噴氣紡與渦流紡的成紗機理及產(chǎn)品開發(fā)
引言自1985年江蘇丹陽首次引進噴氣紡紗機以來,到2002年止,我國已有160多臺日本Murata(村田)公司的噴氣紡紗機(MJS),型號有MJS801、MJS802、MJS881、MJS802H、MJS802HR等。7~8臺噴氣紡紗機的生產(chǎn)能力相當(dāng)1萬紗錠的環(huán)錠紡紗機。噴氣紡紗技術(shù)在中國經(jīng)過了一個馬鞍形的發(fā)展過程:上世紀90年代以前被看好,認為是有前途的新型紡紗技術(shù),丹陽、重慶、西安等地引進了近30臺;但是由于MJS生產(chǎn)的產(chǎn)品有一定局限性,90年代它在中國遭遇冷落,好與不好兩種觀點爭論激烈;90年代末和本世紀初,噴氣紡紗在中國似乎開始升溫。然而近期引進MJS802HR噴氣紡紗機的廠家大多面臨著困惑,設(shè)備投資昂貴,但產(chǎn)品檔次及附加值未能提高,這是噴氣紡紗在中國面臨的一個現(xiàn)實問題。由于噴氣紡紗為假捻退捻包纏紗,所以它只在紡滌/棉混紡和純化纖時,其產(chǎn)品才能走向競爭市場。在純棉紡紗時,成紗強力過于低、紡紗困難,其紗線達不到較好的實用價值。自20世紀70年代末80年代初噴氣紡紗(MJS)在市場銷售以來,在中國一度(較長時間)對其發(fā)展前景持懷疑態(tài)度。Murata公司也深知這一難以解決的問題,因此在1997年又推出了噴氣渦流紡紗(MVS),改變了原噴氣紡紗非自由端假捻退捻包纏的成紗原理,成為自由端渦流加捻。從紡紗原理來看,MVS被認為是很有發(fā)展前景的又一種新型紡紗。1噴氣紡紗1.1噴氣紡紗工藝棉條喂入→雙皮圈羅拉牽伸→雙噴嘴加捻器→筒紗。1.2成紗機理兩種理論學(xué)說可全面闡述噴氣紡紗的成紗機理。1.2.1假捻→退捻→包纏成紗(圖1)圖1噴氣紡紗成紗機理1.2.1.1成紗條件1)前羅拉輸出的須條要有一定寬度,并形成頭端自由的“邊纖維”。2)兩噴嘴氣流旋轉(zhuǎn)方向相反,且第二噴嘴氣流強度大于第一噴嘴。1.2.1.2紗線形成1)第二噴嘴至前羅拉鉗口的整段紗條呈“S”捻,第一噴嘴至前羅拉鉗口段的紗條受第一噴嘴反向旋轉(zhuǎn)的氣流作用呈弱“S”捻。2)第二噴嘴至前羅拉鉗口的整段紗條的紗芯為“S”捻,紗的表面附著“邊纖維”在第一噴嘴捻轉(zhuǎn)氣流作用下呈“Z”方向傾斜或形成“Z”捻。1.2.1.3成紗結(jié)果1)當(dāng)紗條從第二噴嘴輸出時,紗芯的“S”捻解捻(往Z方向退捻);與此同時,紗表面附著的“邊纖維”隨紗芯“S”捻退解的同時而以“Z”捻方向緊密纏扎在紗芯須條上。2)形成紗芯的纖維基本平行,并被表面“邊纖維”包纏、結(jié)扎成為噴氣包纏紗。1.2.2捻差→退捻→真捻成紗(圖2)圖2噴氣紡紗成紗機理二1.2.2.1成紗條件1)前羅拉輸出的須條有一定寬度。頭端自由的“邊纖維”(L)在輸出一定長度以后頭端與紗芯小氣圈搭接(接觸點C)。2)此邊纖維在搭接點C(即加捻點)被捻入紗體上,被加捻的時間滯后了一個時差。此時邊纖維L另一端仍被羅拉鉗口夾持。1.2.2.2紗線形成1)當(dāng)邊纖維L一端被加捻入紗體,另一端仍被羅拉握持,此時邊纖維加捻點C將向前羅拉鉗口回退移動:回退位移函數(shù)x=x(t),回退速度函數(shù)v=dx/dt。2)加捻點C的回退往后移動,使邊纖維L獲得的捻回“Te”低于紗芯獲得的捻回“Tc”,形成與紗芯有一定的捻回差。1.2.2.3成紗結(jié)果1)紗條從第二噴嘴輸出后,紗芯“S”捻解捻,邊纖維獲得的捻度也隨之解捻。當(dāng)邊纖維的捻度Te退捻完畢,紗芯的捻度Tc多,仍繼續(xù)退解,邊纖維就隨之反向(Z方向)加捻成“Z”捻。2)形成紗芯纖維平行,紗體表面層有一定的“Z”方向真捻。1.3紗線結(jié)構(gòu)綜合上述兩種理論,噴氣紗的結(jié)構(gòu)應(yīng)為:紗芯纖維無捻基本平行,紗體表面的纖維有少量或一定數(shù)量的“Z”向捻度,外表再有包纏纖維包扎成噴氣包纏紗。1.4噴氣紗及其織物質(zhì)量1.4.1單紗質(zhì)量對比1)以國內(nèi)某廠生產(chǎn)的15tex(40S)和13tex(45S)T/JC(65/35)噴氣紗為例,與同廠相應(yīng)環(huán)錠紗的質(zhì)量對比如表1所示。2)近期國內(nèi)某廠用MJS802HR紡滌棉紗與相應(yīng)環(huán)錠筒紗對比,如表2所示。