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新型纺纱技术与成纱质量的提高

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  • 更新日期:2012-08-05 03:42
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详细介绍
 纺纱技术的研究和开发一直未曾停止过。近几年来,对传统环锭纺的缺陷出现了许多新的纺纱技术,如聚集纺纱(compact spinning 或condenser spinning)等;通过在传统环锭纺的基础上进行少量改动而形成的,如赛络纺(sirospun)、赛络菲尔纺(sirofil)、缆股纺(solospun)等。这些纺纱技术的出现和成熟,对于提高纺纱质量、丰富成纱风格和产品开发起到了积极有利的促进作用。

一. 新型纺纱技术
(一)集聚纺纱
 

   集聚纺纱最大的工艺特点,即消除了加捻三角区。这种纺纱的牵伸形式是对前罗拉输出的须条再加上一对控制罗拉。其中,下罗拉有吸风聚集作用,使须条较紧密地排列,大大减少了传统环锭纺加捻三角区中须条带的宽度,有利于将须条中纤维可靠地捻卷到纱条中,从而可较大幅度地减少毛羽,同时,吸风也有利于纤维在加捻卷绕时有再一次的伸直机会,从而较大提高成纱强力。


  集聚纺纱的牵伸形式,代表了牵伸理论的一种革命趋势,即牵伸和集合的分离。牵伸区中无集合作用,集合区中无牵伸作用,从而避免了牵伸区中由于集合作用的存在而影响了摩擦力界的分布,而牵伸后的须条再经集合后,减少了须条宽度,增加了紧密度,有利于改善成纱质量。

 

   集聚纺纱的主要优点:
    1.纱线毛羽及条干的CV值得到了降低,毛羽可降低15-20%,其中大于3mm的长毛羽几乎为零。
    2.纱线的断裂强度可提高8-15%。
    3.纱线强力不变,捻度可降低10-20%。单纱的捻系数越低,生产股线时需要加的捻度就越少,从而降低了生产成本。
    4.耐磨性比传统的纱线提高40-50%。
    5.经络筒工序后,集聚纱毛羽的增加量不足传统环锭纱的50%;集聚纱的棉结数增加10-20%,而环锭纱则要增加40-50%。
    6.集聚纺细特股线通常可省去烧毛工序,这意味着原料可以节省6-10%,同时也可以省去为去除传统股线上的烧毛残余物而进行的倒筒工序。
    7.整经断头可降低30%,提高整经机效率及产量,经向断头降低50%,纬向断头降低30%,降低织造成本,减少人工接头数量。
    8.在针织机上,集聚纱毛羽比环锭纱减少60%,针织机效率可显著提高,产量增加,织造时断头率低,织疵相应减少。
    9.集聚纱机织物具有以下优点:轮廓清晰的织物结构;覆盖性能略有减弱,织物悬垂性明显提高;断裂性能和撕破强度提高;起球倾向降低,耐磨牢度提高;光泽和美观提高。
    10.集聚纱织物的强度高,所以可对其进行彻底的整理——免烫整理(液氨处理),它的高强度能够弥补免烫整理导致的织物强力损失。
    11.在印花加工中,少毛羽的集聚纺纱线表面被染得更彻底。由于表面结构光滑,印花和匹染织物的色彩也就很鲜艳,印花织物的轮廓也很清晰。

 
(二)赛络纺(Sirospun)
 

     Sirospun纺纱技术是澳大利亚羊毛工业研究院(CSIRO)于1975~1976年发明,并与国际羊毛局(IWS)共同研究发展出来的新型纺纱方法。它的原理是:两根粗纱以一定的间距平行喂入环锭细纱机的同一牵伸机构,以平行状态同时被牵伸,从前罗拉夹持点出来后形成保持一定间距的两根纤维束,此两根须条由于前罗拉以下的环锭加捻作用自然汇聚,捻合成股线,然后经过导纱钩、钢丝圈卷取到纱管上,成为Sirospun纱线。
 

