（纺织工程专业论文）mvs适纺性研究及多组分mvs混纺纱开发.pdf

l i i t l llli i il u ll i l tilli 17 3 4 3 6 5 t h er e s e a r c ho np r o p e r t yo fs u i t a b i l i t yf o rs p i n n i n go fm v s a n d d e v e l o p m e n t o fm u l t i p l e - c o m p o n e n tm v sb l e n d e dy a r n s a b s t r a c t i nt h i sp a p e rf i v ek i n d so fm v sy a m sw e r em a d ew i t h16 7t e xv i s c o s ef i b e r o f d i f f e r e n tf i b e rl e n g t h ，3 2 m m ，3 4 m m ，3 6 m m ，38 m m ，4 0 m mu n d e rt h es a m es p i n n i n g p r o c e s s t h eq u a l i t yo ft h ey a m sw e r et e s t e d t h et e s t i n gr e s u l t sw e r ea n a l y z e di ns p s ss o f h a r eb y u s i n go n e - w a ya n o v am e t h o d t h ec o n c l u s i o ni st h a tt h ef i b e rl e n g t ha c t u a l l ym a d ea r e m a r k a b l ei m p a c to nt h eq u a l i t yo fm v sy a m s ，s u c ha st h er u p t u r i n gi n t e n s i t ya n de l o n g a t e r a t i o f i v e p a r t s w e r ei n c l u d e di n t h i s p a p e r i nt h ef i r s tp a r t ，t h ed e v e l o p m e n ta n d c l a s s i f i c a t i o no ft h en e ws p i n n i n gt e c h n i q u e ，t h ec u r r e n tp r o g r e s so f m v s ，s i g n i f i c a n c ea n d r e s e a r c hc o n t e n to ft h i st h e s i sw e r es u m m a r i z e d t h es e c o n dp a r tw a sm a i n l ya b o u tt h e c o n t r a s t i v er e s e a r c ho fm v sa n dt r a d i t i o n a lr i n gs p i n n i n gi nt h et e r m so fs p i n n i n gf l o w , m e c h a n i s m ，m o d e l so fy a ma n dp e r f o r m a n c eo fy a r n s i nt h et h i r dp a r t ，t h ee f f e c tt h a tt h e l e n g t ho ff i b r em a d eo nt h ep e r f o r m a n c eo fy a m sw a sa n a l y z e di ns p s ss o f f w a r cb yu ：i n g o n e w a ya n o v am e t h o d t h ep r o d u c t i o no ff o u rk i n d so fm u l t i f i b r em v sy a m s ， c o o l p l u s b a m b o of i b r e s h e n g m a m o d a l ( 3 5 3 0 2 0 15 ) ，s o y b e a nf i b r e b a m b o o f i b r e m o d a l b e t t e r a ( 3 5 3 0 2 0 1 5 ) ，v i l o t u