影響紗線條干均勻度（條干不勻）的因素及其控制

一、原料
目前所用的紡紗加工機械，在紡紗過程中還不能做到對不同性能的纖維給予同樣有效的控制，因而纖維本身的性能差異，必然會對成品的性能造成一定的影響，同時，對成紗條干均勻度也是如此。當纖維的性能有較大差異時，成紗條干也將有較大的不勻率數值。
3 ^# j4 ?( f9 B3 T( b2 c8 d" z（一）線密度
6 A2 \! q" b3 \纖維線密度對成紗條干的影響較大，這主要是因為在紡制一定線密度的紗線時，纖維線密度將直接影響到紗線截面中因纖維隨機排列而引起的不勻率，因此也就影響到成紗的不勻率值。根據數理統計推算，在成紗中纖維線密度相同的條件下，由于成紗各個截面內纖維根數分布不勻，造成成紗截面積。其不勻率C的計算式如下。
. J. Y7 N& n- o

式中：n——成紗截面內平均纖維根數；
Tt₂——成紗線密度，tex；
* A$ g/ x- h( T" Z" O9 ~- p  YTt₁——纖維線密度，tex。
$ {, s( {  H) f& I由上式知，纖維越細，成紗截面內平均纖維根數越多，成紗截面不勻率C值就越小。生產實踐也證明，纖維線密度細，成紗條干均勻度好。特別是在紡細線密度紗時，采用比較細的纖維，對提高成紗條干均勻度效果尤其顯著。若考慮到單纖維截面積不勻率時，上式可用下式表示：
6 W' z! k# f4 K) Z0 s9 IC²=100²/n+C_A²/n
式中：C_A——纖維截面積不勻率，%。
, R8 p% W( h0 z因此，不僅要控制纖維的線密度，而且要控制線密度差異程度，才能保證成紗條干優良。
（二）長度
, F5 e2 X. i7 ]3 `( V在紡紗生產中，由于原料產地不同，其長度及各方面性能均有很大差異。牽伸機構對不同長度的纖維不能給予同樣有效的控制，造成了短纖維的失控和浮游現象，使得紡制的紗線條干惡化，特別是在纖維長度不勻率較大的情況下更為嚴重。因此，在配棉時，不僅要注意原棉的長度，更重要的是控制其長度差異程度。在原料選配時，要盡量做到纖維長度頻率分布呈單峰狀態，避免出現雙峰。
化學短纖維的長度、線密度整齊度遠較天然纖維高，在纖維線密度接近相等的條件下，其紗線不勻率一般較天然纖維的為低。但另一方面，等長纖維在牽伸中易成束運動，這對紗線均勻起不良影響。因此，對化纖來說一定程度的非等長性是有利于紡紗加工的。
纖維長度的影響，只占紗線各部不勻的一個較小組成部分。一般來說，纖維長度不勻只是對紗線短片段不勻產生影響，而對紗線長片段不勻的影響可忽略。
（三）短纖及疵點
在牽伸過程中，短纖不易被控制，浮游時間長，從而對成紗條干起到惡化作用。短纖在牽伸過程中屬于浮游纖維，膠圈和羅拉不能積極可靠地控制其運動，短纖受其包圍纖維運動的影響產生不恒定運動，造成條干不勻。所以，在選用原棉時，應控制原棉短絨率在12%以下。
: x6 \/ U. v( R. I* d2 c$ x1 x# c. z6 Q$ d原料中的有害疵點，特別是帶纖維的雜質，在牽伸過程中也同樣會引起纖維的不規則運動，從而破壞正常牽伸，使條干惡化。因此，在選配原料時，必須對有害疵點給以控制。
在棉紡中，原棉的成熟度是原棉各種性能的集中反映。成熟度越低，單纖維強力就越低，加工中易被拉斷，造成短絨增加；成熟度低的原棉，有害疵點多，且不易除去；成熟度與纖維間摩擦系數也有密切的關系。因此，對原棉成熟度的選擇也應十分重視。