    Sirospun纱线具有表面纤维排列整齐、毛羽少及外观光洁的特点。这是由于在纺Sirospun纱线的过程中,单纱加捻区域的长度低于纤维的平均长度,且施加的捻度又小,这使得单纱中的纤维螺旋线与纱轴的夹角较小,从而使得单纱中的单纤维不致因受到扭曲力的较大影响而横向突出纱的外表面。但在普通纺纱过程中,须条输出前罗拉夹持点后即受到较强的加捻,在前罗拉包围弧和强捻的双重作用下,单纤维两端易冒出纱的表面。见表1-1

         

(三)塞落络菲尔纺(Sirofil)
    Sirofil纺是国际羊毛局在Sirospun纺的基础上开发而成的纺纱方法。和Sirospun纺一样,他所需的设备也是改造后的环锭细纱机,是在环锭细纱机上加装一个长丝喂入装置。长丝经前罗拉喂入,在前罗拉出口处长丝和经过牵伸的短纤维束保持一定的间距输出,经分别轻度加捻后合并,再加上强捻,然后卷取到纱管上形成Sirofil纱。

    Sirofil纱线表面光洁,毛羽少。这是因为在环锭细纱机的纺纱过程中,边缘纤维更加不易受到加捻力矩的控制,即边缘纤维形变的机会比须条中央的纤维形成毛羽的机会大得多。但在Sirofil纺纱中的短纤维总量比同支纯短纤维的控制加强,使毛羽较少。此外,Sirofil纺纱过程与Sirospun相似,都是先对两股须条分别加轻捻,合并再加强捻。见表1-2
 

(四) 股纺(Solospun)
     Solospun纺纱技术是在Sirospun和Sirofil的基础上发展起来的一种新型纺纱方法。和Sirofil不同,它的设备是在环锭细纱机上增加一对沟槽罗拉,它的原理是:从前罗拉输出的经过加捻的纤维须条进入附加的沟槽罗拉,沟槽罗拉将此须条分劈成两至三股较细的须条,这些细小须条分别经初次加捻后在结合点处以似缆绳一般合并,再加强捻形成一根特殊结构的单纱,然后,卷取到细纱管上形成Solospun纱线,见表1-3。
 

二、 提高成纱质量
(一)牵伸机构——纱线均匀度
     纱线均匀度是纺纱原料和纺纱过程中的牵伸机构效率的综合反映。按纱条不匀的性质,有反映纱条内部纤维状态的结构不匀和反映纱条直径差异的粗细不匀。按纱条不匀的形式有周期性不匀和非周期性不匀。按产生的原因,有理想纱条的随机不匀和由纺纱过程的缺陷而产生的附加不匀。就所检验范围来讲有纱条的内不匀、外不匀、总不匀之分。分类虽然复杂,但就其实质而论,不外乎属于结构不匀和粗细不匀两类。纱线的粗细不匀,包括反映长片段不匀的重量不匀率和反映短片段不匀的条干不匀。要改善纱线的均匀度,一般主要通过以下几个措施。

1、控制方法
     

 
   (1)采用先进的牵伸形式:细纱工序是改善条干CV的关键工序,采用先进的牵伸形式,能显著降低成纱条干CV。
     代表当前国际纺机先进水平的棉纺环锭细纱机牵伸装置的型号是:德国的SKF型牵伸、INA——V型牵伸、苏逊HP型牵伸、瑞士立达公司的R2P型牵伸和当今最先进的集聚纺Rieter(Fehrer原理)、Zinser(Denkendorf原理)、M.A.L(Denkendorf原理)、Suessen(Artzt原理)型欠伸。
   (2)合理前后欠伸分配:在欠伸分配设计中,由于前区具有较强的控制浮游纤维运动的能力,而且被控制纱条截面中纤维数量少,因而,前区的牵伸倍数变化对纤维运动控制能力较差的后区相比,对成纱不匀的影响也就小一些。因此,牵伸分配着重是研究后区牵伸倍数的大小与纱条不匀的关系,合理牵伸的分配,即是如何优选后区牵伸倍数。

   (3)适当加大粗纱捻系数:较小的后牵伸配以较大的粗纱捻系数,有利于防止牵伸纱条局部分裂,减小细节弱环段经高倍牵伸后产生长细节的可能性;切可利用纱条上的残余捻回弥补当前胶圈销未能完全解决的胶圈内凹造成纱条失控的缺陷,从而防止长细节的产生。粗纱捻系数一般在105-114范围内选用。


