5第五章 长丝后加工设备Word文档格式.docx
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(4)卷绕:
由锭子上的筒管与钢丝钩的转速差和钢领板的升降运动来完成,将丝条卷成一定形状的卷装,便于出厂和后道工序的退绕。
一、牵伸加捻机的丝路
初生纤维的卷绕筒子插放在筒子架上,呈交叉排列。
丝条自筒子上引出后,通过导丝棒进入喂丝罗拉,其上有压辊。
丝条在压辊与分丝棒上绕3~5圈,将丝条握持住。
然后,送至牵伸盘与小转子上,在其上再绕3~5圈,以增加摩擦,避免丝条在拉伸时发生滑移。
由于牵伸盘表面线速度较喂丝罗拉的线速度快,从而使丝条在两者之间受到拉伸。
有些纤维品种的拉伸工艺需要分段拉伸,即一区及二区拉伸,因此还需设有第二牵伸盘。
在第二拉伸区的两个牵伸盘间设有加热器,由于第二牵伸盘的表面线速度比第一牵伸盘的线速度快,从而使丝条在第二拉伸区又获得热拉伸。
经拉伸后的丝条通过导丝钩及钢丝钩沿钢领轨道滑行,丝条被卷绕到筒管上,完成拉伸加捻丝的卷装。
二、喂丝部分
喂丝部分包括筒子架、导丝杆及横动导丝机构等。
1.筒子架
用于插放原丝,让丝条按顺序喂入。
筒子架的位置在机台的上部或者两侧。
对筒子架的要求是:
•高度适中,便于操作,两相邻满管筒子之间有一定间距,避免插放筒子时相碰;
•筒子放置的角度要便于丝在轻微的牵引张力下即可退绕;
•丝条所经过的零件表面必须光洁,无挂丝现象;
筒子架有直放固定式、斜放固定式和移动斜插式等几种形式。
(1)直放固定式:
丝筒垂直放置在托板上,丝条从筒子引出,穿过导丝钩后进入牵伸装置。
筒子架的托板上有插座,供插放原丝。
筒子架高约500mm,宽约900mm。
这种形式的缺点是丝架较高,插放丝筒逐难,操作不便。
(2)斜放固定式:
原丝在丝架上分上下两层交叉排列,两层之间和相邻两丝筒间保持一定间距,丝筒与水平呈10度倾角,并套在木板播座上。
丝条自筒子上引出,经导丝钩、导丝棒而喂人牵伸装置。
插放丝筒时可将导丝棒抬起,以便于操作。
(3)移动斜插式:
筒子架与小车固装在一起,丝筒斜插在其上二小车可推到牵伸加捻机顶部的平台或侧面。
钢平台的上部可与牵伸加捻机隔开,单独进行空调,使丝筒在更稳定的温湿度下退绕。
2.横动装置
丝条进入喂丝罗拉之前,须先经过一往复导杆,使丝条在罗拉上缓慢变换位置,以防压辊表面磨损集中,延长其使用寿命。
在横动导杆上装有导丝钩或有槽板的导丝器。
常见的横动装置有以下几种:
(1)偏心式:
利用偏心轮把圆周运动转变为往复直线运动。
装于罗拉上的蜗杆传动蜗轮,蜗轮上有一偏心销轴,其偏心距为e。
偏心连杆一端在偏心销轴上,另一端装在横动导杆上。
当蜗轮转动时,连杆带动横动导杆作往复运动。
蜗轮每回转一周,导杆往返一次。
偏心式横动装置机构简单,便于维修,但往复动程不能变化。
(2)凸轮式:
它是利用凸轮的回转而得到横动导杆的往复运动。
凸轮的转动由装在罗拉上的蜗杆、蜗轮和两对齿轮的传动来实现。
横动速度可由凸轮表面的曲线来控制,一般采用等速横动,其最大动程等于凸轮的最大半径与最小半径之差。
三、牵伸机构
拉伸部分包括上压辊、分丝棒、喂丝罗拉、导丝棒,牵伸盘和加热器等。
拉伸过程是在喂丝罗拉与牵伸盘或第二牵伸盘之间进行的,两者的线速度之比即称名义拉伸倍数。
