提高和穩定牽伸力的技術探討

路紅星

(河南省輝紡紡織有限公司，河南新鄉，453600)

1 牽伸原理是設計和推演牽伸工藝的理論基礎

紡紗廠在設計牽伸工藝時，既有學習先進紡紗工藝，提高條干水平和綜合質量指標的需求，又要考慮本廠實際，因地制宜，保障生產順利和高產。設計牽伸工藝時的種種考量，都不能違背牽伸原理。

(1)平行等長的纖維在牽伸過程中并未在同一界點變速，這就產生了移距偏差，形成附加不勻。使纖維變速位置盡可能向前鉗口集中，減小移距偏差，是改善條干均勻度的重要條件。

(2)握持力必須大于牽伸力，牽伸才能正常進行。握持力必須大于牽伸力，是牽伸工藝順利實施的關鍵。

2 牽伸力與紗線條干水平的關系

2.1 絕大部分情況下，牽伸力與條干水平正相關

(1)自身因素牽伸力較高的纖維，紡紗時容易獲得較好的條干水平。同種或不同種類的纖維，長度較長、整齊度較好、細度較細、抱合力較大的纖維，在牽伸工藝相同或接近時，牽伸力較大，條干水平較好。

(2)工藝提高條干水平的措施都會增加牽伸力。牽伸力會伴隨半成品須條捻度的增大而增大;膠圈鉗口隔距變小或壓力增大，摩擦力界增強，被控須條牽伸時，牽伸力增大;羅拉隔距變小時，牽伸力增大。

牽伸力和牽伸倍數的關聯比較復雜。在輸入須條定量一定時，牽伸力在牽伸倍數小于臨界值時(通常很小)，牽伸倍數增加，牽伸力增大。之后在牽伸倍數超過臨界值牽伸力(突破一個極值)后，牽伸力伴隨牽伸倍數增加而減小。并條、粗紗及細紗前區牽伸倍數都較大。故牽伸力遠遠突破了這個極值，伴隨牽伸倍數增大而趨小。

2.2 增加牽伸力，是兼顧效率與質量的有效途徑

當輸出定量不變時，輸入須條纖維數量越多，牽伸力越大。一方面輸入須條纖維數量增多時，變速纖維接觸慢速纖維的幾率增加。另一方面，須條截面積增大，膠輥(或膠圈)與下羅拉間鉗口斷面增大，膠輥的相應壓縮變形大，施加給須條的力量變大，纖維間的摩擦力增大。同時由于附加不勻與牽伸倍數正相關，此時牽伸力增加改善條干的作用很難顯效，這就要求我們重視纖維的排列方式，使牽伸力增加幅度大于附加不勻增加幅度。解決輸出定量不變輸入定量增加時牽伸力與附加不勻的聯系與矛盾，夯實高效牽伸工藝(大牽伸工藝)的理論基礎，就可以科學便捷地尋找和建立高效牽伸工藝所需的方法體系。

2.3 纖維狀態與牽伸力及條干水平的關系

(1)不連續、片段性地增加牽伸力，不利于條干改善。須條中纖維彎曲、雜亂，會在極小片段內導致牽伸力峰值較大，牽伸力異常變化會導致纖維變速點位置不穩定，從而惡化條干。

(2)纖維平行度越好，牽伸力越小;纖維伸直度越好，牽伸力波動越小。半制品須條保持連續、平穩，適當的捻度有利于改善成紗的條干。

上述牽伸力與不同措施間的關聯，可以通過紡紗實踐驗證。在前鉗口握持力不變的情況下，使用上述措施使牽伸力趨大，在能正常紡紗的情況下，條干均會有對應改善。當使用上述措施過度，牽伸力趨大至大于等于握持力的程度，就會出現牽伸不開的現象。牽伸原理告訴我們，握持力必須大于牽伸力，否則牽伸不能正常進行，這種現象俗稱“出硬頭”。“出硬頭”現象是牽伸力增加過度的表現。

牽伸力水平高的纖維容易紡制條干水平好的紗線，改善條干的措施同時提高了牽伸力水平，這說明牽伸力和條干水平正相關。牽伸力變大即快速纖維受到控制力的總和變大，變速點實際上更加靠近前鉗口。

