第五章 短纤维后加工设备

拉伸速度太低，拉伸取向效果差，纤维 强度不高，所以一是要设定拉伸速度的最 佳值，二是拉伸速度要始终恒定。为此通 常采用长边轴传动方式和提高电气控制元 件的精度，来控制各台牵伸机的速度恒定， 确保拉伸点的固定。
第二节
卷曲、切断和打包机
一、卷曲机 ⒈卷曲的目的和方式 化纤短纤通常与棉、毛或其他化纤混纺， 以织成各种织物。棉纤维外形有天然卷取， 羊毛的表面则成鳞片状，并具有天然卷取。 而涤纶等化纤表面光滑、外观为圆柱形，
⑶采用橡胶压辊和增加拉伸辊数目 丝束通过牵伸机上牵伸辊时，纤维与金属 辊表面存在打滑现象。由滑动摩擦引起纤维的 温度升高，影响拉伸点位置的变化。故在牵伸 机上采用橡胶压辊和增加牵伸辊数。一般五辊 牵伸机打滑系数为7％～10％，而七辊牵伸机 打滑系数仅为3％，有利于控制拉伸点和拉伸 倍数。 ⑷采用长边轴传动和提高电气控制精度 在拉伸过程中，纤维的形变是一个松弛过 程，需要一定的时间，拉伸速度太快，形变来 不及发展，造成纤维内应力增加；
⒈沟轮式切断机 丝束通过牵引辊 喂入切断机，并由一 对沟轮将丝束夹住。 沟轮上开有许多沟槽， 在两沟轮转动的垂直 平面上有一回转刀盘， 在刀盘上装有数把切 断刀。随着刀盘的回
转，切断刀正好从沟 槽中通过，将丝束切
断。切断后的纤维顺 着沟轮下的喇叭口落 入风管被吸走。
⑴牵引辊 作用是夹紧丝束、并将其送入切断机内。 主动牵引辊是一金属辊，表面镀硬铬；被 动牵引辊则表面包覆橡胶，依靠气缸压力 夹紧丝束，使其在拉紧状态下喂入沟轮。 ⑵沟轮 起着夹紧丝束的作用。由轮辐和外圈组 成，外圈材料为铸钢基体，表面包覆丁腈 橡胶，以增加其握持力。外圈上开有等分 沟槽，常用槽数有45、60、64、69四种， 以适应切断不同长度的纤维时选用。
⒊蒸汽预热箱 经过拉伸后的丝束，弹性模量E很大，不 利于丝束的卷曲，即使卷曲也不稳固；又因 丝束含湿低，卷曲不充分，因此在丝束进入 卷曲机前必须先经蒸汽预热箱给湿预热，以 降低丝片的弹性模量和提高其湿度。
二、切断机 涤纶等短纤维通常是与棉、羊毛以及 其他化学纤维混纺的，根据所纺纤维品种 长度的不同，要将涤纶丝束切断成相应的 长度。 棉型短纤维切断长度为38㎜，并要求 均匀度好。中长纤维用来与粘胶短纤维或 与其他纤维混纺，切断长度为51～76㎜。 毛型短纤维则要求纤维较长，用于粗梳毛 纺的切断长度为64～76㎜，用于精梳毛纺 的切断长度为89～114㎜。
第一次卷曲波纹很 细密，它是卷曲丝 束的基本形态。
第二次卷曲：已发生弯折的丝束从11㎜处再 前进时，由于两辊面之间空隙更增大，使得丝片 不能挺直沿水平线前进，而是在前方丝片压力下 弯到一个辊面上并贴在其上前进。在贴辊面走了 一段之后，两辊面之间间隙更大。由于前方丝片 的阻力，迫使丝片弯曲去填满空间，这种弯曲也 是顶住一个辊面，中间向另一个辊面弯曲，在 11～25㎜范围内发 生第二次弯曲。第 一次弯曲时单丝在 弯折，而第二次弯 曲时则是弯折丝片。
长边轴传动的缺点：长边轴的动力传递 结构复杂，占地面积较大，且不易改变各 道拉伸的工艺参数。 长边轴传动的机台有一、二、三、四道 拉伸机、紧张热定型及上油机。联合机的 运转速度由第三道牵伸机辊筒表面线速度 代表（m/min）。
联合机的加工能力是指成品纤维的总 （特）数。