m i l kf i b r e c o t t o n l y o c e l l ( 3 5 2 5 2 0 2 0 ) s h e n g m a c h i t i nf i b r e l y o c e l l c o mf i b r e ( 4 0 2 5 2 0 15 ) w e r ei n t r o d u c e di nt h ef o r t hp a r t a n d t h ec o m p a r a t i o no ft h e s ef o u rk i n d so fm u l t i f i b r e sm v s y a r na n dr i n gy a r no ft h es a m e c o m p o n e n tw e r em a d e t h em v ss p i n n i n gt e c h n o l o g yh a st h ea d v a n t a g eo fs h o r t e rs p i n n i n gp r o c e s s ，f e w e r m a n p o w e rr e q u i r e m e n t ，l o w e re l e c t r i cp o w e re x p e n d i t u r ea n dh i g h e rs p i n n i n gs p e e d t h e l o 鲥t u d i n a ls t r u c t u r eo fm v sy a m si ss i m i l a rt or i n gy a m s t h er u p t u r i n gi n t e n s i t ya n d e l o n g a t er a t i oo fm v sy a m sa r en o ta sg o o da sr i n gy a m s t h eh a i m e s sa m o u n to fm v s y a m si sm a r k e d l yf e w e rt h a nt h a to fr i n gy a m s ，e s p e c i a l l yt h ea m o u n to fh a i m e s so f3 m m t h ea n t i 。a b r a d i n gc a p a b l i t yo fm v s y a m si sm u c hb e r e rt h a nt h a to ff i n gy a m s m v sy a m d i dw o r s ei ny a m sq u a l i t yw i t hm o r et h i c k n e s s ，t h i n n e s sa n dn e p s k e y w o r d s ：m u r a t av o r t e xs p i n n i n g ；m u i t i - c o m p o n e n tm v s b l e n d e dy a r n ；s p s s 目录 第一章概述1 1 1 新型纺纱技术的发展1 1 1 1 转杯纺1 1 1 2 摩擦纺2 1 1 3 喷气纺3 1 2 喷气涡流纺的发展3 1 3 环锭纺技术的新发展5 1 3 1 紧密纺5 1 3 2 复合纺纱6 1 3 3 花式纺纱7 1 4 本课题的研究目的意义及内容7 1 4 1 本课题研究的目的和意义7 1 4 2 本课题研究的内容与方法8 第二章喷气涡流纺与传统环锭纺的对比研究9 2 1 纺纱流程的对比9 2 2 纺纱机理的对比1 0 2 2 1 喷气涡流纺纺纱机理1 0 2 2 2 环锭纺纺纱机理1 3 2 3 纱线性能对比1 4 2 3 1 纱线结构对比1 4 2 3 2 纱线性能对比1 5 2 3 2 1 拉伸性能1 6 2 3 2 2 毛羽性能1 6 2 3 2 3 耐磨性能1 7 2 3 2 4 成纱质量1 8 2 4 结语1 8 第三章纤维长度对m r s 纱线性能的影响分析1 9 3 1 纱线纺制过程介绍1 9 3 1 1 纺纱工艺流程1 9 3 1 2 开清棉工艺1 9 3 1 3 梳棉工艺2 0 3 1 4 并条工艺2 0 3 1 5 喷气涡流纺工艺2 1 3 2 单因素方差分析介绍2 l 3 3 对m v s 纱断裂强度的影响及分析2 2 3 4 对m v s 纱断裂伸长率的影响及分析2 8 3 5 结语3 2 第四章多组分m r s 混纺纱的开发3 3 4 1c o o l p l u s 竹圣麻m o d a l 喷气涡流纱的开发3 3 4 1 1 纤维原料介绍及规格3 3 4 1 2 