基于環(huán)錠紡加捻三角區(qū)的聚合紡毛羽消除方法

基于環(huán)錠紡加捻三角區(qū)的聚合紡毛羽消除方法

近年來，德國的suesen公司（其產(chǎn)品是雅瑟霍夫紡織線）、ziner（其產(chǎn)品是雅修紡織線）、m.a.l.s.瑞典公司（其產(chǎn)品是com4kamosgol）和美國的itv公司相繼開發(fā)。集聚紡的研究在國內(nèi)剛剛起步。與傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗相比,集聚紗具有優(yōu)良的成紗品質(zhì),在激烈的市場競爭中具有較強的競爭力。為了占據(jù)國內(nèi)外紡織市場,尤其是在我國進(jìn)入WTO之后,為了迎接新機(jī)遇的挑戰(zhàn),開發(fā)研制國內(nèi)的集聚紡紗系統(tǒng)已刻不容緩。1加捻三角區(qū)的寬度環(huán)錠紗的質(zhì)量及紗線結(jié)構(gòu)主要取決于牽伸和加捻卷繞兩個系統(tǒng)。在主牽伸區(qū),須條被牽伸至所要求的支數(shù),須條內(nèi)部的聯(lián)系力已大為降低,所以各根纖維抵達(dá)前鉗口時已成自由狀態(tài)。這些纖維離開前鉗口后,即被加捻成紗。紗線形成的區(qū)域為加捻三角區(qū)。圖1是牽伸系統(tǒng)輸出末端的示意圖,喂入的纖維經(jīng)過牽伸系統(tǒng)到達(dá)輸出握持線以前,其分布寬度為B。B的大小取決于多種因素,如紗線的特數(shù)、粗紗的捻度、牽伸倍數(shù)。特別是牽伸倍數(shù)的影響很大,牽伸倍數(shù)越大,則在同樣紗線特數(shù),即同樣纖維根數(shù)條件下,B就越大。在紗線的特數(shù)和伸長不變時,加捻三角區(qū)的寬度b主要取決于紡紗張力P。試驗表明b與P成反比關(guān)系,P越大,b就越小。Δ=B-b,Δ>0。由于Δ>0,因此加捻三角區(qū)不可能聚攏喂給的所有纖維。許多邊緣纖維或者丟失掉,或者以某種方式附著在紗線上不完全受控制,或者捻合到紗線中。傳統(tǒng)環(huán)錠紗的結(jié)構(gòu)并不像一般所認(rèn)為的那樣理想。環(huán)錠紗性能的好壞遠(yuǎn)不能忽略這些邊緣纖維,邊緣纖維對紗線強力貢獻(xiàn)很小或者沒有貢獻(xiàn),而且影響紗線的條干。加捻時纖維受縱向的張力。加捻三角區(qū)外側(cè)的纖維所受張力最大,中央的纖維所受張力最小,成紗受拉伸負(fù)荷時預(yù)加張力最大的單纖維將首先斷裂。紗線斷裂的不同時性導(dǎo)致紗的總強力低于截面內(nèi)單根纖維強力的總和。1062紗線將且納入加捻三角區(qū)的,線上線下將結(jié)合起來針對傳統(tǒng)環(huán)錠紡工藝的缺陷,ErnstFehrer博士于1988年2月提出了集聚紡紗工藝,其目的是消除加捻三角區(qū)。研究證明:(1)喂入細(xì)紗機(jī)的粗紗捻度能將纖維從側(cè)向握持在一起,這種集合效應(yīng)利于紗線的形成,在主牽伸區(qū)粗紗捻度已解開,故其集合作用仍不足以使所有纖維都完全可靠地被加捻三角區(qū)抓住。(2)皮圈與前羅拉之間加裝集合器,將須條從側(cè)面加以壓縮,也可以得到集合效果;但集合器必須安裝在主牽伸區(qū)內(nèi),而纖維與集合器之間的摩擦力又會干擾牽伸過程。寬度大的集合器集合作用不足;寬度小的集合器又要明顯地干擾牽伸過程,降低紗線條干質(zhì)量。