以上對比結(jié)果可以看出噴氣紡紗適合紡滌/棉混紡紗,滌/棉噴氣紗有以下特點:1)噴氣紗強力比相應(yīng)環(huán)錠紗低(一般低10%左右),但強力不勻率則大大優(yōu)于環(huán)錠紗。斷裂伸長也是如此。噴氣紡在紡純棉紗時,強力比環(huán)錠紗低很多。2)噴氣紗條干不勻率比相應(yīng)環(huán)錠紗低,細節(jié)和棉結(jié)有時還不如環(huán)錠紗好,但粗節(jié)及紗疵優(yōu)于環(huán)錠紗。3)噴氣紗的毛羽比環(huán)錠紗少很多,3mm以上毛羽比環(huán)錠紗少80%~90%。但值得注意的現(xiàn)象是0.2mm左右毛羽(即短毛羽),噴氣紗特別多,近乎多40%。4)同等線密度,噴氣紗的實際直徑要比環(huán)錠紗粗約4%~5%,說明噴氣紗較蓬松。1.4.2織物質(zhì)量對比噴氣紗織物與環(huán)錠紗織物質(zhì)量對比如表3。1.5原料及產(chǎn)品1.5.1適紡原料1)一定長度,剛性不易過大,能起到足夠的包纏效果。2)纖維表面有一定的摩擦性能,邊纖維包纏后紗的強力主要來源于纖維間的摩擦力和抱合力。1.5.2目前紡紗所用的原料1)棉型化纖及51mm以下的中長化纖(滌綸、腈綸、丙綸等)純紡。2)T/C、T/R、T/A混紡等,與棉混紡的比例極限為T/C40/60。3)紡紗線密度:28tex(32S)、13tex(45S)、10tex(60S)、7.5tex(80S)(純滌綸),6tex(100S)(中長化纖)。1.5.3優(yōu)勢產(chǎn)品1)高支紗合股。由紗的結(jié)構(gòu)決定了股線質(zhì)量比環(huán)錠合股好;股線均勻,強力高。合股后的強力增值比環(huán)錠紗合股大。2)包芯紗。由于是假捻→退捻→包纏成紗,在紡包芯紗時,包纏牢,不易剝離,質(zhì)量比環(huán)錠包芯紗好。3)磨絨織物。由于噴氣紗的短毛羽多,經(jīng)磨絨不會損傷紗的基體,織物的強力損失少,絨面平整、堅牢。4)色織物。因紗的直徑粗,紗蓬松,上色效果好,染色鮮艷。1.5.4目前已開發(fā)的產(chǎn)品1.5.4.1國內(nèi)開發(fā)的產(chǎn)品(表4)1.5.4.2美國開發(fā)產(chǎn)品美國市場中有7類產(chǎn)品多用噴氣紡生產(chǎn)(表5)。2噴氣渦流紡紗2.1基本概況1)型號:No.810MVS,No.851MVS,No.81TMVS(twin)。2)屬自由端噴氣渦流紡紗。3)可紡10tex(60S)純棉紗、滌/棉及化纖混紡紗。4)紡紗速度:400m/min。5)紗線毛羽減少3/4,3mm以上近乎為0;抗起毛起球提高30%;吸濕、放濕性能好。6)可紡包芯紗:彩色紗、花式紗。7)No.81TMVS:雙股。8)人工減少250%,能源節(jié)約30%(與現(xiàn)代環(huán)錠紡相比)。2.2加捻原理1)4個噴嘴(孔)與錐形圓錐管道圓相切,形成旋轉(zhuǎn)氣流(渦流),隨空心錠錐形頂端在錐形通道旋轉(zhuǎn)下滑,從排氣孔排出。2)前羅拉纖維須條從吸口吸入,從輸送管道螺旋旋轉(zhuǎn)喂入,繞著引導(dǎo)棒,纖維頭端與紗尾搭接,尾端被旋轉(zhuǎn)渦流吹散,并旋轉(zhuǎn)加捻。3)空心錠依靠切向氣流推動而轉(zhuǎn)動,回轉(zhuǎn)方向與渦流旋轉(zhuǎn)方向一致,協(xié)助對紗條加捻。4)紗線從空心錠引出,纖維從前羅拉不斷喂入,添加在紗線隨渦流旋轉(zhuǎn)端,連續(xù)加捻成紗。2.3成紗質(zhì)量噴氣渦流紡的成紗結(jié)構(gòu)與環(huán)錠紡相似,但還存在有紗芯,約60%的纖維在紗中呈螺旋排列。從表6中可以看出,在紡純棉時噴氣渦流紡單紗強力和條干比相應(yīng)環(huán)錠紗稍差些,其它指標都與環(huán)錠紡相當(dāng),毛羽比環(huán)錠紗大幅減少。因此,可以認為用噴氣渦流紡紡純棉紗及其品與環(huán)錠紗是相當(dāng)?shù)摹?結(jié)束語噴氣紡紗是自動化、連續(xù)化、高速高產(chǎn)的紡紗途徑之一。針對我國國情,由于機器價格昂貴,只適合開發(fā)特色產(chǎn)品,以增加附加值來獲取較高利潤。噴氣紡紗機不適合紡純棉產(chǎn)品,應(yīng)以噴氣渦流紡紗機開發(fā)純棉產(chǎn)品。
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