（纺织工程专业论文）国产紧密纺产业化改造关键部件的研究.pdf

摘要 摘要 紧密纺纱技术是环锭纺纱技术领域的重要革命。紧密纺纱技术利用集聚装置，将纤 维须条进行集聚后再输出加捻，达到减小加捻三角区、增加对三角区中纤维的控制、减 少纱线毛羽、提高纱线强力和提高成纱质量的目的。紧密纺国产化改造成为一个热点。 本课题对紧密纺国产化改造中的关键部件异形吸管和网格圈进行了研究，并探讨 了其对纱线性能的影响。 异形管上集聚槽尺寸对气流速度场的分布状态有一定影响，通过对不同集聚槽宽度 和集聚区长度的异形吸管进行纺纱试验，得出集聚槽宽度及集聚槽长度对纱线性能的影 响：集聚槽宽度小、集聚区长度长可以改善毛羽情况，对断裂强力和条干影响较小；接 着本文对异形吸管的定位问题进行了研究，通过对比分析加装紧密纺装置的细纱机断面 结构与传统环锭细纱机断面结构，得出加装紧密纺装置后纺纱段长度减小，导纱角增大， 利于捻回的传递，但同时带来弱捻区和纺纱段张力的增大的结论。经过在紧密纺改造的 e j m l 2 8 k s m 型细纱机上，应用现有的异形吸管，进行试验。采用自行改装的异形吸管 支撑座，使前罗拉中心和异形吸管中心连线与异形吸管中心水平线间的夹角a 改变，使 a = 4 0 、4 5 9 、5 0 ，在每种角度下保持其他工艺参数不变，纺制了三种不同线密度的紧密 纱。然后运用模糊决策方法对纱线的断裂强力、3 - 9 r a m 毛羽数、条干c v 值、粗细节 和棉结总数几个指标进行综合评价，最后得出纱线的综合性能。结果表明a = 5 0 时，纱 线综合性能较好。 紧密纺国产化改造的另一关键部件是网格圈。本文针对网格圈的透气性做了相关的 研究。首先介绍了网格圈的功能及性能要求，并推导出织物空隙率与透气性的关系，通 过集聚槽口处的伯努力方程，得到静压与空气流速的关系，静压差越大，空气流速越大。 进而得出网格圈目数与空气流速的关系，即透气量一定情况下，网格圈目数越高，通过 网格圈空隙的流速越大。最后应用不同目数的国产网格圈进行纺纱试验，得出2 1 3 和3 2 纱线选用较低目数的网格圈综合性能好，4 0 s 、6 0 和8 0 $ 纱线选用较高目数的网格圈综 合性能好。 最后针对目前使用的吸棉笛管的缺陷进行了优化设计。 加快紧密纺国产化改造和产品开发，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。 关键词：紧密纺；关键部件；集聚区；异形吸管；安装位置；网格圈；透气性 a b s t r a c t c o m p a c ts p i n n i n gi s a l li m p o r t a n ti n n o v a t i o no fr i n gs p i n n i n g , c o m p a c ts p i n n i n g t e c h n o l o g ym a k e sd r a f t i n g , c o n d e n s i n ga n dt w i s t i n gs e p a r a t e dt h r o u g ha d o p t i n gc o n d e n s i n g d e v i c e s a n di tc a na c h i e v et ot h ee f f e c to f r e d u c i n gt w i s tt r i a n g l e ，i n c r e a s i n gc o n t r o lo ff i b e r i nt r i a n g l e , d e c r e a s i n gy a r nh a i r i n e s s ，i m p r o v i n gy a mb r e a ks t r e n g t ha n dy a mq u a l i t y c o m p a c ts p i n n i n gr e f o r ml o c a l i z a t i o nb e c o m e saf o c u si nr e c e n ty e a r s t h ek e yc o m p o n e n t so fc o m p a c ts p i n n i n gr e f o r m ，s p e c i a lp i p ea n dl a t t i c ea p r o n ，w e r e s t u d i e di nt h i sp a p e r a n dt h ee f f e c to ny a mp e r f o r m a n c ew a sa n a l y z e d 们1 ew i d t ho fc o n d e n s i n gn o t c hh a ss o m ee f f e c to nd i s t r i b u t i o no fa i r f l o wf i e l ds p e e d s p i n n i n ge x p e r i m e n tw i t hd i f f e r e n tw i d t ho fc o n d e n s i n gn o t c ha n dl e n g t ho fc o n d e n s i n gf i e l d p r o v e dt h a tt h e ya r es o m ei n f l u e n c eo ny a mp e r f o r m a n c e t h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a t n a r r o w e rc o n d e n s i n gn o t c ha n dl o n g e rc o n d e n s i n gf i e l de a r ld e c r e a s et h eh a i r i n e s sa n dh a v e l i t t l ei n f l u e n c eo nt