1、应用技术Spinning Technology纺纱技术38纺织导报 China Textile Leader 2023 No.1作为较为成熟的新型纺纱技术，转杯纺在近年来得到了快速发展，各种新工艺及新品种的不断应用与开发，使其应用领域不断扩展。但转杯纺纱线产量高，产品难度小，极易复制，导致其经济效益较低。因此在当前越来越激烈的市场竞争环境下，充分提升产品质量，降低纺纱成本势在必行。在国家“双碳”目标的背景转杯纺短流程研究与实践 文|焉瑞安作者简介：焉瑞安，男，1984年生，工程师，主要研究方向为新型纺纱技术。通信作者：焉瑞安，E-mail：ruian-。作者单位：立达（中国）纺织仪器有限公司。
2、摘要：文章探讨了转杯纺短流程的理论基础及技术特点，首先根据转杯纺分梳辊单端握持开松的特点，以纤维弯钩理论为依据，运用纤维损伤频率差异分析的方法来揭示分梳辊开松方向的敏感性，并通过不同结果的重新组合得到进一步确认。结果表明：支撑转杯纺短流程技术的理论基础在于转杯纺分梳辊的开松方式具有明显的方向性；通过纤维损伤频率差异分析可见，以前弯钩为主体喂入分梳辊后其纤维损伤程度要大于后弯钩；通过不同结果的重组发现，以前弯钩为主体喂入所纺纱线的整体质量均要好于以后弯钩为主喂入的，且随着并合的深入，这种差异在逐渐变小。最后考虑到转杯纺短流程缺少重要的并合作用，其应用存在一定局限性，可考虑对半熟条做倒置处理来做到
3、内外兼顾。关键词：转杯纺；短流程；纤维弯钩；握持开松；纤维损伤频率差异分析中图分类号：TS111 文献标志码：AResearch and Practice on the Direct Process of Rotor SpinningAbstract:Theoretic basis and technology characteristics of the direct process of rotor spinning were discussed.Based on the single-ended gripping opening characteristics of opening ro
4、llers for rotor spinning as well as the fiber hook theory,the importance of the opening direction of opening rollers is proved by the analysis of fiber damage frequency difference,which is further confirmed by the comparison of different yarns.The results show that the theoretical basis for the dire
5、ct process of rotor spinning is the obvious opening directionality of opening rollers.Through the analysis of fiber damage frequency differences,it can be seen that the fiber damage degree of feeding from the front hooks to the opening roller is greater than that of the rear hooks.By comparing yarns
6、 of different processes,it shows that the overall yarn quality of feeding from the front hooks is better than that from the rear hooks,and the difference is narrowed with the increase of drawing degree.In the end,considering that the direct process of rotor spinning lacks the important drawing proce
7、ss,its application has certain limitations.Therefore,the inversion treatment can be used on semi-finish slivers to achieve desired results.Key words:rotor spinning;direct process;fiber hook;gripping opening;analysis on a frequency difference of fiber damage下，通过工艺创新实现短流程就是重要手段之一，而作为流程最短的纺纱工艺，转杯纺能否进一步
8、简化再次引起业内关注。有文献指出可以通过取消并条工序来缩短转杯纺生产流程，达到节能降耗的目的，同时Rieter（立达）公司等也在以梳棉机RSB模块为载体大力推广转杯纺短流程或直接流程技术（简称“短流程”）。在此背景下本文从已有的应用案例入手，进行转杯纺短流程理论分析，并设计相关试验进行验证，分析其应用局限性及前景，以期全面剖析转杯纺短流程的理论与实践特点，为拓展转杯纺的实际应用提供借鉴。DOI:10.16481/ki.ctl.2023.01.021应用技术Spinning Technology纺纱技术39纺织导报 China Textile Leader 2023 No.11转杯纺短流程应用背