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二、半制品結構
1 I# k7 L1 K# x! B) _4 m  f半制品質量直接影響到成品質量的優劣。研究表明，半制品的結構，如分離度、平行伸直度以及結粒雜質等，都對成紗條干有很大的影響。另外，半制品的周期性不勻，也對成紗條干起著惡化的作用。不過，半制品的條干均勻度，不能確切地反映半制品質量對成紗條干的影響程度。因此，為了提高成紗條干均勻度，必須從提高半制品中纖維的伸直度、分離度入手。
: A1 {- m  ^1 `/ B" @4 L1 q* }0 I（一）纖維伸直平行程度
# t9 w7 f) n% o7 D! t; ^! J隨著紡紗過程的進行，纖維的伸直平行程度逐步提高、纖維的彎鉤不斷減少，但不能完全伸直纖維。如果半制品中纖維不完全伸直，帶有各種彎鉤，則彎鉤部分易與其他纖維纏結，甚至形成棉結，使成紗粗節增加。因此，伸直平行程度越差，發生粗節的幾率也越大。
5 [0 w) h8 i; J6 t, H（二）纖維分離度
# t' |7 N' V% p1 \- r+ ~纖維分離度是纖維伸直平行和排除結雜的前提，因此是紗條內在質量的基礎。
8 I6 q, ?  d% H' F在半制品中含有未分離纖維束，牽伸倍數越大，則輸出半制品就越不勻。如果前紡加工不能充分分離纖維而殘留至細紗工序，由于細紗截面纖維根數很少，因此纖維束對細紗條干影響顯著，從而在成紗上形成粗節。
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三、細紗工序
（一）細紗工藝
細紗是成紗的最后一道工序，為了達到降低細紗不勻率的目的，在細紗機上加強和改善牽伸過程對纖維的有效控制就顯得更重要、更直接、更有效。因此，可以認為細紗牽伸工藝及機械狀態是改善成紗均勻度的重點。
根據羅拉牽伸原理，工藝設計中的主要參數，如牽伸倍數及其分配、握持距和喂入品的定量等，對牽伸過程中纖維能否有規則地運動有著極大的影響。而且，它們之間可以互相調節和制約，以達到保證纖維規則運動的最優條件。
1.牽伸倍數
/ |2 _5 K, u2 Z- A! |$ [2 p由牽伸理論可知，牽伸的附加不勻與牽伸倍數之間存在正比于（E-1）的關系，即牽伸倍數越大，附加不勻就越大。
5 M! D& p( c; E; O4 C在細紗工序的牽伸分配設計中，由于前區具有較強的控制浮游纖維運動的能力，而且被控紗條截面中纖維數量少，因而，前區的牽伸倍數變化與對纖維控制能力較差的后區相比，對成紗不勻的影響也就小些。因此，牽伸分配著重討論后區牽伸倍數的大小與紗條不勻的關系。
; G. `  q( i: L+ E" v1 w后區牽伸倍數與條干均勻度的關系如下圖所示。圖中Ⅰ代表第一類工藝，即保持較小的后區牽伸倍數，主要發揮前區的牽伸能力；Ⅱ代表第二類工藝，即采用增大后區牽伸倍數以達到提高總牽伸能力的目的。目前，生產中大多數采用第一類工藝，后區牽伸倍數在紡機織用紗時為1.25～1.50倍，在紡針織用紗時為1.02～1.15倍。此工藝不僅條干好，而且因后區隔距可以稍大，故當后區牽伸倍數在較小范圍內變動時，隔距可不作調整。第二類工藝（V形牽伸除外）一般較少應用，若要采用，后區牽伸倍數以在2.5倍以下為宜，同時后區隔距要根據纖維長度的變化及時調整。

后區牽伸倍數與不勻率的關系

在實際生產中，采用較小的后牽伸倍數，使喂入前區半制品的條干均勻度改善，同時半制品緊密度也好，兩者都有利于牽伸區中膠圈對纖維運動的控制。當細紗后區牽伸倍數增大時，細紗不勻率的數值急劇增加，細紗中長片段的不勻率明顯惡化。
( s& V# ^! O* o: d2.喂入粗紗線密度
假設紡出細紗線密度不變，則喂入粗紗線密度越大，所需牽伸倍數和附加不勻也越大，這時成紗條干CV值就會增加。
& b6 T# M; t8 d% |  l0 [% M3.細紗線密度
細紗線密度（x）與成紗條干不勻率（y）的關系可用下式表示。