h eb r e a ks t r e n g t ha n dy a me v e n n e s s t h e n ，t h el o c a t i o no fs p e c i a lp i p ew a s s t u d i e d c o m p a r i n gt h es e c t i o ns t r u c t u r eo fc o m p a c ts p i n n i n gd e v i c ew i t ht r a d i t i o n a lr i n g s p i n n i n gf r a m es e c t i o ns t r u c t u r e ，t h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tc o m p a c ts p i n n i n gd e v i c e s c a nr e d u c et h es p i n n i n gs t a g el e n g t ha n di n c r e a s eg u i d ea n g l e , w h i c hb eb e n e f i c i a lt ot w i s t t r a n s f e r h o w e v e r , i tw i l lg e n e r a t et h ew e a kt w i s ta r e aa n di n c r e a s et h es p i n n i n gs t a g el e n g t h o nt h ee j m12 8 k - s ms p i n n i n gf r a m eb e i n gr e f o r m e d ，t h el o c a t i o ne x p e r i m e n ti sc a r r i e do u t w i t he x i s t i n gs p e c i a lp i p e t h es u p p o r t i n gp e d e s t a lw a sm o d i f i e dw h i c hw i l lm a k et h ea n g l eq c h a n g eb e t w e e nc e n t e rl i n eo fs p e c i a lp i p ea n dt h el i n ef r o mf r o n tr o l l e rc e n t e rt os p e c i a lp i p e c e n t e r w h e nt h ea n g l eae q u a l4 0 0 4 5 05 0 0 a n do t h e rp a r a m e t e r sk e e pc o n s t a n t , t h r e ek i n d so f y a mw i t hd i f f e r e n tf i n e n e s sw a ss p u n t h e n , f u z z yd e c i s i o nw a su s e dt oe v a l u a t et h e c o m p r e h e n s i v ep e r f o r m a n c eo f t h ey a m r e s u l t ss h o wt h ec o m p r e h e n s i v ep e r f o r m a n c ei sb e s t w h e nt h ea n g l eq e q u a l5 0 0 l a t t i c ea p r o ni sa n o t h e rk e yc o m p o n e n to fc o m p a c ts p i n n i n gr e f o r m t h ea i r p e r m e a b i l i t yo fl a t t i c ea p r o ni ss t u d i e di nt h i sp a p e r f i r s t , t h ef u n c t i o na n dp e r f o r m a n c e r e q u i r e m e n tm u s tb eu n d e r s t o o d t h e n , r e l a t i o n s h i pb e t w e e np o r o s i t ya n dt h ed i a m e t e ro f y a mw a sd e d u c e d a c c o r d i n gt ot h ec a l c u l a t i o nf o r m u l ao fa i rp e r m e a b i l i t y , t h er e l a t i o n s h i p b e t w e e np o r o s i t ya n da i rp e r m e a b i l i t yw a sd e d u c e d a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns t a t i c p r e s s u r ea n da i rv e l o c i t yw a so b t a i n e db yu s i n gb e r n o u l l ie q u a t i o n l a s t ，m e s hn u m b e ro f l a t t i c ea p r o na n da i rv e l o c i t ) rw a sd e d u c e d t h e n , t h ep e r f o r m a n c eo fh o m e - m a d ea n d i m p o r t e dl a t t i c ea p r o nw a sc o m p a r e d a tl