技术 | 转杯纺纱关键器材技术进步及选配实践（二）

三、纺杯技术进步及选配

3.1 纺杯的作用及选配相关因素分析

3.1.1 纺杯的作用

纺杯是转杯纺纱机汇集、凝聚、并合纤维，加捻成纱的关键部件，它要运转平衡、适应高速，保证均匀、凝聚与加捻效果。因此，对纺杯有下列要求：

（1）纺杯重量要轻，并在高速回转时离心力的作用下不易变形。

（2）纺杯表面要光滑，以减少与空气的摩擦，降低动力消耗，且有利于进入纺杯的纤维顺利地沿滑移面进入凝聚槽。

（3）纺杯凝聚槽应能够长期经受纤维成纱过程中的摩擦，保证耐磨性，延缓凝聚槽形状及表面性能的变化。

3.1.2 纺杯选配相关因素分析

3.1.2.1 转速的选择

可根据纺杯直径、纺纱号数、原料半制品及断头率等情况来确定纺杯的转速。一般情况下，纺杯直径较大，纺纱号数较粗，原料等级较低，含杂较高，断头率较高时，纺杯的转速应偏低选择。

3.1.2.2 纺杯直径

纺杯直径越大，凝聚槽内凝聚的须条及杂质、棉结等离心力就越大，需要剥取纤维的力就越大。因此，纺杯直径较大时，不宜于高速纺纱。此外，纺杯直径大、速度高时，轴承、传动件的负荷也大，动力消耗大，噪声大，造成机械传动的不利因素也多。

3.1.2.3 纺纱支数

一般纱支越低，纺杯凝聚槽内的纤维量增加，纺杯需要较大的容纤量；纱支高，纺杯凝聚槽内的纤维较少，应选配直径较小的纺杯。

3.1.2.4 原料、半制品

原料的摩擦系数、含杂、蓬松、初始模量等物理指标对转杯纺纱线质量的影响很大。为了提高凝聚效果，初始模量大的纤维必须选择宽大槽型的纺杯，否则纤维不易转移，影响成纱质量；纤维含杂率、含油率高，会影响纺杯的使用寿命，一般应根据纤维性能选配，纯涤等化学纤维应选配钢杯，棉纤维应选配铝杯或者钛金杯。

3.1.2.5 断头率

断头率是转杯纺的重要指标，一般纺纱厂控制在50根/千头时以下。在捻度配置相同的情况下，采用大直径纺杯，较低的转速时，断头率较少，但产量较低；相反，采用小直径纺杯、采用较高的速度，可获得更高的经济效益。

3.1.2.6 纺杯的形式

纺杯有自排风式和抽气式两种，抽气式为主要发展方向。自排风式纺杯主要适于生产低支及含杂大、短绒率高的纱线。抽气式纺杯适合高速、高产的转杯纺纱机，清洁效果较好。

3.2 纺杯关键技术的进步

纺杯的工艺参数主要有：直径、槽型，纺杯壁倾斜角、纺杯壁表面处理等，具体见图9。

图9 纺杯参数

3.2.1 直径

通常纺杯直径不宜超过纤维长度的1.2倍，以保证纤维能够在凝聚槽中形成没有缺陷的纤维环，否则会影响纤维在凝聚槽中的捻合，一般生产粗支纱应选配直径较大的纺杯，反之亦然。受高速高产高质要求的影响，在纺杯速度已超过15kr/min的情况下，纺杯的直径也由最初的66mm逐步减少到26mm。

3.2.2 凝聚槽

凝聚槽决定纤维在凝聚时的排列状态和紧密程度，同时决定纤维须丛从凝聚槽中拉出时的阻力，不同的纺杯凝聚槽形状，所纺出的纱线性能不同，有的蓬松，有的紧密，成纱毛羽多少不同，强力高低不同。槽型越窄凝聚效果越好，须条越紧密，成纱条干好；凝聚槽越宽，须条越蓬松，成纱手感柔软。

传统纺杯有圆形凝聚槽和V形凝聚槽两种形式。生产纯棉时成纱强力采用V形凝聚槽时比采用圆形凝聚槽时要高，因为V形凝聚槽可使纱条凝聚得更加紧密，纤维之间的抱合力增加，成纱强力提高。

随纺纱技术的进步和多种纤维的应用，纺杯也发展出多种槽型，以改变纤维凝聚状态和凝聚时阻力，满足不同纤维凝聚效果和成纱强力、毛羽的指标要求。

纺杯凝聚槽技术进步的特征主要表现在：

（1）槽底边的上抬、下移或者平底。

（2）槽型上宽或者下宽，上宽的目的是使纤维顺利地滑移进入凝聚槽，纤维容纳量小，排列紧密；下宽目的是容纳更多的纤维，纤维环较为蓬松，加强并合效果，适合生产粗支纱。

（3）凝聚槽截面的角度称为凝聚角，角度小，纤维凝聚较为紧密，须条直径变小，抗扭阻力矩小，捻度传递长度增加，外包纤维增多。不同形式和结构及凝聚角大小组成不同型号的凝聚槽，以适应不同纺纱要求，见图10。