9、景及实例整个棉纺系统经过几百年来的不断演化发展，逐渐形成了“清、钢、并、粗、细”的经典流程，而其中并条工序起着承上启下的重要作用，其要完成混合、改善纤维平行伸直度及条子不匀和除尘杂等重要任务。到目前为止，所有关于纺纱流程的简化（缩短并条流程或是梳并联）基本都是围绕该环节展开的，因为其不仅制约了全流程自动化的实现，同时也极大影响了整个流程效率的提升（图 1）。图 14 种纺纱方法工艺流程图而关于转杯纺短流程，多年前早已有学者进行了相关研究，如孙正祺讨论了并条道数对转杯纱质量的影响，CHATTOPADHYAY等研究了并条道数对纺杯内纤维弯钩的影响，费青认为在转杯纺中弯钩方向性和纤维伸直度在很大程度
10、上也影响着转杯纺纱的质量，王春燕等通过对喂入转杯纺熟条的平行伸直度分析，结合转杯纺的纺纱机理，探讨缩短转杯纺工艺路线在生产实践中的可行性。实际上，取消并条环节的转杯纺短流程技术在国外早已得到应用，并且已经经过长时间生产实践的检验，图 2 和图 3 为其在美国Gildan公司的应用场景。图 2梳棉机配RSB模块 图 3对应的配棉排包及精确混合2转杯纺短流程理论分析20世纪50年代，有研究发现梳棉机生条内的纤维带有前、后弯钩，数量不等且具有方向性，对后部纺纱质量有明显影响，于是建立了普梳梳棉机与细纱机间的“奇数定则”，以保证多数纤维能以后弯钩方向喂入细纱机；精梳准备建立了“偶数定则”，以保证多数纤
11、维能以前弯钩方向进入精梳机。后来的试验数据虽有出入，但后弯钩纤维占据多数的概念，至今都没有改变。转杯纺虽然有分梳辊开松的单纤化过程，但对纤维弯钩依旧敏感。正如费青指出，分梳辊对喂入棉条中的前弯钩容易消除，因而喂入棉条中的多数弯钩应作为前弯钩喂入，这样有利于提升转杯纺的质量。其根本原因在于转杯纺的分梳辊开松方式借鉴于梳棉机刺辊开松方式（图 4），也属于一端握持一端自由的开松方式（图 5），其具有明显的方向性。图 4梳棉机喂入开松部分 图 5转杯纺喂入开松部分 3转杯纺短流程试验为了验证上述转杯纺分梳辊开松对喂入纤维弯钩的方向敏感性，设计试验进行验证。3.1试验设计3.1.1原料性能为检验分梳辊开
12、松的敏感性，本试验采用100%美棉，其品质情况如表 1 所示。3.1.2设备及测试仪器文中所涉及的纺纱设备均来自于Rieter（立达）公司；测试仪器包括Uster公司AFIS PRO2单纤维测试仪、Uster公司UT5型条干均匀度仪、UTJ4及UTR4纱线强力仪等。3.1.3工艺流程试验中设计了 3 种不同的工艺流程，具体如下。转杯纺短流程或直接流程：A 11型抓棉机 B 12型预开棉机 B 72型混棉机 A 79型清棉机 C 70型梳棉机 R 36转杯纺纱机。传统转杯纺短流程：A 11型抓棉机 B 12型预开棉机 B 72型混棉机 A 79型清棉机 C 70型梳棉机 RSB-D 50型并条机
13、 R 36转杯纺纱机。梳棉机转杯纺RSB模块配棉排包精确纤维混合表 1棉纤维的HVI及AFIS测试结果纺纱一致性指数SCI122短纤维率/%29.9马克隆值4.65%纤维长度/mm34.7上半部平均长度UHML/mm28.7纤维细度/mtex166短纤维SFI/%22.5未成熟纤维含量/%5.9断裂比强度/（gtex1）29.5成熟度0.9平均长度/mm18.6棉结/（粒g1）381长度CV值/%53.4杂质/（粒g1）367应用技术Spinning Technology纺纱技术40纺织导报 China Textile Leader 2023 No.1传统转杯纺流程：A 11型抓棉机 B 12
14、型预开棉机 B 72型混棉机 A 79型清棉机 C 70型梳棉机 SBD22S型并条机 RSBD 50型并条机 R 36转杯纺纱机。3 种不同工艺流程分别代表了将直接来自于梳棉机的生条，来自一道并条机的半熟条及来自两道并条机的熟条喂入R 36转杯纺纱机后进行纺纱的情况，不同条子内纤维的弯钩情况如图 6 所示。图 6不同流程条子内纤维的弯钩情况3.2结果分析3.2.1弯钩敏感性验证条子内纤维的弯钩情况多采用纤维伸直度来间接表示，尽管测试棉条中纤维伸直度的方法有很多，比如较多使用的林氏法以及后来改进的费青法等，但其易受操作手法干扰，且尚未取得业内共识。在此引入纤维损伤频率差异分析，该方法是利用AF
15、IS所测得的纤维长度根数分布，但区别于常用的分布直方图，而是利用区段长度与分布频率进行加权重构，从而更加直观地反映不同长度段的纤维损伤/变化情况，以期通过该方法来揭示分梳辊开松方向的敏感性。基于不同条子内纤维的弯钩主体方向及分布的不同，将上述 3 种条子按顺向和逆向两种方式分别喂入R 36转杯纺纱箱中，并收集纺杯内的纤维环用于AFIS对比测试，运用纤维损伤频率差异分析得到的结果如图 7 图 9 所示。从结果中可以发现，生条和熟条的逆向喂入纤维环长度要长于顺向喂入的纤维环，半熟条则正好相反，这与 3 种条子内的纤维弯钩主体方向存在对应关系，也佐证了分梳辊开松的方向性。同时可以看出，以前弯钩为主体
16、的条子喂入分梳辊后其纤维损伤程度要大于后弯钩为主体的条子，这也是分梳辊对纤维开松的方向敏感性的本质所在。考虑到AFIS也采用刺辊来分离纤维，其在分离纤维时对棉纤维的长度有一定损伤，同时Uster可能采用某种算法进行了补偿，因此为了排除AFIS测试的干扰，在上述分析的基础上将 3 种条子按对应喂入纺纱箱的方向进行AFIS测试，并与其生成的纤维环AFIS结果进行对比，结果如图10 图15所示。从结果可知，生条和熟条的顺向喂入至形成纤维环所造成的损伤要明显高于逆向喂入，半熟条则恰恰相反。同时可以发现，熟条的顺向与逆向喂入差异很小，这是由于通过两道并合之后条子内纤维的平行伸直度得到极大提高，从而使其弯钩倾向已不再明显所致，也再一次验证了分梳辊对纤维开松方向的敏感性。还要说明的是，相对于条子，喂入纺杯的纤维环均出现不同程度的纤维损伤，主要是因为分梳辊对纤维的梳理损伤、纤维流与纺杯滑移面接触的摩擦损伤等，同时还可能叠加了AFIS开松的二次损伤。图 7生条顺向/逆向喂入纤维损伤差异频率曲线纤维损伤频率/%纤维长度/mm差异 生条逆向喂入纤维环 生条顺向喂入纤维环拐点拐点纤维损伤频率/%纤维长度/mm
