【技术】国产新型细纱牵伸元件及工艺配置与成纱质量的关系
本文由张含喆推荐自“纺织大学堂图书馆”，经专家评审通过，中国纱线网微信公众号成功发布，奖励80元。
随着我国加入WTO，全球纺织品配额的取消，纺织行业步入日益激烈竞争时代。对纺织品质量的要求也越来越高，从而对纱线的质量要求也越来越严，很多企业在不断更新设备的同时，也越来越重视细纱牵伸元件的配置，采用新型纺纱器材及合理工艺配置是一种投资少、见效快、产品质量得到提高的有利手段，并且成为各纺织厂同仁的共识。我公司对细纱的牵伸系统采用国产新型V型牵伸、气动加压、软弹性胶辊、新型上下销、中胶辊等新型纺纱器材，通过一系列试验，就细纱牵伸元件及合理工艺配置对成纱质量的影响进行分析，探讨了提高成纱质量的有效途径。
2新型V型牵伸元件配置
2.1新型V型牵伸气动摇架的应用
2.1.1 V型牵伸纺纱机理
V型牵伸是把后罗拉中心提高12.5mm，后胶辊沿后下罗拉表面向后偏移，使后胶辊和后下罗拉中心线与前中下罗拉水平连线成25?至28?的夹角，从而使后区形成一个曲线牵伸区，增强并扩展了后钳口处摩擦力界，大大加强了对须条握持和对浮游纤维运动的有效控制，同时有利于提高纤维伸直度，较普通牵伸提高约3.55个百分点，改善了纱条结构，提高了成纱质量。
2.1.2气动摇架结构特点
气动加压我们选用山东日照SDDA2122PV型牵伸气动加压摇架，该摇架采用压缩空气为动力源，压缩空气经降压后输至细纱机两侧摇架空心支轴内的长气囊，气囊膨胀顶住压力板，经联接杠杆传递对罗拉加压。压力调节方便，调节气囊压力可对整台车摇架进行无级调压。当气囊压力为定值时，改变摇架上的变换销的位置，可调节三个以上罗拉间压力分配。气动加压属软弹性加压，吸震性强，适应高速，克服了弹簧易衰退的缺陷，能有效地减少成纱锭间差异。
2.2优良的胶辊、胶圈合理选用
胶辊、胶圈是纺纱牵伸部分的重要工艺部件，在须条牵伸过程中起着控制纤维运动，使纤维变速点前移，减小纤维扩散，对改善纱条条干起着重要作用。国产软弹性不处理胶辊的使用对提高成纱条干水平已被人们所认识，但胶辊、胶圈本身的特性质量，使用厂制作、维护保养质量，直径大小、硬度搭配，对其良好使用有着重大影响。为此，我们做了这方面的试验对比，以提高成纱条干均匀度。
2.2.1选用软高弹性微处理胶辊
目前国产软弹性不处理胶辊对提高成纱条干，降低成纱粗、细节，毛羽等起到了划时代的重要突破，受到广大纺纱厂的青睐。但不处理胶辊在实际使用过程中，受制作技术水平和温湿度影响，几乎不能实现真正的免处理，纺纱厂为了改善生活往往都需进行简单处理，而制造厂偏面注重表面的免处理，致使其表面结构的性质对涂料的吸收性较差，即便是1：20比例的笔涂，涂料在胶辊表面的分部都很不均匀，都会影响胶辊握持力的均匀性。
微处理软高弹性胶辊在技术性能上其核心是其具有优异的回弹性与圆周硬度的均匀性，保证了握持力均匀。同时其表面具有一定涩性，增强了握持力。为此，我们选用安徽潜山BYC-2170微处理软高弹性胶辊与无锡二橡胶WRC-965不处理软弹性胶辊进行试验对比，其试验结果见表1。
表1 不同胶辊试验表
从试验数据我们可见，在同等工艺条件下，BYC-2170胶辊比WRC-965胶辊的成纱条干好，管间变异系数小，成纱粗节、细节、棉结相对减少。因为V型牵伸气动加压的实际压力，都要比弹簧摇架的压力大（20~30N）。而胶辊硬度弹性的选择必须考虑加压状态和连续运转的实质性。
在软弹性条件下BYC-2170胶辊比WRC-965胶辊的硬度高3°，回转时其瞬间弹性复原能力增强，保证了摩擦力界分布的均匀性，以及握持面握持力的稳定性，所以，BYC-2170胶辊的成纱水平比WRC-965胶辊好。但使用BYC-2170胶辊时一定要注重精磨和表面处理质量，否则其优异的成纱性能不能充分发挥，并且上车周期不长易绕花。
2.2.2气动摇架胶辊前后挡直径差异搭配
V型牵伸气动摇架后挡胶辊沿后下罗拉后移，改变了普通摇架压力分配的原理和方式，为了摸索气动摇架前后档胶辊直径搭配对成纱质量的影响，我们试用了几组不同直径的胶辊进行比较。由于在相同压力的条件下才能保证试验的科学性与数据的可靠性，而前档胶辊直径的改变就会影响摇架整体压力的变化，且前胶辊直径大小决定了其弹性握持，对成纱质量也有影响。所以，我们将前胶辊直径不变与不同直径的后档胶辊进行试验，结果见表2。
表2 胶辊直径试验数据表
从试验数据说明，前后档胶辊直径相等或后档略大、最大不超过1.5mm为宜。根据V型气动摇架加压原理及特征，如果前档胶辊直径大后档直径小，在保证相同压力条件下，则后档压力就会降低，且后档胶辊直径减小后与后罗拉的钳口位置则也需调高，就减弱了后区V型摩擦力界效果，同时减弱了皮圈后钳口的控制力，影响了牵伸力的合理分配和牵伸效果，恶化了成纱条干。故使用V型牵伸前后档胶辊直径差异不宜过大。
2.2.3后档胶辊硬度的选择
前档使用高弹软胶辊能明显改善和提高成纱质量已成为纺纱业界一个不争的事实，软高弹性胶辊握持纤维能力强、摩擦力界宽而均匀。而后档胶辊硬度的选择与成纱质量的关系如何，我们分别做了不同试验，其结果见表3。
表3 后档胶辊硬度对比试验
从上表可知，后档胶辊硬度不宜过低，其原因，后档胶辊硬度降低后，在压力相同的条件下，钳口线变宽，控制纤维能力增加，后区摩擦力界强度相应增强。而V型牵伸本身就已增强并扩展了牵伸区后部的附加摩擦力界，大大加强了后区对纱条的握持和对浮游纤维运动的控制，两者同时使用增加了牵伸困难，造成牵伸不足及牵伸附加不匀，反而影响成纱条干。
2.2.4上、下胶圈的合理搭配
胶圈在牵伸运动过程中，主要是加强牵伸区中部摩擦力界的均匀稳定，同时上、下胶圈组成富有弹性与一定压力的钳口，控制纤维运动，使纤维变速点向前移并集中，从而来提高成纱质量。而上、下胶圈内外表面摩擦系数，弹性都直接关系着其控制纤维运动状态和牵伸力大小。为此，我们选用了不同硬度的胶圈进行对比试验，见表4。
表4 不同胶圈配合试验
从试验数据可以看出，上圈选用MD60、下圈选用HD68无论是条干水平，还是粗、细节，棉结都好于其他两种，从而充分证明了胶圈搭配原则上软、下硬。而选择不同型号的两种胶圈是为了防止因同一型号胶圈摩擦系数相同，新圈上车同时使用产生“镜面现象”反而产生牵伸不开，杜绝了上、下新圈走熟期所产生的不足。所以选择不同型号和弹性的胶圈合理搭配使用更有利于产品质量的提高。
2.2.5中铁辊改用中胶辊
中铁辊对胶圈的运转起到传动和控制作用，在长期使用过程中受温湿度和胶圈酸性影响，表面易生锈并污染和锈蚀胶圈内层，改变了内层摩擦系数、发涩，严重的使内层成块的啃脱，使胶圈运转不平稳、打顿，控制力不稳，从而造成竹节纱，条干恶化，粗、细节增多。改用中胶辊后，使用过程中不会锈蚀，同时富有一点柔性，接触面增大，摩擦力增强，加强了握持作用，降低胶圈滑溜，胶圈运转更趋平稳。从而使牵伸稳定，降低牵伸不匀，有利于条干CV%值，粗、细节的降低。我们针对两种材质的中上罗拉作了对比试验，其试验结果见表5。
表5 中上罗拉对比试验
从试验结果可以看出，使用WRC-890中胶辊无论是成纱条干，粗节、细节、棉结都较中铁辊均有所改善。
2.3采用新型专利上、下销
上、下销是细纱机牵伸元件之一，其与胶辊、胶圈组成的牵伸控制装置是细纱牵伸机构的关键部分。这些器材类型的不同和性能的好坏直接影响到成纱质量，为不断提高产品质量和附加值，我公司对新型碳纤上销和肇东新型下销分别进行试验对比。
2.3.1弹性碳纤上销
弹性摆动上销其作用是支持上胶圈处于一定位置，上销尾端勾形部分卡于中铁辊的轴芯上，可绕中铁辊在一定范围内上下摆动，当通过纱条时其钳口可自行调节，上销在压簧的作用下给钳口处胶圈曲面上施加一定的起始压力。而新型弹性碳纤上销其作用与普通上销相似，但在对浮游纤维的控制又上了一个新台阶，其性能特征主要体现：
1) 调节板采用弹性支持，能自动张紧上胶圈，减少上胶圈的中凹和胶圈内周长差异带来的张力变化，对其钳口波动有微调作用，增强了上胶圈摩擦牵伸运行的稳定性，有利于握持控制须条的有序运动。
2) 采用“喷砂”工艺技术，调节板外表面光滑细腻的密纹状使上胶圈运转灵活而平稳，减少了上胶圈内层表面同上销表面的“粘附”，避免了上胶圈打顿和颤动现象，提高了成纱质量延长了胶圈的使用寿命。
3) 采用碳纤增强聚酰胺为主材料，其材料本身具有优良的耐摩性、自润性、强度高、不脆化、不变形。
两种不同类型上销其试验结果见表6。
表6 不同类型上销试验
从试验结果说明，碳纤上销加强了胶圈对纤维的控制力，使牵伸区摩擦力界分部更加合理，纤维变速点前移且稳定，加强了对纤维有效控制，能有效提高成纱质量。但这种上销由于本身结构特点，在生产过程中易积聚飞花而造成成纱纱疵，必须加强清理和维护。
2.3.2新型下销
新型下销是肇东纺机厂生产的专利产品，结构与普通下销相似仍为曲面阶梯形，但设计更为科学合理，其特点在于改变了普通下销曲面部分与平面部分的比例，将平面宽度减小，凸缘改薄，阶梯高差增加，这样让胶圈的弹性充分发挥，使进入胶圈钳口的须条紧密度增强，并有利于控制胶圈钳口浮游纤维及变速点提前和稳定，提高了成纱各项水平。其纺纱质量对比结果见表7。
表7 不同下销对比试验
从试验数据看出，新型下销由于结构科学合理及优良的纺纱机理，可明显降低条干CV%、细节、粗节、和棉结。但使用过程中由于新型下销曲线与直线部分高度差增大，积聚的飞花不易带走，需加强清洁工作，同时要合理配置牵伸工艺，否则会出现牵伸不开恶化成纱质量。
3 V型牵伸的工艺配置
3.1 后区牵伸倍数
根据牵伸理论，牵伸的附加不匀与牵伸倍数之间存在着近乎线性的关系，即牵伸倍数愈大附加不匀就愈大。V型牵伸结构后区加强了对纤维的控制，增强了对纤维长短不匀的适应性，其后区牵伸倍数大小与成纱质量关系的试验见表8。
表8 后区牵伸倍数大小对比试验
试验结果，V型牵伸同普通直线牵伸一样，后区牵伸倍数偏小掌握，成纱质量较好。这是因为V型牵伸后区虽为曲线牵伸，其对纤维的控制能力还是不如前区。后区牵伸倍数小使得须条有更多捻回进入前区，由于上下胶圈对纱条的有效控制须条在胶圈间不发生翻动，消除了捻回重分布现象。这部分剩余捻回在纱条牵伸时受张力作用产生向心压力，使纤维间紧密接触，增强了纱条中部摩擦力界，使纤维变速点前移，更充分发挥了前区胶圈牵伸对纤维的控制，因而成纱条干好。
3.2合理后区罗拉隔距
由牵伸罗拉隔距与不匀率的关系见图（1）对于一定的产品和一定的牵伸型式都存在着一定的合理隔距范围，过大或过小都会影响牵伸区内纤维的正常运动，影响成纱条干水平。V型牵伸采用同粗纱、同锭、不同的后区隔距与成纱质量的关系我们做了不同的试验，其试验结果见表9。
表9 同粗纱、同锭、不同的后区隔距的试验