式中：a、b——由實驗確定的相關方程的常數項和系數。
) s8 L3 c& u" s4 X, P4.牽伸分配
在實際生產中，大牽伸細紗機在改進前區機構和增強膠圈控制作用的條件下，后區牽伸選第一類工藝是合適的。這是因為后牽伸倍數小時，牽伸力大，牽伸力的不勻率較??；同時，可適當利用粗紗捻回，增大牽伸內摩擦場。這樣既有利于后區纖維的運動，又有利于前區纖維運動，充分發揮前區膠圈對纖維運動的控制作用，從而達到改善成紗均勻度的目的。
; Q- E% V8 }, e; p/ y當喂入粗紗纖維整齊度好、條干均勻、結構均勻時，可采用第二類工藝，但后區隔距必須與纖維長度相適應，一般為纖維平均長度（棉纖維為品質長度）加2～4mm，中、后羅拉壓力要相應加重，后區牽伸倍數要提高到2～2.5倍。但當后區牽伸倍數超過2.5倍時，成紗在0.8～1m片段周期波顯著增高。因此，采用第二類工藝，后區牽伸倍數還是以偏小掌握為宜，這樣才能使成紗均勻度保持一定的水平。
細紗工藝中，用縮小后區牽伸倍數以降低條干不勻率已成為一些廠的經驗。針織用紗強調用較小的后區牽伸甚至用近乎單區牽伸的分配方法，已成為普遍經驗；機織用紗根據一些廠的經驗，在工藝條件配合適當時，也有可能進一步縮小后區牽伸倍數，并獲得較小的條干不勻率。
5.羅拉握持距
7 T5 ?2 C0 f: ?羅拉握持距的確定原則，是在不損傷纖維并能保持牽伸力與握持力相平衡的條件下，以偏小掌握為宜。一般情況下，羅拉握持距大于纖維平均長度（棉纖維為品質長度）一定數值，至于大多少,應視具體情況而定。在保證牽伸力與握持力相平衡的條件下，羅拉握持距大時，因浮游動程的增加以及牽伸區中部摩擦力界強度減弱，將削弱對纖維控制的能力，特別是在簡單羅拉牽伸裝置中，將導致紗條均勻度的急劇惡化。在縮短浮游區長度的同時適當加重前鉗口壓力，有利于改善成紗條干均勻度。
6.羅拉加壓
) ]" ?6 x2 ~, C  @  [& y- a5 y# ~工藝設計中，前、中羅拉的壓力總值及其分配合理與否，也是保證條干的重要因素。羅拉加壓的主要目的是對須條產生足夠的握持力，使牽伸能夠正常進行；前、中羅拉壓力分配則是合理布置前、后鉗口摩擦力界的必須條件；兩者配置合理，才能促使纖維在牽伸過程中有規律地運動，以得到優良的條干。前牽伸區內自由區的大小，直接關系到對短纖維運動的控制能力，也是影響成紗條干的重要因素。
7.膠輥膠圈
（1）膠輥對成紗條干均勻度的影響：
) ?) n/ V2 V; `7 c  z8 [) }①膠輥硬度的影響：使用軟膠輥紡紗能明顯地改善條干均勻度，提高成紗質量，其原因如下。
* J) u5 g1 v% A* P* \8 z, u（a）軟膠輥在壓力作用下與羅拉所組成的握持鉗口線相應增寬，且軟膠輥的動摩擦系數較大，從而能夠顯著地增強前羅拉鉗口對須條的握持性能；同時鉗口線向兩端延伸，造成既前沖又后移。鉗口線前沖，縮小弱捻區，有利于降低細紗斷頭；鉗口線后移，相對縮小了浮游區長度，有利于控制浮游纖維的運動，有利于改善條干均勻度。
（b）軟膠輥具有彈性好、表面變形大、吸振能力強的特點，使鉗口動態握持力保持相對穩定。軟膠輥橫向握持均勻，對須條的邊緣纖維控制能力強，這樣有利于減少纖維散頭、減少飛花，也有利于條干均勻度。
由于軟膠輥的使用壽命相對于硬膠輥短，因此，有些工廠綜合考慮后，一般采用70°～72°的膠輥。
②膠輥偏心值的影響：膠輥偏心所產生的周期波波長和波幅的相對值大小，能在烏斯特波譜圖上由煙囪的位置和高度反映出來。其中，波幅的相對值大小與膠輥偏心值大小呈線性相關，如圖下所示。