(3)采用空氣動力集合是解決須條集合問題最理想的方法。這種方法的集合作用是使用柔和的空氣為動力,在牽伸過程之后紗線成形之前進(jìn)行。如圖2所示,須條到達(dá)加捻三角區(qū)時已變得非常狹窄,B=b,Δ值降到0,加捻三角區(qū)消失。實際上,這種理想的集聚紗建立了一種新的標(biāo)準(zhǔn):在紗線中,所有纖維之間相互平行排列而且均勻集聚在一起,每根纖維都對紗線的性能作出貢獻(xiàn)。3別非織造法原理在1999年的ITMA上,展出了4種不同類型的集聚紡紗設(shè)備,相應(yīng)的公司分別是:Rieter(Fehrer原理)公司;Zinser(Denkendorf原理)公司;M.A.L(Denkendorf原理)公司;Suessen(Artzt.P原理)公司;圖3、4、5表示4種類型集聚紡纖維束的集聚。3.1a型聚合紡的特點紡紗過程如圖6所示,纖維的集聚在三羅拉長短皮圈牽伸系統(tǒng)的前面。牽伸系統(tǒng)中的前羅拉被一個帶孔的鋼制滾筒羅拉(其表面約有80孔/cm2)所代替。滾筒羅拉繞一固定圓筒回轉(zhuǎn),固定圓筒對應(yīng)集聚區(qū)處開有傾斜狹槽,圓筒里面裝有一個能產(chǎn)生空氣負(fù)壓的抽氣系統(tǒng),氣流從外面被吸入。從牽伸系統(tǒng)握持線出來的纖維被穩(wěn)穩(wěn)地吸附、集聚在滾筒羅拉的表面并以滾筒羅拉圓周速度運動。第二個加壓皮輥也壓在滾筒羅拉上,其鉗口握持并輸出被集聚的須條到紡紗段,加捻三角區(qū)消失。集聚過程如圖3所示。A型集聚紡具有下列特點(如圖6所示):(1)31至32區(qū)域內(nèi)滾筒羅拉借助空氣負(fù)壓對纖維進(jìn)行集聚;(2)可紡纖維的最短長度即皮圈控制鉗口線R到前羅拉鉗口線3-31之間的距離,受到滾筒羅拉直徑的限制;(3)單纖維必須有一定的剛度以防過多的纖維在集聚過程中被吸風(fēng)吸走;(4)由于加壓皮輥31和32由滾筒羅拉驅(qū)動,在3-31和3-32之間的須條沒有張力牽伸;(5)吸風(fēng)槽和須條運動方向成一傾斜角度,這樣被集聚的須條可以繞其自身軸線轉(zhuǎn)動,從而保證纖維頭端完全卷入須條;(6)集聚作用直抵輸出羅拉鉗口線,加捻三角區(qū)可減至最小。3.2b型聚酯纖維須條聚合紗的制備集聚區(qū)由一對輸出羅拉、帶有孔眼的皮圈、皮圈架及一對前羅拉所組成。皮圈圍繞輸出上羅拉及皮圈架(beltcage)回轉(zhuǎn)。皮圈架向下的一面開有直槽,皮圈架內(nèi)裝有吸管,產(chǎn)生空氣負(fù)壓(真空度為1960～2156Pa)。對應(yīng)皮圈架直槽的皮圈在向下的一面托持著須條,外面的空氣穿過纖維須叢及皮圈的孔眼被吸入吸管內(nèi),從而使纖維緊緊地貼附在皮圈上被集聚起來。集聚過程如圖4所示。當(dāng)集聚的須條被加捻成紗線時,加捻三角區(qū)消失。B型集聚紡具有下列特點(如圖7所示):(1)H1～H2之間,具有孔眼的皮圈,借助氣流的負(fù)壓對須條進(jìn)行集聚;(2)集聚紡的牽伸、集聚裝置符合目前的標(biāo)準(zhǔn),對可加工的纖維沒有任何限制;(3)加捻三角區(qū)沒有減小到最理想的程度,因為在H2與4-41鉗口線之間的區(qū)域,已集聚的須條又重新失去了束縛,從而失去一部分先前已集聚的效果,纖維越短,不理想的加捻三角區(qū)就越嚴(yán)重;(4)吸風(fēng)槽不能和須條前進(jìn)的方向成一傾斜角度,集聚時須條不能繞其自身軸線回轉(zhuǎn),纖維頭端不能完全嵌入須條內(nèi),從而影響成紗的毛羽;(5)在鉗口線3-31與4-41之間,可對須條施以張力牽伸。