由于机械传动及丝条沿牵伸盘和喂丝罗拉表面存在打滑现象,所以丝条实际拉伸倍数总比理论计算值要小。
1.上压辊
上压辊的作用:
给予包绕其上的数圈丝以一定的正压力,使丝条随着罗拉表面的线速度移动。
由分丝棒配合,可以调整绕丝圈数,起到上牵下握的作用。
上压辊要求回转灵活,表面包覆丁睛橡胶套。
对于高线密度纤维的拉伸,还要加重锤或采用扭簧加压装置,以增加握持力。
丝条在上压辊表面包绕3~5圈是为了增加握持力,但是连续运动的丝条不可能自然地分布开,因此需增设沟槽分丝棒将丝条均匀地分开,或增设倾斜的小转子,其轴线与压辊轴线呈4度左右的倾角。
这样,只要丝条在小转子和上压辊绕成封闭的丝圈,它就具有自动绕成螺旋线的性能,而且丝条会沿着两轴线所成夹角的角顶方向移动。
2.喂丝罗拉
用无缝钢管制造,表面镀硬铬并抛光,良好的表面有利于增加运转速度,提高丝条强力,减少毛丝、断头等。
在保证线速度一定时,罗拉直径大些则其转速可放低些。
同时罗拉与丝条的接触点增大,对于保持正常稳定的喂丝非常有利。
3.牵伸盘
它由的牵伸盘和小转子组成,是拉伸部分的主要部件。
牵伸盘采用45号钢制成,表面镀硬铬并抛光。
整机上各牵伸盘是通过一对螺旋齿轮或圆锥齿轮由一纵向长轴传动的,一般以4~6个锭位构成一个封闭式齿轮箱。
箱内有润滑油,以溅油方式进行润滑。
四、加热器
当采用热拉伸工艺时,在喂丝罗拉与牵伸盘之间装有热板加热器,或者把上牵伸盘改为热盘,以便进行热拉伸。
加热器的形式可分为接触式与非接触式两种,常见的接触式加热器如热板和热盘;
非接触式加热器如热箱。
1.热盘
为了改善拉伸状态,需使纤维在玻璃化温度下进行拉伸,这样有利于稳定拉伸点,提高拉伸丝的质量。
对于涤纶和丙纶丝常采用热牵伸盘。
热盘表面要求镀硬铬并抛光,盘内绕有较厚的绝缘聚酸亚胺漆包线的电感应加热圈,可使牵伸盘表面达到预定的温度。
2.热板
热板表面必须坚硬耐磨。
热板的工作表面加工成弧形,其内钻盲孔,用以安装瓷环。
瓷环孔数根据加热功率所需电热丝总长度来确定。
电热丝穿在其孔道内,电热丝端部用云母片封住,使其与金属部分隔离。
3.热箱
热箱内的热板采用热容量大、导热性好的铝板,沿其纵向开有矩形窄缝,当丝条通过热板窄缝时,靠窄缝中的热空气和热板对丝条的热辐射进行传热,使其升温,所以功率消耗较大。
但丝条升温均匀,对摩擦系数较高的消光纤维尤为适用。
五、加捻机构
1.加捻与卷绕
加捻的目的是使丝条沿纵向的各横截面间产生相对角位移来增加丝条中各单丝间的抱合力,且可改善手感及光泽的柔和度等物理性能。
加捻的捻向可分为左捻和右捻,以丝条横截面间产生的相对角位移为360°
时称作一个捻度,其量度是以单位长度丝条上的捻数来计算的,即捻/m
加捻的方法通常有三种:
①握持丝条的两端以反向回转;
②握持丝条的两端以同向、不同速度回转;
③握持丝条的一端不动,另一端回转。
其中,以第三种方法最简便,牵伸加捻机就是采用这种加捻方法。
牵伸盘与小转子握持丝条的一端,另一端由锭子及丝条拖着钢丝钩于钢领上滑行。
钢丝钩每转一圈,丝条就获得一个捻度。
由于纤维的弹性,此捻度可传递到上方,到牵伸盘为止。
由于钢丝钩与钢领之间存在摩擦力及空气阻力,钢丝钩的转速总是落后于锭子的转速。
