第一節 紡紗基本原理及過程

紡紗學是一門應用科學，它有很強的實踐性，要掌握它不僅要學習理論知識，還要到生產中去實踐領會。紡紗學具有與生產實踐相結合的完整的基本理論體系。

紡紗作為一門工程技術，其加工對象是纖維集合體，而纖維集合體的各項特性，往往差異很大，且常因周圍環境條件（如空氣溫濕度等）等變化而改變，故紡紗工程必須使用機械、氣流、化學等手段以及最新發展的各種技術，將離散的纖維原料加工成具備足夠強力和外觀特性的連續細縷（紗線），以滿足下游織造生產的需要。

紡紗實質上是使纖維由雜亂無章的狀態變為按縱向有序排列的加工過程。紡紗之前，纖維原料經過初步加工去除了大部分雜質，但纖維的排列仍是雜亂無章的。每根纖維本身既不伸直也沒有一定方向，所以紡紗都是要經過開松、梳理、牽伸、加捻等基本過程的。

一、紡紗基本原理

紡紗加工中，需要先把纖維原料中原有的局部橫向聯系徹底破除（這個過程叫作“松解”），并牢固建立首尾銜接的縱向聯系（這個過程叫作“集合”），松解是集合的基礎和前提。

在現代技術水平下，松解和集合還不能一次完成，要分為開松、梳理、牽伸、加捻四步進行，如圖1-1所示（見動畫1-1）。

圖1-1 紡紗的基本過程

開松是把纖維團扯散成小束的加工過程。開松使纖維橫向聯系的規模縮小，大塊（團）的纖維集合體變為小塊（束），為以后進一步松解到單纖維狀態提供條件。

梳理是近代松解技術，是采用梳理機的機件上包覆的密集的梳針對纖維進行梳理，把纖維小塊（束）進一步分解成單纖維。此時，各根纖維間的橫向聯系基本被破除，但纖維大多呈屈曲彎鉤狀，各纖維之間因相互勾結而仍具有一定的橫向聯系。

梳理后，分解的纖維形成網狀，可以收攏成細長條子，逐步達到纖維的縱向順序排列，但這些纖維的伸直平行程度還是遠遠不夠的。牽伸是把梳理后的條子抽長拉細，使其中的屈曲纖維逐步伸直，彎鉤逐步消除，同時使條子獲得所需粗細的加工過程。這樣殘留的橫向聯系才有可能被徹底解除，并沿軸向取向，為建立有規律的首尾銜接關系創造條件。

加捻是利用回轉運動，把牽伸后的須條（即纖維伸直平行排列的集合體）加以扭轉，以使纖維間的縱向聯系固定起來的加工過程。須條繞本身軸向扭轉一周，即加上一個捻回。須條加捻后，其性能發生了變化，具有一定的強度、剛度、彈性等，達到了一定的使用要求。

因此，在紡紗中，開松是對原有集合體的初步松解，梳理是松解的基本完成。加捻則是最后鞏固新形成的纖維集合體（紗或線），它們之間既各自對纖維進行作用，又有相互聯系，如圖1-2所示。

圖1-2 紡紗中各步驟的相互關系簡圖

除了以上四種對成紗有決定影響的步驟或作用外，紡紗還包括其他許多步驟或作用，其中混合、除雜、精梳（去除不合要求的短纖維和細小雜質）、并合可使產品更加均勻和潔凈，從而提高紗線質量，但它們對能否紡成紗線沒有決定性影響。

還有一類是使紡紗過程中前后道工序能相互銜接所不可缺少的過程，即卷繞過程，它包括做成花卷，裝進條筒，繞于紗管上，絡成筒子，搖成紗絞等。

紡紗是一個復雜的過程，若以成紗為目的來劃分以上紡紗過程中的各種作用，可以把它分成三個層面。

（1）主層。開松梳理牽伸加捻，它決定著成紗的可能性。

（2）次層。包括混和、除雜、精梳、并合，它與主層相配合，決定成紗的質量和加工進行的順利程度。

（3）夾層。由每兩個相鄰的間斷工序之間的卷繞構成。

要紡出質量優良的紗、線，以上三個層面是必不可少的。通過對紡紗過程各種作用的深入分析，抽象、分析、演繹，形成將在以后各章節展開的開松、梳理、牽伸、加捻、混和、除雜、精梳、并合、卷繞九大紡紗原理，構成紡紗學的理論體系。這些作用體現在紡紗工程的各工序中，且在各工序中又是相互重疊、共同作用的。

