摘要：对Rieter公司生产的Comforspin纺纱设备以及Suessen公司生产的Fiomax特色Elite纺纱设备为代表的紧密纺纱设备的成纱机理做了初步研究，并与传统环锭纺纱的成纱机理做了比较，得到了紧密纺纱设备能够使纱线毛羽降低、纱线强力提高、细纱断头降低的机理。首先紧密纺纱能使边缘纤维向中央收拢捻入纱中；其次紧密纺纱装置的凝聚作用使横向加捻三角区减小，增加成纱强力；最后紧密纺纱装置的输出钳口配置能使纵向加捻三角区减小，使细纱断头降低。
关键词：紧密纺纱；环锭纺纱；成纱机理

1 导言
紧密纺纱是近几年发展起来的利用多种形式的纱线凝聚区使加捻三角区减小或消除的纺纱技术。是优化纱线结构的重要有效的纺纱装置。这些装置利用钳口位置的改变，并辅以各种凝聚作用，使纱线在形成过程中的加捻三角区尽量减小或消失。另外还可以减少纱线形成时由于位置不同而形成的张力差异，从而提高纱线强力、均匀度和减少毛羽。这种纱线完全可以进行单纱织造，有利于轻薄均匀的高档织物的开发。
目前所生产的紧密纺纱系统有Rieter公司生产的Comforspin纺纱设备，现已从COMl发展到COM4型。Suessen公司生产的Fiomax特色Elite纺纱设备，有分别适合长短纤维的El型和E2型。还有MAL公司生产的Oifil纺纱设备以及Zinser公司生产的air-com-tex 700纺纱设备。其中在Comforspin纺纱设备和Elite纺纱设备中，是由多孔滚筒或网格胶圈表面由于负压造成的凝聚区对纤维进行凝聚，从而减小加捻三角区。而Oifil纺纱设备以及air-com-tex 700纺纱设备则采用胶圈在受负压作用的中空体上转动，形成凝聚区使纤维凝聚。以下就针对Comforspin和Elite两种紧密纺纱设备的机理作初步探讨。

2 传统环锭纺纱成纱机理
从图l a的传统环锭细纱机工艺过程可见，在传统环锭纺纱成纱过程中，由于罗拉座倾角与出纱方向不同，加捻三角区存在且长度较长（a＋A），（图l b）传统环锭纺纱由于加捻三角区较大，而加捻三角区强力最低(无捻)，纺纱段的纺纱张力又波动最大，因此大部分的细纱断头发生在加捻三角区内，造成细纱断头居高不下。而纺纱张力的大小与波动范围又与细纱机车速有关，因此这也限制了车速的提高。
由图1 c可见，传统环锭纺纱输出的须条非常松散，横向宽度较宽，一些边缘纤维头端先伸出牵伸区，形成漂浮纤维头端。这些纤维在成纱过程中由于纱线回转的离心力而不容易向纱条中心靠拢，从而形成纱线毛羽。车速越高，离心力越大，因此也限制了车速的提高。

图1 传统环锭纺纱的成纱机理

3 Comforspin纺纱系统的成纱机理
Rieter公司生产的Comforspin纺纱系统是将传统环锭细纱机的牵伸机构稍加改装而成的。如图2 a所示，它的前下罗拉被一个直径较大的孔眼滚筒所代替。滚筒内安装有固定斜管抽吸系统，使滚筒内产生一定负压用来使纤维凝聚。孔眼滚筒与第一上皮辊组成了牵伸区的前罗拉。纤维从孔眼滚筒与第一上皮辊组成的前钳口输出后，被稳定地吸附在孔眼滚筒表面，并随孔眼滚筒向外移动到第二上皮辊与孔眼滚筒组成的输出钳口。在输出钳口和前钳口之间由于孔眼滚筒中的斜管的作用，使气流产生缩合作用，须条中的纤维在此缩合吸力的作用下向中间收拢，这种收拢使纤维被有效地约束，须条的宽度逐渐变窄，到达输出钳口时，纤维一离开钳口即形成纱线，输出纱线方向与第二上皮辊及孔眼滚筒的圆周均相切，因此加捻三角区变得很小。边缘纤维也由于负压作用很容易捻合到纱条中。