而简管是固装在锭子上的,所以筒管与钢丝钩存在转速差,这就形成了丝条的卷绕作用,两者之间的线速度差值即为卷取速度。
2.捻度计算
根据捻度的定义可得到下列公式:
T=n2/v
T捻度,捻/m;
n2为钢丝钩转速,r/min,v喂丝速度,m/min
n2=n1-n3,代入上式得:
T=(n1-v/L)/v
n1锭子转速,r/min,n3为卷绕速度,r/min,L为卷绕丝条螺旋线周长,m
如果筒管直径为50mm,周长为400mm左右,设喂丝速度为1000m/min,锭子转速为l0000r/min,代入得:
空管时T=4(捻/m)满管时T=8(捻/m)
3.钢领
钢领既是钢丝钩的支持体,又是高速回转件钢丝钩的运行轨道;
在采用高速锭子有大卷装时,钢丝钩的线速度高达30~50m/s以上,故对钢领的设计与制造有下列要求:
(1)边缘形状要适合于钢丝钩的高速回转。
(2)边缘要求光洁,使摩擦阻力降到最低。
(3)边缘滑道要硬而耐磨。
(4)边缘必须加工成正圆形,其内外圆周为同心圆,使丝条的张力均匀一致。
4.钢丝钩
钢丝钩是导丝和控制丝条张力的重要零件,它处于高速回转状态,与丝条和钢领跑道长期接触,钢丝钩必须耐磨及散热快。
钢丝钩一般采用圆截面钢丝制成耳形.钢丝钩的轻重及其与钢领之间的摩擦力可调节丝的卷绕张力。
钢丝钩的重量以号数来表示。
随着高分子材料的发展,已使用尼龙钩代替金属钢丝钩。
其特点是:
可提高加工速度,延长使用寿命,钢领磨损减轻,丝条张力均匀,断头率低。
加工不同线密度的丝条时,必须选用适当号数的钢丝钩。
若钢丝钩过重,丝条张力增大,则增加了丝条断头率;
如钢丝钩过轻,会使丝条气圈增大,卷绕张力减小,导致卷装松软,成型不良,易脱圈。
5.高速锭子
锭子是加捻卷绕的核心部件,由锭杆、锭盘、锭脚和锭胆等组成。
锭杆以锭胆为支承而高速回转,随着锭速的不断提高,锭胆的结构已逐步改进,由平面轴承锭胆的刚性支承锭子,发展成锭胆为滚柱轴承分离式及弹性支承吸振式的高速锭子。
第二节牵伸变形机
变形丝的加工方法一般分为两大类:
第一类是伸缩性变形丝的加工方法,主要包括以下五种。
(1)假捻法:
经此法加工后的丝条具有较高的蓬松性和弹性,广泛用于针织和机织物。
(2)填塞箱法:
丝条经一对卷曲罗拉,将其喂入填塞箱,经丝条的堆积作用,直到其压力足够克服反压装置的阻力而曳出。
加工成平面卷曲的变形丝.弹性小,卷曲较细,一般切制成短纤维与其他纤维混纺,这种方法在短纤维后加工中经常使用。
(3)擦过法:
丝条从擦过体的刀刃处连续擦过,以擦过体为支点,利用擦过力给予卷曲变形。
丝条一面擦过,一面热定型,加工成擦过变形丝.其弹性中等,卷曲稍粗,主要用于丝袜及外衣用丝。
(4)赋形法:
丝条从一对齿轮之间通过,一面赋予丝条齿形变形,一面热定型,加工成赋形变形丝。
其弹性稍低,卷曲较粗。
主要用于丝袜、地毯及装饰布用丝。
(5)复合纤维卷曲法:
利用高聚物热收缩的差异,低收缩物为外侧,高收缩物为内侧,由同一喷丝孔纺丝,制成并列或皮芯结构纤维,这种丝条拉伸后经紧张热定型加工成螺旋形卷曲变形丝。
其弹性小,卷曲粗,主要用于女袜用丝。
第二类是非伸缩性变形丝的加工方法,主要有以下两种。
(1)空气喷射法:
