1環(huán)錠紡紗系統(tǒng)簡評
有人說,緊密紡是一種新型紡紗方法,這似乎并不準(zhǔn)確。嚴格地說,緊密紡紗技術(shù)不像氣流紡、摩擦紡那樣是一種新的紡紗方法,而是一種嫁接在傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗系統(tǒng)上的新的環(huán)錠紡紗方法,是傳統(tǒng)環(huán)錠紡的革新,但非“革面”,所以可稱為緊密環(huán)錠紡,以示區(qū)別,但為簡便,一般簡稱為緊密紡或緊密紡紗。
既然緊密紡以傳統(tǒng)環(huán)錠紡為基礎(chǔ),不妨來簡評一下環(huán)錠紡,它將有助于很好地理解緊密紡。
1.1.1環(huán)錠紡的概念
環(huán)錠紡是一種紡紗生產(chǎn)工藝方法。自問世以來,它以設(shè)備、工藝和產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)勢在業(yè)界廣受歡迎。所謂環(huán)錠紡紗技術(shù)或環(huán)錠紡是指粗紗在細紗牽伸系統(tǒng)中被牽伸至所要求的細度后,再經(jīng)同時進行的加捻和卷繞而制成適當(dāng)卷裝形式細紗的工藝過程。設(shè)備因采用了錠子和鋼領(lǐng)及鋼絲圈為完成加捻卷繞的器件而被稱為環(huán)錠紡紗機、環(huán)錠細紗機或環(huán)錠紡細紗機。
環(huán)錠紡是一種傳統(tǒng)的紡紗生產(chǎn)工藝方法,至今已有差不多兩個世紀(jì)的歷史。1530年,約翰·久爾金發(fā)明了翼錠紡紗技術(shù),首次將加捻與卷繞過程同時進行,但它還不是環(huán)錠紡。1828年,美國人約翰·索普發(fā)明了環(huán)錠紡細紗機,開創(chuàng)了環(huán)錠紡紗新紀(jì)元。雖然經(jīng)歷無數(shù)次的改進與完善,但環(huán)錠紡細紗機的基本結(jié)構(gòu)和工作原理并未改變。
1.1.2環(huán)錠紡的優(yōu)勢地位
環(huán)錠細紗機誕生后,因其具有機構(gòu)簡單、維修保養(yǎng)方便、產(chǎn)量高,質(zhì)量好,對所紡紗線線密度、原料適應(yīng)性廣和成紗質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點,一直保持著紗線生產(chǎn)的統(tǒng)治地位。
近年來,雖然出現(xiàn)了許多新型紡紗方法,如轉(zhuǎn)杯紡、噴氣紡、渦流紡、摩擦紡等,但環(huán)錠紡仍是一種主要和重要的紡紗生產(chǎn)工藝方法。與傳統(tǒng)環(huán)錠紡相比,新型紡紗方法可大幅提高紡紗產(chǎn)量,或縮短工藝流程,但同時也相對降低了紗線質(zhì)量,縮小了適紡范圍,或投資運行成本過高,成為新型紡紗技術(shù)推廣應(yīng)用的攔路虎。統(tǒng)計表明,至今還沒有任何一種新型紡紗系統(tǒng)能像環(huán)錠紡那樣具有良好的
1.1.3環(huán)錠紡的痼疾評說
盡管傳統(tǒng)環(huán)錠紡具有很大的優(yōu)勢,但其仍存在著不可克服的弱點——加捻三角區(qū)。盡管傳統(tǒng)環(huán)錠紗具有許多顯著的優(yōu)點,但是環(huán)錠紗的質(zhì)量也并非完美無缺。把環(huán)錠紗放到顯微鏡下觀察,可看到紗線表面有許多毛羽,不少纖維的平行伸直度不夠,部分纖維還處于松散狀態(tài),邊纖維集聚不良。這種紗線結(jié)構(gòu)狀態(tài)會直接影響紗線的強力,使用中易產(chǎn)生棉結(jié)或毛粒,在后續(xù)的生產(chǎn)工序中會引發(fā)不少工藝難題,對最終產(chǎn)品會產(chǎn)生嚴重的負面影響。
環(huán)錠紗的質(zhì)量及紗線結(jié)構(gòu)主要取決于牽伸系統(tǒng)和紗線形成兩個環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗牽伸系統(tǒng)中,粗紗以粗圓形狀的纖維束形態(tài)喂人預(yù)牽伸區(qū),經(jīng)張力牽伸后,進入主牽伸區(qū)。纖維須條在主牽伸區(qū)內(nèi)經(jīng)加壓羅拉的牽伸已呈扁平形狀的纖維束,特別是在前羅拉鉗口輸出處。此時須條內(nèi)纖維根數(shù)已減少至紗支所需的數(shù)量,須條內(nèi)部纖維間的抱合力已基本消失,在前鉗口處的纖維呈自由狀態(tài)。為了使紗線獲得所需的強度,必須加上一定的捻度以束縛纖維。在鋼絲圈和錠子旋轉(zhuǎn)速度差異的作用下,扁平形纖維須條離開前鉗口后,直接進入加捻過程,形成所需的抱合在一起的圓形截面細紗。但鋼絲圈和錠子旋轉(zhuǎn)速度的加捻上傳至細紗在前鉗口附近的極限位置或極限點處時,就不能再繼續(xù)上傳,此時該極限點處圓形截面的細紗與前鉗口握持點處