纺纱工艺分析3 4 4 1 2 1 纺纱流程3 4 4 1 2 2 开清棉工艺3 4 4 1 2 3 梳棉工艺3 5 4 1 2 4 并条工艺3 5 4 1 2 5 喷气涡流纺纱机工艺3 5 4 1 3 纱线性能分析3 6 4 1 3 1 拉伸性能3 6 4 1 3 2 毛羽性能3 7 4 1 3 3 耐磨性能3 7 4 1 3 4 成纱质量情况3 8 4 2 大豆竹m o d a l 贝特纶喷气涡流纱的丌发3 8 4 2 1 纤维原料介绍及规格3 8 4 2 2 纺纱工艺分析3 9 4 2 2 1 纺纱流程3 9 4 2 2 2 丌清棉工艺3 9 4 2 2 3 梳棉工艺3 9 4 2 2 4 并条工艺4 0 4 2 2 5 喷气涡流纺纱机工艺4 0 4 2 3 纱线性能分析4 1 4 2 3 1 拉伸性能4 1 4 2 3 2 毛羽性能4 2 4 2 3 3 耐磨性能4 3 4 2 3 4 成纱质量情况4 3 4 3v i l o f t 牛奶棉l y o c e l l 喷气涡流纱的开发4 3 4 3 1 纤维原料介绍及规格4 3 4 3 2 纺纱工艺分析4 4 4 3 2 1 纺纱流程4 4 4 3 2 2 开清棉工艺4 5 4 3 2 3 梳棉工艺4 5 4 3 2 4 并条工艺4 5 4 3 2 5 喷气涡流纺纱机工艺4 6 4 3 3 纱线性能分析4 6 4 3 3 1 拉伸性能4 6 4 3 3 2 毛羽性能4 7 4 3 3 3 耐磨性能4 8 4 3 3 4 成纱质量情况4 8 4 4 圣麻甲壳素l y o c e l l 玉米喷气涡流纱的开发4 9 4 4 1 纤维原料介绍及规格4 9 4 4 2 纺纱工艺分析4 9 4 4 2 1 纺纱流程4 9 4 4 2 2 开清棉工艺5 0 4 4 2 3 梳棉工艺5 0 4 4 2 4 并条工艺5 l 4 4 2 5 喷气涡流纺纱机工艺5 1 4 4 3 纱线性能分析5 2 4 4 3 1 拉伸性能5 2 4 4 3 2 毛羽性能5 2 4 4 3 3 耐磨性能5 3 4 4 3 4 成纱质量情况5 3 4 5 结语5 4 结论5 5 参考文献5 7 攻读学位期间的研究成果6 0 附录6 l 致谢6 8 学位论文独创性声明6 9 学位论文知识产权权属声明6 9 第一章概述 1 1 新型纺纱技术的发展 第一章概述 纺纱是纺织产业链的第一道工序，其生产的纱线质量、品种与后续加工关系十分 密切。新型纺纱加工技术的出现与发展，提供了丰富多彩的新型纱线，不仅有利于纺 纱技术与设备水平的提升，更为成纱质量的提高和纺织产品风格的多样性提供了可能。 新型纺纱方法自2 0 世纪7 0 年代开始出现并蓬勃发展起来。1 9 6 5 年，捷克先后研 制出k s 一2 0 0 型转杯纺纱机及更为完善的b d - - 2 0 0 型转杯纺纱机。1 9 7 5 年，在米兰 展出了波兰研制成功的p f l 型涡流纺纱机、奥地利研制的d r e f 型摩擦纺纱机及荷 兰研制的t w i l o 无捻纺纱机。自此，新型纺纱技术进入了飞速发展的时期。1 9 8 1 年同 本村田公司在大阪展出了最新研制成功的m j s 型喷气纺纱机，1 9 9 7 年又展出了研制成 功的m v s 型喷气涡流纺纱机【1 1 。迄今为止【2 】，共出现了转杯纺( r o t o rs p i n n i n g ) 、摩擦 纺( f r i c t i o ns p i n n i n g ) 、喷气纺( a i rj e ts p i n n i n g ) 、喷气涡流纺( a i rv o r t e xs p i n n i n g ) 、 自捻纺( s e l f f w i s ts p i n n i n g ) 、平行纺( c o v e r s p u ns p i n n i n g ) 及静电纺( e l e c t r o s t a t i c s p i n n i n g ) 等1 0 多种新型纺纱，其中转杯纺、喷气纺、喷气涡流纺、摩擦纺等均已投 入工业化生产。 新型的纺纱方法【3 】大多都实现了纺纱高速化。与环锭纺比较，新型纺纱具有工序短、 效率高、用工省、加工成本低的优势。在一定用途与领域中，运用新型纺纱技术生产 的纱线可取代部分环锭纺纱线。 1 1 1 转杯纺 转杯纺f 4 刮是新型纺纱中技术最成熟、发展速度最快，目前使用最多的一种新型纺 纱技术。它属于自由端纺纱方法，纺纱速度高达1 5 万转分。目前世界上拥有新型转杯 纺机已超过9 0 0 万头。 转杯纺技术经历了从初期的低速度自排风式转杯纺机到中期的中速度抽气式转杯 纺机，再到目前的高速度全自动转杯纺机3 个发展阶段。