纺纱集束理论的研究与探讨

1、纺纱集束理论的研究与探讨欧怀林（湖北恩施清河纺织有限公司）摘要：通过对纺纱过程中纤维集束的研究和探讨，指出纤维集束 过程对纱线质量的影响，提出改善集束条件及通过调整工艺、改进设 备部件、改善集束过程从而达到提高成纱质量和设备运转效率的目 的。关键词：集束；纤维；牵伸；质量；纱疵0.前言：长期以来，人们在对纺纱理论的研究上，侧重于牵伸、梳理、加 捻、并合等方面的研究，使得纺织厂在上述方面的工作有了很大进步。 从质量上来看，目前有一定基础水平的纺织厂，对条干、棉结控制得 较好。而对纱疵、毛羽等方面的问题，很多厂都显得力不从心，水平 不高。笔者通过大量的研究和试验表明，纤维在纺纱过程中的集束对 成纱

2、质量（特别是纱疵、毛羽）有着明显的影响。纵观我国所有的纺 纱教科书和纺织论文，笔者发现，对纺纱集束理论的研究与探讨甚少。 为此，推出此文章的目的，在于呼吁从事纺纱研究的同志，关注纺纱 集束理论的研究与探讨，从而达到提高我国纺纱设备水平和纱线质量 的目的。1、 纤维集束过程的分析：1. 1纤维的集束是纤维在纺纱过程中被牵伸抽长拉细纺制到规定的号数必然出现和经历的一个过程。集束的过程实质上是棉网或须条在牵伸和集束装置的作用下由宽变窄向内集聚以达到需要的卷 装或纱线形态的过程。1. 2纤维集束过程的分析：如图：1为罗拉（皮楹）钳口线（即集束 开始点）。2为集束后的钳口线（即集束 终了点）。a为开始集

3、束时的宽度，在 这里我们将其定义为网幅。b为集束后 的须条宽度，为研究方便起见，我们先将b视为一个点，这样棉网的集 束形态为一个三角形。h为集束区长度，a我们定义为集束角。为了 方便研究集束区内纤维的相对运动情况，我们选取三束纤维进行分 析，其中3为右边缘纤维，4为集束中心纤维，5为左边缘纤维。从 上图可以看出，从罗拉钳口线1同时输出的纤维到达集束后的钳口线 2将是不同时的（将钳口 1下的纤维染色做出记号，其集束后记号点 将发生移距变化），因此纤维在集束的过程中将产生内部的牵伸变化, 我们将这种牵伸称为集束牵伸。这种牵伸对半制品的定量不会造成影 响（因在内部产生集束牵伸的同时，同时产生凝聚，二

4、者是相互平衡 的），但其内部结构将产生一定的变化。因此，有必要进一步深入分 析。设集束后须条的出条速度为v,中心纤维4与出条速度是等速的, 而偏离中心任何一点的纤维（为方便起见，取边缘处纤维c研究）由 输出罗拉传递给它的出条速度v将分解为水平方向的vi和竖直方向的v2,v1=v sina, vi在集束区使得两边纤维向中心集聚，起到集束的作用，v2=vcosa ,v2v，从而使得在集束的过程中纤维之间 产生牵伸，其牵伸倍数e集=v/v2=l/cosa.从上式可以看出，集束区 内横向各点处的纤维通过集束过程后均要产生不同程度的牵伸，这种 纤维内部的牵伸变化将影响其内部结构的均匀性和稳定性。考虑到纤

5、维集束后的实际宽度b,纤维束宽度由a经集束后集束 到宽度b,在这里，我们将a/b定义为集束比。a值增大，a将增大, 从而造成e集增大。而b值的增减则刚好同ex值增减相反。1、3结论：1、3、1纤维在集束过程中，其纤维内部之间必将产生集束牵伸, 其牵伸倍数e集=l/cosa;1、3、2集束比越大，e集越大，其集束对纤维内部结构的均匀 性和稳定性的影响增大，这种影响将直接造成纱疵增加，毛羽增加， 条干恶化；1、3、3改善集束条件的要求：一是控制网幅a使集束比尽可能 小，从而减小e集；二是控制集束三角区的形态，力求稳定对称；三 是合理安排和分配集束区工艺，以达到减少纱疵、毛羽，改善条干的 目的。2、

