紧密纺技术的创新点

紧密纺技术的创新点2011年08月03日来源：中国纺机网紧密纺技术概况紧密纺被称为21世纪的环锭纺纱新技术”，是近年来环锭纺纱技术的一个研发热点。但国际上紧密纺技术的研发早在约20年前就开始了。1988年，ErnstFehrer博士就开始了紧密纺纱技术的研制。他对普通环锭细纱机进行适当改进，提出了消除加捻三角区、保证边缘纤维束向纱干集聚，生产高质量紧密性环锭纱的纺纱工艺新方法。自此，国外一些研究机构和纺机制造厂商加大投入，秘密研制并相继推出了各种形式的紧密纺整机或紧密纺装置。1999年6月，在巴黎举行的第13届国际纺织机械展览会(1TMA'99)上，紧密纺细纱机首次登台亮相，恭迎新世纪。瑞士立达公司展出了应用Fehrer尘笼原理开发的ComforSpin紧密纺系统；德国绪森公司和青泽公司则分别应用Denkendorf纺织技术研究院的Artzt原理开发了EliteSpinning和CompACT3紧密纺系统，并都随即推入国际市场，分切并享用紧密纺新技术的蛋糕。近年来，无论是紧密纺的纺纱原理、紧密纺系统的结构装置，还是紧密纱的下游应用的研究开发，都取得了卓有成效的进展。人们对紧密纺技术的认识已从紧密纱成纱结构特征的改良，如外观形态的改善和内在品质的提高，深入到了原料的节省、原料特性利用率的提高、纺纱过程中的环保以及下游工序生产效率的提高、疵点增量的减少、附加工序的减量或取消等重要优势性能，紧密纺技术得到了进一步的推广应用与发展。目前，国外比较有代表性的紧密纺系统有瑞士立达公司的COM4紧密纺系统，德国绪森公司的EliTe®紧密纺系统，德国青泽公司的CompACT3紧密纺系统，日本丰田公司的Rx240—EST紧密纺系统，瑞士罗托卡夫特(Rotorcraft)公司的RoCoS紧密纺系统，意大利马佐里的Olfil®紧密纺系统等。国内对紧密纺的研究也不甘落后，并已取得一定成效，较有代表性的紧密纺系统有浙江日发公司的RFCS510型紧密纺细纱机、上海二纺机公司的EJM971型紧密纺细纱机、河北天圣公司的紧密纺装置、铜陵松宝公司的紧密纺装置等。紧密纺技术作为传统环锭纺纱领域一个实质性的技术进步，已得到业界广泛的认可。瑞士立达公司对紧密纺的概括语是：聚集之中显优势；德国青泽公司把紧密纺定位为：新纱线个性的解决方案；而德国绪森公司则断言：未来属于紧密纺。紧密纺技术的概念紧密纺技术是基于传统环锭纺纱的一种新的环锭纺纱技术。它是一种旨在消除传统环锭纺纱的主要缺陷加捻三角区所研究开发出来的新型环锭纺纱技术。紧密纺技术是指纤维须条在经过环锭纺纱机的主牵伸区后进入加捻区之时，利用气流或机械等作用，使输出比较松散的须条纤维向纱干中心集聚，减小甚至消除加捻三角区，从而使纤维进一步平行、毛羽减少、纱条紧密的新的环锭纺纱技术。简单说，紧密纺技术就是一种利用气流或机械等作用力对环锭细纱机牵伸后输出的纤维须条致密化的纺纱技术。紧密纺能有效地优化纱线结构，可以使纤维在加捻前由相对自由松散、扁平状态变为集中平直、紧密聚集的状态，有利于纱条在加捻过程中把几乎全部纤维捻人纱线主干之中，从而大幅减少毛羽，降低飞花，并使纱线中的纤维排列更加紧密，受力分布进一步均匀，成纱质量得到极大提高，制造出新一代的环锭纱线——紧密纱。紧密纺技术的创新点传统环锭纺的改进局限性为了解决传统环锭纺纱的加捻三角区问题，长期以来业界科技人员做了大量的研究工作。归纳起来，现有缩小加捻三角区的技术措施主要包括以下三种。a.利用粗纱捻回粗纱捻回具有双重作用。粗纱捻回一方面可避免粗纱在进入细纱机牵伸区之前受到破坏；另一方面，在牵伸过程中，粗纱捻回可对纤维须条的扩散起到控制作用，能将纤维从经向握持在一起，在后牵伸区和部分主牵伸区起到有效的集聚作用，有利于细纱的形成。但随着纤维的进一步牵伸，其集聚作用几乎消失。这说明粗纱捻回对于进入牵伸后区和牵伸主区后部分的须条具有纤维集聚作用，但基本不会影响到加捻三角区。b.