从试验可知V型牵伸大大增强并扩展了牵伸区后部摩擦力界，加强了对后区浮游纤维的控制，如后区隔距过紧则控制过强，出现牵伸困难恶化成纱条干。后区隔距适当放大，由于后区包围弧作用对纤维软控制，有利于后弯钩纤维的伸直、改善了纱条结构，增加了进入前区纱条的紧密度也有利于发挥后区牵伸的匀伸作用，提高了成纱条干各项水平。
3.3气动摇架压力大小
摇架压力大小对成纱质量有着一定影响。摇架压力过大，控制纤维能力过强，增加牵伸负担；压力过小，控制纤维能力又过弱，造成牵伸不足，都会影响成纱条干，粗、细节。
由于气动加压摇架采用压缩空气动力源实行集中加压，压力稳定一致，锭间差异小，充分保证了成纱质量的稳定提高，能有效降低管纱间成纱CVb%值等。而压力值的大小与成纱质量有着密切关系，我们分别做了不同的试验，其结果分别见表10、表11。表10为不同品种同种硬度胶辊，两种不同压力大小对成纱质量的影响。表11为同品种不同硬度胶辊，两种不同压力大小对成纱质量的影响。
表10 前档压力对成纱质量的影响
表11 胶辊硬度和前挡压力的影响
从试验数据所见，在合理工艺条件下，应根据纱支品种和使用的胶辊，配置最佳的摇架压力。纱支越细，胶辊偏软，压力偏小掌握；纱支越粗，胶辊偏硬，压力偏大掌握。这样有利于牵伸的合理分配，防止牵伸的控制过强或不足，降低成纱条干水平。
3.4前胶辊的前冲量
前胶辊的前冲量直接关系着前中握持距、浮游区长度和加捻的传递效率，明显影响了成纱的条干水平、毛羽和断头等。我们在前胶辊不变的前提下，选用不同的前冲量来观察其对纺纱生活和质量的影响，其试验数据见表12、13。
表12 不同前冲量对毛羽的影响
表13 不同前冲量对条干的影响
表12、13都采用同粗纱、同锭、同工艺条件测试，结果表明V型牵伸前胶辊前冲量一般控制在3.0mm为宜。其成纱条干相对较好，毛羽相应较少。因为前冲量加大，必然会使浮游区长度加大，这与牵伸理论缩短浮游区长度、加强对纤维运动的控制、提高成纱条干和毛羽是相对立的。同时前冲量过大，三角区的纤维在前胶辊表面过宽过薄，若胶辊表面处理不好易绕花、断头增加。前冲量过小，虽然缩小浮游区长度，但过小后三角区易在前罗拉间形成包围弧，阻碍纱条捻度传递，增加摩擦而不利于成纱条干反而会产生毛羽。
4.1国产细纱机采用新型牵伸元件与工艺的合理配置，对成纱质量有较大的提高。我公司在EJM128K、FA506国产细纱机上先后采用，效果明显，具有较好的推广应用前景。
4.2通过大量试验表明，国产细纱机采用新型牵伸元件。对提高成纱质量有较大的改善，但使用过程中应注意以下问题：
4.2.1新型V型牵伸气动加压能增强并扩展后区摩擦力界，大大加强对须条握持和浮游纤维运动的有效控制，并实行了集中加压，压力稳定一致，有着良好的纺纱机理，但使用过程中须注重压力的反复调整、修正，才能确保同台压力的一致性。
4.2.2使用高弹性软胶辊必须加强胶辊的制作质量的提高和表面微处理配比的研究，否则使用不当会造成细纱机械波，绕花严重，疵点增加，既影响成纱质量同时又降低生产效率。
4.2.3中胶辊能解决中铁辊长期使用受温湿度和胶圈酸性生锈现象，避免了胶圈运转滑溜、打顿，增强摩擦力，加强握持，但使用由于长时间受热受压，中胶辊易发生脱壳现象。
4.2.4新型上、下销其结构设计更为科学合理，纺纱机理优于普通上、下销，可明显降低条干CV%、粗细节和棉结，但由于其本身结构特点，需定期加强清理和维护，否则，反而会增加纱疵。
4.3要使新型牵伸元件能够正确发挥其效能，还应加强工艺的合理配置，以达到最佳效果，才能确保成纱质量的稳定和提高。
4.4在纺织行业迅速发展的今天，生产各种新型纺纱专件器材的厂家较多，但由于各厂使用原材料及生产工艺和技术水平不同，生产的纺纱专件器材在性能等多方面都存在着明显差异。因此纺纱厂在使用这些专件器材时要通过严谨科学的试验进行优选。（吉宜军 丁祥 南通双弘纺织有限公司）
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立达纺纱手册 第1册立达纺纱手册第1册－短纤维纺纱技术 Werner Klein出版 Rieter Machine Works Ltd. 版权所有 ?2014 by Rieter Machine Works Ltd., Klosterstrasse 20, CH-8406 Wintherthur, www.rieter.com 本著作的部分内容由The Textile Institute提供，并获授权使用。 封面页棉花现有卷册/版本 第1册－短纤维纺纱技术 ISBN 10 3--4 / ISBN 13 978-3--0 第2册－开清和梳棉 ISBN 10 3--2 / ISBN 13 978-3--7 第3册－纺纱准备 ISBN 10 3--0 / ISBN 13 978-3--4 第4册－环锭纺纱 ISBN 10 3--9 / ISBN 13 978-3--1 第5册－转杯纺纱 ISBN 10 3--7 / ISBN 13 978-3--8 第6册－其它纺纱系统 ISBN 10 3--5 / ISBN 13 978-3--5 第7册－化学纤维 ISBN 10 3--3 / ISBN 13 978-3--2 合集－所有卷册（第1册至第7册） ISBN 10 3--6 / ISBN 13 978-3--3立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术3立达纺纱手册第1册－短纤维纺纱技术 Werner Klein4立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术5立达纺纱手册第1册 ― 短纤纺纱技术第5册 ― 转杯纺纱
本册主要论述短纤维纺纱中基本的、普遍适用的工艺 原理。在随后的各册中，内容将按照机器或机器组进行编 写，从而把最普遍适用的基本原理从不断发展的机器设计 和结构中分离出来。第2册 ― 开清和梳棉
转杯纺纱工艺是研究其它纺纱系统的成果。本册详细 介绍了转杯纺纱工艺及性能。通过不断发展，转杯纺在纺 纱元件和纺纱条件方面已取得重大进展，因此现在转杯纱 的外观与环锭纱几乎没有差异。第6册 ― 其它纺纱系统
本 册 详 细 介 绍 开 松 、 除 杂 、 混 合 和 梳 理 等 方 面的
知 识 ， 并 涉 及 原 料 的 环 境 适 应 性 、 不 同 等 级 纤 维的预
期落棉、除杂与混合设备的选择和设置、落棉的再利用、 输送、各种梳棉机部件的功能、梳理针布的选择和维护以 及自调匀整系统等方面的内容。第3册 ― 纺纱准备
为了充分利用其他纺纱系统的优势，有必要对它们 进行深入了解。本册旨在达到这个目标，并详细介绍了最 重要的其它纺纱系统。众所周知的喷气纺纱技术是其中
之一。第7册 ? ― 化学纤维
本册涵盖纱线生产过程中梳棉到环锭纺之间的工艺和 技术，包括并条、精梳（包括精梳准备）和粗纱工序。这 是纺纱生产中最重要的部分，因为纱线质量在很大程度上 取决于半成品的质量。第4册 ― 环锭纺
从化学纤维商业应用的开始直至现在，其市场份额 的增长速度令人印象深刻。在这一重要领域，具有不同 性能的化学纤维品种正在不断增加。在如今的许多应用 中，纤维实际上已经可以做到“量身定做”。因而，纺纱生 产者详细地了解这些纤维的性能及影响其加工的具体特 性是非常重要的。
本 册 介 绍 环 锭 纺 纱 工 艺 和 技 术 。 这 是 纱 线 生 产的 最后一道工序。环锭纺纱机对纱线及其质量具有重要影 响。当评价其他纺纱工艺生产的纱线时，环锭纱仍为比 较的绝对标准。6立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术7编者序
在最近几十年间，纺纱技术不仅在纱线质量方面，而且在经济 效益方面，都取得了巨大进步 。例如，现在新的纺纱厂所达到的生 产率水平，在20世纪80年代是令人难以置信的。
新型纺纱工艺，特别是紧密纺的采用，开创了环锭纱应用的新 领域。考虑到工艺上的创新，诸如纱线强力、毛羽和伸长率等质量 指标也已采用了新标准。
由于其重要的技术进 步 ，转杯纺在纺纱系统中的地位得到进一 步 巩固。例如，过去常常令人烦恼的纱线接头，已在外观和强力一 致性方面得到极大改善。因此，转杯纺现在终于不再局限于只是生 产低质量纱线。像喷气纺这样的新型纺纱方法，也已表现出重要性 和良好的发展势头，其进一步 的完善值得期待。《立达纺纱手册》 介绍了现代纺纱的最新技术，旨在为读者提供目前纺纱工艺和技术 的概况。
本系列丛书的主要作者， Werner?Klein ，曾是瑞士纺织学院的 高级讲师，也是曼彻斯特纺织学会出版的原《纺织技术手册》的作 者。其他作者都是纺织行业的专家，拥有各自研究领域内的多年实 际经验，并在立达公司担任不同职务。本系列丛书并不仅限于立达 公司的产品，而是把其他制造商开发的工艺技术和解决方案也包括 在内。
本册的结构及论题的组织沿袭了曼彻斯特纺织学会出版的原
《短纤维纺纱技术》一书。我们能够继续完善这本规范的著作，得 到了曼彻斯特纺织学会的许可。在此，对他们深表谢意。日新月异 的技术发展使得本次修订成为必要，而这项工作也得到了立达员工 的大力协助。
谨祝所有读者阅读愉快。 Heiner Eberli，立达纺纱系统市场部总监8立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术9目录纺纱引言 11 1.
原料－影响纺纱的因素13 1.1.
原料的特性13 1.2.
纤维细度13 1.2.1.
细度的影响13 1.2.2.
细度规格13 1.2.3.
纤维成熟度14 1.3.
纤维长度14 1.3.1.
纤维长度的影响14 1.3.2.
纤维长度图14 1.3.3.
各种纤维长度曲线图15 1.3.3.1.
矩形长度曲线图15 1.3.3.2.
三角形长度曲线图15 1.3.3.3.
梯形长度曲线图15 1.3.3.4.
阶梯形长度曲线图16 1.3.3.5.
纤维照影机曲线图16 1.3.4.
长度规格16 1.3.5.
短绒率17 1.4.
纤维强度17 1.5.
纤维伸长18 1.6.
纤维的长径比（刚性）18 1.7.
纤维的清洁度18 1.7.1.
杂质18 1.7.2.
棉结19 1.7.3.
尘杂20 1.7.3.1.
定义20 1.7.3.2.
尘杂引起的问题20 1.8.
化学沉淀物（粘性物质）21 1.9.
纤维影响的相对重要性21 2.
开松23 2.1.
开松的必要性23 2.2.
开松类型和开松程度23 2.3.