    对细纱机前胶圈牵伸区来说,适当增加粗纱捻系数,对胶圈控制纤维的运动是有利的,因为上、下胶圈能对纱条产生有效控制,使纱条在胶圈中不发生翻动,可减少捻回重分布现象,而由后区带入的粗纱还有部分捻回,在纱条牵伸时受到张力的作用产生向心压力,使纤维之间紧密接触,增加了纱条中部的摩擦力界强度,从而有效地控制纤维的运动。因此,合理运用粗纱捻回,发挥捻回控制纤维运动的作用,对提高成纱均匀度是有效果的。

2.正确选择胶辊胶圈
    (1)胶辊是纺纱工艺中的重要牵伸部件,其质量的好坏及应用技术的优劣对其使用效果、使用寿命及成纱质量有着直接的影响。
     对胶辊的一般要求是硬度均匀、表面光洁、色泽一致;胶辊的长度、内径、壁厚、表面高低差异、外径差异都要在一定的匀差范围内;表面不允许有气泡、裂伤、缺胶、磨砺后无明显的粉点异物质;内壁圆整,有一定的抗张强度,永久变形小,耐磨、耐老化,并有一定的伸长率和适当的硬度;耐油,对温湿度有一定的适应性和抗静电性能。为了提高胶辊的纺纱性能和成纱质量可选择表面硬度较低的软辊;表面经特殊处理处理的有涂层或无涂层皮辊等。


    (2)圈也是纺纱牵伸机构的重要元件,它的性能与质量与纺纱质量密切相关。选用适纺性能好的胶圈对纺纱生产尤为重要。


      ①弹性和硬度的影响。纺纱工艺要求胶圈具有良好的弹性和适当的硬度,否则会造成钳口压力的波动剧增,从而影响成纱条干均匀度。实践证明:胶圈弹性应采用“上圈高,下圈低,外层高,内层低”的配置方法;胶圈的硬度应采用“上圈软,下圈硬,外层软,内层硬”的配置方法。


      ② 胶圈尺寸的影响。胶圈尺寸对成纱条干均匀度有极大的影响,胶圈的内径应按“上圈略松,下圈偏紧”的原则掌握。胶圈内径过松,造成须条在牵伸过程中呈波浪形前进,起伏较剧烈,使上下胶圈不能贴紧或打滑,削弱了对纤维的握持控制,致使条干均匀度恶化。若胶圈内径配合过紧则胶圈运行处于绷紧状态,造成阻力大,回转不灵活,易滑溜并引起抖动、停顿,中罗拉扭曲变形,从而造成竹节或出硬头,成纱粗节粗而短,黑板条干阴影淡而多等弊病,严重影响成纱质量。胶圈周长的选择,以保证胶圈回转灵活,而又尽可能减少胶圈中凹现象,以利握持控制纤维。


     ③ 胶圈厚度的影响。胶圈的厚度应按“上圈薄,下圈厚”进行搭配使用。胶圈厚度是决定胶圈钳口隔距的参数之一,经磨砺的胶圈要达到厚度均匀一致。应控制胶圈总厚度及上下胶圈厚度的搭配。


    ④ 胶圈宽度的影响。胶圈的宽度一般比胶圈架(或上销架)窄0.75-1.00mm为好,若胶圈架宽度太窄,胶圈架两端边缘容易嵌入飞花,影响胶圈的正常回转;若太宽,则胶圈在运转中同胶圈架易碰撞摩擦,造成胶圈回转不灵活、打顿、胶圈架抖动等弊病。因此,胶圈宽度太窄或太宽都易造成成纱质量恶化。


     ⑤ 胶圈表面摩擦系数的影响。胶圈表面的摩擦系数是胶圈的主要特性之一,它直接影响纺纱过程的正常进行。在双胶圈牵伸过程中,胶圈表面与纤维作滑动摩擦,内表面的摩擦系数尽量要小。胶圈内表面必须具有足够的摩擦系数,才能使胶圈回转平稳,避免滑溜。


