（纺织工程专业论文）紧密纺牵伸上罗拉部件的工艺研究[纺织工程专业优秀论文].pdf

摘要 紧密纺纱技术通过降低甚至消除了加捻三角区，克服了传统环锭纺的缺陷，大幅度提 高了细纱的质量而备受同行们的关注。当前国外对紧密纺的研究己达到一定水平，而国内 对其的研究还尚且只在一定的层次，因此我们很有必要加强对其的深入研究，以加快我国 紧密环锭纺纱技术的应用和推广。 本论文从传统环锭纺技术存在问题出发，对紧密纺纱技术的成纱机理和紧密纺纱装置 的结构特征进行了比较和分析。第三章对须条集聚过程运动进行分析，用不同的集聚区牵 伸倍数试纺纱线，通过成纱性能不同方面的比较，找到最佳的集聚区牵伸工艺。第四章通 过集聚区纱线附加捻度的测试与工艺分析，探讨集聚区影响纱线附加捻度的因素，并通过大 量的实验得出影响附加捻度因素与不同纱支纱线的关系，获取最佳集聚区的纺纱工艺，从 而建立生产的最佳的工艺方案，为国内厂家的生产提供科学的依据。第五章对牵伸上罗拉装 置中的摇架和罗拉盒部件进行改造和设计，并通过纺纱实践对纱线的性能指标用模糊数学 方法进行分析，得到改造前后摇架和罗拉盒的性能比较，从而才能根据厂家的不同要求设 计出自己的零部件，做出适合自己的产品。而通过上述的实验，我们得出了下面的结论。 集聚区牵伸倍数对紧密纺纱线质量有着相当的影响，当附加牵伸倍数范围设在1 0 5 和 1 0 6 之间时，纱线有较好的集聚效果：集聚区牵伸倍数和吸风负压的大小对紧密纺附加捻 度有一定的影响，集聚区牵伸倍数选在1 0 5 到1 0 6 之间时，拥有较好的强力指标，过大 或者过小都会使指标下降；吸风负压和附加捻度之间基本上成线性关系，但对于较高的支 数过大的负压会影响纱线的指标，负压宜设在3 0 0 0 p a 到3 5 0 0 p a ；白行改造的摇架和罗拉 盒在强力和条干等指标上都比原来的摇架要好，不比s k i ：摇架差，在综合性能上占有很大 的优势，在国产紧密纺改造中具有一定的优势。 关键词：紧密纺集聚区牵伸倍数附加捻度改造 江南大学硕士学位论文 a b s t r a c t s i n c et h ea p p e a r a n c eo fc o m p a c t - s p i n n i n g ，p e o p l eh a v eb e e np a i dm o r ea t t e n t i o nt oi tf o r t h ey a mq u a l i t yb e i n gm u c hi m p r o v e db yd i f f e r e n tc o m p a c tm e t h o d sw h i c he l i m i n a t et h e t w i s t i n gt r i a n g u l a rs p a c eo ft h et r a d i t i o n a lr i n gs p i n n i n g t h er e s e a r c ho ft h ec o m p a c ts p i n n i n g h a sr e a c h e dt oac e r t a i nl e v e la b r o a d ，b u tm o s to ft h ed o m e s t i cr e s e a r c h e sw e r es t i l ls t a y i n gi na l i m i t e ds c o p e s oi ti se s s e n t i a lt oa t t a c hm o r ei m p o r t a n c et oi ta n dw o r kf o r a c c e l e r a t i n g e x t e n s i o na n da p p l i c a t i o no f c o m p a c t - s p i n n i n gt e c h n o l o g y t h i sa r t i c l ea n a l y z e st h ew o r k i n gp r i n c i p l eo fc o m p a c t - s p i n n i n gt e c h n o l o g ya n ds t r u c t u r a l c h a r a c t e r i s t i co fc o m p a c t s p i n n i n ge q u i p m e n tf r o mt h el i m i m t i o no ft r a d i t i o n a lr i n gs p i n n i n g ， a n dt b e l lc l a s s i f i e sa n dc o m p a r e st h ee q u i p m e n t so fc o m p a c t - s p i n n i n g o nt h es e c o n d , a f t e r a n a l y z i n go nt h eg a t h e r i n gp r o g r e s so fy a ms t r i