（纺织工程专业论文）紧密赛络纺成纱机理及关键部件的研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 中文摘要 本课题主要研究在传统环锭纺纱机上将紧密纺与赛络纺纱技术相结合的新型纺纱 方法。通过对紧密赛络纺成纱机理及其机构的研究，以及对集聚原理和集聚区流场分 析，进行集聚区集聚效果的研究，对关键部件寻找最佳的设计路线。在此基础上，结 合国产细纱机结构，改装了e j m l 2 8 k 型细纱机，进行纺纱实验，探讨紧密赛络纺纱工 艺及其优良的纱线性能。通过实验，得出以下结论： ( 1 ) 自制紧密赛络纺纱装置是以气流集聚型紧密纺纱装置为基础，结合赛络纺纱 技术，纺纱过程稳定可靠。通过对集聚元件的优化设计，研制出十五种不同结构的紧 密赛络纺吸风槽装置，运用模糊数学的方法对这几种装置所纺纱线进行综合性能评判， 得知吸风双槽对称配置且倾斜角度为6 。，双槽出口中心间距为6 m m 且口径尺寸较小 的吸风管纺出的纱线综合性能最佳。 ( 2 ) 捻系数、吸风负压、集聚牵伸倍数等工艺参数直接影响集聚效果和成纱质量。 紧密赛络纱特殊的成纱机理使其捻系数的取值不同于普通纱的规定，纺制9 7 2 2 r e x 的紧密赛络纺棉纱，捻系数宜选在3 6 0 左右；1 8 0 0 p a - - 2 4 0 0 p a 范围内的负压气流一般 可满足装置有效集聚；集聚牵伸倍数范围控制在1 0 5 0 1 0 6 5 可以有效提高成纱质量。 ( 3 ) 自制紧密赛络纺纱装置结合了集聚与合股的双重作用，可有效减小加捻三角 区，成纱毛羽明显减少，尤其是长毛羽可基本消除；纱线的同向同步加捻，使其结构 更加清晰紧密，表面纤维排列整齐顺直，退捻后有明显的双股结构，成纱强伸性能和 条干得到了较好的改进。与普通环锭纺单纱、赛络纱及紧密纱相比，紧密赛络纱突显 其优越性。 关键词：紧密赛络纺，成纱机理，装置，纱线结构，纱线性能 英文摘要 a b s t r a c t i nt h i sp a p e r , a na d v a n c e ds p i n n i n gt e c h n o l o g yw h i c hc o m b i n e dc o m p a c ts p i n n i n ga n d s i r o - s p i n n i n gi nt r a d i t i o n a lr i n gs p i n n i n gm a c h i n ei ss t u d i e d b ys t u d yo dm e c h a n i s ma n d o r g a n i z a t i o no f c o m p c ts i r os p i n n i n ga n da n a l y s i sf o rc o m p a c t e dp r i n c i p l ea n df l o wf i e l d ，w e r e s e a r c ht h ec o m p a c t e de f l b c ta n ds e e kt h eb e s td e s i g nr o u t et ot h ek e yc o m p o n e n t so f c o m p c ts i r os p i n n i n gi n s t a l l m e n t i nt h i sf o u n d a t i o n ，a na c t u a lc o m p a c ts i r os p i n n i n gs y s t e m i sm a d ea c c o r d i n gt oe j m l 2 8 ks p i n n i n gf l a m e s p i n n i n ge x p e r i m e n t sa l ec a r r i e do u tt o d i s c u s sc o m p c ts i r os p i n n i n gt e c h n o l o g ya n de x c e l l e n ty a r np r o p e r t i e s b ye x p e r i m e n t s ，w e h a v es o m ec o n c l u s i o n ： ( 1 1s e l f - m a d ec o m p a c ts i r os p i n n i n gs y s t e mb e l o n g st oa i r c o m p a c ts p i n n i n gs y s t e m ， a n dc o m b i n e st h es i r o s p n nt e c h n o l o g y ，t h ep r o c e s so fs p i n n i n gi s s t a b l yr e l i a b l e b y o p t i m i z e dd e s i g nt ot h ec o m p a c to r g a n ，w ed e v e l o p15k i n d so