     ⑥ 胶圈机械性能的影响。胶圈的机械性能,如断裂强力、伸长、帘子线的性能都影响纺纱质量。特别是在帘子线断裂饿胶圈不断的情况下,将严重影响成纱的条干均匀度。


     ⑦ 胶圈吸放湿性能的影响。胶圈的吸放湿性能好坏与其适纺性有很大关系。(如果导电性能和温湿度的适应性都好,纺出的成纱质量一定也好。


     ⑧ 胶圈和纤维抗静电性能的影响。胶圈和纤维的抗静电性能,对纺纱是否能正常进行是非常重要的因素。在生产中既要求胶圈和纤维作用使其表面摩擦系数尽量降低,使摩擦引起的静电荷尽量减少;又要使胶圈与纤维表面尽可能导电,使摩擦产生的电荷很快逸散,不至于积聚静电形成电位,以利于减少和避免丁氰胶圈表面积花与缠花,减少须条蓬松与纱线毛羽的产生,使纱线条干和外观均有改善。


     ⑨ 内花纹胶圈的影响。目前,内花纹胶圈受到普遍青睐,我国20世纪70年代就产生内层表面结构呈桔皮状花纹的N07848型、N07821型胶圈。其后我国又研制了更适合国情的内花纹结构胶圈,其中以ND9018型和9028型、NFR-B8864型最有代表性。NFR-F型迷宫形内外花纹胶圈的出现更是技术上的进步。


     内花纹下胶圈在罗拉上滚动运转,而在下销棒前端曲率处,因“内花纹峰凹”构成运转时进风的机会,微气流使胶圈在回转时形成一种气垫效应,保证胶圈在运动中不黏附,不打顿,减少了胶圈在销棒前端曲率半径部位的运动阻力,从而提高了上下胶圈的线速度均匀率。胶圈运动速度均匀度提高,滑溜率减小,胶圈运行速度接近中罗拉线速,相对滑溜率大的平光胶圈运行速度就高些,因此前区牵伸倍数相应减少。当喂入纱条和其他条件不变时,牵伸力的不匀率平方与牵伸倍数成正线性相关,因此,此时牵伸力不匀率就降低,有利于正常牵伸,改善成纱条干。由于内花纹胶圈运行速度均匀(即牵伸倍数不随时间变化),前区牵伸倍数相应减少,因此纤维变速稳定,经牵伸后纱条中的纤维头端移距偏差小,牵伸附加不匀小,促使成纱条干得到改善。由于内花纹表面与胶圈销子的实际接触面积小于光胶圈,在同样的受压条件下,内花纹胶圈的内层弹性变形量要大于平光胶圈,胶圈钳口加强了对纤维运动的控制能力,故有利于提高成纱质量。实践证明,内花纹胶圈的纺纱质量优于平光胶圈,提高成纱条干均匀度。


    内花纹胶圈的另一个优点是,由于其滑溜率小,耐磨性好,因此使用寿命长,损耗较低。


   应用内花纹胶圈应注意:由于平光胶圈的运动速度因滑溜率较高而低于中罗拉计算线速度,后牵伸倍数低于计算倍数。内花纹胶圈滑溜率小,牵伸纱条的运行速度增快,使它的后区实际牵伸倍数大于平光胶圈,为了使进入前牵伸区的牵伸纱条保持足够的年会,加强对牵伸纱条内各根纤维的控制力和稳定须条的牵伸力,利于改善成纱条干均匀度,内花纹胶圈应比平光胶圈适当减小后牵伸倍数。另外,由于上下胶圈的滑溜率不一致,使须条的上层纤维与下层纤维在牵伸变速时产生“搓动”而恶化纤维排列结构、恶化条干,故在上下胶圈之间应留有一定的空间作为变速纤维的“合理通道”(这就是使用钳口隔距块的原因)。这个通道的大小随上下胶圈工艺性能而不同,太宽会降低胶圈对纱条的控制作用,太紧会破坏纱条的纤维排列结构,这两种情况都不利于改善成纱条干。应用内花纹胶圈后,胶圈滑溜率较小,运行速度较均匀,上、下胶圈之间的“搓动”较小,因此可以适当减小胶圈钳口隔距。在相同的钳口隔距条件下,可以比平光胶圈适当增加胶圈厚度。


