气流导向装置对紧密纺负压分布影响及其成纱性能.pdf

第 卷 第 期 年 月现代纺织技术 .:.气流导向装置对紧密纺负压分布影响及其成纱性能龚浩然余 豪胡胜伢杨圣明刘可帅(.武汉纺织大学纺织科学与工程学院武汉 .安徽华茂纺织股份有限公司安徽安庆)摘 要:为改善气流对紧密纺成纱质量的影响设计了一款气流导向元件通过改变气流对纱线的作用方向探究气流导向元件对成纱质量的影响及其成纱原理 针对不同线密度的纺纱工艺设计了相应的试验方案并开展了对比研究以评估所纺不同线密度纱线的条干、毛羽和强力性能 结果表明:气流导向装置可以显著改善纱线的机械性能 相较于传统紧密纺纱线新式纺纱线在强力和毛羽方面表现得更加优异但条干性能方面略有降低 同时随着所纺纱线线密度的降低强力的提高效果更加明显而毛羽改善效果则随着线密度的增大而变得更好 在纺.纱线时强力提高了.同时 毛羽降低了.在纺.纱线时强力提高了.同时 毛羽降低了.关键词:气流导向装置紧密纺成纱原理纱线质量集聚区中图分类号:.文献标志码:文章编号:()收稿日期:网络首发日期:基金项目:国家自然科学基金青年基金项目()作者简介:龚浩然()男湖北天门人硕士研究生主要从事高性能纤维编织绳索方面的研究通信作者:刘可帅:.在当今的纺纱环境中环锭纺由于其具有成纱结构合理、适纺号数广泛的特点依然是现今主流的纺纱方式 但环锭纺在成纱质量方面还存在很大的进步空间因此延伸出了紧密纺、扭妥纺等新技术大大改善了纱线质量紧密纺是在环锭纺纱的基础上发展起来的一种新型纺纱方法 通过在现有的环锭细纱机上添加纤维集聚装置能够有效地减小输出须条的宽度从而减小甚至消除加捻三角区使纤维间的控制力加强、抱合力增大改善纱线成纱质量 根据集聚原理紧密纺可分为负压式紧密纺和机械式紧密纺负压式紧密纺由于采用负压吸引纤维握持较好在不改变紧密装置参数的情况下能适应不同的纺纱细度要求因此在成纱的适应性和成纱质量方面要优于机械式紧密纺 但负压式紧密纺装置结构复杂负压产生的能耗较高以及后期的清洁维护等导致成本相对机械式紧密纺较高 其中负压式四罗拉网格圈式紧密纺通过使用配套的网格圈和带有斜向沟槽的集聚异形管并连接着吸风系统在沟槽处形成的负压会使周围的空气导向作用在网格圈表面的经过牵伸后的纤维须条产生纤维的集聚效果最后经由输出罗拉加捻成纱 不少研究员对此展开了研究例如 等利用 分析不同负气压对网格圈式紧密纺纤维集聚的影响并实验证明了通过增加负压流速增加导致横向集聚效果的更大增加 等开发了一种气流导向装置可以进一步提高纱线性能但适纺纱号受限 梅恒等采用 数值仿真法通过建立计算流体动力学模型模拟了四罗拉紧密纺系统加装气流导向装置后集聚区的气流分布变化为改善纱线质量和更加合理地设计紧密纺系统提供了理论参考 刘晓艳等通过有限元软件 对集聚区的三维流场进行数值模拟分析得出相关规律并辅以实验加以证明本文在负压式紧密纺基础上拟设计一种具有改善集聚效果的气流导向装置将负压区域的多维气流场进行控制从而有效提高集聚效果改善成纱质量 成纱原理装有气流导向装置的四罗拉网格圈式紧密纺装置结构如图 所示 须条在离开罗拉钳口线时会受到负压气流的吸引被迅速吸附到网格圈上对应的吸风口位置然后沿着运动方向不断向前移动此外通过安装气流导向装置须条上方的气流得到削弱使得须条集聚区的气流主要从两侧流入然后在与须条运动方向一定角度设置的吸风口倾斜的作用下须条纤维可以在气流力的作用下绕其自身轴向旋转并将纤维末端稳固地嵌入纤维主体干中 这样须条纤维逐渐收缩并集聚为成纱宽度同时加捻三角区也消失了最终形成了一种紧密的纱线 等开发的气流导向装置是一长方形无开孔的有机玻璃盖板通过侧面的平板固定在摇架上而本文提出的气流导向装置虽然材质相同但是形状为瓦片状(见图)与异性管的弧度相近更加贴合表面 并且在盖板上开有两处长方形孔洞不仅方便空气的流通还能改变气流对纱线的作用方向 本装置是以卡扣的形式固定在输出胶辊内侧方便拆卸图 气流导向装置安装位置结构.