转杯纺技术进步主要体现在3 个方面： ( 1 ) 纺纱速度从第一代的3 万转分5 万转分提高到目前的1 0 万转分1 2 万转 分，在国外最高可达1 7 1 8 万转分，如德国赐莱福公司a u t o c o r 0 3 6 0 型全自动转杯纺 机和瑞士立达公司生产的r 4 0 型全自动转杯纺机。纺杯直径随着纺纱速度的提高变得 越来越小，目前最小直径为2 8 m m 。 ( 2 ) 在线自动控制技术功能不断完善。目前在转杯纺机上普遍具有自动接头、自动 落纱、自动检测与切除纱疵、自动上蜡、自动调整工艺参数等的功能，实现了工序一 1 青岛大学硕士学何论文 体化。 ( 3 ) 纺纱号数从原来的9 7 3 6 4 t e x ( 6 - - 1 6 s ) 发展到目前的2 9 - - 一1 4 5 t e x ( 2 0 - - 4 0 s ) ， 彻底改变了转杯纺吃下脚料，生产低档产品的历史。转杯纺可生产中细支针织纱，这 是转杯纺技术进步的另一个重要标志。 自2 1 世纪以来，国内纺机厂也加快了研制开发步伐，提高转杯纺产能。在消化吸 收国外转杯纺技术的基础上自主研发具有多种功能的半自动转杯纺机，如浙江泰坦公 司的t q f 2 6 8 型，浙江日发公司的r f r s 3 0 型，浙江精工集团的h k v l 2 0 型及经纬榆 次公司的j w f l 6 8 1 型等转杯纺机，机上均配有电子清纱与半自动接头装置，纺杯速度 可达到l o 万转分。 1 1 2 摩擦纺 摩擦纺【7 8 】在国内又习惯称为尘笼纺纱，可分为自由端摩擦纺和非自由端摩擦纺。 摩擦纺的成纱机理是：在一对起凝聚与加捻作用的尘笼内装有针对一对尘笼锲形部分 的吸嘴，依靠外界风机在此处产生负压使开松后向下输出的纤维流在该处沿尘笼轴向 凝聚，同时籍同方向旋转的尘笼表面与须条表面产生摩擦力矩，将凝聚纤维加上捻度 而成纱。 摩擦纺纱由e m s t f e h r e r 博士创立，设备于1 9 7 3 年由奥地利菲勒尔纺机公司研制生 产，命名为d r e f 系列的摩擦纺纱机，目前已生产的型号有d r e f 一( i i ) 、d r e f 一( i i i ) 和d r e f 2 0 0 0 与d r e f 3 0 0 0 型等多种。 在摩擦纺机上可以生产包芯纱和花式纱，在众多新型纺纱中使用原料范围最广、 纺纱工序最短，可纺纱支最粗的一种纺纱方法，它具有以下优势： ( 1 ) 生产效率较高。d r e f 一( i i ) 的摩擦纺机纺线速度在1 2 0 一- , 2 8 0 米分，d r e f 2 0 0 0 与3 0 0 0 型纺纱速度较以前的型号又获得了很大的提高。摩擦加捻的原理和低的纺纱张 力是摩擦纺纱生产效率高的主要因素。 ( 2 ) 对原料的适应性广。尤其当混合原料中有5 0 纤维短于1 6 m m 或纤维长度离散、 线密度差异大、含杂多时，摩擦纺仍可以进行顺利纺纱。它适纺纤维长度在1 0 - - - 1 5 0 m m ， 纤维线密度在0 1 6 1 6 t e x 。 ( 3 ) - 1 - 艺流程短、纺纱成本低。在纺粗支纱时，可不经并条工序，直接在摩擦纺机 上纺纱，总成本只有环锭纺纱7 0 - - 8 5 。 ( 4 ) 产品花式多样，风格独特。摩擦纺纱喂入条子最多可达6 根，生产混色纱和多 组分的混纺纱。 ( 5 ) 摩擦纺纱的产品可用于起绒织物、服装、装饰、产业、特种用途织物及废纺产 品等，品种多样，风格独特，价廉物美。 我国在2 0 世纪六七十年代，在消化吸收引进d r e f 摩擦纺机基础上自制研发出国 2 第一章概述 产第一批f s 2 型摩擦纺机，并在国产纺机上丌发出许多摩擦纺纱线与织物。随着装饰 与产业用纺织品中对特粗号纱需求量的增加，利用摩擦纺开发摩擦纺纱线与产品的前 景看好。 1 1 3 喷气纺 喷气纺【9 】简称m j s ，是目前新型纺纱中具有速度最快，纺纱号数范围最大的一种 新型纺纱技术。喷气纺的成纱机理是：棉条直接喂入牵伸装置，经牵伸后的须条进入 喷嘴，两个方向相反的高速旋转气流对纱条进行假捻并包缠成纱。取消了高速回转的 加捻部件，利用高速回转的压缩空气对纱条进行加捻，从而使出纱速度可达3 5 0 m m i n - - 4 0 0 m m i n 。 喷气纺纱以日本村阳公司制造的m j s 机型为代表，属于非自由端纺纱，从2 0 世 纪8 0 年代丌始推向国际市场，已有近3 0 年历史。在生产工艺中省略了粗纱、络筒等 工序，喷气纺具有纺纱流程短、占地面积省、用工少等优点。 喷气纱【1 0 j 1 】的质量的综合评价较好。具有毛羽少、成纱条干好、疵点少的优点， 恰好能满足无梭织机的用纱标准。在国外，尤其是欧美国家利用喷气纺纱的结构特点， 生产t c 和纯涤纶纱线，应用领域涵盖了床上用品、针织服装、装饰织物等。