pb yt h e o r i e so fh y d r o m e c h a n i c s ，w ef i r s t l yf i n d a p p r o p r i a t ed r a l = tr a t i oo nt h ec o n d e n s i n ga r e ab yc o m p a r i s o nb e t w e e ny a m si np e r f o r m a n c e t h i r d l y , w ee x p l o r ei n f l u e n c i n gf a c t o r so fa d d i t i o n a lt w i s to fy a r n so nc o n d e n s i n ga r e at h r o u g h t e s t sa n dt e c h n o l o g i c a la n a l y s i so ny a r nt w i s ti nc o n d e a s i n ga r e a a n dw ef i n dr e l a t i o n sb e t w e e u i n f l u e n c i n gf a c t o r s a n dd i f f e r e n ty a m sa n ds u i t a b l e s p i n n i n gt e c h n o l o g i c a lp a r a m e t e r so n c o n d e n s i n ga r e at h r o u g hal o to fe x p e r i m e n t s a tl a s t , a f t e rc o m p a r i n ga n da n a l y z i n go ny a m p e r f o r m a n c e s ，w eg e tt h eb e s tp r o d u c t i o np r o c e s s e sw h i c hp r o v i d e da ss c i e n c eb a s i sf o rd o m e s t i c f a c t o r i e s f i n a l l y , w ed e s i g nn e wr o l l e ra n dm a k er e v o l u t i o no nw e i g h t i n ga l i a t h r o u g h e x p e r i e n c e ，w ea n a l y z ep r o p e a i e si nam a t h e m a t i c a lw a yw i t hc o m p a r i s o nt of o r m e rr o l l e ra n d w e l g h t i n ga l t n s ow ec a l lm a k eg o o dp r o d u c t sa c c o r d i n gt or e q u e s to fc u s t o m e r s w ec o m et o c o n c l u s i o n st h r o u g he x p e r i e n c ea b o v e t h ed r a f tr a t i oa tc o n d e n s e dz o n eh a se f f e c to ny a r no fc o m p a c ts p i n n i n g t h ey a r n sh a v e g o o dq u a l i t yw i t hd r a f tr a t i ob e t w e e n1 0 5a n d1 0 6 1 1 1 ed r a f tr a t i oa n dn e g a t i v ep r e s s u r eh a v e c e r t a i ni n f l u e n c eo na d d i t i o n a lt w i s to fc o m p a c ts p i n n i n gy a r n s t h ed r a f tr a t i oo fy a r n sw i t h g o o ds 仃e n g t hi sb e t w e e n1 0 5a n d1 0 6 o ry a mq u a l i t yi sd o w n 1 1 1 er e l m i o n sb e t w e e nn e g a t i v e p r e s s u r ea n da d d i t i o n a lt w i s ta r el i n e h i g hn e g a t i v e p r e s s u r ew i l li n f l u e n c ey a mq u a l i t y , e s p e c i a l l yh i g hc o u n t sy a r n s oi ti ss u i t a b l ef r o m3 