我国气流纺纱技术及影响质量因素的可行性研究

第一节 气流纺纱的定义

气流纺纱是利用气流将纤维在高速回转的纺纱杯内凝聚加捻输出成纱的一种新型纺纱技术。他不用锭子，主要靠分梳辊、纺杯、假捻装置等多个部件。分梳辊用来抓取和分梳喂入的棉条纤维，通过他的高速回转所产生的离心力可把抓取的纤维甩出。纺杯是个小小的金属杯子，他的旋转速度比分梳辊高出10倍以上，由此产生的离心作用，把杯子里的空气向外排；根据流体压强的原理，使棉纤维进入气流杯，并形成纤维流，沿着杯的内壁不断运动（可行性研究）。
 

第二节 气流纺纱技术

气流纺纱技术已有几十年的发展，其技术不断完善、不断成熟，技术上已经被公认。成纱质量、成纱品种、纺纱速度都在不断提高。气流纺纱技术利用空气动力学原理，气流纺纱属于自由端纺纱，须条从喂入到加捻之间是不连续的，它是依靠喂给与分梳机构来实现的，纤维被分离成不连续的纤维流，又通过气流把纤维送到纺纱杯内，实现纤维和气流的分离，纤维在纺纱杯内再聚合成连续须条，借助于纺杯的高速回转而加捻成纱。纤维被气流输送到纺杯并在杯内壁上加速下滑到凝聚槽，经过高速回转的纺杯引纱加捻而成纱。其特点是成纱工艺流程短（棉条直接成纱，省去了粗纱、细纱和络筒工序）；生产效率高（目前纺杯速度已高达15万r/min）；成纱质量好（如毛羽少）、生产成本低、成纱含杂少、纱体蓬松。但是气流纺纱强力低（比同规格环锭纺纱低10%）然而条干好，气流纺纱比较适宜牛仔产品和起绒产品，产品手感丰满。

目前的气流纺规模，世界范围已有近900万头在运转，我国也有190万头左右的气流纺。随着气流纺技术不断完善，其品种适应性得到不断改进，所纺经济支数不断提高，目前国际上先进的气流纺机纺杯可开到15万r/min，可纺到J60支，同时也可纺制新型纤维纱。

气流纺技术自1967年在瑞士巴塞尔国际纺织展展出第一台BD-200型（捷克产）发展到今天已有40余年历史。我国是1974年山西省经纬纺机厂首先研制成功W2型气流纺设备的，转杯速度在3万r/min左右，从国内外气流纺纱技术发展情况来看，整机从200头发展到目前最多可达360头/台，接头方式从手工接头→半自动接头→全自动接头，同时实现了自动络筒、自动清洁、在线检测等技术，自动化程度不断提升。

从成纱支数看，国内生产20支以下，其中10支左右约占50%，基本上是吃下脚料，纺垃圾纱；国外90%生产10-30支品种的约占50%，最高支数可纺到CJ60支。

以上数字可以说明，国产气流纺机及在生产中应用的水平（纱质、速度及纺机自动化程度）与国外水平仍有不小差距，国内仍有较大发展空间。

气流纺纱技术的进步从根本上改变了过去吃下脚料，只纺垃圾纱的局面，而且其经济支数不断提高、适应纤维品种性能逐渐提升，故其发展势头较好。但在选用中一定要注意加工的纤维等别和要纺的成纱支数，这些和纺杯直径及分梳辊选用的针布型号、规格相关。

第三节 影响气流纺纱质量的因素

在气流纺纱过程中主要完成以下任务：将棉条开松并牵伸至单纤维状态；对喂给原料进行除杂；对纤维进行均匀混合；形成须条；凝聚纤维；通过并合改善均匀度；加捻；卷绕成型。

从理论上讲，气流纺纱时单根纤维在转杯的凝棉槽内凝结成一个纤维环，然后这个纤维环被反向拉起，但实际上由于其它原因在这个过程中会产生纤维弯钩、纤维圈、纤维片和其它变形等，极大的影响气流纺纱的质量。成纱的质量受喂给棉条质量的影响，主要是棉条纤维中长度、长度整齐度、纤维细度和含杂情况的影响。另一方面，在输送和凝聚过程中，纤维的分离状态越好则纱线质量越好。而棉条质量受前纺工序的控制，梳棉是气流纺关键工序，它主要对喂给原料进行除杂、分梳和均匀混合，所以调整梳棉工艺参数对棉条质量影响很大，进而影响纱线质量。以下对影响气流纺纱质量的5大主要因素加以分析：