加装集合器在牵伸机构的胶圈与前罗拉之间加装集合器，可以对须条从侧面加压，使纤维得到径向集聚。但集合器常与牵伸作用发生干涉：出口宽度大的集合器对纤维的作用不足；出口宽度小的集合器则会增加纤维与集合器之间的摩擦力，并将摩擦力转移到纤维之间，明显干扰主牵伸，反而易聚积飞花，形成纱疵，使纱线质量下降。因此，集合器虽然对于进入牵伸主区前部分的须条具有纤维集聚作用，但也会同时带来不少负面作用，设计和使用不良的集合器还可能减弱、抵消甚至超过其所带来的正面作用。另外，集合器的结构、材质、做工及安装位置，对其集聚作用也影响很大，使其作用不够稳定。目前大部分厂家都不采用集合器。c.完善牵伸机构完善牵伸机构的技术点很多，例如，改变直线牵伸为曲线牵伸形式，设计新结构形状的上销和下销，调整胶圈、胶辊的材料配方和表面处理方法，提高罗拉制造精度等。完善的牵伸机构无疑会使进入牵伸区的须条纤维得到有效控制，有利于提高纱线质量。但这些改善措施都局限于在牵伸区内对须条纤维的有效控制，而牵伸区的主要作用是对输入的纤维须条进行牵伸，因此，任何对牵伸机构的改进与完善虽都有利于纤维须条的牵伸，但鞭长莫及，并不能作用到被前钳口阻断的加捻三角区，具有难以解决的局限性。紧密纺的创新点实践表明，现有技术对减弱甚至消除加捻三角区的作用都是有限的，长期以来，痼疾未除。紧密纺技术的创新点就在于(图1—3)：它不是对牵伸机构本身或在牵伸区内来解决存在于牵伸系统之外的加捻三角区问题，而是创造性地针对存在加捻三角区的牵伸系统和加捻卷绕系统结合部来解决加捻三角区问题；它不是间接和旁敲侧击地解决加捻三角区问题，而是直接和正面地解决加捻三角区问题；它不是消极和防御性地解决加捻三角区问题，而是积极而主动地解决加捻三角区问题；它不是工艺性地解决加捻三角区问题，而是设备性地解决加捻三角区问题；它不是表面或浅层次地解决加捻三角区间题，而是深入而彻底地解决加捻三角区间题；它不是依附于传统机构小改小革地解决加捻三角区问题，而是创新性地增设一套完整系统和机构来彻底地解决加捻三角区问题。紧密纺的机理与作用紧密纺的机理紧密纺细纱机和传统环锭纺细纱机的本质相同，除所增加的紧密纺系统或装置外，两者的结构也相同。紧密纺细纱机仍以传统的三罗拉长短胶圈牵伸装置为基础，保留了中罗拉的胶圈和后牵伸区的结构，只是在前罗拉输出后加了一套纤维集聚装置。通过这套集聚装置能有效地让经过两次牵伸的纤维束在进入加捻卷绕区之前紧密集聚，缩小前钳口处纤维束宽度或大幅降低牵伸须条的宽度与纱条直径之间的比值，降低加捻三角区的高度，使加捻三角区面积减少到最小程度，甚至消除，以大幅度地减少纱线毛羽，增加成纱强力，提高纺纱效率，改善纱线品质。紧密纺要求遵循两项原则：一是集聚纤维和收缩加捻三角区的作用必须在前罗拉输出牵伸后的纤维须条时及时而有效地出现，或是集聚纤维和收缩加捻三角区的作用必须达到前罗拉的钳口线，并且不会对牵伸后的纤维须条产生任何副作用；二是集聚纤维和收缩加捻三角区的作用必须与纺纱加捻卷绕良好衔接，并且不会对其产生任何负面影响。目前各家公司推出的不同种类和不同形式的紧密纺细纱机或紧密纺装置，尽管各紧密纺系统或装置的集聚纤维方式各不相同，集聚系统或装置的结构设计也存在较大差异，各有所长，但紧密纺系统的纺纱原理基本相同，都遵循了所述紧密纺技术的两项原则。同时，这两项原则也构成判断紧密纺系统或装置优劣的依据和标准。从理论上看，紧密纺技术催生了一种新的纺纱理论：在纺纱过程中，纤维须条的纵向牵伸与须条纤维的横向集聚宜分区进行，并且要先牵伸后集聚。这种理论把纤维的牵伸过程与纤维的集聚过程相分离，分别设计在不同的区域进行，使牵伸区中无集聚作用，集聚区中无牵伸作用，牵伸以后再集聚，从而避免了牵伸作用要求的纵向摩擦力界分布与集聚作用要求的横向摩擦力界分布同处于一个区域内而产生的干扰，有利于纺制出高品质纱线。因此可以说紧密纺是对传统环锭纺的一次创新性改进。既往的粗纱机、细纱机等的牵伸装置曾采用过四罗拉牵伸系统，其中前三对罗拉起牵伸作用，还有一对起集聚作用，它体现了紧密纺纱理论的某些特征。