棉纺工程绪论一

1、棉纺工程绪论一、我国棉纺工业的发展概况我国古代纺织业的发展我国古代的纺织原料最早以葛、丝、麻为主，后来才转为以棉为主。新石器时代人们就发明了用纺锤将纤维加捻成纱的方法 。公元四、五世纪，通过不断改进，人们以将手摇式单锭纺车改造成脚踏式三锭纺车南宁时我国著名的纺织革新家黄道婆 ，从松江地区来到海南岛，学习当地人民加工棉花和纺纱织布技术，带回后传授到长江下游和中原地区 。创造了去棉籽用的搅车 、弹棉用的椎弓、纺车和织机 ，为我国棉纺织业的发展作出了贡献。 近代纺织业的发展18世纪中期西方式业革命促进了生产的发展，古老的手工纺纱逐渐被机器纺纱所代替，并形成了一整套机器加工过程鸦片战争后，外国资本家为

2、利用我国的廉价的原料和劳动力，在我国开设机器纺织工厂，大量倾销“洋纱”、“洋布”，打击了我国原有的手工生产方式。 1882年清朝的洋务派在上海开办了织布局，以后民族资本家历年也有所增加创办机器纺织工厂 。第一次世界大战期间，民族资本家的纺织工业获得了一定的发展。 抗战胜利后，由于内战 ，连已有设备也未能全部投入生产。1949年新中国建立时，全国纱锭数为500万枚，多为陈旧的国外设备。 新中国纺织业的发展1）有了自己的纺织机械制造业。2）建设了一大批纺织厂。3）纺织生产以中、低档产品为主。4）产量有了较大的提高。5）在国民经济中占有重要的地位。随着中国加入WTO纺织工业将发挥新的作用。它将成为出

3、口的支柱产业之一。 二、棉纺学的基本任务 将棉纤维或棉型、中长型化纤加工纺制成纱线的技术。称为棉纺技术。 棉纺学就是阐述这一加工技术的实践和原理的应用科学 。它包括：1）分析研究纤维及其集合体在加工过程中的运动现象规律和原理 。2）总结归纳和提高生产实践和实践中的经验 3）指出提高产、质量的途径，以促进生产发展的科学技术。 通过对纺纱学的学习 ，可使我们了解棉纺工程中 ：1）各主要设备的机构、作用及运动分析 。2）熟悉传动和工艺计算 。3）掌握棉纺工艺的基本原理以及原料选配和工艺设计的技术 。4）了解技术发展方向与提高产、质量的技术途径，并为开发棉纺新技术打下基础。 三、纺纱原理和基本作用 棉

4、纺的原料是从轧棉厂或化纤厂以压紧打包的形式输进棉纺厂的。 纺纱就是将各种、各产地的含有一定杂质疵点的纤维混合开纺制成粗细均匀、洁净、并具有一定物理性能的纱线。 纺纱原理和必须经过的基本作用如下。 1.开松、清除、混合与梳理作用 压紧的原料首先必须经过开松，使其成为细小的棉束。清除其中的杂质和疵点，并均匀混合。开、清、混是相互关连的 。开松是实现除杂和混合的先决条件，只有将纤维开松成细小棉束并进一步分解成单纤维，才能更好地清除杂质，才能实现充分混合。 2均匀、并合与牵伸作用 纱线和各半制品皆要求有一定的均匀度。经开、清、梳作用后制成的半制品棉条，其粗细均匀的程度，仍不能满足要求，因此还要经过并合

5、，将多根棉条并合在一起，使粗细不匀的片段有机会得以相互补偿而使均匀度得到改善。并合后的棉条很粗，要纺成合乎一定细度标准的纱线，还要经过多次的逐步抽长拉细才能获得，一般棉条需经过100200倍的抽长拉细才能成纱。这个抽长拉细的作用，称为牵伸作用。 3加捻和卷绕作用 随着纱条的抽长拉细，纱条内纤维根数减少，纤维变得更加伸直平行，纱条强力下降容易断裂并产生意外伸长，因此需要加上适当捻度使其具有一定的强力。细纱是纺纱厂的成品，为保证成品达到一定的物理机械性能，满足成纱标准强力要求。更需要有较多的捻度。 为了便于半制品和成品的储存、运输和下道工序的加工，必须将各半制品和成纱卷绕的卷装形式，这就需经卷绕作

