一)组成:输送管、隔离盘、转杯、假捻盘、引纱管等
(二)作用
1. 凝聚:将分梳后的纤维和输送纤维的气流在凝聚机构中分离,将气流排出,纤维留下并排列成连续的须条,为加捻成纱做好准备。
2. 加捻:将须条一端握持,另一端绕纱轴回转,给须条加上捻回。
(三)转杯速度对成纱质量的影响
1. 成纱强力
(1) 影响:转杯速度增大,成纱强力减小。
(2) 原因:转杯速度增大,条子喂入量增大,而分梳辊速度不变,分梳作用减弱,输送管中纤维增多,纤维分离度、定向度变差。
转杯速度增大,纺纱张力增大,须条变紧密,抗扭力矩变小,捻度传递长度变长,缠绕纤维增多。
2. 成纱断裂伸长率
(1) 影响:转杯速度增大,成纱断裂伸长率减小
(2) 原因:转杯速度增大,纺纱张力随之以近似二次曲线速度递增,须条离心力变大,紧密度增加,直径变细,伸长减小。
3. 成纱断裂功
(1) 影响:转杯速度增大,成纱断裂功减小。
(2) 原因:转杯速度增大,成纱强力和断裂伸长率都减小,所以断裂功也减小。
4. 成纱条干不匀率
(1) 影响:转杯速度增大,成纱条干不匀率略有增加。
(2) 原因:转杯速度增大,分梳作用减弱,所以成纱条干不匀率增加。
5. 成纱粗节
(1) 影响:转杯速度增大,成纱粗节增多。
(2) 原因:转杯速度增大,凝聚槽内微尘积聚量增多,导致成纱短片段不匀增大。
6. 成纱细节
(1) 影响:转杯速度增大,成纱细节增多。
(2) 原因:转杯速度增大,凝聚槽内微尘积聚量增多,导致成纱短片段不匀增大。
7. 成纱棉结
(1) 影响:转杯速度增大,成纱棉结增多。
(2) 原因:转杯速度增大,纤维分离度变差,输送管中纤维发生倾斜运动,与管壁摩擦增多。
8. 成纱毛羽
(1) 影响:转杯速度增大,成纱毛羽减少。
(2) 原因:转杯速度增大,纺纱张力随之以近似二次曲线速度递增,须条离心力变大,紧密度增加,直径变细,伸长减小。
(四)几个概念
1. 搭桥纤维:骑跨在剥离点和凝聚须条尾端之间空隙内的纤维。
2. 剥离点:纱条脱离凝聚槽的点(P点)。
3. 捻度传递长度:从剥离点(P点)到有捻至无捻过渡区中点(A点)的一段弧长。
(五)捻度传递与分布
1. 捻度分区
I区段——喂入到转杯区段
II区段——转杯到假捻盘区段
III区段——假捻盘到引出卷绕端区段
IV区段——转杯到引出卷绕端区段I区段:喂入条子被分梳成单纤维状态,不连续,被吸入转杯后在凝聚槽形成凝聚须条;转杯高速回转,成为须条自由端。
II区段:纱条通过假捻盘,张力使纱条与假捻盘表面产生摩擦力而发生假捻作用,使II区纱条获得假捻捻度。
III区段:假捻捻度通过假捻盘后退掉,使成纱捻度基本保持为转杯回转所施加的真捻捻度。
IV区段:转杯带动自由端纱尾回转,使纱条获得真捻。
2. 纱条上捻度分布
凝聚槽内捻度最少,转杯内捻度最多。
3. 使用假捻盘的意义
转杯出口颈部到引纱罗拉握持点一段纱条的捻度较多,而剥离点到转杯出口颈部一段的捻度较少,即捻度不能充分传递到纱的形成点。这种弱捻情况,造成在纱的形成点处纤维剥离不充分,使纱线变细,引起断头。在转杯出口颈部使用假捻盘,可使剥离点到转杯出口颈部一段纱条的捻度增加,从而能够减少断头。
第三节 转杯纱结构和纱、织物的性能
一. 转杯纱结构
(一)纱线结构的概念
纱线结构反映须条经加捻后,纤维在纱线中的排列形态以及纱线的紧密度。
不同加捻成纱过程,具有不同的纱线结构,直接影响纱线质量。