丝条经高速偏气流的冲击,使单丝分离,弯曲变形,产生稳定丝圈,制成空气变形丝,赋予丝条良好的蓬松性、覆盖性和透气性,使其具有夭然纤维的特性。
一般用子仿短纤纱、仿真丝、仿羊毛等织物用丝之
(2)热流体喷射法:
此法已广泛用于短程纺的长(短)丝加工。
用热空气(或蒸气)对较粗的丝束进行三维卷曲变形加工。
它与空气喷射法的主要区别是以较高温度的流体进入导丝管,使丝束得到充分预热,经热流体喷射输送到填塞腔内(即溢流贮存管),在贮存管内迅速降速,丝束堆集成块。
目前应用广泛的是假捻法,它具有:
•弹性高
•蓬松性好
•抗起球的特点
是装饰织物和服装织物较理想的用丝。
假捻法所使用的机械是牵伸变形机,又称弹力丝机,是加工变形丝的主要设备。
靠假捻的机械作用,对具有热可塑性的纤维赋予高蓬松性、弹性及可伸性,使纤维获得良好的纺织加工性能。
一、假捻变形的基本原理
假捻变形原理:
如图所示,将丝条两端固定,以中间握持点回转,则从握持点分界获得正反方向的正负捻。
丝条以一定速度输送时,则在握持点以前加捻,握持点以后解捻,经过程后纤维仍保留螺旋卷曲,故称为假捻变形法。
二、牵伸变形机的丝路
拉伸假捻变形工艺一般分为内拉伸和外拉伸两种,也称为一步法拉伸变形与二步法拉伸变形。
前者拉伸与假捻在同一个区域完成,后者拉伸与假捻分别在两个区域分段完成。
内拉伸假捻变形工艺流程是:
原丝喂入-加热(同时拉伸)-冷却一加捻一退捻-加热一输出-卷绕。
随着牵伸变形机的高速化,丝条在设备中的路线发生了较大改变,以便于工人操作和有效利用空间。
在低速时,丝的走向是直上直下的,但随着丝速的不断提高,加热区和冷却区都需加长。
为了避免机身过高,操作不便。
将喂丝部分或卷绕部分。
或两者同时移至主机的两侧,丝的走向采用折线型丝路。
三、牵伸变形机的类型
1.按热箱个数分
(1)单区牵伸变形机(又称高弹机)
(2)双区牵伸变形机(又称低弹机);
2.按适用的原丝种类分
(1)外拉伸牵伸变形机
(2)内拉伸牵伸变形机
3.按假捻装置分
(1)转子式牵伸变形机
(2)摩擦式牵伸变形机
四、喂给装置
喂给装置由喂丝装置及筒子架两部分组成。
1.筒子架
由于纺丝机卷绕的丝筒卷装越来越大(超过l0kg),高速纺所得的最大卷绕丝筒甚至重达20~50kg,因此筒子架的设计与选用很重要。
常用的筒子架有以下几种形式:
(1)单筒固定型:
这种方式是一个喂丝筒子供给一个锭子。
换筒时要停车,影响生产效率,但占地面积小。
(2)双筒固定型:
这种方式用两个互换的喂丝筒子供给一个锭子,占用空间较大,但两个丝筒接头时不必停车,机台运转效率高。
另外,由于锭距的限制,筒子架只能向高处发展。
所以上架操作比较困难。
2.喂丝装置
喂丝装置包括喂丝罗拉和皮辊或皮圈。
(1)喂丝罗拉与皮辊:
喂丝罗拉R,(主动)表面镀硬铬抛光,上压辊Rz(称皮辊)表面包覆丁腊橡胶,硬度为HS80~90。
分丝辊S采用氧化铝陶瓷制成,其上有螺槽,起分丝作用。
(2)喂丝罗拉与皮圈:
包括喂丝罗拉、皮圈和皮圈架等。
无丝时皮圈架抬起,皮圈与主动辊不接触。
喂丝时,皮圈架则放下,皮圈与主动辊接触后运转,将丝条送走。
采用皮圈式喂丝的优点是:
皮圈与主动辊接触面积大,故可减少主动辊轴承的磨损。
减少动力消耗,
五、假捻器
假捻器有转子式、摩擦盘式和皮圈式。
1.转子式假捻器
