汪军 黄秀宝(东华大学)
0 引言
转杯纺纱是新型纺纱中技术较成熟、应用面较广的一种，特别是近十年来发展尤为迅速。早期的转杯纱通常是粗号棉纱，而近来转杯纱产品向中细号纱和花式纱方向发展，以期能够进入针织和装饰应用领域。
转杯纺纺制竹节纱的研究开发最早是在欧美等国家进行。期间有一些专利和论文发表，但至今也只有瑞士Amsler-Iro Zurich公司推出的纺制竹节纱的GOE装置才算是真正走向了市场，但是价格昂贵，且不能与国产机器配套。国内的研究工作始于80年代末，东华大学(原中国纺织大学)最早进行了探索，并持续了10多年，取得了一定的进展。另外，一些厂家也进行了积极的探索。从所纺制的花式纱来看，大致有竹节纱、包芯纱、多组分纱等等，其中尤以竹节纱为主。
我们的目标是研制出能够与国产转杯纺纱设备配套，纺出独具特色的转杯竹节纱的装置，并对转杯纺纺制竹节纱的机理及工艺进行研究。
1基本原理
一般来讲，竹节纱可以通过在生产过程中改变牵伸倍数或增添附加纤维来纺制。分析转杯纺纱工艺流程，可以有四种基本方案来改变牵伸倍数或添加附加纤维，从而实现纺制转杯竹节纱：①改变喂给罗拉速度；②改变引纱罗拉速度；③同时改变喂给罗拉和引纱罗拉速度；④在输送通道或分梳辊的适当位置添置附加喂入纤维机构。四种方案中：方案①是通过改变喂人量来改变牵伸倍数；方案②是改变输出速度，会出现纱线捻度变化，强力不均匀等问题，影响纱线质量；方案③是前面两者的结合，理论上应该比较好，但需要有方案①和②的实践基础；方案④需要添置附加喂人机构，比较复杂，目前也不易研究开发。因此，我们选用方案①来实现纺制转杯竹节纱，其基本原理是精确地控制喂给罗拉的动态速率增量，以产生纤维喂人量的高速可控变化，从而实现可控的转杯纱花式结构．即竹节纱。
2工艺理论研究
转杯竹节纱的最基本参数有以下四个：基纱号数、粗节倍数、竹节长度和竹节间隔，如图1所示。
粗节倍数是指粗节相对于基纱(细节)的倍数。粗节倍数和最短竹节长度是转杯竹节纱基本参数理论研究中的两个主要方面。
2．1粗节倍数的研究
由于转杯纺纺制竹节纱仍然处于研究发展阶段，其工艺理论也很少有人研究。关于粗节倍数的估算还未见任何报导，但是根据实践经验，在同样纺纱工艺条件下，如突然增加喂给量，捻度传递长度也会缩短。当突然增加的喂给量达到一定值时，捻度传递长度将缩短到难以维持正常纺纱的状态，此时即可认为在该工艺条件下，竹节已达最大粗度。因此可以通过对捻度传递长度的研究来估算粗节倍数。
捻度传递长度(Peripheral Twist Extent，简称P．T．E)对转杯纺的纺纱稳定性至关重要。纺杯对纱条施加的捻度和假捻盘对纱条施加的假捻捻度向凝聚槽内传递，使凝聚槽剥离点后方的凝聚须条上产生了一段有捻纱段，这一纱段长度称为捻度传递长度。
在捻度传递长度的实验研究方面前人做了不少工作，但在系统的理论研究方面国内外还未见报道。这是因为捻度传递长度涉及的因素太多，假捻盘规格，纺杯规格和转速，纱线的捻系数、线密度、纤维性能、纤维与假捻盘摩擦面及与纺杯凝聚槽摩擦面的摩擦因数等等均会对捻度传递长度有影响。我们将纱线在假捻盘上的运动和受力、假捻盘与纺杯之间的自由纱段的张力以及纺杯凝聚槽内须条的运动和受力这几方面作为一个系统整体研究，得到了求解捻度传递长度的微分方程组，并得到了捻度传递长度与纺纱线密度之间的关系，在实验室纺纱基纱为36 tex以下时，纺制粗节倍数为4倍～5倍的转杯竹节纱是没有问题的。
2．2最短竹节长度研究
由于转杯纺纱的特性，转杯竹节纱的最短竹节有一个极限值。前人根据图解法曾得到这样的结论：在喂给罗拉速度不变，改变引纱罗拉的情况下，当引纱罗拉反转或停止时，转杯竹节纱的最短竹节长度是纺杯的周长。根据转杯纺并合和凝聚的机理，我们得到了转杯竹节纱最短竹节长度大于纺杯周长，且竹节长度与粗节倍数有内在的关系。
3实验及测试结果
3．1纺纱工艺参数
在实验室，转杯纺纺制竹节纱的装置与单头转杯纺纱机配套进行试纺实验。转杯纺的主要工艺参数有纺杯速度、纺杯直径、假捻盘规格、分梳辊规格及速度、喂给罗拉及引纱罗拉速度等等，竹节纱还另外有粗节倍数、竹节长度及竹节问隔等。我们对不同的纺杯速度、纺杯直径、纺纱号数进行多方案试纺。
纺纱基本参数：
纺纱号数：基纱32．4 tex
棉条定量：12 g／5 m×2
纺杯直径：66 mm
纺杯速度：28 000 r／min
分梳辊规格：OS21型锯齿辊
分梳辊转速：6900 r／min
假捻盘规格：D17 mm×2 mm
捻系数：450(选用此捻系数时，已经考虑了加捻效率的问题)
经计算喂给罗拉的转速nw=3 r／min
则丝杆转速ns=48 r／min(纺竹节纱时，提高丝杆速度)
3．2竹节纱的特征参数
竹节纱的特征参数主要有粗节倍数和最短竹节长度。
粗节的倍数实际是丝杆高低速之比，本实验机的最大粗节倍数为4倍左右。另外通过改变电机运行速度可改变粗节倍数，本实验另外设置的粗节倍数为3倍和2倍左右。
根据研究，竹节的最短长度与纺杯的周长及粗节倍数有关，其值可根据公式(1)计算：
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