(二)转杯纱与环锭纱结构的差异:
1. 转杯纱:由纱芯和缠绕纤维组成。
内层纱芯比较紧密,外层缠绕纤维比较松散。
环锭纱:无纱芯,纤维在纱中大多呈螺旋线排列。
二. 转杯纱性能
(一)断裂强度
1. 特点:低于同规格环锭纱。 2. 原因:转杯纱中对折、弯钩、打圈、缠绕纤维较多,排列混乱,纤维之间容易滑移。
(二)断裂伸长率
1. 特点:高于同规格环锭纱。
2. 原因:(1) 纺纱张力小,纱比较蓬松,纱直径较大,拉伸时,纱中纤维相互滑移而使伸长增大。
(2) 纱中纤维伸直度差,卷曲多,纤维自身受外力而产生的伸长变形大。
(三)蓬松度:
1. 特点:高于同规格环锭纱。高10% ~ 15%
2. 原因:转杯纱中纤维伸直度及排列较差,纺纱张力较小,外层包有缠绕纤维。
(四)条干均匀度
1. 特点:高于同规格环锭纱。
2. 原因:纤维凝聚过程中具有较大的并合效应。
(五)捻度
1. 特点:高于同规格环锭纱。高17% ~ 30%
2. 原因:转杯纺依靠转杯高速回转给纱条加上捻回,与环锭纺加捻过程不同。
(六)耐磨性
1. 特点:优于同规格环锭纱。高10% ~ 30%
2. 原因:外层包有缠绕纤维,纱芯捻度多,纱不易解体。
(七)毛羽
1. 特点:少于同规格环锭纱,但离散度较大。
2. 原因:(1) 转杯纱纤维内外转移少,外层包有缠绕纤维,纤维两端不易暴露在纱体表面,故毛羽较少。
(2) 纺纱张力和捻度传递长度变化较大,故毛羽离散度较大。
(八)弹性
1. 特点:优于同规格环锭纱。
2. 原因:纺纱张力小,成纱后纤维容易滑动,且捻度较高。
(九)染色上浆性能
1. 特点:优于同规格环锭纱。
2. 原因:纱体蓬松,亲水性强。三. 转杯纱织物性能
(一)外观与手感:布面均匀、清晰,疵点少;捻度多,手感硬;手感丰满、厚实。
(二)强力:基本与成纱强力成正比。 (三)耐磨性:优于环锭纱织物。
(四)透气性、染色性、上浆性:纱体蓬松,透气、染色、上浆性能均较好。
(五)覆盖:略优于环锭纱织物。 (六)弹性:与环锭纱织物差异较小。
(七)保暖性、吸湿性:略优于环锭纱织物。
第三章喷气纺纱
第一节喷气纺纱成纱原理
喷气纺纱(Air-jet spinning)是继转杯纺纱之后发展起来的一种新型纺纱方法。
♦它是利用旋转气流使须条进行高速旋转的气圈运动,从而使之加捻成纱的。
♦其单产为环锭纺纱的8 ~ 10倍,适于纺制涤棉混纺纱和纯化纤纱,可纺纱线密度范围为29.2 ~ 7.3 tex(20 ~ 80英支)。
一. 喷气纺纱工艺过程
粗纱(或条子)→牵伸装置→第一喷嘴→第二喷嘴→引纱罗拉→电子清纱器→槽筒
二. 喷气纺纱技术的发展
(一)开端 (二)新发展:
1. 喷气涡流纺纱 2. 喷气包芯纺纱 3. 喷气闪色纺纱
三. 加捻过程及气流规律
(一)喷嘴气流
喷嘴有一定喷射角
喷嘴气流速度V可分解成两部分
VT = V sinα,使纱条旋转
VS = V cosα,使旋转涡流流场向前推进,推动纱条输出
(二)气流配置与加捻
两个喷嘴气流回转方向相反
第一喷嘴为左旋,3 ~ 4孔,喷射角45°~ 55°
第二喷嘴为右旋,6 ~ 8孔,喷射角80°~ 90°
第二喷嘴旋转的能量比第一喷嘴大
四. 喷气纺纱成纱原理
(一)捻度获得
第一喷嘴流场中心为负压,将纤维束吸入。第一喷嘴至前罗拉钳口的一段纱条本应随第一喷嘴气流作左旋转,获得Z捻,但由于第二喷嘴气流是右旋,且旋转力量又远大于第一喷嘴,因此就迫使前罗拉到第一喷嘴间的纱条解捻并很快变为S捻。(乙、丙)