a s t , s p i n n i n ge x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u tw i t h h o m e - m a d el a t t i c ea p r o no fd i f f e r e n tm e s hn u m b e r t h ee x p e r i m e n tr e s u l t ss h o wt h a tt h e c o m p r e h e n s i v ep e r f o r m a n c eo fy a mw i t hf i n e n e s s2 1 3a n d3 2 5 i sg o o dw h e ns e l e c t i n gt h e l a t t i c ew i t hl o w e rm e s hn u m b e ra n dt h a ts p i n n i n gy a mw i t h4 0 8 ，6 0 sa n d8 0 8s h o u l ds e l e c t h i g h e rm e s hn u m b e r f i n a l l y , t h ec u r r e n ts u c t i o nt u b ew a so p t i m i z e d s p e e d i n gu pd o m e s t i cc o m p a c ts p i n n i n gr e f o r ma n dp r o d u c td e v e l o p m e n tw i l lh a v e p o s i t i v em e a n i n gf o ro u rc o u n t r yt op r o m o t eo u ri n t e r n a t i o n a ls t a t u si nt e x t i l em a r k e t n 江南大学硕士学位论文 k e yw o r d s ：c o m p a c ts p i n n i n g ；c o n d e n s i n gf i e l d ；i n s t a l l a t i o np o i s o n ；l a t t i c ea p r o n ；a i r p e r m e a b i l i t y 1 1 1 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人雀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。 签名： 盏量丛墨 日 期：筮然墨墨兰星 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 许论文被查阅争借阂，可以将学位论文酶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： 童受鱼堑 导烽签名： 日 期： 第一章绪论 第一章绪论 1 1 传统环锭纺纱技术 1 1 1 环锭纺纱技术的优势 在过去的几十年中，所有出现的新型纺纱方法都是围绕提高机器的单产为中心开发 研制。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，但就成纱质量而言，环锭纺纱方法仍具有无可置疑 的领先地位。环锭纺有较长的发展历程，适纺纤维种类多，适纺纱线支数范围广，成纱 捻度均匀，强力高。到目前为止，环锭纺纱被认为是其他纺纱方法生产的产品的一个质 量标准【。 随着生活水平的提高，人们更重视的是产品的质量。因此只在生产速度方面提高远 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。在今后一个时期内环锭纱仍然占优势地位。无数的产品仍然必须用环锭纺纱工 艺纺制的高质量的纱来进行生产加工，特别是高支纱更是如此。 1 1 2 传统环锭纺的缺陷 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【2 1 。 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【3 】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。 1 2 紧密纺技术 紧密纺纱技术的想法来自于传统的环锭纺纱装置，试图获得纱线质量的大幅度提 高。从提出消除纺纱三角区的集聚纺纱工艺方法以来，一些国外纺机制造厂商和研究机 构相继研发各种形式的紧密纺纱技术【4 1 。紧密纺纱技术利用多种形式的集聚装置，将纤 江南大学硕士学位论文 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，这使得所有进入加捻三角区的纤维都尽可能集聚到纱体中，且所有纤维都是平 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，形成毛羽显著减少、强力提高的集聚纺纱线。集聚纱的毛羽显著少、强力高，为后 道工序和开发优质高档面料带来了极好的有利条件【5 1 。 1 2 1 紧密纺的原理 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【6 l ，它已为新一代纱线确立了起点【7 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 i 减小。在环锭纺纱过程中a _ - b i - - b l o ， 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【8 】【9 1 。 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 2 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_ 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【i o j ( ml 一2 ( b ) ) 。 