fs u c t i o ns l o t so fd i f f e r e n t s t r u c t u r e sf o rc o m p c t s i r os p i n n i n gi n s t a l l m e n t t h er e s u l t so ft h es e v e r a la b o v e m e n t i o n e d s u c t i o ns l o t sa r ee v a l u a t e db ym e a n so ff u z z ym a t h e m a t i c s ，a n df i n a l l yr e s u l ti st h a ts u c t i o n p i p ew h o s es u c t i o nn o t c h e sa r es y m m e t r i c a la r r a n g e m e n ta n dt i t l e da ta na n g l eo f6 ，t h ey a m e x p o r t a t i o ns p a c i n go fs u c t i o nn o t c h e si s6 m ma n dt h ec a l i b e rs i z ei ss m a l li sb e s t ( 2 ) t h ec o m p a c te f f e c ta n dr e s u l t a n ty a r nq u a l i t ya l ea f l b c t e db yt w i s t ，a i rn e g a t i v e p r e s s u r ea n dd r a f tm u l t i p l e t h et w i s tv a l u eo fc o m p c ts i r oy a mi sd i f f e r e n tw i t ht h eo r d i n a r y y a r ns t i p u l a t i o nb e c a u s ei t ss p e c i a lm e c h a n i s m ，t h eb e s tt w i s tf a c t o ro f c o m p a c ts i r os p i n n i n g o fc o t t o no f9 7 2 2 t e xi sa b o u t3 6 0 ；t h ev a l u eo fs u c t i o np r e s s u r es h o u l db ei nt h er a n g eo f 18 0 0 p at o2 4 0 0 p a ；d r a f tm u l t i p l es h o u l db ei nt h er a n g eo f1 0 5 0t o1 0 6 5 ( 3 ) t h es e l f - m a d ec o m p a c ts i r os p i n n i n gs y s t e mc o m b i n e sd o u b l i n ge f f e c tb o t h c o m p o s i t ea n dp l y i n g ，c a l lr e d u c es p i n n i n gt r i a n g u l a rs p a c et om i n i m u m ，a n dd e c r e a s ey a m h a i r i n e s s ，e s p e c i a l l yl o n gh a i r i n e s s ；t h ed i r e c t i o nt w i s ti nb o t hl e g si st h es a m ea si nt h e r e s u l t i n gt w o - p l yy a r n ，w h i c hb r i n g sv e r ys m o o t hs t r u c t u r e ，c l o s e dy a r ns u r f a c e ，t w o p l y s t r u c t u r ea f t e rt w i s tr u n n i n gb a c k ，i m p r o v e dy a r ns t r e n g t ha n d e l o n g a t i o n ，r e g u l a r i t yo f y a m c o m p a c ts i r os p u ny a mo fc o t t o nd i s p l a y ss u p e r i o r i t yc o m p a r e dw i t hc o m p a c ts p i n n i n g ， s i r o - s p i n n i n ga n do r d i n a r yr i n gs p i n n i n g ， k e yw o r d s ：c o m p a c ts i r os p i n n i n g ；y a m f o r m i n gp r i n c i p l e ；d r v i c e ；y a ms t r u c t u r e ； y a m p r o p e r t i e s 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含 本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确 的说明并表示谢意。 