吸風(fēng)管套集聚圈型吸風(fēng)集聚機(jī)構(gòu)的另一個(gè)最重要的關(guān)鍵件就是集聚圈。集聚圈與吸風(fēng)管互相配合共同完成集聚區(qū)對(duì)纖維的集聚緊密作用。有鑒于此，如把吸風(fēng)管套集聚圈型吸風(fēng)集聚機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)稱為吸風(fēng)管型吸風(fēng)集聚機(jī)構(gòu)或者集聚圈型吸風(fēng)集聚機(jī)構(gòu)固然簡(jiǎn)單，但不如前者形象和清楚。
集聚圈概述
集聚圈是吸風(fēng)管套集聚圈型吸風(fēng)集聚機(jī)構(gòu)不可或缺的關(guān)鍵件，沒有它將無法完成吸風(fēng)集聚纖維的作用；沒有它也無法運(yùn)送纖維須條，實(shí)現(xiàn)順利輸出。集聚圈可定義為：在緊密紡的吸風(fēng)管套集聚圈型吸風(fēng)集聚機(jī)構(gòu)中，用于與吸風(fēng)管配合并具有特定通氣孔和密度的環(huán)狀物。這一概念不僅可涵蓋各種材質(zhì)，滿足吸風(fēng)集聚的孔徑和孔密度要求，而且也與另一種類型的集聚羅拉集聚型吸風(fēng)集聚機(jī)構(gòu)的集聚羅拉相協(xié)調(diào)。
集聚圈的類型
針對(duì)吸風(fēng)管套集聚圈型吸風(fēng)集聚機(jī)構(gòu)而言，集聚圈按材料可以分為膠質(zhì)集聚圈、織物集聚圈和塑料集聚圈三類；按通氣孔的成型方法可以分為打孔集聚圈和織孔集聚圈兩類；按整體性可以分為無接頭集聚圈和有接頭集聚圈。下面按材料分類敘述如下。
a.膠質(zhì)集聚圈
膠質(zhì)集聚圈(圖3—30，以下簡(jiǎn)稱膠質(zhì)圈)一般采用丁氰橡膠制成，與傳統(tǒng)的牽伸膠圈相同。但膠質(zhì)圈需要打孔，并對(duì)孔徑有要求，且孔多而密，因此要求其強(qiáng)度高，變形小，韌性大，而且所打的通氣孔設(shè)計(jì)頗有講究。膠質(zhì)圈一般是有接頭集聚圈。相對(duì)而言，膠質(zhì)圈采用的較少。
b.織物集聚圈
織物集聚圈是用的較多的集聚圈(圖3—31，以下簡(jiǎn)稱織物圈)?？椢锶κ且粋€(gè)具有特定孔徑和孔密度要求的管狀織物。它有兩個(gè)顯著特征：一是直徑小的管狀織物，二是屬于篩網(wǎng)類織物?？椢锶ι厦懿伎棾傻奈⒖?，一般只允許吸風(fēng)氣流通過，不允許纖維通過，但纖維很小時(shí)也可能被吸風(fēng)帶過去?？椢锶νǔＳ眠m當(dāng)細(xì)度的化纖長(zhǎng)絲織成，其寬度一般為20—30mm，周長(zhǎng)則根據(jù)吸風(fēng)管的尺寸或/和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而決定。織物圈一般是無接頭集聚圈?？椢锶Φ目椩煲?/div>
c.塑料集聚圈
塑料集聚圈是一種新型集聚圈。塑料集聚圈由很薄的塑料帶制成。它分為中間的工作區(qū)和兩側(cè)的邊緣區(qū)。工作區(qū)有通氣微孔，邊緣區(qū)不帶微孔，但在傳動(dòng)表面壓有網(wǎng)紋或輕度滾花，以獲得較大的傳動(dòng)摩擦因數(shù)。這種塑料集聚圈制造容易，成本低廉，便于推廣。
塑料集聚圈還可以由熱塑塑料絲織成。其中間是透氣工作區(qū)，兩側(cè)是通過加熱變成的不透氣的平滑邊緣區(qū)。邊緣區(qū)還可以采用熱熔膠涂層。塑料集聚圈的工作性能穩(wěn)定，便于清潔，使用壽命增加。
集聚圈的作用
①與吸風(fēng)管一起銜接牽伸機(jī)構(gòu)與加捻卷繞機(jī)構(gòu)并形成負(fù)壓吸風(fēng)纖維集聚區(qū)。優(yōu)秀的集聚圈設(shè)計(jì)應(yīng)是牽伸機(jī)構(gòu)與加捻卷繞機(jī)構(gòu)的“無縫連接”。
?、谕ㄟ^其獨(dú)特設(shè)計(jì)的通氣孔向纖維集聚區(qū)提供負(fù)壓吸風(fēng)，并集聚纖維。優(yōu)秀的集聚圈設(shè)計(jì)應(yīng)是其通氣孔氣流穩(wěn)定、均勻，有利于更有效地集聚纖維，同時(shí)能耗低。