一b l j n 誓b l l望 一 ： 步 l ： ： ! l b 1 = 钳口线 制钳口线 矗) 传统环键纺 伯) 集聚环锭纺 图1 - 1 传统环锭纺( a ) 与紧密纺( b ) 的纺纱三角区结构 f i g 1 - 1t r i a n g l es t r u c t u r eo f t r a d i t i o n a lr i n gs p i n n i n ga n dc o m p a c ts p i n n i n g 2 第一苹绪论 1 2 2 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 1 1 。 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 i 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旺i ( t o y o t a ) 公司r x 2 4 0 n e w 2 e s t 纺纱系统、意大利马佐里( m a r z o l i ) 公司的o l f i l 纺纱系统，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。非气流集聚型的 代表是瑞士r o t o r c r a f t 公司的r o c o s 紧密纺纱装置。 1 2 3 紧密纺技术的发展 ( 1 ) 国外紧密纺技术发展 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【1 2 1 。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 硫盯则应用d e n k e n d o r f 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、均匀度及纱疵、 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 ne l i t e 纺纱系统，德国z i n s c r a 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l o 月第九界中国国际纺织机械展览会 ( c i t m e 2 0 0 4 ) 上，有1 0 个厂家展出了紧密纺纱机，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【”d 6 】。 ( 2 ) 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，其产品已显示 出独特的性能和价格优势。针对紧密纺纱线良好的市场前景，国内的纺机企业拓展多种 途径研制开发这一技术，有关大专院校、科研院所、棉纺生产企业也对此产生了极大的 兴趣，一些相关单位的合作研制工作已取得很大进展。如上海二纺机、浙江日发、上海 江南大学硕士学位论文 纺机研究所、河北天圣、德昌、经纬纺机等。特别是浙江日发r f c s 5 1 0 紧密纺纱机、德 昌雅丽纺系列得到同行的认可。德昌紧密纺纱机于2 0 0 7 年成为拥有自主知识产权的紧密 纺装置大批量出口到国外的国内首家公司。 目前我国研制生产紧密纺的厂商已有不少，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的紧密纺技术仍有疑虑，我国紧密纺技术的研发工作还任 ：l = 一 亘垣延o 1 2 4 紧密纺的优点， ( 1 ) 对于纱线生产【1 1 】 1 7 - 1 9 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。 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 。 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。 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。 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0 5 个配棉等级或l m m 的配棉长度。 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 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。 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。 织前准备：有资料显示，采用紧密纱，整经断头可降低3 0 。提高了整经机效率及 产量减少了人工接头工作量。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。 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 0 , 6 ，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。 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， 4 至二兰笙丝 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 生的强力损失。 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 紧密纺纱线的结构和性能 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。