【聚纖紡】

　　聚纖紡是一種新型紡紗技術(shù)，目前正在幾家企業(yè)進(jìn)行系統(tǒng)的考核試驗(yàn)?，F(xiàn)有的環(huán)錠紡和緊密紡盡管各自集聚部分結(jié)構(gòu)不同，而牽伸原理是一樣的，主要采用“雙膠圈彈性鉗口”牽伸系統(tǒng)。由于膠圈與紡紗材料之間具有較好的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)，使纖維束在牽伸過(guò)程中獲得了較合理的握持和滑動(dòng)。但該系統(tǒng)也存在一些缺陷。

　　聚纖紡技術(shù)也是環(huán)錠紡的改進(jìn)技術(shù)，但和緊密紡技術(shù)的不同在于，聚纖紡技術(shù)對(duì)環(huán)錠紡牽伸系統(tǒng)的核心——雙膠圈彈性鉗口進(jìn)行了改造，通過(guò)負(fù)壓機(jī)構(gòu)的設(shè)置、柔性握持和梯次牽伸三方面的設(shè)計(jì)，打造了具有特色的聚纖紡牽伸技術(shù)，為未來(lái)企業(yè)環(huán)錠紡技術(shù)改造提供了更廣闊的選擇空間。

　　“聚纖紡（condensedspinning）”是一種新型紡紗技術(shù)，它的牽伸原理與現(xiàn)有的環(huán)錠紡牽伸系統(tǒng)有較大差別。聚纖紡牽伸系統(tǒng)是采用“負(fù)壓集聚、穩(wěn)定握持和梯次牽伸”的新型牽伸技術(shù)，其主要組成包括：負(fù)壓吸風(fēng)系統(tǒng)、異型負(fù)壓管、控制棒、網(wǎng)格圈等。聚纖紡在其結(jié)構(gòu)設(shè)置上巧妙地避開(kāi)了“雙膠圈彈性鉗口”牽伸系統(tǒng)的缺點(diǎn)，對(duì)牽伸區(qū)內(nèi)附加摩擦力界的提供方式、附加摩擦力界縱向分布強(qiáng)度及浮游區(qū)位置進(jìn)行了重新升級(jí)，為牽伸過(guò)程中纖維的變速點(diǎn)進(jìn)一步“前移、集中、穩(wěn)定”打下了良好的基礎(chǔ)。由于去掉了“雙膠圈彈性鉗口”中的上、下膠圈及上、下銷(xiāo)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷、消耗低、維護(hù)方便。

　　負(fù)壓加強(qiáng)牽伸控制

　　負(fù)壓機(jī)構(gòu)是由負(fù)壓吸風(fēng)系統(tǒng)、負(fù)壓異型管和網(wǎng)格圈組成，其中負(fù)壓異型管將負(fù)壓吸風(fēng)系統(tǒng)提供的負(fù)壓均勻分配到各個(gè)牽伸吸風(fēng)槽，纖維束通過(guò)網(wǎng)格圈間接地與負(fù)壓環(huán)境進(jìn)行接觸。

　　氣體動(dòng)力學(xué)告訴我們：一束運(yùn)動(dòng)氣流，在垂直于運(yùn)動(dòng)方向的壓強(qiáng)存在“壓強(qiáng)梯度”，因此周?chē)目諝饩蜁?huì)向運(yùn)動(dòng)氣流集中，形成一個(gè)集束流場(chǎng)；當(dāng)壓強(qiáng)減小愈多，則集束氣流速度愈快，集束流場(chǎng)就越強(qiáng)。

　　牽伸吸風(fēng)槽就是這種集束流場(chǎng)在聚纖紡牽伸系統(tǒng)的新表達(dá)。圖一為纖維束橫截面周?chē)鷫簭?qiáng)梯度簡(jiǎn)化后的示意圖。在負(fù)壓管的吸風(fēng)槽上方，網(wǎng)格圈托持著纖維束向前運(yùn)動(dòng)，大氣壓P0均勻分布在纖維束表面。由于網(wǎng)格圈對(duì)空氣的通透性，纖維束底部的空氣壓強(qiáng)可以認(rèn)為是P0-△P0。由于壓強(qiáng)分布的連續(xù)性和漸變性，在纖維束內(nèi)部存在灰度所示的“壓強(qiáng)梯度”。