另外， 喷气纺机附加一些装置，还可以丌发一些特殊品种纱线，如花色纱、包芯纱。 我国【1 2 】自1 9 8 5 年丹阳棉纺厂首次引进同本村田m j s - - 8 0 1 喷气纺设备以来，喷气 纺技术的应用已有2 0 多年历史。2 0 世纪9 0 年代初，因下游喷气纺产品未大力开发， 且因进口设备价格昂贵，我国喷气纺技术的发展受到制约。进入2 l 世纪以来，企业充 分利用喷气纺设备优势，加大了产品开发力度，在喷气纺产品逐步被消费者认可的形 势下，我国喷气纺技术逐步发展起来。 1 2 喷气涡流纺的发展 喷气涡流纺又称m v s ，是在喷气纺的基础上发展起来的一种新型纺纱方法。其成 纱原理是：利用气流喷射在喷嘴内产生高速旋转气流，使自由端纤维在涡流作用下， 对内层芯纤维产生相对角位移，使须条获得真捻而成纱。 1 9 9 5 年，在巴黎国际纺织机械展览会上，村田公司展出了m v s 8 5 1 喷气涡流纺纱 机，一般可以生产1 8 4 5 n e 的纯棉纱，加工纯棉纱时引出速度可达4 0 0 m m i n 。纱线 结构与环锭纱相接近，类似于真捻纱。 在伯明翰i t m a 展览会上【l3 1 ，日本m u r a t a 纺机公司推出了新型的、高产量且易操 作的m u r a t an o 8 6 1 喷气涡流纺纱机。该喷气涡流纺纱机能将纱线直接卷绕成锥形筒 子，卷装成形良好，并配有自动接头装置，以及清纱和光电监控系统，实现了加工一 体化。n o 8 6 1 型喷气涡流纺纱机纺纱速度高达4 5 0 m m i n ，产量是传统环锭纺的2 0 倍 3 青岛大学硕士学位论文 左右。 2 0 0 8 年，瑞士立达公司也研究成功了一种涡流纺纱机，设计最高速度为5 0 0 米 分，机型为双面每台1 0 0 锭，但由于价格昂贵尚未在市场推广。 邢明杰【1 4 】对喷气涡流纺纱成纱机理的自由端纺纱特征进行了分析，利用 p h o e n i c s 软件对喷嘴中气流的运动进行了模拟，并利用高速摄影对纤维加捻过程进 行了拍摄，结合成纱结构进一步说明了成纱机理。认为：喷气涡流纺纱具有明显的自 由端纺纱特征，但中心仍有未断裂的一定量的连续纤维。喷气涡流纺纱可以看成是部 分自由端纺纱、半自由端纺纱或亚自由端纺纱。 于津霞等【1 5 】对m v s 纱针织物及同规格的环锭纱针织物的性能进行- j n 试与分析， 结果表明，m v s 纱针织物的耐磨性、悬垂性能均优于环锭纱针织物，其手感比棉柔软， 而强力不如环锭纱针织物。 王丽丽、邢明杰等【1 6 】对m v s 的成纱原理及成纱结构与特征探析。m v s 纺纱技术 有其独特的成纱机理，可以纺制纯棉纱，并有着特殊的成纱结构。成纱质量能够达到 织造要求，而且，且纱线毛羽少，吸湿导湿性能好，产品应用领域广泛。m v s 纺纱技 术有着很好的发展前景。 a n z t p 【1 7 1 、m a s t m u o t ot 【1 8 】等分析了喷气涡流纱的结构，通过实验得出喷气涡流 纱与环锭纱具有相似的结构；喷气涡流纱和转杯纱虽然都具真捻结构，但前者捻度方向 性更强。作者还比较了涡流纱与环锭纱的主要性能，得出如下结论：涡流纱除了强力 稍低于环锭纱，其他性能均优于环锭纱。 张守斌、邢明杰等【1 9 】开发了1 8 2 t e x 罗布麻粘胶棉( 5 0 3 0 2 0 ) 三组分喷气涡流纱， 并对其成纱强度、毛羽、耐磨等指标做了测试，与罗布麻粘胶棉三组分环锭纱作了对 比分析。得出结论：罗布麻粘胶棉5 0 3 0 2 018 2 t e x 三组分喷气涡流纱的断裂强度较 低，毛羽很少，耐磨性较好，细节、棉结很少，条干较差。 梁方阁、程隆棣、刘燕等【2 0 】采用二次通用旋转组合的设计方法，对喷气涡流纺纺 纱技术的3 个主要工艺参数，喷嘴压力、前罗拉到纺锭顶端的距离、纺纱速度进行了 优化组合，分析了它们与纱线性能指标之间的关系，得出了纺纱最佳工艺参数。 杨硕、郭琪、郁崇文【2 1 1 在对喷气纺( m j s ) 和喷气涡流纺( m v s ) 纺纱机理对比 的基础上，以单纱强度和强力不匀等作为主要指标，通过单因子实验确定了主要工艺 参数对成纱质量的影响，并采用正交实验进行优化设计，找出了最优参数值。还分析 了喷气纱、喷气涡流纱与传统环锭纺在纺纯棉纱时的差异，m v s 的纱线结构更接近环 锭纱，在同为较优工艺条件下，m v s 单纱强度、毛羽优于m j s ，而m v s 纱的条干比 m j s 略差。 邹专勇【2 2 】等用数值计算的方法研究了喷嘴结构参数及喷孔出口速度对喷嘴内部流 场流动特征的影响。