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)，它有很強的實踐性。
  紡紗所使用的纖維，其性能往往差異很大，而且會隨著周圍環(huán)境的變化而變化，因此紡紗不像一般的基礎(chǔ)學(xué)科，它有自己獨特的一套理論體系。
最早人們利用天然的長纖維作為原料，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，紡成紗的強力也低。要使紗能承受拉力，紗中的纖維應(yīng)當盡可能地伸直，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)疵點的纖維混合并紡制成粗細均勻、潔凈、并具有一定物理機械性能的紗線。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度、細度、強力、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，紡紗時應(yīng)根據(jù)紗線品質(zhì)要求，在經(jīng)濟合理的原則下，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表。
二、混棉
  混棉的目的是將配合好的各成分進行細致而多次地混合，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必須先將原料充分開松，排除部分雜質(zhì)和疵點，然后進行混合。開松愈好.則混合愈細致、愈均勻�；烀蘅稍诠ば蜷_始時以手工或機械的方法完成，同時在整個過程中反復(fù)進行。一般采用包括按比例組合成棍合原料和隨機混合兩個步驟的混合過程。所謂按比例組合成混合原料，即有意識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內(nèi)進行隨機?昆合。所謂隨機棍合是指在機器上由于機件、氣流的作用，促使纖維產(chǎn)生隨機運動，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)。混棉工作的好壞決定于混合纖維的數(shù)量或棉包的多少、混棉工作或機械對纖維作用的隨機性以及混棉時纖維的開松程度(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
  開松是使用開松機等紡織設(shè)備把大的纖維團塊扯松成小塊、小纖維束的過程，為以后進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)，很難在一次作用時除盡，于是就在一個工序中用不同的機械分次完成。目前的開消棉機械主要利用角釘簾子及打手、塵棒的機械作用，將原棉扯松使棉與雜質(zhì)得以分離，同時利用它們在運動過程中產(chǎn)生速度與動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。在整個開松和除雜、混合的過程中隨著加工過程的進行，棉塊由大到小，機件的作用就更為細致。
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，但要達到單纖維的均勻混合成分正確，還需進一步加工。粗梳是進一步開松、除雜和混合的有效方法。粗梳是利用大量密集的梳理機件把纖維小塊、小束進一步松解成單根狀態(tài)，從而去除細小雜質(zhì)、疵點及部分短纖維。由于反復(fù)的梳理作用，使纖維充分地均勻混合。此時各根纖維間的橫向聯(lián)系基本被破除，但還不徹底，因為纖維大多呈屆曲狀。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，并被收集成細長條子，逐步達到纖維沿縱向順序排列。
梳棉機梳理的好壞，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動，這和成紗強力、成紗條干有著密切關(guān)系。同時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，梳理機的臺數(shù)多少，影響紡紗廠的用人、能稅、占地及機物料的消耗。
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，因此為了紡制特數(shù)細、要求高或有特殊用途的紗，還需經(jīng)過精梳。利用梳針對纖維兩端進行更為細致的梳理，使纖維更加伸直、平行，消除雜疵，并去除一定長度以下的短纖維。化學(xué)纖維由于所含雜質(zhì)疵點很少，且較伸直平行，一般不經(jīng)過精梳。
六、井臺與牽伸
  經(jīng)過開清、梳理作用后制成的半制品棉條，其粗細均勻的程度，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，使粗細不勻的片段有機會相互補償而使均勻度得到改善。并合后的棉條很粗，要紡成合乎一定細度標準的紗線，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，使條子逐步達到預(yù)定粗細的過程。牽伸時，纖維間產(chǎn)生相對位移，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
  隨著紗條的抽長拉細，紗條內(nèi)纖維根數(shù)減少，纖維變得更加伸直平行，紗條強力下降容易斷裂并產(chǎn)生意外伸長，因此需要加上適當捻度使其具有一定的強力。加捻是將牽仰的細長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存、運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)，在粗紗和細紗中，張力對產(chǎn)品質(zhì)量有著重要的影響，尤其是張力過大時會引起斷頭。粗紗和細紗校一定的規(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、強度和其他性質(zhì)不同而造成的張力變化，并保證在一個卷裝的時間內(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，同時又是初步的集合。牽伸最后完成松解，同時基本上達到集合，加捻則最后鞏固集合。