　　通過(guò)分析可知dF（r）→0，且每層纖維的受力dF的方向是指向P較小的方向。由于每層纖維束外側(cè)的分子活動(dòng)強(qiáng)度強(qiáng)于內(nèi)側(cè)，dF（r）→0告訴我們：盡管氣體分子質(zhì)量m和纖維質(zhì)量M相差懸殊，但在大量氣體分子∑mv共同作用在同根纖維下，纖維也會(huì)獲得一定動(dòng)量的MV，其方向指向低壓區(qū)域并對(duì)內(nèi)層纖維進(jìn)行擠壓，即達(dá)到了聚纖紡特有的集束纖維的功能。

　　由于存在集束流場(chǎng)，負(fù)壓區(qū)域內(nèi)的集束氣流對(duì)纖維進(jìn)行集束后，纖維會(huì)比較致密的貼合在一起，但纖維束內(nèi)仍然存在dF（r）＞0。此時(shí)的壓差將直接成為此段纖維束牽伸過(guò)程中的摩擦力界環(huán)境構(gòu)成一部分。較之“雙膠圈彈性鉗口”的摩擦力界，這種由集束氣流帶來(lái)的摩擦力界具有均勻、連續(xù)、穩(wěn)定的特點(diǎn)，而且纖維束上下層無(wú)其他媒質(zhì)（如膠圈）的“搓揉”等，這對(duì)于牽伸過(guò)程是十分有利的。

　　主牽伸區(qū)以控制棒為界各有一個(gè)集束流場(chǎng)：中鉗口到控制棒之間為后集束流場(chǎng)，控制棒到前鉗口之間為前集束流場(chǎng)。在后集束流場(chǎng)，纖維束在集束氣流的作用下以“集聚”為主，此時(shí)纖維束剛進(jìn)入主牽伸區(qū)，集束氣流就及時(shí)對(duì)纖維束的邊纖維進(jìn)行有效的“集聚”，纖維束中有害的長(zhǎng)矛與大量減少，纖維束是在排列更緊密、合理的條件下再參加牽伸運(yùn)動(dòng)的，這就是聚纖紡特有的“先集聚、后牽伸”現(xiàn)象；在前集束流場(chǎng)，由于引導(dǎo)力的不斷增加，此時(shí)越來(lái)越多的慢速纖維變成快速纖維，纖維束在引導(dǎo)力的作用下以牽伸運(yùn)動(dòng)為主，在變成快速纖維的同時(shí)受到集束氣流連續(xù)不斷撞擊而集聚，這就是聚纖紡特有的“邊牽伸、邊集聚”現(xiàn)象。

　　纖維主體被抱合進(jìn)紗線內(nèi)部，纖維的兩端少量外露形成3毫米左右的毛羽，由此得到比較合理的加捻三角區(qū)。與現(xiàn)有的先牽伸、后集聚的緊密紡系統(tǒng)相比較，能夠形成比較合理的成紗毛羽結(jié)構(gòu)，即有害毛羽少、有益毛羽多。由于聚纖紡的有益毛羽較多，3毫米以下的毛羽比例幾乎與環(huán)錠紡相當(dāng)。在成紗過(guò)程中，紗線經(jīng)過(guò)鋼絲圈時(shí)的摩擦作用小于緊密紡，因而鋼絲圈磨損減輕，壽命較長(zhǎng)；同時(shí)織物表面平整、豐滿，手感柔軟。

　　另外，纖維束在引導(dǎo)力的作用下會(huì)按工藝要求抽長(zhǎng)拉細(xì)，這種抽長(zhǎng)拉細(xì)的牽伸過(guò)程會(huì)撕扯纖維束，使纖維重新排列，并產(chǎn)生大量的粉塵和飛花，這也是棉紡廠空氣質(zhì)量差的原因之一。聚纖紡牽伸系統(tǒng)在這個(gè)區(qū)域由于存在聚集氣流，纖維束邊牽伸、邊集聚，牽伸過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵和飛花不擴(kuò)散，車(chē)間內(nèi)的空氣質(zhì)量明顯提高。

