影响纱线条干均匀度（条干不匀）的因素及其控制

一、原料
目前所用的纺纱加工机械，在纺纱过程中还不能做到对不同性能的纤维给予同样有效的控制，因而纤维本身的性能差异，必然会对成品的性能造成一定的影响，同时，对成纱条干均匀度也是如此。当纤维的性能有较大差异时，成纱条干也将有较大的不匀率数值。
（一）线密度
纤维线密度对成纱条干的影响较大，这主要是因为在纺制一定线密度的纱线时，纤维线密度将直接影响到纱线截面中因纤维随机排列而引起的不匀率，因此也就影响到成纱的不匀率值。根据数理统计推算，在成纱中纤维线密度相同的条件下，由于成纱各个截面内纤维根数分布不匀，造成成纱截面积。其不匀率C的计算式如下。

式中：n——成纱截面内平均纤维根数；
Tt₂——成纱线密度，tex；
Tt₁——纤维线密度，tex。
- z5 H/ ^/ Q/ C& Q& D/ }3 @- Z由上式知，纤维越细，成纱截面内平均纤维根数越多，成纱截面不匀率C值就越小。生产实践也证明，纤维线密度细，成纱条干均匀度好。特别是在纺细线密度纱时，采用比较细的纤维，对提高成纱条干均匀度效果尤其显著。若考虑到单纤维截面积不匀率时，上式可用下式表示：
5 u' E9 f% B: K) m! KC²=100²/n+C_A²/n
1 U- c8 k+ r9 N" W) t# ~( @) @式中：C_A——纤维截面积不匀率，%。
+ z* ~" L1 i  n0 o' O8 n, }因此，不仅要控制纤维的线密度，而且要控制线密度差异程度，才能保证成纱条干优良。
（二）长度
在纺纱生产中，由于原料产地不同，其长度及各方面性能均有很大差异。牵伸机构对不同长度的纤维不能给予同样有效的控制，造成了短纤维的失控和浮游现象，使得纺制的纱线条干恶化，特别是在纤维长度不匀率较大的情况下更为严重。因此，在配棉时，不仅要注意原棉的长度，更重要的是控制其长度差异程度。在原料选配时，要尽量做到纤维长度频率分布呈单峰状态，避免出现双峰。
% Y- g; p4 U1 r/ B6 c" t* a化学短纤维的长度、线密度整齐度远较天然纤维高，在纤维线密度接近相等的条件下，其纱线不匀率一般较天然纤维的为低。但另一方面，等长纤维在牵伸中易成束运动，这对纱线均匀起不良影响。因此，对化纤来说一定程度的非等长性是有利于纺纱加工的。
6 l+ n( E7 }# F; S" y: t, @& {纤维长度的影响，只占纱线各部不匀的一个较小组成部分。一般来说，纤维长度不匀只是对纱线短片段不匀产生影响，而对纱线长片段不匀的影响可忽略。
0 H5 O0 {8 Q2 e$ z7 T+ m（三）短纤及疵点
在牵伸过程中，短纤不易被控制，浮游时间长，从而对成纱条干起到恶化作用。短纤在牵伸过程中属于浮游纤维，胶圈和罗拉不能积极可靠地控制其运动，短纤受其包围纤维运动的影响产生不恒定运动，造成条干不匀。所以，在选用原棉时，应控制原棉短绒率在12%以下。
3 c& |" c1 V7 x) v$ `9 [5 N6 K原料中的有害疵点，特别是带纤维的杂质，在牵伸过程中也同样会引起纤维的不规则运动，从而破坏正常牵伸，使条干恶化。因此，在选配原料时，必须对有害疵点给以控制。
在棉纺中，原棉的成熟度是原棉各种性能的集中反映。成熟度越低，单纤维强力就越低，加工中易被拉断，造成短绒增加；成熟度低的原棉，有害疵点多，且不易除去；成熟度与纤维间摩擦系数也有密切的关系。因此，对原棉成熟度的选择也应十分重视。

