热定形之加热系统
在假捻变形加工过程中,热定形由加热和冷却过程组成,是生产高质量、结构均匀纱线最重要、最基本的条件。
一、加热系统
假捻变形加工的加热系统应具备以下基本要求[30]:
(1)可靠性高;
(2)在变形加工速度范围内要有足够的加热能力;
(3)加热器表面的温度要保持稳定,不随耗热量变化;
(4)加热器之间保持温度均匀、一致;
(5)全机参数共同设置;
(6)简单而有效的温度控制系统;
(7)适用于传统变形加工及拉伸变形加工工艺;
(8)运行成本低。
热定形最重要的参数是纱线温度,纱线温度由加热器温度以及纱线通过加热区的速度确定。在过去几十年中,变形加工速度大大提高,加热器的设计随之发生变化,即纱线经过的加热区长度增长。不同锭位的加热器温度稍有变化就会导致纱线性能发生很大变化,尤其是对纱线.的上染率影响更大。纱线在变形加工中所产生的性能变化,一直要到织物整理阶段才会显现,因此,在变形加工过程中采用了昂贵的电子温度控制系统,使温度变化保持在±1℃范围内。
加热器主要有两种类型,即接触式和非接触式。一级热箱一般采用接触式加热器。在1990年的ITMA展上,TeijinSeiki首先展出了非接触式高温一级加热器。此后,Barmag、ICBT、Murata、RPR和Guidici先后对这种加热器的加工技术和加热效率进行了改进,并获得很快发展。
热板或热管式的直接接触式加热器””在变形纱机中已经使用多年,并有多家制造商提供此类加热器。加热器可采用多种加热方法,如直接电加热、热空气加热以及热媒蒸汽加热。接触式加热器具有可靠性好、操作简便等优点,但不适用于高速变形纱机。一级接触式加热器通常采用液体媒介,并在气相条件下工作。在加热器基部有电加热单元,该电加热单元通过热电
由于蒸汽加热器的工作温度相对较低(110—235℃),因此,传热效率较低。这意味着随着机器的加工速度增加,要使纱线获得足够的热量,加热器的长度必须加长。当机器的加工速度为900m/min时,加热器所需的最短长度为2.5m;加工速度较低时,2m的加热器长度就足够了。这对机器设计者增加了压力,机器结构也随之变得很笨重,而且需要很大的安装面积和安装高度。机器尺寸越大,操作越困难。
在变形加工过程中,预取向丝表面的纺丝油剂会积聚在加热器表面,因此接触式加热器很容易变脏。当这些油剂沉积在加热器表面后,加热器向丝条的传热效率降低,同时也会增加丝条断头率。
由于摩擦作用,采用接触式加热器会增加加捻区的纱线张力。例如,加工167dtex的丝条时,加工速度每增加100m/min,纱线张力就增加约3.92cN。摩擦作用也会对纱线加捻造成一定的阻碍作用,这意味着用接触式加热器时,丝条膨松性会受到一定的限制。所有以上原因使得接触式加热器不适用于高速变形加工。