　　牽伸區(qū)的柔性握持

　　柔性握持區(qū)域由網(wǎng)格圈和控制棒中部下凸處的表面組成，其位置在負(fù)壓管對(duì)應(yīng)的中部下凸處，此時(shí)纖維束在網(wǎng)格圈的托持下從后集束流場(chǎng)區(qū)域向前輸入。由于網(wǎng)格圈較之雙膠圈有更好的柔性，網(wǎng)格圈又始終受到一定的張緊力，當(dāng)控制棒下凸處向下壓向網(wǎng)格圈時(shí)，網(wǎng)格圈能完全根據(jù)控制棒表面的曲率而變化。依靠網(wǎng)格圈張力，網(wǎng)格圈與控制棒下壓的凸出部分緊密接觸，使網(wǎng)格圈與控制棒之間的纖維受到穩(wěn)定、持續(xù)的柔性控制。

　　網(wǎng)格圈托持著纖維束壓向半徑為R的控制棒，網(wǎng)格圈兩頭的張力可近似認(rèn)為均為T(mén)，則通過(guò)計(jì)算可知壓強(qiáng)的線密度α=T/R。因此，柔性握持區(qū)域所產(chǎn)生的摩擦力界大小僅與柔性握持區(qū)域的曲率半徑和網(wǎng)格圈的張力有關(guān)。在柔性握持區(qū)域的曲率半徑和網(wǎng)格圈張力一定的情況下，可以將其視為一個(gè)穩(wěn)定值。換言之，聚纖紡的柔性握持區(qū)能夠提供其他牽伸形式所不具備的一段較長(zhǎng)且穩(wěn)定的摩擦力界。聚纖紡牽伸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的這種柔性握持能得到一個(gè)比雙膠圈結(jié)構(gòu)平穩(wěn)得多的摩擦力界分布（如圖二）。

　　梯次牽伸更加理想

　　梯次牽伸區(qū)域由控制棒前鼻和前鉗口組成。此時(shí)纖維束在網(wǎng)格圈的托持下從前集束流場(chǎng)區(qū)域輸出，進(jìn)入梯次牽伸區(qū)域。

　　纖維束在此區(qū)間內(nèi)的假設(shè)相對(duì)于柔性握持區(qū)域不同之處在于：纖維束僅在一側(cè)有接觸物（此時(shí)指控制棒前鼻），另一邊呈自由狀態(tài)；控制棒前鼻的曲率半徑比柔性握持的曲面的曲率半徑要小得多；纖維束此時(shí)處于牽伸系統(tǒng)中牽伸比最大的區(qū)間。

　　由分析可知，越在內(nèi)層的纖維束需要的引導(dǎo)力越大，才能使得其發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。換言之，在同等條件下，外層纖維束更易發(fā)生滑移。在普通情況下，由被抽出纖維束一側(cè)的對(duì)稱(chēng)性，可以認(rèn)為纖維束每層的牽引力是相同的，故對(duì)于不同層而言，紗線發(fā)生滑動(dòng)的可能性從外到內(nèi)變低。圖三更直觀地表示了這種牽伸方式與普通牽伸方式的區(qū)別。

　　梯次牽伸機(jī)構(gòu)使纖維束通過(guò)此處時(shí)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變，由于牽伸力和握持力在此處均有指向控制棒前鼻的分量，所以此處縱向的摩擦力界會(huì)明顯大于周?chē)？拷∮螀^(qū)這個(gè)區(qū)域段的控制力整體上得到增強(qiáng)并前移。

　　梯次牽伸機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)使縱向摩擦力界向浮游區(qū)擴(kuò)展，為減小浮游區(qū)創(chuàng)造了良好的條件，同時(shí)此處的摩擦力界得到適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)；另外，內(nèi)層的纖維變速時(shí)所需要的牽引力大，在同等條件下，外層纖維束更易發(fā)生滑移，這種纖維按照一定的秩序變成快速纖維的方式，較之雙膠圈彈性鉗口的牽伸過(guò)程不僅更加有序、合理，還克服了原雙膠圈彈性鉗口易“控死”及中部松弛的“吊膠圈”現(xiàn)象。

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