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，纱线截面上的分布比较均匀，这是紧密纺纱最显著的特性【捌。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。 有资料表明【2 1 1 ： ( 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。 ( 3 ) 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。 ( 4 ) 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。 东华大学杨兴等人在对紧密纺技术的研究中表吲2 2 1 ，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。 另外，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 江南大学硕士学位论文 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 比普通环锭纱经络简后毛羽少，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田j 。 1 4 课题研究的意义和目的 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。 因此加快紧密纺国产化改造和产品开发的力度，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。它的推广必为大大增强我国纱线在国际市场的竞争力。 由于纺织业提供大量的纱、布产品给下游产业如针织、印染、色织、家用纺织服装等作 为原料，对下游产业影响极大。因此高质量紧密纺将会对提高服装面料档次、扩大出口、 顶替进口，提升我国纺织行业的整体质量水平具有重要意义，市场前景和推广应用领域 极其广阔，并将在国民经济中发展中起推动作用。为我国纺织业的发展带来生机。 随着气流积聚形式的逐步成熟与完善，它占有着广大市场。吸风组件阻捻的网格圈 集聚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。针对国内外常见的几种网格圈，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。 6 第二章国产紧密纺产业化改造 第二章国产紧密纺产业化改造 环锭细纱机从诞生至今，作为纱线生产的主要纺纱设备，以成熟的工艺技术、稳定 的纺纱质量，一直保持着纺纱生产中最核心、所占比例最大的地位。以转杯纺和喷气纺 为代表的新型纺纱方法提高了机器单产或缩短了工艺路线，但由于成纱结构、质量相对 于环锭纺还存在一定的缺陷，相当部分的高档产品依然必须采用环锭细纱机加工生产 随着最终产品和下游工序对纱线质量的要求越来越高，环锭纺纱机本身也进行了许多改 进，诸如纺纱几何曲线的完善、牵伸系统及相关器材的更新、无机械波罗拉的推出以及 各种自动化装置的配备。尽管这样，环锭纺并不是完美无缺的，特别是纱线表面的毛羽 问题，对色织、针织织物及色织、针织机械的生产效率产生尤为重要的影响【1 1 j 。 国内纱线厂拥有数千万锭环锭细纱机，其中已有部分引进了紧密纺纱的整机或改造 装置，由于引进整机设备成本较高，众多纱线生产企业很难承受，所以很多棉纺企业选 择了紧密纺技术的改造。以适当的改造成本将广泛应用的f a s 0 6 、f a 5 0 7 等f a 系列细纱 机改造为紧密纺细纱机，成为紧密纺技术的发展和普及的方向。 2 1 国内主要的紧密纺技术 紧密纺技术从一面世就受到了多方关注。这一技术是对传统纺纱业的巨大贡献，国 内外越来越多的企业和研究机构作出了积极的回应，并在紧密纺纱的各方面都取得了举 世瞩目的成绩。而今，紧密纺的知名度大幅提升，具体的应用范围逐步地扩大，从溢达、 鲁泰这些国内的大企业在2 0 0 0 年左右最初投产的几万锭，发展到目前一批企业不断跟 进增加，达到几十万锭的能力，甚至喊出几百万锭的目标。国内装置研制和改造趋于成 熟，和市场需求的增加都促使紧密纺技术在中国的发展渐渐进入状态【2 4 】。 2 1 1 德昌纺机 宁波德昌精密纺织机械有限公司是目前国内生产和销售紧密纺装置最多的。德昌的 产品主要有三大系列：雅丽纺系列；亮丽纺系列；洁丽纺系列。 其中洁丽纺适合在原细纱机基础上，保留原有的牵伸系统，增加必要的紧密纺所特有专 件，使其成为紧密纺细纱机，针对各类优质细纱机( f a 5 0 6 、f a l 5 1 8 、d t m l 2 9 、e j m l 6 8 、 e j m l 2 8 等主流机型) ，雅丽纺对吊锭以下、车面以上的牵伸系统进行全部更改，加上必 要的紧密纺专件，成为标准紧密纺牵伸系统，适合新机和旧机改造。 2 1 2 经纬纺机 经纬纺机股份有限公司与德国绪森公司合作生产的j w f l 5 3 0 型紧密纺纱样机最长 为1 0 0 8 锭。该机是在经纬纺机的f 1 5 2 0 型环锭细纱机的基础上，采用了绪森紧密纺技 术而开发研制的紧密纺纱机，紧密纺装置结构与绪森公司相同。 2 1 3 浙江日发 浙江日发纺织机械有限公司的r f c s 5 1 0 型紧密纺纱机，采用最新的机电一体化控 7 江南大学硕士学位论文 制技术；采用异形吸风管与多孔带，平稳光滑地聚集毛羽；多孔带由前罗拉经过桥齿轮 积极传动；锭子分1 0 段自动变速，以均衡纺纱张力，罗拉速度也与之同步变化；牵伸 与钢领板升降传动采用伺服控制；应用瑞士b r a c k e r 高速钢领、钢丝圈；西格林锭带。 2 1 4k j f 紧密纺装置 k j f 紧密纺装置是上海市纺织机械研究所根据国产机型的特点，专门设计的适应改 造的紧密纺装置。该装置改造非常方便，除罗拉座需要更换外，其它均保留，加上供应 商提供的皮辊座组件，负压吸风系统和相应的控制箱即刻成为新型的紧密纺纱机。 