由增速轮和磁性转子两部分组成。
加上时,丝条穿过高速回转的转子可获得稳定的捻度,且丝条很少受损伤,变形丝的质量较高。
但转子转速受到限制,产量难以进一步提高,故已趋淘汰。
2.摩擦盘式假捻器
摩擦盘式假捻器是借助加捻体与丝条表面接触所产生的摩擦力矩,使丝条绕其轴线匹转而加捻的。
同时,丝条两端被罗拉握持,并向前输送。
丝条越过假捻器时就被退捻,其捻度代数和为零。
因为取消了转子,所以假捻器的速度可大大提高。
3.皮圈式假捻器
丝条被夹在两个交叉排列的皮圈间进行加捻,皮圈装在一对能使其保持张力恒定的皮带轮上,皮带轮对两根皮圈保持不变的接触部位,以获得稳定的变形。
其特点是适应范围广,变形丝质量与软质摩擦盘(如聚氨酯)加工丝质量相接近。
4.钳环摩擦式假捻器
该摩擦器是利用两部分交叉的摩擦环为假捻元件,其上下两端握持丝条,一面加捻,一面前移,从而达到假捻的目的。
圆盘1为刚性金属盘,表面贴有弹性橡胶圆环。
2为弹性圆盘,由弹簧钢片粘贴弹性橡胶圆环构成。
两盘的轴带动圆盘作相反方向旋转。
六、加热器和冷却区
丝条的加热和冷却是假捻变形工艺的必要条件。
丝条温度的均匀性和丝条之间的一致性,对于变形丝的卷曲和染色不匀率等质量指标有极大影响。
1.加热器
通常对加热器的要求是:
热容量要大,热箱之间、锭位之间在整个运转时间内的温度波动要小,热箱保温绝热性能要好、耗能低,操作生头及维护要方便。
加工高弹丝时只需一个变形热箱,加工低弹丝时,需要有两个热箱。
2.冷却区
丝条进入假捻器之前应充分降温,使之低于玻璃化温度,以冷固定方式进人假捻器。
如果丝条冷却不充分,热丝进入假捻器的退捻区时,丝条仍具有热塑性,那么丝条的加捻效果将因退捻而消失,起不到变形的效果。
空气冷却效果较差,现多采用接触式冷却,即风冷或水冷的冷却板。
接触式冷却的优点是可提高冷却速度,缩短冷却区长度.稳定丝路,提高控制气圈的能力。
第三节空气变形机
近年来,由于国内外对空气变形机的开发与研究,空气变形机在纺织厂和化纤厂得到广泛使用,这是因为空气变形纱具有独特的风格。
假捻变形纱赋予丝条螺旋状的卷曲变形,具有较好的弹性。
但是其织物不能改变合成纤维特有的闪光、蜡感、透气性差、易起球等缺点;
空气喷射法加工的变形纱其表面具有稳定的丝圈及外伸的纤维头,织物具有较高的蓬松性及抗起球性,克服了弹力丝织物的缺点,外观酷似短纤纱。
但比加工短纤纱流程短,设备简单,经济效益明显。
一、空气变形纱生产工艺流程
各种长丝(如涤纶、锦纶、丙纶、粘胶纤维)经过喷射装置(又称喷嘴)受到高速振荡气流的作用,使单丝分离、弯曲成弓形丝和丝圈呈现在丝条的表面,其外观类似于短纤纱,所不同的是这些丝圈都是(未经特有拉断)封闭的。
其工艺流程如下:
长丝喂入-喷射变形-冷拉伸-热定型一上油-卷绕成形
二、空气变形纱的变形原理
所谓空气变形纱(AirTexturedYarn)就是采用压缩空气经特制的空气喷嘴喷射化纤长丝,使其产生新的特性和多种风格的仿纱型纺织原料。
变形技术的核心:
空气变形喷嘴,其作用就是赋予化纤长丝以膨化、扭曲和缠结,以提高长丝用途的广泛性和合理性
基本原理:
将原丝(POY,FDY)以单束、两束或两束以上的长丝喂入喷嘴箱,纤维经喷水后进入喷嘴。
在喷嘴内压缩空气气流喷射纤维,使纤维呈一字形旋转运动。