二、紡紗工程

要將紡織原料紡成符合一定性能要求的紗，除了以上述紡紗原理為基礎外，還需要應用各種相應的技術手段，并經過一系列加工過程才能實現。把紡織纖維制成紗線的過程稱為紡紗工程，它由下列若干子工程或工序組成，而上述的紡紗原理就貫穿于這些工序之中。

1.初步加工工序 紡織原料特別是天然紡織原料，因為自然環境、生產條件、收集方式和原料種類本身的特點，除可紡纖維外還含有多類雜質，而這些雜質必須在紡紗前加以去除，這個過程即為初步加工工程。各種紡織原料初步加工工程隨原料不同而異。

（1）從棉田中采摘下來的棉鈴除了棉纖維外，還含有棉籽及其他雜質，在進行下道加工前必須用軋棉機排除棉籽，制成無籽的皮棉，故棉的初步加工稱為軋棉。軋棉在軋棉廠里完成，軋下來的皮棉（原棉）經檢驗打成緊包后，運輸到棉紡廠進行后續加工。

（2）毛紡工廠使用的原料是從羊身上剪下來的羊毛（原毛）。原毛含有油脂、汗液、糞尿以及草刺、沙土等雜質，必須在原毛初步加工（俗稱開洗烘工程）中清除。除雜時，首先將壓得很緊的纖維進行開松，去除原毛中易于除去的雜質如砂土、羊糞等，然后用機械和化學相結合的方法去除羊毛中的油脂、羊汗及黏附的雜質。有的羊毛如散毛含草雜較多時，還需經過炭化，即利用化學和機械方法除去凈毛中所含的植物性雜質，所用的設備為開洗烘聯合機和散毛炭化聯合機，得到的半制品分別為洗凈毛、炭凈毛。

（3）從莖稈上剝下來的麻皮（又稱原麻）中除含有纖維素外，還含有一些膠質和雜質，它們大多包圍在纖維表面，使纖維粘在一起，為了確保紡紗過程的順利和紗線質量，這些非纖維雜質必須在成紗前全部或部分除去，這部分初步加工在麻紡廠稱為脫膠。苧麻原麻經過脫膠后得到的半制品叫做精干麻。

（4）絹絲原料是養蠶、制絲和絲織業的疵繭和廢絲，其中含有絲膠，油脂，泥沙污雜物和其他雜質。這些雜質必須在紡紗前用化學、生物等方法去除，這種初步加工在絹紡中稱為精練工程，制得較為潔凈疏松的半制品叫做精干綿。

2.梳理前準備工序

（1）棉紡梳理前準備俗稱開清棉工程。首先是按配棉規定來混和各原料成分，將壓緊的纖維進行初步開松、除雜和混和，制成較為清潔、均勻的棉卷或無定形的纖維層。使用的機臺為開清棉聯合機。

（2）羊毛經初加工所得的洗凈毛或炭凈毛，首先按照不同生產品種的要求進行選配（配毛），然后對混料開松、混和、加油給濕，如有需要還要進行散毛染色。這些經和毛機和好的混料即為梳毛機的原料。使用的機臺為和毛機。

（3）苧麻脫膠后的精干麻，還含有少量的雜質，回潮率也低，同時由于纖維上殘留的膠質干后硬化使纖維顯得板結，手感粗硬。經過梳理前準備工程中的機械軟麻、給濕加油、分磅堆倉等工序加工，可改善纖維的柔軟度，增加纖維的回潮率，減少靜電，增大纖維延伸性和松散程度，供開松機和梳麻機繼續加工。使用的機臺為軟麻機和開松機。