?、垡劳形L(fēng)管的支撐和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)輸送纖維。優(yōu)秀的集聚圈設(shè)計(jì)應(yīng)是運(yùn)動(dòng)均勻，輸送纖維穩(wěn)定，對(duì)吸風(fēng)管和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨損小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，制造容易，使用壽命長(zhǎng)。
集聚圈的技術(shù)要求
在吸風(fēng)管兼用型吸風(fēng)集聚機(jī)構(gòu)，例如EliTe®緊密紡系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，集聚圈2套在吸風(fēng)管1上，受輸出膠輥3壓力作用，由輸出膠輥3驅(qū)動(dòng)，隨著輸出膠輥3的線速度轉(zhuǎn)動(dòng)(圖3—32)；與此同時(shí)，粗紗條經(jīng)后、中、前羅拉牽伸到一定細(xì)度之后進(jìn)入集聚區(qū)，纖維須條在集聚圈2的表面上同集聚圈2一起向前移動(dòng)。在此過程中由于集聚圈2內(nèi)的吸風(fēng)管1及其對(duì)位設(shè)計(jì)的吸風(fēng)口，因而在負(fù)壓氣流作用下須條收縮緊密，大多數(shù)暴露在須條外面的毛羽可在氣流和吸風(fēng)口結(jié)構(gòu)形狀的共同作用下埋人須條，完成集聚過程，成為須條緊密、毛羽減少、具有一定強(qiáng)力的緊密纖維束5，并由輸出鉗口4輸出。由此可見，集聚區(qū)內(nèi)
a.合適的通氣性
集聚圈必須要有合適的通氣性。纖維須條是氣流透過集聚圈上的通氣孔作用于須條，使其在集聚圈的表面產(chǎn)生收縮運(yùn)動(dòng)而完成集聚的，因此，集聚圈通氣性或透氣性的好壞與集聚效果息息相關(guān)。具有良好的通氣性能使氣流順利透過集聚圈，完成集聚纖維須條的作用過程。集聚圈的通氣性取決于通氣孔的大小和密度。這就是說，一方面，集聚圈通氣孔的大小和密度要合適：不宜過大，以防止細(xì)小纖維鉆入孔隙，堵塞通氣孔，降低吸風(fēng)效果，加大能源消耗，破壞集聚作用；也不宜過小，以增大通氣量，強(qiáng)化氣流動(dòng)力，減少能耗，提高集聚效果。另一方面，集聚圈通氣孔也要分布均勻，也即要求盡可能減小織物集聚圈在整個(gè)工作長(zhǎng)度上的經(jīng)密差異和緯密差異，提高均勻性，以提局氣流作用的穩(wěn)定性。在保證一定透氣性的前提下，提高集聚圈單位卸積上的孔密度(也稱目數(shù))，對(duì)于吸風(fēng)管套集聚圈型吸風(fēng)集聚機(jī)構(gòu)緊密紡能否適應(yīng)多品種生產(chǎn)以及能否紡制以細(xì)特或超細(xì)特纖維為原料的高檔產(chǎn)品具有重要意義。
織物集聚圈通氣孔的經(jīng)緯密度要求達(dá)到55× 55～60×60/cm2，孔密度一般要求3 000目/cm2，具有高密度性。這個(gè)孔密度遠(yuǎn)高于一般織物。也基于此，稱織物集聚圈為網(wǎng)格圈、篩網(wǎng)圈等是不合適的，因?yàn)槠胀椢锘虿剂峡籽鄞?、密度小不稱為網(wǎng)格布、篩網(wǎng)織物，而孔眼小、密度大的集聚圈織物卻反被稱為網(wǎng)格圈、篩網(wǎng)圈呢?同時(shí)也可以看出，所述的膠質(zhì)集聚圈要打孔到這個(gè)密度還要保持足夠的強(qiáng)力幾乎縣不可能的。這就說明了多數(shù)廠商和技術(shù)人員都致力于研究織物集聚圈而不是膠質(zhì)集聚圈的原因。
集聚圈通氣孔的孔型一般為矩形和圓形。對(duì)于織物集聚圈而言，只能是矩形孔。這是由織物圈的織造方法所決定的。為了平衡足夠太的空氣流量
國(guó)外的集聚圈研究
吸風(fēng)管套集聚圈型緊密紡系統(tǒng)在國(guó)外的應(yīng)用十分廣泛。具代表性的有德國(guó)緒森公司的EliTe®緊密紡系統(tǒng)、意大利馬佐里公司的 Olfil®緊密紡系統(tǒng)和日本豐田公司的EST型緊密紡系統(tǒng)，但這幾家公司所采用的集聚圈各不相同。瑞士立達(dá)公司的ComforSpin®緊密紡系統(tǒng)雖然不屬于吸風(fēng)管套集聚圈型緊密紡系統(tǒng)，但也對(duì)集聚圈進(jìn)行了大量的研究。
緒森公司的集聚圈
