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现代纺纱技术及工艺流程 作者：戚朋亚 指导老师：刘健摘要：为了获得具有不同品质的纱线，对于不同的纤维材料，应采取不同的纺纱方法和纺纱系统。纺纱系统的选择，与纤维材料的可纺性能、纤维的利用率、成纱质量及生产成本等都有密切关系。纤维材料的种类是选择纺纱系统的重要依据之一。由于纺纱生产中所用纤维的种类繁多，其纺纱性能差别比较大，所采用的纺纱系统、纺纱机械和加工步骤也不尽相同。在纺纱系统上有棉纺、毛纺、麻纺、绢纺和化学纤维纺纱的区别；在工艺处理上有精梳、普梳和废纺之分。即使是同一种类的纤维，根据纤维的物理性能和成纱结构的不同特点，也需分别应用不同的纺纱设备和加工步骤，组成不同的纺纱生产流程。选用的纺纱机械及其作用和他们之间的组合必须适合加工纤维的性能和成纱用途的要求。 此次，就着重介绍棉纺纺纱系统及其工艺流程。 l 1.前言棉纺生产所用的原料有棉纤维和棉型化纤，其产品有纯棉纱、纯化纤纱和各种混纺纱等。在棉纺纺纱系统中，更具原料品质和成纱质量要求，又分为普梳系统、精梳系统和废纺系统。1.普梳系统：普梳系统在棉纺中应用最广泛，加工的纤维长度在2540m之间，线密度为1.31.7dtex，一般用于纺制粗、中特纱，供制造普通织物，其流程及半制品、成品名称如图1-1所示。2.精梳系统：精梳系统用以纺制高档面纱、特种用纱或棉与化纤混纺纱。纺7.3特以下（80英支以上）的超低特纱。原棉需用长度在37mm以上、线密度在1.2dtex左右的长绒棉。加工棉纤维时，如果对产品品质要求较高，在梳棉之后并条之前，需加入精梳准备和精梳工序，目的是去除一定长度一下的棉纤维和细微杂质，进一步伸直和平行纤维，使成纱结构更加均匀、光洁。精梳系统的流程及半制品、成品名称如图1-2所示。3.废纺系统：在纺纱系统中，不断出现一些废料，如破籽、梳棉抄斩花、粗纱头及回丝。为了充分利用原料、降低成本，可采用废纺系统来加工价格低廉的粗特棉纱。其流程如图1-3所示。l 2.棉纤维的初步加工2.1轧棉2.11.轧棉的主要目的棉花的初步加工通常称为轧棉，又称轧花，目的是通过机械作用，使纤维和棉籽分离，并清除其中一部分杂质和短绒。轧花质量直接影响棉纤维的可纺性能、成纱质量和工厂的经济效益。2.12.轧棉的两个基本要求：（1）.保持纤维原有品质：棉纤维的自然特性如长度、强力、成熟度、色泽等，决。定了其不同的纺纱价值。因此，不同品种、不同等级、不同长度的籽棉，不能混合加工。轧花时要尽量减少纤维的斩断、棉籽的轧碎及短绒大量被轧入皮棉之中，特别是要防止产生索丝和棉结等疵点，以提高原棉的纺纱价值。 （2）.清楚纤维中的杂质：棉花在生产、采摘、整晒等过程中都能带来杂质，尤其是轧花过程中产生的破籽、带纤维籽屑、软籽表皮和不孕籽等，直接影响到纺织成品的质量并增加原料消耗。在籽棉中清除诸如僵棉、小籽棉、虫害棉等杂质，要不在纺纱过程中容易得多。因此要求合理配车，严格管理，清楚纤维中的杂质。2.13.轧花设备 根据轧棉机的工作原理及用途不同，轧棉及可分为皮辊轧棉机和锯齿轧棉机。用皮辊轧棉机加工的原棉被称为皮辊棉，其作用比较缓和，不易轧断纤维，但加工效率低，适合于加工长绒棉、留种棉和成熟度较低的原棉。用锯齿轧棉机加工的原棉被称为锯齿棉，其加工效率较高，由于锯片的转动速递很高，所以容易切断纤维，产生棉结和索丝等疵点，适合加工细绒面和粗绒面。锯齿轧棉机较为先进，在我国已大量使用。l 3.开松和除杂开松与除杂作用的实质，是利用机械和气流的相对作用，对纤维集合体进行扯松、打击、冲击、分割，以破坏纤维之间的横向联系力和纤维与杂质之间的联结力。从而是较大的纤维集合体松解分离成较小的纤维块和纤维束，使集合体的单位体积重量减轻，并相应除去部分杂质。