第二喷嘴到前罗拉整段纱条,沿第二喷嘴的回转方向高速回转,形成S捻纱芯。
第一喷嘴的作用是解开第二喷嘴施加的捻度,使前罗拉到第一喷嘴间的须条成为不断开的弱捻状态须条。由于前罗拉钳口到第一喷嘴的距离小于纤维主体长度,纤维头端到达第一喷嘴时,其尾端仍被前罗拉控制,因此是非自由端加捻。从前罗拉输出的须条有一定宽度,处于前罗拉钳口的边缘纤维会随纱条抖动和第一喷嘴使周围的气流转动,部分边缘纤维的头端变成半自由飘浮状态,称为开端纤维。(乙、丙)开端纤维在须条被吸入喷孔时不能及时吸入,未被加捻包入纱芯。当开端边缘纤维进入喷孔内时,会随第一喷嘴的旋转气流以Z方向包覆在有具有S捻的纱芯上。(丁)当纱条通过第二喷嘴输出时,纱芯S捻由于是假捻而进行退捻,要作逆方向回转,促使外表Z方向包覆纤维更紧密地包缠在纱芯上,成为具有Z捻包缠的包缠纱。(戊)边缘纤维的包缠,加大了纤维的向心压力,增加了纱芯纤维间的摩擦力,阻止了纤维滑移,形成具有一定强力的喷气纱。(己)(二)喷气纺纱的必要条件
在前罗拉出口处要均匀地产生相当数量的开端边缘纤维,因此,前罗拉输出的须条要有一定的宽度。
第二喷嘴气流旋转方向必须与第一喷嘴的方向相反,且旋转的能量和速度要大于第一喷嘴,两者转速要有一个最佳匹配。
(三)两个喷嘴的主要作用
1. 第一喷嘴的主要作用
(1) 产生高速反向回转的气圈,控制前罗拉处须条的捻度,在前罗拉钳口处形成弱捻区,以利于边缘纤维的扩散和分离。
(2) 使开端纤维在第一喷嘴管道中作与纱芯捻向相反的初始包缠。
(3) 产生一定的负压,以利于引纱。
2. 第二喷嘴的主要作用:对纺纱段须条起积极的假捻作用,使整根须条呈现同向捻,在须条逐步退捻时获得包缠真捻。
第二节 喷气纱结构和纱、织物的性能
一. 喷气纱结构喷气纱由纱芯和包缠纤维两部分组成:
(一)纱芯纱芯上捻度很少,只剩下少量假捻。纱芯纤维存在有S向、Z向倾斜和无捻向的平行纤维。
(二)包缠纤维包缠纤维对纱芯产生向心压力,增加纤维间的摩擦力和抱合力,使纱条获得强力。强力大小取决于包缠纤维的数量和纤维长度以及包缠捻回角的大小。
二. 喷气纱性能
(一)断裂强度:低于同规格环锭纱。低10%。强度不匀率低于同规格环锭纱。 (二)断裂伸长率:优于同规格环锭纱。
(三)条干均匀度:优于同规格环锭纱。粗节、细节均少于同规格环锭纱。
(四)毛羽:3 mm以上长毛羽少于同规格环锭纱,短毛羽多于同规格环锭纱断裂伸长率。
(五)耐磨性:总耐磨性优于同规格环锭纱,纱有明显的方向性,纱间的摩擦系数大于环锭纱。
(六)蓬松度:直径粗于同规格环锭纱,纱体蓬松,手感厚实,但较粗糙,光洁稍差。
三. 喷气纱织物性能
(一)拉伸强力:喷经喷纬织物的拉伸强力不低于环经环纬织物,而且喷气纱织物的纬向强力还略大于环锭纱织物。
织物的强力不仅取决于单纱强力,还取决于纱线间的摩擦性能。由于喷气纱的摩擦系数大且条干均匀,因此织物的拉伸强力较高。
(二)硬挺度:喷气纱织物比环锭纱织物硬挺。这是由喷气纱包缠捆扎的特殊结构造成的,可以通过柔软整理加以弥补。
(三)厚度:由于喷气纱比同特数环锭纱粗,若织物密度相同,则喷气纱织物就比较厚实。因此,喷气纱织物的密度应相应地稀一些,可减少用纱量。
(四)透气性:喷气纱织物的透气性比环锭纱织物好,这是由于喷气纱表面长毛羽少的缘故。(五)耐磨性:虽然喷气纱强力较低,且纱有方向性,但由于是包缠成纱且纱间摩擦系数较高,所以织物的耐磨性明显优于环锭纱织物。