6、用。因此，无论用何种纺纱原料纺纱，大体上都要经过上述各项基本作用。 四、纺纱系统和工艺流程 由于成纱的用途和质量要求不同，所使用的原料也很不相同，必须使用不同的机器进行组合，要经过不同的加工程序来进行。 棉纺厂一般有粗梳纺纱系统和精梳纺纱系统两种 （废纺系统一般单独在废纺厂采用） 各系统工艺流程如下：1粗梳系统 粗梳系统也称普梳系统。一般用于纺制中、细特纱，供织造普通织物用。工艺流程为：开清棉梳棉并条（头道）并条（二道）粗纱细纱2精梳系统 精梳系统用于纺制高档棉纱，特种工业用纱或涤棉等混纺纱。要求纱线结构均匀，洁净，强力高，光泽好。工艺流程为： 开清棉梳棉精梳前准备工序精梳并条（头道）并条（二

7、道）粗纱细纱3.后加工成纱后尚需视产品销售方式和包装方式的不同，而有不同的后加工程序。可分别经过络纱、并纱、捻线、摇纱、成包等工序。第一章 原料的选配与混和 第一节 概述 棉纺厂的主要原料是原棉和化学短纤维。原棉品种主要有细绒棉和长绒棉。 细绒棉手扯长度为2533mm，细度为0.222 0.15tex(45006500公支)，一般适纺10tex以上的棉纱，或与棉型化纤混纺。 细绒棉为世界产量的90%左右，是我国的主要原棉品种。 长绒棉手扯长度为3345mm，细度为0.143 0.118tex(70008500公支)，适纺10tex以下的棉纱或特种工业用纱，也可与化纤混纺。 长绒棉在我国主要产于

8、新疆、云南等地。产量较少。 化纤由长丝切断而成，它可以根据需要切成各种不同的长度纤维。与棉纤维大致相似的称为棉型化纤，长度为3338mm，细度为0.1320.165tex(1.21.5旦)，适用于棉纺设备上加工。 中长型长度为5176mm，细度为0.220.33tex(23旦)可用专纺中长化纤的设备加工，也可在棉纺设备上经改进后加工。 合理利用各种原料的不同性能，取长补短，发挥原料的最大作用，满足各种产品的不同质量要求，是选配原料的主要任务。 第二节 原料的选配 一、配棉的目的 将这种多种原棉进行搭配的工作称为配棉。配棉的目的如下： 1合理使用原棉 不同用途的棉纱对原棉的品质要求不同，质量好的

9、原棉不是一切性质都好，质量差的原棉也不是一切性质都差。选配原棉时要取长补短、合理利用原棉特性，满足纱线的质量要求。 2保持生产和纱线质量的相对稳定 原棉的长度、细度和成熟度直接影响成纱的强力；原棉的棉结杂质与短绒率直接影响成纱的棉结杂质和条干。各种原棉的这些性质是不同的，如果采用单唛原棉纺纱，由于使用时间有限，当用完调换另一批原棉时，会造成生产和成纱质量的波动。现在采用多唛组成的混合棉纺纱，每次调换成分少，则可保持混合棉性质的稳定，从而使生产和成纱质量相对稳定。 3节约用棉和降低成本 棉纺织产品原料费用要占生产成本的80%左右，配棉工作既在保证产品质量，又要降低成本。配棉时可根据不同产品的不同

10、质量要求，采用不同原料搭配的原则。在不影响成纱质量的条件下，在混合棉中混用一定数量的低级棉、回花、再用棉，既可节约原棉又可降低成本。 二、原棉选配与产品的关系 原棉经过纺织和印染加工后制成纺织品，因此，配棉工作必须全面考虑原棉与纺织和印染加工的关系。 （一）原棉选配与纱线质量的关系 衡量纱线质量时根据本色棉纱线国家标准规定，棉纱线根据品质指标和重量不匀率进行评等，分上等、一等、二等；根据棉结、杂质粒数和条干均匀度进行评级，分优级、一级、二级。而纱线质量与原棉性能有直接的关系。 1纱线强力及其变异系数CV值 影响纱线强力及其变异系数CV值的原棉性质如下： 细度和成熟度 纤维细度细，成纱强力高。因

11、为纤维细度细，成纱截面内包含的纤维根数多，纤维之间接触面积大，拉伸时滑脱的机会少。 纤维成熟度过差，则纤维单强过低，弹性也差，工艺处理困难，而且成纱强力较低，强力不匀率也大。按成纱号数的不同对原棉细度有不同的要求。 细特纱由于截面中纤维根数少，纤维间抱合力差，可选用细度细，成熟度适中的纤维，对提高成纱强力有利 粗特纱的截面中纤维根数多，因此，配棉时应把纤维细度和成熟度结合起来考虑，控制低成熟度纤维的百分率，以稳定成纱强力。 纤维长度和短绒率。 纤维长度长，纤维间接触机会多，磨擦力、抱合力大，成纱强力高。尤其在纺细特纱时，纤维长度对成纱的强力影响更显著。 原棉中短纤维含量多对成纱强力不利。它起到