0 0 0 p at o3 5 0 0 p a 1 1 1 er e v o l u t i o n a r yr o l l e r a n dw e i g h t i n ga r mi sb e t t e rt h a nf o r m e rt h e s ei ns t r e n g t ha n de v e n e s s ，n o tw o r s et h a ns k f w e i g h t i n ga n l l a l s oi th a ss o m ea d v a n t a g e si nt h ed o m e s t i cr e v o l u t i o no f c o m p a c ts p i n n i n g k e yw o r d s ：c o m p a c t - s p i n n i n g ，c o n d e n s i n ga r e a , d r a f tr a t i o , a d d i t i o n a lt w i s t , r e v o l u t i o n 儿 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己在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 签名：丛盘 日期：c ) 一。7 年弓月d f 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：之堡望二导师签名： 日期：d - 7 年5 月创日 第一章绪论 1 1 传统环锭纺的优点及缺陷 1 1 1 传统环锭纺的优点 第一章绪论 在过去的数十年中，人们开发了各种新型纺纱工艺以期获得较高的单纱产量。转杯纺 和喷气纺就是其中的两种新型的纺纱方法，它们在提高纺纱速度，获得较高的单纱产量方 面具有显著的成效，然而它们依然无法取代环锭纱，环锭纱的质量仍然是无可争议的。对 于每一种纺纱系统来说，在提高产量的同时是必会影响成纱质量。到日前为止没有一种新 型纺纱系统在其应用领域中具有像环锭纺那样的适应性。环锭纺尽管存在着许多缺陷，但 它的成纱质量仍是其它新型纺纱系统无法比拟的。而随着生活水平的提高，人们更重视的 是产品的质量。由此只在生产速度方面得到提高远远不能满足目前纺织系统的需求。高质 量的环锭纱，在各个领域里的应用地位仍是无法取代的。总之，环锭纺的成纱质量仍然是 其它纺纱系统无法比拟的。 1 1 2 传统环锭纺存在的问题1 1 在传统纺纱系统中，纤维束经过牵伸区牵伸后，被拉细到所纺支数的重量，但在前罗 拉钳口引出时纤维束仍有一定宽度，比所纺细纱要宽很多。因此，引出后的纤维束到加捻 成细纱的加捻点之间形成纺纱加捻三角区。纤维进入三角区中基本上失去控制，对纺成的 纱线质量造成一定影响。 由于纤维在纺纱三角区中的运动基本上是失控的，因此有以下3 种情况发生：( 1 ) 纤维 完全脱离三角区形成飞花，据测在传统纺纱中细纱车间8 5 的飞花是这部分纤维形成的。 ( 2 ) 纤维进入三角区加捻时纤维的一端会伸出纱体外而形成毛羽，据测3 m m 以上的毛羽 约有8 5 是纺纱三角区造成的。( 3 ) 纤维束经过三角区全部被加捻成纱。在纺纱三角区中， 三角形两边的纤维比三角形中间的纤维承受较大的张力，因此纺出来的纱在受到负荷时， 不能被全部纤维平均负担，三角形两边的纤维先断裂，使细纱强力达不到应有的水平。此 外在加捻过程中，从纺纱三角区散落的纤维不仅影响纱线的物理性质，而且也影响了纺纱 的制成率。 综上所述，环锭细纱机纺纱三角区的存在不仅产生大量毛羽，而且使许多有效纤维散 落形成飞花，此外，由于纺纱三角区中纤维承受张力不同，成纱后纱线断裂强力达不到应 有的水平，影响纱线平均强力，因此纺纱三角区的存在对纺纱质量有很大的影响。 针对毛羽问题，各国纺织界专家们一直在分析、研究、试验，力图找到一种新的行之 有效的解决方法。目前，基于传统环锭细纱机纺纱原理发展而成的集聚纺纱技术( c o m p a c t s p i n n i n go rc o n d e n s e rs p i n n i n g ) 成功解决了成纱毛羽问题。集聚纺纱技术是环锭细纱机的 重大革新和创造，它作为环锭纺最具标志性进展的技术进步受到纺织界人士的普遍关注， 江南人学硕l 学位论文 产品受到市场广泛欢迎，发展势头迅猛。鉴于国内尚未有成熟的具有我国知识产权的集聚 纺纱技术出现，本课题对集聚纺纱装置的原理、结构、纺纱机理等进行研究，并结合自行 改造的国产e j m l 2 8 k 细纱机集聚纺纱装置，对集聚纺罗拉盒的各个部件及其具体工艺进 行了重点研究和探讨。 1 2 集聚纺纱技术 1 2 1 传统环锭纺纱技术的成纱机理1 2 j l 从图1 - l ( a ) 的传统环锭细纱机工艺过程可见，在传统环锭纺纱成纱过程中，由于罗拉座 倾角与出纱方向不同，加捻三角区存在且长度较长( a + a ) ，( 图i - l ( b ) ) 传统环锭纺纱由于 加捻三角区较大，而加捻三角区强力最低( 无捻) ，纺纱段的纺纱张力又波动最大，因此大 部分的细纱断头发生在加捻三角区内，造成细纱断头居高不下。