喇叭口內徑的理論估算

R. Chattopadhyay

印度理工學院(印度)

經梳棉機梳理過的須條需經過一個喇叭口以形成截面為圓形的長條。喇叭口是一種帶有小孔的漏斗狀附件。當體積較大的須條通過喇叭口的狹窄空間時，松散的纖維集合體受到壓縮作用。為確保須條順利通過，喇叭口的內表面需拋光以減小須條通過時的摩擦力。須條的壓緊程度取決于喇叭口的孔徑及條子的纖維定量和體積。須條的強度隨壓緊程度的增加而增大。喇叭口小孔端孔徑的選擇需根據須條密度、纖維類型和加工過程決定。由于纖維與喇叭口內壁間持續的摩擦力作用，喇叭口會發熱并給纖維帶來一定的損傷。當發熱溫度達到一定程度時，將對熱塑性纖維產生影響。用于生產各種規格纖維和須條的喇叭口的孔徑通常由設備制造商在其操作手冊中以圖表的形式給出規定。這可能是基于大量試驗得出的結果。研究者克萊恩提出了式(1)的經驗計算式，但其尚未對這一關系式做基礎理論解釋。

(1)

其中：D——喇叭口直徑，mm；

s——須條線密度，ktex。

k——常數，其取值范圍為1.6～1.9，須條越粗，取值越大。

本文認為可采用理論分析的方法，確定喇叭口孔徑與須條線密度及纖維類型間的函數關系。

纖維線密度(fden)及其直徑(df)可由式(2)計算

(2)

式中：fden——纖維線密度，D(1 D=1/9 tex)；

ρf——纖維密度，g/cm3。

假設須條中所有的纖維都相互平行排列，則須條橫截面中的纖維根數(N)為

(3)

式中：Sktex——須條線密度，ktex。

(4)

式中：ds——須條出喇叭口時的橫截面直徑，mm。

將式(2)和式(3)代入式(4)，可得式(5)。

(5)

該理論的建立需考慮下述3個因素：

——避免灰塵和污垢堵塞喇叭口；

——調節須條的局部質量變化(適應范圍需達20%～50%)；

——空氣可方便地同須條一起進入喇叭口。

纖維集合體直徑的增加與其線密度增加的平方根成正比。因此，纖維線密度增加30%時，其直徑將增加1.14倍，則喇叭口的直徑可由式(6)計算。

(6)

不同類型纖維的K值計算結果如表1所示。

表1 不同類型纖維的K值

由表1可看出，常數1.95接近經驗計算式[式(1)]提出的常數值1.9。表明由表1確定的喇叭口直徑可作為初步估算值。為具有更好的實用價值，實際應用中需對喇叭口直徑進行微調。