12、减弱纤维间磨擦力和抱合力的作用，增加纱线在拉伸时纤维间的滑脱机会，使成纱强力降低。 短纤维在罗拉牵伸过程中不易被罗拉所控制，也造成成纱条干不匀。 锯齿棉含有的短绒率一般比皮辊棉为低，所以选用锯齿棉有利于成纱的强力和条干。 产区。 一般指省或较大的地区，因为在同一个地区往往形成相对稳定的原棉性质 黄河流域由于雨量比长江流域少，纤维一般较短，成熟度较好，含水率较低。这种原棉对减少成纱棉结杂质有利。 长江流域所产原棉，中游地区比下游和上游地区成纱强力好等。在配棉时都应加以考虑。 2重量不匀率 混合棉中原棉的性质差异过大会影响牵伸后产品的重量不匀率，所以配棉时要注意各混用棉的性质差异不要大，在“接批”

13、时要控制好用棉的性质差异，避免波动太大，影响成纱重量不匀率。 3条干均匀度 原棉性质中的细度、短绒率和棉结杂质疵点对条干均匀度的影响较大。 细度细，成纱截面内的纤维根数多，对成纱条干均匀度有利。 短绒在牵伸过程中不易控制，易呈浮游状态，影响成纱的条干均匀度。 当原棉中棉结、带纤维籽屑等疵点较多时，它们会纠缠在纤维间，干扰了纤维的正常运动，也会造成成纱粗细不匀。 另外，当原棉含水率过低时，加工中易产生静电吸附作用，产生绕罗拉、绕皮辊现象，也会影响成纱条干均匀度。 （二）原棉选配与产品用途的关系 棉纺产品的用途极为广泛，配棉工作应根据产品的不同用途，选用适当的原棉。 如下表所示： 三、配棉方法 目

14、前我国棉纺厂使用较多的一种配棉方法是分类排队法。 （一）原棉的分类 分类就是根据原棉的性质和各种纱线的不同要求，把适纺某种特数纱的原棉划为一类。分类时先安排特细特和细特纱，后安排中、粗特纱；先安排重点产品，后安排一般或低档产品。 具体分类时，还应注意以下几个问题。 1原棉资源 为了使混合棉的性质在较长时间内保持稳定：在分类时要考虑棉季变动和到棉趋势，以及留有余地。结合考虑各种原棉的库存量，做到瞻前顾后、留有余地。 2气候条件 气候的变化也会使成纱质量产生波动。如严冬季节气候干燥，易使成纱条干恶化；南方地区黄梅季节高温高湿，即使使用空调也不能控制成纱棉结杂质粒数增多的趋势时，就需要在配棉中适当混

15、用一些成熟度好、棉结、杂质较少的原棉，以便使成纱质量稳定。 3加工机台的机械性能 机器型号、机件规格等不同时，即使相同的原棉，也会产生成纱质量的差异。在配棉时都应掌握，以便充分发挥这些机器的特点。4配棉中各成份的性质差异 为了保持混合棉质量的稳定，配棉时要掌握各种原棉间性质的差异。一般讲，接批原棉间的差异愈小愈好。而混合棉中允许一部分原棉的性质差异略大一些，可采用“短中加长”和“粗中加细”的经验，但混量不宜过多。（二）原棉的排队 排队就是在分类的基础上将同一类原棉分成几个队，把地区、性质相近的原棉排在一个队内，当一批原棉用完，将同一队内另一批原棉接替上去。 要确定各批原棉使用的百分率，并使接批

16、后混合棉平均性质无显著差异。在排队时应注意以下问题： 1主体成分 一般在配棉成分中选择若干队性质基本相近的原棉作为主体成分。 可以以长度相近作为主体；也可以以细度相近作为主体；或以地区接近作为主体。主体成分在总成分中应占70%以上，它是决定成纱质量的关键。 2队数与混用百分率 混用百分率过低，队数过多时，车间管理麻烦。 但队数过少和百分率过高时，在调换时换用的成分较多，容易造成混合棉性质变化过大，影响成纱质量。 一般选用56队，每队原棉最大混用百分率控制在25%以内。 3勤调少调 勤，是指调换成分的次数要多。 少，是指每次调换成分的百分率要少。使混合棉质量稳定。 反之，每次调动的成分多，会造成