而纺纱张力的大小与波动 范围又与细纱机车速有关，因此这也限制了车速的提高。 由图i - 】f c ) 可见，传统环锭纺纱输出的须条非常松散，横向宽度较宽，一些边缘纤维 头端先伸出牵伸区，形成漂浮纤维头端。这些纤维在成纱过程中由于纱线回转的离心力而 不容易向纱条中心靠拢，从而形成纱线毛羽。车速越高，离心力越大，因此也限制了车速 的提高。 1 2 2 集聚纺纱技术的原理 图1 1 传统环锭纺纱的成纱机理 在传统的环锭细纱机上，须条在牵伸区内经罗拉加压呈扁平状，当从l j 罗拉钳1 3 输出 时存在一个明显的宽度，由于下部纱条己在钢丝圈的作用下高速回转加捻，此时钳1 3 部位 形成了“纺纱三角区”。由于纺纱三角区的存在，加捻过程中须条内各纤维的应力应变分布 不均匀，纤维发生内外转移，在一定程度上影响了纱线的物理机械性能，如单纱强力、断 2 第一章绪论 裂强力、纤维强力利用率等，更明显的作用是纺纱三角区造成了纤维的两端不能很好地被 捻入纱中而形成毛羽，这也是目前环锭纱毛羽问题不能得到根本解决的关键。 紧密纺纱可以消除纺纱三角区，当扁平的须条从前罗拉输出时很快地使其收缩宽度， 须条在纤维排列平顺、紧密的情况下被加捻，成纱的结构、物理机械性能以及纤维强力利 用率都将得到明显改善。紧密纺纱技术实质上就是利用上述原理进行收缩i j 仃罗拉处须条宽 度即集聚纤维的技术。目前国外已经成熟的紧密纺纱技术虽然形式各异，但一个共同点就 是在细纱机牵伸输出区通过气流收缩须条的宽度，消除纺纱三角区，从而实现对纤维的集 聚作用。图1 - 2 是传统环锭纺纱技术和集聚纺纱技术纱线的区别【4 】。 图1 - 2 传统环锭纺纱技术和集聚纺纱技术纱线的区别 如图1 2 所示为传统环锭纺和集聚纺在纱线形成时的区别，牵伸后纤维束宽度为b ，进 入加捻三角区的纤维束宽度为b ，传统环锭纺中b b 而且b 较宽，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。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。而紧密纺中b = b 而且b 较窄，加捻区减小或消失，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，条干好的紧密纺纱线。 一b 1 彤； b 1 n 溉，” 理拄拱 ；i b ：j 【 ( a ) 传统环锭纺 ( b ) 集聚环锭纺 图1 3 集聚纺纱原理 钳口线 制钳口线 江南人学硕 ：学位论文 如图1 3 所示，在牵伸装置的前钳e l 前方增加集聚区和输出钳口，集聚区由滤网、倾 斜的吸风狭槽和吸风系统组成。牵伸前钳口输出的须条进入集聚区，受空气负压作用被吸 附在滤网对应狭槽的部位，滤网回转带动须条向前移动至输出钳口，在吸风狭槽区域内的 纤维在负压作用下集聚在一起，在集聚过程中，因狭槽与前进方向有一定的倾斜角度，须 条移动时因受到吸风的横向引导而绕其自身轴线回转，这个转动包裹的动作保证纤维尾端 完全裹入须条。良好的纤维集聚和均匀的纤维排列，使纱线毛羽明显减少，纱线中纤维得 到充分的利用，纱线强力高，伸长好。 1 2 3 集聚纺纱技术的发展 1 国内紧密纺技术现状 鉴于紧密纺技术的先进性和紧密纱的优异性能，我国很多棉纺企业不惜重金引进国外 的紧密纺细纱机或是对现有的普通环锭纺细纱机进行紧密纺技术改造，但平均每锭1 0 0 0 元的不菲投入使许多中小企业却步。与传统纺纱技术相比，紧密纺设备能耗与传统设备差 不多，但产量比传统设备提高了1 0 1 5 ，用电量有增加，并增加了易损件的成本。目前 我国规模较大的紧密纺项目是总投资8 6 亿元的河南华林集团2 5 万锭紧密纺，去年项目一 期工程开工了5 万锭精纺生产线，预计项目全部建成后，精梳纱年产量可达全国市场5 0 的份额。此外其他省份也有已引进的紧密纺生产线。 目前我国研制生产紧密纺的厂商已有不少，主要有：经纬纺织机械股份有限公司榆次 分公司的j w f l 5 3 0 型紧密纺细纱机，该机采用了s u e s s e n 公司的环锭紧密纺装置，具有高 速、节能的特点，锭速达到2 5 0 0 0 r m i n ，可节能2 0 ，技术性能已达到国际先进水平。上 海二纺机股份有限公司的e j m 9 7 1 ，环锭紧密纺纱装置己获得了国家专利，是具有自主知 识产权的产品。还有浙江泰坦股份有限公司与东华大学联合研制的t j 8 5 6 6 紧密纺纱机， 浙江日发纺织机械有限公司的r f c s 5 1 0 紧密纺纱机，山西鸿基实业有限公司的s x f l 5 8 8 型紧密纺细纱机，上海市纺织机械研究所的k j f 系列紧密纺装置等。我国紧密纺设备成本 要比进口设备便宜很多，但诸多纺织企业对国内刚刚起步的紧密纺技术仍有疑虑，我国紧 密纺技术的研发工作还任重道远。 2 国外紧密纺技术现状 上世纪8 0 年代末，e f e h r e r 博士提出了消除纺三角的集聚纺纱工艺，自此一些国外纺机 制造厂商研究机构相继研发出了各种形式的紧密纺纱机或置。