緒森公司的EliTe®緊密紡系統(tǒng)使用的織物集聚圈不是平紋織物，而是由 斜紋組織織成的環(huán)狀織物(圖3—33)。其透氣性、耐磨性、強(qiáng)伸性能等均較好，特別是其斜紋組織可使集聚圈的內(nèi)外表面摩擦性能產(chǎn)生差異，適應(yīng)集聚圈內(nèi)外摩擦差異的要求。當(dāng)集聚圈沿周向在吸風(fēng)管上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，集聚圈的內(nèi)表面由縱向經(jīng)浮長(zhǎng)覆蓋且與纖維運(yùn)動(dòng)方向平行，摩擦因數(shù)較?。欢廴Φ耐獗砻鎰t由橫向緯浮長(zhǎng)覆蓋且與運(yùn)動(dòng)方向垂直，摩擦因數(shù)較大，從而在加強(qiáng)了輸出膠輥對(duì)集聚圈運(yùn)動(dòng)控制的同時(shí)，又減小了集聚圈與吸風(fēng)管之間的運(yùn)動(dòng)阻力。
緒森公司的織物集聚圈具有典型意義。為進(jìn)一步紡好緊密紗，不久前，緒森公司又研制成功了新一代的集聚圈，取名為五星(5 Star)集聚圈。新型的五星集聚圈同樣由環(huán)狀織造技術(shù)生產(chǎn)，密封完整，無接頭，具有很好的耐磨性和穩(wěn)定性，能阻止灰塵及纖維碎屑等雜質(zhì)的粘附，且五星集聚圈可進(jìn)一步改進(jìn)紡紗過程的穩(wěn)定性，從而減少用戶的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和保證緊密紗質(zhì)量的提高。五星集聚圈具有以下五個(gè)特點(diǎn)。
?、俦砻鎯?yōu)化。新集聚圈表面進(jìn)一步優(yōu)化，減少了摩擦，從而降低了集聚圈的磨損，同時(shí)也減少了吸風(fēng)管等元件的磨損。
②使用方便。由于新型集聚圈的表面結(jié)構(gòu)對(duì)纖維、雜質(zhì)顆粒及灰塵的粘附現(xiàn)象少，與普通集聚圈相比較，使用人工清潔費(fèi)用可減少 25％，牽伸系統(tǒng)的清潔時(shí)間間隔可延長(zhǎng)3～5倍。
?、蹓勖?/div>
青澤公司的集聚圈
與緒森公司不同，青澤公司緊密紡系統(tǒng)采用膠質(zhì)集聚圈。這是其一個(gè)明顯的技術(shù)特征。這種膠質(zhì)集聚圈(一般稱為多孔膠圈)以傳統(tǒng)牽伸機(jī)構(gòu)的膠圈為基礎(chǔ)，采用青澤公司特有的打孔技術(shù)制作而成。青澤公司的緊密紡系統(tǒng)在前羅拉前方增加一根由車頭傳動(dòng)的輸出羅拉，其上裝有輸出膠輥，組成輸出鉗口，同時(shí)也是須條加捻的阻捻鉗口。輸出膠輥上裝有皮圈架組件。該組件由整體防靜電的塑料特制而成，設(shè)有負(fù)壓氣流導(dǎo)向口，并與負(fù)壓源相連。多孔皮圈套在輸出膠輥及皮圈架組件上，構(gòu)成纖維集聚區(qū)。
青澤公司的CompACT3膠質(zhì)集聚圈為了增加對(duì)橫向發(fā)散纖維的凝聚，特意間隔設(shè)置了橫向加寬的橢圓形長(zhǎng)孔，在集聚膠圈中央形成一長(zhǎng)二圓間隔設(shè)置的一列小孔(圖3—34)?？椎拇笮『拖嗷ゾ嚯x是根據(jù)纖維長(zhǎng)度設(shè)計(jì)。它既能牢固地定位纖維束，又避免了意外的纖維損失。膠質(zhì)集聚圈由輸出羅拉摩擦傳動(dòng)，并配有膠圈自動(dòng)清潔裝置，使膠質(zhì)集聚圈不易堵塞，適于長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，可以免維護(hù)。
青澤公司的膠質(zhì)集聚圈具有典型意義。一般在集聚過程中，纖維須條從牽伸區(qū)到集聚區(qū)的轉(zhuǎn)移方式，集聚區(qū)的集聚效果和最后的輸出鉗口狀態(tài)是對(duì)緊密紡工藝影響最大的因素。在青澤公司這套系統(tǒng)中，膠質(zhì)集聚圈是關(guān)鍵件之一。青澤公司通過合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化的氣流控制保證了正確的纖維須條轉(zhuǎn)移，膠質(zhì)集聚圈以接近于零牽伸的速度轉(zhuǎn)移纖維，并將纖維須條的寬度收縮到接近成紗的尺寸。位于膠圈中央的通氣孔單