6 @4 L0 I; k+ \二、半制品结构
$ Q4 r6 \. ], q# ]% P: x4 s半制品质量直接影响到成品质量的优劣。研究表明，半制品的结构，如分离度、平行伸直度以及结粒杂质等，都对成纱条干有很大的影响。另外，半制品的周期性不匀，也对成纱条干起着恶化的作用。不过，半制品的条干均匀度，不能确切地反映半制品质量对成纱条干的影响程度。因此，为了提高成纱条干均匀度，必须从提高半制品中纤维的伸直度、分离度入手。
; [4 V/ D6 n* n6 H3 ?（一）纤维伸直平行程度
0 T3 R. y8 N* x& z! q& d- K随着纺纱过程的进行，纤维的伸直平行程度逐步提高、纤维的弯钩不断减少，但不能完全伸直纤维。如果半制品中纤维不完全伸直，带有各种弯钩，则弯钩部分易与其他纤维缠结，甚至形成棉结，使成纱粗节增加。因此，伸直平行程度越差，发生粗节的几率也越大。
（二）纤维分离度
2 V' U8 @8 i: j; g% o2 X. \& Y5 I纤维分离度是纤维伸直平行和排除结杂的前提，因此是纱条内在质量的基础。
2 Z: I- Q5 l. [4 I在半制品中含有未分离纤维束，牵伸倍数越大，则输出半制品就越不匀。如果前纺加工不能充分分离纤维而残留至细纱工序，由于细纱截面纤维根数很少，因此纤维束对细纱条干影响显著，从而在成纱上形成粗节。

5 k; _4 P9 }- e, j% C三、细纱工序
（一）细纱工艺
$ R$ T; v5 P4 Q; D( |细纱是成纱的最后一道工序，为了达到降低细纱不匀率的目的，在细纱机上加强和改善牵伸过程对纤维的有效控制就显得更重要、更直接、更有效。因此，可以认为细纱牵伸工艺及机械状态是改善成纱均匀度的重点。
: }: T% z1 F/ |# n; N% k根据罗拉牵伸原理，工艺设计中的主要参数，如牵伸倍数及其分配、握持距和喂入品的定量等，对牵伸过程中纤维能否有规则地运动有着极大的影响。而且，它们之间可以互相调节和制约，以达到保证纤维规则运动的最优条件。
" E- v1 ?: w2 C" x5 w, V: X$ r: M1.牵伸倍数
由牵伸理论可知，牵伸的附加不匀与牵伸倍数之间存在正比于（E-1）的关系，即牵伸倍数越大，附加不匀就越大。
在细纱工序的牵伸分配设计中，由于前区具有较强的控制浮游纤维运动的能力，而且被控纱条截面中纤维数量少，因而，前区的牵伸倍数变化与对纤维控制能力较差的后区相比，对成纱不匀的影响也就小些。因此，牵伸分配着重讨论后区牵伸倍数的大小与纱条不匀的关系。
后区牵伸倍数与条干均匀度的关系如下图所示。图中Ⅰ代表第一类工艺，即保持较小的后区牵伸倍数，主要发挥前区的牵伸能力；Ⅱ代表第二类工艺，即采用增大后区牵伸倍数以达到提高总牵伸能力的目的。目前，生产中大多数采用第一类工艺，后区牵伸倍数在纺机织用纱时为1.25～1.50倍，在纺针织用纱时为1.02～1.15倍。此工艺不仅条干好，而且因后区隔距可以稍大，故当后区牵伸倍数在较小范围内变动时，隔距可不作调整。第二类工艺（V形牵伸除外）一般较少应用，若要采用，后区牵伸倍数以在2.5倍以下为宜，同时后区隔距要根据纤维长度的变化及时调整。

后区牵伸倍数与不匀率的关系

在实际生产中，采用较小的后牵伸倍数，使喂入前区半制品的条干均匀度改善，同时半制品紧密度也好，两者都有利于牵伸区中胶圈对纤维运动的控制。当细纱后区牵伸倍数增大时，细纱不匀率的数值急剧增加，细纱中长片段的不匀率明显恶化。
2.喂入粗纱线密度
% C$ c3 N8 F% r$ w假设纺出细纱线密度不变，则喂入粗纱线密度越大，所需牵伸倍数和附加不匀也越大，这时成纱条干CV值就会增加。
* z# s& F" X0 H5 t8 g6 A- s% j3.细纱线密度
细纱线密度（x）与成纱条干不匀率（y）的关系可用下式表示。