1 7 一一 签名：幺塑壁l 匣3日期：2 町年弓月矽日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 保密的学位论文在解密后也遵守此规定。 签名：盘丕3 囱导师签名：幽 日期：二唧年弓月劢日 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 棉纺工业是我国纺织工业中规模最大的支柱产业，但产品档次不高，附加值较低。 传统环锭纺纱机随着行业进步，已不能完全满足下游加工质量的需要。因此，加快环 锭纺纱的技术进步及其相关技术的国产化改造和产品开发力度，对保持和提升我国纺 织业在国际纺织品市场的重要地位具有积极意义。 环锭纺属于传统纺纱技术，其工艺成熟，纺纱质量稳定。在全世界纺纱总量中， 环锭纱占8 0 以上，是现代纺纱生产中最重要、晟核心的纺纱形式。随着科学技术的 发展，环锭纺纱技术也经历了不断创新的过程，其高速、高效、节能、机电一体化、 自动化技术已成熟，尤其是各类纺专器材的研制与开发，极大地推动了环锭细纱机的 技术进步。面对许多新型纺纱技术的挑战，环锭纺纱技术除了保持纺制细号纱的优势 外，还在扩大品种适应性、改善纱线结构、提高纱线质量等方面也进行了一系列的改 进，出现了如赛络纺、紧密纺纱等新的纺纱工艺i l 】。而将紧密纺与赛络纺纱技术相结合 可获得符合特定使用要求、具有全新效果的细号纱线，可满足人们对产品的要求从保 暖型向轻薄、舒适、四季可穿型转变的要求，使企业能开发生产出成本较低、轻薄飘 逸、悬垂性好的面料，以满足市场需求。紧密赛络纺纱技术也正是在此基础上应运而 生，具有良好的市场前景。紧密赛络纺纱技术的优势引起了国内外生产厂家的极大兴 趣，但目前还没有与此相关的技术方面的详细报道，且国内尚未有成熟的具有我国知 识产权的紧密赛络纺纱技术出现。 基于此，本课题通过对紧密赛络纺的成纱机理和集聚区流场分析，进行集聚区集聚 效果的研究，设计开发合理的集聚元件，以此对该技术进行了详细的研究，旨在通过设 备改造达到紧密纺与赛络纺的良好结合，纺制出性能优良的紧密赛络纺纱线。 1 2s ir o s p u n ( 赛络纺) s i r o s p u n 纺纱技术是澳大利亚羊毛工业研究院( c s i r o ) 二j ：1 9 7 5 - 1 9 7 6 年发明，并与国 际羊- 毛局( i w s ) 共同研究发展出来的新型纺纱方法。1 9 7 8 - 1 9 8 0 年s i r o s p u n 被引进到西欧 进行实用化生产，1 9 9 0 年后全世界范围内得到推广应1 2 1 1 3 1 。 1 2 1s ir o s p u n 纺纱原理及机械装置 s i r o s p u n 纺纱原理：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白j 距的两根纤维束，此两 江南大学硕士学位论文 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s i r o s p u n 纱线嗍。 图l i s i m s p u n 机械装置示意图 s i r o s p u n 机械装置如图1 1 所示。与普通细纱机比较，在原细纱机上换装了后导纱 器、中央导纱器和| i 聚纱器，增加了打断装置。其它工艺条件与环锭纺工艺基本相同。 1 2 2s ir o s p u n 纱线的结构与性能 s i r o s p u n 纱线是由两单纱条共同绕着股线轴线相互包卷捻合在一起形成的，因此纱 条中的纤维基本上是绕着股线呈螺旋状排列。其中，两单纱条接触面上的纤维基本与股 线轴线重合。由于是卷捻，两单纱条外层的纤维有可能被卷入到纱条的内层，而内层的 纤维则可能被挤出来。所以，s i m s p u n 纱线中仍存在纤维的内外层转移现象，这意味着 纤维受力平衡，从而使纤维的内应力均衡。再加上s i r o s p u n 纱线中纤维的捻幅一致，所 以，s i r o s p u n 纱线比同特数传统纱线的强力要高p j i “。 另有国外资料报道【7 j ，s i r o s p u n 纱线强力高的原因是由于s i r o s p u n 纱线中两根单纱 的相互缠绕使表面纤维有效地束缚在纱体上。因此，表面纤维对纱线强度也有贡献，从 而使s i r o s p u n 纱线的强力较高。 s i r o s p u n 纱线具有表面纤维排列整齐，毛羽少、外观光洁、耐磨性好、起球少，手 感柔软光滑的特性【8 】【9 1 。