【聚纖紡】

　　聚纖紡是一種新型紡紗技術，目前正在幾家企業進行系統的考核試驗。現有的環錠紡和緊密紡盡管各自集聚部分結構不同，而牽伸原理是一樣的，主要采用“雙膠圈彈性鉗口”牽伸系統。由于膠圈與紡紗材料之間具有較好的靜、動摩擦系數，使纖維束在牽伸過程中獲得了較合理的握持和滑動。但該系統也存在一些缺陷。

　　聚纖紡技術也是環錠紡的改進技術，但和緊密紡技術的不同在于，聚纖紡技術對環錠紡牽伸系統的核心——雙膠圈彈性鉗口進行了改造，通過負壓機構的設置、柔性握持和梯次牽伸三方面的設計，打造了具有特色的聚纖紡牽伸技術，為未來企業環錠紡技術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，它的牽伸原理與現有的環錠紡牽伸系統有較大差別。聚纖紡牽伸系統是采用“負壓集聚、穩定握持和梯次牽伸”的新型牽伸技術，其主要組成包括：負壓吸風系統、異型負壓管、控制棒、網格圈等。聚纖紡在其結構設置上巧妙地避開了“雙膠圈彈性鉗口”牽伸系統的缺點，對牽伸區內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、穩定”打下了良好的基礎。由于去掉了“雙膠圈彈性鉗口”中的上、下膠圈及上、下銷，其結構簡捷、消耗低、維護方便。

　　負壓加強牽伸控制

　　負壓機構是由負壓吸風系統、負壓異型管和網格圈組成，其中負壓異型管將負壓吸風系統提供的負壓均勻分配到各個牽伸吸風槽，纖維束通過網格圈間接地與負壓環境進行接觸。

　　氣體動力學告訴我們：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。

　　牽伸吸風槽就是這種集束流場在聚纖紡牽伸系統的新表達。圖一為纖維束橫截面周圍壓強梯度簡化后的示意圖。在負壓管的吸風槽上方，網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性和漸變性，在纖維束內部存在灰度所示的“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的分子活動強度強于內側，dF（r）→0告訴我們：盡管氣體分子質量m和纖維質量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，其方向指向低壓區域并對內層纖維進行擠壓，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，負壓區域內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境構成一部分。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、穩定的特點，而且纖維束上下層無其他媒質（如膠圈）的“搓揉”等，這對于牽伸過程是十分有利的。

　　主牽伸區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，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”現象；在前集束流場，由于引導力的不斷增加，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不斷撞擊而集聚，這就是聚纖紡特有的“邊牽伸、邊集聚”現象。

　　纖維主體被抱合進紗線內部，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。與現有的先牽伸、后集聚的緊密紡系統相比較，能夠形成比較合理的成紗毛羽結構，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錠紡相當。在成紗過程中，紗線經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，并產生大量的粉塵和飛花，這也是棉紡廠空氣質量差的原因之一。聚纖紡牽伸系統在這個區域由于存在聚集氣流，纖維束邊牽伸、邊集聚，牽伸過程中產生的粉塵和飛花不擴散，車間內的空氣質量明顯提高。

　　牽伸區的柔性握持

　　柔性握持區域由網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的中部下凸處，此時纖維束在網格圈的托持下從后集束流場區域向前輸入。由于網格圈較之雙膠圈有更好的柔性，網格圈又始終受到一定的張緊力，當控制棒下凸處向下壓向網格圈時，網格圈能完全根據控制棒表面的曲率而變化。依靠網格圈張力，網格圈與控制棒下壓的凸出部分緊密接觸，使網格圈與控制棒之間的纖維受到穩定、持續的柔性控制。

　　網格圈托持著纖維束壓向半徑為R的控制棒，網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，柔性握持區域所產生的摩擦力界大小僅與柔性握持區域的曲率半徑和網格圈的張力有關。在柔性握持區域的曲率半徑和網格圈張力一定的情況下，可以將其視為一個穩定值。換言之，聚纖紡的柔性握持區能夠提供其他牽伸形式所不具備的一段較長且穩定的摩擦力界。聚纖紡牽伸系統結構設計的這種柔性握持能得到一個比雙膠圈結構平穩得多的摩擦力界分布（如圖二）。

　　梯次牽伸更加理想

　　梯次牽伸區域由控制棒前鼻和前鉗口組成。此時纖維束在網格圈的托持下從前集束流場區域輸出，進入梯次牽伸區域。

　　纖維束在此區間內的假設相對于柔性握持區域不同之處在于：纖維束僅在一側有接觸物（此時指控制棒前鼻），另一邊呈自由狀態；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中牽伸比最大的區間。

　　由分析可知，越在內層的纖維束需要的引導力越大，才能使得其發生相對滑動。換言之，在同等條件下，外層纖維束更易發生滑移。在普通情況下，由被抽出纖維束一側的對稱性，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，紗線發生滑動的可能性從外到內變低。圖三更直觀地表示了這種牽伸方式與普通牽伸方式的區別。

　　梯次牽伸機構使纖維束通過此處時運動方向發生改變，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。靠近浮游區這個區域段的控制力整體上得到增強并前移。

　　梯次牽伸機構設計使縱向摩擦力界向浮游區擴展，為減小浮游區創造了良好的條件，同時此處的摩擦力界得到適當的增強；另外，內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”現象。

　　（湖北聚纖紡科技有限公司 程登木）