图 气流导向装置示意.气流导向装置的原理如图 所示 在图()中无气流导向装置外界气流从各个方向被吸入吸风口集聚区的纤维须条受到的空气作用力分布范围广并且来自于须条上方的空气作用力对须条集聚只起到辅助作用而来自于两侧的空气作用力才对须条集聚起到主要作用 但在一定的负压下起到主要集聚作用的两侧空气作用力要小于上方作用力因此对须条的集聚效果较差图()显示在细纱机中加装了气流导向装置后外界气流被引导进入纺纱区域的两侧强化了对须条的聚集效果使得纤维能够以平行的状态较好地聚集而不会因为扩散而没有被集聚进纱体中相比较而言未加装气流导向装置的紧密纺系统无法引导外界气流进入纺纱区域的两侧 同时须条的宽度更窄可以更大程度地缩小纺纱三角区从而使风压的利用率提高能耗减少图 气流导向装置原理示意.实 验.试验方案气流导向装置纺纱示意如图 所示 在加装网格圈式紧密纺纺纱装置和气流导向装置的华方电锭细纱机上分别纺制.、.和.的 种芳纶纱 其中网格圈型紧密纺所设负压为 其中实验工艺参数:锭速 粗纱定量 ()设定捻度 隔距块.后区牵伸倍数.前罗拉线速度.钢领型号 现代纺织技术第 卷图 气流导向装置纺纱示意.纺纱工艺纺制 种芳纶纱和 种加装气流导向装置的芳纶纱的具体方案见表 所有纱线的生产和测试环境:温度()相对湿度()表 纺纱方案.线密度类型编号总牵伸倍数钢丝圈型号.原纱加装气流导向装置.原纱加装气流导向装置.原纱加装气流导向装置.结果与分析.纱线毛羽性能纱线毛羽测试采用型号为 毛羽测试仪每种规格纱线随机测量 个片段每个片段 测试速度 不同规格的芳纶纱线的毛羽测试结果如表 所示 纱线毛羽是影响纱线后加工及穿着舒适性的主要因素并且对纱线的强度也有一定的影响无论是否加装气流导向装置还是不同规格的纱线 有益毛羽仍然是纱线毛羽的主体组成部 由表 可知通过对比、和、可以看出随着纱线线密度减小无论是否加装气流导向装置纱线的毛羽数量也随之减小在相同线密度下分采用气流导向装置所纺纱线毛羽无论是有益毛羽还是有害毛羽都少于普通紧密纺所纺纱线但在加装气流导向装置后 有害毛羽的降幅最低可达(.)最高可达.(.)并且纱线线密度越大应用气流导向装置纺制的纱线毛羽质量越好 在纺纱过程中纤维离开罗拉钳口线后受到气流的作用气流与纤维的运动方向相倾斜使纤维围绕自身进行轴向旋转集聚效果较好 而在加装气流导向装置后对作用在纱线周围的气流方向有明显改变主要使气流汇聚方向由四周改为左右两侧 并且在自身的轴向旋转作用下使得裸露在纱线表面的毛羽纤维在气流的作用力下贴附在纱线表面.纱线条干性能纱线条干使用型号为 条干仪速度 时间 条干均匀度是指纱线在轴向的粗细均匀程度是衡量纱线质量的重要指标是能在一定程度上反映纱线外观和结构的重要参数 纱线的疵点和不匀会造成后期织造断纱影响生产率由表 可知随着纱线的线密度的增大无论是否采用气流导向装置纱线的条干、细节、粗结和棉结都有一定的降低 纺制相同线密度的纱线时采用气流导向装置所纺纱线的条干性能差于普通紧密纺并且在细节、粗节和棉结方面有所恶化 出现这种现象的原因主要是:纱线表层裸露的纤维在气流导向装置内部强气流的作用下重新包缠集聚在纱线表面但是却无法调控毛羽包缠精度导致纱线条干性能方面略有恶化表 毛羽测试结果.