6、纺纱过程中各工序集束工艺和设备改进之研究：在纺纱过程中，梳棉、并条、粗纱、细纱各工序都将产生集束 作用，尤其是并、粗、细三工序集束过程对纺纱质量的影响甚大，因 此我们将重点研究上述三工序。2、1并条工序:2、1、1并条工序由于出条速度高，纤维为网状结构，抱合力差, 对气流和温湿度影响反映很敏感。因此，并条工序是极易产生纱疵的 工序，高速状况下的纱疵多也是制约并条机纺纱速度提高的主要原因 之一。所以并条工序的集束研究应以减少纱疵为重点。2、1、2根据纤维集束理论，并条机进行机械和工艺调整时应做 到以下几个方面。a、并合数以6根为宜，这样网幅较窄，有利于集束。我们在 t/cj65/35 13tex

7、品种上试验,末并并合数由8根改为6根，偶发性 纱疵10万米可减少2一3个；b、以集束喇叭口为中心，从机后开始条子排列必须对称并逐渐 收缩，使得从前罗拉输出的棉网经集束后形成均匀对称，网幅较小的 三角形；c、网幅的调整遵循在牵伸区内纤维紧密相连又不相互重叠的原 则，调整合适。2、1、3建议主机厂对设备进行以下改进，以利于稳定质量，适 应高速：a、在牵伸区内先对棉网进行一次适当的集束，使前罗拉输出的 棉网网幅合适，抱合紧密，然后再经集束器第二次集束，其效果会优 于目前大多采用的一次性集束方式，有利于高速状态下的纱疵稳定。 笔者经过大量试验，国产并条机目前纺cj品种速度不能大于300米/ 分，纺t/

8、cj品种速度不能大于330米/分，纺普梳品种速度不能大于350米/分，其主要原因就是高速后因集束不好产生大量纱疵；b、将牵伸区的罗拉表面的来丝设计为以中点对称的人字齿形， 该种齿形将有利于纤维集束（力学原理分析略），或者是一左一右地 改变每根罗拉的表面齿形旋向，使得纤维不断向中心主动集束；c、根据集束理论，进一步优化集束器的断面尺寸。2、2粗纱工序：2、2、1粗纱工序集束的主要任务是纺制出纱条光洁紧密，条干 均匀，无机械波欠伸波，成形良好的粗纱，为细纱纺纱打下良好的基 础。2、2、2正确的粗纱集束工艺应为：粗纱捻系数偏大掌握，纺纱 张力适当偏大掌握（特别是有效发挥假捻器的作用）。使纱条光洁紧

9、密、成型好，有助于细纱牵伸集束，减少毛羽；后喇叭口、中区集合 器、前区集合器必须处在与罗拉垂直的同一直线上，不允许有歪斜， 这样有助于集束区内纤维均匀集束；喇叭口、集合器的口径选择必须 与须条定量相适应（口径太大对须条无压缩作用，口径太小须条穿过 喇叭口后扩散较大，同时不利于牵伸及产生挂堵形成纱疵），特别是 前区集合器口径选择不当将产生牵伸波。2、2、3新型悬锭粗纱机（如fa458型、fa421型及fa416型等） 的牵伸形式均为四罗拉双短胶圈牵伸。同三罗拉双短胶圈牵伸的粗纱 机相比，仅在前区增加了一个弹性牵伸的整理区。然而，仅仅是这一 点改变，粗纱质量有了很大提高。粗纱四罗拉牵伸与三罗拉牵伸