馬佐里公司的集聚圈
意大利馬佐里公司的Olfil®型緊密紡系統(tǒng)也使用織物集聚圈。與緒森公司的織物集聚圈不同，馬佐里公司的織物集聚圈是由平紋組織織成的薄形平面織物，通過粘結(jié)工藝將織物連結(jié)成的圓形結(jié)構(gòu)織物圈，加工工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，費(fèi)用低。但其周向上存在接縫，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)力弱節(jié)、周期性透氣不勻和運(yùn)轉(zhuǎn)的周期性不穩(wěn)。很明顯，這種織物集聚圈對(duì)纖維的集聚效果、成紗質(zhì)量和運(yùn)行的穩(wěn)定性以及使用壽命都有一定的負(fù)面影響。低廉的購(gòu)置成本是否可以彌補(bǔ)壽命短的缺陷，還需用戶實(shí)踐檢驗(yàn)。
豐田公司的集聚圈
日本豐田公司的EST型緊密紡系統(tǒng)使用的集聚圈與上述集聚圈都存在一定的差異。這是因?yàn)樨S田公司的集聚圈是與其吸風(fēng)管單用型吸風(fēng)集聚機(jī)構(gòu)配用的，技術(shù)要求有所不同。該集聚圈1是經(jīng)張力裝置2套在輸出羅拉3和吸風(fēng)管4上(圖3—35)，在輸出膠輥和輸出羅拉的積極握持下轉(zhuǎn)動(dòng)的，輸出膠輥對(duì)集聚圈加壓較小。而
立達(dá)公司的集聚圈
瑞士立達(dá)公司雖然以集聚羅拉型緊密紡系統(tǒng)聞名，但它收購(gòu)了德國(guó)緒森公司，并沒有放棄對(duì)緊密紡關(guān)鍵件集聚圈的研發(fā)，足見集聚圈的關(guān)鍵地位和其對(duì)集聚圈的重視。立達(dá)公司對(duì)集聚圈有著深入的研究，并已提出了多項(xiàng)國(guó)際(包括我國(guó))專利申請(qǐng)，尋求專利保護(hù)，值得國(guó)內(nèi)同行的參考、學(xué)習(xí)和關(guān)注，并注意避免涉嫌侵權(quán)。
立達(dá)公司在名稱為“輸送一根應(yīng)集合的纖維條的運(yùn)輸帶”的專利申請(qǐng)中對(duì)織物集聚圈的具體設(shè)計(jì)為(圖3—36)：經(jīng)紗20和緯紗21進(jìn)行交織，兩根相鄰的經(jīng)紗20之間凈間距x大于兩根相鄰緯紗21之間的凈間距γ。間距x可以是間距y的多倍。這樣織物圈中的孔型是小矩形孔22，其較小的邊相當(dāng)于間距y，沿著運(yùn)輸方向A，而其較大的邊是橫向于運(yùn)輸方向A延伸，相當(dāng)于間距x。其中dL和dQ分別為經(jīng)緯紗的直徑。與至今已知的正方形橫截面的織物孔眼相比，這種矩形孔眼22的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)較理想的吸氣量與阻纖吸人作用的技術(shù)要求平衡。這是立達(dá)公司在國(guó)內(nèi)申請(qǐng)的一件專利披露的技術(shù)。該技術(shù)要求保護(hù)的是特定孔型，范圍非常寬，應(yīng)當(dāng)引起重視。
在另外一件名為“用于輸送待壓實(shí)的纖維須條的輸送帶”的專利文獻(xiàn)中，立達(dá)公司提出了一種不同于前的集聚圈設(shè)計(jì)(圖3—37)：集聚圈的透氣性工作面寬度a比吸風(fēng)管的吸風(fēng)區(qū)域?qū)挾萣略小。
該專利同時(shí)提出一種塑料集聚圈的設(shè)計(jì)(圖3—38)：集聚圈可由薄的塑料帶33制成，較窄的工作區(qū)34設(shè)有微孔，并盡可能與織物圈的通氣孔一致，而邊緣區(qū)域35、36不帶微孔，但在該處集聚圈的傳動(dòng)表面壓有特殊結(jié)構(gòu)的網(wǎng)紋或輕度滾花38等，以獲得較大的傳動(dòng)摩擦因數(shù)。同樣集聚圈的透氣性工作面寬度。比吸風(fēng)管的吸風(fēng)區(qū)域?qū)挾?b略小。
在另一件名為“輸送待集束的纖維條子的輸送帶”的專利文獻(xiàn)中圖3—39)，立達(dá)公司又提出了一種完全由熱塑塑料絲織成的集聚圈。該集聚圈由單絲編織成無縫的圓筒形；中間透氣區(qū)25較窄，其寬度M為集聚圈寬度B的2/5；邊緣區(qū)域26、27通過加熱可變成不透氣的平滑片，其寬度分別為R1和R2；或者在該F層邊緣區(qū)域30、31采用熱熔膠涂層32、33。集聚圈的工作區(qū)與邊緣區(qū)域由一種織物制成，擁有更高的形狀穩(wěn)定性，較窄的透氣區(qū)使沉積于集聚圈的雜質(zhì)減少，不透氣的邊緣區(qū)使集聚圈的使用壽命增加。