根编号 .第 期龚浩然 等:气流导向装置对紧密纺负压分布影响及其成纱性能表 条干测试结果.编号细节 粗节 棉节.纱线强伸性能纱线强力性能采用 单纱强力仪测试每管纱线测试 次每段试样长度 采用等速伸长方式拉伸预加张力.织物的强力提高不仅与织物的组织结构有关还与纱线的力学性能有关 纱线的强力提高可以有效的降低纺纱过程中的断头率还能在一定的程度上降低纺纱的捻度从而提高锭速进而提高纱线的产量 并且纱线的强力提高也为后期的织造、染整等工序创造了良好的条件 不同规格的纱线的断裂强力如图 所示图 强力测试结果.由图 可知无论是否采用气流导向装置所纺纱线的断裂强力和断裂伸长率都是随着纱线的线密度的增大而增大 而对比相同线密度纱线时发现采用气流导向装置纺出的纱线强力都明显好于普通紧密纺断裂伸长率有所增加 在气流导向装置的作用下.纱线强力相比于原纱强力提升了 、.纱线强力相比于原纱强力提升了 、.纱线强力相比于原纱强力提升了 不难看出随着纱线的线密度减小纱线的强力提高程度有所增加 须条所承受的附加捻度和纤维断裂的同时性是影响纱线强度的主要因素 采用气流导引装置的网格圈紧密纺在集聚过程中产生的附加捻度较大使纱体中的纤维相互间的扭转和缠结更加明显而气流导引装置的存在大大提高了纱线两侧的气流速度从而大大提高了纤维间的抱合力使纱线在纺纱过程中断裂较少强度提高 结 论本文设计和建立了带有气流导向装置的紧密纺探究了该气流导向装置对不同线密度成纱性能的影响并与无气流导向装置的紧密纺纱线质量进行对比得出以下结论:)对纱线毛羽的影响 在气流导向装置的作用下纱线周围的气流方向有明显改变主要使气流汇聚方向由四周改为左右两侧 并且在自身的轴向旋转作用下使得裸露在纱线表面的毛羽纤维在气流的作用力下贴附在纱线表面纱线的毛羽数量整体降低 在气流导向装置的作用影响下.纱线的 毛羽降低了.纱线的 毛羽降低了.纱线的 毛羽降低了.)对条干的影响 裸露在纱线表面的毛羽在气流的作用下重新包缠在纱线表面但由于气流导向装置内部气流不能调控毛羽包缠精度导致纱线条干、粗细节、棉结有所恶化)对强力的影响 气流导向装置对纱线的强力有明显的提升作用并且随着线密度的降低强力提升效果明显.纱线强力提升了.、纱线强力提升了.、.纱线强力提升了.参考文献:汪军.纺纱新技术发展现状及趋势.棉纺织技术():.():.():.现代纺织技术第 卷 .():.():.():.陈泽范航杨圣明等.异形集聚器对三角区纤维运动调控机理的研究.棉纺织技术():.():.张毅徐家干华伟强.负压式紧密纺细纱机使用胶辊对成纱质量与能耗关系的分析.现代纺织技术():.():.():.():.():.():.梅恒徐伯俊王超等.基于 的改进型四罗拉紧密纺系统三维流场数值仿真与分析.纺织学报():.():.刘晓艳刘新金刘娜等.基于有限元方法的全聚纺集聚区流场数值模拟.纺织学报():.():.崔海燕.提高粘胶纤维纱线强力方法的探讨.人造纤维():.():.蒋丽云陈前维.纱线条干不匀率对岗花呢面料外观质量的影响.毛纺科技():.():.第 期龚浩然 等:气流导向装置对紧密纺负压分布影响及其成纱性能 (.):.:现代纺织技术第 卷