图10 凝聚槽角转变示意图

图11 T型纺杯

（4）不同型号的凝聚槽，适纺的原料、品种也不同。T型纺杯适纺所有的原料，成纱质量好，毛羽少，适合做机织纱，见图11。

（5）TC型杯适合生产Ne12以下的粗支牛仔纱线，纤维滑移少，纱线质量较为稳定，见图12。

图12 TC型纺杯

图13 K型纺杯

（6）K型纺杯只适用于生产纯棉品种，质量要求较低的机织纱线，要求毛羽少，见图13。

（7）SD型纺杯适纺Ne10以下的棉及混纺粗支纱线，使用于牛仔纱和针织纱，见图14。

图14 SD型纺杯

图15 G型纺杯

（8）G型纺杯适合生产较为蓬松的针织纱，适用的原料较为广泛，麻粘混纺的生产效果较好，见图15。

（9）GM型纺杯适纺高支棉纱，机织、针织用纱均可生产，见图16。

图16 GM型纺杯

图17 U型纺杯

（10）U型纺杯适纺刚性大的纤维，生产Ne10以下的棉及混纺粗支纱线，适用于牛仔纱和针织纱，见图17。

3.2.3 凝聚角

纺杯壁的夹角决定了纤维和纺杯壁之间的摩擦系数，应保证纤维能够顺利地滑移到凝聚槽中，凝聚角一般在12-50°之间，纺杯直径越小，纺杯的速度越高，凝聚角应越小。目前的发展趋势为35-50°。

3.2.4 表面处理技术

对纺杯表面进行适当的处理，可保证纤维均匀地滑入纺杯凝聚槽中，形成理想的纤维排列结构。随着转杯纺纱技术高速高产的发展趋势，对纺杯耐磨度、高速、高质及品种适应性的要求越来越强，表面处理技术也越来越重要。纺杯的表面处理方式有镀镍、二氧化钛处理、镀铬处理、不锈钢材质等，主要目的是保证凝聚槽中纤维排列整齐、容易剥离和转移；耐磨度好、自洁能力强，可减少清洁次数。表面处理主要技术见表6。

表6 纺杯表面处理技术对比

3.2.5 纺杯内的负压及形式

为了使纤维能够顺利地从分梳辊上剥取下来，并且以较高的加速度进入输棉管道中，输棉管道入口处的气流速度必须大于分梳辊表面的线速度。输棉管道出口处的气流速度要小于纺杯入口处纺杯壁的线速度。因此纺杯内必须有一定的负压才能保证纤维的伸直度和定向度，提高纱线强力。纺杯有自排风式和抽气式两种负压形成方式，目前发展的方向主要是抽气式。负压随速度的提高而提高，自排风式要求负压3000-5000Pa，抽气式5000-8000Pa。纺杯技术进步的情况见表7，纺杯选配与成纱质量的关系见表8。

表7 纺杯技术进步对比

表8 纺杯与成纱质量的选配参考

3.3 新型纺杯选配优化实践

3.3.1 新型槽型对成纱质量的影响

涤棉混纺是转杯纺纱的发展趋势，由于涤纶纤维中含有二氧化钛材料，摩擦力大，同时油剂残留滑移面，不利于纤维凝聚，因此在纺杯的材质上，应选用不锈钢或者表面强化处理的纺杯，以提高纺杯的耐磨度，改善纤维凝聚效果。

为了保证涤棉混纺纱的凝聚效果和纱线风格，选配大直径纺杯加捻效率高，有利于稳定成纱质量，一般选配36mm以上的大直径纺杯、T型窄凝聚角凝聚槽，凝聚槽半径较小，凝聚纤维效果好，纤维并合紧密，纱体光滑，纱线条干好，强力高。某企业生产OECVC 90/10 48.6tex品种时，对比试验了T型凝聚槽（见图18）、Z型凝聚槽（见图19）及不同直径纺杯对成纱质量的影响，试验结果见表9。

图18 T型槽纺杯

图19 Z型槽纺杯

表9 不同槽型和直径的纺杯对成纱质量的影响

从表9的对比试验可知，选配大直径的Z型凝聚槽纺杯，能够增加凝聚和加捻效果，成纱质量明显优于小直径纺杯，凝聚角过大，纤维排列松散，致使强力偏低；同时在纺杯直径加大、纺杯速度增高的情况下，成纱质量反而恶化，同时捻度偏大，断头较多，对成纱质量影响更大。因此选配纺杯直径稍大的T43纺杯，有利于稳定和提高成纱质量。

3.3.2 新型纺杯不同转速对质量的影响

纺杯直径偏大，速度一般应偏低掌握。纺杯速度高，纺纱张力大，当纺纱张力接近纺纱强力时，纱线容易断头。同时纺杯直径大，离心力大，纺纱张力大，容易造成断头；纺杯速度高，加捻效率低，捻度不匀不易控制。某公司在生产OECVC 85/15 73.0tex品种时，对纺杯速度进行了优选试验，试验结果见表10。

表10 纺杯速度优化指标对比

从表10的对比试验可知，纺杯速度高，离心力大，加捻效率低，不利于涤纶纤维和棉纤维的抱合及加捻，因此一般应采用稍低于正常的纺杯速度，以利于稳定成纱质量。

3.3.3 新型凝聚角对成纱质量的影响

纺杯的杯型对成纱质量有很大的影响，槽型不同，纤维的凝聚状态和杂质排除效果也就不同。纺低级棉时，G型杯槽型上窄下宽，凝聚纤维不紧密，杂质不容易抛出，断头多；T形杯的凝聚夹角为45°，杂质易被高负压抽走，成纱强力高、条干好、毛羽较少，纺纱稳定性好，结构类似环锭纱。在OEC48.6tex品种时，不同槽型对质量的影响见表11。

表11 不同槽型对质量的影响

从表11的对比试验可知，T型槽纺杯有利于纤维转移，纤维凝聚排列紧密，对纱线质量稳定有利。

（未完待续）

来源：陈玉峰 光山白鲨针布有限公司、 王平 周泉涛 河南舞钢市银龙纺织集团
编辑：中国纱线网新媒体团队

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