在一件名為“用于輸送一根纖維須條的輸送帶”的專利申請(qǐng)中，立達(dá)公司還提出了一種集聚圈的新技術(shù)方案：采用雙組分的熱塑性皮芯復(fù)合長(zhǎng)絲為經(jīng)緯絲來制造集聚圈。熱塑性長(zhǎng)絲28的表層30具有可熔性，芯層29為不可熔融或者熔點(diǎn)更高的組分(圖3—40)；經(jīng)絲26、緯絲27重疊放置，其中緯絲27與纖維須條輸出方向垂直，并配置于集聚圈的外表面，即與集聚纖維接觸面(圖3—41)，通過加熱使長(zhǎng)絲表層30熔融而使經(jīng)緯絲26、27相互固定結(jié)合，不熔融的芯層29可保證集聚圈的形狀穩(wěn)定性。通過這種方法，在保持集聚圈所要求的透氣性的同時(shí)，可使集聚
在另一件名為“輸送纖維條子的輸送帶”的專利文獻(xiàn)(專利申請(qǐng)?zhí)?200410047519.1號(hào)專利文獻(xiàn))中，針對(duì)紡紗過程中常見的靜電現(xiàn)象，立達(dá)公司開始嘗試改進(jìn)集聚圈的靜電性能，設(shè)計(jì)在集聚圈中添加可減少靜電的材料，或者阻止集聚圈產(chǎn)生靜電，或者通過漏電將所帶靜電減少到對(duì)實(shí)際應(yīng)用無危害的程度，以盡可能抑制細(xì)小纖維的靜電吸附，影響集聚圈的透氣性。添加減少靜電材料的方法很多，或者可以將材料加入編織集聚圈的長(zhǎng)絲中，或者也可在編織的過程中直接添加到集聚圈成品中。該專利文獻(xiàn)中，提出了多種添加方法。例如在集聚圈織物的經(jīng)緯紗中加入非常少量的金屬絲；或者在織造用的單絲中隨意布置一部分碳纖維段，以導(dǎo)走部分靜電；或者在織造用單絲中添加化學(xué)試劑使單絲具備導(dǎo)電功能；或者在織造集聚圈用的復(fù)絲中加入至少一根導(dǎo)電纖維；或者采用核心含碳纖維的雙組分細(xì)絲編織成集聚圈；或者使織造用細(xì)絲或集聚圈織物金屬化；最后，還可以通過涂覆等離子體層或化學(xué)物質(zhì)的方法提高集聚圈表面的導(dǎo)電能力。
立達(dá)公司的上述專利申請(qǐng)并非其全部，就在這些設(shè)計(jì)中已采用了大量現(xiàn)代材料技術(shù)，如熱塑性長(zhǎng)絲、雙組分皮芯復(fù)合纖維、碳纖維、等離子體層涂敷技術(shù)等用于集聚圈的制造，值得我們學(xué)習(xí)借鑒。應(yīng)當(dāng)特別指出的是，國(guó)外的集聚圈專利申請(qǐng)中，只涉及集聚圈(輸送帶)本身或產(chǎn)品的形狀、結(jié)構(gòu)特征，而沒有或很少具體涉及它是如何制造或采用什么方法制造的該技術(shù)特征的集聚圈。這是一種專利戰(zhàn)略的考慮，也是一種專利技巧的運(yùn)用。
國(guó)內(nèi)的集聚圈研究
隨著價(jià)格昂貴的國(guó)外緊密紡細(xì)紗機(jī)大量進(jìn)入我國(guó)市場(chǎng)，緊密紡細(xì)紗機(jī)國(guó)產(chǎn)化的呼聲越來越高。由于吸風(fēng)管套集聚圈型緊密紡系統(tǒng)集聚效果也較好
集聚圈的制造方法
以織物集聚圈為例，其制造工藝流程一般包括：選擇原料一整經(jīng)—織造—切—熱定型—產(chǎn)品檢驗(yàn)。
集聚圈的原料選擇
集聚圈一般由化纖長(zhǎng)絲織成。國(guó)內(nèi)常規(guī)的備選材料主要有錦綸、滌綸和維綸長(zhǎng)絲，它們的主要性能比較如表3—1所示。通過比較可見，滌綸和維綸長(zhǎng)絲在尺寸穩(wěn)
集聚圈所用化纖長(zhǎng)絲的線密度范圍為5.56～8.89 tex。一般情況下，長(zhǎng)絲越細(xì)，集聚圈單位面積的孔的目數(shù)越高，氣流作用也越大；長(zhǎng)絲越粗，集聚圈的耐磨性和強(qiáng)伸性越好。通常，長(zhǎng)絲線密度的選擇主要根據(jù)所紡紗線的細(xì)度對(duì)集聚圈透氣性能的要求，并考慮其他因素綜合確定，目前一般選用5.56tex的長(zhǎng)絲。