3.1开松开松的方法有两种：撕扯和打击。一般的，撕扯过程作用缓和，主要松解纤维集合体，对纤维的打击和除杂作用不明显；击打则兼有撕扯作用，作用比较强烈，而且会剔除纤维材料中的大部分杂质。3.2除杂根据原料不同，杂质种类也多样。如棉、毛纤维中的织物性杂质，毛纤维中的油脂、羊汗、沙土，丝纤维中的丝胶、油脂等。对脂、汗、胶等粘附性强的杂质，可利用各种化学药剂加以清除；对一般的织物性杂质，可使用机械或气流等方法予以剔除。l 4.梳理 梳理是继纤维经过开松作用后松解纤维集合体的主要工艺，是有大量梳针或锯齿对纤维集合体进行的。通过梳理基本消除纤维间的横向联系，使纤维集合体分离单根纤维状态，逐渐沿纵向建立起纤维首尾相搭的联系，并是纤维相互平行顺直。按梳理作用的侧重点和所达到的不同工艺要求，可分为粗梳和精梳。粗梳为自由梳理，精梳为握持梳理。 粗梳的目的：（1）使纤维束分离成单纤维状态。（2）使纤维初步定向。（3）进一步清除杂质和疵点。（4）使纤维之间进行较细致的均匀混合，最后制成符合一定规格和质量要求的条子。纤维束被被分离成单纤维的程度，同后道工序牵伸过程中纤维的 正常运动、成纱的强力和条干等关系密切。在粗梳毛纺系统中，由于梳理后很少再有清除杂质和疵点的作用，也不再闭合，因此梳理过程中的除杂作用与混合均匀作用，在很大程度上成纱含杂的多少和成纱条干。在精梳纺纱系统中，为了提高产品质量虽然在粗梳以后还要再增加精梳工序，但粗梳的好坏会直接影响到精梳的产质量和制成率。 梳理机按其结构特征主要分为两种形式，即盖板式梳理机和罗拉式梳理机。盖板式梳理机一般用于短纤维纺，如棉纺，棉型化纤纺或混纺；罗拉式梳理机一般用于长纤维纺，如毛纺、麻纺、绢纺及这些纤维与化纤的混纺。精梳的目的（1）排除不符合纺纱要求的过短纤维。因为短纤维的存在会大大影响成纱质量与纺纱性能，是成纱条干不均，表面毛羽多强力低，纺纱断头多。（2）比较彻底的清除条子中的杂质和纤维结粒（棉结、毛粒、棉粒、麻粒等），以减少细纱断头和成纱疵点。（3）利用精梳消除纤维的前后弯钩和纤维束，使纤维成单纤维状态并具有良好的平行伸直度。（4）通过对喂入条的并合用，是各部分原料得到充分混合，制成均匀的精梳条。 精梳机按其作用原理分，主要有直型精梳机（又称周期作用式精梳机）、圆型精梳机（又称连续作用式精梳机）及圆型梳棉机（又称分段作用式精梳机）等类型。l 5牵伸牵伸是将纤维制品由厚变薄或由重变轻或由粗变细的过程，即降低纤维制品线密度的过程。是纺纱过程中的主要作用之一。纤维集合体经过梳理，已经松懈成单纤维状态，并形成连续的须条，但其须条线密度未达到成纱要求，须条中的纤维还存在着弯钩和卷曲，需进一步将须条抽长、拉细，同时改善须条中纤维的伸直平行度。牵伸的实质是在轴向外力作用下，使纤维沿须条轴向做相对运动，从而分布在更长片段上。5.1牵伸的目的：5.11 减少须条截面内的须条根数，使须条变细；5.12 提高须条内纤维的伸直平行度，消除其弯钩；5.13 提高纤维的分辨率. 5.2牵伸的方法及作用原理实现牵伸的方法主要有两种：一是罗拉牵伸，也称机械牵伸；二是气流牵伸。罗拉牵伸是依靠表面速度不同、隔距与纤维长度相当的前后两对罗拉的作用而实现的，它在传统纺纱工艺中的应用十分普遍。气流牵伸是借助气流的作用而实现牵伸，它应用于非传统纺纱工艺。借助于离心力、静电力等的作用也能实现牵伸。此次着重介绍罗拉牵伸。5.21罗拉牵伸（1）实现罗拉牵伸的条件 实现罗拉牵伸必须具备：须条上具有一定距离的两个积极握持点；两积极握持点间应有一定速度差以及握持点上应具有适当的握持力。（2）牵伸倍数 牵伸倍数是表示须条被牵伸程度的指标。在牵伸过程中如无纤维三十，牵伸倍数E可用下式表示：E=L2/L1=W1/W2=Tt1/Tt2式中：L1牵伸前须条的长度，mm L2牵伸后须条的长度，mm W1牵伸前须条的重量，g W2牵伸后须条的重量，g Tt1牵伸前须条的特数，tex Tt2牵伸后须条的特数，texl 6.