二、牵伸机 短纤维和长丝一样，纺丝成形得到的初 生纤维需在恒温恒湿的条件下存放一段时 间，然后再集束浸渍以施加有一定的预张 力后进行拉伸。 短纤维是采用集中拉伸，即把几十万根 单丝集中成粗丝束，在牵伸机上以50～ 300m/min的线速度拉伸成一定细度和均匀 度的纤维，从而获得足够的强度和合适的 伸度，以适应后加工的要求。
第一次卷曲：上下卷曲轮夹持丝束向卷曲 箱内推进，此时丝片的下面一边W点紧靠下 辊面，前方则已受阻不能挺直前进，但后方 丝束继续进入箱内，而丝片上方与上辊面间 已有一定的空隙，丝片凸向上辊面开始弯曲， 直到V点碰住为 止。这是弯曲的初步 形成，弯折长度为 1㎜左右。
随着丝片不断前进，两辊面距离逐渐增大，V、 W两点各自紧靠上下辊面前进，当进到位置b时， V点仍与上辊面紧贴，但下边与下辊面也有一定 的空隙，于是下边的U点开始弯曲，凸向下辊面， 直到碰住为止。一上一下形成一个弯折波。当丝 片进到位置c、d时，丝片再发生弯折。这样在两 卷曲轮夹持点前进方向8～11㎜距离内完成了第 一次卷曲。
⑶压辊 压辊系铸造结构，外包丁腈橡胶或聚氨酯橡 胶，以提高对丝束的握持力，减少打滑现象。 压辊安排方式有两种：上压辊和下压辊。上 压辊依靠丝束的张力或气缸的压力使压辊压在牵 伸辊上。下压辊两端两只气缸压力由下向上紧紧 地压住牵伸辊，压紧力可调。 ⑷浸渍辊 在第一台牵伸机和第二台牵伸机上分别有一 浸渍辊，浸在水浴槽中，第一台牵伸机的浸渍辊
内可通冷却水，作用是控制丝束的拉伸点，防止 因拉伸潜热的作用使拉伸点前移，从而达到稳定 拉伸的效果。
⑸缠辊自停装置 工作原理是利用空电变换器将压缩空气 讯号转为电讯号。 ⒉拉伸点的控制 纤维在拉伸过程中通常把出现细颈的位 置称为拉伸点。为了获得线密度和其他物 理机械性能均匀的纤维，拉伸点位置必须 稳定。如果拉伸点位置移动，则会出现拉 伸不足或毛丝，造成纤维粗细不一，染色 不均。 由拉伸机理可知，拉伸点的位置与拉伸 温度、拉伸倍数、拉伸速度和拉伸张力等
第三次卷曲：已形成两次卷曲的弯折丝片， 从25㎜处再往前进，由于两卷曲轮间的间距继续 增大，而且这增大远比以前更为剧烈，丝束的既 成形状已不再能填满新的空间了。而前方丝束 的阻力和后方丝束的推力仍迫使丝束改变自己 的形状来填满这些空间，这就发生了第三次弯曲， 此弯曲一般发生在卷曲刀刀口处。继续再往前进， 则因空隙不再增加， 丝束就以基本不 变的形态在两卷 曲刀的刀面上逐 渐向前滑移。
第五章 短纤维后加工设备
第一节 短纤维后加工联合机 与牵伸机
一、短纤维后加工联合机 ⒈联合机的组成 短纤维在纺丝成形后，必须经过一系列 后处理才能成为优良的纺织纤维。短纤维 后加工的工艺路线和设备都与长丝截然不 同，它是将几十万甚至几百万根单丝集合 成一股相当粗的丝束，然后在数台牵伸机 之间进行拉伸，以及进行其他的后处理。 短纤维采用这种集束拉伸的优点是机台效 率高，大大减少机器台数和操作人员，减 少占地面积，并提高了劳动生产率。
沟轮式切断机切断丝束带有冲击性，丝 束总线密度越高，冲击性越强烈。有刀角 的刀具虽可减少冲击，但丝束和刀刃之间 相对滑动，刀刃易发热，降低了刀具的耐 磨性，影响刀具的使用寿命。由于刀具对 丝束的冲击和刀具的 迅速变钝，使纤维的 切断长度偏差增大。