开松强度25 2.4.
关于开松和除杂的一般考虑25 2.5.
梳理25 2.5.1.
梳理的目的25 2.5.2.
针布排列25 2.5.2.1.
梳理配置26 2.5.2.2.
剥取配置26 2.5.3.
作用于纤维上的力26 2.5.3.1.
梳理配置26 2.5.3.2.
剥取配置26 2.5.3.3.
离心力27 2.5.4.
纤维转移系数 27 2.5.5.
梳棉机上最重要的工作区272.5.5.1.
给棉罗拉和刺辊之间的预开松作用27 2.5.5.2.
主锡林和盖板之间的梳理作用27 2.5.5.3.
道夫转移区28 2.6.
纤维弯钩的伸直28 2.6.1.
伸直作用28 2.6.2.
要求的工艺道数29 3.
除杂31 3.1.
需要除去的杂质31 3.2.
除杂方法31 3.3.
尘格和除尘刀32 3.4.
影响因素32 3.5.
除杂程度和除杂阻力32 3.6.
除尘杂33 4.
混合35 4.1.
混合的目的35 4.2.
混合的评定35 4.3.
解混合35 4.4.
混合作用的形式36 4.4.1.
可能性36 4.4.2.
纤维包混合36 4.4.3.
纤维束混合36 4.4.4.
纤维卷混合36 4.4.5.
纤维网混合37 4.4.6.
纤维条混合37 4.4.7.
纤维混合37 4.4.8.
粗纱混合37 4.5.
混合过程37 4.5.1.
混合作用的几个阶段37 4.5.2.
称量38 5.
降低纱线不匀39 5.1.
纱线不匀39 5.1.1.
不匀极限39 5.1.2.
加工过程中的均匀度恶化39 5.1.3.
不同片段长度的不匀39 5.2.
提高均匀度的方法40 5.3.
并合40 5.3.1.
均匀效应40 5.3.2.
横向并合40 5.3.3.
后并40 5.4.
匀整41 5.4.1.
检测、开环和闭环控制41 5.4.2.
开环控制41 5.4.3.
闭环控制41 5.4.4.
牵伸的调节42 5.5.
牵伸同时加捻4210立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术6.
纱条的变细（牵伸）43 6.1.
牵伸装置的牵伸43 6.1.1.
牵伸和变细43 6.1.2.
牵伸作用43 6.2.
牵伸装置中的牵伸作用43 6.2.1.
牵伸力43 6.2.2.
粘滑运动44 6.3.
牵伸区中纤维的特性45 6.3.1.
纤维引导45 6.3.2.
浮游纤维45 6.4.
摩擦力界46 6.4.1.
纤维的摩擦力界46 6.4.2.
影响因素46 6.5.
牵伸分配47 6.6.
其它牵伸可能性47 6.6.1.
走锭纺纱47 6.6.2.
分梳辊处的牵伸47 6.7.
附加牵伸效果47 7.
纱线的形成49 7.1.
纤维集合构成纱线49 7.1.1.
纤维的排列49 7.1.2.
纱线横截面中的纤维根数49 7.1.3.
纤维的配置49 7.1.4.
纤维在纱线中的有序排列49 7.1.5.
纱线结构中的纤维位置50 7.1.5.1.
环锭纱50 7.1.5.2.
自由端纱50 7.1.5.3.
包缠纱50 7.1.5.4.
喷气纱51 7.1.6.
纱线结构51 7.2.
纤维的转移52 7.3.
给予强力52 7.3.1.
给予强力的方法52 7.3.2.
真捻（以环锭纱为例）53 7.3.2.1.
捻向53 7.3.2.2.
捻度和强力53 7.3.2.3.
纱线在长度和宽度方向的变形53 7.3.2.4.
捻度公式54 7.3.2.5.
捻度公式的推导55 7.3.3.
假捻56 7.3.3.1.
工作原理56 7.3.3.2.
通过假捻给予强力56 7.3.3.3.
纺纱工艺中其它地方的假捻57 7.3.4.
自捻57 8.
制品的处理59 8.1.
制品的载体59 8.1.1.
制品的载体和运输598.1.2.
卷装形式59 8.1.2.1.
分类59 8.1.2.2.
应用最广泛的卷装形式－ 承载物在内的卷装59 8.2.
条筒中的铺放61 8.2.1.
条子的铺放61 8.2.2.
大、小圈条61 8.2.3.
条子的加捻62 8.3.
卷动卷绕以及卷子形成62 8.4.
粗纱的卷绕63 8.4.1.
卷装的构成63 8.4.2.
速度关系63 8.4.3.
卷绕原理64 8.5.
管纱的卷绕64 8.5.1.
管纱的构造64 8.5.1.1.
管纱的形状64 8.5.1.2.
管纱底部的形成65 8.5.1.3.
圆锥形纱层的形成66 8.5.2.
卷绕过程66 8.5.2.1.
卷绕原理66 8.5.2.2.
钢丝圈速度的变化67 8.5.2.3.
纱线捻度的变化67 8.5.3.
使用钢丝圈时卷绕过程中力与张力的关系67 8.5.3.1.
引言67 8.5.3.2.
钢丝圈在钢领平面上的受力状况68 8.5.3.3.
受力状态的改变69 8.5.3.4.
钢丝圈在通过锭子轴线平面时的状况69 8.5.3.5.
状态的变化70 8.5.3.6.
钢丝圈在切线平面上的状况71 8.5.3.7.
气圈张力71 8.5.4.
对钢丝圈的影响72 9.
质量保证73 9.1.
必要性73 9.2.
纱厂信息系统（MIS）的结构73 9.3.
立达“蛛网”（SPIDERweb）纱厂信息 系统（纱厂监控系统）73 9.4.
建议74 参考文献75 图表目录77立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术11纺纱引言
2004 年，全球纤维消费量约为 7?000 万吨，其中 合成纤维 3?800 万吨，棉纤维 2?200 万吨，纤维素纤维 250万吨，其它纤维750万吨。
在化学纤维中，大约有三分之一是长丝，三分之 二是短纤维。短纤维中的大部分（大约3?300万吨）被 用于短纤维纺纱。因而，在全球纺织品生产中，短纤 维纺纱具有举足轻重的地位。
对于训练有素的管理人员来说，具备必要的技 术和工艺知识是相当重要的。技术知识与机器设备密 切相关，而工艺知识则涉及加工过程。工艺知识是对 原料转化为半成品或者最终产品的基本原理的综合概 括－它有别于实际情况或目前实施这些基本原理的可 行性。
在纺纱方面，工艺涉及纱线生产研究。在此背景 下，“纺纱”这个词是指采用合适的机器和装置，把大 量长度相对较短、单个无序的纤维转化成长度很长、 线性有序的产品。在天然纤维的加工过程中，总是牵 涉到同样的基本工艺。本册旨在介绍纺纱工艺以及这 些基本工艺所涉及的关系和准则，以便弄清或加深理 解原料加工过程中所发生的情况。 Werner Klein 原瑞士纺织学院高级讲师 (Swiss Textile College)工艺作用 开松短纤维纺纱使用的机器 ?
?开清机器 ?
?自由端转杯纺纱机 ?
?并条机（除尘杂） ?
?转杯纺纱机 ?
?开清机器 ?
?梳棉机（纤维混合） ?
?最终纺纱机 ?
?自由端转杯纺纱机 ?
?带有匀整装置的梳棉机 ?
?自由端转杯纺纱机 ?
?最终纺纱机 ?
?最终纺纱机 ?
?最终纺纱机除杂混合定向并合均匀变细给予强力 卷绕表 1 短纤维纺纱使用的机器12立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术131.
原料－影响纺纱的因素1.1.
原料的特性
原料约占短纤维纱生产成本的 50?-?75?% ，这一事 实充分表明了原料对纱线生产者的重要性。当加工一种 纤维原料时非常轻松，而加工另一种相似的纤维原料则 比较困难、费神费力，而且生产率和纱线质量还会下降 时，原料的影响就变得更为明显。然而，几乎没有纺纱 厂能用得起没有任何问题的原料，因为这种原料通常会 十分昂贵。
纺纱生产者要想应付预期困难，就要了解和掌握 原材料知识及其在加工和后续阶段中的性能。
纺纱生产者只有熟练掌握了原料知识，才能确定 最佳的纺纱条件。然而，不可否认的是，如果原料已 经达到或超出了可纺性极限，则再好的理论知识也不 会有太大帮助。在纺纱厂的实际生产中，过分的原料 成本节约通常并不能降低生产成本，反而常常会因为 加工性能的恶化而增加生产成本。
下面以原料为主题，概括介绍一些对纺纱生产者 至关重要的问题。本册仅涉及棉纤维，化学纤维将在 其它册中另有论述。 1.2.
纤维细度 1.2.1.
细度的影响
细度通常是纤维最重要的三个特性之一。纱线 横截面内的大量纤维不仅可以提高纱线强力，还可以 使纤维在纱线中得到更加合理的分布。对于一定粗细 的纱线而言，纤维细度决定纱线横截面内纤维根数的 多少。横截面内纤维数量的增加不仅可以提高纱线强 力，而且还可以使纱线获得更好的均匀度。
在纱线横截面内，最少约需要 30 根纤维。但是， 在通常情况下约有 100 根以上的纤维。对于几乎所有 新型纺纱工艺而言， 100 根纤维基本是下限。这表明 纤维细度在未来将会变得更加重要。纤维细度主要影响 : ? ?纺纱细度极限; ? ?纱线强力; ? ?纱线条干均匀度; ? ?纱线丰满度; ? ?织物悬垂性; ? ?光泽; ? ?手感; ? ?加工生产率。
通常生产率受断头率、纱线每英寸的捻回数（可改 善纱线手感）和纺纱条件的影响。在混纺纱的生产中， 至少在传统的环锭纺加工中，必须牢记的是:?? 细纤维大 多集聚在纱的芯层，而较粗的纤维则多分布在纱的外 围。细的棉纤维与较粗的合成纤维混纺，将生产出外表 具有合成纤维特征的纱线。 1.2.2.
除毛发纤维外，其它纤维的横截面很少是圆形，直 径不易测量，因此纤维不能像钢丝那样用直径来表示其 细度。对于纱线和纤维，细度通常采用质量和长度之间 的关系来表示: tex = 质量(g) 长度(km) 或dtex = 质量(dg) km
化学纤维的细度几乎只用分特克斯dtex来表示，而 棉纤维的细度则多用马克隆值Micronaire来表示。细度 分级如下:马克隆值 3.1以下 3.1 - 3.9 4.0 - 4.9 5.0 - 5.9 6以上 细度 非常细 细 中等（高级范围） 稍粗 粗换算系数: dtex = Mic × 0.394（与成熟度有很大关系）14立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术
然而，应该牢记的是，马克隆值并不总是反映纤维 的实际细度。例如，由于采用气流仪法测量马克隆值， 当不成熟纤维所占比例较大时，测得的平均值较低，这 与可纺纤维的真实值不相符。在这种情况下，用线密度 （tex）表示细度规格更为准确，但测量起来比较困难。 棉纤维是一种天然纤维，它在不同的土壤、不同的气候 条件下生长，而且耕种条件每年都在变化。因而包括细 度在内的纤维特性不可能保持不变，这就使得测量更为 困难。 Schenek [1]?给出了一个比较极端的例子，在一批 500包的棉花中，不同棉包的马克隆值范围在2.4到3.9之 间变化。长绒棉品种一般比中长绒棉更细。 1.2.3.
纤维成熟度
棉纤维由细胞壁和中腔构成，成熟度指数取决于 胞壁的厚度。Schenek[1]?建议，当湿胀纤维的胞壁面积占 横截面积的50?-?80?%时，可以被认为是成熟纤维;??当胞 壁面积占横截面积的30?-?45?%时，是不成熟纤维;??而当 胞壁面积占横截面积的比例小于25?%时，是死纤维。由 于完全成熟的棉铃中也存在着大约5?%的均匀分布的不 成熟纤维，原棉中没有不成熟的纤维是不可思议的，问 题只是数量的多少。国际纺织制造商联合会推荐采用纤 维成熟度仪FMT来确定棉纤维的成熟度。Lord和Heap[3]?曾 提到过采用FMT测量并给出成熟度指数（MI）。
不成熟的纤维既没有足够的强力，也没有足够的 纵向刚性，因而会导致:?? ? ? 纱线强力降低;?? ? ? 产生棉结;?? ? ? 短绒率增大;?? ? ? 可染性变化;?? ? ? 难于加工（主要在梳棉机上）。 1.3.