匀整纺纱过程中，由于纤维原料本身的性能不均匀以及加工过程中牵伸机构对纤维控制的不完善等原因，往往使纺出的纱条在粗细及其它性能方面存在着不匀。为了改善产品及半制品的均匀度，在生产中除了采用完善的牵伸机构和合理的工艺参数外，还需要采用一种方法是纱条的不匀尽量减小，这种 方法即为匀整。匀整贯穿于纺纱的全过程，在梳理以前表现为混合，在梳理以后则表现为并合和自调匀整。匀整的方式很多，就控制和改善不匀的方式来分，可分为人工匀整和自调匀整，人工匀整即并合、配条和配重。6.1人工匀整6.11并合并合即条子的混合，是纺纱中最常用且最简易的匀整方法。并合可以匀整纱条所有的不均，包括粗细不匀和结构不匀。并合的实质是把各跟纱条的很截面沿着长度方向连续叠加，这样可以通过纱条粗细片段之间的随机叠合，达到提高纱条均匀度的目的。在一般纺纱过程中，并合纱条的线密度都是相同的或者接近的，线密度差异过大的纱条一般不采用同时并合，因为牵伸罗拉钳口不能很好的同时控制粗细差异过大的纱条。6.12配条和配重配条和配重是毛纺生产中常用的一种人工匀整方法。6.2自调匀整 众所周知，纱线的质量是织造质量的基础，而纱线的条干均匀度是反映纱线质量的最主要因素。然而，在纺纱半制品和成品中，又总存在着纤维沿纱条长度方向上排列的不均匀状态，即粗细不均，它包含有各种形式的不匀，波形复杂。这种不匀最终会导致成纱强力低、断头率高、均匀度差、品质下降，严重影响织物的质量和外观。所以为了避免这种现象，就需采用自调匀整装置。自调匀整装置是用来控制纱条粗细不均的自动调节装置，是自动控制理论在纺纱过程中的具体运用。其原理就是根据喂入或纺出半制品单位长度（或粗细）差异，自动调节牵伸倍数，从而使纺出的半制品单位长度重量（或粗细）稳定在一定的水平。l 7 .加捻加捻是给松散的纤维须条或数跟单纱加上捻回，使之捻合成单纱或股线，并使制品具有一定的强力、弹性、光泽、手感和花式等。7.1加捻的目的纱线是由短纤维条或长丝束纤维或长丝的整个长度方向或某区段产生摩擦力，使纤维与纤维间或单丝与单丝间相互饱和或缠结后不致松散或滑落，并具有一定物理机械性质（如强度、伸长、弹性等）和外观特征（如光泽、毛羽、手感等），形成适合于织造加工的单根或多股的线性集合体。加捻是使纤维条成为纱线的必要手段。加捻前一般需将散纤维凝聚成纤维条，加捻后可使纤维条的外层纤维向内层挤压产生向心力，从而是须条沿纤维的长度方向获得摩擦力。通过加捻，可将纤维条或长丝束捻合成单纱或有捻丝，可将两个或两个以上的单纱或有捻丝捻合成股线，可将长丝或短纤维包捆在主体纤维上或用粘合剂捻合成具有特殊风格的纱线。7.2加捻的定义须条一端握持，另一端绕自身轴转，即形成捻回。捻回的获得是由于纱条圆柱体的各截面间产生角位移的结果，这是传统纺纱的加捻概念。随着纺织技术的不断发展，现又产生了转杯加捻、涡流加捻、搓捻、缠捻等。因此，需要对加捻给予广泛的定义，即凡是在纺纱过程中，纱条（须条、纱、线、丝）围绕其轴线加以扭转、搓动缠结，使纱条获得捻回、包缠等都称为加捻。加捻既然是成纱的必要手段，那么对加捻手段的要求，一是应使成纱获得最佳的强力、伸长、弹性、外观、光泽、手感等性质，二是要使成纱的结构形态多样化，三是要能提高成纱的加捻速率。总之，加捻手段应能满足保证质量、增加品种和提高劳动生产率三个方面的要求。l 8. 卷绕成形卷绕成形即络筒，是纺纱工艺的最后道工序8.1卷绕目的：目前，纺纱工程分成若干工序，这样，生产过程中必须将各个工序的半成品或成品卷绕成一定形式的卷装，以便于储运和继续加工。8.2卷绕的要求：8.21增大半制品的卷装容量，相应减少更换卷装的次数，有利于提高 劳动生产率。当然，增加卷装