式中：a、b——由实验确定的相关方程的常数项和系数。
6 i2 Y8 U9 e( }" ?) Q" V3 E4.牵伸分配
/ P" ]  {% I0 f$ Z/ v在实际生产中，大牵伸细纱机在改进前区机构和增强胶圈控制作用的条件下，后区牵伸选第一类工艺是合适的。这是因为后牵伸倍数小时，牵伸力大，牵伸力的不匀率较小；同时，可适当利用粗纱捻回，增大牵伸内摩擦场。这样既有利于后区纤维的运动，又有利于前区纤维运动，充分发挥前区胶圈对纤维运动的控制作用，从而达到改善成纱均匀度的目的。
当喂入粗纱纤维整齐度好、条干均匀、结构均匀时，可采用第二类工艺，但后区隔距必须与纤维长度相适应，一般为纤维平均长度（棉纤维为品质长度）加2～4mm，中、后罗拉压力要相应加重，后区牵伸倍数要提高到2～2.5倍。但当后区牵伸倍数超过2.5倍时，成纱在0.8～1m片段周期波显著增高。因此，采用第二类工艺，后区牵伸倍数还是以偏小掌握为宜，这样才能使成纱均匀度保持一定的水平。
细纱工艺中，用缩小后区牵伸倍数以降低条干不匀率已成为一些厂的经验。针织用纱强调用较小的后区牵伸甚至用近乎单区牵伸的分配方法，已成为普遍经验；机织用纱根据一些厂的经验，在工艺条件配合适当时，也有可能进一步缩小后区牵伸倍数，并获得较小的条干不匀率。
5.罗拉握持距
7 s, A. G" z3 ^0 e罗拉握持距的确定原则，是在不损伤纤维并能保持牵伸力与握持力相平衡的条件下，以偏小掌握为宜。一般情况下，罗拉握持距大于纤维平均长度（棉纤维为品质长度）一定数值，至于大多少,应视具体情况而定。在保证牵伸力与握持力相平衡的条件下，罗拉握持距大时，因浮游动程的增加以及牵伸区中部摩擦力界强度减弱，将削弱对纤维控制的能力，特别是在简单罗拉牵伸装置中，将导致纱条均匀度的急剧恶化。在缩短浮游区长度的同时适当加重前钳口压力，有利于改善成纱条干均匀度。
7 q3 V* |8 S6 \) b+ M  s4 b8 X6.罗拉加压
工艺设计中，前、中罗拉的压力总值及其分配合理与否，也是保证条干的重要因素。罗拉加压的主要目的是对须条产生足够的握持力，使牵伸能够正常进行；前、中罗拉压力分配则是合理布置前、后钳口摩擦力界的必须条件；两者配置合理，才能促使纤维在牵伸过程中有规律地运动，以得到优良的条干。前牵伸区内自由区的大小，直接关系到对短纤维运动的控制能力，也是影响成纱条干的重要因素。
7.胶辊胶圈
（1）胶辊对成纱条干均匀度的影响：
①胶辊硬度的影响：使用软胶辊纺纱能明显地改善条干均匀度，提高成纱质量，其原因如下。
（a）软胶辊在压力作用下与罗拉所组成的握持钳口线相应增宽，且软胶辊的动摩擦系数较大，从而能够显著地增强前罗拉钳口对须条的握持性能；同时钳口线向两端延伸，造成既前冲又后移。钳口线前冲，缩小弱捻区，有利于降低细纱断头；钳口线后移，相对缩小了浮游区长度，有利于控制浮游纤维的运动，有利于改善条干均匀度。
' m& v/ q* _' ?" M（b）软胶辊具有弹性好、表面变形大、吸振能力强的特点，使钳口动态握持力保持相对稳定。软胶辊横向握持均匀，对须条的边缘纤维控制能力强，这样有利于减少纤维散头、减少飞花，也有利于条干均匀度。
由于软胶辊的使用寿命相对于硬胶辊短，因此，有些工厂综合考虑后，一般采用70°～72°的胶辊。
3 R; i, E9 L1 s- }②胶辊偏心值的影响：胶辊偏心所产生的周期波波长和波幅的相对值大小，能在乌斯特波谱图上由烟囱的位置和高度反映出来。其中，波幅的相对值大小与胶辊偏心值大小呈线性相关，如图下所示。
7 }( t5 \$ m, F" H: D& G7 ^4 d