在1 9 9 9 年巴黎i t m a 展会 上，r i e t e r 公司展出应用f e h r e r 的尘笼原理开发的c o m f o r s p i n ( 卡摩纺) 紧密纺系统；s u e s s e n 和z i n s e r 则应用d e n k e n d o r f 纺织技术研究院的a r t z t 原理开发了e l i t e s p i n n i n g 和m p a c t 紧密纺系统并随即推入市场。由于消除纺纱三角区，纱线纤维排列结构发生了改变，这些紧 密纺纱机纺制的紧密纱纱体光洁，强度、均匀度提纱疵、毛羽尤其长毛羽减少，纱线质量明 显提高。接着国外许多纺机企业着手研究环锭细纱机上的纤维集聚技术，如德国s u e s s e n e l i t e 纺纱系统，德国z i n s e ra i r c o m t e x 纺纱系统，瑞士r i e t e rc o m f o r s p i nk 4 4 纺纱系统，日本 t o y o t ar x 2 4 0 n e w - e s t 纺纱系统，瑞士r o t o r c r a f tr o c o s 型机械式紧密纺纱系统2 0 0 4 年1 0 月第九界中国国际纺织机械展览会( c 1 t m e 2 0 0 4 ) 上，有l o 个厂家展出了紧密纺纱机， 4 第章绪论 这预示这紧密纺技术即将在世界范围内进入应用普及阶段。 1 3 紧密纺的优点和存在的问题 1 3 1 紧密纺的优点i 卅 从纱线生产厂和下游应用厂角度叙述紧密纱的性能优越性。 1 对于纱线生产厂 由于纺纱三角区的最小化，牵伸后的须条结构呈理想化的分布，使得紧密纱的毛羽和强 度显著改善。 ( 1 ) 紧密纱毛羽很少，尤其3 m m 及以上的毛羽更少，与同号数普通环锭纱相比，一般管纱 3 m m 以上毛羽可减少8 0 。 ( 2 ) 紧密纺技术具有极好的包缠纤维的作用，纺纱加捻区不再有自由纤维的损耗，既改善 了纱线不匀率，也减少了飞花的产生，提高纤维利用率。由此可以降低精梳落棉率5 8 ， 某些低支精梳纱产品可用普梳紧密纱代替，从而节约了成本。 ( 3 ) 纱线结构改善，单纱强度和伸长率明显提高。在同锭速、同捻度情况下，断头率可下降 3 0 。生产效率得到提高，因强力提高，可适当减少纱线捻度，提高纱线产量；或者用单纱代替 传统的双股线。 ( 4 ) 在保持比普通环锭纱品质略优的情况下，可适当降低配棉的等级、长度，以降低原料成 本。如降低o 5 个配棉等级或1 n l n l 的配棉长度。 ( 5 ) 根据支数的不同，紧密纱的售价一般比普通环锭纱每千克可高1 3 5 美元，有价格优 势。 2 对于下道工序应用厂 在实际的生产过程中，下游工序的一些工艺在很大程度上是针对纱线毛羽多和强度不 足而设置的，如上浆、上蜡、捻股线及烧毛等。紧密纺技术对纱线强度、毛羽的改善，可以 相当程度地提高下游工序的生产效率，降低下游工序的原料成本。 ( 1 ) 络筒：在同样的络筒条件下，紧密纺筒子纱毛羽值明显比普通环锭纱低很多，长毛羽尤 为明显。由于紧密纱具有更好的抗滑移性，意味着可采用更高的络筒速度。 ( 2 ) 织前准备：紧密纱强度提高，毛羽减少，整经时断头率最大可降低3 。在保证与提高经 纱可织性的条件下，紧密纱要求的上浆率仅为普通环锭纱的5 0 。不仅节约了浆纱成本，退 浆成本和对环境的污染也随之降低。 ( 3 ) 织造：由于紧密纱具有更好的可加工性，机织中经纬纱的断头率可分别降低5 0 和 3 0 ，同时引纬率可提高3 0 ；针织时断头率低，停机少，织物疵点也少，可提高织机效率。某些 产品还可免去常规的上蜡工序，节省了成本，紧密纱更适于经编，因为经编机上纱线将承受因 大量的偏转点而造成的高载荷及高摩擦。 ( 4 ) 整理：由于紧密纱毛羽少，可以部分或全部省去烧毛工序，或者烧毛时采用更快的进布 速度，提高生产效率；紧密纱的纤维结构及较低的捻度有利于染料及整理剂的吸收，低毛羽使 得印花图案更加清晰；紧密纱的较高强力还可以弥补织物在免烫整理过程中产生的强力损 5 江南大学硕i ：学位论文 失。 ( 5 ) 紧密纱织物的风格更具光泽，纹路清晰，尤其是色织物可以长期保持鲜艳色泽及外观； 织物表面起毛起球少；紧密纱较低的捻度使织物的手感柔软，服用性提高，适合织造高档面 料。 1 3 2 发展紧密纺技术的问题1 6 , 7 1 紧密纺虽然在纱线质量上占有优势，但仍然存在许多制约其发展的因素。 1 正确认识加捻三角区的作用 普通环锭纺纱的加捻三角区是客观存在的，在三角区内，须条经向纤维的应力应变不 同，使纤维发生内外层转移，形成了环锭纺特有的纱线结构，不同性能的纤维，发生转移 的情况是不一样的，利用纤维在纱条经向的分布规律，可采用适当的原料选配获得理想的 服用性能。当然，三角区的纤维在转移过程中，纤维头端被挤出纱条便形成了毛羽。可见， 普通环锭纺纱和紧密纺纱都有自己的成纱特点。紧密纺作为一种新型纺纱技术，其成纱特 点和经济投入更适合一些高档纺织品。普通环锭纺纱线因加捻三角区的作用，形成了独特 的纱线风格，加上其成熟的加工工艺技术，在定的产品范围内具有自己的地位和作用。 因此，紧密纺和环锭纺应该有不同的品种和市场定位。 