(六)染色性:吸色好于环锭纱织物,色泽浓艳。
四. 喷气纺纱产品简介
(一)床上用品(床单,被套,床罩和枕套等):利用喷气纱条干好、硬挺的特点,可获得布面匀整,手感厚实、挺括的效果。而且因短毛羽多,故棉型感强,外观丰满,同时具有一定的吸湿性。
(二)外衣或风雨衣:利用喷气纱织物的良好透气性,制作外衣或经防水处理后作风雨衣,厚实、挺括、透气性好,耐磨性好,无论手感、外观、服用舒适性均优于环锭纱织物。
(三)仿麻类织物:利用喷气织物的硬挺、粗糙等优点,将其加工成仿麻类织物尤为合适。可加工成夏令童装、衬衫,既挺括又耐磨,衬衫不易磨坏起毛。 (四)股线织物:制成工作服,其耐磨等服用性能优于环锭纱织物。 (五)薄型织物:利用喷气纺可纺低线密度涤棉混纺纱、喷气纱摩擦系数大和吸湿性较好的特点,可制织夏季衣料及装饰织物。
(六)针织品:由于喷气纱包缠捻度稳定,故针织性能好,针织物不易歪斜,且条干好。但手感较硬,宜作运动衣和外衣,如作内衣需进行软化处理。第三节 喷嘴结构参数及其对成纱质量的影响
一. 喷射角
(一)喷射角变化的影响
喷射角α减小,VS将增大,轴向吸引力增大,但切向分量VT将减小,对纱条加捻不利。
(二)喷射角的变化范围
为了既要有一定的吸引前罗拉输出纤维的能力,又要有较大的旋转速度,第一喷嘴的喷射角在45°~ 55°范围内,第二喷嘴的喷射角在80°~ 90°范围内,以接近90°为宜。
二. 纱道直径与长度
(一)纱道直径
1. 要求:为了获得较高的纱条气圈转速,尽量选择较小的纱道直径。但是还要考虑到所纺纱的粗细,要能使纱条在纱道内有足够的空间旋转。细特纱,纱道直径可小些;粗特纱,纱道直径应大些。
2. 范围:第一喷嘴的纱道直径一般为2 ~ 2.5 mm。为了使纱条在喷嘴内形成稳定的气圈,提高包缠效果,减小排气阻力,第二喷嘴的纱道横截面积应逐渐扩大,设计成有一定的锥度,一般进口端直径为2 ~ 3 mm,出口端直径为5 ~ 7 mm。
(二)纱道长度
1. 要求:纱道长度设计以稳定旋涡和气圈为原则。
2. 范围:第一喷嘴纱道长度大约为10 ~ 12 mm,第二喷嘴纱道长度为30 ~ 50 mm。
三. 喷孔直径与孔数
(一)影响
1. 相互影响:喷孔直径与孔数相互制约,因为当流量保持恒定时,增加孔数就意味着要减小孔径。
2. 喷孔数量的影响:喷孔数量将影响纱道截面上流场的均匀度。喷孔少,流场的均匀度就较差,纱条在既定断面上受到的涡流强度就会发生变化。在保持流量恒定的情况下,适当增加喷孔数,不仅有利于纱条气圈速度的稳定,还能略微提高气圈的转速。
3. 喷孔直径的影响:喷孔直径越小,对气流的纯净度要求就越高,对喷孔的加工精度要求也越高。应当综合考虑加工技术条件等因素,然后决定孔径和孔数。
(二)范围
1. 一般原则:喷嘴纱道横截面积与喷孔总横截面积之比一般不能小于5,否则纱道中气流速度会过高,不利于纺纱。一般地,喷孔直径与纱道直径之比不大于1:4,通常以1:6左右较为合适。
2. 范围: 第一喷嘴喷孔直径0.3 ~ 0.5 mm时,喷孔数2 ~ 6个。
第二喷嘴喷孔直径0.35 ~ 0.5 mm时,喷孔数4 ~ 8个。
四. 中间管
(一)作用:气压的波动和条干的不均匀,都能引起气圈的不稳定。中间管起抑制气圈形态和阻止捻度传递的作用。
(二)设计原则:为减小排气阻力和增加周向摩擦阻力,增加对气圈的撞击作用,使之有利于前钳口处须条扩散成头端自由纤维,中间管内壁常设计成沟槽形式,有直线式和螺旋式两种。