3 探尋提高牽伸力均值的辦法

3.1 合理配棉，改進清梳工藝

平行伸展長度差異小的纖維，在加工過程中，通過加捻，更易獲得均值較高、較穩定的牽伸力。所以紡紗應從原棉開始把關，避免選用短纖含量高、適紡性能差的原棉，并且要合理搭配，使配棉長期穩定。在開清棉時，要貫徹“多梳少打、以梳代打”的思路，避免大幅增加短纖維含量。在牽伸過程中，較短的纖維難以獲得足夠的控制力，處于浮游狀態，變速點位置特別不穩定，是改善條干水平的不利因素。在梳棉工序，要合理選配保養針布，要科學配置梳理工藝，使纖維得到合理梳理。所謂合理梳理，一方面分梳要充分，使纖維處于單纖維狀態而非束狀或塊狀。另一方面梳理要柔順，要協調好梳棉機速比和速差之間的關系，使纖維在轉移過程中受力柔和、始終保持伸長拉直趨勢，避免產生新的扭曲。同時使纖維沿針布縱向排列，避免產生短纖維或纖維性粉塵[1-2]。

3.2 改進須條內部纖維的排列方式，保持須條良好的圓整度

對于簡單的羅拉牽伸而言，試驗證明，兩根同樣的須條左右并列擺放，牽伸力是一根須條的2倍，而上下重疊擺放牽伸力是一根須條的3.2倍。據此延伸，一根須條如果可以理想的中剖，堅向中剖后左右并列擺放，牽伸力不變，中剖后上下重疊擺放，牽伸力是原來的1.6倍。同根須條橫向中剖，然后左右擺放，牽伸力減弱至原來的0.625倍。

這里所說的理想中剖，即要在數量上將剖線兩側的纖維均分，又要求剖開后剖線兩側纖維維持剖前摩擦因素，這是不可能的。盡管現實中很難實現理想中剖，但從數學推導不難看出，在須條內纖維總數量不變的情況下，纖維向上下方向(搖件壓力方向)集中，牽伸力變大。

在自然狀態或受壓時，須條總有開散平鋪的趨勢。須條中的纖維在牽伸機構中左右開散，牽伸力下降，纖維在上下方向集中，牽伸力增加且增加幅度較大。同時，從變速纖維移距公式a1=a0E±X(E-1)可以看出，a0為兩根伸展平行且等長纖維牽伸前的頭端距離，a0E為正常移距，移距偏差X(E-1)隨牽伸倍數E增加而增加，有必要大幅提升牽伸力，明顯減小X的值，顯著減小移距偏差。這要求進入牽伸區的纖維盡量向上下方向集中，通俗地講，進入牽伸區的須條要有較好的圓整度。

3.3 使須條保持較好圓整度的方法

生條或熟條通過圈條器羅列進筒中，主要作用是最大程度利用筒內空間。在棉條從筒中退圈過程中圈筒效應在棉條上形成捻度，但這種捻回過于稀疏，對牽伸力影響較小。在并粗工序，各個位置的集束裝置(如集合器喇叭口等)的出口應偏小把握是增加牽伸力的有效途徑。

(2)增加粗紗捻度，使進入細紗牽伸區的須條保留適當的捻度，從而保持須條較好的圓整度，是增加牽伸力的有效途徑。

4 遏制牽伸力波動

4.1 合理梳理是減小牽伸力波動的基礎

梳理應立足于使所有纖維充分拉直伸展，梳理應竭力避免增加短纖維含量。合理梳理會明顯減少清紗時A2、A3、A4區域的紗疵，從而提升織機效率和布面質量。合理梳理能起到穩定牽伸力的作用，梳理質量和細紗生產有內在聯系。合理梳理是提升紡紗效率的前提。

4.2 科學管理、規范操作，維持細紗牽伸力穩定

細紗車間的工作點多且面廣，細紗牽伸力維持穩定，對減少細紗斷頭，提高成紗質量至關重要。維持細紗牽伸力穩定，要從半制品著手。粗紗上的粗節細節會改變捻度分布情況，粗紗上的長粗號或長細號會導致該段粗紗捻系數發生改變。因此，前紡的管理必須科學，操作必須規范，應注意做好以下幾點工作。

(1)前紡設備上的清潔裝置要正常、高效，另外還要定時、及時人工清理清潔，保潔工作既要全面又要突出重點。牽伸部位以及通道等部位需要特別關注。雜亂纖維或短絨在粗紗或之前過程附入會在粗紗上形成粗節。

(2)減少前紡車間各工序中間環節的接頭操作。利用科學的統籌方法定制生條、熟條及粗紗長度，創造整體換筒(粗紗)的條件，倡導無接頭操做法。應極力避免或減少接頭，不得不接頭時，一定要按操作法實施。

(3)光電自停設施保持靈敏有效，人員勤巡回，避免缺條、擁堵條、纏帶及雙股等非正常半制品。

5 認識“勻伸”的重要性

細紗后區牽伸屬簡單的羅拉牽伸，但細紗后區牽伸中存在勻伸作用[3]。由于粗紗須條片段間存在粗細不勻和結構不勻,故在加捻過程中帶來粗紗片段間產生捻回分布不勻和緊密度差異,從而使粗紗片段間存在強力不勻和伸長差異。粗節片段捻度少、強力低、易牽伸伸長;細節片段捻度多、強力大、難牽伸伸長。因此,粗紗各相鄰片段在后區牽伸過程中實際承受的牽伸值是不同的,粗節處牽伸值一般略大于細節處,后區牽伸紗條的勻伸作用正基于此。