3.3網(wǎng)格狀龍帶的u2004如圖8所示,原有環(huán)錠紡紗機(jī)牽伸裝置的尺寸和工藝部件保持不變,在前羅拉前方增加了一套集聚裝置。集聚裝置由異形截面吸管、網(wǎng)格狀龍帶(其上的孔數(shù)≥3000孔/cm2)和輸出加壓皮輥組成。對應(yīng)每個紗位的吸管上部開一狹槽,狹槽長度與須條和網(wǎng)格狀龍帶的接觸長度相對應(yīng),并在橫向呈一定的傾斜角度。網(wǎng)格狀龍帶套在吸管外面,受輸出加壓皮輥的摩擦傳動。前羅拉加壓皮輥和輸出加壓皮輥都帶有小齒圈,通過過橋齒輪連接,組合在一起成為套件,前羅拉加壓皮輥傳動輸出加壓皮輥,再傳動網(wǎng)格狀龍帶。輸出加壓皮輥與網(wǎng)格狀龍帶之間的摩擦因數(shù)比網(wǎng)格狀龍帶與異形吸管之間的摩擦因數(shù)高約10倍以上,以保證所有網(wǎng)格狀龍帶以同樣的速度運行。異形吸管有極耐磨的涂層。異形吸管內(nèi)部處于負(fù)壓狀態(tài)。當(dāng)須條離開前羅拉鉗口時,受空氣負(fù)壓作用被吸附在相應(yīng)于斜槽部位的網(wǎng)格狀龍帶上并向前移動至輸出加壓皮輥鉗口線。狹槽區(qū)域內(nèi)的纖維在負(fù)壓作用下集聚在一起。輸出皮輥直徑比前羅拉加壓皮輥稍大一點,目的是在集聚過程中同時產(chǎn)生縱向張力,將彎曲的纖維拉直以保證須條最佳的集聚效果。狹槽與須條前進(jìn)的方向有一定的傾斜角度,須條移動時受到吸風(fēng)的橫向力而繞其自身軸線回轉(zhuǎn)從而使纖維尾端緊貼于紗條上。集聚過程如圖5所示。對于不同原料和不同粗細(xì)的紗線可用不同狹槽長度和傾斜角度的吸管(通常配有6個不同傾角的吸管),以達(dá)到最佳的運行條件。網(wǎng)格狀龍帶采用極為耐磨的材料制成,其微孔有不同的規(guī)格,適用粗細(xì)不同的紗支。C型集聚紡具有下列特點(如圖8所示):(1)在異形吸管的S1～S4區(qū)域,網(wǎng)格狀龍帶G借助空氣負(fù)壓對須條進(jìn)行集聚;(2)牽伸、集聚裝置符合目前的標(biāo)準(zhǔn),對可加工的纖維沒有任何限制;(3)由于集聚效果直達(dá)輸出加壓皮輥鉗口線S4,加捻三角區(qū)可減至最小;(4)在鉗口線3-31和S4之間的集聚區(qū)內(nèi),張力牽伸使纖維獲得適當(dāng)?shù)纳熘迸c平行取向,利于加捻三角區(qū)的消除;(5)異形吸管上的傾斜狹槽能夠保證集聚區(qū)內(nèi)的須條繞其自身軸線回轉(zhuǎn),使纖維頭端完全嵌入須條內(nèi)。3.43兩種聚紡比較3種集聚紡比較見表1。4粗紗導(dǎo)紗系統(tǒng)集聚紡在實現(xiàn)消除加捻三角區(qū)的同時,還必須滿足以下技術(shù)要求:(1)適紡各種纖維;(2)不能惡化紗線條干;(4)每個紡紗部位都有均勻、可靠的集聚;(5)皮輥殼和皮圈等磨損小,即粗紗導(dǎo)紗系統(tǒng)的往復(fù)動程盡可能大;(6)鋼絲圈有足夠長的使用壽命(可使用陶瓷鋼領(lǐng));(7)集聚單元中牽伸的精確控制。5集聚紗的特性(1)集聚紗的結(jié)構(gòu)優(yōu)于傳統(tǒng)的環(huán)錠紗。