研究结果表明：喷孔倾角增加，喷嘴轴线负压先增大后减小，倾 4 第一章概述 角为3 0 0 时负压最大；切向速度随喷孔倾角的增加而减小，轴向速度随喷孔倾角的增加 而增大；喷孔出口速度越大，切向、轴向、径向速度越大，在喷嘴轴线上负压也越大； 空心锭外径对喷嘴内气流速度值影响较小，但空心锭外径较小时可使喷嘴轴线上负压 增大；随空心锭与喷嘴入口间距的增加，速度场呈减小趋势，喷嘴内部静压减小，喷 嘴进口负压增大。 邹专勇等【2 3 】研究了喷气涡流纺纱线的结构成形机理，介绍了纱线结构分析方法， 探讨了喷气涡流纺工艺参数与纱线结构的相关关系，为今后喷气涡流纺工艺设计与元 件设计提出了相应的研究方向。 还讨论 2 4 】了喷气涡流纱中纤维的空间轨迹。研究表明：纤维的空间形态受纺纱速 度v y 、前罗拉钳口与空心锭入口距离l 、纤维旋转的平均角速度o f , 纤维长度l 及纱 线直径d v 等参数影响。 梁方阁等【2 5 】基于应力松弛理论模型，利用o r i g i n7 5 软件求得纱线应力松弛的回归 方程，分析了喷气涡流纺纱线应力松弛机制。结果表明：可以利用该模型预测纱线的松 弛性能；喷气涡流纺纱线的松弛时间较短，弹性比例较小；通过预测纱线的松弛性能， 可有效改善彩棉产品手感较软的问题。 裴泽光等【2 6 】通过实验研究了喷嘴气压、螺旋曲面角度和导引针到空心管距离对纯 涤纶喷气涡流纱强度的影响。研究表明：随着喷嘴气压的增加，成纱强度先增大后降 低，在5 0 0k p a 时达到最佳值；随着螺旋曲面角度的增大，成纱强度先增大后降低，在 6 0 0 时达到最佳值；随着导引针到空心管距离的增加，成纱强度先增大后降低，在1 5l l l n l 左右时达到最佳值。 崔红等【2 7 】测试分析了大豆蛋白纤维的结构和性能，针对大豆蛋白纤维纺纱静电严 重的问题，介绍了纺前预处理工艺及梳棉、并条、涡流纺各工序所采取的工艺和措施； 分析了涡流纱的成纱特点认为大豆蛋白纤维涡流纱可用于丌发针织或机织起绒织物。 杨硕等【2 8 】在对喷气纺( m j s ) 和喷气涡流纺( m v s ) 纺纱机理对比的基础上，以 单纱强度和强力不匀等作为主要指标，通过单因子实验确定了主要工艺参数对成纱质 量的影响，并采用正交实验进行优化设计，找出了最优参数值。还分析了喷气纱、喷 气涡流纱与传统环锭纺在纺纯棉纱时的差异，m v s 的纱线结构更接近环锭纱，在同为 较优工艺条件下，m v s 单纱强度、毛羽优于m j s ，而m v s 纱的条干比m j s 略差。 1 3 环锭纺技术的新发展 1 3 1 紧密纺 紧密纺 8 , 2 9 1 是近几年来发展起来的纺纱新技术，它代表了当今环锭纺的最先进创新 技术。目前已在生产中应用的紧密纺细纱机，在国外主要有绪森公司( s u e s s e n ) 的依 青岛人学硕士学位论文 ：，曩纺( e l i t e ) 、瑞士立达公司( r i e t e r ) 的卡摩纺( c o m 4 ) 、德国青泽公司a i r c o m - - t e x 7 0 0 集聚纺等。在国内已批量生产的紧密纺细纱机及紧密纺装置有：经纬纺机榆次公司生 产1 5 3 0 型，上海二纺机生产的1 3 8 j c b 型，东台马佐里生产的1 3 9 型，海军4 8 0 6 工厂 生产的z j l 2 9 8 型，以及宁波韵升集团德昌纺机自主研发的紧密纺装置与江阴华方科技 公司生产的紧密纺装置等。 除瑞士r o c o s 磁性紧密纺装置外，其他的紧密纺细纱机都是在加捻三角区采用负 j0 集聚原理，即在前罗拉处加装控制元件来加强对纤维的控制，其中下罗拉有吸风集 聚作用，使须条能够紧密排列，大大减少了加捻三角区中的须条宽度，以利于将须条 ： f 的纤维捻卷到纱条中，从而大幅度减少3 m m 以上的有害毛与羽。同时，负压吸风也 自利于纤维在加捻卷绕时有一次伸直机会，使纱线强力得以提高。 在国内，随着纺织产品档次的提升，紧密纺纺技术也得到快速推广应用。至2 0 0 7 年已投入运行的紧密纺纱机己超过1 0 0 万锭，其中一半是用引进国外紧密纺先进装备， ，码一半是在消化吸收国外技术后自己制造的设备。生产品种也从初期以生产纯棉高支 纱为主逐步向羊毛、化纤混纺纱、多品种方向拓展，为后道针棉织产品质量与档次的 提高起了积极的推进作用。 1 3 2 复合纺纱 复合纺纱【8 , 3 0 是在环锭细纱机上通过技术改造和技术创新，巧妙地将两种以上纤维 的优良性能结合在一起纺成纱线的纺纱方法。目前主要有赛络纺( s i r os p u n ) 、赛络菲 尔纺( s i r o f i l ) 、包芯纺( w a r ps p i n n i n g ) 及索罗纺( s o l os p u n ) 等多种复合方法，它 们在纺纱机的改造、复合的组分、喂入方式、工艺参数等方面有一定区别。 