牽伸原理界定的前提是纖維“等長且平行”，勻伸作用發生的主體是有捻度的粗紗，纖維并不平行。勻伸理論是唐文輝對牽伸理論的有益拓展。

粗紗總有一個適當的牽伸值,使其牽伸后的原有粗節、細節差異緩和,紗條粗、細不勻有所改善。這個適當的牽伸值稱為“勻伸牽伸值”,勻伸牽伸值范圍稱為“勻伸區域”。如果牽伸值超過勻伸區域范圍,則牽伸后紗條不勻惡化;當后區牽伸過大時,粗紗弱環會因承受過大牽伸而發生局部分裂,容易造成條干上長粗節、長細節等紗疵。

6 認識現有牽伸機構局限，有效發揮勻伸作用

盡管適度提高粗紗捻度，除了能減少意外牽伸，發揮勻伸作用，保持和進一步改善粗紗條干水平外，還能保障進入細紗主牽伸區須條的圓整度，是提高細紗牽伸力均值的有效途徑。但我們還應看到，勻伸除受勻伸區域范圍局限外，還受牽伸機構固有局限制約。

細紗后區一般沒有較強的固定摩擦力界，中羅拉鉗口通過須條傳遞給后羅拉的快轉力矩(與拆卸力矩等效)的衰減緩沖程度，完全取決于須條的易拉伸程度。后區牽伸力越大，須條越難以被拉伸，快轉力矩就越有效地傳遞至后羅拉。當快轉力矩自車尾向車頭方向積累在羅拉的某個聯接點大于拆卸力矩時，羅拉接口會有被打開的趨勢，上膠輥等因素會阻止這一趨勢，這個過程反復，就會出現通常所說的“羅拉打頓”[4]。

為提高質量和效率，賽絡紡或長車被越來越廣泛地應用。細紗后區快轉力矩與羅拉拆卸力矩間的矛盾更易顯現。合理發揮后區的勻伸作用，必須規避這一矛盾，避免出現羅拉打頓現象影響條干。一方面，后區牽伸倍數較小把握比較穩妥，但這勢必影響勻伸區域。另一方面，如果粗紗條干水平一般，需要細紗后區的勻伸區域更大，就必須在細紗后區設置或增強固定摩擦力界。

7 握持距與牽伸力

握持距越小，纖維擺脫后鉗口控制越困難。握持距的調整對牽伸力的影響直接、明顯。握持距越小，牽伸力越大。出于這點認識，當紗線條干不能滿足要求時，通常最容易被想到的措施就是收緊主牽伸區握持距。除此之外有些方法是等效的，如上銷前沖或使用加長上銷，使用高拱弧、短平臺下銷，使用低硬度膠輥(握持弧變長，前鉗口后移)等。

握持距小，牽伸力增大。相反握持距大，牽伸力減小。握持距變小，對半制品變化敏感。握持距變小，半制品出現粗節、粗號及緊捻時易牽伸不開，不利于生產。對于長度較短的纖維，在固定的握持距內，纖維在長度方向上接觸慢速纖維較短，故牽伸力較小。紡制牽伸力較小的纖維時，半制品比較理想且定量相對較小時，可以考慮使用收緊握持距的方法改善條干。比如有紡紗廠紡棉纖維細紗機前中羅拉隔距16.5 mm效果不錯；在紡制牽伸力較大的纖維且有提高半制品定量的要求時，不建議使用收緊握持距的辦法改善條干。此時推薦使用適度較大的握持距和提高粗紗捻系數的方法，減少牽伸力波動，綜合提高牽伸力均值，改善條干。紡制粘膠纖維時，慣性思維粗紗捻系數是紡棉纖維水平的70%左右。有紡紗廠紡粘膠纖維粗紗捻系數120，細紗機前中羅拉隔距21 mm效果理想。

8 正確認識牽伸膠輥的作用

紡紗膠輥位置不同所起作用也不相同，其中以主牽伸區的牽伸膠輥最為重要。牽伸膠輥改善條干的機理，可以統一到收緊握持距工藝中，在此不再贅述。我們應該意識到的是，牽伸膠輥的主要作用是提供大而穩定的握持力，為牽伸工藝的進步提供可能。