喂入的纖維經(jīng)過牽伸系統(tǒng)到達前鉗口握持線之前,其分布寬度設(shè)為B。B值的大小取決于多種因素,如紗線的線密度、粗紗的捻度、牽伸倍數(shù);特別是牽伸倍數(shù)的影響很大。牽伸倍數(shù)越大,則同樣的紗線線密度,即在同樣纖維根數(shù)條件下,B值就越大。在紗線線密度和伸長不變時,加捻三角區(qū)的寬度b主要取決于紡紗張力P。試驗表明b與P呈反比關(guān)系,P值越大,b值就越小。很明顯,設(shè)△=B—b,則△>0。由于△>0,加捻三角區(qū)不可能聚攏前鉗口的所有纖維,尤其是邊緣纖維。一方面,很多邊緣纖維和浮游纖維變成飛花而損失掉;另一方面,部分纖維的一端伸出紗體之外而形成毛羽,還有一些纖維被具有捻度的紗芯纖維以雜亂的方式卷人紗體之中,使紗線纖維結(jié)構(gòu)較亂,均勻度下降,強力不能提高。
加捻三角區(qū)是業(yè)界公認的環(huán)錠紡痼疾。在傳統(tǒng)環(huán)錠細紗機上,牽伸后的纖維束在前羅拉輸出時必然要分散為一定寬度的纖維層,而隨之的加捻又使該纖維層收攏為一根紗線,形成加捻三角區(qū)。處在加捻三角區(qū)中的須條纖維之間的聯(lián)系力很小,纖維幾乎完全失控,致使其與不斷完善的牽伸系統(tǒng)相比,紗線成形后的結(jié)構(gòu)形態(tài)始終達不到理想狀態(tài)。
1.1.4環(huán)錠紡加捻三角區(qū)的影響
加捻三角區(qū)的存在會帶來一系列的負面影響,主要包括以下幾個方面。
a.產(chǎn)生毛羽
紗線的毛羽是傳統(tǒng)環(huán)錠紡加捻三角區(qū)存在所產(chǎn)生的主要問題。而毛羽的多少是衡量紗線質(zhì)量好壞的重要標(biāo)志之一。它不僅影響紗線及其最終產(chǎn)品的外觀效果、手感和使用性能,而且影響后道工序的加工難度和質(zhì)量:隨著人們對紡織品性能要求的提高和新型高速織機對紗線表面光潔度的特殊要求,毛羽問題越來越突出。
紗線毛羽產(chǎn)生的影響因素很多,但是紗線毛羽產(chǎn)生的根本原因還是環(huán)錠紡細紗機存在著
在現(xiàn)代紡紗技術(shù)中,控制和降低毛羽已成為環(huán)錠紡生產(chǎn)中亟待解決的問題之一。目前主要采用被動措施來克服毛羽所帶來的問題,如燒毛、上漿、上蠟等,但燒毛工序只能縮短毛羽長度,不能減少毛羽數(shù)量,而且也意味著原料利用的不充分和耗費能源;上漿、上蠟則需要專門的設(shè)備,增加了機物料的投資和運行成本。在實際生產(chǎn)中也有一些主動措施,以期減少毛羽,如改進配棉方案,提高半制品質(zhì)量,選擇合理的工藝參數(shù),調(diào)節(jié)車間的溫濕度和加強車間管理等。這些主動措施雖然可在一定程度上減少毛羽,但是毛羽的數(shù)量并沒有大幅度下降,紗線質(zhì)量還不能令人滿意。換言之,目前,所有的措施都未能根本解決紗線毛羽問題,因為所有措施都沒有使加捻三角區(qū)問題得到有效解決。
b.降低強力
加捻三角區(qū)存在而帶來的另一個主要問題是降低了紗線強力。單紗強力也是衡量紗線質(zhì)量好壞的重要標(biāo)志之一。
在傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗的加捻過程中,纖維受縱向張力作用,加捻三角區(qū)外側(cè)的纖維所受張力最大,加捻三角區(qū)內(nèi)側(cè)的纖維所受張力最小,因此,加捻后的細紗中纖維所受的預(yù)張力并不均勻一致。此外,部分邊緣纖維或一端伸出紗線形成毛羽,雜亂地分布在紗線表面,或以混亂的排列方式卷入紗體,纖維平行于紗軸方向的程度降低,也會對單紗強力造成不利影響,使整根紗的強力遠小于截面內(nèi)所有單根纖維強力之和,所以,加捻三角區(qū)的存在影響了紗線及成品的強力,纖維的強力利用系數(shù)減低。
c.造成飛花
傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗中加捻三角區(qū)對飛花的形成有重要影響。因為加捻三角區(qū)內(nèi)纖維幾乎完全失控,邊緣纖維常常不能完全歸并于紗線主體
所以,消滅加捻三角區(qū)是使傳統(tǒng)環(huán)錠紡紗的質(zhì)量達到更加完美的關(guān)鍵。
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