摩擦紡紗（Friction Spinning）是一種自由端紡紗，與所有自由端紡紗一樣，具有與轉杯紡紗相似的餵入開松機構，將餵入纖維條分解成單根纖維狀態，而纖維的凝聚加捻則是通過帶抽吸裝置的篩網來實現的，篩網可以是大直徑的塵籠，也可以是扁平連續的網狀帶
基本介紹
- 中文名：摩擦紡紗
- 外文名：Friction Spinning
- 性質：自由端紡紗
- 流程：餵入開松機構
概述,摩擦紡紗的紡紗原理,D2型摩擦紡紗機的工藝過程及其成紗特點,D2型摩擦紡紗機的工藝過程,D2型摩擦紡成紗特點,D3型摩擦紡紗機的工藝過程及成紗特點,紡紗工藝過程,成紗特點,摩擦紡紗的主要工藝參數,摩擦比,紡紗速度,塵籠負壓,兩塵籠的速差,分梳輥的轉速,
概述
摩擦紡紗的紡紗原理
以塵籠式摩擦紡紗為例，摩擦紡紗的紡紗原理如右圖，由於塵籠2內部的吸力，使纖維落入兩塵籠間的楔形糟內凝聚成須條，凝聚須條緊貼在塵籠的表面，兩塵籠同向迴轉，一隻對凝聚須條產生一個向上的摩擦力R1，另一隻對凝聚須條產生一個向下的摩擦力R2，從而形成迴轉力矩使紗條迴轉，當引紗從引紗羅拉3引出時，凝聚須條是紗條的尾端；紗條受引紗羅拉握持輸出，紗尾由塵籠搓捻迴轉，紗條因而獲得捻回，由於引紗與纖維在紗尾的補入是同時進行的，從而可獲得連續輸出的紗條。由於在塵籠表面的凝聚須條是自由的，所以這種摩擦加捻方式屬於自由端加捻成紗，在加捻過程中，塵籠表面的線速度近似等於紗線自身的迴轉表面速度，所以塵籠低速就可以使紡紗獲得較高的捻度，這樣可以大大地提高出條速度以獲得高產。紗條捻回的方向與塵籠迴轉的方向相反，捻回的多少則取決於塵籠的速度、塵籠表面與紗條的接觸狀態及塵籠的吸力大小。
摩擦紡紗機
摩擦紡紗機D2型摩擦紡紗機的工藝過程及其成紗特點
塵籠式摩擦紡紗機是以發明人奧地利的DR ERNST FEHRER的姓名縮寫DREF來命名的，由Ⅰ型逐步發展到Ⅱ型、Ⅲ型，簡稱D2型、D3型
其技術特徵見表9-4-1。
D2型摩擦紡紗機的工藝過程
4~6根纖維條從條筒引出，併合餵入三羅拉牽伸裝置1，纖維條在經過併合牽伸，其均勻度及纖維伸直度得到改善後，被分梳輥2梳理分解成單纖維狀態，在分梳輥離心力和吹風管3氣流的作用下脫離鋸齒，沿擋板4下落至兩塵籠5間的楔形糟內，塵籠內膽6開口對著兩塵籠間的楔形糟，一端通過管道與風機相連，在吸風裝置吸力的作用下，纖維被吸附在兩塵籠的楔形糟中，凝聚成須條，將引紗引入塵籠，與凝聚須條搭接，由引紗羅拉7握持輸出，兩塵籠同向迴轉對凝聚須條搓捻成紗，輸出紗條經卷繞羅拉8摩擦卷繞成筒子。
D2型摩擦紡成紗特點
1、D2型摩擦紗的結構
在摩擦紗中，纖維的排列形態比較紊亂，圓錐螺旋線及圓柱螺旋線排列的纖維數量比轉杯紗還要少，僅占到12%。多根扭結、纏繞的纖維就占到了40%，其餘多為彎鉤、對摺纖維。
由於受引紗羅拉的牽引，紗尾向輸出方向移動，而纖維又不斷添加到紗尾上，致使紗尾上纖維的數量分布由A向B逐漸增多，（見圖9-4-3）當受到塵籠摩擦而迴轉時，AB之間須條因各截面直徑不同而迴轉速度各異，靠近A點直徑細而轉速高，靠近B點直徑粗而轉速低，各截面因速差而獲得捻回。由於紗尾的迴轉加捻是與添加纖維，向輸出方向運動同時進行的，靠近A點部分雖已獲得捻回，但沿輸出方向移動並添加纖維後，仍能隨著外層纖維繼續獲得捻回，於是紗芯的捻回多，外層的捻回少，而且是逐層變化的。這種分層加捻的結果，構成了摩擦紗的分層結構，且內層紗芯因捻度多而結實，外層因捻度少而鬆散。
表9-4-1 塵籠式摩擦紡紗機的技術特徵
機型 | DREF—Ⅱ | DREF—Ⅲ | |
適紡原料 | 1.7~17×10~150各種纖維 | 芯紗：特種纖維、長絲、化纖 0.6~3.3×30~60 表層：棉及各種短纖 | |
紡紗特數/ten | 100~3952 | 33.3~66.6 | |
