聚纤纺：一种全新的纺纱方式

　　　【聚纤纺】

　　聚纤纺是一种新型纺纱技术，目前正在几家企业进行系统的考核试验。现有的环锭纺和紧密纺尽管各自集聚部分结构不同，而牵伸原理是一样的，主要采用“双胶圈弹性钳口”牵伸系统。由于胶圈与纺纱材料之间具有较好的静、动摩擦系数，使纤维束在牵伸过程中获得了较合理的握持和滑动。但该系统也存在一些缺陷。

　　聚纤纺技术也是环锭纺的改进技术，但和紧密纺技术的不同在于，聚纤纺技术对环锭纺牵伸系统的核心——双胶圈弹性钳口进行了改造，通过负压机构的设置、柔性握持和梯次牵伸三方面的设计，打造了具有特色的聚纤纺牵伸技术，为未来企业环锭纺技术改造提供了更广阔的选择空间。

　　“聚纤纺（condensedspinning）”是一种新型纺纱技术，它的牵伸原理与现有的环锭纺牵伸系统有较大差别。聚纤纺牵伸系统是采用“负压集聚、稳定握持和梯次牵伸”的新型牵伸技术，其主要组成包括：负压吸风系统、异型负压管、控制棒、网格圈等。聚纤纺在其结构设置上巧妙地避开了“双胶圈弹性钳口”牵伸系统的缺点，对牵伸区内附加摩擦力界的提供方式、附加摩擦力界纵向分布强度及浮游区位置进行了重新升级，为牵伸过程中纤维的变速点进一步“前移、集中、稳定”打下了良好的基础。由于去掉了“双胶圈弹性钳口”中的上、下胶圈及上、下销，其结构简捷、消耗低、维护方便。

　　负压加强牵伸控制

　　负压机构是由负压吸风系统、负压异型管和网格圈组成，其中负压异型管将负压吸风系统提供的负压均匀分配到各个牵伸吸风槽，纤维束通过网格圈间接地与负压环境进行接触。

　　气体动力学告诉我们：一束运动气流，在垂直于运动方向的压强存在“压强梯度”，因此周围的空气就会向运动气流集中，形成一个集束流场；当压强减小愈多，则集束气流速度愈快，集束流场就越强。

　　牵伸吸风槽就是这种集束流场在聚纤纺牵伸系统的新表达。图一为纤维束横截面周围压强梯度简化后的示意图。在负压管的吸风槽上方，网格圈托持着纤维束向前运动，大气压P0均匀分布在纤维束表面。由于网格圈对空气的通透性，纤维束底部的空气压强可以认为是P0-△P0。由于压强分布的连续性和渐变性，在纤维束内部存在灰度所示的“压强梯度”。

　　通过分析可知dF（r）→0，且每层纤维的受力dF的方向是指向P较小的方向。由于每层纤维束外侧的分子活动强度强于内侧，dF（r）→0告诉我们：尽管气体分子质量m和纤维质量M相差悬殊，但在大量气体分子∑mv共同作用在同根纤维下，纤维也会获得一定动量的MV，其方向指向低压区域并对内层纤维进行挤压，即达到了聚纤纺特有的集束纤维的功能。

　　由于存在集束流场，负压区域内的集束气流对纤维进行集束后，纤维会比较致密的贴合在一起，但纤维束内仍然存在dF（r）＞0。此时的压差将直接成为此段纤维束牵伸过程中的摩擦力界环境构成一部分。较之“双胶圈弹性钳口”的摩擦力界，这种由集束气流带来的摩擦力界具有均匀、连续、稳定的特点，而且纤维束上下层无其他媒质（如胶圈）的“搓揉”等，这对于牵伸过程是十分有利的。

　　主牵伸区以控制棒为界各有一个集束流场：中钳口到控制棒之间为后集束流场，控制棒到前钳口之间为前集束流场。在后集束流场，纤维束在集束气流的作用下以“集聚”为主，此时纤维束刚进入主牵伸区，集束气流就及时对纤维束的边纤维进行有效的“集聚”，纤维束中有害的长矛与大量减少，纤维束是在排列更紧密、合理的条件下再参加牵伸运动的，这就是聚纤纺特有的“先集聚、后牵伸”现象；在前集束流场，由于引导力的不断增加，此时越来越多的慢速纤维变成快速纤维，纤维束在引导力的作用下以牵伸运动为主，在变成快速纤维的同时受到集束气流连续不断撞击而集聚，这就是聚纤纺特有的“边牵伸、边集聚”现象。