瑞士立達(dá)公司建議織物集聚圈的經(jīng)紗和緯紗分別采用聚醚醚酮 (PEEK)纖維，這樣可得到很耐磨且洗滌后實(shí)際不縮水的集聚圈。但這種纖維國(guó)內(nèi)目前不能自產(chǎn)，影響集聚圈材料選擇和應(yīng)用。
b.集聚圈的織造
集聚圈在發(fā)展過程中出現(xiàn)了兩種形式，一種是整體織造的管狀織物圈，另一種是有接縫的織物圈。后者采用普通單面織物經(jīng)粘接形成圈體，制作工藝較為簡(jiǎn)單，但接縫處強(qiáng)力不足，集聚效果不理想，使用壽命不長(zhǎng)，已逐漸被淘汰。
管狀織物雖然具有較好的使用效果，但在織造過程中存在一些技術(shù)難點(diǎn)需要克服。
①集聚圈尺寸比一般管狀織物小得多，并有特殊要求，織造時(shí)幅寬很窄，成形困難。由于目前國(guó)內(nèi)尚未有專用的集聚圈織機(jī)，所以必須對(duì)普通織機(jī)進(jìn)行改造，才能織出相應(yīng)尺寸的管狀織物。
②織造時(shí)要求經(jīng)緯紗交織均勻，這樣才能保證集聚圈形狀規(guī)則、表面光潔、孔隙分布均勻。但是，選用的長(zhǎng)絲細(xì)且光滑，在織造過程中容易發(fā)生經(jīng)紗滑移和斷頭，破壞織物外觀效果和內(nèi)在質(zhì)量。
?、酃軤羁椢锏纳舷聦臃纸缣幗?jīng)紗排列相對(duì)緊密，分布不勻，常出現(xiàn)長(zhǎng)絲相互擠壓現(xiàn)象，影響集聚圈使用時(shí)吸風(fēng)氣流的穩(wěn)定性。
集聚圈織造的工藝參數(shù)一般如下：
經(jīng)密為40-60根/cm，緯密為40—60根/cm，根據(jù)
織造后的管狀織物要求孔型方正，布面平整，孔眼均勻，孔密度應(yīng)不小于2 500目/cm2。
c.集聚圈的切割
管狀織物織造后，要按要求的寬度切割成集聚圈。集聚圈的切割是集聚圈制作的另一個(gè)難點(diǎn)。切割技術(shù)難點(diǎn)在于：一是要求集聚圈切割端不破壞原有織物結(jié)構(gòu)，切割端面的化纖長(zhǎng)絲融合，不會(huì)脫散，以防止因集聚圈緯絲向外移動(dòng)，孔隙變大而引起的氣流作用紊亂和纖維鉆入氣孔；二是要求集聚圈的切割面整齊、光潔，不能使形狀改變或存在凸?；蚪Y(jié)塊，避免造成集聚圈的轉(zhuǎn)動(dòng)凝滯、偏移和扭曲。
目前的網(wǎng)格圈的切割方法主要有以下四種。
?、贆C(jī)械切割，即采用傳統(tǒng)的機(jī)械刀具和機(jī)加工的方法切割。這種方法雖然也可完成對(duì)管狀織物的切割，但切割端毛糙，邊緣長(zhǎng)絲容易脫散，所以進(jìn)行機(jī)械切割時(shí)，作為補(bǔ)救，須對(duì)刀具(如刀片、金屬細(xì)絲)通電生熱，使其能熔融長(zhǎng)絲，在切割的同時(shí)封結(jié)管狀織物的切口邊緣。
?、诩す馇懈?，即將方向性和聚集性特強(qiáng)的單色激光照射到指定位置，按一定的速度和方向移動(dòng)，被加工管狀織物因吸收激光能而受熱急劇升溫，通過汽化蒸發(fā)和熔融濺出使材料去除，從而完成激光切割。該方法速度快，熱影響區(qū)小，切口邊緣平滑，切縫小，可完成任意角度和形狀的切割。
③超聲波切割，即利用陶瓷振子加上電壓產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，再經(jīng)過增幅放大，使刀頭刃具產(chǎn)生高頻振動(dòng)，達(dá)到40 000次/s以上，就可以方便簡(jiǎn)單地切割管狀織物。這種方法具有切割速度快，切割端邊緣平整光滑等優(yōu)點(diǎn)。
④電子束切割，這也是一種熱電加工方法，即切割時(shí)由高速聚集電子束照射被切割管狀織物的指定位置，
國(guó)內(nèi)對(duì)集聚圈的研發(fā)
作為核心關(guān)鍵件的集聚圈，國(guó)內(nèi)不少業(yè)界人士進(jìn)行了不斷地深入研發(fā)，并取得了不少可喜的創(chuàng)新成果。
a.上海天問實(shí)業(yè)有限公司(簡(jiǎn)稱天問公司)的集聚圈
天問公司是國(guó)內(nèi)較早生產(chǎn)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)集聚圈的公司之一。其產(chǎn)品的核心是變密度織造的集聚圈。