同时沿轴向振动,在运动过程中使长丝开纤、拉伸、扭结,进而发生交络或包覆。
三、空气变形机的组成
1.空气变形机的分类一般按原丝或变形丝的规格、结构不同分为下列三类:
(1)按加工成品纱的粗细分类。
仿纱型变形机:
主要适合加工中(细)线密度变形纱。
仿毛型变形机:
主要适合加工中(粗)线密度变形纱。
(2)按使用的原丝分类:
无热拉伸的变形机:
用于加工全取向丝。
有热拉伸的变形机:
用子加工预取向丝。
(3)按机器结构分类:
有热定型的变形机:
主要用于加工服装用纱。
无热定型的变形机:
主要用于加工装饰品用纱。
2.空气变形机的结构
空气变形机包括原丝喂入部分、POY丝热拉伸区、空气喷射变形装置、冷拉伸稳定区、热定型及卷绕成形装置等。
空气变形机各部分的作用如下。
喂入部分:
一般同假捻变形机的喂丝装置,将FDY或POY丝按顺序喂入。
热拉伸部分:
对于POY丝进行拉伸取向,消除剩余拉伸倍数。
空气喷射:
用57~127X106Pa压缩空气对已给湿的丝条进行机械喷射作用。
冷拉伸:
刚离开喷嘴的变形丝,各单根纤维的缠结有松有紧,丝条的稳定性不好。
经过两对罗拉以5%~10%的拉伸,使单根纤维呈较均匀而紧密的缠结,提高变形丝的稳定性。
热定型:
进一步缩小丝圈,降低剩余收缩率,提高稳定性及退绕性能。
卷绕成形:
绕成合适的卷装,以满足后道工序的要求。
其中原丝喂入的筒子架、牵伸罗拉、加热器及卷绕成形装置等与假捻变形机相同,所不同的是空气变形机的特有部件,如给湿装置、空气喷射变形装置,以及附属的花式、起绒等功能装置。
(1)给湿装置:
根据变形加工速度及原丝规格,计量给湿很重要。
给湿量过少,会引起丝条在喷嘴出口处跳动,变形效果差;
给湿量过多,对变形及热定型有不良效果。
在速度特低或者加工玻璃纤维时,可以不给湿。
给湿装置一般分为水浴式和喷淋式两种。
(2)空气喷射装置:
空气喷射装置的结构对于变形丝的质量和经济性有很大的影响。
尽管有各种型号的喷嘴,但其基本结构大致相同,即均要产生高湍流、高不对称及超音速气流,在偏流场作用下,对丝条产生扰动。
四、多功能变形机
1.日本帝人机制的托斯马128型变形机它是一种假捻变形和喷气变形复合的加工设备。
采用两股丝条同时喂入(可以是FDY或POY),其中一股经转子式(或摩擦盘式)假捻装置后进行变形加工;
另一股利用带有特殊擦伤盘TS型摩擦盘式假捻装置给丝条表面施加许多微小的擦伤后,两股一起进入空气喷射装置,将这两股丝合并,且在交络的同时,使带伤的部位切断成绒毛。
最后经过拉伸、拉断工艺,使交络的变形丝伸长到适当的程度,集中残余在微小擦伤部位的应力,进一步控制绒毛量。
五、热流体喷射装置
它是加工连续膨体长丝(BCF)及短程纺的核心部件。
加热流体(蒸汽或空气)进入后,使喂入丝条得到充分预热塑化。
由于导丝管孔径缩小,使气流增速,把丝条从拉伸区送到喷嘴内。
由于喷射流造成紊流、漩流等综合作用,形成三维空间的纠缠和卷曲。
同时,因喷射流的溢出力把丝块压紧在管壁上,产生摩擦力,使减速的丝块渐渐贮存,形成丝塞,并充分冷却,使已卷曲的丝获得定型。
从而制成高蓬松性的卷曲纤维
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