餵入定量Ktex | 第一單元 | 10~15/4~6 | 3~3.5 |
第二單元 | — | 2.5~3.5×4~6 | |
牽伸 裝置 | 第一單元 | 三羅拉和一隻分梳輥 | （100~150）四羅拉雙皮圈 |
第二單元 | — | 三羅拉和一對分梳輥 | |
塵 籠 | 直徑/ mm | Ф81×2 | Ф44×2 |
轉速/r.min | 1600~3500 | 3000~5000 | |
負壓/Pa | 1470 | 2450~2940 | |
分梳輥 | 直徑/min | Ф180 | Ф80 |
轉速/ r.min | 2800~4200 | 12000 | |
筒子尺寸/min | 平筒Ф380×150、200、250 錐筒Ф280×200、250 | Ф450×200 | |
筒子重量/kg | 3~9 | 約9 | |
紡紗速度/m.min | 100~280 | <300 | |
加捻效率/% | 65~80 | 25~30 | |
每頭電機數及功率 | 七台共3.5kw | 五台小電機 | |
每台頭數 | 48（8節、第節6頭） | 短機12（4節、每節3頭） 長機96（32節） | |
2、成紗特點 摩擦紡的成紗特點
見表9-4-2，從表中可知：
（1）由於纖維在凝聚過程中缺少軸向力的作用，成紗內纖維的伸直平行度差，排列紊亂，所以摩擦紗的成紗強力遠低於環錠紗，單強僅有環錠紗的60%左右。
（2）因為成紗由多層纖維凝聚而成，所以摩擦紗的條幹優於環錠紗，粗節、棉結均少於同特環錠紗。
（3）由於成紗的經向捻度分布由紗芯向外層逐漸減少，成紗結構內緊外松，所以摩擦紗的緊度較小（0.35～0.65），表面豐滿蓬鬆，彈性好，伸長高，手感粗硬，但較粗梳毛紗好。
表9-4-2 摩擦紡、環錠紡、轉杯紡成紗性能比較
指標 | C 29.4 Tex | ||
摩擦紗 | 轉杯紗 | 環錠紗 | |
斷裂長度/km | 11.7 | 11.5 | 14.4 |
伸長率/% | 8.6 | 9.2 | 7.7 |
條幹/CV% | 14.25 | 15.5 | 17.1 |
細節×粗節×棉結/個。1000m | 49×19×22 | 24×85×547 | 60×345×314 |
（4）由於是分層結構，所以摩擦紗具有較好的耐磨性能。
D3型摩擦紡紗機的工藝過程及成紗特點
紡紗工藝過程
D3型摩擦紡紗機有兩個餵入單元，一個提供紗芯，一個提供外包纖維，如圖9-4-4所示，熟條經四羅拉雙皮圈牽伸裝置沿軸問餵入塵籠加捻區，作為紗芯；4~6根生條並列餵入三上二下羅拉牽伸機構，經一對直徑相同的分梳輥3梳理分解為單纖維後，經氣流輸送管4進入兩塵籠1的楔形糟中，由塵籠搓捻包纏在紗芯上，形成包纏紗。成紗由引紗羅拉2輸出，經卷繞羅拉摩擦傳動而製成筒子。
成紗特點
沿軸向餵入塵籠的紗芯，在受塵籠加捻的過程中同時被牽伸裝置的前羅拉和引紗羅拉所握持，所以紗芯被施以假捻 ，被分梳輥分解的纖維在進入塵籠楔形糟後，隨紗芯一起迴轉包纏在紗芯的表面，當紗條由引紗羅拉牽引走出塵籠鉗口線時，由於紗芯假捻的退解作用，紗芯成為伸直平行的纖維束，而外包纖維則依靠退捻力矩越包越緊，使紗芯纖維緊密接觸，體現為紗的強度，外層纖維則構成了紗的外形。
D3型摩擦紡紗機紡出的紗是一種芯纖維平行伸直排列的包芯紗，由於成紗結構的改變，使成紗強力大為改善，並具有條幹均勻，毛羽少等特點。
摩擦紡紗的主要工藝參數
根據摩擦紡紗的加捻原理，成紗外層的捻度可以由下列公式計算：
Ttex=紗條轉速/紡紗速度
由於紗條表面速度應等於塵籠的表面線速度與加捻效率的乘積，所以上式又可等為：式中υ0——塵籠表面速度（mm/min）；
υ1——紡紗速度（m/min）；
d ——紗條直徑（mm）；
