气流在纺织工程中的应用

气流在纺织工程中的应用

随着空气动力学的进展，空气应用的范围越来越大。在纺织领域,气流已广泛应用于纺织工程及非织造工程中的各个生产工序和环节,分别起着辅助和主要作用。随着气流应用技术的不断突破,不仅使现有应用气流的纺织设备和测试仪器得以不断更新,而且还不断有大量基于该技术的新型纺织设备和测试仪器应运而生。另外,气流也广泛用于保持清洁和净化纺织生产环境。11.1混棉机之间的物料转移气流的输送作用一般是在管道中实现的。当气流在管道的不同位置存在压力差时就会形成气流力,气流力的作用则会迫使纤维原料运动。纺织上气流对原料的输送主要发生在各单机之间,使原料从一台机器向另一台机器转移(如清梳联合机各机台之间)。用气流的作用来分配原料主要是由于单机台间产量不一致,当一台机和多台机相衔接时就需要进行物料的分配,这方面应用气流的一个典型例子是配棉器(如开棉机和清棉机之间);有时,同一机台内部也需要物料的分配,如多仓混棉机的各仓之间。在对原料进行开松除杂时,主要是利用机械力的作用,但还要通过控制气流的辅助作用(如打手室和车肚气流及刺辊、锡林、道夫周围的气流),来提高开松、除杂的效率,并降低纤维的损伤。1.2喷气织机的发展趋势近几十年来,出现了许多新型的纺纱方法,其中一些利用了气流的作用在新型织造设备中,随着喷气引纬技术的突破,喷气织机以其高引纬率等优良性能有逐步取代喷水织机、剑杆织机和片梭织机而成为新型织机发展主流的趋势。喷气织机的引纬原理是利用主喷嘴和辅助喷嘴的高速气流(射流)将纬纱引过梭口,即以气流代替其它纬纱载体来实现引纬运动。1.3空气捻接器。利用气流的作用来制造空气捻接器,这充纺织机械上的自动清洁装置,如细纱机上的巡回式吹吸清洁器,车间里的吸落棉装置,络筒机上的空气捻接器等,都是利用气流的作用来完成的。细纱断头吸棉排风、新型纺纱工艺排风都需经过除尘装置的过滤,这也是利用了气流的作用。1.4试验织物的方法利用气流作用对纤维进行测试的仪器有气流式纤维细度测定仪、气体容积法纤维密度仪等;对织物进行测试的仪器有气压式织物顶破试验机、织物透气仪等;对工艺条件进行测试的仪器有喷气织机气流测试仪等。2从聚合物至成网非织造技术是纺织工业中的一种很有发展潜力的新兴技术,它集化工、造纸、塑料及纺织于一身,以持续高速的发展势头前进。非织造技术按成网方法可分为:干法成网、聚合物挤出法成网、湿法成网。干法非织造布一般要经过纤维的准备、铺置成网,加固或粘合三个工序。纤维的准备工序与传统纺织工序(如开、清棉工序)类似,故气流在这些工序中的应用不再赘述。在成网工序中,气流的主要应用在于气流成网工艺,即纤维在离心力和气流力的共同作用下从锡林上分离掉,然后由气流均匀输送,凝聚在成网帘(或尘笼)上,形成纤网。在聚合物挤出成网的纺粘法(也称纺丝成网法)和熔喷法工艺中,气流则起拉伸的作用。熔喷的工艺原理如图1所示,熔融的高聚物从喷丝头挤出后,经高速、高压的热空气拉伸细化成微细短纤维,牵伸细化的微细纤维凝聚在成网帘或滚筒上同时依靠热粘合或自身粘合固结成网。熔喷技术与纺粘技术的主要区别是,后者需通过骤冷的空气对挤出的熔体细丝进行冷却,使细丝在冷却过程中受到拉伸气流的拉伸作用,形成连续长丝,铺放到成网帘上,而熔喷法形成的是短纤维网。在纺粘工艺中,为了防止纤维的相互粘连必须采用分丝措施,其所用方法之一就是采用气流分丝法,即让用来拉伸长丝的高压气流通过一定形状的管道产生空气动力学效应使长丝分离。