赛络纺：是将两根保持一定间距的粗纱平行喂入细纱机，由前罗拉输出两根单纱 须条，由于捻度传递使两根单纱须条上带有小量捻度，然后被汇合后进一步加捻成类 似股线的赛络纱。赛络纱有类似股线的结构、毛羽少，制成织物外观光洁、手感滑爽、 柔软、富有弹性，且耐摩透气，是制织高档面料的首选纱线。两根喂入粗纱可以生产 混纺纱和混色纱线。 赛络菲尔纺：是由赛络纺发展而来的，在具体的纺纱中用一根长丝取代一根粗纱， 两者间距要大于赛络纱的二根粗纱间距。赛络菲尔复合纱的断裂强度与断裂伸长均比 赞络纱要高，毛羽也进一步减少，故其纺纱号数更细，可用于作高档轻薄面料用纱。 包芯纺：是在环锭细纱机上通过加装一组长丝喂入装置后进行生产的一种纺纱方 法。一般以化纤长丝为芯外包短纤维形成包芯纱结构。目前生产最多的是氨纶包芯纱。 长丝作为芯丝具有骨架作用，为织物提供更高的强力、优良的免烫性和挺阔性，而外 j ! 纤维则使织物具有良好的染色性与吸湿透气性，实现了化纤长丝与外包短纤两种原 料优良性能的最佳组合和应用。 6 第一章概述 包缠纱又叫包覆纱，它是以短纤纱或长丝为芯纱，外包另一种短纤纱或长丝，通 过包缠方法制成纱线的复合纺纱方法。包缠纱以弹力纱居多，多数用于织造运动衣紧 身衣。 此外，近几年国外又开发了一种索罗纺新技术，它是在毛纺细纱机前罗拉下方加 表面有许多沟槽的分割罗拉，形成类似多股线( 缆绳状) 的索罗纱。目前在毛纺细纱 机上已开始生产，用于棉纺细纱机，尚处于研发阶段。 1 3 3 花式纺纱 花式纱【3 l 】( f a n c yy a m ) 的开发早期也是对传统的环锭细纱机或捻线机的改造。由 于改造方便、成本低、机器适应性广的优点，目前用细纱机或捻线机改造后生产的花 式纱线仍占较大的比重。在棉纺细纱机通过改造主要用于生产竹节纱与段彩纱等新型 纱线。 竹节纱：在纱线轴向出现粗细度变化的纱称为竹节纱。它是在环锭细纱机上通过 改变细纱机前区牵伸倍数，使中罗拉速度相对前罗拉速度随机或有规律地变化，即可 生产出纱线轴向有规律或无规律粗细变化的竹节纱。 段彩纱：段彩纱是一种在纱线轴向不仅有粗细变化，而且还有不连续色彩分布变 化的新型复合纱线。将细纱机粗纱架容量扩大一倍，能放a 与b 二种粗纱，然后将a 与b 粗纱分别从中、后罗拉喂入细纱机，且b 的粗纱定量少于a 粗纱，而后从后罗拉 随机或有规律地间隙喂入b 粗纱造成不匀，然后与a 粗纱汇合后由中罗拉喂入前区共 同进行牵伸，最终纺成段彩纱。 1 4 本课题的研究目的意义及内容 1 4 1 本课题研究的目的和意义 喷气涡流纺作为最近几年发展最为迅速的新型纺纱技术，得到人们的越来越多的 重视。目前，国内在喷气涡流纺成纱机理、气流流场、纺纱工艺及产品开发等方面， 进行了深入研究，取得了不少的成果，但尚有不足。 喷气涡流纱是一种完全不同于传统环锭纺纱的新型纺纱技术，二者之间的对比， 包括工艺流程、纺纱机理、纱线结构与性能等未见综合系统的研究。纤维参数，包括 纤维类型、纤维长度、纤维细度和物理机械性能等对喷气涡流纱性能的影响也未见研 究。此外，在产品开发方面，采用新型纤维原料研发的多组分喷气涡流纱，尤其是四 组分纱，一直未见报道。 针对以上不足，本课题拟从多角度全面评价两种纺纱方法的不同；采用单因素方 差分析的方法，研究纤维长度对成纱性能，如断裂强度和断裂伸长率的影响；对四组 7 分 广 1 模 度 成 软 供 出 纤 维 ( ( 各 个 第二章喷气涡流纱与传统环锭纱的对比研究 第二章喷气涡流纺与传统环锭纺的对比研究 喷气涡流纱较传统环锭纱具有独特的干燥手感，织物穿着起球现象少，染色性和 耐磨性好，织物外观光滑，具有吸湿快干的优势。优异的纱线性能是由独特的成纱机 理决定的，作为各种纺纱技术的核心，成纱机理决定着最终纱线结构和纱线性能。喷 气涡流纱和环锭纱相比，在纱线结构和纱线性能等方面存在很大不同。本课题拟从纺 纱流程、成纱机理、成纱结构和纱线性能四个方面，系统地对喷气涡流纺和环锭纺进 行对比研究。 2 1 纺纱流程的对比 m v s ( m u r a t u e cv o r t e xs p i n n e r ) ，是在喷气纺包缠纺纱基础上发展起来的，它弥补 了喷气纺纱对纤维长度适应性差的缺陷。日本村田公司生产的n o 8 6 1 型喷气涡流纺纱 机，纺纱速度高达4 5 0 米分，以3 0 支棉纱为例，j 下常生产速度在3 5 0 米分左右，台 日产约7 5 0 - - 一8 0 0 公斤，以单锭对比，产量几乎是环锭纺( 纺纱速度为2 0 米分) 的2 0 倍。 喷气涡流纺从纤维原料到筒纱，需经过四步工艺，依次为开清棉、梳棉、并条及 喷气涡流纺纱机，实现了粗纱、细纱、络筒一体化生产，较传统环锭纺须经过6 道工 艺，即开清棉、梳棉、并条、粗纱、细纱和络筒，节省了2 5 左右的占地面积和用工 量，流程对比见图2 1 。 