纤维长度 1.3.1.
纤维长度的影响 纤维长度也是最重要的三个纤维特性之一，它影响:? ? ? 纺纱细度极限;? ? ? 纱线强力;? ? ? 纱线条干均匀度;? ? ? 产品的手感;? ? ? 产品的光泽;? ? ? 纱线毛羽;? ? ? 生产率。 生产率会受到下列因素的影响: ? ? 断头率;? ? ? 落棉率;? ? ? 捻度（影响手感）;? ? ? 生产条件。
可以假设:??长度在4?-?5?mm以下的纤维在纺纱过程 中会被损失掉（成为落棉和飞花）;??长度为12?-?15?mm 左右的纤维，仅起到使纱线饱满的作用，而对纱线强 力没什么贡献;??只有长度在15?mm以上的纤维对纱线特 性会产生正面影响。纤维长度的评估不仅在购买时是 重要的，经过梳理后的纤维长度更为重要。根据纤维 特性考虑梳棉机加工条件时，必须使经过梳理后的纤 维长度没有明显变短。当不成熟纤维比例较高时，情 况则有所不同。 1.3.2.
纤维长度图长度（mm）50 40 30 20 10 00 20
100 累积（%）图 1 纤维长度-数量曲线图
在棉铃中的纤维，其长度差异不太大。许多纤维的 长度显著变短发生在纺纱之前，由机械作用引起，如轧 花和除杂。结果是，在所有纤维特性中，纤维长度具有 最大的不规则性。长度（mm）50 40 30 20 10 00 20
100 累积（%）图 2 纤维长度-重量曲线图立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术15
即使是能握在手中的非常小的棉束，其中也会包 含最短（2?mm）到最长（在30?-?60?mm之间，取决于 品种）的各种长度的纤维。如果将这个棉束中的纤维 按照长度整理并逐根排列，使各根纤维的一端位于坐 标系中的一条直线上，就可得到典型的棉纤维自然长 度排列图（图 1 ），也称作纤维长度 - 数量曲线图。如 果这个图研究各组不同长度纤维的质量变化，则可得 到纤维长度 - 重量曲线图。长度 - 重量曲线图的曲线比 长度-数量曲线图的曲线明显要高，这是因为长纤维的 质量比短纤维大，因而其影响更大。纤维长度-重量曲 线与纤维在纱线截面中的分布相符合。因而这个图应 该用于与纱线有关的考虑和计算中。另一方面，纤维 长度-数量曲线强调短纤维的比例，它提供了一种直观 评价纤维加工性能的好方法。这两种平均纤维长度有 下列关系:?? s ? lN + lW = ? ? lN在纺纱过程中（主要在梳棉工序）纤维长度变短，所 以纤维长度均匀性不能被保持到纱线中。其次，所有 纤维都有同样的长度也不适于在纺纱机器上加工。例 如，在牵伸过程中，这样的纤维不是单根运动，而是 集束运动，因而最终将生产出不匀率很高的纱线。 1.3.3.2.
三角形长度曲线图长度（mm）50 40 30 20 10200
25 50 75 100 累积（％）图 4 三角形长度曲线图
式 中 ， l ? W 是 基 于 纤 维 长 度 - 重 量 曲 线 的 平 均
纤维长度 ;??l ? N是基于纤维长度 - 数量曲线的平均纤维 长度 ;??S 是纤维长度分布的标准偏差。另外，关于 纤维材料，其长度曲线图可以分为五种形式（图 3图 7 ）。纤维长度曲线图可以用 AFIS 系统测量并绘 制。 1.3.3.
各种纤维长度曲线图 1.3.3.1.
矩形长度曲线图
与矩形长度曲线图的纤维相比，具有三角形长 度曲线图（图 4 ）的纤维的加工性能更好，但短纤
维含量太高。例如，纤维在牵伸装置内的运动过程 中，短纤维不能得到很好的控制，它们会自由运 动，使纱线产生严重不匀。此外，短纤维不能始终 束缚在纱体中，所以有一些被散失掉，在机器和装 置中产生落棉和飞花。如果一根短纤维被束缚进纱 体，它的一端常常会伸出纱体，使纱线表面毛羽增 多。当然，对于某些产品性能来说，一定的毛羽是 必要的（如针织物）。 1.3.3.3.
梯形长度曲线图长度（mm）50 40 30 20 10 0长度（mm）50 40 30 200
25 50 75 100 累积（％）10 0图 3 矩形长度曲线图0
25 50 75 100 累积（％）图 5 梯形长度曲线图
只有化学纤维才可能得到矩形长度曲线。由于纤 维是等长的，不存在长度变化，因此这种材料似乎是 理想的。然而，这种看法其实是错误的。首先，由于
对于加工而言，梯形长度曲线图（图5）是理想的 长度图，并且曲线越平越适宜。然而，平的曲线常常意 味着高的纤维价格。这个图形是典型的棉纤维长度曲线 图。16立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术1.3.3.4.
阶梯形长度曲线图L [mm]50 40 30 20 10 0
标准纤维长度图是一种人造图形，实际中是不存 在的。但纤维照影机曲线图与纤维在罗拉钳口处的排 列相符，因而能很好地反映牵伸作用及纤维在纱线中 的排列。这种曲线图由大容量纤维测试仪（如HVI）制 成。这个长度被规定为跨距长度，即超过一定距离的 夹持纤维长度。 1.3.4.
我们所说的纤维长度，指的就是通过分级工之 手，把纤维束中的纤维整理得平行有序，并通过测量 所得到的真实纤维长度。根据由此得到的精确纤维长 度所做的图就是纤维长度曲线图。从图8所示的纤维长 度图中可以清楚地看出各种纤维长度值，例如:?? ? ?最大纤维长度;?? ? ?最小纤维长度;?? ? ?平均纤维长度。
带着某些预期，统计人员可能会对这些数值感兴 趣。但这些数值对纺纱生产者并没有什么用处，因为 在此基础上并不能对产品和工艺下任何结论。生产者 和经营者通常使用下面的数据:? ? ?分级长度（贸易长度，分级工的长度）;?? ? ?上四分位长度（用头端定向方法）;?? 右半部平均长度或平均长度（按重量加权）（C x）;?? ? ? ? ?1?%，2.5?%，5?%或50?%跨距长度值（作为隔距长 度）（例如，2.5?%跨距长度）。
贸易长度（分级工的长度， S ）是最重要的长度 规格。棉纤维的贸易长度分级以 1/32 英寸为单位，在 长度 - 重量曲线图上，对应于约 25?% （ S ）处的纤维长 度;??在长度-数量曲线图上，对应于约15?%（S）处的纤 维长度。它也相当于纤维照影机曲线图的2.5?%跨距长 度和HVI的右半部平均纤维长度（由纤维照影机曲线图 计算而得）。0
25 50 75 100 [%]图 6 阶梯形长度曲线图
如果长度差异很大的纤维原料以不恰当的比例混 合，就会产生阶梯形长度曲线（图6）。与矩形长度曲 线的纤维相同，这种纤维仅以集束方式运动，并会产 生前面所提到的后果。 1.3.3.5.
纤维照影机曲线图[%]10075502500
10 20 30 40 50 L [mm] L [mm]50 40 30 20 10 0图 7 纤维照影机曲线图
除了上述纤维长度曲线图外，图7所示的是纤维照 影机曲线图。在前面的纤维长度图中，纤维的一端被 排列成一条直线。而在纤维照影机曲线图中，则是通 过夹持棉花试样中随机分布的纤维来排列纤维的。从 夹具伸出的纤维被梳直并采用光学方法测量。SC X0
25 50 75 100 [%]图 8 纤维长度-重量曲线图，长度规格立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术17
在设定机器参数时需要使用 1?% 和 2.5?% 跨距长 度，特别是设定罗拉隔距时。下面的长度分组目前被 用于表述棉纤维的贸易长度（分级工的长度）:?? ? ?短纤维:??小于或等于1英寸;?? ? ?中等长度纤维:??1 1/32?-?1 1/8英寸;?? ? ?长纤维:??1 5/32?-?1 3/8英寸;?? ? ?超长纤维:??大于等于1 13/32英寸。
长度规格只考虑贸易长度是不够的，因为没有考 虑曲线的斜率。对于相同的贸易长度，纤维长度图既可 能接近矩形纤维长度图，也可能接近三角形纤维长度 图，相应的短纤维比例则为高或是低。为了评估长度分 布的好坏，可以使用下列数据:?? ? ?在纤维照影机曲线图上的第二点（例如，50?%跨距 长度）;?? ? ?变异系数;??或 ? ?短绒率（例如，短于1/2英寸的百分率图）;??或 ? ?用HVI测量得到的均匀度（UR）。 1.3.5.
短绒率对 1.3.1. 部分列出的参数有非常大的影响 （对转杯纺的影响较小，所以转杯纺除外）。除了这 个影响，短绒率高也会导致严重的飞花污染（还有其 它问题），这就增加了人员、机器、车间和空调的负 荷，并提高了牵伸难度。不幸的是，近年来由于种种原 因，棉花的短绒率增加了很多。这是由于机械采摘和 剧烈轧花造成的。Schenek[2]和Lord[3]在其论著中分别采 用了绝对短纤维含量和相对短纤维含量。目前在大多数 情况下，绝对短纤维含量被定义为短于10，11，12或 12.5?mm（1/2英寸）的纤维所占的百分比。
短纤维的界限还没有标准，但可以大致确定为 12 或12.5?mm左右。立达采用12.5?mm作为标准。由于短 纤维不易测量，所以这个值不是绝对准确的。如果要 求更准确的值，则可采用Lord建议的相对短纤维含量。 但是这种测量要求非常高。1.4.
强度通常是纤维的主要特性。这从这样一个事实 可以看出 :??大自然中有无数种纤维，但大多数由于强 度不足而不能被用作纺织纤维。对于纺织纤维而言， 最小强度大约是6?cN/tex（断裂长度大约是6?km）。由 于纤维被束缚成纱主要是通过加捻完成的，这种方式 仅能利用原料强度的 30?-?70?% 。对于纱线最终获得的 强度，下限大约是3?cN/tex，这是纱线的最低强度。因 为大多数新型纺纱工艺对原料强度的利用低于传统工 艺，所以纤维强度的重要性在未来会增加。 几种重要纤维的断裂强度是:?? ? ?涤纶纤维 35?-?60?cN/tex ? ?棉
15?-?40?cN/tex ? ?羊毛
12?-?18?cN/tex
棉纤维的束纤维强力用卜氏纤维强力仪测定，其值 被规定为卜氏值。所用到的卜氏值范围如下（93?000卜 氏值=93）:?? ? ?≥93 =
优 ? ?87?-?92 = 非常强 ? ?81?-?86 = 强 ? ?75?-?80 = 中等 ? ?70?-?74 = 一般 ? ?≤70 =
由于这种测量不是非常精确，因此应避免转换 物理单位。今天通常用HVI测量仪测量纤维束。根据所
采用的校准标准（美国农业部或HVI校准棉样），强力用
g/tex?(cN/tex)?表示。
对于通常使用的 HVI-CC 校准，采用下列数值范围
（1/8英寸隔距强度g/tex）[27]:?? ? ?≥32 =
非常强 ? ?30?-?32 = 强 ? ?26?-?29 = 基础 ? ?21?-?25 = 弱 ? ?≤20 =
除涤纶和丙纶纤维外，纤维强度与其所含水分有 关。在加工和测试中了解这一点是很重要的。由于纤 维水分取决于周围空气条件，因此它与气候条件和加 工之前暴露的时间有很大关系。棉、亚麻等纤维的强 力随含水量的增加而增加，而锦纶纤维、粘胶纤维和 羊毛则相反。18立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术1.5.