对于湿法成网和化学粘合法成网的非织造布(或对非织造布后整理)都必须经过热处理加工,此过程中空气流作为传热媒介,将热转移至纤维网上,使水分蒸发,或者使粘合剂(或粘合纤维)产生粘合作用固结纤网,或者使纤网收缩定型。33.1紧密纺环锭纱系统的应用状况近年来国际上一些纺织机械公司,如德国绪森、青泽和瑞士立达公司等纷纷研制推出了新的纺纱技术:紧密纺,其成纱称为紧密纱或聚集纱。这一新的纺纱技术以其成纱质量好、适纺能力强、本工序及后道工序生产能力高、经济效益好而倍受纺织行业各界人士关注。预计到2006年,西欧将用紧密纺系统全部代替现有的普通环锭纱系统。美国、日本等发达国家也正积极就此技术研发。我国上海第二纺织机械厂已开始研制生产紧密纺环锭纱的凝聚系统。尽管各厂家的紧密纺系统的设备不同,但其基本原理是相同的。即在普通环锭纺的基础上增加了吸风装置,也就是引进了气流的作用。瑞士立达Com4紧密纺技术用带孔的滚筒取代前牵伸罗拉;德国绪森公司的Elite装置在3对普通罗拉前加一皮圈,皮圈的下面是异形吸风管,其上套着带有无数微孔的皮圈;青泽公司的compACT美国新近研制了一种气流纺短纤纱细纱机3.2物后整理工艺通过后整理可改善织物的物理机械性能,从而更好地满足人们的需求。传统的织物后整理方法有水洗、砂洗、石磨洗等。利用高压气流对织物坯布进行反复喷射处理是织物后整理技术的一种尝试及创新。据资料介绍,经过气流喷射整理过的纯棉坯布,其透气性、悬垂性、柔软性及手感均有所改善,但织物的强度有所降低。3.3毛羽的织物特性纱线的毛羽不仅恶化纱线条干均匀度,增加表面摩擦系数,还会降低浆纱、机织、针织的效率。另外,纱的毛羽使得织物易于起球,影响织物的外观;印染中的色差问题部分也是出于毛羽。多年以来,针对如何减少纱线毛羽这一问题,人们进行了专门研究,提出了多种有效的减少纱线毛羽的方法,如精梳、烧毛、增加纱线捻度、加装吸嘴或喷嘴等。而加装吸嘴或喷嘴则是一个颇为有效的方法4加强密度对纤网强力的提高熔喷非织造技术是制造微细纤维非织造材料的一种方法。其产品的直径仅为1～10μm,最细可达0.5μm,是优良的过滤材料,但纤网强力较低。为了进一步降低纤维的细度或提高纤网的强力,研究人员从各方面进行了理论分析和实验研究。利用脉动气流便是一种很好的方法。所谓脉动气流就是流速随时间变化的气流。Manoi和Shambaugh在熔喷过程中加入了脉动气流(使纤维的振动与脉动气流的振动产生某种共振作用),结果表明,利用脉动气流与单纯利用主喷射气流相比,制得的纤维直径要细5%～40%,并且还能节约生产成本5利用高压空气射流加固纤网对纤网进行加固的方法有粘合法、针刺法、缝编法、水刺法。其中水刺法是利用高压集束水流对纤网进行喷射,纤维受到不同方向射流(直射、反射、折射)的作用而相互纠缠,从而使纤网得到加固。水流与气流同属于流体,都能对物体产生力的作用,既然水流可以对纤网加固,那么可否利用高压空气射流对纤网进行加固呢?对于这一问题,笔者仅是一种设想,目前国内外均未见相关的报道。如若能实现利用高压空气射流对纤网进行加固,那么与水刺法相比,其经济性是显而易见的。因为采用水刺法,不仅要耗费大量的水资源,而且太大的湿度对机械设备及工人的健康都不利。再者,对水刺后的产品需进行烘燥,这不仅增加了工序,而且浪费能源。而利用最经济的气流加固纤网则免去了这些周折,并可大大节约能源。6加强技术创新基于气流特殊的性质,其在纺织业中得到了日益广泛的应用。但是,气流在纺织方面的新应用,国内自行研发的内容还较少。应当在引进国外先进设备、技术的同时加大创新力度,积极开发