2 充分利用集聚原理，合理控制集聚程度 紧密纺的技术原理实质上是对i j i 罗拉输出处的纤维进行集聚，产生集聚作用的方式应 该是多样的，如上面提到的几种技术。我们目前还没有自己的紧密纺技术，在进行研究开 发时不应拘泥于国外的技术，应根据其作用原理，努力发明新的纤维集聚技术。另一个关 键问题是如何控制纤维的集聚程度，如吸风系统的负压与流量，锭间差异，集聚器材选择， 集聚区域的气流清洁等问题。可以想象负压气流在集聚纤维时须条同时受到一定的张力， 这个张力可能会改变纤维在须条中的排列，甚至须条产品附加捻度，从而影响最终产品。 另外，不同性状( 长度、细度、长度细度的整齐度，纤维和纱线品种等) 的须条所需的集 聚程度是不同的，如何根据各种因素，方便地控制集聚程度是紧密纺获得较好效果的关键。 3 关于长短毛羽 不同长度的毛羽产生的影响是不一样的。长毛羽对生产和产品产生的危害是显而易见 的，而长度小于2 m m 的基本毛羽在纱线表面产生了良好的覆盖作用，有利于保持纱线的原 有风格，因此，紧密纺在减少纱线毛羽时，对不同长度的毛羽应有不同的作用效果，这样 才能获得更好的纱线和织物的服用性能。 4 积极进行配套技术的研究 ( 1 ) 纱线捻接技术 目i j f 普遍采用的纱线捻接技术是空气捻接，国内也有相当成熟的经验。但紧密纺纱线 因其结构紧密，无边缘纤维，高速自动络筒机空气捻接的作用需不断优化完善。目前国外 研制出来的机械搓捻捻接方式，是一种更接近纱线加捻方式的捻接技术，通过两个自补偿 的交叉式盘片的机械动作来完成纱线的捻接。一些国内外纺织企业应用技术该技术于紧密 纺纱线，捻接效果较为理想。随着紧密纺技术的不断推广和发展，国内如何加快研制发展 6 第一章绪论 高速自动络筒机机械搓捻捻接技术也是一个十分迫切的问题。 ( 2 ) 纺纱器材 紧密纺纱线由于纱线结构更加紧密，而且表面光洁，加捻过程中对钢丝圈的磨损会加 剧，因此，对钢丝圈有一定特殊要求，同时，要避免在高速卷绕部件增加毛羽等不利因素， 另外，因须条宽度的减小，粗纱横动动程相应的减小，加快了牵伸区中皮辊皮圈的磨损。 集聚器材是紧密纺技术的关键之一。如何根据紧密纺纱的生产特点，提高上诉关键纺纱器 材的适应性也是一个急需研究解决的问题。 ( 3 ) 原料，生产工艺及产品开发 紧密纺目前来说还是一个新技术，其成纱原理，纱线性能，产品特征都区别于传统的 环锭纺，也需要较高的经济投入，因此有针对性地进行产品开发是很重要的。在进行紧密 纺生产时，应根据紧密纺的原理和成纱特征进行原料选配的研究，并进行专项工艺试验， 包括生产流程和工艺参数的配置，努力通过有关工艺措施使紧密纺的技术优势和产品优势 得到最大程度的显现，从而去争取最终的经济优势。 1 4 紧密纺技术的运用的几项原则1 8 1 紧密纱的质量优势是众所周知的，但是以为依赖紧密纺技术来作为提升纺纱质量的捷 径，而大量的相关工作没有配套跟上的话，反而是得不偿失的。不同于普通环锭纺纱，紧 密纺纱的运用必须遵从以下的原则： ( 1 ) 合理配棉和工艺优化 一般情况下客户使用紧密纱，因其价格相对偏高，均是用在质量要求较高的品种上， 所以对纱线的质量要求也更为苛刻。常规的工艺思路设计难以满足要求，必须进行系统性 考虑，从原料、工艺上不断优化，最大限度发挥紧密纺的优势。 ( 2 ) 更洁净的生产环境 目前实用的紧密纺基本采用的是气动凝聚方式，虽然紧密纺减少了毛羽和飞花，但是 由于负压吸力，整个机器就是一个大负压区，它能吸引相邻机器产生的飞花和灰尘。应将 紧密纺细纱机安置在单独的房间或空间，并增加清洁频率。一般每小时空气交换至少3 3 次，空气中水的绝对含量不超过l l g k g 。 ( 3 ) 网格圈的清洁 在一段时间的运转后，网格圈表面会黏附灰尘、短绒、棉蜡和前纺工序中的添加剂如 蜜露橙之类，造成网眼堵塞或网眼各处吸气不匀，导致集聚效果和条干恶化。必须给网格 圈必要的清洁和周期性的清洗。由于空气中灰尘的含量、纤维材料、纱线支数及机器的清 洁度的不同，网格圈的使用寿命介于4 - 6 个月之间。 ( 4 ) 钢领、钢丝圈的配置 由于紧密纺纱的毛羽减少，使得钢领与钢丝圈之间的润滑膜不能快速形成，这样对钢 领、钢丝圈的要求较高。钢领应使用抗楔设计或不对称设计的型号，也可使用b r a c k e r 公 司的o r b i t 系统；钢丝圈应使用b r a c k e r 公司的c 1 u l u d r 和c ie l u d r 或r e i n e r s & f u e r s t 公司的e 1l h _ f t ，更换钢丝圈后的试车时间不能缩短，在最初的3 0 r a i n ，锭速应减少3 0 。 7 江南人学硕t 学位论文 将钢丝圈清洁器调到比钢领生产商说明的距离近o 1 0 2 m m 处。 ( 5 1 钢领、气圈控制环、导纱器要严格对中 ( 6 ) 在紧密纺细纱机上，粗纱的横动范围调整在4 5 5 m m 以内。 f 7 ) 上罗拉皮壳的打磨 根据主牵伸、纤维材料及纱线支数的不同，上罗拉皮壳的打磨周期为8 1 2 周，每次打 磨皮壳的磨削量大约是单面0 1 5 m m 。 1 5 本课题的研究内容和意义 1 5 1 课题的目的和意义 纺织工业是一个传统的行业，也是我国少数走在世界前列的行业之一。