天問公司的研究人員認(rèn)為，集聚圈作為緊密紡系統(tǒng)的集聚元件，在紡紗過程中有兩個(gè)功能：一是集聚功能，主要借助氣流的作用，把前羅拉輸出的、已經(jīng)充分牽伸過的纖維束吸附到集聚圈表面對(duì)應(yīng)有吸氣槽的部位，使纖維束在寬度方向盡量收縮，以減小加捻三角區(qū)和毛羽；二是輸送功能，集聚圈被用作輸送元件，將被吸附的纖維束以輸出羅拉的線速度輸送，使之沒有意外牽伸，因此作為輸送元件的集聚圈，必須被可靠驅(qū)動(dòng)，有穩(wěn)定的同步線速度。這兩種功能如果采用同一種組織結(jié)構(gòu)是難以兼顧的。因?yàn)榧酃δ芤蠹廴τ蟹瞎に囈蟮耐笟庑院途鶆虻目酌芏龋⒃谖L(fēng)管吸風(fēng)口處產(chǎn)生一定的凹陷，以得到更好的集聚效果，所以要求集聚圈不能拉得太緊，應(yīng)
經(jīng)初步測(cè)試，天問公司的變密度集聚圈的工作區(qū)拉伸強(qiáng)度為傳動(dòng)區(qū)的50％～70％；在紡織廠進(jìn)口機(jī)器上與進(jìn)口集聚圈的對(duì)比結(jié)果也令人滿意(表3—2)。
表3—2
b.無錫集聚紡織器械有限公司的集聚圈
無錫集聚紡織器械有限公司是一家專門從事緊密紡技術(shù)及相關(guān)器械研制和銷售的高新技術(shù)企業(yè)。該公司已研制出多種緊密紡用集聚圈及其相關(guān)機(jī)件，并已申請(qǐng)和獲得多項(xiàng)國(guó)家專利(表3—3)，因此也可以說是一家集聚圈專件的高新技術(shù)企業(yè)。
表3—3無錫集聚紡織器械有限公司專利申請(qǐng)統(tǒng)計(jì)
從表3—3中，不難看出該公司研究集聚圈的有關(guān)內(nèi)容，下面簡(jiǎn)單介紹幾例。
具有抗靜電性能是集聚圈技術(shù)重要的發(fā)展方向之一。它能有效地減少運(yùn)行中集聚圈通氣孔的堵塞，提高集聚效率，延長(zhǎng)集聚圈使用壽命。該公司集中人工血管與工業(yè)篩網(wǎng)等行業(yè)的專家團(tuán)隊(duì)，歷時(shí)一年多的研究，成功開發(fā)了具有抗靜電性能的緊密紡用集聚圈。
?、偌尤雽?dǎo)電纖維的抗靜電集聚圈：這種具有抗靜電性能的緊密紡用集聚圈的生產(chǎn)技術(shù)核心是“在制造集聚圈的經(jīng)紗或/和緯紗中至少嵌入一條導(dǎo)電纖維(專利申請(qǐng)?zhí)朇N200410074995.2)”，從而使所紡纖維與集聚圈在摩擦過程中所產(chǎn)生的靜電快速地散逸。通過對(duì)國(guó)內(nèi)外幾種主要抗靜電纖維的分析，在纖維包覆、織物鍍層和熔絲法等方法中，該公司選擇了熔絲法作為基本方法，在集聚圈的生產(chǎn)中，用部分 (2—8根)導(dǎo)電纖維代替經(jīng)紗織入集聚圈中，由于嵌入導(dǎo)電纖維的數(shù)量和質(zhì)量不同，可以方便地設(shè)計(jì)成適應(yīng)各種不同環(huán)境(包括纖維品種、工藝條件等)的系列集聚圈。目前，該公司已推出三個(gè)不同級(jí)別抗靜電集聚圈供應(yīng)市場(chǎng)。
②優(yōu)選特定材料的抗靜電集聚圈：與加入導(dǎo)電纖維的抗靜電集聚圈設(shè)計(jì)思路不同，這種抗靜電集聚圈的技術(shù)設(shè)計(jì)核心是“利用高分子材料靜電序列表中相對(duì)的兩端附近的材料分別作為網(wǎng)格圈的經(jīng)線與緯線編織成帶形管狀(專利申請(qǐng)?zhí)朇N200510038175.2)”。其設(shè)計(jì)原理是：任何兩種不同化學(xué)組分的材料相
國(guó)內(nèi)集聚圈的主要問題
目前，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的集聚圈從總體上來講，還存在許多問題，主要體現(xiàn)在：集聚圈的使用壽命短，使用過程中透氣性下降速度太快以及回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)爬行等現(xiàn)象。
a.集聚圈的使用壽命短問題