(三)范围:直线式沟槽:3 ~ 8条,常采用4条,槽深0.5 mm,槽宽0.5 mm。中间管内径为第一喷嘴纱道直径的80% ~ 90%。中间管总横截面积大于纱道横截面积,以利于排气。中间管长度以5 mm左右为宜。喷孔至中间管的距离为3 ~ 6 mm,以保证旋涡完整。
五. 喷嘴吸口
(一)作用:喷嘴吸口需保持一定的负压,以利于吸引纤维和纱条,还起控制和稳定气圈的作用。
(二)范围:内径1 ~ 1.5 mm。第一喷嘴吸口长度6 ~ 15 mm,第二喷嘴吸口长度大于5 mm。
六. 第一喷嘴与第二喷嘴的间距
(一)影响:两喷嘴间距会影响气圈的稳定性。
(二)范围:如果两级喷嘴是分离式的,可以适当调整两者的间距来达到正常纺纱的目的,可调范围4 ~ 8 mm,通常采用5 mm。第四章摩擦纺纱
摩擦纺纱(Friction spinning),国内又称尘笼纺纱。
♦具有适纺原料范围广、产品种类多、单锭产量高、断头少等特点。
♦费勒博士(Dr. Ernst Fehere)于1973年发明,又称DREF纺。
♦以机械—空气动力相结合来吸附和凝聚纤维,借助摩擦回转作用对纱条进行加捻。
第一节摩擦纺纱成纱原理
一. 摩擦纺纱工艺过程
(一)DREF-II(自由端纺纱):条子→牵伸装置→分梳辊→尘笼→卷绕辊筒
(二)DREF-III(非自由端纺纱):条子→牵伸装置I 长丝(或纱线)→前罗拉条子→牵伸装置II →分梳辊→尘笼→卷绕辊筒
(三)加捻过程
几根纤维条同时喂入开松机构,被分梳成单纤维状态,再由输送管送到两个吸气尘笼之间的锲形区内(或单一尘笼吸气,另一尘笼实心),凝聚成须条,两尘笼同向回转,对须条进行搓动。纱的输出方向与纤维喂入方向相互垂直。纱条在尘笼表面摩擦力F1、F2作用下,绕自身轴线回转而加上捻度。摩擦力的大小由吸力N1、N2和尘笼表面摩擦系数μ决定。
二. 摩擦纺纱加捻特点
尘笼直径40 ~ 80 mm,纺制的纱条直径0.2 ~ 0.6 mm,两者之比约为100:1。尘笼每转可加给须条100个捻回。
尘笼转速一般为3000 r/min,一分钟内可加给纱条300000个捻回,即使打滑损失50%,也要有150000个捻回。纱条捻度根据品种要求是一定的,这就使得纺纱速度大大提高(200 m/min左右)。这种纺纱属于低速高产。
三. 摩擦纱捻度分布
(一)成纱段捻度:纱条已成形,没有纤维再添加,只随尘笼搓动。
(二)纱尾梢段捻度:纤维在此区段不断加入,捻度连续获得。纱尾梢形状近似为抛物线锥体,新添加的纤维加在回转的锥体上。
若纤维添加在LA= 0处,纤维卷入纱芯,获得的捻回多。
若纤维添加在LA= LE处,纤维包覆在表面,获得的捻回少
这种加捻称为层捻。
从纱芯到纱表面层,捻度分布为内紧外松。捻度与纱条输出速度成反比,与尘笼半径、尘笼转速、打滑系数成正比。
捻向取决于尘笼转向。
打滑系数与尘笼的真空度和尘笼表面状态(摩擦系数)有关。
第二节摩擦纱结构和纱、织物的性能
一. 摩擦纱结构
(一)组分分层结构
1. 成因:摩擦纺纱过程中,纤维沿着成纱输出方向在尘笼凝聚区内逐渐被添加并捻入锥形纱尾,因此摩擦纱具有从纱芯到外层逐层包覆的分层结构。
例子:条子①中的纤维落在凝聚区的起点,成为成纱最内层的纱芯。条子②、③、④、⑤中的纤维依次逐层凝聚包覆。条子⑥中的纤维最后加入纱尾,形成成纱的最外层。