膠輥不同偏心值與波幅相對值的關系

（2）膠圈對成紗條干均勻度的影響：膠圈也是紡紗牽伸機構的重要元件，其性能和質量與紡紗質量密切相關。選用適紡性能好的膠圈對紡紗生產尤為重要。
! A' [  A' o" r8 n% J* N8 e8 E①膠圈彈性和硬度的影響：紡紗工藝要求膠圈具有良好的彈性和適當的硬度，否則會造成鉗口壓力的波動劇增，從而影響成紗條干均勻度。實踐證明：膠圈彈性應采用“上圈高，下圈低，外層高，內層低”的配置方法；膠圈硬度應采用“上圈軟，下圈硬，外層軟，內層硬”的配置方法。因為膠圈外層在牽伸過程中直接與紗條接觸，在加壓狀況下，外層有較好的彈性和較低的硬度，可使膠圈產生一定的彈性變形，則須條表面被包圍的面積越大，膠圈鉗口處的密合性越好，橫向摩擦力越均勻，有利于對纖維的握持，同時也有利于延長膠圈壽命。內層稍硬，可使膠圈在受壓情況下不產生蠕動變形而削弱膠圈在導紗動程內的彈性和握持力；同時膠圈內層與羅拉為滾動摩擦傳動，故要求有較高的硬度和耐磨性。在一對摩擦副作滑動摩擦傳動時，如果對偶件的剛性和表面狀態一樣，則在正壓力相同的情況下，容易產生滑溜，此時，紗線容易產生粗細節。因此，要求下膠圈的硬度和抗張強度比上膠圈高，才能滿足牽伸特點的要求。
②膠圈尺寸的影響：膠圈尺寸對成紗條干均勻度有極大的影響，膠圈的內徑應按“上圈略松，下圈偏緊”的原則掌握。膠圈內徑配合過松，造成須條在牽伸過程中呈波浪形前進，起伏較劇烈，使上、下膠圈不能貼緊或打滑，削弱了對纖維的握持控制，致使條干均勻度惡化。若膠圈內徑配合過緊，則膠圈運行處于繃緊狀態，造成阻力大，回轉不靈活，易滑溜并引起抖動、停頓，使中羅拉扭曲變形，從而造成竹節或出硬頭、成紗粗節粗而短、黑板條干陰影淡而多等弊病，嚴重影響成紗質量。膠圈周長的選擇，應保證膠圈回轉靈活，并盡可能減少膠圈中凹現象，以利于控制纖維。
③膠圈厚度的影響：膠圈厚度應按“上圈薄，下圈厚”進行搭配使用，它是決定膠圈鉗口隔距的參數之一。應控制好膠圈總厚度及上、下膠圈厚度的搭配，若上、下膠圈均過薄時，膠圈在前進中會出現波浪形；若上、下膠圈均過厚時，膠圈在運行中會出現滑溜，不利于上、下圈緊貼，不能充分發揮膠圈的彈性作用，也不利于摩擦力界的均勻分布。
④膠圈寬度的影響：膠圈寬度一般比膠圈架(或上銷架)窄0.75～1.00mm。若膠圈寬度太窄，則膠圈架兩端邊緣容易嵌入飛花，影響膠圈的正?；剞D;若太寬，則膠圈在運轉中同膠圈架易碰撞摩擦，造成膠圈回轉不靈活、打頓、膠圈架抖動等弊病。因此，膠圈寬度太窄或太寬都易造成成紗質量惡化。