纤维伸长 必须清楚地区分三个概念:?? 永久性伸长:??
在负荷去除后，
纤维不能回缩的
伸长部分;?? 弹性伸长:??
在负荷去除后，
纤维能回缩的伸长
断裂伸长:??
纤维被拉伸至断裂
时最大可能的伸
长，即永久性伸长
与弹性伸长之和。
伸长率被规定为伸长部分相对于原始长度的百分 率。由于没有弹性的纺织产品几乎没有可用性，所以 弹性伸长性能是相当重要的。为了能承受高负荷（包 括在加工过程中），纺织品必须能变形（如在膝部和 肘部），也能恢复原来的形状。因而，纤维伸长率应 该至少是 1-2?% （玻璃纤维），稍高一些则更好。例 如，与棉相比，羊毛具有更高的抗折皱性，这就是由 于它们的伸长率不同引起的:?? ? ?棉
6?-?10?%;?? ? ?羊毛
25?-?45?%。 下面是棉纤维的伸长率范围[27]:?? ? ?＜5.0?%
= 非常低;?? ? ? 5.0?-?5.8?% = 低;?? ? ? 5.9?-?6.7
= 平均;?? ? ? 6.8?-?7.6
= 高;?? ? ?＞7.6 =
化学纤维有较高的伸长率值，大约是15?%到30?%。 对于功能性纺织品，有时需要更高的伸长率，但这会 使纺纱厂的加工更困难，特别是在牵伸作用时。对于 运动装、针织品、紧身衣和弹力产品，都需要高的伸 长率。如果单根纤维承受拉伸负荷，则对它的强力和 伸长都有要求。因而，强力和伸长是密不可分的，这 个关系可用应力/应变图来表示。每种纤维都有其典型 的应力/应变曲线。在混纺时，应保证被混纤维的应力应变曲线在形状上是相似的。伸长率的测试困难而费 时。1.6.
纤维的长径比（刚性）
当纤维做滚动、转动和扭转运动时，纤维的刚性 起着重要作用。刚性太大的纤维难以适应这些运动。例 如，纤维不能适当地束缚进纱体内，产生毛羽，或在加 工中被损失掉;??纤维刚性不足，则弹性太小，变形后不 能恢复原来的形状，且没有纵向抵抗力，在大多数情况 下，这会导致棉结形成。纤维刚性取决于纤维的物质成 分，也取决于纤维长度和细度之间的关系。结构和直径 相同的纤维，越短则刚性越大。图 9 不同长度纤维的刚性 纤维的长径比可用来表示纤维的刚性:??长径比=纤维长度/纤维直径
由于在纺纱的纱线形成过程中，纤维被束缚进纱 内时必须发生卷绕，所以在某种程度上，长径比也决定 着纤维在纱线中的位置:?? ? ?细和/或长纤维在纱的芯部;?? ? ?粗和/或短纤维在纱的外围。 1.7.
纤维的清洁度 1.7.1.
原棉（如皮棉）中除了包含可用纤维外，还包含 各种杂质[1, 25]:?? 植物性杂质 ? ?碎壳 ? ?破籽 ? ?碎茎 ? ?叶片 ? ?木片 矿物性物质 ? ?泥土 ? ?沙子 ? ?运输过程中带入的矿物性尘埃 ? ?运输过程中带入的尘杂 粘性污染物 ? ?糖分（昆虫分泌物） ? ?油脂、油、沥青 ? ?添加剂立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术19其它杂质 ? ?金属碎片 ? ?布片 ? ?包装材料（大多为高分子材料） 纤维碎片 ? ?纤维微粒（它们最终构成尘杂的主要部分）
杂质对加工过程会产生很大干扰。
金属杂质会引起火灾或损坏梳理针布。布片或包 装材料会形成纱线中的异性纤维，造成纱线不适于预 定用途。
植物性杂质能引起牵伸不良、纱线断裂、充塞梳 理针布、污染纱线等。矿物性杂质能引起集杂，机器 磨损率高（研磨效应，在转杯纺中尤为明显）等。
新型纺纱工艺对杂质非常敏感。杂质始终是一个 问题，但这些年来却变得越来越严重。其中主要原因 包括现代化高效能采摘方法;??强烈的轧花和除杂;??预烘 干;??收获、包装和运输过程中的随意处理;??使用现代包 装材料等。
如今，杂质（如异性纤维）几乎已成为纺纱生产 者的恶梦。杂质含量（主要为植物性杂质）在定级中 已被考虑在内。图 10 所示的是美棉中的杂质范围（资 料来源于特吕茨勒公司文献）。杂质程度分级如下:?? ? ?＜1.2?%
= 非常干净;?? ? ?1.2?-?2.0?% = 干净;?? ? ?2.1?-?4.0?% = 中等;?? ? ?4.1?-?7?%
= 脏;?? ? ?＞7.1?%
= 非常脏。
国际纺织制造商联合会每半年发表一篇关于棉污 染情况的调查报告，并指出污染最严重的产地。 1.7.2.
棉结是纤维结或小的纤维缠结。一般而言，棉结可 分为两种:??纤维结和带籽屑棉结。前者是指仅由纤维组成 的小结，后者是指含有碎壳、籽片或叶片等杂质粒子的 小结。Artzt和Schreiber[11]所做的研究表明，纤维结占主要 部分，特别是由不成熟和死纤维为芯形成的纤维结。很 清楚，成熟度指数[3]和棉结之间有联系。因为细纤维相比 粗纤维有较小的纵向刚度，所以棉结和纤维细度之间成 指数关系。加工方法也有相当大的影响。原棉中的棉结 大部分由采摘和剧烈轧花产生。在开清棉工序中，棉结 数量有相当大的增加。梳棉机是把棉结数量减少到可用 水平的第一台机器。在梳棉机上，棉结的减少主要是通 过解开，而不是消除。棉结的危害不仅表现在其本身会 成为粗节，而且还表现在染色织物中。由于棉结与其余 的纤维着色不同，因而在成品织物上会变得清晰可见。
根据乌斯特公司整理的研究结果（Zellweger?Luwa AG）[28]，100?%棉包中的每克棉结数分级如下:?? ? ?＜150 =
非常低;?? ? ?150?-?250 = 低;?? ? ?250?-?350 = 平均;?? ? ?350?-?450 = 高;?? ? ?＞550 =
非常高。第二级美棉 A SGM 1 10 9 8 7 6 B [%] 5 4 3 2 1 0 图 10 不同等级棉花中的杂质比例 A.分级;??B.含杂率上级美棉 GM 2次上级美棉 SM 3中级美棉 M 4次中级美棉 SLM 5下级美棉 LM 6次下级美棉 SGO 7平级美棉 GO 820立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术1.7.3.
尘杂 1.7.3.1.
尘杂由小和微小的各种物质粒子组成，并作为悬 浮颗粒存在于气体中，下沉缓慢，所以尘杂可以在空 气中传输相当大的距离。依照国际棉花测试方法委员 会（ITMF）建立的分级系统，尘杂分为下列类型:??粒子尺寸(?m)1.7.3.2.
尘杂引起的问题
Leifeld[6]列出了由尘杂引起的下列问题。对人体的危害:?? ? ?尘杂使人体产生不适，例如眼睛和鼻子;?? ? ?尘杂能引起过敏;?? ? ?尘杂能引起呼吸道疾病（棉纤维吸入性肺炎）。 环境问题:?? ? ?尘杂集淀;?? ? ?尘杂集聚，然后落到机器上;?? ? ?空调污染。 对产品的影响:? ? ?直接恶化质量;?? ? ?或间接引起机器产生故障。?? 对机器的危害:? ? ?尘杂集聚导致运行紊乱;?? ? ?运动堵塞和运转失真;?? ? ?纱线不匀加剧;?? ? ?断头增多;?? ? ?机器部件磨损加快（如纺杯）。杂质 尘杂 微尘 可吸入尘杂＞500 50 - 500 15 - 50 ＜15
国际纺织公报 [4]上发表的一篇论文指出，微尘由 50?-?80?%的纤维碎片、叶片和碎壳，10?-?25?%的沙子和 泥土以及10?-?25?%的水溶性材料组成。纤维碎片的高比 例表明大部分微尘是在加工过程中产生的。Mandl[5]?指 出，约有40?%的微尘在纤维和纤维束之间自由活 动，20?-?30?%受到松散束缚，余下的20?-?30?%则被牢牢 地束缚在纤维中。环锭纱纤维 环锭纱 条干均匀度 [U% / CV%] ? 细节 ? 粗节 ? 棉结/千米纱 ? 乌斯特纱疵仪纱疵/10万米纱 断裂强度 [Fmax/tex] 断裂伸长率 [Emax%] 毛羽 [H]平均长度，50 %跨距长度， 长度均匀度 马克隆值 棉结含量，叶片含量 杂质含量，微尘含量 纤维碎片含量 1/8?断裂强度 1/8?伸长率 色泽 高度显著相关 图 11 纤维性能和纱线性能之间的相关性（根据乌斯特公司资料[23]显著相关或相关 ）相关度小或不相关 （未知关系）立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术211.8. 化学沉淀物（粘性物质）
棉纤维上最有名的粘性物质是糖分。严格地讲， 这是白粉虱或蚜虫的分泌物，但今天所有粘性物质都 被错误地称为糖分。Schenek[1,7]对这些粘性物质进行了 如下分类:分泌物 真菌和细菌 植物性物质 脂肪，油 病原体 合成物质 糖分; 腐烂分解物;
植物汁及叶蜜中的糖， 过多的蜡;
轧花中产生的籽油;
脱叶剂，杀虫剂， 化学肥料，收割机上的漏油。
这些糖类大多是（但不总是）由昆虫或植物本身 产生的，它取决于采摘之前植物所受到的影响。
然而，纤维发粘与否，不仅取决于粘性层的量和 成分，而且像溶液一样还取决于它的饱和程度，以及 纺纱厂的工作温度。因此，考虑粘性对生产过程产生 的影响，不能仅凭数量的多少就得出结论。Elsner[8]指 出，在棉的储存过程中，糖分通过发酵和微生物作用 发生分解，含水率越高，这种分解越快。然而，在粘 性棉的纺纱过程中，生产区域的空气相对湿度及环境 温度应尽可能保持得低一些。 1.9. 纤维影响的相对重要性
纤维参数对纱线参数和运行性能的影响随环境条 件变化而改变。对于不同的纺纱系统，如新型纺纱工 艺或传统纺纱工艺，纤维参数的重要性也有所不同。 图11表示的是乌斯特公司[23]所确定的纤维性能和纱线 性能之间的关系，图12表示的是Sasser[24]所确定的纤维 性能对纱线强度的影响。
然而，在大多数情况下，粘性棉花中所发现的粘 性物质是成分最易变化的糖类中的一种，主要（但不 是唯一的）包括果糖、葡萄糖、蔗糖、松三糖、海藻 糖等[26]。影响纱线断裂性能的纤维特性环锭纱 Nec 26 / 23 tex转杯纱 Nec 26 / 23 tex长度均匀度20 %长度22 %长度均匀度17 %长度12 %强度20 %强度24 %马克隆值15 % 伸长率5 % 色泽/反射率3 % 含杂率3 % 不清楚的因素12 %马克隆值14 %伸长率8 % 色泽/反射率6 % 含杂率6 % 不清楚的因素13 %图 12 纤维性能对纱线强力的影响（根据Sasser[24]的研究结果）22立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术232.
开松的必要性
纺纱加工的原料几乎毫无例外地要求是开松状 态的、可加工的纤维原料。然而，为了便于运输和储 存，纺纱厂获得的原料都是压紧的形式（原料包）。 因此，在其它加工之前必须首先进行开松加工。 2.2.