3. 优点:从里到外逐层包覆的组分分层结构为摩擦纺纱产品品种的多样化以及合理利用原料性能等奠定了基础。在这方面其它纺纱方法相形见拙。
(二)捻度分层结构
1. 成因:被加捻的纱尾由圆柱段和圆锥段两部分组成。加捻过程中,圆锥段纱尾一面被摩擦加捻,一面又不断凝聚纤维,并将它们捻入纱中。圆锥段纱尾不断进行着凝聚——加捻、再凝聚——再加捻直至最后成纱的动作。因内层须条加捻较早,外层加捻较晚,故内层捻度比外层大,从而形成了摩擦纱特有的径向捻度分布。实际生产中摩擦元件对纱条加捻区长度都大于纱尾长度,使成纱外部加上足够的捻度,但摩擦纱捻度分层结构依然存在,致使成纱内紧外松、毛羽多。
2. 捻度分布的不规则性:纤维进入凝聚区与纱尾接触时伸直度差,排列紊乱,捻入纱尾的时间与位置不稳定,加捻时摩擦条件变化。造成捻度测试、分析及控制方面的困难。目前生产中大多凭实际经验来比较和控制捻度。(三)纤维在摩擦纱中的排列形态
1. 现象:摩擦纱中纤维排列不规则,对折、打圈、弯钩纤维较多,其数量远多于转杯纺,更多于环锭纺。
2. 原因:摩擦纺在单纤维输送过程中没有伸直纤维和控制纤维运动的机构,也不像转杯纺那样在进入高速回转的凝聚槽时有进一步伸直排列的效果。它仅靠气流输送纤维,难以保持和改善纤维伸直和定向排列程度。纤维在到达纱尾直至被捻入的过程中,各根纤维头尾接触纱尾的时间与位置以及纤维倾斜于纱轴的程度都不一样,纤维与纱尾接触时在纱轴方向的运动速度要比成纱输出速度高得多。摩擦纺属于低张力纺纱,其纺纱张力仅为环锭纺和转杯纺的10% ~ 50%。所以,成纱时纤维内外转移困难,纱中纤维平行伸直度差,弯折纤维数量较多,成纱紧密度低。
二. 摩擦纱性能
(一)断裂强度
1. 特点:断裂强度为同规格转杯纱的85%,环锭纱的70%。强度不匀率低于同规格转杯纱,高于环锭纱。
2. 原因:摩擦纱中纤维排列紊乱,平行伸直度差,因此纤维长度利用系数小。摩擦纱中圆柱形和圆锥形螺旋纤维少,纤维间径向压力低,拉伸过程中纤维间摩擦力小,易引起相互滑移,各种纤维断裂的不同时性大。。
(二)条干均匀度
1. 特点:优于同规格环锭纱和转杯纱。 2. 原因:棉结、粗节少。
(三)外观质量
1. 特点:表面丰满、蓬松,吸湿性、染色性、手感均较好。
2. 原因:摩擦纱在纺纱过程中属于小张力纺纱,纤维在纱中排列紊乱。
(四)耐磨性
1. 特点:次于转杯纱。 2. 原因:毛羽多而长,纱直径粗,纱体蓬松。
三. 摩擦纱织物性能
(一)强力
1. 特点:摩经摩纬织物< 摩经转纬、转经摩纬织物< 转经转纬织物
2. 原因:摩擦纱强度低于同规格转杯纱。
(二)经纬纱强力利用系数
1. 特点:摩经摩纬织物> 转经转纬织物
2. 原因:摩擦纱弱环多,交织对弱环有弥补作用。摩擦纱毛羽多,纱体蓬松,交织后相互摩擦增强,有利于提高强力利用系数。
(三)耐磨性
1. 特点:摩经摩纬织物> 转经转纬织物
2. 原因:摩擦纱粗、厚。
(四)起球性
1. 特点:摩擦纱织物易起球。2. 原因:摩擦纱长毛羽多。
第三节摩擦纺主要工艺参数对成纱质量的影响
一. 尘笼转速
(一)影响
尘笼转速高,则成纱捻度也大,从而使成纱强度得以提高。
尘笼转速过高,会使加捻效率下降,反而会影响成纱捻度。
(二)纺麻
纺麻纤维时,因为纤维比较粗硬,不易加捻,所以尘笼转速可偏大一些,一般为2800 ~ 3500 r/min。
二. 尘笼吸气负压
(一)影响