这是因为在s i r o s p u n 纺纱过程中，单纱加捻区域的长度低于纤 维的平均长度，且施加的捻度又较小，使得单纱中纤维的螺旋线与纱轴的夹角较小，从 而使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i l 。但在普通 纺纱过程中，纤维束引出前罗拉夹持点后即受到较强的加捻，在l j i 罗拉包围弧和强捻的 双重作用下，单纤维两端易冒出纱的外表面。所以，与普通纱线相比，s i r o s p u n 纱线具 有较少的毛羽和较光洁的外观i l h 1 2 o 另外，也有资料表明，s i r o s p u n 纱线的短毛羽少，长毛羽较多。短毛羽基本上是 2 第章绪论 端头毛羽，而端头毛羽大部分是由于纤维在加捻过程中受到向心挤压力，发生纤维内外 层转移所致。传统股线的单纱与s i r o s p u n 纱线在纺制过程中均产生纤维的内、外层转移。 然而，s i r o s p u n 纱线是双须条纺纱，两分支纤维束的加捻与股线的加捻是同时进行的， 当两纤维束沿着轴向移至汇聚点时，在纤维束表面的许多纤维端被相邻另一须条所捕 捉，而进入两根纱的结构中。由于纤维束本身存在捻度，再加上分支的两纤维束表面纤 维端的相互捕捉，使s i r o s p u n 纱线表面的短毛羽数减少。但s i r o s p u n 纱线的长毛羽数明 显高于传统纱。这是因为s i r o s p u n 纱线是两纱条一次加捻成股线，从传统上类似于传统 纱的单须条结构。且其加捻性质属于卷捻，在纤维的卷捻过程中容易出现圈毛羽或浮游 毛羽，这些都是较长的毛羽，经两次加捻后它们有可能贴伏到纱轴上而不形成毛羽。但 s i r o s p u n 纱线是一次加捻，这些毛羽必然要显露出来【1 4 1 1 b 】。 s i r o s p u n 纱线是由两根只经过轻度加捻的纤维束合并、加捻而成的，其断面近似 圆形。纱线的外部，因所受的约束力较大，纤维排列紧密；但在纱线内部，因约束力相 应减弱，纤维之间存在空隙，各单纤维间有移动的趋势。所以，s i r o s p u n 纱线有外紧内 松的圆形截面结构。纱的截面呈圆形，从而使s i r o s p u n 织物具有滑爽、挺括、弹性高、 透气性强、悬垂性好的独特风格，手感和服用性能均优于传统产品。 s i r o s p u n 纱线与传统纺纱比较而言，最显著的差异在于二者的加捻过程不同： s i r o s p u n 纱线的加捻过程是单纱与股线同步加捻，而传统纺纱的加捻过程是单纱在细纱 机上加捻，而后两根已有捻度的单纱在捻线机上合股加捻i l6 】【1 7 1 。因此，在传统纺过程中， 股线加捻前其单纱是有捻度的；而s i r o s p u n 纱线中，股线加捻前，各股单纱上有弱捻。 1 2 3s ir o s p u n 的优点和不足 赛络纺与常规环锭纺工序相比，可减少单纱络筒、并纱及捻线，相应可减少设备、 占地、功耗等。赛络纺纱线采用的捻系数较高，纺纱断头率较低，纺纱速度可相对提高， 因此有一定的经济效益。赛络纺产品是以纱代线，具有特殊的纱线结构，截面呈圆形，1 外观似纱但结构上呈双股，比较紧密，毛羽少，外观较光洁，抗磨性较好，手感柔软； 条干c v 及强力皆较相同线密度的股线稍低，但强力比相同线密度的单纱好；透气性好、 悬垂性及染色性皆较好。s i r o s p u n 纱线除了其成纱具有一定的特长外，还具有较高的经 济效益。这是由以下几方面因素引起的【1 8 j 【。9 】： ( 1 ) 流程比生产股线的短。股线的生产流程，一般要由细纱一一络筒并线捻 线一络筒几道工序，而s i r o s p u n 纱线只要由细纱和络筒两道工序便完成了，可以节省设 备，减少用工。 ( 2 ) 提高细纱机产量。在环锭细纱机上增大一倍粗纱架容量，便可纺s i r o s p u n 纱线， 每只锭子由纺一根单纱变成纺两根须条并合而成的类似股线，所以，可使产量增加一倍。 ( 3 ) 提供了更广阔的产品开发空间。因为s i r o s p u n 织物有较好的透气性和丝状手感， 在外观上有较好的光泽，并有较好的悬垂性和挺括性。运用这些特殊性能可以开发出普 江南大学硕士学位论文 通纺织品所不能比拟的中、高档织物及具有各种特色的服装f 2 0 1 。 s i r o s p u n 纺纱的不足之处在于用这种纺纱方法生产的纱线会出现大量的长片段细 节。这是因为s i r o s p u n 纺纱是由两根须条在前罗拉钳1 3 前一定范围内并合加捻而成，在 纺纱的过程中，难免会碰到意外情况，使两根须条中的一根断裂而成单股纱，若仍继续 纺纱，则会形成长片段细节。尽管发明了b o d 切断装置，但这种装置的制造、安装要求 很高，且容易出现“碰而不倒”和“不碰而倒”的情况1 2 1 1 2 2 1 。另外，若s i r o s p u n 纺纱对 原料的要求降低，其优越性便发挥不出来，这对降低成本极为不利田i 。 1 3 紧密( 集聚) 纺 紧密纺纱技术的想法来自于传统环锭纺纱装置，试图获得纱线质量的大幅度提高。 d r e r n s tf e h r e r 博士于】9 8 8 年2 月提出消除纺纱三角的紧密纺纱工艺以来，一些国外 纺机制造厂商和研究机构相继研发出了各种形式的紧密纺纱设备1 2 4 】【2 5 l 。 