【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)進行系統(tǒng)的考核試驗。現(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、動摩擦系數(shù)，使纖維束在牽伸過程中獲得了較合理的握持和滑動。但該系統(tǒng)也存在一些缺陷。

　　聚纖紡技術(shù)也是環(huán)錠紡的改進技術(shù)，但和緊密紡技術(shù)的不同在于，聚纖紡技術(shù)對環(huán)錠紡牽伸系統(tǒng)的核心——雙膠圈彈性鉗口進行了改造，通過負壓機構(gòu)的設(shè)置、柔性握持和梯次牽伸三方面的設(shè)計，打造了具有特色的聚纖紡牽伸技術(shù)，為未來企業(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：負壓吸風(fēng)系統(tǒng)、異型負壓管、控制棒、網(wǎng)格圈等。聚纖紡在其結(jié)構(gòu)設(shè)置上巧妙地避開了“雙膠圈彈性鉗口”牽伸系統(tǒng)的缺點，對牽伸區(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度及浮游區(qū)位置進行了重新升級，為牽伸過程中纖維的變速點進一步“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，其結(jié)構(gòu)簡捷、消耗低、維護方便。

　　負壓加強牽伸控制

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

　　氣體動力學(xué)告訴我們：一束運動氣流，在垂直于運動方向的壓強存在“壓強梯度”，因此周圍的空氣就會向運動氣流集中，形成一個集束流場；當(dāng)壓強減小愈多，則集束氣流速度愈快，集束流場就越強。

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

　　通過分析可知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)的分子活動強度強于內(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，纖維也會獲得一定動量的MV，其方向指向低壓區(qū)域并對內(nèi)層纖維進行擠壓，即達到了聚纖紡特有的集束纖維的功能。

　　由于存在集束流場，負壓區(qū)域內(nèi)的集束氣流對纖維進行集束后，纖維會比較致密的貼合在一起，但纖維束內(nèi)仍然存在dF（r）＞0。此時的壓差將直接成為此段纖維束牽伸過程中的摩擦力界環(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的摩擦力界具有均勻、連續(xù)、穩(wěn)定的特點，而且纖維束上下層無其他媒質(zhì)（如膠圈）的“搓揉”等，這對于牽伸過程是十分有利的。

　　主牽伸區(qū)以控制棒為界各有一個集束流場：中鉗口到控制棒之間為后集束流場，控制棒到前鉗口之間為前集束流場。在后集束流場，纖維束在集束氣流的作用下以“集聚”為主，此時纖維束剛進入主牽伸區(qū)，集束氣流就及時對纖維束的邊纖維進行有效的“集聚”，纖維束中有害的長矛與大量減少，纖維束是在排列更緊密、合理的條件下再參加牽伸運動的，這就是聚纖紡特有的“先集聚、后牽伸”現(xiàn)象；在前集束流場，由于引導(dǎo)力的不斷增加，此時越來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動為主，在變成快速纖維的同時受到集束氣流連續(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)。在成紗過程中，紗線經(jīng)過鋼絲圈時的摩擦作用小于緊密紡，因而鋼絲圈磨損減輕，壽命較長；同時織物表面平整、豐滿，手感柔軟。

　　另外，纖維束在引導(dǎo)力的作用下會按工藝要求抽長拉細，這種抽長拉細的牽伸過程會撕扯纖維束，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)在這個區(qū)域由于存在聚集氣流，纖維束邊牽伸、邊集聚，牽伸過程中產(chǎn)生的粉塵和飛花不擴散，車間內(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，其位置在負壓管對應(yīng)的中部下凸處，此時纖維束在網(wǎng)格圈的托持下從后集束流場區(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，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為均為T，則通過計算可知壓強的線密度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且穩(wěn)定的摩擦力界。聚纖紡牽伸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計的這種柔性握持能得到一個比雙膠圈結(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。此時纖維束在網(wǎng)格圈的托持下從前集束流場區(qū)域輸出，進入梯次牽伸區(qū)域。

　　纖維束在此區(qū)間內(nèi)的假設(shè)相對于柔性握持區(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)生相對滑動。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)的對稱性，可以認為纖維束每層的牽引力是相同的，故對于不同層而言，紗線發(fā)生滑動的可能性從外到內(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。

　　梯次牽伸機構(gòu)使纖維束通過此處時運動方向發(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明顯大于周圍?？拷∮螀^(qū)這個區(qū)域段的控制力整體上得到增強并前移。

　　梯次牽伸機構(gòu)設(shè)計使縱向摩擦力界向浮游區(qū)擴展，為減小浮游區(qū)創(chuàng)造了良好的條件，同時此處的摩擦力界得到適當(dāng)?shù)脑鰪?；另外，?nèi)層的纖維變速時所需要的牽引力大，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。

　　（湖北聚纖紡科技有限公司 程登木）