1. 吸气负压增加,纱条被尘笼吸附紧密,尘笼对纱条的摩擦力增加,加捻效率提高,成纱紧密度增加。
2. 过大的真空度容易使纱尾过于紧贴尘笼表面,而不够自由,阻碍其回转加捻,反而使加捻效率下降。
(二)调节
1. 尘笼吸气负压的调节,可通过调节前、后两个尘笼内的节流环内径来实现。
2. 为了获得较好的加捻效果,一般应使前尘笼的吸气负压大于后尘笼。3. 当所纺纱特数较低时,纺纱加捻效率下降,吸气负压应增加。
4. 吸气负压适当增加,对改善成纱条也有利。三. 出纱速度
(一)影响
1. 出纱速度增加,加捻效率下降,则成纱捻度减少,从而导致成纱强度降低。。
2. 出纱速度增加,成纱区并合作用减弱,从而使成纱条干恶化。
(二)调节
1. 纺麻等粗硬纤维时,出纱速度应偏低控制。
2. 成纱特数过低或过高时,出纱速度也应偏低些。
3. 纺麻纤维时,出纱速度应控制在100 ~ 120 m/min。
四. 喂入纤维条的排列次序
摩擦纱具有分层包覆结构,因此喂入纤维条的排列次序对成纱质量有较大影响。
这是因为里层捻度多,且是成纱强度的主要贡献者。对于不同颜色、不同性能的原料有意识地利用这种排列,也可产生出具有特殊风格和效应的花式纱。
第五章其他新型纺纱
第一节:自捻纺纱
一. 成纱原理:将两根须条两端握持,同时施加假捻,形成两根各具有正、反捻交替的单纱,再利用它们的自捻作用,使两根单纱结合成一根双股线。
二. 工艺过程:由前罗拉输出的两根须条,一端受前罗拉握持,另一端受汇合导纱钩握持,在两握持点之间有一对既作往复运动,又作回转运动的搓捻辊,须条经搓捻辊搓动,分别获得S捻和Z捻。当两根纱条离开搓捻辊在汇合导纱钩相遇时,由于两根纱条各自退捻产生自捻作用而相互捻合在一起。
第二节涡流纺纱
一. 成纱原理:空气在涡流管中高速旋转,推动须条回转而获得真捻。
1. 纤维进入涡流场过程中,要呈现单纤维状态,且定向度、伸直度要高。
2. 单纤维在涡流场中凝聚形成连续的纤维环。
3. 纱条在涡流场中高速旋转而加捻。
二. 工艺过程:条子从条筒引出,通过喂给喇叭,由喂给罗拉和喂给板喂入,经分梳辊开松,借助分梳辊的离心力和气流吸力的作用,纤维经输送管进入涡流管。纤维在涡流场内凝聚并加捻。生头纱从引纱孔吸入涡流场,在离心力作用下甩向管壁与纤维环搭接,纱条即被引出,经引纱罗拉和皮辊,直接由槽筒卷绕成筒子。
第三节平行纺纱
一. 成纱原理:利用空心锭子和假捻作用生产纱芯为短纤维、外包长丝的包缠纱。
二. 工艺过程:以粗纱或条子喂入,被牵伸装置拉细成平行的纤维条,再进入高速回转的空心锭子。锭子顶端装有假捻器,锭子上套着长丝筒管。锭子高速回转时,须条进入假捻器被加上假捻,然后与长丝同时进入空心锭子。假捻须条退捻,长丝即包覆在须条上,形成平行纱。抽气机将平行纱引出,通过导纱罗拉卷绕到筒子上。
第四节静电纺纱
一. 成纱原理:纤维在静电场作用下伸直、排列,凝聚成自由端纱尾,随加捻器高速回转而加捻成纱。
二. 工艺过程:以条子喂入,经分梳辊梳理成单纤维状态,依靠吸气管气流作用,将单纤维输入静电场。纤维在静电场作用下电离或极化,纤维两端产生与电极极性相反的电荷,在电场力作用下,纤维伸直、排列,凝聚形成自由端纱尾。将引纱从加捻器吸入电场与自由端纱尾接触,随加捻器高速回转而加捻成纱,由槽筒卷绕成筒子。
第五节粘合纺纱
一. 成纱原理:将短纤维条子用水溶性粘合剂粘合,烘干成纱,织成布后将水溶性粘合剂洗去。