纤维原料 图2 1 流程对比图 9 茸 龠 辫 棼 藩 黼 耄叽薄等簖_ji|呈 青岛大学硕十学位论文 n o 8 6 1 型喷气涡流纺纱机配有人性化生产和管理系统“m s c ( 村罔电子清纱器) 、 v o s ( 可视化智能主控电脑系统) 、a d 搭载自动接头装置和m s c f 异性纤维检测 装置( 选择件) ，在质量监控和操作等方面都更加容易管理，最大限度地降低了人力配 置、电力消耗、保全工时等运行成本，仅能源消耗一项将近节约了3 0 。 m s c 是用来在线检测成纱质量并及时反馈信息给v o s 的电子清纱器，可设定范 围很宽，通过附加使用m s c f ( 异性纤维检测装置一选择件) ，还可以进行异性纤维 及异物的检测。v o s 是村田机械公司开发出来的具有更优越的操作性和灵活性的运转 数据管理系统。运转状况包括纱线质量管理，运转管理，维修等各种数据的图形实时 显示在大型彩色液晶画面上，它还可以用于生产和质量的趋势分析。该系统主要功能 有：调节纺纱参数( 包括纺纱速度，总牵伸比，主牵伸比，喂入比，卷绕比和纺纱状 况等) ，纺纱质量管理( 除单纱强力外的所有纱线质量管理，包括去除疵点，去除粗节 纱，细节纱，细纱均匀度，指数变动的测定，纱疵分析仪，长短周期条干不匀，异物 检测机头等) ，生产管理( 计算机各种原因损失效率，先是效率下降原因，显示生产效 率，总体生产效率，络筒数，定长卷绕控制) ，安全管理( 包括保养接头装置，保养络 筒装置，牵伸罗拉不良，不良棉条调查等) 。 连贯的纺纱工序，人性化的简易操作【3 2 】：m v s 可以进行从棉条到筒纱的直接纺纱， 所以与需要儿道纺纱工序的环锭纺相比，操作管理和质量管理更为直观便捷。此外， n o 8 6 1 型喷气涡流纺纱机配有的a d 搭载自动接头装置，有效地减少接头失误，提高 生产效率。自动清除落棉真空箱功能，可将落棉自动排出，不需要人工清除落棉真空 箱，节省劳动力，生产效率得到提高。 2 2 纺纱机理的对比 喷气涡流纺的纺纱机理与传统环锭纺有本质上的不同，体现在成纱机构、成纱过 程及加捻方式等方面。 2 2 1 喷气涡流纺纺纱机理 喷气涡流纺纱机构如图2 2 所示。喷气涡流纺成纱系统主要由牵伸机构、纺纱机构， 包括涡流室( 引导针、喷嘴系统、涡流腔体) 、空心锭及卷绕机构三部分组成。 l o 第二二章喷气涡流纱与传统环锭纱的对比研究 图2 2m r s 纺纱系统结构图 m v s 成纱过程可分为分解纤维、凝聚、剥取和加捻等过程，经过牵伸后的纤维束 从前罗拉钳口输出，经喷嘴的螺旋引导面进入涡流室，纤维束的前端在引导针的作用 下进入空心管( 空心锭子) 内，纤维束尾端的外层纤维由于离心力和气流的作用，产 生径向膨胀扩大，形成自由状态的纤维( 可称为尾端自由端纤维j ，尾端末成自出状态 的纤维以整体形式形成芯纱，尾端自由端纤维在切向喷射孔喷出气流形成的涡流作用 下旋转，在芯纱的四周按照旋转气流的方向缠绕，加捻成纱，最后纱线由空心管引出， 直接卷绕成筒子纱，纺纱装置结构【1 4 j 如图2 3 。具体过程分析如下： 图2 3m v s 纺纱机构图 1 螺旋引导面；2 引导针，3 涡流室；4 喷射孔；5 凝聚纤维；6 圆锥形凝聚面；7 空心管；8 纱条 分解纤维：从前罗拉出来的纤维束，在纺纱喷嘴中轴向流的作用被吸引，进入加 捻器( 涡流室) ，在引导针的作用下，纤维前端进入空心管的中孔，同时，纤维的后端 脱离了前罗拉的控制，通过喷管的最窄部位后，到达突然扩大了的喷嘴室内，纤维束 的外层 呈现了 期，即 凝 室，在 离前罗 体，因 状，为 在空心 地引导 孔，引 与断裂 是部分 进 杂的流 从 向分量 旋转涡 管( 引 作用， 而排走 于空间 动过程 人乡f 孔 图2 4 涡流室内气流的运动 流l 剥取过程【1 4 】：种子纱由空心管中孔进入喷嘴室后，与入纤孔进入纤维的前端搭接 后被引出，并在末端形成半自由端纱尾，该纱尾连续不断地被引出，并连续不断地有 纤维进入喷嘴室形成新的半自由端纱尾，最终实现连续纺纱。 1 2 第二章喷气涡流纱与传统环锭纱的对比研究 加捻过程：引纱尾在被引出的同时，由于旋转气流的作用，四周扩展出来的纤维， 在芯纤维的四周按旋转气流运动方向缠绕，从而完成纱的加捻，属于尾端纤维包缠加 捻方式。纺成的纱则由导出罗拉以一定速度输出，经卷绕机构绕成筒子纱。 2 2 2 环锭纺纺纱机理 传统环锭纱成纱系统主要由牵伸机构、导纱部件及加捻卷绕机构组成，如图2 5 所示。 环锭纺成纱【3 3 】过程：从前罗拉输出的纱条在导纱钩的作用下，形成气圈，在穿过 骑跨在钢领上的钢丝圈，卷绕在紧靠于锭子上的筒管上。当锭子绕筒管回转时，由于 纱线张力拖动钢丝圈沿着钢领回转，同时给纱条加上捻度。 图2 5 环锭纺纱系