從圖9可以看出傳統(tǒng)環(huán)錠紗結(jié)構(gòu)優(yōu)于轉(zhuǎn)杯紗和噴氣紗,而集聚紗又優(yōu)于傳統(tǒng)環(huán)錠紗。紗線的基本毛羽長度一般為1～2mm,它影響織物的風(fēng)格及手感;有害的毛羽長度為3mm以上,它不利于后道工序的加工。集聚紗毛羽少,纖維明顯平行、伸直排列,加螺旋形輕捻時其截面呈圓形。良好的纖維集聚和均勻的纖維排列使纖維得到充分的利用。與其他紡紗系統(tǒng)所加工的紗線相比,集聚紗線的強度和伸長提高了15%。在傳統(tǒng)的環(huán)錠紡紗中,加捻三角區(qū)的強力比有捻紗段低40%,大多數(shù)斷頭發(fā)生在加捻三角區(qū),即在強度最薄弱的區(qū)域;由于消除了加捻三角區(qū),和傳統(tǒng)的環(huán)錠紗相比,集聚紗的斷頭率可降低50%。(2)集聚紗在卷繞方面的優(yōu)點。傳統(tǒng)環(huán)錠紡在高速卷繞過程中,毛羽、棉結(jié)和纖維粉塵提高了大約30%。集聚紗具有較高的軸向耐磨性能,結(jié)果疵點僅增加了10%。含塵量顯著降低。較高的紗線清潔度改善了機(jī)織物和針織物的清潔度,織物具有較好的光澤及強力。(3)集聚紗在合股上的優(yōu)勢。在傳統(tǒng)的股線結(jié)構(gòu)中,原紗的捻度要減小到很小的維持值,原紗的捻度越高,合股時所加捻度也就越高。如果集聚紗與環(huán)錠紗強度一樣,但少了20%～25%的捻回,合股所加捻度也可相應(yīng)減少,合股成本可以降低。在特定的場合,當(dāng)集聚紗強度足夠高時,用單股集聚紗來代替合股紗可以降低成本。(4)集聚紗在上漿方面的優(yōu)勢。在織機(jī)上,為了提高紗線的光潔度和經(jīng)向耐磨能力以及減少粉塵釋放等,約14%的經(jīng)紗需上漿。實際生產(chǎn)中,紗線質(zhì)量較好時,引10萬緯有4根經(jīng)紗斷頭。保持同樣水平的經(jīng)紗斷頭,使用集聚紗可完全或部分地省去上漿和燒毛工序。(5)集聚紗機(jī)織物上的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)環(huán)錠紗相比,集聚紗織出的機(jī)織物有以下特點:①織物結(jié)構(gòu)輪廓清晰;②覆蓋性能略有減弱,織物懸垂性明顯提高;③斷裂性能和撕破強度提高;④起球傾向降低,耐磨牢度提高;⑤光澤和美觀度提高。集聚紗織物強度高,可以進(jìn)行更加徹底的織物整理。集聚紗最適合免燙整理(氨處理),通?？椢锝?jīng)免燙處理后強力將降低約25%;集聚紗補償了強力的損失。集聚紗織成的色織物和提花織物可以看出清晰的輪廓,當(dāng)使用毛羽很多的紗線時輪廓就不會這樣清晰。集聚紗有利于生產(chǎn)起絨織物:與傳統(tǒng)的環(huán)錠紗相比,集聚紗可減少磨損量約25%～50%;起圈起絨不易磨損,割絨織物中纖維不易擦掉。由于纖維平行度好,絨毛頭端能保持良好的狀態(tài),織物外觀更加誘人。(6)集聚紗在針織物和經(jīng)編上的優(yōu)勢。集聚紗針織物的紗圈結(jié)構(gòu)更加清楚,紗圈橫向破壞的纖維明顯減少,提高了光潔度。捻系數(shù)相同時集聚紗針織物在一定程度上有點歪斜。這個歪斜的外觀可以通過降低捻度來補償,這樣也能得到傳統(tǒng)環(huán)錠紗得不到的更加柔軟的手感。在緯編機(jī)和經(jīng)編機(jī)上加工集聚紗可以減少斷頭,同時也可以減少粉塵和飛花。(7)集聚紗在