1 9 9 9 年巴黎国际纺织机械展览会( i t m a 9 9 ) 1 z 首次展出了世界第一台紧密纺细纱 机【2 6 1 1 2 7 1 。最近两年，紧密纺的发展非常引人注目，许多著名的纺织机械生产厂纷纷在 其纺纱机上安装了这种装置田】。2 0 0 4 年1 0 月第九届中国国际纺织机械展览会( c i t m a 2 0 0 4 ) 上，有十多个厂家展出了紧密纺纱设备，标志紧密纺纱技术进入成熟期，应用进 入普及阶段【2 9 】【3 0 1 。 1 3 1 紧密纺纱装置的分类 紧密纺纱装置型式多样，集聚原理不尽相同，可根据是否带有气流装置分为气流 集聚型紧密纺纱装置和非气流集聚型紧密纺纱装置两大类1 3 “。 气流集聚型紧密纺纱装置是利用负压气流将须条边缘的纤维向须条中心集聚，最 大限度地减少纺纱三角区，从而大幅度减少毛羽，提高纤维强力的利用系数和成纱强 力。气流集聚型紧密纺纱装置根据集聚元件的不同可细分为罗拉集聚型、皮辊集聚型、 胶圈集聚型和网格圈集聚型。其中网格圈集聚型的又分为罗拉阻捻式和吸风组件阻捻 式。罗拉集聚型的代表为瑞士立达( r i e t e r ) 公司的k 4 4 型纺纱系统，皮辊集聚型的代表 是山西鸿基槽聚型紧密纺纱装置，胶圈集聚型的代表是德国青泽( z i n s e r ) 公司的 a 1 r c o m t e x 纺纱系统，吸风组件阻捻的网格圈集聚型的有日本丰田( t o y o t a ) 公司 r x 2 4 0 n e w 2 e s t 纺纱系统、意大利马佐罩( m a r z o l i ) 公司的o l f i l 纺纱系统和浙江日发 的紧密纺纱装置，而吸风组件阻捻的网格圈集聚型的代表则是德国绪森( s u e s s e n ) 公司的 e l i t e 纺纱系统。 非气流集聚型紧密纺纱装置是利用固体集棉器将纤维收缩、聚拢，使须条边缘的 纤维快速有效的向须条中心集聚，最大限度地减少纺纱三角区，从而大幅度减少毛羽。 非气流集聚型不需要外加风机抽真空，改造方便，可省去气流能耗成本。非气流集聚 4 第一章绪论 型的代表是瑞士r o t o r c r a i t 公司的r o c o s 紧密纺纱装置【3 2 1 。 1 3 2 紧密纺纱原理及机械装置 紧密纺纱工艺通过有效缩小纱线成形区的纤维须条宽度，缩小或消除加捻三角区， 以进一步改善纱线结构、大幅度提高纱线品质，其实质是：在前罗拉输出端加上集聚 装置使须条先经过集合后再输出加捻，实现了牵伸和集合的分离。紧密纱具有新型的 纱线结构，该结构不但不同于而且还优于常规环锭纱的结构。紧密纱实际上已确立了 一种新的较高的纱线质量标准2 4 1 ，它已为新一代纱线确立了起点【2 5 1 。 在传统环锭纺纱装置中，纱条经过牵伸装置牵伸后从前钳口输出，纤维束分布宽 度为b ，这个宽度b 取决于粗纱捻度、牵伸倍数和所纺纱线的支数等工艺参数。纤维 须条从牵伸装置的前钳口输出，在纺纱三角区纤维凝聚在一起加捻成纱。纺纱三角区 的宽度b l 与纺纱张力p 成反比，张力p 增加，宽度b l 减小。在环锭纺纱过程中a = b ， - - b j 0 ，这就意味着加捻三角区不可能把纤维束的每根纤维都聚拢捻合到纱线之中 ( 图1 - 2 ( a ) ) 。这就造成纤维束的许多边缘纤维或者脱落掉，或者以各种方式杂乱地附 着在已经加捻的纱体上，形成毛羽。纺纱三角区的存在是形成纱线的毛羽产生的主要 原因【川。 紧密纺纱技术是在传统牵伸装置前增加一个纤维控制区，利用气流或机械作用对 通过控制区的纤维束进行横向凝聚，使纤维束的宽度大大缩小，缩小后宽度为b 2 。 宽度b 27 几乎接近加捻三角区的宽度b 2 ，即b 2 * b 2 。纤维束经过集聚然后再被加捻 卷绕，加捻三角区大大减小，几乎纤维束的每根纤维都能集聚到纱体中，形成毛羽少， 强力高的紧密纺纱线。紧密纺纱技术基本原理是“牵伸区不集束，集束区不牵伸”， 工艺路线是“牵伸须条一气流( 或机械) 集聚一集聚装置握持一加捻”。集聚 和加捻相分离，纺纱区以前钳口线和控制钳口线为界分为牵伸区、集聚区和加捻卷绕 区三个部分p 副( 图1 2 ( b ) ) 。 寸f 且 j 渺；b l ( i ) 佳统环锭纺 ( b ) 集聚环锭纺 图1 2 传统环锭纺( a ) 与紧密纺( b ) 的纺纱三角区结构 由于本课题是以吸风组件阻捻的网格圈集聚型的紧密纺纱系统为基础，对 江南大学硕士学位论文 e j m l 2 8 k s m 型环锭细纱机进行了紧密赛络纺改造。所以在这里主要介绍与之相关的 吸风组件阻捻的网格圈集聚型紧密纺纱装置，如图1 3 所示。 l 一前罗拉；2 一前皮辊：3 - 异形吸风管； 4 一输出皮辊；5 一传动件；6 一撑杆； 7 - 网格圈 图卜3 吸风组件阻捻的网格圈集聚型紧密纺纱系统 吸风组件阻捻的网格圈集聚型紧密纺纱系统的性能特点为：( 1 ) 一套气动集束装鼋 可加装在普通的环锭细纱机上，结构简单合理，集聚装置的元件可以单独拆装及维修 而不会影响总体牵仲部分，并且拆装、调整及维修简便【3 6 1 1 3 7 1 ；( 2 ) 阻捻与集聚元件合二 为一；( 3 ) 能在前钳e l 和阻捻钳口之间设置符合工艺需要的牵伸张力；( 4 ) 吸风组件本身 组成阻捻钳口，集聚过程一直延续到阻捻钳口处，克服了罗拉阻捻的网格圈集聚型紧 密纺纱系统存在不能全程集聚的缺陷；( 5 ) 因网格圈有网状均布集聚小孔，吸风组件的 吸风口可以设置成倾斜于须条运动方向i j “。 