图2 Comforspin纺纱系统的成纱机理

从图2 b可见，由于第二上罗拉作为输出罗拉，须条被输出钳口后立即捻合，须条对输出罗拉的包围角α＝o，相应加捻三角区长度比相同宽度须条的三角区长度减小了a，这种输出方法即使没有凝聚作用，纱线各项性能也会提高，特别是由于纵向加捻三角区长度变短，此处须条强力提高，断头率自会降低。其效果相当于改变了罗拉座的倾斜角度。
二个上罗拉之间由于凝聚作用已由宽度B收拢到B′（图2 c），使加捻三角区横向宽度减小，三角区宽度的减小使边缘纤维与中央纤维之间的张力差异减小(θi差异减小)，因此纤维几乎没有内外转移，纤维之间的应力差异很小，这样成纱中的纤维强力利用率则大的多，成纱强力也就大的多。
在吸管吸力的作用下使边缘纤维向中间收拢，而成纱回转的离心力也不会传递到凝聚区，边缘纤维被有效地捻入须条中，成纱毛羽显著降低。
4 Elite纺纱系统的成纱机理
Sussen公司生产的Elite细纱机是在该公司传统环锭Fiomax细纱机的前罗拉出口处加装一组合件（图3a）。包括输出罗拉l、网眼胶圈2和异型斜槽吸管3。输出罗拉由前罗拉4通过小齿轮5传动，网眼胶圈则由输出罗拉靠摩擦传动。异型截面吸管内部处于负压状态，吸管上部每个纺纱位置上开一个狭槽，狭槽长度与凝聚区长度相适应，并在横向倾斜一定角度。而凝聚区长度等于前钳口与输出罗拉和网眼胶圈钳口之间的须条长度。当须条离开前钳口时，须条受真空作用吸附在孔眼胶圈表面，并凝聚在吸管狭槽部位，向输出钳口前进。与Comforspin相同，须条在输出前钳口后立即成纱，加捻三角区非常小。

图3 Elite纺纱系统的成纱机理

由于须条先经凝聚区的凝聚作用，且输出后立即成纱（图3 b），所以与Comforspin的成纱原理相同，纱线毛羽减少及纱线强力提高。但Elite纺纱与Comforspin还是有区别的。例如Elite纺纱在凝聚区内，由于吸管斜槽与须条行进方向呈一定夹角，使须条在前进过程中产生横向运动（图3c），在摩擦力的作用下，须条产生滚动，从而把边缘纤维卷进须条内部，到达输出钳口时，已不存在边缘纤维，因此成纱时就不会产生毛羽。
由于须条在凝聚过程中还有滚动，使凝聚效果更好，输出须条的宽度更小，因此与Elite与Comforspin相比其毛羽降低程度更大，纱线强力更高。图4为传统环锭纺纱与Elite纺纱的输出须条加捻三角区处的图片，可以清楚的看到紧密纺纱的效果。
Elite纺纱机中的紧密纺纱装置是单独设置的，不用改变原先的纺纱机结构，只需在原来机台上将紧密纺纱装置安装上即可，因此适用于任何机型。而Comforspin则需要重新改造前下罗拉，因此设计与安装难度较大。

5 结语
紧密型纺纱机虽然机构各不相同，但其原理基本相同。要实现紧密纺纱其机构必须有以下几个方面的作用：
（1）使边缘纤维向中央收拢，以减少毛羽。目前的紧密纺纱装置均为空气动力集束法，Comforspin利用网眼滚筒内的吸管制造负压，而Elite则采用网眼胶圈内的异型截面吸管来实现。
（2）使横向加捻三角区减小。加捻三角区的减小有横向和纵向两种。横向加捻三角区的减小靠须条宽度的减小来实现，一方面加捻三角区减小使须条宽度变小，边缘纤维减少；另一方面加捻三角区减小使成纱内纤维受力均匀，提高纤维强力利用率，使纱线强力增加。
（3）使纵向加捻三角区减小。纵向加捻三角区的减小靠减小输出纱线与输出下罗拉的包围角α来实现。以上两种紧密纺纱装置均能使此包围角为零，增加了加捻三角区的强力，从而减少了细纱断头。
有了以上几个基本的作用即可进行紧密纺纱。因此，紧密纺纱的研究方向应该是在保证实现以上基本作用的基础上使结构尽可能简单化，成本低，易安装。