2 1 5 凯灵纺机 凯灵纺机开发了“吸风组件阻捻气流负压网格圈集聚型紧密纺纱系统 棉纺、棉麻 纺两套工艺的多种机型细纱机。z j l 2 9 8 型集聚纺环锭细纱机用于生产高强度、毛羽少、 条干均匀度要求高的优质纱线，适用于棉及3 8 m m 以下化纤纯纺或混纺的机织或针织 纱。该机配备了进口牵伸部件和主机变频调速系统，自动巡回吹吸风系统；固定式锭子 安装工艺；集聚管+ 网格圈；采用集中式风压系统，运转平稳，噪音低，电机寿命长， 能耗少，风压均匀稳定。 2 1 6 江阴华方 江阴市华方新技术科研有限公司研制的环锭细纱机改造用h f j a 5 0 6 系列紧密纺装 置主要特点：两种类型的紧密纺装置( 四罗拉网格圈积极传动、三罗拉网格圈消极传动) ： 可供选择的两种紧密纺负压系统( 总风机总风管、小风机分段风管) ；模块化设计，6 锭为一单元体；负压分配系统配置合理，各吸口气流一致性好。 2 2 国产紧密纺产业化改造 2 2 1 紧密纺装置研究 从各个生产紧密纺厂家来看，气流集聚成为紧密纺发展的主流。主要是因为气流集 聚成纱质量好，适合老机的改造，拆装方便。气流集聚紧密纺装置主要是增加了吸风集 聚组件，阻捻传动组件和负压吸风组件。 ( 1 ) 气流集聚组件 气流集聚组件包括异形吸管和网格圈。异形截面吸聚管表面在每个纺纱部位都开有 呈斜向吸气槽，便于纤维的轴向旋转并向纱轴靠拢，其结果使纤维尾端紧贴于纱条上。 吸聚管表面的流线形设计使纱线在前罗拉表面的包围弧完全消失，也就是须条离开牵伸 钳口时受负压的作用被吸附在网格多孔胶圈的狭槽部位并向前输送到握持钳口，再加上 握持胶辊加压很小，使纺纱三角区基本消失，因此，毛羽减少，并提高了可纺性。 ( 2 ) 阻捻传动组件 紧密纺牵伸上罗拉装置是整套紧密纺装置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 8 要三兰旦三茎至望兰些些整堕 是一种成熟的技术，完全能达到国际水平，完全能满足紧密纺的配套要求。因此，这部 分国产化是完全可行的。 囤 囤2 - 1 罗拉盒部件的组成 f i g2 i c 锄p o s i t l o n o f t h er o l l e r b o x e s 罗拉盒部件主要由前胶辊、阻捻胶辊、中间迭轮( 传动件) 、轴承以及罗拉盒外壳所 组成，如图2 1 所示。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使须条产生一定的径向旋转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，纤维在集聚过 程中产生牵伸张力，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，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。 f 3 ) 负压吸风组件 目前国内对环锭细纱机的紧密纺改造中，主要采用两种形式来获得吸风负压。分 段负压管结构，由小型高速电机和风机提供负压。以3 6 锭或2 4 锭为一组。风机在细纱机 车下即集聚管的通风口在下部。队4 8 0 锭算，一台车要1 4 台风机，1 2 个3 6 锭和2 个2 4 锭。 采用大风机。所谓大风机是指整台紧密纺细纱机的负压吸风系统采用一台负压风机 作为集聚风压的能源。大风机明显的标志是在纱架的中央捧列有一条风管，在加高的车 尾箱上部增加了一个风箱，叠加在原机的吸棉风箱上面，而集聚管的通风接口通常由下 部改到了上部，以便与上风管相配合。这种方式的优点是m 机转速降低、排出飞花大大 减少、全机负压差异更小、改造机器的工作量减小。 f 4 、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。目前 紧密纺装置采用的摇架分为：紧密纺专用摇架和环锭纱改造摇架二种。后者对细纱机改 造比较有利，但它改造后对原前，中，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，综合性能比较高。 ( 5 ) 各部件的支撑方式 江南大学硕士学位论文 在传统环锭细纱机的紧密纺改造中，需要在原来的牵伸装置前加装异形吸管。异形 吸管需要定位，吸棉笛管位置也要改变，如何将其固定，各个厂家都选用不同的方式 异形吸管的安装，主要有两种方式，其一更换罗拉座：其二，在细纱机原有罗拉座基础 上加装支撑座。更换罗拉座固定异形吸管稳定性好，但增加了改造成本；而加装支撑座 的方法成本较低，但稳定性相对较差。另外，增加了气流集聚装置后，原来的吸棉管就 不能适应改造的要求，要更换新的吸棉管。这就需要重新设计吸棉管，也要更换支撑方 式。 2 2 2 国产细纱机改造的关键技术 ( 1 ) 紧密纺改造的牵伸元件与国产细纱机的衔接和匹配网： ( 2 )国产细纱机加装负压吸风装置及合理布局； ( 3 ) 传动部件改造，使集聚纱的传动平衡； ( 4 )电气元件的匹配，使其满足生产控制和调整要求。 2 2 3 紧密纺改造的功能结构考虑 紧密纺的技术原理实质上是对前罗拉钳口输出的纤维进行集聚，在凝聚效能、品质 影响、运行稳定性、维护特性和对原机牵伸的影响等方面各有不同，应该进行全面的了 解。在设计改装集聚装置的结构形式时，必须考虑到其对原有牵伸系统的影响：前罗拉 驱动集聚部分的传动负荷对原机前罗拉扭矩增量和运行稳定性的影响；输出皮辊的加压 对牵伸部分加压的影响；前上皮辊传动输出皮辊及网格圈所需摩擦驱动力对前上皮辊运 行稳定性的影响等。在国外厂商中已获成功的整机或成套牵伸部件的改造也不全适用于 国产细纱机的改装。不适当的改造设计有可能造成运行稳定性差和纱线品质下降。另一 个关键问题是如何控制纤维的集聚过程：集聚方式、凝聚时间、凝聚长度和倾斜角度及 进入加捻握持点的距离，纤维集聚时是否同时受到一定的张力，都会影响到紧密纱的产 品性能。另外，不同性状的纤维须条所需的集聚程度是不同的，如何根据各种需要方便 地控制集聚程度是紧密纺获得良好效果的关