1 3 3 紧密纺纱线的结构与性能 紧密纺纱技术利用多种形式的集聚装置，将纤维须条在前钳口与增设的阻捻钳口 之间的区域进行集聚，完成集聚后再进入加捻区域加捻成纱，使纺纱三角最小化，这 也使得所有进入加捻三角区的纤维都尽可能集聚到纱体中，牵伸后的须条结构呈理想 化的分布，所有纤维都是平行排列的，纤维强度得以更多利用而且在纱线中理想地交 织在一起，因此优化了纱线结构。 有资料显示，紧密纺纱线中的纤维排列整齐清晰，从一定意义上讲，可能是纱线 中理想化的纤维排列方式。由于气流的收缩和聚合作用，纤维的端头均捻入纱线内， 成纱结构最为紧密，纱线外观光洁、毛羽少，纱线加捻螺旋结构清晰可见，纤维几乎 没有内外转移，这是紧密纺纱最显著的特性。这种纱线结构的改善是通过纺纱加捻三 角区的消除而获得的p 。 另外也有资料表明印j ： ( 1 ) 紧密纺纱技术生产的纱，纤维仍存在着内外转移，其纤维内外转移方式有集 束区的气流动力转移及加捻三角区的加捻转移，紧密纺技术导致的纤维转移较传动环锭 6 第一章绪论 纺的严重，其中以集束区的上下转移为主导。 ( 2 ) 紧密纺纱技术牵伸与集束分步进行，使牵伸区中浮游纤维运动的变速点更集 中，有利于成纱条干的提高。同时由于在加捻三角区中纤维转移的幅度较小，而提高纱 线承载时纤维承载的同步性，从而提高了紧密纺纱的强力，降低了c v ( ) 值。 ( 3 ) 紧密纺纱技术利用有效的气流动力集束，使输出集束钳口的须条宽度较窄， 消除了边缘纤维，故加捻后，成纱毛羽少、短。 ( 4 ) 紧密纺纱技术仍存在加捻三角区，其加捻三角区宽度、长度较传统环锭纺的 小，并没有消除。纤维从牵伸时的有序排列，通过加捻而发生内外转移，促使纤维固着， 是形成结构紧密、牢固的保证。 有资料表明l 帅l ，紧密纱集聚区具有一定的附加捻度。因此，在其他工艺条件不变 的情况下，紧密纱的最终捻度提高了，紧密纱的强力提高了：在保证紧密纱与传统环 锭纱的强力相同的情况下，紧密纱中相应于传统环锭纱的捻度可以降低，这样可以提 高细纱机产量，增加经济效益。 关于紧密纱经络筒后毛羽变化情况，与纱的结构和纤维在纱中形态的关系，目前 众说纷纭，认识观点相左。一种观点：紧密纺管纱经络筒后毛羽增加的百分比要比普 通环锭纱经络筒后大得多，原因是紧密纺由于加捻三角区气流的作用和加捻三角区变 窄，纤维中部分短纤维头尾被聚集于棉纱中部，但由于气流本身并不能将头尾长短不 一的纤维全部加捻，夹杂于长纤维中的部分短纤维头被聚集的力很弱，当经过再摩擦 和离心力作用后，又呈自由状态而浮游于纱的表面。另一观点：紧密纱经络筒后毛羽 增加率比普通环锭纱经络筒后毛羽少，原因是毛羽大多被捻入纱体中。这都与如何揭 示纱的结构和纤维在纱体中的形态有关【4 ”。 1 3 4 紧密纺的优点和不足 根据对该技术使用情况的反馈信息及资料表明，紧密纺纱技术产品有以下几个方 面的优点【4 2 1 1 4 3 】： ( 1 ) 纱线的强力和伸长率较高，纱的弹性也大幅度改善，在不需要很大弹性的条 件下，可降低捻度以增加产量。 ( 2 ) 生产过程中具有良好的生态性。由于特殊的纺纱机理，纱线毛羽大大减少， 降低了整经工序中的上浆率，较大幅度减少了浆料的消耗，且纺纱用棉量下降，车间 飞花数也明显下降。 ( 3 ) 成纱毛羽大幅度减少。由于独特的纺纱原理，避免了传统纺纱机上产生的“纺 纱三角区域”，使所纺纱线表面毛羽数量大幅度减少，表面光滑紧密。 ( 4 ) 穿着舒适且织物的品质高。由于集聚性纺纱技术可使纱线在同样成纱强力的 条件下，捻度显著降低。因此，优化了纱线的内部结构和性能，使手感柔软、细腻、 丝绸感强，织物的光泽得到改善，耐磨性和回弹性好，印花加工和提花织物的图案更 7 江南大学硕士学位论文 清晰，起毛起球数量减少。 ( 5 ) 具有良好的经济效益。由于纺纱强力的提高和成纱毛羽的减少，减少了细纱 和络简工序的断头率和车间飞花，提高了细纱车间的生产效率。在纱线捻度降低的情 况下，纱线仍然具有较高的强度和伸长率。生产中去除了烧毛等工序，提高了加工效 率，缩短了工艺流程，降低了生产成本，这些性能对机织和针织的加工均十分有利， 有利于开发新产品i 。 作为一种大幅度提高纱线品质的新型纺纱方法，紧密纺将在未来逐步取代传统的环 锭纺纱技术，这已成为一种趋势，当然紧密纺亦有一些不足【4 5 1 ： ( 1 ) 设备投资资金大，固定成本高。 ( 2 ) 粗纱须条横动宽度变小，使皮辊皮圈磨损较快，钢丝圈等部件寿命较短，吸风 孔、网眼皮圈处易结灰尘，使设备保养时间延长，开机成本稍高。 ( 3 ) 紧密纱因毛羽较少，空气捻结器的捻结效果较差。 ( 4 ) 紧密纱因需用气流集聚，车间内的空气流动快，其它工序产生的飞花易在此集 聚，因此清洁工作需加强。 1 4 紧密赛络纺的发展现状及趋势 绪森在s h a n g h a i t e x2 0 0 3 展上，首次展示了利用紧密纺技术生产紧密纺股线 ( e l i t w i a ) 的纺纱技术。