相对于新兴产 业，如电子、通信之类，纺织行业的发展速度较慢。但是，随着人们生活水平的快速提高， 人们对服装面料的要求更注重潮流化、差别化、高档次、高品味，要求服装面料的设计要 紧随国际流行趋势的主题，因而传统的纱线很难满足这一切。大力开发新技术、新工艺是 一项紧迫而又有意义的事业。 近年来，人们开发了各种新型纺纱工艺，以期提高纱线的质量。紧密纺纱技术就是新 型纺纱技术的一种。纱线性能的好坏，在很大程度上决定着面料品质的好坏，同时也影响 着后道加工工艺。对我国的传统纺纱工艺来说，开发符合中国实际情况的新技术，也可以 使中国跟紧国际先进水平的步伐，继续统治全世界的纺织行业。 目前国际上主要有s u s s e n 、r i e t e r 、z i n s e r 、m a r z o l i 、t o y o t a 等公司，他们在这些方面研 究的比较领先；国内的山西鸿基、浙江日发、山西经纬等公司，他们起步稍晚，但由于借 鉴国外已有的经验成果，所以进程很快，而且价格更比较符合中国的纺织企业，但品质和 使用寿命还与国外有相当大的差距。此外国内的上海、无锡、浙江等多家纺织器材厂及研 究院校也对此研究有了很大的的突破。就气流集聚紧密纺的研究而言，大多研究还只限于 对紧密纺的机理，集聚纱的优点以及对后道工序的积极影响，缺乏对集聚区牵伸倍数和附 加捻度的分析研究。因此很有必要通过对集聚区牵伸倍数和附加捻度进行大量的测试与工 艺分析，从而为改善集聚纱的综合性能提供科学依据。 1 5 2 课题的研究内容 现今的紧密纺纱形式主要有两种，气流积聚和磁力积聚。随着气流积聚形式的逐步成 熟与完善，它占有着广大市场。网格圈+ 异形吸管是较好的气流集聚纺纱系统，其集聚效 果好，尤其适宜在国内较普及的f a 5 0 6 、f a 5 0 7 型环锭细纱机上进行低成本改造；还可以 根据生产要求实现环锭纺和集聚纺之间的灵活转变，适纺品种广；网格圈作为气流积聚紧 密纺纱的不可或缺的元件，对纱线的质量有着较大的影响，其寿命的长短也影响工厂的效 益。因此生产出性能优良、经久耐用的优质网格圈，届时，不仅能迈过国内紧密纺工业化 生产的一道难坎，也将为网格圈创造一个极为可观的市场。针对国内外常见的集中网格圈， 8 第一章绪论 通过试验，找到最合理的工艺配置，达到降低成本，提高纱线质量的目的。对保持和提升 我国纺织业在国际纺织品市场的重要地位也具有积极意义。 本课题的研究范围包括四个方面，即紧密纺的原理方面，集聚区牵伸倍数对纱线的影 响方面，集聚区纱线捻度性能测试和牵伸上罗拉部分的改造方面。在性能测试中，用不同 的集聚区牵伸倍数试纺纱线，通过成纱性能不同方面的比较，找到最佳的集聚区工艺牵伸 工艺：而通过集聚区纱线捻度性能的测试与工艺分析，探讨集聚区影响纱线附加捻度的因 素，并通过大量的实验得出影响附加捻度因素与不同纱支纱线的关系，获取最佳集聚区的 纺纱工艺，从而建立生产的最佳的工艺方案；最后对牵伸上罗拉装置中的摇架和罗拉盒部 件进行改造和设计，并通过纺纱实践对纱线的性能指标用模糊数学方法进行分析，得到改 造前后摇架和罗拉盒的性能比较，从而才能根据厂家的不同要求设计出自己的零部件，作 出适合的产品。 9 江南大学硕 ：学位论文 第二章e j m l 2 8 k 紧密纺细纱机的零部件改造与优化 2 1e j m l 2 8 k 细纱机的紧密纺改造 为了有效缩小或消除加捻三角区，达到比较好的紧密效果，我们对e j m l 2 8 k 细纱机进 行了紧密纺装置改造，其工作原理和结构特点如下：该紧密纺装置5 i 主要由吸风装置， 集聚装置两大部分组成，如图2 1 所示： j67j 图2 1e j m l 2 8 k 细纱机的紧密纺装置改造图 l 一前罗拉；2 一前胶辊；3 一吸风组件；4 一阻捻胶辊； 5 一传动件；6 一撑杆；7 一网格圈 其吸风装置安装在e j m l 2 8 k 型细纱机车架的上方，每2 4 锭为一纺纱单元，每一纺纱单 元集聚负压由小型吸风机提供。集聚装置设计安装在原细纱机前罗拉前方，该装置由异形 吸管、网格圈和阻捻胶辊组成，如图2 1 所示，异形吸管安装在e j m1 2 8 k 型细纱机前罗拉下 面，吸管上每个锭位纺纱位置上均开有气流导向槽孔，并且在每一锭位都有用化纤长丝制 作的网格圈紧密地包覆在异形吸管外面，网格圈的孔很微小，属滤网结构，因而适合于各 类纤维。网格圈的驱动力来自于前罗拉与前胶辊、阻捻胶辊与网格圈两级摩擦传动，阻捻 胶辊压力是由前胶辊加压延伸而来，是由摇架的上抬反力提供，其压力大小通过簧片调节。 异形吸管与阻捻胶辊组成一个阻捻钳口。气流导向槽孔由吸风装置产生负压，集聚作用即 发生在异形吸管上气流导向槽对应的网格圈上，当纤维一脱离i i 胶辊钳口即被负压吸附到 网格圈上，随后沿着气流导向槽输送到阻捻钳口。气流导向槽延伸到阻捻钳口下，因此可 实现全程集聚。阻捻胶辊的直径比前胶辊的直径稍大，可使纤维在集聚过程中产生纵向牵 伸张力，使纤维伸直排列在一起而产生良好的集聚效应。本系统将气流导向槽设置为与纤 维运动方向倾斜，可使须条在前进时产生一定的径向旋转，这样更有利于纤维的集聚，并 使须条趋于圆柱形。