# F8 I: Z$ l1 `4 G⑤膠圈表面摩擦因數的影響：膠圈表面摩擦因數是膠圈的主要特性之一，它直接影響紡紗過程的正常進行。在雙膠圈牽伸過程中，膠圈外表面與纖維作滑動摩擦，內表面與羅拉和小鐵輥作滾動摩擦，與膠圈銷作滑動摩擦。膠圈外表面的摩擦因數盡量要小，膠圈外層動、靜摩擦因數應控制在0.3～0.7。膠圈內表面必須具有足夠的摩擦因數，才能使膠圈回轉平穩，避免滑溜。膠圈內層動、靜摩擦因數應控制在0.4～0.7。上膠圈是被動件，它與下膠圈的摩擦因數涉及摩擦傳動的效率和對纖維的控制能力。上、下膠圈內、外層的摩擦因數都必須在適當范圍中，才能有效地控制纖維，提高成紗條干均勻度。
5 T9 Q8 _, Q0 l, h/ j⑥膠圈和纖維抗靜電性能的影響：膠圈和纖維抗靜電性能對紡紗是否能正常進行非常重要。在丁腈橡膠大分子結構中存在易被電場極化的腈基，能降低介電性能，其體積比電阻僅為3?5×109Ω·cm，大大低于天然橡膠的體積比電阻1014～1015Ω·cm。從紡紗工藝要求來說，丁腈橡膠的導電性能仍然很差，膠圈表面與纖維(特別是合成纖維、羊毛)摩擦的靜電荷很難逸散，從而造成靜電荷的積聚。在生產中既要求膠圈和纖維作用使其表面摩擦系數盡量降低，使摩擦引起的靜屯荷盡量減少，又要使膠圈與纖維表面盡可能導電，使摩擦產生的電荷很快逸散，不至于積聚靜電形成電位，以利于減少和避免丁腈膠圈表面積花與纏花，減少須條蓬松與紗線毛羽的產生，使紗線條干和外觀均有改善。
8 i/ s+ w! `$ H5 M（二）細紗牽伸機構
機械狀態不良所引起的紗條不勻，其特點是具有顯著的規律性，稱為“機械波”。若與無明顯規律的牽伸波相比，在不勻數值相近的條件下，機械波引起的不勻對產品的影響將遠比牽伸波不勻造成的影響要大得多。機械波不勻不僅會引起成紗降級，而且對織物外觀有極壞的影響。
1.羅拉鉗口移動
各列羅拉鉗口不穩定，會影響紗條的均勻，尤以前羅拉最為嚴重。這是因為前牽伸區的牽伸倍數較大，前羅拉對纖維變速點的穩定性有很大的影響。引起羅拉鉗口移動的因素有羅拉偏心（或橢圓）和彎曲、膠輥包覆材料的彈性和硬度差異以及膠輥外殼與其軸芯間配合不良等，這些因素都會使握持距發生瞬時變化。雖然鉗口的移動量很小，但在前羅拉每一回轉時間內對后羅拉所喂入紗條的長度而言，比率數值是較為可觀的。
6 S: B9 c  l& W# [, u( c（1）膠輥偏心：若膠輥偏心，如下圖所示，則膠輥轉一轉，羅拉鉗口作前后往復運動（a—a′），使紡出紗條形成一段粗節、一段細節。偏心越大，a—a′越大，粗、細節越明顯。
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牽伸鉗口的波動