转轮式切断机有一大直径的刀盘和一个与其 保持一定距离的压轮。刀盘上径向安装众多刀片， 刀片的刀刃向外，刀刃间的距离即为纤维的切断 长度。工作时，进入切断机的丝束预先经过张力 装置，以均匀的丝束张力连续地绕在刀盘外周， 丝束层越绕越厚，当厚度大于刀盘和压轮之间的 间隙时，压轮把丝束压向刀刃，绕在刀盘上的内 层丝束就被刀刃割 断，切断后的短纤 维从刀盘中引出， 切断速度最高达 260m/min。
除了因纤维品种和具体条件的不同，后 加工的工艺流程和设备基本上都相同。以 高强低伸型涤纶短纤维为例，其工艺流程 如下：
短纤维后加工联合机是由集束架、牵伸机、 紧张热定型机、卷曲机、松弛热定型机、切断 机和打包机等单元组成。
紧张热定型机
松ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ热定型机
圆网松弛热定型机
⒉联合机的传动 联合机（的设计）应能满足下列要求： ⑴前后道机器应能同步运转； 例：牵伸机组各机器间往往用长边轴传动， 各机器可准确地达到同步运转的要求。 ⑵便于操作与维修； ⑶应有很高的可靠性。 联合机是高产的连续生产线，只要一处出 了故障不能及时排除，便可造成全线停产，造 成重大的经济损失。
⑵装设加热器 第一级拉伸温度控制在Tg以上，温度过高过 低都会影响拉伸点。为了稳定拉伸点，一般在第 一、第二台牵伸机之间设有水浴或油浴加热器， 使纤维内部形成一稳定的温度梯度。当纤维的实 际温度上升至所对应的屈服应力时则出现细颈。 此外，纤维在拉伸过程中会放出大量的热能，若 没有合适的加热介质将发出的热量及时地扩散出 去，则会因温度的变化，导致纤维的应力随之变 化，拉伸点产生移动。所以，装设加热器是控制 拉伸点的有效方法。
三、打包机
打包机的作用是将松散的纤维打成一定重量、一
定体积的包装。 机械传动打包机国际上早已淘汰，我国也基本不 再生产。目前广泛采用的多为双箱液压打包机，由三 个部分组成，即：打包称量机、皮带输送机和打包主 机。 切断后的短纤维由皮带夹送到打包机顶部，再落 入称量斗分批称量。称量后的纤维送入料仓进行预压 （即将纤维分层压紧），预压的次数和称量数相同。 当纤维达到一定量后提起箱体，并将箱体绕中心轴旋 转1800至主压头下。落箱后，在主压油缸作用下，纤 维被进一步强制压紧至所需大小的体积，用铁丝捆紧， 卸压后由推包汽缸顶出捆紧的纤维包。
长边轴传动是用一台电机带动一根长轴 经圆锥齿轮减速箱及多档齿轮减速箱（又 称排档箱）等传递到各台牵伸机等，以达 到同步传动。
长边轴传动的优点： ⑴传动平稳可靠，可以低速起动； ⑵在低速运转或正常运转时都能使各道牵 伸机同步，从而保证拉伸倍数的稳定； ⑶由于长边轴传动能在低速运行，因此便 于生头和除去毛 丝，操作方便。
该法是将丝束推 进填塞箱（卷曲 箱）内，在丝束 出口处用反压顶 住，强迫纤维弯
折，形成二维空 间的平面卷曲。
⒉卷曲的原理 纤维在卷曲箱内的卷曲机理可以用受压 杆的弯曲理论来解释。
一根长为L的细杆，一端A固定，另一端B 受外力P的压缩作用，因而发生弯曲。丝束就 好像一根细杆，两卷曲轮夹持丝束的点可看作 为固定端A，而气动压力阻止丝束走出卷曲箱， 因而对丝束产生的阻力则可看成外力P作用于 B端。丝束在卷曲箱内卷曲过程可分为三步。
⑵牵伸辊部件 一台牵伸机通常由五个或七个牵伸辊组成 一组，它们直径相同，依靠两台牵伸机的速 度差来完成丝束的拉伸，因此提高牵伸辊对 丝束的握持力、防止打滑、保证拉伸倍数的 稳定是至关重要的。为此，丝束在进入牵伸