集聚圈的使用壽命短，其中雖有使用不當(dāng)和保養(yǎng)的問題，但最主要還是產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)。例如，許多織物集聚圈都存在散邊的問題，仔細(xì)觀察可發(fā)現(xiàn)，一些織物集聚圈切割后的經(jīng)紗頭沒有“焊”好，一經(jīng)使用，沒多少時(shí)間就會(huì)發(fā)生散邊，并且露出的經(jīng)紗頭越多，越容易散邊，集聚圈的壽命也就越短。這個(gè)問題主要是由切割技術(shù)不到位造成的。在經(jīng)紗重疊的地方，由于經(jīng)紗頭未融合好，強(qiáng)度低，經(jīng)不起拉扯，在運(yùn)行中很容易造成集聚圈從散邊開始，發(fā)展到撕裂為止。事實(shí)上，目前的集聚圈能用到磨穿的并不多，大量的都是因散邊、撕裂或者變形而報(bào)廢。要解決這一問題，關(guān)鍵要選擇好的切割方法、設(shè)備、工藝?yán)涮赘郊?。此外，織物集聚圈的容易散邊也與織物的組織結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及原材料選擇不當(dāng)有關(guān)。
b.集聚圈的透氣性下降問題
集聚圈在使用前和剛使用時(shí)透氣性能達(dá)標(biāo)，但是使用不久，透氣性就大幅下降，甚至沒法正常工作，這就是透氣性下降速度太快問題。透氣性下降是不可避免的，因?yàn)榧廴υ谑褂眠^程中，會(huì)因細(xì)小纖維、塵埃等雜
集聚圈的清洗
緊密紡集聚圈在使用的過程中，因工作條件和靜電等原因，很容易被纖維、灰塵和油污堵塞，必須定期地進(jìn)行清洗維護(hù)。
清洗的周期與集聚圈的質(zhì)量和生產(chǎn)運(yùn)行環(huán)境及管理都有關(guān)，因此不能劃一。企業(yè)可根據(jù)紡紗的原料、細(xì)度和車速以及集聚圈質(zhì)量等因素而自行確定。一般情況下，從新的集聚圈使用開始，到紗線毛羽值達(dá)到或接近允許的極限值之前，這一段時(shí)間段作為集聚圈的一個(gè)清洗周期；是比較科學(xué)合理。
集聚圈清洗的
表3—4 緊密紡集聚圈超聲波清洗機(jī)型號(hào)規(guī)格及價(jià)格表
對(duì)于集聚圈的清洗，機(jī)械清洗自然比人工好，但換一種思路是：不清洗更好。無錫集聚紡織器械有限公司就針對(duì)集聚圈的清洗問題，提出了“一種用于自潔凈吸聚圈的吸送風(fēng)管”的專利設(shè)計(jì)方案。該發(fā)明設(shè)計(jì)方案是(圖3—45)：吸送風(fēng)管11由擋板7分隔開的正壓風(fēng)管8
這種同時(shí)兼有負(fù)壓吸聚和正壓吹除兩種功能的吸送風(fēng)管11(實(shí)際是兩根不連通的管)，使織物吸聚圈4在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中由負(fù)壓風(fēng)管9提供吸風(fēng)吸聚纖維，由正壓風(fēng)管8高壓風(fēng)吹除雜質(zhì)而具有“自潔凈”的功能，從而免除了定期下機(jī)清洗的麻煩，提高了工作效率，降低了物料消耗。嚴(yán)格說，這種設(shè)計(jì)并不是集聚圈具有“自潔”功能，而是具有“它潔”功能。即使有了“自潔”或“它潔”功能，也不能免除定期下機(jī)清洗的麻煩，只是延長(zhǎng)了清洗周期，減少了清洗的次數(shù)。但它是以增加機(jī)件、復(fù)雜結(jié)構(gòu)、消耗能源為代價(jià)的。
集聚圈作為緊密紡系統(tǒng)中對(duì)成紗質(zhì)量起著關(guān)鍵性作用的——個(gè)重要元件，技術(shù)含量和質(zhì)量要求都很高。國(guó)內(nèi)雖已有多家企業(yè)生產(chǎn)集聚圈，但集聚圈在通氣孔分布均勻性、使用壽命和運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性等方面還與進(jìn)口集聚圈存在一定差距，要達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平尚需進(jìn)一步研發(fā)和改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)。
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