因此通过紧密纺系统基本上消除了加捻三角区，从而大幅度改善了纱 线结构，提高了纱线品质，使得成纱的各项指标如强力、毛羽等以及生产能力远远优于传 统的环锭纺。 1 0 第一二章e j m l 2 8 k 紧密纺细纱机的零部件改造与优化 2 2 集聚区关键部件罗拉盒 紧密纺牵伸上罗拉装置是整套紧密纺装胃中最精密的部件之一，尚有国产化的能力， 其他部件更加具备这种能力。因此，紧密纺装置应走国产化的道路，大幅降低成本，加速普 及紧密纺技术，推动我国纺织行业的进步。牵伸上罗拉装置对于国内制造商已经是一种成 熟的技术，完全能达到国际水平，满足紧密纺的配套要求。因此，这部分国产化是完全可 行的。 2 2 1 紧密纺罗拉盒 如图2 1 所示，罗拉盒部件主要由前胶辊，阻捻胶辊，中间齿轮( 传动件) ，轴承以及罗 拉盒外壳所组成，纤维从前罗拉和前胶辊组成的钳口输出来，进入集聚区，而此时异形管 上气流导向斜槽开的方向与纤维运动方向成一定的角度，这样可使须条在进行时产生一定 的径向旋转，有利于纤维的集聚，并使须条更加趋于圆柱形而且阻捻胶辊的直径比前胶辊 的直径稍大，这样可使集聚区产生一定的牵伸倍数，随之纤维在集聚过程中产生纵向牵伸 张力，使纤维伸直排列在一起而产生良好的集聚效应。随着纤维脱离前胶辊钳口即被负压 吸附到网格圈上，随后沿着气流导向槽输送到由阻捻胶辊和异形管组成的阻捻钳口，完成 整个的集聚过程。 2 2 2 紧密纺罗拉盒对纱线质量的影响 须条在集聚区的各种运动最终形成了性能优越的集聚纱线，而究其原因，它们都是集 聚区作用的结果。我们可以通过借助对须条运动的分析来研究集聚区的须条，通过研究可 得出在关键部件罗拉盒中有哪些关键因素影响了紧密纱的质量。 2 2 2 1 胶辊的硬度 胶辊的硬度、弹性对成纱质量起到重要作用，低硬度胶辊由于其受压变形量大，对纱 条握持力强，有利于对浮游纤维的控制，成纱条干较好，相应粗细节减少。胶辊具有弹性 是橡胶特有的性能，胶辊的硬度与弹性呈反相关关系，而与条干质量息息相关，从以上数 据对比足可说明这一点：胶辊的低硬度与成纱质量呈正相关关系。 2 22 2 集聚区牵伸倍数 集聚区牵伸倍数是一个影响紧密纺成纱质量的关键因素，但是，目前紧密纺方面关于 集聚区牵伸倍数对成纱质量的研究还没有，必须通过试验去验证。可以肯定的是在集聚区 中有一定的牵伸倍数可使纤维在集聚过程中产生纵向牵伸张力，使纤维伸直排列在一起而 产生良好的集聚效应。关键的就是在纺制不同纱线时应该选用多大的牵伸倍数是最为合适 江南人学硕1 ：学位论文 的。下章实验将对集聚区不同的牵伸倍数展开，得到所需要的结果。 2 2 2 3 纱线的附加捻度 我们在实验室纺纱试验发现，用集聚装置纺制集聚纱其捻度比同锭上纺制的普通环锭 纺纱要大，这个捻度差我们称为附加捻度。通过总结大量的实验结果对可能影响纱线捻度 的集聚区关键因素：须条和网格圈之间的摩擦系数，负压的大小和集聚区牵伸倍数做了实 验和分析，发现它们都对紧密纱捻度有所影响，而且集聚区须条的附加捻度随着须条和网 格圈之间的摩擦系数，负压的大小成线性的关系，而和集聚区牵伸倍数的变化则和牵伸倍 数对强力的影响有所关联。 2 2 2 4 罗拉盒与胶辊间的间隙 罗拉盒与胶辊间会有一个很小的间隙，它也对纺纱的质量有着一定的影响。这是因为， 它的大小直接影响着罗拉盒外观的尺寸和握持纤维的位置以及摇架加压的稳定性。本章将 会针对摇架和罗拉盒这个方面做了改造和完善，并对性能做了试验分析，证明罗拉盒和胶 辊问的间隙以及胶辊大小对纺纱质量有着不可忽略的影响。而且也对摇架的性能做了迸一 步的改善。 2 2 3 紧密纺摇架 摇架作为牵伸部件主要的部件，它的平行度和压力稳定性是摇架的最关键指标，紧密 纺装置的摇架对这两个指标要求更高。紧密纺装置设置了集聚皮辊，集聚皮辊的压力源来 自于摇架。高品质的摇架是保证紧密纺纱线品质优，锭差小的关键因素之一。目前紧密纺 装置采用的摇架分为：紧密纺专用摇架和环锭纺改造摇架二种。后者对细纱机改造比较有 利，但它改造后对原前、中和后胶辊压力的影响以及摇架间差异的扩大也是不言而喻的， 不能充分满足纺纱的需要：而前者增加了改造的费用，但由于其精心的设计和精心的制作， 对纺纱质量有了根本的保证，综合性麓比较高。我们在老机进行改造，用得都是原来机器 上y j 2 - 1 4 2 c 型的摇架，没有专用的紧密纺摇架。下面就目前国内在使用较多y j 2 1 4 2 c 型 圈簧摇架进行探讨和改造。 2 3e j m l 2 8 k 紧密纺细纱机的零部件改造与优化 2 3 1 圈簧摇架 圈簧摇架【怕j 是现在国内纺纱企业采用最多的一种摇架，量大而价格最低。紧密纺采用 该种摇架在原来的圈簧摇架上加一个辅助的加压装置，为集聚罗拉提供压力，前上罗拉与 1 2 第二章e j m l 2 8 k 紧密纺细纱机的零部件改造与优化 集聚罗拉没有准确的压力分配比。摇架在拆掉辅助装置后可以作为普通环锭纺摇架。下面 是圈簧摇架的优缺点： ( 1 ) 由于圈簧摇架的平行度是采用自调心结构，集聚罗拉相对负压管的摩擦块是滑动 摩擦，两个集聚皮辊对负压管的压力始终是变化的，当一个摇架上的左右集聚皮辊摩擦力 发生变化时，就会对前罗拉的平行度产生影响，理论上前罗拉的平行度是始终变化的，根 据实验数据分析知道，这个变化对毛羽和强力的影响是