（2）膠輥彈性不勻：在正常羅拉加壓下，如膠輥包覆物具有彈性差異，則膠輥回轉時，將引起鉗口處接觸面寬度的變化，其結果等于羅拉握持點的前后移動。
* S5 T* f% f4 ~# a" d7 U0 _以上兩種狀況還會引起相鄰兩錠的壓力差異，這種差異隨偏心回轉一周而交替變換一次，同樣會造成鉗口處接觸面積變化，最終產生條干不勻。
) ~% Q3 \0 G3 A8 E2.下羅拉表面速度不勻
下羅拉表面速度不勻，意味著牽伸區的牽伸倍數經常變化，從而使紗條不勻率增大。造成下羅拉表面速度不勻的主要原因有下羅拉彎曲或偏心，車頭傳動齒輪偏心、磨滅、嚙合不良，車頭傳動齒輪小軸與軸承之間磨滅過多，羅拉振動等。其中，以羅拉振動對下羅拉表面速度不勻的影響最為嚴重。

四、溫濕度
溫濕度調節不當或不穩定，將會引起粗紗和細紗回潮率不穩定，從而影響成紗強力并增加斷頭。因為纖維吸濕后橫斷面膨脹、延伸性增加、纖維柔軟、粘附性及摩擦因數增加，纖維容易被牽伸機構控制，致使紗線均勻、纖維平行伸直度提高，從而增加纖維間的抱合力和摩擦力，這是紗線強力提高的主要因素。另外，由于纖維在回潮率增大時，絕緣性能下降、介電系數上升、纖維的電阻值下降，有利于消除纖維在紡紗過程中因摩擦而引起的靜電排斥現象，從而增加纖維間的抱合力。所以，在粗紗回潮率適當偏高的情況下進行紡紗，不但能提高細紗的強力，而且能改善細紗條干和外觀。經過大量的統計資料分析認為，當棉紗的紡出回潮率在7.2%以上時，紗線豐滿、光滑、圓潤、毛羽少、光澤較好；當回潮率在6%以下時，紗線成形松散、毛羽增多、光澤差、成紗強力也低。但是，回潮率如果太大，須條易纏膠輥和羅拉，增加紡紗中的斷頭，同樣會使強力下降。因此，應適當提高粗紗回潮率，以使細紗車間的溫濕度條件能保證在加工時紗線處于放濕狀態。一般細紗回潮率要求在6%以上，車間溫度為26～30℃、相對濕度在55%～60%（或65%）為宜。同時，在管理上應盡可能使車間各個區域的溫濕度分布均勻，做到車間溫濕度適宜而穩定。

五、改善成紗條干不勻率的措施
（一）原料方面
0 @6 X; F6 L% a' b! X在充分掌握原棉性能的基礎上，合理選配原料，特別是對原料長度、線密度差異以及短纖和有害疵點的控制，要嚴格執行選配規程。如在棉紡配棉時，注意粗、細兩種纖維的搭配比例，有利于條干的提高。以一種較粗或較細的原棉為主體部分（60%以上），而以另一線密度的原棉為附加成分。在牽伸中，以主體線密度纖維為主流，控制其他纖維，均能紡出條干均勻的紗條。
2 c% D% C$ Z# j6 g" U2 K（二）半制品方面
提高半制品的質量，嚴防半制品中的周期波及潛在不勻的存在。除此之外，提高半制品中纖維的分離度和伸直平行度，以及在細紗牽伸過程中使纖維呈規律性地運動也是至關重要的。
（三）工藝及機械方面
) x, o* d2 |, n6 m( K/ @合理進行工藝設計，充分發揮各牽伸機件對纖維運動的控制能力，使纖維在牽伸過程中有規律地運動，以減小“牽伸波”。對細紗機來說，尤為重要。
細紗牽伸，特別是前區牽伸工藝配置不當造成的影響，直接反映為成紗短片段的條干不勻。由于細紗是紡紗過程的最后一道工序，且牽倍數較高，而牽伸過程中紗條的纖維數量又少，因此工藝參數與成紗不勻關系密切。
% P7 {% j1 ~4 C( E- k' z) o在細紗牽伸的各項工藝參數中，前區主要為浮游區長度、膠圈開口；后區主要為牽伸倍數、粗紗捻系數、羅拉握持距等。
' h4 X( E8 a8 K2 Y/ P% E5 X在細紗前牽伸區，適當縮小浮游區長度、減少浮游纖維量、加強對纖維的控制，均可改善條干不勻。此外，當前鉗口握持力能適應，膠圈中部摩擦力界又較強，并可承受粗紗較大張力時，縮小膠圈鉗口的開口，可改善條干不勻。細紗后區牽伸工藝配置不當產生的牽伸波雖不在細紗上反映出短片段的不勻，但由于喂入前區須條的條件不同，對細紗條干不勻仍有不可忽視的影響。
適當增加粗紗緊密度，削弱牽伸過程中纖維擴散程度，防止粗紗牽伸時在弱環處分裂，并進一步發揮膠圈牽伸作用，可減少細節的產生。但是，若粗紗緊密度過大，則會因粗節多而使條干水平下降。
, s  F+ i: v8 |在細紗的前或后區加裝壓力棒，以加強對纖維運動的控制，可以有效地改善成紗的條干指標。
8 y6 M' b: l$ [- t. Y! k' R提高紡紗機械的設計合理性及制造精密度，特別是牽伸部件的精密度，加強機械的維修保全、保養工作，確保設備狀態良好，均可減少“機械波”。在機械方面，任何機件的不良均會引起條干惡化。另外，膠圈質量、集合器使用是否得當、搖架狀態等都很重要。
采用小套差或零套差的膠輥，減少膠輥偏心，減少鉗口移動，都可提高成紗條干水平。
總而言之，條干均勻度的提高，是多方面工作的綜合反映，必須在科學管理技術的指導下，充分發動職工，形成以其為基礎的質量控制體系，方能收到良好的效果。