当然，它不是紧密纺技术。这种新的紧密纺技术的纺纱理论有待进一步深入研究。紧密纺的作用在紧密纺中，紧密纺系统或装置的基本作用主要表现在以下几个方面。a.紧密集聚纤维的作用根据紧密纺基本原则，在纤维集聚区内，紧密纺系统或装置应让离开前钳口的所有纤维几乎全部得到有效控制，使须条的边缘纤维向纱干中心紧密收拢集聚，纤维排列进一步平行，不利于产生毛羽，而易于加捻卷绕顺利进行。b.收缩须条宽度的作用纤维须条的宽度是指从前罗拉钳口输出须条的宽度，即加捻三角区内须条的横向宽度，也是加捻三角区的底边长度。紧密纺技术具有收缩该宽度或长度的作用，意味着可大幅减小加捻三角区的面积，有利于纤维须条产生集聚作用。一方面，须条的横向宽度变小，使加捻三角区的边缘纤维减少，利于克服毛羽，减少飞花；另一方面，须条的横向宽度减小，使加捻三角区的边缘纤维和中间纤维的张力差异大幅减少，成纱内的纤维受力进一步均匀，提高纤维强力的利用率，使纱线强力增加。c.减小包围弧的作用在传统环锭纺中，牵伸机构与车面具有一定的倾斜角度，加捻卷绕机构则垂直于车面，因此在牵伸机构与加捻机构的接续点处纱线对前罗拉形成一定的包围角或包围弧。从纱条运行的角度看，包围弧的终止点与所述须条宽度的两个边缘点之间即构成了加捻三角区。该包围弧的终止点与前钳口之间的距离为加捻三角区的高。该包围角越大，包围弧越长，加捻三角区的面积就越大，对纱线捻度上传到前钳口就越不利，纤维也就越容易失去控制而使纱线质量下降和工艺运行产生断头。紧密纺在所述接续点处的纱线与前罗拉基本相切，纱线在前罗拉表面的包围角几近为零，包围弧基本消失，从而使加捻三角区接近为零，意味着增加了该处纱线强力，减少了纺纱断头，提高了产品质量，并增加了产量。目前的大多数紧密纺装置均能使该包围角或包围弧为零。试验证明：在紧密纺纱过程中，加捻三角区域基本被消除，几乎所有从前罗拉输出的纤维都能在相同的张力条件下捻合成细纱，提高了纤维利用率；加捻三角区的消失，可以使捻度传递到非常接近钳口线的地方，从而使纺出的细纱毛羽大幅度减少，纱体光滑、紧密和坚固，品质大幅提高；又因为不存在加捻三角区，使从前罗拉引输出的须条纤维可立即受到集聚机构的有效控制，因此，即使是短纤维也能在这个临界区域内受到很好控制，减少了短纤维飞花，使工作环境大为改观。这也意味着紧密纺建立了一种新的纱线标准：在纱线中，所有的纤维之间应相互平行排列并均匀地集聚在一起，每根纤维都可对纱线的性能做出相应的贡献(图1—4)。紧密纺技术的优势紧密纺技术是环锭纺纱技术领域的一次实质性飞跃。它消除了加捻三角区这个传统环锭纺纱过程中的薄弱环节，在纱条加捻之前改善了须条纤维分布状况，完善了须条结构并使之理想化，使纤维先紧密集聚，再加捻卷绕，并使加捻传递直接延伸到前钳口线，消灭了无控制区，显著地提高了纱线的品质和性能，净化了生产环境，增加了生产效率，也为后续加工工序提供了良好的条件。具体看，紧密纺技术的优势主要包括以下几点。a.成纱质量明显提高，纱线品质显著改善毛羽减少是紧密纺技术的突出优点之一。紧密纺技术由于基本上消除了传统环锭纺纱的加捻三角区，因此所纺纱线表面光洁，毛羽特别是长毛羽大幅度减少，毛羽数变异明显改善。研究表明，在短纤维纺纱中紧密纱比普通环锭纱的毛羽减少约80％。此外，紧密纱的条干CV值及纱疵均比普通环锭纱要好，同时纱线具有织物布面洁净，光洁美观和较好的染色性，是制造高档服装面料的优良纱线。增加强力是紧密纺技术的另一突出优点。紧密纺中不存在加捻三角区，纤维须条从前罗拉钳口输出后可立即受到负压气流或机械力的作用控制，纤维须条的纤维之间基本上是在平行顺直状态下被迅速加上捻度，同时纺纱过程中几乎所有纤维都被捻人纱体之中，充分利用了每根单纤维的强力，因此纱线断裂强度提高，强力变异减小，生产过程中断头减少，成纱强度增加，抗摩擦性能好。强力增加的紧密纱在经过后续的络筒机再卷绕加工后，优点会更明显，后续工序的疵点增量显著降低，成品耐磨耐疲劳性