开松类型和开松程度 开松分为两个阶段:? ? ?开松为纤维束:?在开清工序;? ? ?开松为单纤维:?在梳棉和转杯纺工序。 此外，开松的工艺作用包括:? ? ?松解－纤维束的体积增加，而纤维根数保持不变。 即，纤维束的密度减小;?或 ? ?分离－原来的一个纤维束变成两个或更多的纤维 束，而纤维束的密度不变。类型 罗拉外观说明 小直径，广泛采用。例如，用于 梯形开棉机。 大直径。例如，用于单滚筒轴流 式开棉机。 轴上有许多长打手棒，几乎不 用。 有两个、三个、或更多翼打手。 目前仅在老的开清线上还有使 用。 横向木板或塑料板上植有角钉的 环形带，开松非常温和。 在开包机或混棉机上起抓取作用 （二者均已过时）。 与梳棉机的锡林一起使用。滚筒绗缝轴多翼打手角钉帘抓手盖板条或梳 理板 表 2 开松装置开松作用开松装置 松解开松类型 分离 xx强烈程度温和程度说明撕扯x+++++用在开包机上。当在棉箱内翻滚较大 时，会产生棉结。分解xxxx+++++用在梳棉机和转杯纺纱机上。把纤维束 分解为单纤维的唯一方式。抓取xxx+++++用在抓包机上。作用非常温和。拉出xx+++广泛采用，例如用在水平开松除杂机 上。开松强度取决于针布密度。撕扯xxx+++C刺辊。对纤维有损伤，但对于除去轧棉 时产生的细小杂质粒子是必要的。打击(x)xxC+两翼或三翼打手。开松作用很差。几 乎不能在原料上产生新的表面（已过 时）。 梳针打手。非常温和的松解。如果用于 开松除杂机，通常会造成较大的纤维损 失（已过时）。 开松效果极小，例如在输送管道中。梳理xxx(x)+++++气流中流动 表 3 不同形式的开松(x)C24立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术
分离能满足除杂的需要，而松解则是纤维混合 与排列所必需的。每一次开松作用都包含着松解与 分离作用，且其作用的程度非常重要。如果在喂入 梳棉机的原料中，纤维束主要经历了分离作用，但 松解程度相对较小，那么纤维长度变短将是十分确 定的。因而，为了能够准确评价开松程度，除了测 量分离程度（即纤维束尺寸）外，还需要测量纤维 束密度（单位 g/cm? ）。这两种测量都很费力，因此 纤维束规格通常用毫克/束来表示。一些公司提供了 这方面的资料，例如立达公司提供的图 13 表明了几 种机器的开松程度与原料产量之间的关系。特吕茨 勒公司 [ 10 ] 提供的图 14 显示了在开清棉工序中，从一 台机器到下一台机器，原料开松程度增加的情况。 图中的曲线表明机器 M4 到 M5 已经多余，它们不仅 增加了加工费用，也使原料产生了不必要损伤。只 有在充分增加松解程度（即减小纤维束密度），并 因此改善梳理效果时，这两台机器的存在才是合理 的。图 15 表示的是特吕茨勒公司 [ 10 ] 确定的开松曲线 的理想形式。
各种开松装置见表2;? 各种开松形式见表3。A10-4 10-3 10-2 10-1 10 101 102 103 104VM1M2M3M4M5 B图 14 开松程度随经过的机器道数而增加的情况（某开清车间） A ，开松程度，纤维束重量（克/束） ; B ，机器道数 ; V ，喂入原料 ; M1 - M5，机器1 - 5。??????A10-710-6610-55 4 3A传统机器10-410-310-2A 10 UNIfloc10-12A 11 UNIfloc1001011021103B B图 15 较老的开清车间中开松曲线的理想形式（绿线） A，开松程度，纤维束重量（克/束）; B，机器道数; M1 - M5，机器1 - 5。 显然，机器4和5是多余的; 在现代生产线中，它们应该被去掉。????图 13 开松程度与产量的关系 A，开松程度（纤维束重量，mg）;?B，原料产量（kg/h)??立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术252.3.
开松强度 开松强度取决于下列因素:??
? 原料 -- 喂入原料厚度;?? -- 喂入原料密度;?? -- 纤维抱合力;?? -- 纤维的排列;?? -- 喂入原料中纤维束的尺寸。
? 机器/装置 -- 喂入形式－自由状态或握持状态;?? -- 喂给装置的形式;?? -- 开松装置的类型;?? -- 针布类型;?? -- 针布密度;?? -- 针板、梳针、锯齿等在机件表面的排列，即直线排 列或交错排列;?? -- 握持装置与开松装置之间的隔距。
? 速度 -- 开松装置的速度;?? -- 原料的生产速度。
? 环境条件 -- 湿度;?? -- 温度。 2.4.
关于开松和除杂的一般考虑
原料的除杂程度不会好于开松程度。因此，应注 意下面一些问题:?? ? ?尘杂实际上仅能从原料的表面被除掉。 ? ?因而必须连续地在原料上产生新的表面。 ? ?因而开松机器的形式必须与原料已取得的开松程度 相适应。 ? ?开松装置应越来越细致，即在开清线中，每个位置 都要求特定的机器。 ? ?原料的除杂程度与开松程度线性相关。? ?原料新暴露表面上的杂质应尽可能立即除去。 ? ?这意味着每个开松步骤后，应立即紧跟除杂步骤， 期间不要经过输送。因为在输送过程中，原料的表 面会被再次遮盖，又需要重新暴露。 ? ?理想情况下，开松和除杂机器应形成一个单元。 ? ?原料在开清棉工序的开松程度高，有利于梳棉工序 的除杂。 ? ?原料在开清棉工序被高度松解，可减少在梳棉机上 纤维的损伤。 ? ? 由于对开松程度不断改善的要求，所以原棉的开松与 除杂在一台（万能）开松机上完成是非常困难的。 ? ?另一方面，开清线上的每一台机器通常也代表着对 纤维产生了相当大的损伤。 ? ?因而，除了经济性考虑之外，从质量角度考虑，开 清棉车间应采用尽可能少的机器道数。 ? ?在握持状态下对喂入原料进行开松，通常开松强度 高但不温和。 ? ?在自由状态下对喂入原料进行开松，作用温和但不 强烈。 ? ?开松的纤维束（块）应尽可能接近球形。狭长纤维 束（块）在滚动或气动输送过程中会产生缠结，最 终会形成棉结。 ? ? 减小喂给装置与开松罗拉之间的隔距，将增加原料的 开松程度，但也增加了纤维原料的应力（损伤）。 2.5.
梳理 2.5.1.
梳理的目的
梳理的首要的目是将纤维束分离成单纤维。此外， 梳理还有除杂、减少棉结、提高纤维的平行度、混合和排 除部分短纤维的作用。然而，短纤维的清除效果只能通过 比例来看。
排除的原料主要在盖板花中。假设盖板落棉在 1?%?-?2?%，其中大约一半是短纤维。由于短纤维排除的 比例太小，以至于采用目前粗略的纤维测量仪器难于进 行测量。梳理作用是借助于相对配置的锯齿或梳针来完 成的。 2.5.2.
两针面之间的配置有两种可能 :?? 梳理配置和剥取
配置。26立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术2.5.2.1.
梳理配置V2
两针布的针齿朝向同一方向。这种配置是刺辊/ 主锡林区的典型配置（图 17 ）。这里，纤维原料从 一个针布表面转移到另一个针布表面，但v1必须大于 v2（喂给针布）。 2.5.3.
作用于纤维上的力 2.5.3.1.
梳理配置E F F K V1图 16 梳理配置 图 18 梳理配置时的受力情况KE
两针布的针齿朝向相反（图 16 ）。这种配置是主 锡林和盖板之间针布的典型配置，以及主锡林和道夫 之间针布的典型配置。为了能产生梳理作用，v1必须大 于v2，或v2与v1反向。在这种作用下，纤维被拉开、分 离、并平行排列。 2.5.2.2.
剥取配置V2
如果纤维的头端通过摩擦力被握持在处于分离运 动的两个针齿上时，两针齿从两边的拖拉便产生了作 用于纤维上的轴向张力 F （图 18 ）。由于纤维被握持 于针齿倾斜的表面，按照力的平行四边形法可将张力 分解为两个分力:??E和K。分力E有把纤维拉向针布的趋 势，针布的握持能力取决于这个分力。分力 K 是梳理 分力，它把纤维压向另一针布的针尖。纤维与另一针 布表面紧密接触，受到较强的梳理作用。 2.5.3.2.
剥取配置D F F A V1图 17 剥取配置 图 19 剥取配置时的受力情况KE立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术27
在剥取配置中，作用在一个针齿上的力的方向已 经发生了变化（图19）。力F可分解为两个分力:??分力 D 把纤维压向针齿，剥取分力 A有把纤维推离针齿的趋 势。纤维被另一针布的针齿抓取并被剥离。 2.5.3.3.
离心力是由机器部件旋转产生的。然而，只有在 机器部件的旋转速度相当大时，离心力才能产生显著 影响。实际上，这样的速度仅出现在主锡林上，在某 种程度上也出现在刺辊上。
离心力的方向为离开主锡林的方向，既作用于纤 维上，也作用于杂质上。尽管如此，纤维不会被离心力 所抛落（至少长纤维是这样），这是由于主锡林转动产 生的较大空气阻力把纤维压回与主锡林对应的盖板。与 其它类型的作用力相比，离心力的影响较小，除了考虑 对杂质和短纤维的作用时。在这种情况下，离心力有助 于将杂质和短纤维从主锡林转移到盖板上。 2.5.4.
纤维转移系数
其它条件相同时，对梳理配置针齿作用力的研究 表明，纤维被哪个针尖抓取是随机的。
这种随机结果并不是普遍适用的。尽管道夫与主 锡林之间也是梳理配置，但道夫必须能抓取部分纤维。 如果下列转移条件得到改善，则实现这一点是可能的:?? ? ?增加道夫针布的齿尖密度（不适用于金属针布）。 ? ?道夫针布采用较大的梳理角，使拉向针齿的分力 E增大，从而有助于增加梳理能力。 ? ?通过经常磨针，保持针布的抓取效果。 ? ?通过连续剥取棉网，保持道夫针布的清洁和接收纤 维能力。 ? ?设置非常小的主锡林和道夫隔距。 ? ?在主锡林和道夫汇合区域创造特殊的气流条件，促 进纤维转移。
即使采取了上述措施，纤维从锡林转移至道夫的 机率甚至还达不到50:50。
根据 Artzt 和 Schreiber 的研究结果 [11]，金属针布的 转移系数仅为0.2～0.3。
这意味着，一根纤维在转移至道夫之前，平均要 随主锡林旋转 3 ～ 5 转。这是由于纤维对主锡林有很强 的附着力引起的。经过多次通过盖板，有的纤维被挤 进了主锡林针布内。2.5.5.
梳棉机上最重要的工作区 2.5.5.1.
给棉罗拉和刺辊之间的预开松作用
由于刺辊必须以很大的作用力将纤维束从相当厚 的喂入棉层中撕扯出来，所以给棉罗拉和刺辊之间的 区域是梳棉机上问题最严重的区域。在这里，纤维损 伤几乎是不可避免的。
然而，纤维损伤并不是唯一重要的方面。对梳 理质量有直接影响的开松程度也很重要－开松程度越 好，梳棉机的生产率越高。
开松程度，除杂程度，尤其是原料的损伤受到以 下因素的影响:?? ? ?喂入棉层的厚度;?? ? ?喂入棉层的密度;?? ? ?喂入棉层的均匀度;?? ? ?生产速度;?? ? ?锡林转速;?? ? ?锡林针布;?? ? ?给棉板形式;?? ? ?给棉板配置（顺向喂入或逆向喂入）。
另一方面，刺辊是除去大杂质的主要区域。2.5.5.2.