(二)、成纱强力——加捻机构
    1、控制方法
   (1)条干均匀是降低弹强CV的基础,成纱条干均匀度好,细纱单强CV就会下降。
   (2)细纱百米重量不匀率是造成管纱之间强力不匀的重要因素。


    2、减少人为因素
    减少人为因素所造成的粗节、细节、棉结,纯棉纱易在细节和大棉结地方断头,化纤混纺纱易在粗节或粗细节拐点的地方断头。从试验和分析得知,这些地方是应力集中点。纯棉纱大棉结是梳不开的纤维,涤棉纱粗节处的棉纤维大于混纺比规定。纱的粗节导致捻度分布不匀,粗的地方捻度小,相对强力偏低,在拉伸时,捻度的传递远慢于拉伸速度,在传来的捻度尚未到达粗节处就被拉断。这就是大棉节和粗节之所以成为成纱强力的薄弱环节和发生断头的原因。为此,要求在操作上严格执行操作法并注意把关捉疵。


    3、合理优选捻系数
    合理选择细纱捻系数,降低年度不匀率,细纱捻系数的大小及捻度不匀率,对成纱强力均有影响。


    随着捻度的增加,细纱强力逐渐增加,但达一定值后,继续增加捻度,强力反而下降,对应于最高强力的捻度称为细纱的零界捻度。这说明捻度对细纱强力的影响也是一分为二的。有利的一面是随着捻度的增加,纤维间摩擦阻力增加,使纱条在断裂过程中增加了滑脱纤维的滑脱阻力,增加了断裂纤维的根数。


    4、加强温湿及控制
    加强细纱车间温湿度管理,提高成纱强力。温湿度调节不当或不稳定,将会引起粗纱和细纱回潮率不稳定,从而影响成纱强力并增加断头。


 (三)、纱线毛羽——卷绕机构
     1、控制方法
    (1)适当提高粗纱捻系数:在细纱工序,有许多毛羽在纱条离开前罗拉时就已存在。因此,加强纤维在牵伸区内的凝聚作用,减少牵伸对纤维的扩散作用对减少毛羽很有利。为此,适当提高粗纱捻系数,放大细纱后区罗拉中心距,减小后区牵伸倍数,让须条留有一定的捻回进入前牵伸区,有利于防止纤维的过分扩散以减少毛羽。


   (2)选用适当开口的集棉器、在细纱机主牵伸区的胶圈与前罗拉之间使用集棉器,能压缩须丛宽度,使须条密集,减少边纤维扩散,有利于减少毛羽。但集棉器开口应与纺纱特数相适应,过小将不利于边纤维的密集,反之会使毛羽增加。


     (3)缩小前区中心距和减小前钳口至胶圈钳口的距离,可减少纤维的扩散程度,有利减少毛羽数。



2、正确使用胶辊胶圈


    (1)采用软胶辊和内外花纹胶圈有利于减少毛羽数
     由于软胶辊受压变形后其表面覆盖的面积较大,横向握持力较均匀,对须条的边纤维控制好,使用内外花纹胶圈时,毛羽比平光胶圈少。其原因是内外花纹胶圈内层有细小花纹,能加强与罗拉的啮合,减少滑溜,使胶圈运转灵活;外花纹可使上下胶圈更有效地控制纤维运动,特别是对边纤维的控制更为有效,因为有利于减少细纱毛羽。


    (2)前胶辊位置适当前移
     前胶辊向钳口线前移3mm,可减少须丛在前罗拉上的包围弧,使加捻力矩更接近前罗拉钳口,因此,能使毛羽数显著减少。

 

  3、适当提高细纱捻系数
    在兼顾细纱品质和细纱生产率时,适当增加细纱捻系数,有利于降低细纱毛羽。


  4、合理选择锭速
    在纺纱特数和纤维细度一定的前提下,锭速超出一定范围后,毛羽数随着锭速的增加而增加。特别是锭速从14500r/min增加至16000r/min时,毛羽数增加更快(钢领直径42mm)。这是因为锭速越高,纱条受到的离心力越大,离心力的作用促使已捻入纱中的纤维或正在加捻的纤维被甩出形成毛羽,且各种方向形态都有,以双向圈形居多,并受到各接触件光洁度的影响。通过试验,毛羽几乎与细纱机锭速成正比例增加。

 

 
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