紡紗基本原理體系

  將紡織纖維紡制成紗或線的過程稱為紡紗。紡紗學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)，它有很強(qiáng)的實(shí)踐性。
  紡紗所使用的纖維，其性能往往差異很大，而且會(huì)隨著周圍環(huán)境的變化而變化，因此紡紗不像一般的基礎(chǔ)學(xué)科，它有自己獨(dú)特的一套理論體系。
最早人們利用天然的長(zhǎng)纖維作為原料，后來隨著紡紗技術(shù)的發(fā)展，才利用短纖維進(jìn)行紡紗。纖維是雜亂無章的，且纖維越短，成紗就越困難，紡成紗的強(qiáng)力也低。要使紗能承受拉力，紗中的纖維應(yīng)當(dāng)盡可能地伸直，并且大體沿著紗軸的方向排列。所以，紡紗的實(shí)質(zhì)是使纖維自雜亂無章狀態(tài)轉(zhuǎn)變成順序縱向排列并加上捻度使之具有一定強(qiáng)力的過程。在紡紗之前，纖維原料經(jīng)過初步加王已去除一部分雜質(zhì)，但纖維的排列還是雜亂的，每根纖維既不伸直，也沒有一定的方向性。所以紡紗就是將各品種、各產(chǎn)地壓緊的且含有一定雜質(zhì)疵點(diǎn)的纖維混合并紡制成粗細(xì)均勻、潔凈、并具有一定物理機(jī)械性能的紗線。其紡紗原理和必須經(jīng)過的基本過程如下:
一、原料的選配
  原棉的選擇是紡紗過程中一個(gè)重要的步驟，紡紗廠一般不采用單一唆頭紡紗，而是把幾種暖頭搭配使用，通常使用由不同成分的纖維混合而成的原料。原棉的主要性能如長(zhǎng)度、細(xì)度、強(qiáng)力、成熟度、含雜等，都隨著棉花的品種、產(chǎn)地、環(huán)境、加工等情況的不同，而有較大的差異。因此，紡紗時(shí)應(yīng)根據(jù)紗線品質(zhì)要求，在經(jīng)濟(jì)合理的原則下，選擇與之相適應(yīng)的原料。所謂配棉，即正確擬定原料的配方，確定各混合成分在混合原料中所占的比例，并按產(chǎn)品分類定期編制出配棉排隊(duì)表。
二、混棉
  混棉的目的是將配合好的各成分進(jìn)行細(xì)致而多次地混合，使不同成分的纖維得以正確而均勻地分布在成紗的任一部分，并使各種成分的比例能和配棉方案相一致，為紡制優(yōu)良紗線打下良好的基礎(chǔ)�；旌蠒r(shí)必須先將原料充分開松，排除部分雜質(zhì)和疵點(diǎn)，然后進(jìn)行混合。開松愈好.則混合愈細(xì)致、愈均勻�；烀蘅稍诠ば蜷_始時(shí)以手工或機(jī)械的方法完成，同時(shí)在整個(gè)過程中反復(fù)進(jìn)行。一般采用包括按比例組合成棍合原料和隨機(jī)混合兩個(gè)步驟的混合過程。所謂按比例組合成混合原料，即有意識(shí)地按配棉方案將各種成分的原料先組成混合原料，再把組合好的原料送入機(jī)內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)?昆合。所謂隨機(jī)棍合是指在機(jī)器上由于機(jī)件、氣流的作用，促使纖維產(chǎn)生隨機(jī)運(yùn)動(dòng)，而使任何成分的纖維有同樣的概率分布到紗條的任一部分內(nèi)�；烀薰ぷ鞯暮脡臎Q定于混合纖維的數(shù)量或棉包的多少、混棉工作或機(jī)械對(duì)纖維作用的隨機(jī)性以及混棉時(shí)纖維的開松程度(如棉塊或棉束的大小或在單纖維狀態(tài)下的混合)等。
三、開松與除雜
  開松是使用開松機(jī)等紡織設(shè)備把大的纖維團(tuán)塊扯松成小塊、小纖維束的過程，為以后進(jìn)一步松解呈單根狀態(tài)創(chuàng)造條件。除雜是利用纖維與雜質(zhì)在物理性質(zhì)上的不同，在開松的基礎(chǔ)上使纖維和雜質(zhì)連漸分離并從中消除。由于原棉中含有各式各樣的雜質(zhì)，很難在一次作用時(shí)除盡，于是就在一個(gè)工序中用不同的機(jī)械分次完成。目前的開消棉機(jī)械主要利用角釘簾子及打手、塵棒的機(jī)械作用，將原棉扯松使棉與雜質(zhì)得以分離，同時(shí)利用它們?cè)谶\(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生速度與動(dòng)量的差異而形成分離的力量，并由塵棒使棉塊得以阻滯，而雜質(zhì)則通過塵棒的間隙下落。在整個(gè)開松和除雜、混合的過程中隨著加工過程的進(jìn)行，棉塊由大到小，機(jī)件的作用就更為細(xì)致。
四、粗梳原理
  經(jīng)過開松與除雜后纖維已呈棉束狀，其中的大部分雜質(zhì)被消除，但要達(dá)到單纖維的均勻混合成分正確，還需進(jìn)一步加工。粗梳是進(jìn)一步開松、除雜和混合的有效方法。粗梳是利用大量密集的梳理機(jī)件把纖維小塊、小束進(jìn)一步松解成單根狀態(tài)，從而去除細(xì)小雜質(zhì)、疵點(diǎn)及部分短纖維。由于反復(fù)的梳理作用，使纖維充分地均勻混合。此時(shí)各根纖維間的橫向聯(lián)系基本被破除，但還不徹底，因?yàn)槔w維大多呈屆曲狀。且有彎鉤，每根纖維間仍有一定的橫向聯(lián)系。梳理后，被松解的纖維形成網(wǎng)狀，并被收集成細(xì)長(zhǎng)條子，逐步達(dá)到纖維沿縱向順序排列。