主锡林和盖板之间的梳理作用
梳棉机的主要作用是把纤维束分离成单纤维，它 是在主锡林和盖板之间完成的。只有通过纤维的分离， 才有可能除去剩余杂质，特别是细小的粒子和尘杂。这 些杂质进入盖板花，被排杂系统吸走，或落下成为落棉 而被除去。
当一根盖板进入工作区后，首先会抓取纤维，使 盖板针面负荷达到饱和。这个过程进行得较快，仅在 几根盖板进入工作区后就完成了。此后，盖板几乎不 进一步抓取纤维，只起梳理作用。28立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术
于是，如果一个纤维束没有被前几根盖板抓取， 则就难以获得开松，它将在两个工作针面之间滚动， 并且常常导致棉结形成[13]。
在 这 个 工 作 区 ， 棉 结 的 减 少 也 同 样 重 要 。
Kaufmann[12]指出，75?%的棉结能被分梳开，实际上其中 约有60?%的棉结被分梳开。 剩余40?%能分梳开的棉结:?? ? 30?-?33?%进入条子;?? ? 5?-?6?%随盖板花排除;?? ? 2?-?4?%随落棉排除。 分离的强度取决于:?? ? ?针布的锋利度;?? ? ?主锡林与盖板间的隔距;?? ? ?针布的针齿密度;?? ? ?刺辊的速度（高，但不太高）;?? ? ?道夫的速度（高，但不太高）。 2.5.5.3.
道夫转移区
主锡林与道夫间的针布配置并不是像可能预期的 那样为剥取配置，而是梳理配置。这是纤维获得凝聚 并最终形成棉网的唯一途径。它既有优点也有缺点。 优点是纤维在这里获得了补充梳理作用。这是重要 的，因为纤维在此处受到的作用与盖板处稍有不同。
应该指出的一个缺点是，在这里纤维会形成弯 钩。转移之前，一些纤维的一端被主锡林的针齿握持 （图20，T）。在转移过程中，纤维伸出的另一端被道 夫针布抓住。然而，由于主锡林的速度要比道夫高很 多，锡林针布的针齿（T）沿回转方向梳理纤维，而纤 维的后端仍然被握持在道夫的针齿上（A）。
这样，在纤维头端就形成了弯钩。在棉网中，并 且在生条中，大多数纤维弯钩呈后弯钩形。然而，除 了形成弯钩这一严重缺点外，此处也产生梳理作用， 锡林针布梳理被道夫针布握持的纤维，或道夫针布梳 理被锡林针布握持的纤维。在这里还可以解开棉结， 或在下次通过盖板区时解开没有分离的棉结[11，14]。 此处的梳理强度（如在其它梳理位置一样）取决于[14]:?? ? ?针布类型;?? ? ?针齿的几何形状;?? ? ?单位面积的针齿数;?? ? ?梳理针面之间的距离;?? ? ?针面间速度关系;?? ? ?针布的锋利度;?? ? ?针布的磨损程度。图 20 纤维从主锡林（T）到道夫（A）的转移AT
梳理强度也与锡林直径有关，大直径意味着在工 作区有大的接触面积。这样，除了改善转移系数外， 原料受针布梳理的范围也变长了。 2.6.
纤维弯钩的伸直 2.6.1.
如前所述，在梳棉机上棉网形成过程中的一个缺 点是纤维会形成弯钩。根据Morton和Yen在英国曼彻斯 特所做的研究及其它研究，我们可以假设，棉网中的 纤维呈现下列弯钩:?? ? ?50? %以上的后弯钩;?? ? ?约15?%的前弯钩;?? ? ?约15?%的两端弯钩;?? ? ?20? %以下的没有弯钩。立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术29III
这些纤维弯钩会把较长的纤维变成短纤维，这对 纱线质量是不利的。因而，在成纱之前必须消除弯钩。 这可以采用下述的牵伸或精梳方法来完成:??
在牵伸装置中，纤维弯钩可能以前弯钩或后弯钩 的形式位于纤维集合体中（图21和图22）。首先考虑 后弯钩（S）:??可以看到，在一定时间内，后弯钩与纤 维须条中的其余纤维一起以后罗拉的速度向前罗拉运 动。如果纤维头端进入牵伸罗拉钳口区，则纤维会加 速。然而，由于尾端正随相对较粗的慢速运动的纤维集 合体一起运动，因此在整根纤维都达到牵伸速度（快 速）之前，纤维被伸直－即弯钩被消除。另一方面，前 弯钩（K）立即全部被前罗拉钳口所握持并在向前传输 过程中保持不变（图24）。然而，精梳机主要伸直前弯 钩，因为圆梳的梳针仅能梳直前弯钩（图23）。 2.6.2.
要求的工艺道数
为了消除纤维弯钩，喂入精梳机的纤维弯钩必须 是前弯钩，而喂入环锭细纱机的纤维弯钩必须是后弯 钩。如图24和25所示，在梳棉机到这些机器之间，每 经过一道工艺就发生一次弯钩倒向。因此，介于其间 的工艺道数有确定要求 :?? 在梳棉机至精梳机之间，工 艺道数必须是偶数 ;?? 而在梳棉机至环锭细纱机之间， 工艺道数必须是奇数。在转杯纺系统中，弯钩的配置 不太重要[15]。S图 21 牵伸装置中的后弯钩IIIK图 22 牵伸装置中的前弯钩图 23 精梳机中的前弯钩CDEF图 24 梳棉机和精梳机之间弯钩配置的倒向 C，梳棉机;??D，条卷机;??E，并卷机;??F，精梳机30立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术CGIG IIHR图 25 梳棉机和环锭细纱机之间弯钩配置的倒向 C，梳棉机;??GⅠ，并条机Ⅰ;??GⅡ，并条机Ⅱ;??H，粗纱机;??R，环锭细纱机立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术313.
需要除去的杂质
在除杂过程中，必须减弱杂质与纤维之间的粘附 力，以使杂质粒子能与纤维原料分离。所采用的主要方 法为将喂入原料开松为纤维束，并使这些纤维束在尘格 上方加速运动。泥土、尘杂和棉结都应除去。
除杂始终是一个重要的基本作用，而且还会变得 更加重要。首先，由于机器采摘，棉花中包含了越来 越多的杂质，而且经过剧烈的轧棉加工后，有些杂质 被粉碎了;??其次，与传统纺纱工艺相比，几乎所有的新 型纺纱工艺对原料除杂都提出了更高要求。 3.2.
天然纤维可能用到的除杂方法大体上可分为以下
三类:?? ? ?化学除杂;?? ? ?湿法除杂（洗）;?? ? ?机械除杂。
此处的讨论将限于机械除杂范围内。通常，机械 除杂仅能除去纤维束表面的杂质。 除杂会用到下列步骤:?? ? ?击打
= 杂质掉出 ? ?打击
= 杂质排出 ? ?刮擦
= 杂质分离 ? ?抽吸
= 杂质分离 ? ?梳理
= 杂质排出 ? ?离心力作用 = 杂质排出
在开松装置上用针板、鼻形打手等进行击打作用， 使纤维束与尘棒反复碰撞，杂质掉落。
在打击作用中，纤维束受到突然的强烈打击。当 纤维束被加速到较高速度时，由于杂质受到的空气阻力 较小，其惯性力比开松过的纤维束大得多。当纤维束被 猛掷到尘棒上时，尺寸小的杂质穿过尘棒间隙进入落棉 箱，而纤维束则继续围绕在转动着的打手周围。当纤维 被引导通过机器部件时，在尘棒、除尘刀甚至其它纤维 的较高摩擦作用下，杂质被刮擦掉。
这个作用在除去尘杂中是最重要的。抽吸方法 不太适合于除去大杂质，而适用于排除尘杂。输送气 流通过过滤装置或穿孔金属板时，在打击或输送过程 中已从原料中释放的尘杂粒子，随气流穿过小孔被排 除，而纤维束则不能通过。
在梳理时，梳针完全穿过纤维层，并把杂质从纤维 层内带出。这是机械除杂中唯一能从原料内部而不仅仅 从表面除去杂质的一种形式。
不需要打击，纯粹利用离心力，也可以产生除 杂作用。例如，在梳棉机上，由于和纤维相比，杂质 具有较高的质量与表面积比，因而杂质粒子可被抛至 盖板上，而纤维则由于气流的作用仍保留在锡林针布 上。原 Platt 公司的 “ 气流除杂机 ” （图 26 ），就主要采 用了这种方法。在这个机器上，在输送方向被突然改 变（管道转折角度超过 90° ）之前，输送气流和纤维 原料（ A ）被迅速加速，纤维束能绕过弯管继续向前 运动，而较重的杂质则直接从管道的狭缝中抛出，落 入废棉箱中（C）。
然而，近几十年来，由于杂质变得越来越小，这 种方法已不起作用了－它已被废弃了。BEA CV图 26 原Platt公司的气流除杂机32立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术3.3.
尘格和除尘刀
不考虑穿孔表面和梳理元件，可以使用一些装置 使原料和杂质分离。这些装置允许杂质通过，但能将纤 维束留住。大多数情况下，使用尘格（在打手下面）， 并在尘格前面附加一把或两把除尘刀（图27）。尘格可 由穿孔金属板（除杂效果低）、狭缝金属板（除杂效果 低）、一根接一根排列的带刃尘棒等制成。通过调节尘 格和除尘刀，可控制除杂效果。除杂强度取决于:??尘棒 与开松装置的隔距;??尘棒相对于开松装置的安装角;??尘 棒间隔距。? ?较高的开松罗拉速度，会产生较好的开松效果，但 同时纤维损伤也更大。 ? ?开松罗拉速度超过某一最佳值后，不能改善除杂能 力，但纤维应力会增加，从而造成纤维损失增加。 ? ?高含杂原棉与洁净原棉混合，高含杂原棉中的杂质会 分布在更大的原料体积中，这将使除杂更加困难。 ? ?高含潮率的原料比低含潮率的原料除杂困难。 ? ?产量提高，或喂入棉层增厚，会使除杂效果下降。 3.5.
除杂程度和除杂阻力A [%]100 90 80 70 60C [%]100 99 98 97 96 95 94 93 92 91 90ba50 40图 27 开松元件的配合，尘棒（a）和除尘刀（b）303.4.
影响因素 ? ?杂质粒子越大，越容易被除去。 ? ?由于几乎每台开清棉机器都能造成杂质破碎，所以 在加工开始阶段应除去尽可能多的杂质。 ? ?除杂应紧接在开松后进行（如有可能，在同一机台 上更好）。 ? ?开松程度越高，除杂效率越高。 ? ?非常高的除杂效果几乎总是以高的纤维损失为代价 的。 ? ?在两可的情况下，开清棉工序的除杂应稍少一些， 而梳棉工序的除杂应稍多一些。 ? ?在使用废棉回用设备的地方，开清棉工序的落棉比 例稍高一些，也可以接受。20 10 0图 28 除杂程度随经过的机器道数而增加的情况 A，开清棉机器的除杂程度;??C，除杂程度（在垂直轴上）;??V，喂入原 料;??M1 - M3，开清棉机器1 - 3;??C，梳棉机
以前，一台机器的除杂效果仅能做出估计。而今 天，除杂效果可被较精确地确定，并具有较好的再现性， 可以进行比较。为达到这个目的，除杂指数定义如下:?? DF - DD DFCT =× 100 %式中:??
DF－喂入原料的含杂率;??
DD－输出原料的含杂率;??
T－全部。立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术33
含杂率通常借助于重力测量法来确定，如使用微 杂质分析仪MDTA3，AFIS或锡莱分析机测定。图28（来 源于特吕茨勒公司 [16]）表明了各台单机以及整个开清 棉车间和梳棉车间设备的除杂指数。
除杂指数在很大程度上取决于含杂率，但含杂率 不是影响除杂指数的唯一因素，杂质粒子的大小、杂 质对纤维的粘附力也有影响。因此，含杂率相同但类 型不同的棉纤维，其除杂指数可能不同。有些类型的 原棉除杂容易，但有些类型的原棉除杂却比较困难。
为表示除杂的难易，引入了一个新的概念，即“除 杂阻力”。图29[16]显示了卧式开松除杂机的情况:? ? ?I区表示原棉具有较低的除杂阻力;? ? ?II区表示原棉具有中等的除杂阻力;? ? ?III区表示原棉具有较高的除杂阻力。3.6.