膠輥彈性是握持力的關聯量，在其他因素不變的情況下彈性越好握持力越大。膠輥彈性不能擺脫硬度單獨改善。一方面硬度過低彈性不佳，國際知名品牌一般不提供邵爾A66度以下產品。另一方面硬度過高也不利于彈性改善;握持力與膠輥表面摩擦因數有關聯，必須涂料處理時應盡量減少結膜成分的使用;握持力還同壓力密切相關。只有握持力最小值大于牽伸力最大值牽伸才能正常進行。必須著眼提升握持力最小值。表1提供了不同硬度膠輥在不同加壓情況下的握持力特征值，根據這些數據及經驗推算，并兼顧膠輥的彈性、硬度等指標，細紗前道膠輥建議選擇邵爾A68度左右并適度加壓[4]。

表1 不同硬度膠輥不同加壓下的握持力

膠輥雙錠加壓/N握持力特征值握持力/cN邵爾A66度邵爾A72度邵爾A80度86.686.6107.0107.0126.0126.0144.0144.0最小值平均值最小值平均值最小值平均值最小值平均值48.8666.2556.7372.4167.2281.2574.9795.2246.6066.1257.7175.9561.4982.1772.1691.0746.6473.0551.3677.9659.9081.5664.4297.23

壓強是用來描述和比較壓力效果的力學單位，減小受力面積是增大壓強的一種方法。關于“大直徑膠輥，輕加壓”的工藝改造，其實質是另辟蹊徑提高握持力和牽伸力。提高握持力是基于牽伸膠輥收窄和增加膠輥彈性層，這是可以輕加壓而保持握持力的前提條件。

9 利用較大的粗紗捻系數增大牽伸力

較大的粗紗捻系數可以提升牽伸力。粗紗在加捻時機械能轉化為纖維勢能，較大的粗紗捻系數使纖維獲得較大的勢能，纖維抱合較好，牽伸力大。

在使用長度較長、整齊度較好的纖維如長絨棉或粘膠纖維紡紗時，建議加大粗紗捻系數。一方面可以有較為理想的勻伸效果；另一方面，細紗工序可以使用大倍數牽伸工藝且紗線條干能保持或改善。同時，也改善了與前紡工序的供應關系，減少前紡用電和用工。另一方面，加大粗紗捻系數，牽伸力增強，減緩牽伸力對控制元件如上下膠圈的依賴，延長膠圈的使用周期。同時良好的勻伸可以避免牽伸力頻繁和大幅地增加。較少出現握持力克服不了的牽伸力峰值，牽伸膠輥就能減少損傷，延長使用。

紡制普通棉纖維宜用適度較大的粗紗捻系數和細紗較緊的主牽伸隔距，握持力必須優先于牽伸力提高。牽伸膠輥最好不使用涂料處理，也可使用紫外光照處理。棉纖維不是工業制品，多數紡紗廠也無力一次性購買足夠多的原棉保持配棉長期穩定。粗紗捻系數應根據原棉品質變化及時合理調整。當配棉調整而又不明確粗紗捻系數調整方向時，可參考細紗試樣或本次配棉對細紗斷裂強度進行調整。

加大粗紗捻系數，增加細紗牽伸力，減少了對控制元件的依賴，此時增大細紗中上羅拉和后上羅拉直徑并非充分必要。對于Ⅴ形牽伸氣動搖件來說，前上羅拉和中上羅拉的壓力通過一個支點分配，遵循力矩即力與力臂乘積相等的力學原理。通俗地說離支點越近分配到的壓力越大。故對氣動搖件來說沒有刻意增大中上羅拉和后上羅拉直徑的必要;對于平面牽伸彈簧搖件來說，在前中羅拉隔距較小的情況下，前道膠輥直徑過大，中上羅拉加壓臂被支起，中上羅拉完全失壓，此種情況下三組上羅拉的直徑都應該加以調整。

10 結語

(1)牽伸力水平與條干水平有關聯;討論牽伸力增強方法，對重定量工藝意義重大。

(2)須條截面形狀和牽伸力有直接關系，提高粗紗捻系數是提高細紗牽伸力的有效途徑。勻伸效果與粗紗捻系數以及細紗后區牽伸倍數有關，勻伸范圍客觀存在， 勻伸會被現有牽伸機構的固有特征局限。

(3)較小的主牽伸握持距對須條中的粗節、粗號、緊捻等因素敏感，收緊主牽伸握持距應慎重。

(4)減少牽伸力波動以及生條重定量都對梳理提出更高要求。

(5)提高握持力最小值是牽伸工藝進步的前提?？茖W規范的管理是先進牽伸工藝順利實施的保障。

總之，掌握牽伸力形成的客觀規律，領會牽伸力與條干水平的內在聯系，有利于學習理解先進的牽伸工藝，有利于我們在融會貫通的基礎上架構適合本單位的高效益紡紗工藝。