胶辊不同偏心值与波幅相对值的关系

（2）胶圈对成纱条干均匀度的影响：胶圈也是纺纱牵伸机构的重要元件，其性能和质量与纺纱质量密切相关。选用适纺性能好的胶圈对纺纱生产尤为重要。
. i9 ^% C& w6 O& |* M, V①胶圈弹性和硬度的影响：纺纱工艺要求胶圈具有良好的弹性和适当的硬度，否则会造成钳口压力的波动剧增，从而影响成纱条干均匀度。实践证明：胶圈弹性应采用“上圈高，下圈低，外层高，内层低”的配置方法；胶圈硬度应采用“上圈软，下圈硬，外层软，内层硬”的配置方法。因为胶圈外层在牵伸过程中直接与纱条接触，在加压状况下，外层有较好的弹性和较低的硬度，可使胶圈产生一定的弹性变形，则须条表面被包围的面积越大，胶圈钳口处的密合性越好，横向摩擦力越均匀，有利于对纤维的握持，同时也有利于延长胶圈寿命。内层稍硬，可使胶圈在受压情况下不产生蠕动变形而削弱胶圈在导纱动程内的弹性和握持力；同时胶圈内层与罗拉为滚动摩擦传动，故要求有较高的硬度和耐磨性。在一对摩擦副作滑动摩擦传动时，如果对偶件的刚性和表面状态一样，则在正压力相同的情况下，容易产生滑溜，此时，纱线容易产生粗细节。因此，要求下胶圈的硬度和抗张强度比上胶圈高，才能满足牵伸特点的要求。
②胶圈尺寸的影响：胶圈尺寸对成纱条干均匀度有极大的影响，胶圈的内径应按“上圈略松，下圈偏紧”的原则掌握。胶圈内径配合过松，造成须条在牵伸过程中呈波浪形前进，起伏较剧烈，使上、下胶圈不能贴紧或打滑，削弱了对纤维的握持控制，致使条干均匀度恶化。若胶圈内径配合过紧，则胶圈运行处于绷紧状态，造成阻力大，回转不灵活，易滑溜并引起抖动、停顿，使中罗拉扭曲变形，从而造成竹节或出硬头、成纱粗节粗而短、黑板条干阴影淡而多等弊病，严重影响成纱质量。胶圈周长的选择，应保证胶圈回转灵活，并尽可能减少胶圈中凹现象，以利于控制纤维。
& S8 i1 _( T4 t③胶圈厚度的影响：胶圈厚度应按“上圈薄，下圈厚”进行搭配使用，它是决定胶圈钳口隔距的参数之一。应控制好胶圈总厚度及上、下胶圈厚度的搭配，若上、下胶圈均过薄时，胶圈在前进中会出现波浪形；若上、下胶圈均过厚时，胶圈在运行中会出现滑溜，不利于上、下圈紧贴，不能充分发挥胶圈的弹性作用，也不利于摩擦力界的均匀分布。
; }3 d# h! ?8 J# T9 c+ d$ a④胶圈宽度的影响：胶圈宽度一般比胶圈架(或上销架)窄0.75～1.00mm。若胶圈宽度太窄，则胶圈架两端边缘容易嵌入飞花，影响胶圈的正常回转;若太宽，则胶圈在运转中同胶圈架易碰撞摩擦，造成胶圈回转不灵活、打顿、胶圈架抖动等弊病。因此，胶圈宽度太窄或太宽都易造成成纱质量恶化。