η——加捻效率，與塵籠對須條的吸力，塵籠與紗條表面的接觸狀態有關；
m——摩擦比，即塵籠表面速度與紡紗速度的比值。
由上式可知，影響摩擦紡成紗的主要工藝參數有：
摩擦比
從上式中可知，摩擦比與紗條的捻度成正比，當紡紗速度一定時，提高摩擦比，則增大了塵籠轉速，使成紗捻度增加，但塵籠速度增加到一定值時，受離心加速度的影響，紗條與塵籠間的滑溜率增大，塵籠速度愈高，加捻效率愈低，成紗捻度增加甚少，甚至不再增加，如圖9-4-5所示。
不同的摩擦比時，成紗的條幹不同，如表9-4-3所示，從圖和表中可以看出，隨著摩擦比的增加，成紗的捻度增加，條幹均勻度有所改善，但當摩擦比提高到3.0以上時，捻度和條幹值的變化趨於平緩。
表9-4-3 摩擦比與成紗條幹CV值
塵籠轉速/r.min | 1900 | 2100 | 2300 | 2500 |
摩擦比m | 2.375 | 2.625 | 2.875 | 3.125 |
條幹CV/% | 17.2 | 16.9 | 16.3 | 16.3 |
紡紗速度
過高的輸出速度，會使須條凝聚加捻的時間縮短，從而導致包覆惡化，條幹不良，成紗強力降低，所以，當使用較粗硬，含油率較高，長度整齊度較差的纖維紡紗時，紡紗速度不宜過高，當所紡品種線密度大時，因其剛性大而不易加捻，當線密度過小時，塵籠對紗條的握持狀態差，因此紗條過粗過細，都會造成加捻效率下降，所以紡紗速度都不易過高。
由於過高的塵籠速度會影響紡紗的加捻效率，因此，在摩擦比不變的情況下，提高紡紗速度，成紗捻度會隨之下降，所以紡紗速度應根據塵籠轉速的高低來選擇，不同的紡紗機，其速度範圍不同。
塵籠負壓
塵籠的負壓決定了正壓力N（吸力）的大小及紗條與塵籠的接觸狀態。負壓增大，不僅使纖維與塵籠間的摩擦作用增大，凝聚加捻作用增強，而且可提高輸送通道內纖維的伸直與定向，有利於成紗條幹，強力和捻度，但過大負壓會造成輸出困難。加捻區的負壓與塵籠內膽吸口位置，兩塵籠間隔距有關。
⒈塵籠內膽吸口的位置 塵籠內膽吸口的位置一般以其安裝角表示，如圖9-4-6所示。在等寬吸口的情況下， α對楔形區軸向負壓分布的影響都與吸口大小有關，當吸口較寬（10mm）時，α不會影響軸向負壓的分布形態，但負壓值隨α的增加而減小，當吸口較窄（2mm）時，楔形區軸向分布不勻，所以吸口寬度及α值不易過小，粗特摩擦紡紗機（如D2型）的吸口寬度一般為10~12mm，α取0°~2°，在紡較細特紗的摩擦紡紗機上，因紗條與塵籠接觸面小，且位於楔隙較小的位置，須條加捻需要較高的負壓，所以吸口寬度應小一些，一般為4~6mm，α選2°~5°。
⒉兩塵籠間的隔距δ 塵籠間楔形區內的負壓隨隔距δ的增加而減小，並影響塵籠內膽的最大負壓值，當δ由0增加到0.5mm時，膽內負壓最大值會下降28%，所以為了有效的利用吸氣負壓，δ應偏小為宜，δ應根據紡紗特數來選擇，一般紡粗特紗時δ取0.2~0.5mm，紡中細支紗時，δ小於0.2mm。
兩塵籠的速差
當處於塵籠楔形糟中的凝聚須條被同向迴轉的兩塵籠摩擦搓捻時，受到一隻塵籠向上轉出的托持作用和另一隻塵籠從上向楔隙轉入的擠入作用。為了避免紗條被楔入隙縫，在兩塵籠間卡壓，引起紡紗張力聚增或軋斷紗條，表面向上運動的塵籠速度應略高於向下運動的塵籠速度，即兩塵籠間應有速度差，速差可根據所紡線密度的大小在3%~10%範圍內選擇，粗特時大些，細特時小些，DREE—D2型摩擦紡紗機上兩隻塵籠的速差為8%~10%，適當地提高兩隻塵籠速差，有利於加捻效率的提高，但速差過大，會引起紗尾抖動或跳動，使握持加捻條件惡化，反而造成加捻效率下降。
分梳輥的轉速
當餵入纖維量一定時，提高分梳輥轉速，有利於提高纖維的分離度，對成紗質量有利，但分梳作用劇烈，對纖維的損傷嚴重，所以分梳輥的轉速應根據原料的性能來選擇，當加工纖維線密度較小、強度較低時，分梳輥速度可小些，反之可大些。