（4）在絹紡中，由精煉工程制得的精干綿，經過絹紡梳理前準備工程中的選別、給濕、配綿、開綿等工序，首先剔除精干綿中所混雜的毛發、麻絲、殘存的筋條、繭皮，清除精干綿中部分蛹屑和其他雜質，增加纖維回潮率，減少靜電，然后配制成調合球，最終制成有一定松散度、纖維伸直平行伸直度及一定規格厚薄均勻的綿片，供后道工序使用。使用的機臺是開綿機。

3.梳理工序 梳理工序是利用表面帶有鋼針或鋸齒的工作機件對纖維束進行梳理，使其成為單纖維狀態，且進一步去除很小的雜質、疵點及部分短絨，并使纖維得到較充分的混和。然后聚攏成均勻的條子，并有規律地圈放或卷繞成適當的卷裝。棉紡使用的機臺為蓋板梳理機，毛紡、麻紡、絹紡使用的機臺為羅拉梳理機。

4.精梳工序 棉纖維在紡制成低特紗或有特殊要求時，需經過精梳工程加工。它主要是利用梳針對纖維的兩端分別在被握持的狀態下進行更為細致、充分的梳理。精梳中，先使纖維須叢的前端在后端被握持的狀態下得到梳理，然后在纖維須叢的前端被拔取（握持）時，再梳理其尾端。這種特有的積極梳理能排除纖維叢中的短纖維、纖維結粒和雜質，并能顯著地提高纖維的伸直平行度，所使用的機臺為精梳機。而毛、麻、絹纖維，由于其長度長且長度整齊度差，故都要經過精梳加工。為了適應精梳機工作的要求，在喂入精梳機前需進行一系列準備工序，即精梳前的準備工序，意在盡量去除梳理條（粗梳條）中的彎鉤，提高纖維的平行伸直度，減輕精梳的負擔，并預先制成適用于精梳機加工的卷裝。

5.并條（針梳）工序 并條（針梳）工程是運用牽伸、并合原理，使用并條（針梳）機將并合在一起的若干根條子進行牽伸，制成具有一定線密度的均勻條子。并合能提高條子的均勻度，并使各種不同性質、色澤的纖維按一定比例均勻混和。牽伸則可將喂入條子抽長拉細，并提高纖維的伸直平行度。并條（針梳）工程使用的機臺為并條機或針梳機。

6.粗紗工序 粗紗工程是把均勻的條子進行牽伸達到適當的細度。由于牽伸后的纖維須條（粗紗）較細而松散，極易產生意外伸長，一般采用加捻（真捻）或搓捻（假捻）方法來提高紗條的緊密度，賦予粗紗以必要的強力。為了滿足運輸、貯存和下道加工的需要，制成的粗紗要卷繞在粗紗管上，所使用的機臺為粗紗機。

7.細紗工序 細紗工程是將粗紗進行進一步的牽伸、加捻，從而獲得達到最終產品所要求的線密度、強力和其他力學性能的連續細紗，然后卷繞成細紗管紗，供下道工序加工。所使用的機臺為紡紗機，如環錠細紗機、轉杯紡紗機、噴氣紡紗機等。

8.后加工工序 后加工工程包括絡筒（或絡紗）、并紗和捻線工程等，后加工是對紡成的細紗做最后的整理。絡筒（或絡紗）工程是將單紗或股線接長，去除部分雜質和疵點。繞成大容量筒子，使用的機臺是絡筒機。并紗工程是捻線前的準備，是使用并紗（線）機將兩根或兩根以上細紗（或股線）并合在一起繞成并紗（線）筒子，所使用的機臺是并紗機。捻線工程是在捻線機上將兩股或兩股以上單紗并在一起加捻制成股線。股線在強力、彈性及手感、均勻度、耐磨性及表面光潔度、美觀性等方面均優于同樣線密度的單紗。所使用的機臺為捻線機（或倍捻機）。