  x% I6 H$ H+ M4 _! n4 }; a; Y+ }⑤胶圈表面摩擦因数的影响：胶圈表面摩擦因数是胶圈的主要特性之一，它直接影响纺纱过程的正常进行。在双胶圈牵伸过程中，胶圈外表面与纤维作滑动摩擦，内表面与罗拉和小铁辊作滚动摩擦，与胶圈销作滑动摩擦。胶圈外表面的摩擦因数尽量要小，胶圈外层动、静摩擦因数应控制在0.3～0.7。胶圈内表面必须具有足够的摩擦因数，才能使胶圈回转平稳，避免滑溜。胶圈内层动、静摩擦因数应控制在0.4～0.7。上胶圈是被动件，它与下胶圈的摩擦因数涉及摩擦传动的效率和对纤维的控制能力。上、下胶圈内、外层的摩擦因数都必须在适当范围中，才能有效地控制纤维，提高成纱条干均匀度。
⑥胶圈和纤维抗静电性能的影响：胶圈和纤维抗静电性能对纺纱是否能正常进行非常重要。在丁腈橡胶大分子结构中存在易被电场极化的腈基，能降低介电性能，其体积比电阻仅为3?5×109Ω·cm，大大低于天然橡胶的体积比电阻1014～1015Ω·cm。从纺纱工艺要求来说，丁腈橡胶的导电性能仍然很差，胶圈表面与纤维(特别是合成纤维、羊毛)摩擦的静电荷很难逸散，从而造成静电荷的积聚。在生产中既要求胶圈和纤维作用使其表面摩擦系数尽量降低，使摩擦引起的静屯荷尽量减少，又要使胶圈与纤维表面尽可能导电，使摩擦产生的电荷很快逸散，不至于积聚静电形成电位，以利于减少和避免丁腈胶圈表面积花与缠花，减少须条蓬松与纱线毛羽的产生，使纱线条干和外观均有改善。
（二）细纱牵伸机构
机械状态不良所引起的纱条不匀，其特点是具有显著的规律性，称为“机械波”。若与无明显规律的牵伸波相比，在不匀数值相近的条件下，机械波引起的不匀对产品的影响将远比牵伸波不匀造成的影响要大得多。机械波不匀不仅会引起成纱降级，而且对织物外观有极坏的影响。
6 x7 \6 t+ f. Y. U1.罗拉钳口移动
- ?* ?7 L7 y0 _  y0 m& D, l- r各列罗拉钳口不稳定，会影响纱条的均匀，尤以前罗拉最为严重。这是因为前牵伸区的牵伸倍数较大，前罗拉对纤维变速点的稳定性有很大的影响。引起罗拉钳口移动的因素有罗拉偏心（或椭圆）和弯曲、胶辊包覆材料的弹性和硬度差异以及胶辊外壳与其轴芯间配合不良等，这些因素都会使握持距发生瞬时变化。虽然钳口的移动量很小，但在前罗拉每一回转时间内对后罗拉所喂入纱条的长度而言，比率数值是较为可观的。
3 J, s0 \1 W  a2 L& N# ^; O' E5 b（1）胶辊偏心：若胶辊偏心，如下图所示，则胶辊转一转，罗拉钳口作前后往复运动（a—a′），使纺出纱条形成一段粗节、一段细节。偏心越大，a—a′越大，粗、细节越明显。
$ M6 b- K3 k5 W( a  `