轧花之前棉花中的尘杂非常少，但在机器加工原 棉过程中会产生尘杂。即便尘杂被除去了，杂质的破碎 及纤维的粉碎和摩擦又会产生新的尘杂。以前尘杂对纺 纱生产者没有太大影响，但现在尘杂已成为问题。
首先，在开清棉车间空气中尘杂浓度极限方面， 已通过了越来越严格的法律 ;?? 其次，许多新型纺纱工 艺，尤其是转杯纺，对尘杂的反应非常敏感。
然而，尘杂的除去并不简单。尘杂粒子非常轻， 因而随棉纤维一起在输送气流中漂浮。此外，尘杂粒 子十分牢固地粘附于纤维之上。如果要除去它们，必 须通过摩擦的方法。因而在加工过程中，粘附尘杂的 主要排除位置是产生高的纤维与金属摩擦或纤维与纤 维摩擦的地方。前者发生在梳棉机的主锡林和盖板 间，后者发生在牵伸装置中，主要在并条机的牵伸装 置中。现在，并条机牵伸装置周围的吸风排杂系统使 并条机成为了良好的尘杂排除机器。在离开并条机的 原料中，尘杂含量大约只是原有或新产生尘杂的15?% 左右[4]。
容易从纤维中分离出来的尘杂，应尽可能在开清 棉工序除去。各个机器制造商提供了用于开清棉车间 的专门除尘杂机器或装置，它们大多数使用穿孔表面 连同吸风装置进行工作。然而，必须记住的是:??在穿孔 表面上的纤维束也起着过滤器的作用，所以，通常只 有比其空隙小的尘杂才能被除去。
加工过程中，被释放的尘杂立即在释放点被吸走 也很重要。A [%]40 30 20 10 0IIIIII0 1 2 3 4 5 6 B [%] C [%]图 29 各种类型原棉的除杂阻力（除杂难易） A，机器的除杂程度;? B，原棉的初始含杂率;? I，低除杂阻力区;? II，中等除杂阻力区;? III，高除杂阻力区。34立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术354.
混合的目的
纺纱厂使用的原料，其特性总是不同的。一方面 是由于天然纤维的耕种条件不同以及化学纤维的生产 条件不同造成的，这是不可避免的 ;?? 另一方面是由于 纺纱生产者为了改变原料的加工特性和最终产品的特 性，故意而为的。 混合的主要目的是:?? ? ?赋予最终产品所需特性（例如，化学纤维与天然纤 维混合可使产品具有期望的易护理特性）;?? ? ?抵消原料性能变化（同一产地的原棉，其性能也存 在不同，因而必须混合使用）;?? ? ?控制原料成本（混入廉价的原料）;?? ? ?对原料的加工性能产生有利影响（通过与载体纤维 混合，改善短纤维原料的加工性能）;?? ? ?通过纤维颜色、特性等的变化，使产品获得花色效 果。 4.2.
混合的评定
混合的均匀性必须从两个方向进行评定:??纵向和横 向。在有纵向不匀的地方，原料的个别成分在纱线的 不同部分具有不同的比例分布（图 30 ），这会在织物 上产生经向条花疵点。在有横向不匀的地方，纤维在 纱线截面中会分布不匀（图 31 ）。混合不匀会导致最 终产品的外观不匀。
混合均匀度的测定，例如合成纤维和天然纤维的 混合均匀度测定，是昂贵且困难的。通常要将一种成 分溶解掉或者染上不同的颜色。图 31 横向混合不匀4.3.
为了将不同纤维均匀地分布在纱线中，首先必须 在加工过程中的某些阶段对纤维进行充分混合 ;?? 其次 还必须使这种混合状态保持到捻合成纱阶段。众所周 知，满足第一个要求已经很不容易，而满足第二个要 求有时则更加困难。长度、表面结构、卷曲度等特性 不同的纤维，在运动过程中的表现也不相同，经常产 生所谓的“解混合”结果。棉箱（开包机、棉箱给棉机） 中的纤维在翻滚过程中，在存在纤维结构不同的地方 （例如，棉和化纤）会发生成分迁移。在牵伸装置的 牵伸过程中也会出现类似结果。长度或表面形态（光 滑/粗糙，染色/未染色，等等）差异大的纤维，彼此之 间不可能同样紧密地接触在一起。当受到牵伸力作用 时，它们的运动情况不同－这就产生了纤维集束，并 且最终导致解混合。气动输送也能引起解混合。50/5045/5552/48图 30 纵向混合不匀36立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术4.4.
混合作用的形式 4.4.1.
混合可以在各个加工阶段，通过使用各种方法、 设备、机器和中间产品进行。各种混合形式区别如下:??混合形式 加工阶段4.4.3.
纤维束混合
与纤维包混合相比，纤维束混合已经相当精细了， 而且由于自动抓棉机的使用（混合纤维包的数量并不总 是充足的），这种混合方法正变得越来越重要。在每道 开清设备中，纤维束混合总是不可避免的，但是混合的 程度较小，并且纤维束是在未受控制的状态下进行混合 的。在称重棉箱给棉机和混棉机上，纤维束的混合程度 比较大，并且是在受控制的状态下进行的。
纤维束混合通常具有与纤维包混合相同的优缺 点。但在这两种混合方法中由于可进行称量，纵向和 横向混合效果通常都是令人满意的。然而，如果混合 在梳棉之前进行，则纵向混合效果能得到相当大的改 善，因为之后几乎没有任何滚动发生，因而也就不会 出现解混合现象。
如今在许多国家，纤维束混合正变得越来越重要。 4.4.4.
纤维卷混合
这种混合方法现在几乎不用了，但在以前偶尔使 用过（例如，棉与化学纤维的混合）。在这种情况下， 需要一台并合成卷机;??在并合成卷机的喂入部分有一个 输送帘子，上面可以放置4～6个棉卷（L），这些棉卷 可被同时退解（图32）。从棉卷上退解下来的棉层并合 向前输送，经过打手、一对尘笼和棉卷卷绕装置。纤维包混合 纤维束混合 纤维卷混合 纤维网混合 纤维条混合 纤维混合 粗纱混合开清工序之前 开清工序中 （采用成卷机） 并卷机或混并机上 并条机、条卷机（或精梳机）上 梳棉机或转杯纺纱机上 环锭纺纱机上
此外，也必须区别受控制混合与未受控制混合。 在未受控制混合中，各种混合成分被随机集合到一 起，并且没有形成混合系统（例如，纤维包混合常常 是这种情况）。在受控制混合中，每种混合成分经过 精确称量并以有序的方式供给到机器中（例如称量棉 箱给棉机）。不同混合工艺在资本成本、劳动强度、 混合精度、出错几率和简易程度等方面往往大相径 庭，各有优缺点，因而很难提出采用这种或那种混合 原理的专利诀窍。 4.4.2.
纤维包混合
这种混合方法在加工的开始阶段进行－对天然纤 维或化学纤维都适用。因为即使是化学纤维，其特性 也存在差异，也需要进行混合。
纤维包混合是把6包到60包的纤维包排放在一起， 同时抓取纤维束的方法。适当使用这种方法，可使纱线 特性在几年内基本保持不变。如果采用受控制混合，即 在偏差限制范围内选择和排放纤维包，所混合纤维可获 得相同的平均长度、细度和/或强度，达到良好的混合 效果。由于纤维包混合之后还要进行许多其它加工，因 此这种混合方法可以产生良好的横向（横截面）混合效 果。但是性能差异较大的原料（如天然纤维与化学纤维 混合）采用这种方式混合时，由于纤维束从包中抓取时 未受控制，及随后存在解混合可能，因此纵向混合效果 常常不能令人满意。L1L2L3L4图 32 老式成卷机上的纤维卷混合
因为随后不产生翻滚运动，所以纤维卷混合可产 生极好的横向混合和良好的纵向混合。此外，它还具有 所有清棉设备的优点:??对喂入原料的变化具有很强的适 应性。然而，由于必须额外增加一个加工工序，这种适 应性的取得是以经济性低和机构复杂为代价的。立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术374.4.5.
纤维网混合
无可否认，纤维网混合（图 33 ）在并卷机上已经 用了很长时间了。它不是把不同成分混合到一起，而 是产生非常均匀的小卷，作为精梳机的喂入原料。另 一个发展是一种并条机（复并机），它把各种成分以 纤维网的形式（在四个牵伸装置之后）并合到一起， 而不是以条子的形式并合到一起，达到受控制混合效 果。与纤维条混合相比，这种混合方式能获得良好的 纵向混合和较好的横向混合，但在保养和调节等方面 费用较高且工作量大。之外，这种混合方法的主要缺点是产品的横向混合均匀 度差。由于并条机之后不再有产生进一步混合作用的机 器，单个成分可能以纤维束的形式保留到成纱中，这会 在最终产品中产生经向条花疵点。 4.4.7.
毫无疑问，如果对单纤维进行混合，则能取得最 为精细的混合效果。这种混合只有在梳棉机上（程度 较小）、粗纺梳毛机上（有时较强烈）及转杯纺纱机 上（仅在短片段上）才能获得。然而，受控制的称重 混合不能在这些机器上进行。这种混合方式仅能使先 前产生的混合更为细致。 4.4.8.
这种混合方法在短纤维纺纱厂中不常用。在毛纺 中，这种方法在生产花式纱时还有一些使用。两根不同 颜色的粗纱被喂入到环锭细纱机的牵伸装置中。由于单 纤维在牵伸装置中不发生混合，在经过牵伸装置后，纤 维须条被直接加捻成纱，在纱线的短片段上形成一种或 另一种颜色为主的情况，这种纱线被称为混色纱。赛络 纱（替代双股纱）生产是这方面的另一应用。 4.5.
混合过程 4.5.1.
混合作用的几个阶段 混合分三个阶段进行[17]（图35）:?? ? ?称量:??准确地测量和确定每种成分的重量;?? ? ?混合:??将称量过的原料混合到一起;?? ? ?混合均匀:??将各种成分均匀地分布在纤维集合体中。
每个阶段都同样重要。然而，困难主要在于混合 均匀以及保持已取得的混合效果。对于表面结构不同及 拉伸中能量吸收能力不同的纤维，要保持混合效果是非 常难的，因为在各个加工阶段都有发生解混合的趋势。图 33 纤维网混合4.4.6.
纤维条混合
天然纤维和化学纤维的混合大多是以条子的形式在 并条机上进行。这种混合方法的纵向混合均匀度最好。 在并条机之前，每种原料可以分别在最适合的机器上加 工。然而，在棉纺厂中，在惯例的两道并条之前，还必 须增加一道混并。例如，对于混纺比为67/33的混合， 一种成分的4根条子与另一成分的2根条子被一起喂入－ 假设条子的定量相同（图34）。除了必须进行三道并条称量成分混合 不均匀 称量混合均匀 均匀图 34 不同原料的条子混合图 35 混合作用的各个阶段38立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术4.5.2.
称量 应区分下面几种方法[17]:?? ? ?随机混合，如开清机器、梳棉机等机器中的混合。 ? ?称量间歇混合，如称量棉箱给棉机中的混合，不同 成分分批间歇喂入。 ? ?称 量连续混合，如精细混棉机 A?81?UNIblend （立 达）、纤维束混合机（特吕茨勒）和并条机中的混 合。并条机上不是分批喂入，但某一成分的纤维可 能以束的形式保留在整个产品中。立达纺纱手册 . 第1册 . 短纤维纺纱技术395.
降低纱线不匀5.1.
纱线不匀 5.1.1.
不匀极限5.1.2.
加工过程中的均匀度恶化
在纺纱厂的加工过程中，在并条机之后，产品的 不匀率随工艺道数的增加而增加。这有两个原因:?? ? ?纱条截面中的纤维根数逐渐减少。纱条截面中的纤 维数量越少，纤维的均匀排列越困难。 ? ?每道牵伸作用都会增加纱条不匀。
任一台机器对