　　纤维主体被抱合进纱线内部，纤维的两端少量外露形成3毫米左右的毛羽，由此得到比较合理的加捻三角区。与现有的先牵伸、后集聚的紧密纺系统相比较，能够形成比较合理的成纱毛羽结构，即有害毛羽少、有益毛羽多。由于聚纤纺的有益毛羽较多，3毫米以下的毛羽比例几乎与环锭纺相当。在成纱过程中，纱线经过钢丝圈时的摩擦作用小于紧密纺，因而钢丝圈磨损减轻，寿命较长；同时织物表面平整、丰满，手感柔软。

　　另外，纤维束在引导力的作用下会按工艺要求抽长拉细，这种抽长拉细的牵伸过程会撕扯纤维束，使纤维重新排列，并产生大量的粉尘和飞花，这也是棉纺厂空气质量差的原因之一。聚纤纺牵伸系统在这个区域由于存在聚集气流，纤维束边牵伸、边集聚，牵伸过程中产生的粉尘和飞花不扩散，车间内的空气质量明显提高。

　　牵伸区的柔性握持

　　柔性握持区域由网格圈和控制棒中部下凸处的表面组成，其位置在负压管对应的中部下凸处，此时纤维束在网格圈的托持下从后集束流场区域向前输入。由于网格圈较之双胶圈有更好的柔性，网格圈又始终受到一定的张紧力，当控制棒下凸处向下压向网格圈时，网格圈能完全根据控制棒表面的曲率而变化。依靠网格圈张力，网格圈与控制棒下压的凸出部分紧密接触，使网格圈与控制棒之间的纤维受到稳定、持续的柔性控制。

　　网格圈托持着纤维束压向半径为R的控制棒，网格圈两头的张力可近似认为均为T，则通过计算可知压强的线密度α=T/R。因此，柔性握持区域所产生的摩擦力界大小仅与柔性握持区域的曲率半径和网格圈的张力有关。在柔性握持区域的曲率半径和网格圈张力一定的情况下，可以将其视为一个稳定值。换言之，聚纤纺的柔性握持区能够提供其他牵伸形式所不具备的一段较长且稳定的摩擦力界。聚纤纺牵伸系统结构设计的这种柔性握持能得到一个比双胶圈结构平稳得多的摩擦力界分布（如图二）。

　　梯次牵伸更加理想

　　梯次牵伸区域由控制棒前鼻和前钳口组成。此时纤维束在网格圈的托持下从前集束流场区域输出，进入梯次牵伸区域。

　　纤维束在此区间内的假设相对于柔性握持区域不同之处在于：纤维束仅在一侧有接触物（此时指控制棒前鼻），另一边呈自由状态；控制棒前鼻的曲率半径比柔性握持的曲面的曲率半径要小得多；纤维束此时处于牵伸系统中牵伸比最大的区间。

　　由分析可知，越在内层的纤维束需要的引导力越大，才能使得其发生相对滑动。换言之，在同等条件下，外层纤维束更易发生滑移。在普通情况下，由被抽出纤维束一侧的对称性，可以认为纤维束每层的牵引力是相同的，故对于不同层而言，纱线发生滑动的可能性从外到内变低。图三更直观地表示了这种牵伸方式与普通牵伸方式的区别。

　　梯次牵伸机构使纤维束通过此处时运动方向发生改变，由于牵伸力和握持力在此处均有指向控制棒前鼻的分量，所以此处纵向的摩擦力界会明显大于周围。靠近浮游区这个区域段的控制力整体上得到增强并前移。

　　梯次牵伸机构设计使纵向摩擦力界向浮游区扩展，为减小浮游区创造了良好的条件，同时此处的摩擦力界得到适当的增强；另外，内层的纤维变速时所需要的牵引力大，在同等条件下，外层纤维束更易发生滑移，这种纤维按照一定的秩序变成快速纤维的方式，较之双胶圈弹性钳口的牵伸过程不仅更加有序、合理，还克服了原双胶圈弹性钳口易“控死”及中部松弛的“吊胶圈”现象。

　　（湖北聚纤纺科技有限公司 程登木）