利用股线技术，还开发了紧密赛络包芯纺设备，即紧密纺、赛 络纺、包芯纱三合一【舶j 。据介绍，这是目前国际先进水平的纺纱主机设备，纺纱质量 优于其它各种纺纱形式1 4 ： e l i t 、v i s 伊一利用紧密纺纱技术在环锭纺纱机上直接加工双股纱，使紧密纺纱达到 一个新的质量水平； e l i c o 州蛰一用在e l i t e 堪c o m p a c t s e t 及h p 摇臂上，用于加工包芯纱； e l i c o r e t w i s p 一利用紧密纺纱技术在环锭纺纱机上直接加工带芯纱的双股纱。 e l i t w i s t 装置具有技术新颖、工艺简单、成本低廉的优点【4 3 1 。e l i t w i s t 股线的性质 类似于普通捻线或紧密纺单纱的性质，在充分利用纤维的条件下，e l i t w i s t 生产的纱具 有在任何支数范围内强力高的优点，甚至还可以生产较细的纱支。综合e l i t w i s t 股线生 产的优点是纱线的强力高，弹性好，毛羽极少，表面光滑，条干好1 4 9 j 【5 0 l 。 目前，无锡一棉为国内首家在s u s s e n 紧密纺系统的基础上引进e l i t w i s t 系统的企 业，所纺棉纱( 3 2 1 6 0 s ) 有着比一般合股纱线所没有的优势，毛羽少、强力高、价格 低、染色性好，已经为高档针织和色织企业所接受。 紧密赛络纺纱技术作为一种探索性的实验技术，国内外的应用实例比较少。国内 高校如东华大学，企业如江阴市华方新技术科研有限公司等也正在做紧密赛络纺纱技 术相关的研究。但目前还没有与此相关的技术方面的详细报道，且国内尚未有成熟的 8 第一章绪论 具有我国知识产权的紧密赛络纺纱技术出现。 紧密纺与赛络纺技术的完美结合还需进一步的研究与开发，推广和应用，本课题 正是在此基础上应运而生。 1 5 本课题的研究目的、意义及内容 1 5 1 本课题研究的目的、意义 近些年来，随着科学技术的发展，环锭纺纱技术经历了不断创新的过程，除了保 持纺制细号纱的优势外，还在扩大品种适应性、改善纱线结构、提高纱线质量等方面 也进行了一系列的改进，出现了如赛络纺，紧密纺纱等新的纺纱工艺。紧密纺纱技术 的出现为传统环锭纺纱技术的发展带来了新的生机，标志着环锭纺纱技术又有了一个 新的突破，使成纱质量提高到了前所未有的高度。紧密纺纱技术改装费用低，产品品 质优良，广受消费者欢迎。紧密纺纱技术不仅是环锭纺纱技术的一个创造性发展，而 且又对传统纺纱技术提出了新的挑战，同时又开拓了新的具有很大研究潜力的纺纱技 术新领域。 本课题就是针对环锭纺纱技术的现状及发展趋势，结合紧密纺与赛络纺纱技术， 研究在传统环锭纺纱机上加装紧密纺与赛络纺装置相结合的技术方法，工艺原理及纺 纱效果，以期达到进一步提高纱线质量，优化纺纱性能的要求。 紧密纺是环锭纺纱技术领域的一项重大革命，紧密赛络纺纱技术又是在紧密纺基 础上的进一步提高，它具有更佳的纱线质量和独特的纱线结构，既是对纺纱技术与设 备水平的提升，也为成纱质量的提高和产品风格的多样性提供了可能。有必要对紧密 赛络纺的纱线结构和纺纱原理进行深入的研究，加快紧密赛络纺纱技术国产化，对国 产环锭细纱机进行改造，为我国纺织行业的革新和进步提供有力的支持。这具有深远 的理论和现实意义。 1 5 2 本课题研究的内容 ( 1 ) 在研究紧密赛络纺纺纱原理的基础上，通过集聚原理和集聚区流场分析，进 行集聚区集聚效果的研究；对气流导向元件的形状、尺寸参数进行研究和优选，使气 流尽可能向纱体集聚。 ( 2 ) 探索并优化影响紧密赛络纺纱线性能的主要结构参数：通过在不同工艺参数 配比条件下试纺，进行纱线性能的测试，总结最佳的部件结构参数和工艺参数。 ( 3 ) 探讨紧密赛络纺纱装置影响纱线性能的机理。 ( 4 ) 通过与传统环锭纺、赛络纺及紧密纺的纺纱机理和纱线结构的对比分析，探 讨紧密赛络纺纱线特殊的纱线结构和性能的改善。 本课题的研究实验主要包括以下几个主要部分： 9 江南大学硕士学位论文 ( 1 ) 研究气流集聚区流场的分布状态 利用测试仪器测量不同条件下集聚区流场的分布状态，通过优化实验来寻找最佳 的流场分布。基于流场的分析对异形吸风管上吸风槽口的形状、宽度、角度、长度进 行优选，以更有利于每个吸风口压力均匀，压差小，纤维凝聚效果好。 ( 2 ) 加工所需的专用零件，在细纱机上试纺紧密赛络纺棉纱，观察纺纱三角区及 集聚情况，分析不足，进行改进。 ( 3 ) 通过对不同工艺参数配比条件下所纺纱线进行性能测试，对纺纱工艺参数进 行优化，获取最佳的纺纱工艺参数。 ( 4 ) 纺出同原料，同纺纱工艺条件下的传统环锭纺单纱、赛络纱、紧密纱及紧密 赛络纱，对纱线各性能指标进行对比，分析。 1 0 第二章紧密赛络纺成纱机理的研究 第二章紧密赛络纺成纱机理的研究 紧密赛络纺是在环锭纺纱机上同时实现紧密纺与赛络纺的一种新型纺纱方 法【5 1 】，它结合了紧密纺与赛络纺的技术优势，相继完成集聚和单纱合股的过程，具有 特殊的成纱机理，可直接纺制出毛羽极少，性能优良的类似股线结构的纱线，其纱线 结构和性能与普通赛络纱、紧密纱及传统环锭纱有显著的不同。