一、梳棉

梳理时锡林、盖板、道夫起着重要的作用。当锡林带着一层纤维到达道夫时，纤维的末端碰到道夫的表面并被道夫针布抓取而另一端仍被锡林针布握持，锡林通过转移区时，由于其表面速度很高，纤维受到道夫针布的拉扯并产生张力。这种凝聚作用使道夫单位面积上的纤维量是锡林单位面积上的纤维量的2~3倍。如果道夫速度增加则可以有更多的针齿参与梳理，由于道夫的速度提高而使凝聚作用增大，即使锡林和道夫表面线速度比值减少，纤维的转移效果也会增加，可是假如道夫速度增加太多，凝聚作用就会减少，转移效果好坏与纤维弯钩的形成密切相关。当其他参数不变时，通过提高道夫速度来增加产量会使锡林的针面负荷增加进而会增加棉结，降低生条的条干均匀度，因此纱线质量恶化，即U%值变大，纱线的强力和外观等级会显著下降。

通过调节盖板速度或盖板花含量，用混合质量一般的棉卷可以生产出较好质量的棉条。当其他所有参数不变时，只提高盖板速度，则盖板花增加，同时由于梳理作用增强，生条中的杂质减少，短绒也会减少，纱线的强力可得到改善，但强力CV%值会减小而测得的纱线疵点数和U%值不变，因此纱线的质量和织物的外观得到改善。

二、纤维长度

纤维的长度所起的作用与它在环锭纺中的作用是不一样的。纤维长度与转杯的直径有如下关系：

转杯直径=纤维手扯长度*1.2

捻度向下传递到转杯凝棉槽的一个特殊点，称为剥离点，在转杯凝棉槽中有一个集束区，纤维在这里被加捻。集束区的长度和稳定性是决定纺纱过程是否稳定的两个参数，因而影响纺纱断头率。

纺纱过程中集束区的长度围绕着一个平均值上下波动，一旦集束区的长度低于临界值且杂质阻碍了捻度的传递时，断头就将发生，纤维长度越长且长度整齐度越高，纺纱过程就越稳定。

三、纤维细度

纤维细度是决定纱线断头和纺纱支数的主要因素之一，纱线截面内的最佳纤维根数（nf）可由下式计算：

nf=15030/（纱线英支*mic）

这个关系式表明，当纤维变粗时，纱线强力就会下降。粗纤维纺纱也将会导致纱线条干CV%恶化，而且纺纱时要用较高的捻系数，保证纱线的强力。
 

四、纤维强力

气流纺纱的强力与纤维强力成线性关系，气流纺纱中大多数的纤维呈弯钩状态，纤维变短的程度随纤维长度的增加而增加。下面的关系式可以估算出纱线的强力CSP：CSP=K（ls/f）0.35

其中：K——常数；l——取纤维长度范围的50%（mm）；s——取纤维强力的1/8（g/tex）；f——纤维细度（mic）。

五、杂质

前纺杂质分类如下：大杂、纤维碎片、尘杂。大杂通常可以有效的被气流纺机排杂系统除去，然而尘杂因为加速力施加的动能使之不会沉积在分梳辊的针齿间，这些要被清除的尘杂的抛射轨道会因空气浮力变成扁平状，一些稍微大的尘杂就会进入转杯中，混杂在纤维环内从而导致纱线短片段不匀的增加，造成纱线强力和断裂伸长减少。

纤维碎片包括破籽、不孕籽、带纤维籽屑、软籽表皮等，在整个加工过程中不易清除，它们在转杯中影响捻度的传递，对纱线外观影响极大。即使它们能被分梳辊清除掉，仍有可能会在凝棉槽中沉积而导致飞花的产生。

尘杂沉积程度随着喂入棉条中的含杂率增加而提高，转杯速度越高直径越小其沉积程度越高。因为尘杂沉积产生捻度不匀使织物产生“横档”和“云斑”。尘杂的沉积还会损害纱线的条干均匀度，增加纱线的毛羽。而且，尘杂的沉积在纺纱过程中会造成纱线的断头数增加。断头产生原因和比例如下：

产生棉束：31.5%；

尘土和飞花在排杂口沉积并被转杯带走：28.5%；

熟条中在清花和梳棉工序没有被清除的杂质：24%；

转杯上的积尘：16%。

因此选择好的喂给原料可降低含杂水平和减少转杯积尘。

六、总结

基于上述分析，适当选配纺纱原料和合理配置纺纱工艺参数，加强原料管理和工艺管理，尤其是合理调整梳棉机工艺的设置，采取措施控制，这样成纱质量才有保证。

在气流纺纱过程中主要完成以下任务：将棉条开松并牵伸至单纤维状态；对喂给原料进行除杂；对纤维进行均匀混合；形成须条；凝聚纤维；通过并合改善均匀度；加捻；卷绕成型。

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