牵伸钳口的波动

（2）胶辊弹性不匀：在正常罗拉加压下，如胶辊包覆物具有弹性差异，则胶辊回转时，将引起钳口处接触面宽度的变化，其结果等于罗拉握持点的前后移动。
以上两种状况还会引起相邻两锭的压力差异，这种差异随偏心回转一周而交替变换一次，同样会造成钳口处接触面积变化，最终产生条干不匀。
2.下罗拉表面速度不匀
下罗拉表面速度不匀，意味着牵伸区的牵伸倍数经常变化，从而使纱条不匀率增大。造成下罗拉表面速度不匀的主要原因有下罗拉弯曲或偏心，车头传动齿轮偏心、磨灭、啮合不良，车头传动齿轮小轴与轴承之间磨灭过多，罗拉振动等。其中，以罗拉振动对下罗拉表面速度不匀的影响最为严重。
/ g$ l+ F; `/ e/ u5 z) h

7 ~5 w: A  ]% I1 A四、温湿度
. V4 h! m6 n' U( ~- M& l) N( O温湿度调节不当或不稳定，将会引起粗纱和细纱回潮率不稳定，从而影响成纱强力并增加断头。因为纤维吸湿后横断面膨胀、延伸性增加、纤维柔软、粘附性及摩擦因数增加，纤维容易被牵伸机构控制，致使纱线均匀、纤维平行伸直度提高，从而增加纤维间的抱合力和摩擦力，这是纱线强力提高的主要因素。另外，由于纤维在回潮率增大时，绝缘性能下降、介电系数上升、纤维的电阻值下降，有利于消除纤维在纺纱过程中因摩擦而引起的静电排斥现象，从而增加纤维间的抱合力。所以，在粗纱回潮率适当偏高的情况下进行纺纱，不但能提高细纱的强力，而且能改善细纱条干和外观。经过大量的统计资料分析认为，当棉纱的纺出回潮率在7.2%以上时，纱线丰满、光滑、圆润、毛羽少、光泽较好；当回潮率在6%以下时，纱线成形松散、毛羽增多、光泽差、成纱强力也低。但是，回潮率如果太大，须条易缠胶辊和罗拉，增加纺纱中的断头，同样会使强力下降。因此，应适当提高粗纱回潮率，以使细纱车间的温湿度条件能保证在加工时纱线处于放湿状态。一般细纱回潮率要求在6%以上，车间温度为26～30℃、相对湿度在55%～60%（或65%）为宜。同时，在管理上应尽可能使车间各个区域的温湿度分布均匀，做到车间温湿度适宜而稳定。

五、改善成纱条干不匀率的措施
- o1 A8 Q& Y( a# d2 e, n（一）原料方面
, R# b% N3 a# G# s. J: w在充分掌握原棉性能的基础上，合理选配原料，特别是对原料长度、线密度差异以及短纤和有害疵点的控制，要严格执行选配规程。如在棉纺配棉时，注意粗、细两种纤维的搭配比例，有利于条干的提高。以一种较粗或较细的原棉为主体部分（60%以上），而以另一线密度的原棉为附加成分。在牵伸中，以主体线密度纤维为主流，控制其他纤维，均能纺出条干均匀的纱条。
% h7 `. Q( Z* |) j. v（二）半制品方面
提高半制品的质量，严防半制品中的周期波及潜在不匀的存在。除此之外，提高半制品中纤维的分离度和伸直平行度，以及在细纱牵伸过程中使纤维呈规律性地运动也是至关重要的。
（三）工艺及机械方面
合理进行工艺设计，充分发挥各牵伸机件对纤维运动的控制能力，使纤维在牵伸过程中有规律地运动，以减小“牵伸波”。对细纱机来说，尤为重要。
细纱牵伸，特别是前区牵伸工艺配置不当造成的影响，直接反映为成纱短片段的条干不匀。由于细纱是纺纱过程的最后一道工序，且牵倍数较高，而牵伸过程中纱条的纤维数量又少，因此工艺参数与成纱不匀关系密切。
# Z; h  d% o' O4 m8 J- K) s- ~在细纱牵伸的各项工艺参数中，前区主要为浮游区长度、胶圈开口；后区主要为牵伸倍数、粗纱捻系数、罗拉握持距等。
- @1 ]: {- j4 S9 D9 Y9 m+ @" B# w% x在细纱前牵伸区，适当缩小浮游区长度、减少浮游纤维量、加强对纤维的控制，均可改善条干不匀。此外，当前钳口握持力能适应，胶圈中部摩擦力界又较强，并可承受粗纱较大张力时，缩小胶圈钳口的开口，可改善条干不匀。细纱后区牵伸工艺配置不当产生的牵伸波虽不在细纱上反映出短片段的不匀，但由于喂入前区须条的条件不同，对细纱条干不匀仍有不可忽视的影响。
. U/ M% M$ d1 J& C* I适当增加粗纱紧密度，削弱牵伸过程中纤维扩散程度，防止粗纱牵伸时在弱环处分裂，并进一步发挥胶圈牵伸作用，可减少细节的产生。但是，若粗纱紧密度过大，则会因粗节多而使条干水平下降。
在细纱的前或后区加装压力棒，以加强对纤维运动的控制，可以有效地改善成纱的条干指标。
4 {5 ]9 K. S* b' _提高纺纱机械的设计合理性及制造精密度，特别是牵伸部件的精密度，加强机械的维修保全、保养工作，确保设备状态良好，均可减少“机械波”。在机械方面，任何机件的不良均会引起条干恶化。另外，胶圈质量、集合器使用是否得当、摇架状态等都很重要。
采用小套差或零套差的胶辊，减少胶辊偏心，减少钳口移动，都可提高成纱条干水平。
! g* k8 s$ ^7 `* n2 B总而言之，条干均匀度的提高，是多方面工作的综合反映，必须在科学管理技术的指导下，充分发动职工，形成以其为基础的质量控制体系，方能收到良好的效果。