10、相比, 最大的特点是粗纱光洁，毛羽少。究其原因，由于主牵伸区牵伸倍数 较大，纤维运动剧烈，在主牵伸区采用集合器集束后，纤维的头、尾 端因变速原因，已被集束的纤维在进入前钳口准备加捻时很多又重新 脱离纱体而造成毛羽；而由于整理区为弹性牵伸，纤维的排列基本不 再产生变化，此时的集束能有效控制纤维，使得须条在加捻前保持良 好的结构，从而成纱毛羽大幅度减少。2、3细纱工序：2、3、1细纱工序是纱线形成毛羽的关键工序。在以前的理论和 实践中，我们总是从加捻三角区及加捻的过程对毛羽进行分析，而对 加捻前对纤维的集束整理分析不够。紧密纺的出现，从实践上解决了 环锭纺减少毛羽的问题，但从理论上尚未形成一套完整

11、的体系。同时, 紧密纺繁复的机构、昂贵的价格，给纺纱厂也带来管理的麻烦和成本 的负担，可谓是“几多欢喜几多忧2、3、2紧密纺纱提出的“牵伸区不集束，集束区不牵伸”的观 点，解决了减少纱线毛羽正确处理牵伸和集束的关系问题，应该说是 一次理论的创新。环锭纺前区装和不装集合器纱线的毛羽相差很大， 但即使加装集合器，成纱毛羽仍不理想，其原因还是因为主牵伸区牵 伸倍数较大，纤维运动剧烈，在主牵伸区采用集合器集束后，纤维的 头尾端因变速原因，已被集束的纤维在进入前钳口准备加捻时很多又 脱离纱体而造成毛羽。同时由于集束产生的集束牵伸对条干有恶化作 用,所以前区加装集合器后成纱条干cv%将恶化0. 1一03（

12、正常状态）。 这也是目前大粗纱定量、大细纱牵伸的高效工艺对纱线毛羽不能很好 的解决的主要原因。但“牵伸区不集束，集束区不牵伸”的观点有失 偏妥之处：一是须条之间如果存在抱合力（如粗纱），在受到牵伸被 抽长拉细的过程中肯定出现集束现象；二是为了更好的集束（如并条） 在牵伸区给予适当的集束反而对质量会有所提高；三是在集束区给予 一定的牵伸有利于纤维在加捻前进一步伸直从而改善毛羽。但这个观 揭示了我们在处理集束和牵伸这对矛盾时一个基本的规律。处理好这 一对矛盾，尚有待在实践中进一步探索。2、3、3传统的环锭纺细纱机后区为整理区，前区为主牵伸区， 纤维经过大牵伸倍数的主牵伸区后集束加捻，所以纱线不能获

13、得良好 的毛羽状态。而紧密纺正是因为纤维在加捻前有一个良好的整理和控 制区，使得纱线毛羽明显改善。随着粗纱设备的进步和粗纱质量的改 善，喂入细纱后区的粗纱纤维已充分平行，我们是否可考虑将传统细 纱机的牵伸型式进行一下反向思维呢？即将细纱的后区作为主牵伸 区，前区作为整理区。建立在这种思维模式和集束理论的基础上，特 提出以下三种假说，需进一步在实践中验证：假说一：提高细纱的后牵伸倍数（如后区采用双短皮圈或附加牵 伸元件），这样将成倍减小前区牵伸倍数。前区牵伸倍数减小，将有 利于纤维的整理和集束，从而达到改善毛羽的效果。同时该种形式有 助于细纱大牵伸倍数的合理实现，结构简单易行，应当成为我国国产

14、细纱机研发的方向。假说二：直接将细纱的后区变为主牵伸区，前区为整理区。该种 方案实现的关键是要考虑纤维在前区整理区的截面根数问题（根数少 较难控制），亦即前区整理区必须具备一定的牵伸倍数，必须设置新 的牵伸控制元件（用皮圈牵伸不适宜，因中皮圈的回转速度将增加很 多）假说三：将三罗拉皮圈牵伸形式改为四罗拉皮圈牵伸形式，即增 加一个集束整理区，同时设计新型集棉装置，以改善毛羽（相关内容 参见作者在“2007中国纱线质量暨新产品开发技术论坛文集”中论 丈o3、结束语：3、1纤维在集束过程中，其纤维内部之间必将产生集束牵伸， 其牵伸倍数e集=l/cosa.集束牵伸不当将造成纱疵增加，毛羽增加， 条干恶化；3、2并条工序的集束状况将直接对纱疵造成影响