梳棉機(jī)梳理的好壞，關(guān)系到纖維束分離的程度，從而影響后工序牽伸過程中纖維的正常運(yùn)動(dòng)，這和成紗強(qiáng)力、成紗條干有著密切關(guān)系。同時(shí)除雜作用在很大程度上決定了成紗棉結(jié)雜質(zhì)的多少，還影響成紗條干。梳棉工序的落棉較多，且落棉中含有較多的可紡纖維，故控制落棉的數(shù)量直接關(guān)系到耗用原料的多少。另外，梳理機(jī)的臺(tái)數(shù)多少，影響紡紗廠的用人、能稅、占地及機(jī)物料的消耗。
五、精梳原理
  梳棉制成的生條中，還存在缺陸，含有較多的短絨及棉結(jié)雜質(zhì)，纖維的伸直平行度不夠好，這些將影響成紗質(zhì)量，因此為了紡制特?cái)?shù)細(xì)、要求高或有特殊用途的紗，還需經(jīng)過精梳。利用梳針對(duì)纖維兩端進(jìn)行更為細(xì)致的梳理，使纖維更加伸直、平行，消除雜疵，并去除一定長(zhǎng)度以下的短纖維�；瘜W(xué)纖維由于所含雜質(zhì)疵點(diǎn)很少，且較伸直平行，一般不經(jīng)過精梳。
六、井臺(tái)與牽伸
  經(jīng)過開清、梳理作用后制成的半制品棉條，其粗細(xì)均勻的程度，仍不能滿足要求，因此還要經(jīng)過并合，將多根棉條并合在一起，使粗細(xì)不勻的片段有機(jī)會(huì)相互補(bǔ)償而使均勻度得到改善。并合后的棉條很粗，要紡成合乎一定細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)的紗線，還要經(jīng)過多次的李伸才能成紗。牽伸是把集合成的條子抽拉細(xì)，使條子逐步達(dá)到預(yù)定粗細(xì)的過程。牽伸時(shí)，纖維間產(chǎn)生相對(duì)位移，由于相互摩擦，彎鉤逐步消除，卷曲逐步順直。這樣，殘留在纖維內(nèi)部的橫向聯(lián)系有可能得到徹底破除，并沿紗條軸取向，為牢固地建立有規(guī)律的首尾銜接關(guān)系創(chuàng)造條件。但是李伸會(huì)帶來紗條短片段的不勻，因此需配置合理的牽伸裝置和工藝參數(shù)，使紗條不勻盡可能減少，為最終提高紗線質(zhì)量創(chuàng)造條付。
七、加捻與卷繞
  隨著紗條的抽長(zhǎng)拉細(xì)，紗條內(nèi)纖維根數(shù)減少，纖維變得更加伸直平行，紗條強(qiáng)力下降容易斷裂并產(chǎn)生意外伸長(zhǎng)，因此需要加上適當(dāng)捻度使其具有一定的強(qiáng)力。加捻是將牽仰的細(xì)長(zhǎng)須條繞本身軸線加以扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生徑向壓力使纖維間的縱向聯(lián)系固定起來。為了便于半制品和成品的儲(chǔ)存、運(yùn)輸和下道工序的加工，必須將半制品和成紗卷繞成一定的卷裝形式。卷繞過程應(yīng)該在不影響產(chǎn)品產(chǎn)、質(zhì)量的前提下連續(xù)進(jìn)行。卷繞的速度和方向、卷繞的大小和形式、容器的規(guī)格及卷繞的方法等都與成紗質(zhì)量和生產(chǎn)效率有關(guān)。
八、張力與斷頭
  產(chǎn)品的輸出線速度與卷繞線速度在紡制過程中應(yīng)保持協(xié)調(diào)一致，一般情況下，卷繞速度略大于輸出速度，使之保持一定的張力。否則產(chǎn)品就會(huì)松弛，卷繞不緊密，成形不良，或者是產(chǎn)品受到意外牽伸產(chǎn)生不勻，甚至出現(xiàn)斷頭。在整個(gè)紡紗過程中，根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不同，張力配置也有區(qū)別。在梳理過程中，張力可以便棉網(wǎng)順利輸出，但又不能破壞棉網(wǎng)絡(luò)構(gòu)，在粗紗和細(xì)紗中，張力對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的影響，尤其是張力過大時(shí)會(huì)引起斷頭。粗紗和細(xì)紗校一定的規(guī)律卷繞，便于下工序的退繞，卷繞必須能適應(yīng)在較大范圍內(nèi)產(chǎn)品因粗細(xì)、強(qiáng)度和其他性質(zhì)不同而造成的張力變化，并保證在一個(gè)卷裝的時(shí)間內(nèi)張力變化不大。
  總括起來，開松是初步的松解，梳理是松解的基本完成，同時(shí)又是初步的集合。牽伸最后完成松解，同時(shí)基本上達(dá)到集合，加捻則最后鞏固集合。