17、混合棉质量的突变。 （三）原棉性质差异的控制 控制范围见表11（P7） （四）回花和再用棉的混用 纺纱过程中产生的不合规格的棉券、杂乱的棉条和粗纱以及皮辊花等称为回花。 它们与混合棉的性质基本相同，故可以本特回用。 但因回花受重复打击多，易造成棉结，而且回花含短绒率较高，因此混用量一般小于5%。 再用棉是指在加工过程中产生的可再用的落物，有开清棉的车肚花（俗称统破籽），梳棉机的车肚花、斩刀花和抄针花，精梳的落棉等。 再用棉的含杂率和短绒率都较高。 其中，统破籽中可纺纤维仅占20%40%，并且纤维较短，含有大量细小杂质，因此经处理后只能混用于中、粗特纱或副牌纱中。 斩刀花和抄针花中可纺纤维约占6

18、0%85%，但棉结杂质粒数较多，短绒率较高。细特纱的斩、抄花质量较好，本特纱可以少量混用。但一般均降级混用或降至纺副牌纱或废纺中使用。 精梳落棉的纤维长度较短，棉结多而小，杂质细而小，一般在粗特纱中混用5%20%；在中特纱中也可混用1%5%。 四、彩色棉的选配除了按一般原棉进行单色种原棉选配外，还可根据最终产品的色彩，对每种原料单独测色后将多种原料混和拼色，生产混色纱产品，使产品符合设计要求，又丰富了产品的色彩。五、配棉实例 如表12（P8）所示；表中有九个批号的原棉，共分五个队，各队又排队接批。用于纺制16tex2股线。表中接批的混用量在20%以内，调动前混合棉平均技术品级为2.61，调动后

19、为2.66，相差0.05级。满足规定的品级不超过0.3级的要求，混合棉的其它性质差异也在范围之内。第三节 化学纤维的选配随着化纤的发展，和大量的使用化纤。对化纤的选配也是一项关键的技术工作。 一、化纤的选配 （一）化纤纯纺与混纺 化纤纯纺是指单一品种化纤进行纺纱。 由于化纤的生产厂和批号等的不同，染色性和可纺性也会有较大差异，因此也应注意合理搭配。一般采用混唛纺纱 。即不同化纤厂、不同批号的同品种化纤搭配使用，逐步抽调成分。做到取长补短，以保证混合原料的质量稳定，减少生产波动。 在对于长年由某化纤厂对口供应原料时可采用单唛纯纺，这样不易产生染色差异。 （二）化纤与棉混纺 化纤与棉混纺应用较广泛

20、。如涤棉、腈棉、维棉、粘棉混纺等。 1涤棉混纺 涤纶短纤维长度为3638mm，细度为1.3 1.6D,整齐度较好，单纤维强力较高，约为0.440.528N/tex(56g/旦)。 因此选用的原棉要长度长、品级高、成熟度和细度适中。常采用精梳系统 为提高涤棉产品的质量，保证正确的混纺比，一般涤棉混合回花不在本特纱内回用。 2腈棉、维棉、丙棉混纺 一般多纺制中特纱，原棉都不经过精梳。由于化纤的长度和强力比棉纤维长和高，因此要选用长度较长，品级较高，成熟度好，细度适中，强力一般的细绒棉与其混纺。 3粘棉混纺 粘棉混纺多用于针织用中特纱，原棉成分可按针织棉纱对原棉的质量要求选用。 二、化纤基本性质的选

21、配 当化纤品种选定后，还必须掌握化纤主要性质（如长度、细度、强度等）与产品质量的关系。 （一）化纤的长度和细度的选配 根据化纤长度和细度的不同，有棉型和中长型等规格。 中长型化纤用于纺制中、粗特纱，织造毛型风格的织物。 纤维细度细，成纱强力高，但也影响织物的风格，如织物刚性差，弹性低等且加工中纤维易受损伤或产生扭结。 一般化纤长度和细度的关系可按经验公式确定：L/D1式中：L纤维的长度（英寸） D纤维的细度（旦）。当L/D1时，纺纱时易产生棉结，纤维易断裂；当L/D1时，成纱易发毛，可纺性也差。 （二）化纤的强度和伸长率的选配 由于混纺纱的两种纤维的伸长率的不同，在拉伸时会产生伸长率较小的纤维

22、先断裂，伸长率较大的纤维后断裂，混纺纱的这种断裂的不同时性，降低了成纱的强力。 所以在选择时两种纤维的强力和伸长率愈接近愈好。 在选择两种纤维的混纺比时，应防止选用强力最低点所对应的混纺比（也称临界混纺比），以免不利于成纱强力。 所以涤棉产品常选用65%涤和35%棉的混纺比，对成纱强力有利。 但也有选用低比例的涤纶混纺织物，增加棉的成分，提高吸湿性，作为内衣穿着时较舒适。 三、化学短纤维的转移对选配的影响 在两种或两种以上纤维进行混纺时，若纤维间的性质差异较大，会使纤维在纱中的分布情况不同，而得到不同性质的混纺纱。 如较多的细而柔软的纤维分布在纱的外层则织物的手感柔软；如较多的强度高耐磨性能好