因此，对其成纱机理 进行研究和分析是十分重要的。 2 1 紧密赛络纺纺纱原理 紧密赛络纺是在环锭纺纱机上实现了紧密纺与赛络纺技术的结合。如图2 1 所示， 两根粗纱以一定的间距经过双喇叭口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进入气动集聚区。在每个纺纱部位开有双槽且 内部处于负压状态的异形吸风管表面套有网格圈，网格圈受输出罗拉摩擦传动。由前 罗拉输出的两根须条受负压作用吸附在网格圈表面对应双槽的位置，须条在受集聚控 制的同时随网格圈向前运动，由输出钳口输出。集聚后的两束纤维获得较为紧密的结 构，分别经轻度初次加捻后，在结合点处结合，然后再被加强捻，卷曲到纱管上，成 为具有类似股线结构的紧密赛络纱。 l 图2 1 紧密赛络纺纺纱原理图 1 双喇叭嘴；2 粗纱；3 - 后罗拉；4 中罗拉；5 前罗拉；6 - 异形吸风管 7 网格圈；8 一控制钳口；9 - 汇聚点；1 0 钢丝圈；1 1 - 锭子 江南大学硕士学位论文 2 2 紧密赛络纺成纱机理 在紧密纺纱系统的气动集束装置中，异形吸风管表面在每个纺纱部位都开有斜向 吸气槽，集聚区中纤维束一方面随网格套圈向前运动，另一方面由于吸风负压的作用， 须条还同时沿着垂直于斜槽方向且紧贴于网格圈表面进行滚动，使所有纤维有效地集 聚，最终须条沿着斜槽的倾斜方向( 沿斜槽边缘) 向前运动p “。 在赛络纺纱系统中，两根平行且保持一定距离b 的粗纱经前罗拉输出后在加捻点 合并形成复合股线。两根纱合在一起的加捻三角区的大小，取决于加捻点与前罗拉握 持点之间的距离h l 及两根纱在前罗拉钳1 ：3 处相互之间的距离b i 如图2 - 2 ( a ) 所示，h l 越小，纺纱张力越低，b 越小，在合捻点中受的张力越小，表明两根纱之间加捻三角 区越小，纺纱过程越稳定。赛络纺纱过程中，b b l o ，意味着两根单纱没有把所有纤 维捻到纱体中，纤维束的许多边缘纤维形成飞花或毛羽，主要是由于两纤维束从前罗 拉引出后捻度较低，有时甚至会引起一根单纱断头。 紧密赛络纺纱系统在以上两系统的基础上将两种纺纱技术相结合。在紧密赛络纺 系统中，集聚区中两负压吸风斜槽倾斜方向相反，且相对应形成一个v 形区。因此， 由喂入装置喂入的原本平行的两根粗纱在离开前罗拉后，进入受负压气流控制的v 形 纤维集聚区，两束纤维受到集聚控制的同时形成v 形排列，同时，两纤维须条分别绕 自己的轴线旋转。集聚后的两束纤维获得较为紧密的结构，几乎不会发生纤维从纱条 中分离出来的现象，所以几乎不会有加捻三角区的存在；且两纱条相互间的距离保持 很小，在控制罗拉钳口处，两根单纱间距离由b l 减小为b 2 ( 中心距) ，使加捻点到控 制钳口的距离h 2 很小，加捻三角区明显减小如图2 2 ( b ) 所示，减小了低捻区的范围， 纺纱过程稳定可靠。 h l _ 卜l 卜 、 v ) ( 至1 曹骨口曼 。：肜嘎 i 吲2 b i b 2 ，h l h 2 ( a ) 赛络纺( b ) 紧密赛络纺 图2 2 赛络纺与紧密赛络纺的加捻三角区示意图 第- - 章肇密赛络纺成纱机理的研究 2 3 紧密赛络纺集聚区须条的集聚过程 为了便于分析其集聚过程，首先介绍一下紧密赛络纺的工艺流程，见图2 3 。 过桥齿轮 譬! 出方向烧玖秒 1 ) l 一 毯异形嗳管r l _ 罔格套圈i i i i 7 7 l 奢2 l l l 争3 1 须条嚷入方向 一 l 一后罗拉；1 1 一后罗拉加压皮辊；2 一中下罗拉； 2 卜一中上罗拉：3 一前罗拉；3 l 一前罗拉加压皮辊； 4 一网格套圈加压皮辊；s 一异形吸管；g 一网格套罔 s l 、s 4 一异形吸管上狭槽的两个端点 图2 - 3 紧密赛络纺的工艺流程示意图 租纱 莆罗拉 异形吸曹 阿格套国 吸风斜槽 阿格套圉 钳口线 紧密舞络纱输出方向 p 图2 - 4 紧密赛络纺中纤维束的集聚情况图 紧密赛络纺工艺流程与紧密纺相同：异形吸风管内部处于负压状态，两须条从 前罗拉钳口走出，就立即被斜槽s l 端的吸风捕获、吸附在网格套圈的表面上，随网格套 圈向前运动；由于斜槽吸风的作用，须条还同时沿网格套圈的表面滚动。在这两种运动 的共同作用下，须条集聚在一起并沿斜槽的方向运动至网格套圈的控制钳口线s 4 。网格 1 3 一 监 江南大学硕士学位论文 套圈加压皮辊的直径比前罗拉加压皮辊的直径稍大一些，目的是在集聚过程中使被集聚 的须条产生纵向张力，将弯曲的纤维拉直，保证须条最佳的集聚效果。须条沿网格套圈 表面滚动有利于纤维头端更好地卷入须条主体中【5 2 1 。纤维束的集聚情况如图2 4 所示。 对于使用不同原料和纺制不同粗细的纱线可采用不同斜槽长度和倾斜角度的吸管 以及设定不同大小的风压，以达到最佳的运行条件。网格套圈采用极为耐磨的材料制成， 其微孔有不同的规格，适用粗细不同的纱线。 2 3 1 集聚区须条运动的分析 如图2 5 所示，两须条以速度v l 从前罗拉钳口走出后，立即被斜槽内的吸风透过网格 套圈而捕获后即随同网格套圈向前运动，此为集聚区须条的牵连运动；由于两斜槽与网 格套圈的运动方向都有一倾斜角度口，在吸风吸力的作用下，两须条还同时沿着垂直于 斜槽方向且紧贴于网格套