二. 工艺过程:以条子喂入,条子中混有水溶性粘合剂,先在干燥状态下进行预牵伸,接着在假捻喷嘴上对条子给湿,并在湿态下进入主牵伸区。从牵伸机构输出的须条由第二假捻喷嘴给以汽蒸处理,使粘合剂活化,使须条成为具有一定强力的纱。成纱通过烘燥机构定形周,输出卷绕成筒子。
第六节新型纺纱综合讨论
一. 各种新型纺纱技术的优缺点(一)转杯纺纱
1. 优点:(1) 高:速度高,产量高;转杯速度最高可达150000 r/min;引纱速度最高可达220 m/min
(2) 大:卷装大;卷装最大可达5 kg
(3) 短:工艺流程短;省去粗纱、络筒,节省占地面积,节约劳动力
(4) 广:适纺原料范围广;可纺棉、毛、丝、麻及化纤等原料
2. 缺点
(1) 转杯高速回转导致的磨损和轴承负荷过大。
(2) 转杯高速引起转杯内回转纱段的离心力大而导致纱条张力急增,断头增多。
(二)喷气纺纱
1. 优点
(1) 速度高,产量高:气流加捻速度高达20 ~ 30万r/min;纺纱速度高达130 ~ 360 m/min
(2) 工艺流程短:省去粗纱、络筒,节省占地面积,节约劳动力
(3) 翻改品种方便:调牵伸齿轮、喷嘴气压即可
2. 缺点
(1) 能耗大,主要原因是空压机耗电。 (2) 适纺原料目前尚有一定局限性。
(三)摩擦纺纱
1. 优点:(1) 低速,高产,断头少
(2) 适纺原料范围广:可纺低级原料、下脚料、布边等再生纤维、特种纤维等
(3) 纺纱成本低:纺同规格纱,与环锭纺、转杯纺相比,投资少,劳力省,占地少,能耗低,总成本大大降低
2. 缺点:(1) 加捻效率低
目前,摩擦纺纱的加捻效率只有10%-20%
(2) 成纱强力低:采用垂直或倾斜于凝聚槽的自由方式,比依靠牵伸装置强行喂入方式差,加之纺纱张力低,纤维在成纱过程中基本没有转移现象,也直接影响了成纱的强力
(四)自捻纺纱
1. 优点:(1) 速度高:输出速度高达200 ~ 300 m/min
(2) 工艺流程短:省去络筒、并纱
(3) 噪声低,能耗小;高速部件少
2. 缺点:(1) 加捻效率低:加捻效率只有50%左右
(2) 机器速度越高,搓捻辊的惯性越大,使纱条无捻区长度增长,成纱品质下降;还使搓捻辊送出纱条的捻度差异增大,成纱质量不稳定。
(五)涡流纺纱
1. 优点:(1) 产量高 (2) 无高速回转部件
2. 缺点
(1) 自由端纱尾在涡流管内高速回转时,产生较大的离心力,使涡流管内壁与纱尾摩擦而磨损。
(2) 能耗大,纤维散失率高。
二. 各种新型纺纱技术的成纱质量比较
1.纺低线密度纱的首推喷气纺和平行纺,摩擦纺正向纺低线密度纱发展。
2.纺中线密度纱以平行纺、喷气纺、摩擦纺居首,其次是自捻纺。
3.纺高线密度纱以转杯纺和摩擦纺并列,平行纺、自捻纺次之。
4.从适纺原料看,摩擦纺居首,转杯纺次之。喷气纺和自捻纺有局限。
5.产品各具特点和特色,难以相互代替。
(1) 喷气纺在条干、粗细节、纱疵等方面优势较大,至于纱条手感较硬问题可以用调整包缠纤维的数量和包缠松紧程度使纱条软化,也通过后处理加以解决。
(2) 平行纺的条干、强力都比较好,而且柔软性、蓬松性均优,在新型纺中居前。
(3) 摩擦纺具有柔软蓬松、盖覆性好、条干较优等特点,且有比环锭纱和转杯纱更好的吸色性,是有发展前途的一种纺纱方法。
(4) 转杯纺是发展最快、应用范围最广的一种新型纺纱技术,居于稳定地位。
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