23、的纤维分布在纱的外层则织物必然耐磨。 （一）纤维长度对转移的影响 长纤维在加捻过程中易向纱的中心转移，而短纤维则易被挤向纱的外层。 （二）纤维细度对转移的影响 两种纤维混纺时，当长度相同，细度不同时，因细纤维抗弯强度小，加捻时容易向纱的中心转移，而粗纤维易向纱的外层转移。（三）纤维截面形状对转移的影响 天然纤维有固定的截面形状，但化学纤维可制成任意的截面。当截面不同的纤维混纺时，抗弯强度小的纤维易向纱的中心转移，如用圆截面和三角形截面的纤维混纺，由于圆截面纤维抗弯强度比三角形小，故易处于纱的内层，而三角形截面的纤维易分布在纱的外层。 除上述性质外，纤维的初始模量、卷曲等也影响纤维的转移。还与纺

24、纱工艺、纺纱特数、混纺比等因素有关，是一个较为复杂的问题。 第四节 计算机配棉概述计算机配棉是应用人工智能模拟配棉全过程。通过对成纱质量进行科学预测，及时指导配棉工作，并对庫存原棉进行全面管理，准确地向配棉工作提供库存依据，保证了自动配棉的顺利完成。同时使原料库存管理与成本核算方便、快捷。计算机配棉管理系统(主控制模块)包括了三个子系统(分控制模块)，即原棉库存管理子系统、自动配棉子系统和成纱质量分析子系统，主控制模块可根据操作者需要将工作分别交给三个子系统。一、原棉库存管理子系统代替传统原棉仓库台账，为及时准确地了解库存情况提供方便。计算机配棉时，系统可自动向库存子系统索取数据，主要功能如下

25、：1.原棉入库数据通过终端键盘输入入库单或扫描条形码并自动记账，把每一批原棉的等级、长度、产地、包重、包数等数据存入计算机。2.原棉指示输入对已入库的原棉由棉检部门测出各项物理指标，将全部指标输入计算机以备分析使用。3.查询库存情况当输入查询指令后，屏幕上显示有关库存情况，以供查阅。4.原棉出库根据开清棉车间生产计划，将出库情况输入计算机，并打印原棉出库单，供核对。5。账目修改如账目发生错误或原始单据需要更改时，计算机提供修改手段，可对入库情况、物理指标情况进行修改。6。月底结账 打印报表，包括原棉收入、支出、积存统计表和各种纱线耗用统计表。7。打印库存表：可按等级、长度打印全部原棉库存清单。

26、二、 成纱质量分析子系统该模块的主要功能如下：1。把每天成纱检验的各项数据以及相应的工艺条件输入计算机，计算机将这些数据进行分析，以便改进自己的工作。2。查询混合棉的物理指标，了解各项混合棉的参数。3。查询成纱质量指标，了解成纱质量的变化4.打印混合棉与成纱质量对照表。5。修改试验数据。6。自动预测成纱质量，对配棉方案进行成纱质量预测并打印出结果，以供查询。三、自动配棉子系统该部分是整个系统的核心，是在前两个部分的支持下完成的。自动配棉分两个步骤进行，第一，采用矩阵筛选和综合评判的方法挑选接替棉；第二，采用多目标规划的方法进行用棉量调整。具体功能如下：1。自动配棉：只要把配棉的纱特数告诉计算机

27、，计算机就开始配棉并自动打印出配棉表。2。修改配棉方案：遇特殊情况可按人的指令任意修改。3。特殊方案配棉：中若要指定某一唛头或用量时，计算机可按指定条件进行配棉。4。打印配棉表。5。输入某种纱计划产量，打印配棉进度表。6。新品种纱的建立：系统可随时加入新品种纱。第五节 原料的混和 化纤在加工时，常采用不同化纤混纺或化纤与棉混纺。但是，由于纤维间性质差异大，故易产生混和不匀，不仅使产品的物理性能下降，还会造成织物染色不匀，因此化纤与棉以及不同化纤混纺时对均匀混和有更高的要求。 一、混和方法 目前采用的混和方法有棉包散纤维混和、条子混和和称重混和等。 1棉包散纤维混和 在开清棉车间，将棉包或化纤包放在抓棉机的平台处用抓棉机进行混和的方法称为棉包散纤维混和。这种混和方