空气变形丝加工工艺及成品性质探析

空气变形又称喷气变形，制得的产品称为空气变形丝（ATY）。空气变形丝以POY或FOY为原丝，通过一个特殊的喷嘴，使单丝在空气喷射作用下弯曲形成圈状结构，环圈和线圈缠结在一起，形成具有高度蓬松性的环圈丝。若将部分丝圈拉断，则变形表面可见圈圈和细纱尖，具有类似短纤纱的某些特征。因此空气变形丝又称为仿短纤纱。采用不同的变形工艺，可以制出具有仿毛、仿纱、仿麻效果的空气变形丝。

（一）空气变形丝的生产原理

空气变形也称吹捻变形。气流作用的“加捻”不同于弹力丝的机械式加捻，在喷气变形过程中，有横向气流，也有轴向气流和旋转涡流。丝条通过喷嘴加捻区时，受到类似于许多加捻器的作用，丝条截面中任意一点所受到的气流速度都不相同，截面中各根纤维没有一个共同的回转中心，而是单丝在紊流作用下互相接触、转移和结合，这种过程可归结为交络和缠绕两种形式。所谓交络，就是纤维彼此间相交，形成网络结构；缠绕则是一根纤维以另一根纤维为轴心或相互为轴心进行缠绕，从而使整根变形丝形成错综复杂的丝体，呈现环圈加交络的变形丝结构，如图2-33所示。

图2-33　环圈变形丝的结构

空气变形丝的加工过程中，丝交缠和圈结过程一般分三步完成：原丝进入喷嘴被气流吹开，获得实现交缠的可能；被吹开的各根单丝发生位移并发生横向弯曲，生成圈结；丝的长度缩短，强化缠结及网络，使已生成的圈结固定下来。

（二）空气变形丝生产的工艺参数

空气变形丝生产工艺流程如图2-34所示。在图中所示流程中，还可设有短纤化装置。将丝束上近20%～30%的丝圈割断，形成游离纤维末端，使变形丝具有短纤纱的独特风格。

1.超喂率变形区的超喂率以变形喷嘴前、后罗拉的速度来表征。超喂可提高长丝在喷射气流作用下产生的交缠和起圈的程度，使变形丝沿长度方向上分布的丝圈增多；增大丝条的蓬松性及覆盖效果。超喂率过低，不利于丝条的缠结成圈；超喂率过高，丝条表面毛圈过大，条干松散，毛圈的绕结牢度降低，均匀性和稳定性变差，给织造和后处理带来困难。生产中超喂率一般控制在10%～30%。

2.热辊温度和拉伸比POY在变形加工时需进行热拉伸。以聚酯POY为原丝进行空气变形的热辊温度控制在130～150℃，最高不得超过160℃。

图2-34　空气变形丝生产工艺流程图

1-断丝器　2-热辊　3-喷嘴　4-吸烟口　5-稳定热箱　6-定型热箱　7-断丝监测器(www.xing528.com)

随着空气变形加工中拉伸比的增加，线密度下降，伸长率减小而沸水收缩率增大。聚酯POY在空气变形加工中的拉伸比控制在1.5～1.7。

3.定型温度和定型时间在定型加热器长度一定的前提下，定型效果取决于丝条的行进速度和加热器的温度。定型温度越高、时间越长，空气变形丝的丝圈缠结越紧，变形丝结构稳定性越好，沸水收缩率越低。由于空气变形丝丝圈内充满了空气，故其传热性比拉伸变形丝差，要使其丝芯能同样达到定型效果，则需延长加热时间。

4.加工速度和张力提高加工速度可提高生产效率，但受到一定限制，如丝速从300m/min增至600m/min，线密度增加率相对下降35%～40%。这是由于随着丝条通过喷嘴速度的提高，丝条与喷嘴内气流的相对速度下降，即气流的动态压力对丝条的作用力下降的缘故。在同一速度下加工，线密度的增加率则与原丝线密度有关。原丝线密度越高，加工速度应越低。加工速度还会影响张力和热定型效果。

在空气变形过程中，各区张力对成品的性质有很大影响。在变形区，较低的张力有利于开松、卷曲成圈；稳定区控制较低张力，则有利于纤维内应力松弛，提高变形效果。生产中张力控制在5.5～8.0cN。

5.空气压力空气压力的变化会引起气流状态的变化，提高空气压力，有利于丝圈形成，使变形效果增加。空气压力在600～900kPa范围内，便能满足变形要求。

6.给湿量丝条进入空气变形喷嘴前，先进行给水润湿。水可洗去原丝上的部分油剂并起增塑作用，故给湿能明显增强变形效果。提高给湿量还可降低压缩空气压力及其消耗量，这是因为空气湿度的增加使其密度提高，进而增强喷嘴内湍流状态，以提高变形效果。给水量取决于丝条的张力、加工速度、线密度和变形超喂率。生产中的给水量为每个喷嘴0.8～1.0L/h。

（三）空气变形机

空气变形机（即ATY机）通常有三种分类方法：按成品用途，可分为衣料用和装饰布用空气变形机，如Eltex、AT等型号。按原丝分，有POY和FOY用喷气变形机，如德国Barmag公司的FK6T-80、Eltex公司的AT-HS等型号机。按设备结构可分为带加热器和不带加热器的空气变形机。

随着技术不断进步，空气变形机已不断改进，加工速度和生产能力不断提高，产品的单耗也大为降低。机器改进的重点是研制新型的喷嘴。著名的空气变形喷嘴有美国DuPont公司的XIV型（用于细旦丝）和XV型（用于粗旦丝），其效果很好。另一种是瑞士Heberlein公司的Hema型喷嘴，该喷嘴的喷嘴芯T-100型（一个进气口）和T-300型（三个进气口）与HW-01型给湿系统配合使用，也具有良好的效果。上述喷嘴的优点是空气消耗量比一般喷嘴可减少一半，喷嘴内部不易积污，且易于调整。喷嘴芯的结构如图2-35所示。